Сайлаубекова А.Р. 2 курс

Бақылау сұрақтары:

1. 
   Электр тоғының пайда болу шарттары және оның жалпы сипаттамасы.
   
2. 
   Ом заңы және оның дифференциалдық түрі.
   
3. 
   Джоуль-Ленц заңы және оның дифференциалдық түрі.
   
4. 
   
   Элементтің электр қозғаушы күші дегеніміз не?
   
5. 
   Кирхгоф ережелері және оны тармақталған тізбектер үшін қолдану.
   

Жауап

Егер өткізгіште электр өрісін туғызатын болсақ, тасушылардың хаосты қозғалысына, қайсыбір орташа ν жылдамдықпен реттелген қозғалысқа келеді, басқаша айтсақ оң зарядтар өріске бағыттас, теріс зарядтар оған қарама-қарсы қозғалады. Сонымен электр тоғы деп зарядтардың ретті қозғалысын айтады.

Электр тоғы оң заряд тасушыларының да, теріс заряд тасушыларының да қозғалысы әсерінен болуы мүмкін. Теріс зарядтың бір бағыттағы қозғалысы, шама жағынан сондай қарама-қарсы бағыттағы оң зарядтың қозғалысына эквивалентті. Егер өткізгіште екі таңбалы тасушылар қозғалса, сонымен қатар dt уақытта берілген бет арқылы оң тасушылар бір бағытта dq⁺зарядты, ал терістері dq^-зарядты қарама-қарсы бағытта тасыса, онда (dq^-- теріс зарядтың абсолют шамасы).

(1)

Тоқтың бағытына оң тасушылардың орын ауыстырғандағы бағыты алынады.

Электр тоғы тоқ күші деп аталатын шамамен сипатталады. Тоқ күші – бірлік уақытта берілген өткізгіштің көлденең қимасы арқылы өтетін заряд мөлшерімен өлшенетін скалярлық шама болып табылады. Егер dt уақытта заряд мөлшері тасылса, онда тоқ күші анықтама бойынша мынаған тең:

(2)

Бұл өрнек тоқтың лездік мәнін сипаттайды. Егер тоқтың күші мен бағыты уақыт өтуіне байланысты өзгермейтін болса, онда мұндай тоқ тұрақты тоқ деп аталады:

(3)

мұндағы q – өткізгіштің көлденең қимасы арқылы t уақыт ішінде өтетін электр заряды. Тоқ күшінің өлшеміне 1 ампер (А) алынады.

Электр тоғы өзі өткен бет бойынща біркелкі таралмауы да мүмкін. Электр тоғы сан жағынан тоқ тығыздығы деген шамамен сипатталады. Сонымен тоқ тығыздығы деп өткізгіштің көлденең қимасы арқылы өтетін тоқ күшін айтамыз:

(4)

Егер де тоқ өткізгіштің көлденең қимасынан біркелкі өтпесе, онда тоқ тығыздығы:

---

. Қайсысының заряды е болса, онда бірлік dt уақыт ішінде S көлденең қима.

Тоқ тығыздығы – векторлық шама. Оның бағыты тоқ бағытына, яғни бірыңғай бағытталған оң зарядтар қозғалысына бағыттас болады. Тоқ тығыздығының өлшеміне алынады.

Енді тоқ күшін және оның тығыздығын өткізгіштегі зарядтардың реттелген қозғалысының жылдамдығы арқылы өрнектейік. Егер өткізгіштегі заряд тасушылар саны n және оның әрқайсысының заряды e болса, онда бірлік dt уақыт ішінде S көлденең қима арқылы өтетін зарядтар шамасы:





Ал өткізгіштегі тоқ тығыздығы: .

Егер тоқ кез келген S тұйық контур арқылы өтсе, онда оны векторлық ағын ретінде қарастырамыз, сонда

(5)

Электр қозғаушы күш. Егер өткізгіште электр өрісін тудырсақ және оны сақтауға әрекет жасамасақ, онда заряд тасушылардың қозғалысы өткізгіш бойындағы өрістің тоқталуына әсер етеді, демек тоқ жүрмейді. Тоқты мейлінше ұзақ уақыт ұстап тұру үшін біз тоқ тасыған зарядтарды өткізгіштің потенциалы аз (оң заряд тасушылар) ұшынан, оның жоғарғы потенциалды ұшына үздіксіз беріп тұруымыз керек (1- сурет).

---

Цилиндрге түсірілген кернеу Edl шамасына тең, мұндағы Е- берілген орындағы өріс кернеулігі. Соңында, (12) формуласы бойынша цилиндрдің кедергісі –ке тең. Осы мәндерді (10) формуласына қойсақ, онда . Әрбір нүктеде заряд тасушылар векторына бағыттас қозғалады. Сондықтан және -нің бағыттары бірдей болады. Сөйтіп,

(14)

(14) өрнегі дифференциал түріндегі Ом заңы деп аталады.

Джоуль-Ленц заңы және оның дифференциалдық түрі.

