Файл: Инженерлік пндер жне тиісті практикалар кафедрасы.doc

Скачать файл (0,90Мб)

Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 26.10.2023

Просмотров: 47

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

мұндағы

өткізгіштің кедергісі,

кернеу,

ток күші. Ал

шамасы өткізгіштік деп аталады. Өткізгіштіктің өлшем бірлігі сименс (См).

2.1.2-сурет. Жүктемеге түсірілген кернеу
Электрлік кедергі

деп өткізгіштің өтіп жатқан токқа кедергісін айтады. Ол өткізгіштің геометриялық өлшемдеріне, ұзындығына, көлденең қимасының ауданына тәуелді болады (2.1.3-сурет):

,

мұндағы,

өткізгіш материалының меншікті электрлік кедергісі [

];

өткізгіштің ұзындығы [м],

өткізгіштің көлденең қимасының ауданы [м²].

2.1.3-сурет. Өткізгіштің электрлік кедергісі
Өткізгіш біртекті болса кедергі (2.1.9)-формуламен анықталады, егер орта біртекті болмаса, онда кедергі келесі формуламен анықталады:

.

Ом заңын дифференциалық түрін жазып көрсетуге болады. Осы (2.1.9)-теңдеуді (2.1.8)-Ом заңының теңдеуіне қойып, түрлендірсек, сонда

,

меншікті электрлік кедергіге кері шама

– меншікті электрлік өткізгіштік деп аталады. Оның өлшем бірлігі –

. Өткізгіштегі электростатикалық өріс кернеулігі

және ток тығыздығы

екенін ескерсек, онда теңдеуді былай жазуға болады:

.

Әрбір нүктедегі заряд тасушылар кернеулік векторы бағытымен қозғалатын болғандықтан

мен

-ның бағыты бағыттас. Сондықтан (2.1.11)-теңдеуді мына түрде жазуға болады:

.

Бұл тізбектегі ток тығыздығын сол тізбектегі электр өрісі кернеулігімен байланыстыратын дифференциальдық түрдегі Ом заңы.

Өткізгіш кедергісінің температураға тәуелділігі келесі өрнекпен анықталады:

,

мұндағы

- кедергінің температуралық коэффициенті.

1) металлдар үшін температура артқанда өткізгіштің кедергісі артады, яғни

(2.1.4. а-сурет),

2) электролиттер, газдар және жартылай өткізгіштер үшін температура артқанда өткізгіштің кедергісі кемиді, яғни

(2.1.4. б-сурет).

а) б)

2.1.4 – сурет. Металл (а) мен жартылай өткізгіш (б) кедергісінің температураға тәуелділігі

Кез-келген тізбекте электр тоғы жүру үшін қажетті шарттар:

1. Тізбек тұйықталған болуы қажет.

2. Электр тогын тудыратын ток көзі болуы керек.
Толық тізбек үшін Ом заңы

Тізбектегі бөгде күштердің жұмысы сыртқы және ішкі (ток көзінің ішінде) тізбектерде бөлініп шығатын жылу мөлшерлерінің қосындысына тең болады:

- екенін ескерсек, алатынымыз

немесе

, осыдан

,

мұндағы

сыртқы тізбектің кедергісі,

ток көзінің ішкі кедергісі. Осы алынған өрнектітолық тізбек үшін Ом заңы деп атайды (2.1.5-сурет).

2.1.5-сурет. Толық тізбек үшін Ом заңын түсіруге арналған

жүктемеден және

ЭҚК-тен тұратын қарапайым тізбек
Тізбектегі ток күші ток көзінің электр қозғаушы күшіне тура пропорционал және тізбектің толық кедергісіне кері пропорционал болады. Ток көзінің қысқаштарындағы потенциалдар айырмасын анықтайық.

Сыртқы тізбекке түсірілген кернеу

, мұндағы ток күшін толық тізбек үшін Ом заңымен

өрнектегенде, алатынымыз

Соныменен ток көзінің қысқаштарындағы кернеу келесі формуламен анықталады:

.

Сыртқы тізбек тұйықталмаған жағдайда

) ток көзінің қысқаштарындағы кернеу ток көзінің ЭҚК-не тең болады.
Ток көздері. Бөгде күштер

Тізбектегі потенциалдар айырмасын ұстап тұратын, яғни электр тогын демеп тұратын ток көздері (кернеу көздері) болып табылады. Энергияның кез келген түрін электр энергиясына айналдыратын қондырғыларды ток көздері деп атайды. Ток көздеріне гальвани элементтері, аккумуляторлар, күн батареялары, термобатареялар және т.б. жатады (2.1.6 - сурет). Гальвани элементтерінде химиялық

энергия электр энергиясына, күн батареясындағы сәулелік энергия электр энергиясына түрленеді.

2.1.6-сурет. Ток көзіндегі және өткізгіштегі электрондар қозғалысы
Металл өткізгіштің ішкі құрылымы кристалл торлардан тұрады. Олардың ионында өткізгіш материалының элементі орналасады. Металл өткізгіште ток тасымалдаушылар – еркін электрондар (2.1.7-сурет).

2.1.7-сурет. Металл өткізгіштің ішкі құрылымы
Электрондардың бағытталған қозғалысы теріс полюстен оң полюске қарай, ал токтың қабылданған бағыты оң полюстен теріс полюске қарай бағытталады (2.1.8-сурет).

2.1.8-сурет. болғанда ток сыртқы тізбекте ток көзінің оң полюсінен теріс полюсіне қарай бағытталады
Ток көзінің ішінде электр өрісіне қарсы зарядтарды қозғалысқа келтіретін, электр өрісінің күшіне қарсы бағытталған, табиғаты жағынан электрлік емес бөгде күштер жұмыс атқарады. Бөгде күштердің бірлік оң зарядты ток көзінің теріс полюсінен оң полюсіне орын ауыстырғанда атқаратын жұмысын электр қозғаушы күш (ЭҚК) деп атайды және Вольтпен өлшенеді:

.

Электр тоғының қуаты және ПӘК-і

Қуат– уақыт бірлігі ішіндегі энергияның өзгеру жылдамдығын сипаттайтын шама. Қуаттың өлшем бірлігі – Джоуль/с [Дж/с] немесе Ватт [Вт]. Қуат жұмыстың атқарылу шапшаңдығына тең болады:

.

Тізбектегі толық қуат, яғни ток көзінің өндіретін қуаты келесі формуламен анықталады:

.

Осы формулаға толық тізбек үшін Ом заңындағы ток күшінің мәнін қойып, ток көзінің қуатының келесі өрнегін аламыз:

.

Сыртқы тізбекте толық қуаттың бір бөлігі ғана бөлінеді. Сыртқы тізбекте бөлінетін қуат келесі өрнекпен анықталады:

.

Сыртқы тізбекте бөлінетін қуатты пайдалы қуат деп атайды. Сыртқы тізбекте бөлінетін қуаттың ең үлкен мәнін анықтайық:

.

Жоғары математика курсынан функцияның ең үлкен мәнін табу үшін одан айнымалы шама бойынша дифференциал алып, оны нольге теңейтіні белгілі. Олай болса,