Электр тогының болуы үшін қандай жағдайлар қажет. Электр тогы және оның болу шарттары. Үшінші тарап күштері. Электр қозғаушы күш және кернеу

Бөлімдер: Физика

Сабақтың мақсаттары.

Оқулық:

оқушылардың электр тогының пайда болу және болу шарттары туралы білімдерін қалыптастыру.

Әзірлеуші:

логикалық ойлауын, зейінін дамыту, алған білімдерін практикада пайдалана білуге дағдыландыру.

Тәрбиелік:

тәуелсіздік, зейінділік пен өзін-өзі бағалаудың көрінуіне жағдай жасау.

Жабдық.

Гальваникалық элементтер, батарея, генератор, компас.
Карталар (қоса беріледі).
Демонстрациялық материал (көрнекті физиктер Ампер, Вольта портреттері; «Электр», «Электр зарядтары» плакаттары).

Көрсетілімдер:

Магниттік инедегі өткізгіштегі электр тогының әрекеті.
Ток көздері: гальваникалық элементтер, аккумулятор, генератор.

Сабақ жоспары

1. Ұйымдастыру кезеңі.

2. кіріспемұғалім.

3. Жаңа материалды қабылдауға дайындық.

4. Жаңа материалды меңгеру.

а) ағымдағы көздер;

б) электр тогының әрекеті;

в) «Электр патшайымы» физикалық опереттасы;

г) «Электр тогы» кестесін толтыру;

д) электр құрылғыларымен жұмыс істеу кезіндегі қауіпсіздік шаралары.

5. Сабақты қорытындылау.

6. Рефлексия.

7. Үйге тапсырма:

а) Тіршілік қауіпсіздігі, арнайы технологиялар сабақтарында алған білімдеріне сүйене отырып, «Электр аспаптарымен жұмыс істеу кезіндегі қауіпсіздік шаралары» жадынамасын дайындап, дәптерге түсіру.

б) Жеке тапсырма: Күнделікті өмірде және техникада қуат көзін пайдалану туралы есеп дайындау.

Сабақты қорытындылау

1. Ұйымдастыру кезеңі

Оқушылардың қатысуын белгілеу, сабақтың тақырыбын, мақсатын ата.

2. Мұғалімнің кіріспе сөзі

Электр тогы, электр тогы деген сөздер бізге бала кезінен таныс. Электр тогы біздің үйде, көлікте, өндірісте, жарықтандыру желілерінде қолданылады.

Бірақ электр тогы деген не, оның табиғаты қандай, түсіну оңай емес.

Электр сөзі грек тілінен янтарь деп аударылған электрон сөзінен шыққан. Кәріптас - ежелгі қылқан жапырақты ағаштардың тасталған шайыры. Ток сөзі бір нәрсенің ағынын немесе қозғалысын білдіреді.

3. Жаңа материалды қабылдауға дайындық

Кіріспе әңгіменің сұрақтары.

Табиғатта зарядтардың қандай екі түрі бар? Олар қалай өзара әрекеттеседі?

Жауабы: Табиғатта зарядтардың екі түрі бар: оң және теріс.

Оң заряд тасымалдаушылар - протондар, теріс заряд тасымалдаушылар - электрондар. Зарядталған бөлшектер бір-бірін тебеді, қарама-қарсы зарядты бөлшектер тартады.

Электронның айналасында электр өрісі бар ма?

Жауап: Иә, электронның айналасында электр өрісі бар.

Еркін электрондар дегеніміз не?

Жауап: Бұл ядродан ең алыс электрондар, олар атомдар арасында еркін қозғала алады.

4. Жаңа материалды меңгеру

а) Ағымдағы көздер.

Үстел үстінде арнайы құрылғылар бар. Олардың есімдері кім? Олар не үшін қажет?

Жауап: Бұл гальваникалық элементтер, батарея, генератор – ток көздерінің жалпы атауы. Олар электр энергиясын беру, өткізгіште электр өрісін құру үшін қажет.

Біз зарядталған бөлшектер, электрондар мен протондар бар екенін білеміз, ток көздері деп аталатын құрылғылар бар екенін білеміз.

б) Электр тогының әрекеті.

Айтыңызшы, тізбекте электр тогы бар екенін қалай түсінуге болады, қандай әрекеттермен?

