Сұрақтар: Электр тізбегінің топологиясы, түйін ұғымы, тармақтар және контурлар
жүктеу/скачать 222,82 Kb.
|
| Электр тізбегінің элементтері
Ток жоқ кезде қысқыштарында кернеуі бар элемент активті, ал ток жоқ кезде кернеуі жоқ элемент пассивті элемент деп аталады. Қорек көздері активті де, ал электр қабылдағыштар пассивті болып табылады. Әрбір пассивті элементтің кернеуі, тогы және кедергісі Ом заңы бойынша байланысқан: Мұндағы, -- кернеу; ток күші; - кедергі. Тізбек элементінің кернеуі деп оның басы мен аяғының арасындағы потенциалдар айырымын айтады.Оны, яғни көбейтіндісін, кернеудің түсуі деп те атайды. Пассивті элементте кернеу мен ток әрқашанда бағыттас болады: олар потенциалы жоғары нүктеден потенциалы төмен нүктеге бағытталады. Мысалы, элементінің кернеуі (2-сурет) , элементінің кернеуі . элементі мен элементі параллель жалғанғандықтан кернеулері өзара тең болады, яғни Потенциалдар айырымы,яғни кернеу, өткізгіште ток тудырады:. Потенциалы бірдей нүктелердің арасында кернеу болмайды, сондықтан ток жүрмейді. 2 сурет. Сызықты (1) және сызықты емес (2) элементтердің вольт-амперлік сипаттамасы Элементтің кернеуінің тогынан тәуелділігін оның вольт- амперлік сипаттамасы деп атайды. Әдетте элементтің тогы өскен сайын кернеуі де өсіп отырады. Бірақ осы байланысты көрсететін график – вольт –амперлік сипаттама, түзу сызық немесе қисық сызық болуы (2 - сурет). Бұл элементтің кедергісіне байланысты: егер элементтің кедергісі тұрақты болса, онда вольт- амперлік сипаттама түзу сызық та, ал элементтің кедергісі токтың әсерінен өзгеріп отырса, онда вольт –амперлік сипаттама қисық сызық болады. Вольт- амперлік сипаттамасы түзу сызық болатын элементтер сызықты, ал қисық сызық болатын элементтер бейсызықты (түзу сызықты емес) элементтер деп аталады. 3- сурет Реал (а) және идеал (б) ЭҚК көздерінің электрлік сұлбалары мен вольт –амперлік сипаттамалары: 1- идеал ЭҚК көзі; 2- реал ЭҚК көзі Электр қозғаушы күші және ішкі кедергісі бар электр энергиясының көзі электр қозғаушы күш көзі деп аталады (3,а- сурет). Егер ЭҚК көзіне электр қабылдағыш қосса, онда тізбекпен жүретін ток Бұдан , (1) мұндағы: электр қозғаушы күш; электр қабылдағыштың кедергісі; ЭҚК көзінің ішкі кедергісі. (1 ) өрнегінен ЭҚК көзінің кернеуі . Бұл өрнек ЭҚК көзінің тогы, яғни жүгі өскен кезде, ішкі кедергідегі кернеудің түсуінің өсетіні себепті, кернеуінің азаятындығын көрсетеді (3, в- сурет, 2- вольт –амперлік сипаттама). Ал кернеудің төмендеуі электр қабылдағыштың жұмыс әлпіне жағымсыз әсер етеді. Сондықтан ЭҚК көзінің ішкі кедергісі электр қабылдағыштың кедергісінен әлдеқайда аз болатындай етіп жасалады, яғни болады. Ішкі кедергісі нөлге тең деп алынған ЭҚК көзі идеал ЭҚК көзң немесе кернеу көзі деп аталады (3, б- сурет). Идеал ЭҚК көзінің кернеуі токтан, яғни жүктен, тәуелсіз және тұрақты деп есептелінеді, өйткені , сондықтан (3, в- сурет, 1- вольт –амперлік сипаттама). ЭҚК көзінде ұйықтар (зарядтар) бөгде күштің әсерінен потенциалы төмен нүктеден потенциалы жоғары нүктеге тасымалданатындықтан әдетте ЭҚК пен ток бағыттас болады. Бірақ ЭҚК көзі электр қабылдағыш әлпінде істеп тұрса, яғни энергия берудің орнына энергия қабылдап тұрса (мысалы, зарядтауға қойылған аккумулятор), онда ток ЭҚК көзіне қарсы бағытталады.