Реферат Тақырыбы: Электр тоғы ұғымы Орындаған: Мәмбет Айбек Алматы 2022ж Жоспар
жүктеу/скачать 20,82 Kb.
|
1 2
| Негізгі бөлім
1. Электр тоғы-электр қозғаушы күштердің әсерінен зарядтардың (зарядталған бөлшектер немесе дене) бағытталған қозғалысы. Зарядталған бөлшектер: өткізгіштерде - электрондар, электролиттерде - иондар(катиондар мен аниондар), газда - иондар мен элетрондар, арнайы жағдайдағы вакуумда-электрондар, жартылай өткізгіштерде - элетрондар мен кемтіктер болып табылады. Электр тогы энергетика саласында- энергияны алыс қашықтыққа жеткізу үшін, ал телекоммуникация саласында-ақпаратты шалғайға тасымалдау үшін қолданылады. Бұл тарауда өткізетін ортадағы өткізгіштік тогын, яғни металдардағы токты қарастырумен шектелеміз. Белгілі болғандай, электр тогы қандай да бір S бет арқылы (мысалы, өткізгіштің көлденең қимасы арқылы) заряд тасымалы екендігі белгілі. Өткізетін ортада ток тасушылар электрондар, иондар, не басқа бөлшектер болуы мүмкін. Электр өрісі болмаса, ток тасушылар хаосты қозғалыс жасайды және кез келген ойша алынған S бет арқылы екі бағытта оң және теріс тасушылардың орташа есеппен бірдей саны өтеді, сондықтан S бет арқалы өтетін нөлге тең. Элетр өрісін қосқан кезде тасушылардың хаосты қозғалысына қандайда бір U орташа жылдамдықпен реттелген қозғалы қосылады және S бет арқылы ток пайда болады. Сөйтіп, электр тогы- бұл шын мәнісінде электр зарядтарының реттелген тасымалдануы. Элетр тогының сандық өлшемі I ток күші, яғни, қарастырып отырған S бет арқылы уақыт бірлігінде тасымалданатын заряд болып табылады; I=dq/dt. Ток күшінің өлшем бірлігі ампер (А) болып табылады. Ток тығыздығы. Электр тогы өзі өтетін бет бойында бір қалыпты таралмауы мүмкін. Сондықтан токты дәлірек сипаттау үшін J- ток тығыздығының векторын енгізді. Осы вектордың модулі сан жағынан берілген нүктедегі ток тасушылардың қозғалыс бағытына перпендикуляр орналасқан элементар аудан арқылы өтетін - сол ауданға қатынасына тең: J-векторының бағыты ретінде оң тасушылардың реттелген қозғалысының u- жылдамдық веторының бағыты алынады (немесе теріс тасушылардың реттелген қозғалысының жылдамдық векторына қарама-қарсы бағыты). Егер тасушылар оң және сондай-ақ, теріс зарядтар болса, онда ток тығыздығы төмендегі формуламен анықталады: мұндағы, және оң және теріс зарядтың Тасушылары тасушылардың көлемдік ығыздықтары; және олардың реттелген қозғалысының жылдамдықтары. тек электрондар болып табылатын өткізгіштерде ток тығыздығы . J векторының өрісін графиктік түрде ток сызығының көмегімен Е векторының сызықтары сияқты кескіндеуге болады. Қарастырып отырған S беттің әрбір нүктесіндегі ток тығыздығының веторын біле отырып, J векторының ағыны ретінде осы бет арқылы өтетін ток күшін табуға болады: . 2. Біртекті өткізгіш үшін Ом заңы. Ом заңы-электр тогының негізгі заңдарының бірі. Эксперимент жүзінде ашылған Ом заңы:біртекті өткізгіштің бойымен ағатын ток күші оның ұштарындағы потенциалдар айырымына (U кернеуге) пропорционал , мұндағы, R-өткізгіштің электрлік кедергісі. Кедергінің өлшем бірлігі ом (Ом). R кедергі өткізгіштің пішіні мен өлшамдеріне, оның материалына және температураға, сондай-ақ, мұны есте сақтау керек- өткізгіш бойымен өтетін токтың конфигурациясына тәуелді болады. Сым өткізгіш жағдайында кедергінің мағынасы күмән келтірмейді. Токтың көлемдік таралуының жалпы