9-практикалық жұмыс Практика мазмұны: Электродинамика. Тексеру сұрақтары
жүктеу/скачать 37,29 Kb.
|
9 практика
| F=kIΔlBsinα,
мұндағы α – Δl мен B (магнит индукциясының векторы) бағытының арасындағы бұрыш, k – пропорционалдық коэффициент (Гаусс жүйесінде k=1/c, Бірліктердің халықаралық жүйесінде k=1), I - өткізгіштегі ток күші. Ампер (орысша белгіленуі: а; халықаралық: а) — халықаралық бірлік жүйесіндегі (СИ) электр тогының күшін өлшеу бірлігі, СИ жеті негізгі бірлігінің бірі. Амперде магниттік қозғаушы күш пен магниттік потенциалдар айырмасы да өлшенеді (ескірген атауы — ампер-бұрылыс): 1 амперлік магниттік қозғаушы күш (ампер-бұрылыс) — бұл 1 амперге тең ток өтетін тұйық тізбек тудыратын магниттік қозғаушы күш. SI жүйесінен басқа, ампер ток күшінің бірлігі болып табылады және ХҒС бірліктер жүйесіндегі негізгі бірліктердің қатарына жатады. 2018 жылдың 16 қарашасында өлшемдер мен салмақтардың XXVI бас конференциясында элементар электр зарядының сандық мәнін қолдануға негізделген Ампердің жаңа анықтамасы қабылданды. 2019 жылдың 20 мамырында күшіне енген тұжырымдамада Ампер, А (A) белгісі, si-де электр тогының бірлігі бар. Ол элементар зарядтың тіркелген сандық мәнін қабылдау арқылы анықталады e 1,602176634 × 10-19 мәнімен бірлік өрнегінде cl, сәйкес келеді А С, қайда секунд арқылы анықталады 1-ші халықаралық электриктер конгресінде ұсынылған өлшем бірлігі[5] (1881, Париж) және Халықаралық электр конгресінде (1893, Чикаго)[6] француз физигі Андре Ампердің есімімен аталады. Ол бастапқыда SGSM жүйесінің ток бірлігінің оннан бір бөлігі ретінде анықталды (қазіргі уақытта абампер немесе био деп аталатын бұл бірлік 1 см қашықтықта екі жұқа өткізгіштің арасындағы ұзындық сантиметріне 2 Дина күш беретін токты анықтады).Халықаралық ампер 1893 жылы күміс нитраты ерітіндісінен секундына 1,118 миллиграмм күмісті электрохимиялық тұндыру үшін қажетті ток күші ретінде ток бірлігін анықтау қабылданды[5]. Бұл жағдайда бірліктің мәні өзгермейді деп болжанған, бірақ ол 0,015% - ға өзгерді. Бұл қондырғы халықаралық ампер деп аталды. 1948 жылғы анықтама 1946 жылы Халықаралық салмақ өлшеу комитеті ұсынған және 1948 жылдың қазан айында IX бас салмақ өлшеу конференциясы (GCMV) қабылдаған Ампердің анықтамасында Ампер-өзгермейтін токтың күші, ол вакуумда бір-бірінен 1 метр қашықтықта орналасқан шексіз ұзындықтағы және дөңгелек көлденең қиманың шамалы шағын ауданындағы екі параллель түзу өткізгіштер арқылы өткенде, ұзындығы 1 метр болатын өткізгіштің әр учаскесінде өзара әрекеттесу күшін тудырады. 4. Электромагниттік индукция дегеніміз тұйық жүйедегі магниттік толқынның өзгеруі нәтижесінен, сол тұйық жүйеде электр тоғынын пайда болуы.Электромагниттік индукция 1831 жылы 29 тамызда Майкл Фарадеймен ашылған, оның зерттеулері бойынша тұйық жүйедегі магнитті толқынның өзгеру жылдамдығы, осы жүйеде пайда болған электр қозғаушы күшке тура пропорционал екенін ашты. Электрқозғаушы күш арқылы пайда болған электр тоғы индукциялық тоқ болып аталады. Ара қашықтағы біріне-бірі жақын орналасқан екі ab және cd параллель өткізгіштері бар деп көрейік. аb өткізгіші Б батареясының қысқыштарына қосылған, тізбек Қ кілтпен қосылады, оны тұйықтағанда өткізгіш арқылы a дан b-ға бағытталған ток жүреді. cd — өткізгішінің ұштарына сезгіш амперметр А қосылған, оның нұсқама р тілінің ауытқуы бойынша өткізгіште ток бар екеніне көз жеткізуге болады. Егерде осылай жиналған схемада К кілтті тұйықтасақ, онда тізбек тұйықталған сәтте амперемтрдің тілі ауытқып, cd— өткізгішінде ток бар екенін білдіреді, ал аз уақыт (секундтың бөлігіндей) өткеннен кейін амперметрдің нұскама тілі алғашқы (нольдік) орнына келеді. К кілтінің ажыратылуы тағы да амперметрдің нұсқама тілінің қысқа мерзімдік ауытқуына әкеп соғады, бірақта нұсқама тіл басқа жаққа ауытқып, қарама-қарсы бағыттағы токтың пайда болғанын көрсетеді. Амперметрдің нұсқама тілінің мұндай ауытқуын мынандай жағдайда да К кілтін тұйықтап, аб өткізгішін вг өткізгішіне жақындатсақ немесе одан алыстатсақ бақылауға болады. аб өткізгішін вг-ге жақындатқанда амперметрдің нұсқама тілі К кілтін тұйықтағандағы сияқты бағытта ауытқиды; өткізгіш аб-ны өткізгіш вг-ден алыстату К кілтін ажыратқандағы сияқты бағытта амперметрдің нұсқама тілінің ауытқуына әкеп соғады. Қозғалмайтын өткізгіштер мен тұйықталған К кілті жағдайында cd — өтікізгішінде, аб өткізгішіндегі токты өзгерте отырып ток тудыруға болады. Егерде орамасының ішіне тездетіп тұракты магнит (немесе электромагнит) кіргізсек онда ол кірген сәтте А амперметрдің нұсқама тілі ауытқиды, ал магнитті шығарған уақытта амперметрдің тілінің тағы да, бірақ та басқа жаққа қарай, ауытқығанын бақылауға болады. Осындай жағдайларда пайда болатын электр токтары индукциялық токтар деп аталады, ал осы индукциялық токтардың тууына әкелетін себепкер құбылыс — индукцияның электр қозғаушы күші деп аталады. Өткізгіштердегі бұл электр қозғаушы күші (ЭҚК) осы өткізгіштер ішінде тұратын, өзгеріп отыратын магнит өрістерін ің әрекетінен пайда болады. Магнит өрісінде орын ауыстырып тұратын өткізгіштегі индукцияның ЭҚК-нің бағыты оң қол ережесі бойынша анықталады, ол былай деп тұжырымдалады: егерде оң қолымыздың алақанын солтүстік полюсқа қаратып жайсақ, ол жазылған бас бармағымыз өткізгіш қозғалысының бағытын көрсетсе, онда қосылған төрт саусағымыз индукцияның электр қозғаушы күшінің бағытын көрсетеді. Қозғалмайтын тұйықталған өтікгізштің контуры арқылы өзгеріп отыратын магниттік ағын өтіп жатқан болса онда өткізгіш индукциясының электр қозғаушы күшінің бағытын, Максвелл ережесін қолдана отырып табуға болады. Ол ереже былайша тұжырымдалады. Егерде өткізгіштің тұйық контуры кеміп бара жатқан магнит ағынымен тесіліп өтетін болса, онда индукцияның ЭҚК-і, бұранданың тұтқасын бұрағанда магниттік сызықтар бағытымен ілгерілеме бұралып кіретін жағына қарай бағытталады. Ленц ережесі бойынша анықтайды, ол былайша тұжырымдалады: индукцияның электр қозғаушы күші әрқшанда мынандай бағытта болады, ол тудырған индукциялық ток өзін тудыратын себептерге қарама-қарсы әсер етеді. Тұйықталған өткізгіште туатын индукцияның ЭҚК-і осы өткізгіштің контурын тесіп өтетін магниттік ағынның өзгеру жылдамдығына пропорционал. Сонымен, егерде тұйықталған өткізгіштің контурын тесіп өтетін магниттік ағын ...t секунд ішінде ...Ф-ға азайса, онда магниттік ағынның азаюы ..