Өткізгіштің бойымен тоқ жүргенде өткізгіш қызады. Джоуль және оған байланыссыз Ленц эксперимент жолымен өткізгіштен бөлініп шығатын жылу мөлшері тоқ жүретін уақытқа, өткізгіштің кедергісіне және тоқ күшінің квадратына пропорционал болатындығын тапты:

(15)

Егер тоқ күші уақытқа байланысты өзгереді десек, онда

(16)

(15) және (16) қатынастары Джоуль-Ленц заңын өрнектейді. [Q] Джоульмен өлшенеді.

(16) заңын былай түсіндіруге болады. Ол үшін U кернеуі түсірілген біртекті өткізгішті қарастырайық. dt уақыт ішінде өткізгіштің әрбір көлденең қимасы арқылы dq=Idt заряды өтеді. Бұл жағдайда өріс күштері dA=Udq=U_idt жұмыс істейді. U –ды Ом заңы бойынша R_i-мен алмастырып және интегралдап Q-дің (16) өрнегімен сәйкес келетін электрлік күштердің жұмысына арналған өрнекті аламыз. Сөйтіп, өткізгішті қыздыру өріс күштерінің заряд тасымалдаушыларына қатысты жасаған жұмысы есебінен жүреді.

---

Джоуль-Ленц заңы бойынша dt уақыт ішінде цилиндр тәріздес элементар көлемде бөлініп шығатын жылу мөлшерін сипаттайық:

(17)

мұндағы – элементар көлемнің шамасы, - заттың меншікті электр өткізгіштігі, – тоқ тығыздығы.

Бірлік көлеммен бірлік уақытқа келтірілген жылу мөлшерін dQ тоқтың меншікті қуаты деп атаймыз. (17) өрнегінен мынаны жазамыз:

(18)

Осы өрнекті , , араларындағы қатынастарды сипаттайтын (18) өрнегін пайдаланып, мына түрге келтіруге болады:

(19)

(18) және (19) формуласы дифференциал түрдегі Джоуль-Ленц заңын өрнектейді.

Демек, тоқ жүрген кезде жұмыс жасалынады және энергия жылу түрінде бөлініп шығады. Бөгде ЭҚК зарядтарға энергия жұмсап жұмыс жасалынады. Яғни, тоқтың жұмысы бөгде ЭҚК энергиясы арқылы жасалынады. Жұмыстың істелуіне кететін энергияны тасушылар – электрондар емес, электромагниттік өріс.

Сызықты тізбектер. Кирхгоф ережелері. Сызықты тізбек кез келген бөлігіндегі көлденең қимасының орта сызықтық өлшемі жалпы ұзындығына қарағанда өте аз тізбек. Мұндай тізбекті параллель және тізбектей қосылған кедергілер мен тоқ көздерінен тұрады деп қарастыруға болады. Тізбектегі бөгде ЭҚК: . Көбінесе электрлік тізбек бірнеше тұйық тізбектерден тұратын тармақталған тізбек болып келеді. Тізбектің екіден көп өткізгіштер жинақталатын (түйісетін) нүктесін түйін деп атайды. Зарядтың сақталу заңы мен түйық тізбек үшін Ом заңын пайдаланып Кирхгоф тармақталған тізбекті есептеудің екі ережесін ұсынған:

1. 
   (20)
   

бұл ереже үзіліссіз теңдеуінен, яғни зарядтың сақталу заңынан шығады. Тұрақты тоқ үшін

---

. Демек, -нің ағыны (яғни, түйінді қоршаған, ойша алынған тұйық бет арқылы өтетін (ағатын) тоқтардың алгебралық қосындысы) нөлге тең болуы қажет;

2. 
   Ереже тармақталған тізбектегі кез келген тұйық контурға тән: ерікті тұйық контурдың жеке участоктарындағы тоқ күштерінің олардың кедергілеріне көбейтіндісінің алгебралық қосындысы осы контурдағы әсер ететін ЭҚК-нің алгебралық қосындысына тең:
   

(21)

мұндағы n – түйіндегі контур бөліктерінің саны. Бұл ережені қолданған кезде контурды орап өту бағытын таңдап алу керек. Тоқтың бағыты орап қту бағытымен сәйкес келсе, оң деп алынады. Электр қозғаушы күшінің бағыты да орап өту бағытына сәйкестендіріледі.

Бақылау сұрақтары:

6. 
   Электр тоғының пайда болу шарттары және оның жалпы сипаттамасы.
   
7. 
   Ом заңы және оның дифференциалдық түрі.
   
8. 
   Джоуль-Ленц заңы және оның дифференциалдық түрі.
   
9. 
   
   Элементтің электр қозғаушы күші дегеніміз не?
   
10. 
    Кирхгоф ережелері және оны тармақталған тізбектер үшін қолдану.
    

---

Смотрите также файлы

• Методические рекомендации для выполнения заданий учебной практики по профессиональному модулю.doc

• колледж агротехнологий и природообустройства.pdf

• Российский государственный социальный университет Факультет политических и социальных наук.docx

• Данная работа посвящена исследованию влияния лингвистических сказок на повышение познавательного интереса к такому учебному предмету как русский язык.docx

• Философия 40 вопросов из теста по данной дисциплине результат 93 баллов из 100.docx