жағдайында қарастырылып отырған өткізгішке қосылған сымдардың орналасуы немесе токтың конфигурациясы көрсетілмейінше кедергі туралы сөз етуге болмайды. Қарапайым жағдайда біртекті цилиндірлік өткізгіштің кедергісі , мұндағы -өткізгіштің ұзындығы; оның көлденең қимасының ауданы; меншікті электрлік кедергісі. Соңғысы өткізгіштің материалына және оның температурасына тәуелді. ом * метрмен (Ом*м) өрнектеледі. Ең жақсы өткізгіштер (мысалы, алюминий) үшін меншікті элетрлік кедергісінің мәні бөлме температурасында Ом*м -ге көбейтілген бірнеше бірліктерді құрайды. 3. Джоуль-Ленц заңы, кедергісі R болатын өткізгіштен t уақыт аралы- ғында өткен І ток кезінде әлгі өткізгіште бөлінетін Q жылу мөлшерін анықтайды: Q = аІ2 Rt, мұндағы а – пропорционалдық коэффициент. Сонымен, Джоуль-Ленц заңы бойынша өткізгіштен бөлініп шығатын жылу мөлшері (Q) оның кедергісіне (R), ток өтетін уақытқа (t) және ток күшінің квадратына (І2) пропорционал болады. Егер І ампермен, R оммен, t секундпен өлшенетін болса, онда а = 0,239 болғанда, жылу мөлшері (Q) – калориямен, ал а =1 болғанда Q – джоульмен өрнектеледі. Бұл заңды 1841 жылы ағылшын физигі Джеймс_Джоуль'>Джеймс Джоуль (1818 – 1889) тұжырымдаған және 1842 жылы орыс физигі Эмилий Ленц (1804 – 1865) тәжірибе жүзінде дәлелдеген. Электрлік және жарықтандырғыш қондырғылардың, жылытқыш және қыздырғыш электр аспаптарының жұмысы осы заңға негізделген. Джеймс Джоуль Эмилий Ленц 4. Тармақталған тізбектер.Кирхгоф ережесі. Тармақталған тізбектерді есептеу, мысалы тізбектің жеке тармақтарындағы токтарды табу екі Кирхгоф ережелерін қолдансақ, оңай орындалады. КИРХГОФ ЕРЕЖЕЛЕРІ – тұрақты немесе квазитұрақты токтың тармақталған тізбегіндегі ток пен кернеуге арналған қатынастарды тұжырымдайтын ережелер. Бұл ережелерді 1847 жылы неміс физигі Густав Кирхгоф (1824 – 1887) ұсынған. Кирхгрофтың бірінші ережесі -ол тізбектің түйіндеріне, яғни, оның тармақталу нүктелеріне қатысты: түйінді қосылатын токтардың алгебралық қосындысы нөлге тең: Бұл кезде түйіндерге келетін токтар мен түйіндерден шығатын токтар әр таңбалы шамалар деп есептеледі, мысалы: біріншілері-оң, екіншілері-теріс (немесе керісінше бұл маңызды емес). Кирхгрофтың екінші ережесі- ол тармақталған тізбектен бөліп алынған кез келген контурға қатысты: кез келегн тұйық контурдың жеке бөліктеріндегі ток күштерінің олардың кедергісіне көбейтіндісінің алгебралық қосындысы осы контурдағы э.қ.к.-терінің алгебралық қосындысына тең: Кирхгофтың екінші заңы тұйық контурдағы немесе тордағы барлық кернеулердің алгебралық қосындысы нөлге тең болуы керек екенін көрсетеді. Бұл заң энергияның сақталу заңына да негізделеді, өйткені әрбір тор потенциал түзілмейтін немесе жоғалмайтын тұйық өткізгіш жол екендігі анықталды.Демек, контурдағы тізбектің энергетикалық тепе-теңдігін сақтау үшін осы жолдың айналасындағы барлық кернеулердің қосындысы нөлге тең болуы керек.Кирхгрофтың ережелері әрбір нақты жағдайда алгебралық теңдеулердің толық жүйесін жазуға мүмкіндік береді, одан белгісіз шаманы, мысалы, токтарды табуға болады. Түйіндерді (бірінші заң) немесе торларды (екінші заң) талдау арқылы жиынтықтың кез келген нүктесінде пайда болатын токтар мен кернеудің төмендеу мәндерін табуға болады.Жоғарыда айтылғандар екі заңдылықтың негізін қалайды: энергияның сақталу заңы және электр зарядының сақталу заңы. Екі әдіс бірін-бірі толықтырады, тіпті бір электр тізбегін өзара сынау әдістері ретінде бір уақытта қолдануға болады.