Ф/t-ға тең болады. Осы қатынас индукцияның ЭҚК-і болып табылады, яғни е = Ф/t- мұндағы теріс таңба белгісі индукцияның ЭҚК-і тудырған ток осы ЭҚК-і тудыратын себептерге қарама-қарсы әсер ететінін көрсетеді. Өткізгшітің жүріп өткен һ жолын уақыт t-ға бөлгеннен шыққан бөлінді осы өткізгіштің қозғалу жылдамдығы болып табылады. Оны v әрпімен белгілесек, Е = Вlv болады. Егерде осы формулада магниттік индукция В тесламен, ұзындық l — метрмен және жылдамдық v — метр бөлінген секундпен (м/с) -берілсе, онда индукцияның ЭҚК-і вольтпен өлшенеді. Бұл формула магнит өрісіндегі өткізгіш, осы өрістің магниттік сызықтарына перпендикуляр бағытта орын ауыстырып отырса ғана дұрыс болады. Егерде өткізгіш магниттік сызықтарды қандай да болмасын бұрышпен қиып өтетін болса, онда Е=Вlv, мұндағы а — өткізгіштің қозғалу бағыты мен магниттік индукция векторының (магниттік сызықтардың) бағытының арасындағы бұрыш. 5. Индукциялық ток. Оның бағыты (Ленц ережесі). ЛЕНЦ ЕРЕЖЕСІ, электрмагниттік индукция процесі нәтижесінде пайда болатын индукциялық ток бағытын анықтайды. Оның тұжырымдамасын 1833 ж. Э.Ленц (1804 — 1865) ұсынған. Ленц ережесі бойынша: тұйықталған контурда пайда болатын индукциялық ток оны тудыратын магниттік индукция ағынының өзгеруіне қарсы әсер жасайтындай болып бағытталады. Ленц ережесі электромагниттік индукцияға арналған Фарадей заңының: Еі=–Ф/t оң жақ бөлігінің таңбасын анықтайды; мұндағы Ф контурдан t — уақытта өтетін магнит ағынының өзгеруі. Алда электромагниттік индукция құбылысының Фарадей тәжірибелерінен айқындалған заң тұжырымын тағайындау мақсаты тұрғандықтан, сол заңды анықтайтын теңдеуде кездесетін математикалық амал «минус» таңбасының физикалық мәнін осы сабақта оқушыларға тәжірибе көрнекілеумен түсіндіру қажет. Ал теңдеудің өзі келесі тақырыпта айқындалып, қорытылып шығарылады. Өткен сабақтардағы тәжірибелерді қысқаша түрде оқушылардың естеріне сала кетіп, индукция тогының айнымалы магнит өрісінен туындау үдерісін ұғындыратын тәжірибеге айрықша көңіл бөлу керек. Себебі, токтың бағыты Ленц ережесімен жеңіл анықталатындықтан, оны көрнекі тәжірибелердің көмегімен айнымалы немесе тұрақты магнит өрісінен пайда болған индукция токтың негізінде түсіндірген жөн. «Индукция токтың бағытын анықтауды үйрету әдістемесі ғылыми-филосафиялық мәні бар тәлім. Бұл тақырыпты оқулықтағы құрғақ тағлыммен ғана ұғындыру мүмкін емес. Оқушыларға пайымы көрнекі тәжірибелерді пайдалана және табиғат құбылысының заңдылықтарын тіршіліктің саналы жаратылыстарының өзара қайшылықтарымен салыстыра отырып түсіндіру. Индукция - токтың бағытын анықтайтын, Ленц ережесін оқулықтың тұжырымдауы бойынша: «тұйық контурда (тізбекте) пайда болған индукциалық - ток өзінің магнит өрісімен өзін тудырған магнит ағынының өзгерісіне қарсы әсер етеді» - делінген. Бұл ережедегі шет тілдерінде берілген екі сөздің тұрпайылығын ескермегенде тұжырым бұрмасыз, бүкпесіз, дұрыс айтылған болып шығар еді. Өкінішке орай, оның осы күйінде оқушылардың бәрінің бірдей ой-өрісіне қона қалу мүмкіндігі күдік тудырады. Ленц ережесінің тұжырымдауын жоғарыдағыдай сығымдап тастамай, нақты сөздермен айқындай айту керек. Сонда бес-алты сөздің артықтығы түсініктілік пайдасымен көмкеріледі. Мысалы «тұйық тізбекте пайда болған индукция токтың өз бағытының өзгертуімен, айналасындағы өзінен индукция құйынды магнит өрісінің бағытын, өзін индукция өрістің бағытына қарсы қойып отырады» - деп түсіндірген