ЭҚК потенциалдар айырымын тудыратын элемент болғандықтан, оның ЭҚК-і ток тудырушы себеп болып табылады, яғни ЭҚК ток тударады: Егер (1) өрнектің екі жағын да токқа көбейтсе, онда тізбек элементтерінің қуаттарының ара қатынасын көрсететін теңдік шығады: немесе , (2) Мұндағы: - ЭҚК көзінің тізбекке берген қуаты; - электр қабылдағыштың қуаты; ЭҚК көзінің ішкі кедергісіндегі қуат,басқаша айтқанда қуаттың шығыны. Электр қозғаушы күш көзінің тізбекке берген қуаты мен электр қабылдағыштарының тұтынған қуатының өзара тең болатындығын өрнектейтін теңдеуді қуаттар балансының теңдеуі деп атайды. (2) өрнегі 3,а- суретте келтірілген тізбектегі қуаттар баланысының теңдеуі болып табылады. Тізбек элементтерінің параметрлері. Орынбасарлық сұлба туралы түсінік. Тізбекпен ток жүрген кезде электр энергиясы басқа энергия түрлеріне айналып отырады. Мысалы, сымның бойымен ток жүргенде сым қызады және оның айналасында магнит һәм электр өрісі пайда болады.Сымды қыздырған электр энергиясы жылу энергиясы түрінде қоршаған ортаға қайтымсыз тарап кетеді. Электр энергиясының екінші бір бөлігі магнит энергиясының бір бөлігіне түрленсе, үшінші бір бөлігі электр өрісінің энергиясына түрленеді. Бірақ сымның қызуы мен магнит өрісі және электр өрісіндегі энергияның шамасы сымның затына һәм мөлшеріне байланысты болады.Олай болса тізбектегі электр энергиясының түрленуі тізбектің және оны құрайтын элементтердің қасиетінен тәуелді. Сондықтан тізбек элементтерінің әр түрлі қасиеттерін сипаттайтын шамалар тізбектің және тізбек элементтерінің параметрлері ретінде алынады. Тізбек элементінің оған берілген электр энергиясын энергияның басқа түріне қайтымсыз түрлендіретін қасиетін кедергі деп аталатын параметрмен сипаттайды. Кедергінің өлшем бірлігі 1Ом. Джоуль –Ленц заңына сүйене отырып, тұрақты және айнымалы ток тізбегіндегі тізбек элементінің кедергісін төмендегіше анықтауға болады: және мұндағы: басқа энергияға қайтымсыз түрленген электр энергиясы; тұрақты және айнымалы ток тізбегіндегі ток күші; уақыт. Тізбек элементінің тұрақты токқа кедергісі омдық кедергі, ал айнымалы токқа кедергісі актив кедергі деп аталады. Жалпы алғанда, омдық және актив кедергілердің сан мәндері өзара тең болмайды. Олардың айырмашылығы жиіліктен тәуелді болады: жиілік өскен кезде айырмашылығы өседі, ал жиілігі азайған кезде айырмашылығы да азаяды. Электрмен жабдықтау жүйесінде қолданылатын 50 не 60 Гц жиілікті ток төмен жиілікті ток болып табылады. Мұндай жиіліктерде омдық кедергі мен активті кедергілердің айырмашылығы өте аз болатындықтан оларды өзара тең деп есептеп, тек кедергі немесе активті кедергі деп атайды. Негізінен кедергісі бар элементті резистивті элемент деп, ал кедергісін пайдалануға арналған аспапты резистор деп атайды. Мысалы, электр пеші мен шоқтану шамы электр