Дегенмен, оны дұрыс пайдалану үшін көздердің полярлығын және өзара байланысты элементтерді, сондай-ақ ток ағынының бағытын қадағалау маңызды. Қолданылған эталондық жүйенің істен шығуы есептеулердің өнімділігін толығымен өзгерте алады және талданған тізбектің қате ажыратымдылығын қамтамасыз етеді. Кирхгоф заңдары Ом заңымен бірге тізбектің электрлік параметрлерінің мәнін талдауға арналған негізгі құралдар болып табылады. 5. Электромагниттік индукция құбылысы Электромагниттік индукция-дегеніміз тұйық жүйедегі магниттік толқынның өзгеруі нәтижесінен, сол тұйық жүйеде электр тоғынын пайда болуы. Электромагниттік индукция 1831 жылы 29 тамызда британдық физик және химик Майкл Фарадеймен ашылған, оның зерттеулері бойынша тұйық жүйедегі магнитті толқынның өзгеру жылдамдығы, осы жүйеде пайда болған электр қозғаушы күшке тура пропорционал екенін ашты. Электр қозғаушы күш арқылы пайда болған электр тоғы индукциялық тоқ болып аталады. Фарадей сым орамымен қоршалған тұрақты магнитпен эксперименттік сынақтар жүргізді және аталған катушкадағы кернеудің индукциясын және астындағы токтың айналымын бақылады. Бұл заңда тұйық контурдағы индукцияланған кернеу магнит ағынының бетке өткен кездегі өзгеру жылдамдығына, уақытқа қатысты тура пропорционалды екендігі айтылады. Осылайша, әр түрлі магнит өрістерінің әсерінен көршілес денеде кернеу айырмашылығының (кернеудің) болуын тудыруға болады. Өз кезегінде, бұл индукцияланған кернеу индукцияланған кернеуге сәйкес келетін токтың айналымын және талдау объектісінің кедергісін тудырады. Бұл құбылыс күнделікті жұмыс істеуге арналған қуат жүйелері мен құрылғыларының әрекет ету принципі болып табылады, мысалы: қозғалтқыштар, генераторлар мен электр трансформаторлары, асинхронды пештер, индукторлар, батареялар және т.б. Фарадей байқаған электромагниттік индукция құбылыстардың осы түрін қайталауға және олардың мінез-құлқын болжауға мүмкіндік беретін математикалық модельдеу арқылы ғылым әлемімен бөлісті. Магнит өрістерінің әсерінен электр қозғаушы күштерінің пайда болуы электромагниттік индукция деп аталады. Электромагниттік индукция құбылысының екі түрі бар: 1) индукциялық ЭҚК (индукциялық ток) айнымалы магнит өрістерінің әсерінен пайда болады; 2) индукциялық электр кернеуі материялық денелердің магнит өрістерінде қозғалуы кезінде пайда болады. Максвелдің тұжырымы бойынша электромагниттік индукцияның пайда болу себебі - магнит өрісінің құйынды электр өрісін тудыруына байланысты. Бұл тұжырым электромагниттік индукцияның жалпы тұжырымы болып табылады. Фарадей индукциялық токты екі түрлі тәсілмен алудың жолын анықтады. Қорытынды: Қорытындыласақ, Электр зарядтарының реттелген (бағытталған) қозғалысы электр тогы деп аталады. Электр тогы пайда болуы үшін екі қажетті шарттың орындалуы тиіс: 1. қарастырылып отырған денеде токтың еркін тасушыларының, яғни бүкіл дене шегінде қозғала алатын зарядталған бөлшектердің бар болуы; 2. дененің ішінде электр өрісінің бар болуы. Токтың бағыты ретінде шартты түрде оң зарядтардың қозғалыс бағыты алынған. Электр тогының сандық сипаттамасы ретінде екі шама пайдаланылады: ток күші және ток тығыздығы болып табылады. жүктеу/скачать 20,82 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|
1 2