ұғымдырақ. Табиғат заңдылығының біртұтастығын ескере отырып, физиканың осы бір ережесін адам болмысымен (факторымен) сараптап, үйлестіріп, оқушы санасына жеткізу қажет. Осы тұста оқушыларға мынандай мысал келтірілген жөн: «Әкесі өзінің тәрбие бағдарымен баласының іс-әрекетін өз әкесінің (баласының атасы) іс-әрекетіне қарсы қойып отырады». Бұл мысалда баланың әкесі - индукция ток тәрбие бағдары - индукция ток бағыты, баласы - өзінен индукция құйынды магнит өрісі, өз әкесі - өзін индукция өріс. Екінші келтірер мысал 11-сыныптың алгебра курсынан таныс, толықси (периодты) өзгеріп отыратын синус және косинус функцияларының екінші туындылары қайтадан синус, косинус функциялары болып шығады да, таңбалары ғана «аталық» функцияларға қарама-қарсы (sina-ның екінші туындысы -sina, cosa-ныкі -cosa) болып түрленіп, қайталанып отырады. Бұл мысалдың түйіні екі ретті туындының алғашқы функцияға ұқсап, бірақ қарсы таңбада болуы, индукция -токтан өрген құйынды магнит өрісінің алғашқы магнит өрісіне қарсы бағытта туындауының ұқсастығында болып отыр. Ғылыми және табиғи ұқсастықтар мен қарама-қайшылықтарды, дүниеге біртұтас көзқарасты қалыптастыруға бағытталған фәлсафалық ұғымдарды әсерлі пайдаланып, сабақтың мақсатына жетуге болады. Бұл тақырыпты оқулықта келтірілгендей электромагниттік қағида тұрғысында энергияның сақталу заңымен түсіндіру - әдістемелік қателік. Оған оқушылардың білім қоры жеткіліксіз, тек тәжірибе көрнекілей отырып және Ньютонның үшінші заңын пайдалану арқылы ұғындырылған жөн. Фарадей тәжірибелерінен шығатын қорытындалар: Контурда оны тесіп өтетін магнит өрісі индукция векторының ағыны уақыт бойынша өзгеретін кезде ғана индукцияның ЭҚК-і пайда болады, яғни ∆Ф≠0. Индукциялық токтың шамасы контурды тесіп өтетін магнит ағынының өзгеріс жылдамдығына, яғни ∆Ф/∆t тәуелді. Өткізгіш магнит өрісінің күш сызықтарын қиып өткенде контурда индукциялық ток пайда болады. Ал электромагниттiк индукция құбылысы кезiнде контурда пайда болатын индукциялық токтың бағыты жөнiнде не айтуға болады? Бұл токтың бағытын анықтауға мүмкiндiк беретiн жалпы ереженi 1833 жылы Э.Ленц ашқан. Өз тәжірибелерін жалпылай отырып, Фарадей мынадай қорытындыға келді: контурда пайда болатын индукцияның ЭҚК-і контурды тесіп өтетін магнит ағыны өзгерісіне тура пропорционал, яғни k пропорционалдық коэффициентінің мәні магнит ағынының өлшем бірлігін таңдап алғанға тәуелді. Магнит ағынының бір секундтағы өзгерісі өзі орайтын өткізгіште бір вольтке тең ЭҚК-ін туғызу керек. SI жүйесінде ондай ағын 1Вб-ге (Вебер) сәйкес. Ленц ережесі: Индукциялық ток магнит өрісі индукциясының ағынын тудырады, ал оның ∆Фi өзгерісі сыртқы магнит өрісі индукциясының ағынының ∆Ф өзгерісіне кедергі жасайды, демек ∆Фi және ∆Ф бағыттары қарама-қарсы, яғни электрмагниттік индукция өрнегіндегі пропорционалдық коэфф. -1-ге тең. Сонда: Индукциялық ток шамасы: Егер контурдың кедергісі нольге тең болса, онда магнит ағынының өзгерісі нольге тең, яғни Ф1=Ф2, бұл магнит ағынының сақталу заңы. Индукциялық токтар, қандай туралы айтатын болсақ, ол эксперимент еске мүмкін емес үлкен физика Майкл Фарадей - оның уақыт. Шынында да, ішінара, өйткені оның жұмысы бүгін, біз барлық сияқты электр өркениеттің тиімді пайдалана аласыз. Содан кейін, 19-шы ғасырда, химиялық элементтер (батареялар) электр энергиясын жалғыз көзі болып табылады. эксперименттер кейін Фарадей әлемдік бүкіл болашақ тарихын өзгертті, ол генераторлар үшін қол жетімді болды. 