энергиясын жылу энергиясы мен жарық сәулесінің энергиясына қайтымсыз түрлендіретіндіктен резистивті элементтер болып табылады. Тізбек элементінің оған берілген электр энергиясын магнит өрісінің энергиясына түрлендіретін қасиетін индуктивтілік деп аталатын параметрмен сипаттайды. Индуктивтіліктің өлшем бірлігі 1 Гн (Генри). Тізбек элементінің индуктивтілігі магнит ағыны мен оны тудыратын токтың арасындағы пропорционалдық коэффициент ретінде алынатындықтан, тұрақты және айнымалы ток тізбегінде: Мұндағы индуктивтілік қарастырылып отырған өнбоймен (контурмен) ілініскен магнит ағыны. Индуктивтілігі бар элементті индуктивті элемент деп, ал индуктивтілігін пайдалануға арналған аспапты индуктивтік шарғы (катушка) деп атайды. Мысалы, релелердің шарғылары мен элетр машиналарының келептері (орамдары) индуктивті элементтер, олар магнит өрісін қоздырушы аспап ретінде пайдаланылады. Тізбек элементінің оған берілген электр энергиясын электр өрісінің энергиясына түрлендіретін қасиетін сыйымдылық деп аталатын параметрмен сипаттайды. Электр сыйымдылықтың өлшем бірлігі 1Ф (фарад). Электр сыйымдылық элементінің ұйығы (заряды) мен кернеуінің арасындағы пропорционалдық коэффициент ретінде алынатындықтан, тұрақты және айнымалы ток тізбегінде: Мұндағы: тұрақты және айнымалы ток тізбегінің тізбек элементінің заряды; тұрақты және айнымалы ток тізбегінің тізбек элементінің кернеуі. Электр сыйымдылығы бар элементті сыйымдылықты элемент деп, ал сыйымдылығын пайдалануға арналған аспапты конденсатор деп атайды. Мысалы, жоғары кернеулі кабель және әуе электр желілері сыйымдылықты элементтер ретінде қарастырылады. Тізбек элементінің параметрлері және оларға сәйкесті аспаптың шартты белгілері 4- суретте келтірілген. 4- сурет Тізбектің идеал элементтері мен олардың шартты белгілері (а,б,в) және екі параметрлі элементтердің орынбасарлық сұлбалары (г,д) Кез келген тізбек элементінде атлаған үш қасиеттің үшеуі де болады, бірақ бірі әлсіз, екінші бірі күштірек дегендей. Ескерілуге тиісті басым қасиеттеріне қарай тізбектің элементі әдетте бір немесе екі параметрлі болып келеді. Бір параметрі ғана бар, яғни біп ғана қасиеті бар деп алынған элемент идеал немесе идеалданған элемент, ал параметрлері бірден көп, яғни бірнеше қасиеті бар, элемент реал элемент болып есептелінеді. Мысалы, 4- суретте идеал резистивті (а), идеал индуктивті (б) және идеал сыйымдылықты элементтер мен олардың шартты белгілері және активті- индуктивті (г), активті- сыйымдылықты элементтердің (д) орынбасарлық сұлбалары кескінделген. Тізбектің немесе тізбек элементінің олардың параметрлері арқылы келтірілген графикалық кескінін орынбасарлық сұлба деп атайды. Орынбасарлық сұлба тізбекке әдетте немесе тізбек элементіне талдау жүргізу үшін құрылады. Мысалы, 4,г- суреттегі сұлбаны реал шарғының немесе келептің бірізді орынбасарлық сұлбасы деп есептеуге болады. Жалпы алғанда, тізбек элементі параллель орынбасарлық сұлбамен де кескінделеді. жүктеу/скачать 222,82 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|