Жауап: Электр тогының әсер ету түрлері әртүрлі:

Жылулық - электр тогы қызатын өткізгіш (электр плитасы, үтік, қыздыру шамы, дәнекерлеуіш).
Токтың химиялық әсерін мыс сульфатының ерітіндісі арқылы электр тогын өткізгенде – витриол ерітіндісінен мысты босату, хромдау, никельмен қаптау кезінде байқауға болады.
Физиологиялық – электр тогы өткен адам мен жануарлардың бұлшықеттерінің жиырылуы.
Магниттік – өткізгіш арқылы электр тогы өткенде, магнитті инені жақын орналастырса, ол ауытқуы мүмкін. Бұл әрекет негізгі болып табылады. Тәжірибе көрсету: батарея, қыздыру шамы, қосу сымдары, компас.

в) «Электр патшайымы» физикалық опереттасы. (№ 1 қосымша)

Енді жоғары сынып қыздары назарларыңызға «Электр патшайымы» опереттасын ұсынады. «Ертегі - өтірік, бірақ оның ішінде игіліктер бар, жақсыларға сабақ» деген орыс халық мақалын ұмытпаңыз. Яғни, сіз тыңдап, көріп қана қоймай, одан белгілі бір ақпарат аласыз. Сіздің міндетіңіз - ұсынуда кездесетін мүмкіндігінше физикалық терминдерді жазу.

г) «Электр тогы» кестесін толтыру. (№ 2 қосымша)

Айтыңызшы, сіз жазған терминдердің барлығын біріктіретін бір ұғым қандай?

Жауабы: электр тогы.

«Электр тогы» кестесін толтыруды бастайық.

Кестені толтыра отырып, сабақта алған білімімізді қорытындылап, жаңа мағлұмат алайық.

Кестені толтыру барысында электр тогын құру үшін қандай жағдайлар қажет екендігі туралы қорытынды жасаймыз.

Бірінші шарт – бос зарядталған бөлшектердің болуы.
Екінші шарт - өткізгіштің ішінде электр өрісінің болуы.

д) Электр аспаптарымен жұмыс істеу кезіндегі қауіпсіздік шаралары.

Өндірістік тәжірибеде электр тогын қолдануды қай жерде кездестіресіз? Оқушылардың жауаптары.

Жауап: Электр аспаптарымен жұмыс істегенде.

Тыйым салынған.

Желіге қосылған электр құрылғыларын ұстап, жерде жүріңіз. Әсіресе ылғалды топырақта жалаң аяқ жүру қауіпті.
Электр және басқа электр бөлмелеріне кіріңіз.
Сынған, жалаңаш, ілулі және жерге тұйықталған сымдарды алыңыз.
Жасырын сымдарды орналастыруға болатын жерде қабырғаға шегелерді салыңыз. Қазіргі уақытта орталықтандырылған жылыту батареяларына, сумен жабдықтауға жерге қосылу өте қауіпті.
Мүмкін электр сымдары бар жерлерде қабырғаларды бұрғылау.
Қабырғаларды бояу, әктеу, сыртқы немесе жасырын ток өткізгіш сымдармен жуу.
Батареялардың немесе су құбырларының жанында қосулы электр құрылғыларымен жұмыс жасаңыз.
Электр аспаптарымен жұмыс істеу, шамдарды ауыстыру, ваннада тұру.
Ақаулы электр құрылғыларымен жұмыс істеу.
Сынған электр құрылғыларын жөндеңіз.

5. Сабақты қорытындылау

Физика заңдарына сүйене отырып, уақыт үздіксіз алға жылжып, сабағымыз логикалық қорытындыға келді.

Сабағымызды қорытындылайық.

Қалай ойлайсыңдар, электр тогы не?

Жауабы: Электр тогы – зарядталған бөлшектердің бағытталған қозғалысы.

Электр тогын жасау үшін қандай жағдайлар қажет?

Жауап: Бірінші шарт – бос зарядталған бөлшектердің болуы.

Екінші шарт - өткізгіштің ішінде электр өрісінің болуы.

6. Рефлексия

7. Үйге тапсырма

б) Жеке тапсырма: Күнделікті өмірде және техникада қуат көзін пайдалану туралы есеп дайындау. (

Қозғалыстағы заряд. Ол найзағай сияқты статикалық электр тогының кенет разряды түрінде болуы мүмкін. Немесе бұл генераторларда, батареяларда, күн батареяларында немесе басқарылатын процесс болуы мүмкін отын жасушалары. Бүгін біз «электр тогы» ұғымының өзін және электр тогының болу шарттарын қарастырамыз.