6. Айнымалы ток тізбегіндегі актив кедергі . Айнымалы ток — бағыты мен шамасы периодты түрде өзгеріп отыратын электр тогы. Ал техникада айнымалы ток деп ток күші мен кернеудің период ішіндегі орташа мәні нөлге тең болатын периодты ток түсініледі. Айнымалы ток байланыс құрылғыларында (радио, теледидар, телефон т.б.) кеңінен қолданылады. R кедергіні айнымалы ток тізбегіндегі активті кедергі деп атайды. Айнымалы ток күшінің лездік мәні ( ) синусоидалық заңға сәйкес белгілі бір уақыт ішінде мынадай заң бойынша өзгереді: Сондай жиіліктегі кернеу де синусоидалық заң бойынша өзгереді: Мұндай айнымалы токтың әсерлік мәндері мынаған тең болады: Тек активті кедергісі бар тізбектегі айнымалы токтың бір период ішіндегі орташа қуаты әсерлік ток мәні мен әсерлік кернеу мәнінің көбейтіндісінен кем болады: . 2 2 m I R p= 2 p=I R 2. Айнымалы ток тізбегіндегі индуктивті кедергі Айнымалы ток тізбегінде катушка индуктивті қосымша кедергі тудырады. Катушкада лездік мәні dI p e L = - L = -w LI m cos(wt + a ) = w LI m sin(wt + a - ) dt 2 болатын өздік индукцияның ЭҚК-і пайда болады. Өздік индукцияның ЭҚК-і ток өзгерісіне кері әсер етеді, сондықтан тек индуктивтілік бар тізбекте ток фаза бойынша p кернеуден ширек периодқа, яғни -ге қалыс қалады. 2 Катушкадағы ток күшінің амплитудасы - идеал катушкасы бар айнымалы ток тізбегі үшін Ом заңы - катушканың индуктивті кедергісі 3. Айнымалы ток тізбегіндегі сыйымдылық кедергі Конденсаторды айнымалы кернеу көзіне қосса, ол үнемі қайта зарядталып отырады да тізбек арқылы ток жүреді. Сыйымдылық C шамасы U-ге тең кернеуге қосылғанда, оның заряды: q = CU Периодты түрде өзгеріп отыратын кернеу периодты түрде өзгеретін зарядты тудырады да,сыйымдылық тогы пайда болады: dq dU p =C = wCU m cos(wt + b ) = wCU m sin(wt + b + ) dt dt 2 Um I = w CU = m m Ток күшінің амплитудасы Xc I= Сыйымдылық кедергі Xc = 1 wC 4. Айнымалы токтың толық тізбегі үшін Ом заңы Бір-біріне тізбектей жалғанған индуктивтігі L катушкадан, сыйымдылығы С конденсатордан және кедергісі R резистордан тұратын тізбекті айнымалы токтың толық тізбегі деп атайды. U = U R + U L + UC uuur ur ur ur Түсірілген кернеудің амплитудасын U m = U mR + U mL + U mC Барлық тізбектегі кернеудің амплитудасы Пифагор теоремасы бойынша U = U 2 + (U - U ) 2 m mR mL mC Ом заңына сәйкес U m = I m2 R 2 + ( I m X L - I m X c ) 2 = I m R 2 + ( X L - X c )2 5. Айнымалы токтың толық тізбегі үшін Ом заңы Im = Um R 2 + (w L - 1/ wC ) 2 Z = R 2 + (wL - 1 / wC ) 2 Импеданс (толық кедергі) X = wL - 1 / wC - реактивті кедергі U mL - U mC tgj = U mR X L - X C w L - 1/ wC tgj = = R R X L = wL, X C = 1 / wC , X = X L - X C , Z = R 2 + X 2 Индуктивті кедергі Сиымдылықты кедергі 6. Кернеу резонансы. Резонанстық жиілік. Z = R 2 + (wL - 1 / wC ) 2 1 Егер индуктивті кедергі мен сыйымдылық кедергі бір-біріне тең болса, w L = wC толық кедергі ең аз мәнге ие болады. Z=R Мұндай жағдайда ток пен кернеудің тербеліс фазаларының айырымы tgj = w L - 1/ wC =0 R Um Um Im = Ом заңы бойынша ток амплитудасы Z = R Резонанс байқалу үшін тізбекке түсірілген кернеудің жиілігі w рез = T = 2p LC - Томсон формуласы 1 LC 7. Айнымалы ток тізбегінде бөлінетін қуат Қуаттың лездік мәні P(t ) = UI = U m I m cos wt cos(wt - j ) cos(wt - j ) = cos wt cos j + sin wt sin j P (t ) = U m I m (cos 2 wt cos j + sin wt cos wt sin j ) Қуаттың тербеліс периоды бойынша орташа мәні cos 2 wt = 1 / 2, sin wt cos wt = 0 Айнымалы ток тізбегіндегі орташа қуат UmIm P = cos j 2 U m cos j = RI m (векторлық диаграммадан) I = I m / 2 ,U = U m / 2 P = RI m2 / 2 Барлық амперметрлер мен вольтметрлер осы мән бойынша көрсетеді P = UI cos j Қуат коэффициенті. 7. Айнымалы тоқ тізбегіндегі сыйымдылық кедергі. recommended by АРТОДОЛ Больные суставы восстановит только это народное средство. Рецепт УЗНАТЬ БОЛЬШЕ 3.6 Айнымалы ток тізбегіндегі сыйымдылық Сыйымдылығы С конденсаторды (33 а-сурет) тұрақты U кернеу көзіне қоссақ, онда ол зарядталып, оның астарларына бірдей, бірақ таңбасы қарама-қарсы электр мөлшері жиналады. Q = CU (3.22) Егер зарядталған конденсаторды ток көзінен ажыратып тастасақ, онда ол зарядын сақтай отырып қайсыбір Uс кернеуіне ие болады. Зарядталған конденсатордың астарларын өзара қандай да болмасын R кедергісімен қосып (33 б-сурет), конденсатор кедергі арқылы разрядталғанда қысқа мерзімді ток беретініне (өлшеуіш құралдың көмегімен) көз жеткізуге болады. Конденсатор разрядталғандағы тізбектегі токтың бағыты ол зарядталғандағы токтың бағытына карама-қарсы. Егер конденсатор және синусоидалық u=Umsinωt кернеуі бар айнымалы ток көзінен тұратын тізбектегі проңестерді қарайтын болсақ, онда осы проңестердің конденсатордың периодты түрде зарядталып және разрядталып тұруына саятындығын байқау қиын емес. Айнымалы токтың генераторы конденсатормен тұйықталған деп алайық. Уақыт диаграммасында (33 в-сурет) генратордың қыс-қыштарындағы кернеудің өзгеруін синусоидалық қисық абвгд ре-тінде қарайық, ал векторлық диаграммада кернеудің векторы Um-ді горизонталь орналастыранық. Q = CU формуласына көңіл ауда-райық және оны біз қарап отырған конденсатордың айнымалы ток-пен зарядталатын жағдайына қолданайық. Уақыттыц Δt өте аз аралығында генератордың қысқыштардағы кернеу де аз шамаға өзгеретіні анық, оны Δu деп белгілейік. Сонымен катар дәл сол Δt уақыт аралығында генератор конденсаторға ΔQ-ға тең электр мөлшерін береді. Активтік кедергі R-ден және сыйымдылығы С конденсатордан тұратын тізбекпен (34 а-сурет) бұрыштық жиілігі ω және әсер етуші мәні I айнымалы ток жүріп жатыр деп алайық. Токтың бастапқы фазасы нольге тең болсын және ток горизонталь орналасқан вектор I мен бейнеленсін дейік. (34 б-сурет). I тогы активтік кедергімен жүріп, токпен фаза жағынан сәйкес келетін кернеу кемуін Ua=IR-ді туғызады. Ua кернеуінің векторы кернеудің активтік кемуі деп аталатындығы бізге мәлім. Қарастырылып отырған тізбегіміздің активтік кедергіден басқа сыйымдылықтың кедергісі Хс =1/(ωС) болатындықтан, I тогы көрсетілген Хс -сыйымдылықтың кедергісі бар конденсатор арқылы өтіп қосымша Uс =ІХС кернеуін туғызады, оны кернеудің сыйымдылықтық түсуі деп ата- лады. Біз білетіндей, конденсатордағы кернеу ондағы токтан фазасы бойынша 90°-қа қалып отырады. Сондықтан да векторлық диаграммада Uс кернеуінің векторы қалыс жағына карай 90° бұрышпен тұрғызылған (сағат тілі бойынша). Демек, тізбектің қысқыштарындағы кернеу Uа және U с векторларының геометриялық қосындысына тең болуға тиіс. Осы векторларды геометриялық түрде қоссақ, шамасы және бағыты бойынша кернеудің әсер етуші мәнін анықтайтын U векторын аламыз. 