Электр энергиясы

Көп бөлігіБіз пайдаланатын электр энергиясы электр желісінен айнымалы ток түрінде келеді. Оны Фарадей индукция заңы бойынша жұмыс істейтін генераторлар жасайды, соның арқасында өзгермелі магнит өрісі өткізгіште электр тогын тудыруы мүмкін.

Генераторларда айналу кезінде магнит өрісі арқылы өтетін сымның айналмалы катушкалары бар. Катушкалар айналғанда, олар салыстырмалы түрде ашылады және жабылады магнит өрісіжәне әр бұрылыста бағытын өзгертетін электр тогын жасайды. Ток секундына 60 рет алға-артқа толық цикл арқылы өтеді.

Генераторлар көмірмен, табиғи газбен, мұнаймен немесе ядролық реактормен қыздырылатын бу турбиналарымен жұмыс істей алады. Генератордан ток трансформаторлар тізбегі арқылы өтеді, онда оның кернеуі артады. Сымдардың диаметрі олар қызып кетпей және энергияны ысырап етпей өткізе алатын токтың мөлшері мен күшін анықтайды, ал кернеу тек желілердің жерден қаншалықты жақсы оқшауланғанымен шектеледі.

Бір қызығы, ток екі емес, бір ғана сым арқылы өтеді. Оның екі жағы оң және теріс болып белгіленеді. Дегенмен, айнымалы токтың полярлығы секундына 60 рет өзгеретіндіктен, олардың басқа атаулары бар - ыстық (негізгі электр желілері) және жерге тұйықталған (тізбекті аяқтау үшін жер астынан өту).

Неліктен электр энергиясы қажет?

Электр қуатын пайдаланудың көптеген түрлері бар: ол сіздің үйіңізді жарықтандырады, киіміңізді жуып, кептіреді, гараж есігін көтереді, шәйнекте суды қайнатады және өмірімізді әлдеқайда жеңілдететін басқа да тұрмыстық заттарды қуаттай алады. Дегенмен, ағынның ақпаратты беру мүмкіндігі барған сайын маңызды бола түсуде.

Интернетке қосылған кезде компьютер электр тогының аз ғана бөлігін пайдаланады, бірақ бұл онсыз бір нәрсе. қазіргі адамоның өмірін білдірмейді.

Электр тогы туралы түсінік

Өзен ағыны, су молекулаларының ағыны сияқты электр тогы зарядталған бөлшектердің ағыны болып табылады. Оның себебі неде және неге ол әрқашан бір бағытта жүрмейді? Ағын деген сөзді естігенде ойларыңа не келеді? Мүмкін бұл өзен болар. Бұл жақсы ассоциация, өйткені электр тогының өз атауын алған себебі. Ол су ағынына өте ұқсас, тек арна бойымен қозғалатын су молекулаларының орнына зарядталған бөлшектер өткізгіш бойымен қозғалады.

Электр тогының болуы үшін қажетті жағдайлардың ішінде электрондардың болуын қамтамасыз ететін тармақ бар. Өткізгіш материалдағы атомдарда атомдардың айналасында және арасында қалқып жүретін бос зарядталған бөлшектердің көпшілігі бар. Олардың қозғалысы кездейсоқ, сондықтан ешқандай берілген бағытта ағын жоқ. Электр тогы болу үшін не қажет?

Электр тогының болу шарттарына кернеудің болуы жатады. Оны өткізгішке қолданған кезде барлық бос электрондар бір бағытта қозғалып, ток жасайды.

Электр тогы туралы қызықтырады

Бір қызығы, электр энергиясы өткізгіш арқылы жарық жылдамдығымен тасымалданғанда, электрондардың өзі әлдеқайда баяу қозғалады. Шындығында, егер сіз өткізгіш сымның жанында жай жүрсеңіз, сіздің жылдамдығыңыз электрондар қозғалатыннан 100 есе жылдамырақ болар еді. Бұл бір-біріне энергияны тасымалдау үшін үлкен қашықтыққа барудың қажеті жоқ екеніне байланысты.

Тұрақты және айнымалы ток

Бүгінгі таңда екеуі кеңінен қолданылады. әртүрлі түрлеріток – тұрақты және айнымалы. Біріншісінде электрондар «теріс» жақтан «оң» жаққа қарай бір бағытта қозғалады. Айнымалы ток электрондарды алға-артқа итеріп, ағынның бағытын секундына бірнеше рет өзгертеді.

Электр станцияларында электр энергиясын өндіру үшін қолданылатын генераторлар айнымалы ток шығаруға арналған. Ағымдағы бағыт өзгерген кезде үйіңіздегі жарық шын мәнінде жыпылықтап тұрғанын сіз ешқашан байқамаған боларсыз, бірақ бұл көздер тану үшін тым жылдам болады.

Тұрақты электр тогының болу шарттары қандай? Неліктен бізге екі түрі де қажет және қайсысы жақсы? Бұл жақсы сұрақтар. Токтың екі түрін әлі де қолданатынымыз олардың екеуі де белгілі бір мақсаттарға қызмет ететінін көрсетеді. Сонау 19 ғасырда электр станциясы мен үй арасындағы ұзақ қашықтыққа қуатты тиімді жеткізу тек өте жоғары кернеуде ғана мүмкін болатыны анық болды. Бірақ мәселе шынымен жоғары кернеуді жіберу адамдар үшін өте қауіпті болды.

Бұл мәселені шешу үйге жібермес бұрын сырттағы стрессті азайту болды. Бүгінгі күнге дейін тікелей электр тогы ұзақ қашықтыққа беру үшін пайдаланылады, бұл негізінен оның басқа кернеулерге оңай ауысу мүмкіндігіне байланысты.

Электр тогы қалай жұмыс істейді

Электр тогының болу шарттарына зарядталған бөлшектердің, өткізгіштің және кернеудің болуы жатады. Көптеген ғалымдар электр тогын зерттеп, оның екі түрі бар екенін анықтады: статикалық және ток.

Бұл ойнайтын екінші үлкен рөлВ Күнделікті өміркез келген адам, өйткені ол тізбек арқылы өтетін электр тогын білдіреді. Біз оны күнделікті үйімізді қуаттандыру үшін және т.б.

Электр тогы дегеніміз не?

Электр зарядтары тізбекте бір жерден екінші жерге айналса, электр тогы пайда болады. Электр тогының болу шарттарына зарядталған бөлшектерден басқа өткізгіштің болуы жатады. Көбінесе бұл сым. Оның тізбегі қуат көзінен ток өтетін жабық тізбек болып табылады. Тізбек ашық болған кезде ол жолды аяқтай алмайды. Мысалы, бөлмеңіздегі жарық сөнген кезде контур ашық, ал тізбек жабылған кезде шам жанып тұрады.

Ағымдағы қуат

Өткізгіште электр тогының болу шарттарына қуат сияқты кернеу сипаттамасы қатты әсер етеді. Бұл белгілі бір уақыт аралығында қанша энергия жұмсалатынының өлшемі.

Бұл сипаттаманы білдіру үшін қолдануға болатын көптеген әртүрлі бірліктер бар. Дегенмен электр қуатываттпен өлшенеді. Бір ватт секундына бір джоульге тең.

Қозғалыстағы электр заряды

Электр тогының болуының шарттары қандай? Ол найзағай немесе жүн матамен үйкелістен шыққан ұшқын сияқты статикалық электр тогының кенет разряды түрінде болуы мүмкін. Көбінесе, біз электр тогы туралы айтатын болсақ, біз шамдар мен құрылғылардың жұмысын қамтамасыз ететін электр тогының басқарылатын түрін айтамыз. Электр зарядының көп бөлігін атом ішіндегі теріс электрондар мен оң протондар тасымалдайды. Дегенмен, соңғылары негізінен іште қозғалмайды атом ядролары, сондықтан зарядты бір орыннан екінші орынға жылжыту жұмысын электрондар атқарады.

Метал сияқты өткізгіш материалдағы электрондар жоғары электрон орбиталары болып табылатын өткізгіштік белдеулері бойынша бір атомнан екінші атомға еркін қозғалады. Жеткілікті электр қозғаушы күш немесе кернеу зарядтың теңгерімсіздігін тудырады, бұл электрондардың электр тогы түрінде өткізгіш арқылы қозғалуына әкелуі мүмкін.