8. Айнымалы тоқ тізбегіндегі индуктивтік кедергі. Айнымалы ток тізбегіндегі индуктивті кедергі. Айнымалы ток тізбегінде индуктивтік косымша кедергі тудырады, мұны өздік индукция кұбылысымен түсіндіруге болады. Мынадай тәжірибені карастырайық. Тұракты ток көзіне қосылган екі электр шамының екіншісіне тізбектей индуктивтігі үлкен катушка жалғанған. Кілтті тұйыктаган кезде бірінші шам жарқ етіп бірден, ал екіншісі кешігіп жанады. Бұл тәжірибенің нәтижесін былай түсіндіруге болады. Кілтті тұйыктағанда тізбектегі ток нөлден іmaх мәніне дейін өседі. Бірінші шамдағы ток күші тез өседі, ал екінші шамнан өтетін ток күшінің тез өсуіне пайда болган өздік индукция тоғы кедергі жасайды. Сондыктан екінші шамнан ететін ток күші баяу, біртіндеп өсіп, бірінші шамдағы ток күшінің мәніне жетеді. Енді тәжірибені озгертіп, тізбекті кұрайык. Кілт 1-қалыпта косылса, тізбектен тұрақты ток, ал ол 2-калыпта болса — айнымалы ток жүреді. Тәжірибеден бірінші жағдайда шамның жарықтылығы екінші жағдайдағы жарықтылығына қарағанда артық екенін көруге болады. Оның себебі мынада: екі жағдайда да, тізбек тұйықталган соң, тізбектегі ток күші өздік индукция тогының әсерінен біртіндеп баяу өседі. Бірақ кілт 2-қалыпта тұйықталғанда тізбектегі ток күшінің шамасы да, бағыты да периодты түрде өзгереді. Сондықтан периодтың төрттен біріне тең уақытта ток күші өзінің тұрақты мәніне жетіп үлгермей, кеми бастайды және ол әрбір жарты период сайын қайталанып отырады. Сонымен, ток күші азайып, индуктивтік тізбекте қосымша кедергі туады. Мұндай кедергі тұрақты ток тізбегінде жоқ. Енді тек индуктивті кедергісі ғана бар айнымалы ток тізбегіндегі ток күшінің қалай өзгеретінін анықтайық. Катушкада лездік мәні =-Li/ тең болатын өздік индукцияның ЭҚК-і пайда болады. Мұндагы і' — ток күшінің уақыт бойынша алынған бірінші туындысы. Ом заңы бойынша iR= +u мұндағы Е — катушканың активті кедергісі, и — катушканың ұштарындағы кернеудің лездік мәні. Идеал катушкада R = 0, сондықтан 0= +u немесе u= - түріне ие болады. Ток күшінің i=Imsinωt заңы бойынша өзгерісі кезінде өздік индукцияның ЭҚК-і: /=-ωLImcosωt. и = - еis болгандықтан кернеу и = ωLImcosωt.= ωLImsin(ωt+π/2)= Umsin(ωt+ π/2) теңдеуімен анықталады, мұндағы Um = ωLIm -кернеу амплитудасы. Осы теңдеулерін салыстыра отырып, мынадай қорытындыға келеміз: катушкадагы ток күшінің тербелісі кернеу тербелісінен фаза бойынша π/2- ге артта қалады. Катушкадагы ток күшінің амплитудасы формуласымен анықталады. Бұл индуктивтік идеал катушкасы бар айнымалы ток тізбегі үшін Ом заңы. өрнегі катушканың индуктивті кедергісі деп аталады да әрпімен белгіленеді: = Егер ток күші мен кернеу амплитудасының орнына олардың әсерлік мәнін қолдансақ, аламыз. Индуктивтік кедергі айнымалы токтың циклдік жиілігі мен индуктивтігіне тура пропорционал. Индуктивтік артқан сайын кедергі де артады . жиілік азайсы, кедергі де кемиді. Тұрақты ток үшін диілік нөлге тең., онда индуктивтік кдергі де нөлге тең. жүктеу/скачать 37,29 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|