Егер біз суға ұқсастық жасасақ, онда мысалы, құбырды алайық. Құбырға суды жіберу үшін бір шетінен клапанды ашқанда, бұл су құбырдың соңына дейін жұмыс істеуін күтудің қажеті жоқ. Біз суды екінші жағынан бірден аламыз, өйткені кіріс су құбырдағы суды итереді. Бұл сымдағы электр тогы болған жағдайда болады.

Электр тогы: электр тогының болу шарттары

Электр тогы әдетте электрондар ағыны ретінде қарастырылады. Аккумулятордың екі ұшы бір-біріне металл сыммен қосылған кезде, бұл зарядталған масса аккумулятордың бір шетінен (электрод немесе полюстен) қарама-қарсы жаққа сым арқылы өтеді. Сонымен, электр тогының болу шарттарын атаймыз:

зарядталған бөлшектер.
Дирижер.
Кернеу көзі.

Дегенмен, бәрі қарапайым емес. Электр тогының болуы үшін қандай шарттар қажет? Бұл сұраққа келесі сипаттамаларды ескере отырып, толығырақ жауап беруге болады:

Потенциалдық айырмашылық (кернеу).Бұл алғышарттардың бірі. 2 нүктенің арасында потенциалдар айырымы болуы керек, яғни бір жерде зарядталған бөлшектер тудыратын итеру күші олардың басқа нүктедегі күшінен үлкен болуы керек. Кернеу көздері әдетте табиғатта кездеспейді және электрондар таралады қоршаған ортажеткілікті біркелкі. Осыған қарамастан, ғалымдар бұл зарядталған бөлшектер жиналуы мүмкін құрылғылардың белгілі бір түрлерін ойлап тапты, осылайша өте қажетті кернеуді жасай алды (мысалы, батареяларда).
Электр кедергісі (өткізгіш).Бұл электр тогының болуы үшін қажетті екінші маңызды шарт. Бұл зарядталған бөлшектер жүретін жол. Тек электрондардың еркін қозғалуына мүмкіндік беретін материалдар ғана өткізгіш қызметін атқарады. Мұндай қабілетке ие еместерді оқшаулағыштар деп атайды. Мысалы, металл сым тамаша өткізгіш болады, ал оның резеңке қабығы тамаша оқшаулағыш болады.

Адамдар электр тогының пайда болуы мен өмір сүру жағдайларын мұқият зерттей отырып, бұл күшті және қауіпті элементті қолға алып, оны адамзат игілігіне бағыттай алды.

Электр тогының әрекеті - бұл электр тогы тудыратын құбылыстар. Олардан токтың бар-жоғын анықтауға болады.

Кейбір металдарды басқаларының жұқа қабатымен қаптау (никельмен қаптау, хромдау, мыс жалату, күміс жалату, алтын жалату және т.б.) - гальваника

Ток күші Токтың адам ағзасына әсері 0 - 0,5 м А Жоқ 0,5 - 2 м A Сезімталдықтың төмендеуі 2 -10 м A Ауырсыну, бұлшықет жиырылуы 10 -20 м A Бұлшық еттерге әсері күшейеді, кейбіреулері зақымдалады 16 м A Ток, одан жоғары адам электродтардан арыла алмайды 20 -100 м Тыныс алудың салдануы 100 м A - 3 A Өлімге әкелетін қарыншалық фибрилляция (жедел реанимация қажет) 3 А-дан астам жүрек тоқтауы. (Егер шок қысқа болса, жүректі реанимациялауға болады.) Ауыр күйік.

Электр тогы – зарядталған бөлшектердің реттелген қозғалысы. Электр тогының болуы үшін келесі шарттар қажет: 1. Өткізгіште бос электр зарядтарының болуы; 2. Сыртқы заттың болуы электр өрісідирижер үшін.

Сұйықтар электр тогын өткізе ме? Электролиттер – электр тогын өткізуге қабілетті тұздардың, сілтілердің немесе қышқылдардың ерітінділері. Электролиттегі (сұйықтықтағы) электр тогы – электр өрісіндегі иондардың бағытталған қозғалысы. (m=жинақ)

Суреттер бойынша жүргізілген тәжірибелерді салыстырыңыз. Тәжірибелердің ортақтығы неде және олар қалай ерекшеленеді? Электрондық пошта жасау үшін өрістер ток көзін – энергияның кез келген түрін электр энергиясына айналдыратын құрылғыны пайдаланады. Зарядтарды бөлетін, яғни электр өрісін тудыратын құрылғылар ток көздері деп аталады.

Алғашқы электр батареясы 1799 жылы пайда болды. Оны итальян физигі Алессандро Вольта (1745 - 1827) - итальян физигі, химигі және физиологы, тұрақты электр тогының көзін жасаушы ойлап тапқан. Оның алғашқы ток көзі - «вольталық колонна» оның «металл» электр теориясына қатаң сәйкес салынған. Вольта бірнеше ондаған шағын мырыш пен күміс шеңберлерін бір-бірінің үстіне кезек-кезек қойып, олардың арасына тұзды сумен суланған қағазды төседі.

Батарея (батарея) - портативті құрылғыны автономды электрмен жабдықтауға арналған электр энергиясының көзінің жалпы атауы. Бұл кернеуді арттыру үшін бір гальваникалық элемент, аккумулятор немесе олардың батареяға қосылуы болуы мүмкін.

Батарея - химиялық көзіқайта пайдалануға болатын ток. Тұз ерітіндісіне екі көміртекті электрод қойылса, гальванометр токтың барын көрсетпейді. Егер батарея алдын ала зарядталған болса, оны тәуелсіз ток көзі ретінде пайдалануға болады. Батареялардың әртүрлі түрлері бар: қышқыл және сілтілі. Оларда алымдар да нәтижесінде бөлінеді химиялық реакциялар. Электрлік батареялар энергияны сақтау және әртүрлі тұтынушыларды автономды электрмен жабдықтау үшін қолданылады.

Тығыздалған шағын батареялар (GMA). GMA электр энергиясын шағын тұтынушылар үшін қолданылады (телефон радиотелефондары, портативті радиоқабылдағыштар, электронды сағаттар, өлшеу құралдары, ұялы телефондар және т.б.).

Аккумулятор (лат. аккумулятор – коллектор) – энергияны кейіннен пайдалану мақсатында сақтауға арналған құрылғы.

Бұрын электрофор машинасы аяғы XVIIIғасырда барлық техникалық ток көздері үйкеліс арқылы электрлендіруге негізделген. Осы көздердің ең тиімдісі электрофор машинасы болды (машинаның дискілері қарама-қарсы бағытта айналады. Дискілердегі щеткалардың үйкелісінің нәтижесінде машинаның өткізгіштерінде қарама-қарсы таңбалы зарядтар жиналады) Механикалық ток көзі - механикалық энергия электр энергиясына айналады.

Электромеханикалық генератор. Алымдар жасау арқылы бөлінеді механикалық жұмыс. Ол өнеркәсіптік электр энергиясын өндіру үшін қолданылады. Генератор (лат. генератор - өндіруші) - өнімді шығаратын құрылғы, аппарат немесе машина.

Термоэлемент Термоэлемент Термоэлемент (термопар) - әртүрлі металдардан екі сымды бір шетінен дәнекерлеу керек, содан кейін дәнекерлеу нүктесі қызады, содан кейін оларда ток пайда болады. Түйіспе қызған кезде зарядтар бөлінеді. Термоэлементтер жылу датчиктерінде және геотермиялық электр станцияларында температура сенсоры ретінде қолданылады. Жылулық ток көзі - ішкі энергияэлектр энергиясына айналады

Фотоэлемент Күн батареясы Фотоселл. Кейбір заттар жарықпен жарықтандырылғанда оларда ток пайда болады, жарық энергиясы электр энергиясына айналады. Бұл құрылғыда зарядтар жарықтың әрекетімен бөлінеді. Күн панельдері фотоэлектрлік элементтерден тұрады. Олар күн батареяларында, жарық сенсорларында, калькуляторларда, бейне камераларда қолданылады. Жарық энергиясы күн панельдерінің көмегімен электр энергиясына айналады.

Ток көздерінің жіктелуі Ток көзі Фотоэлемент Зарядты бөлу әдісі Қолданылуы Жарықтың әрекеті Күн батареялары Жылыту термопары Өтпелердің температурасын өлшеу Орындау Электрмеханика. Өнеркәсіптік электр энергиясы үшін механикалық генератор жасау. энергия Жұмыс электрожабатын химиялық фонарьлар, реакциялық элемент радиолары аккумуляторлар химиялық автомобильдер реакция

Ток күші – токтың әрекетін сипаттайтын физикалық шама I n Белгіленген - n Ампермен өлшенген - A n Өлшеу құрылғысы амперметр, тізбектей жалғанады. n Реттеуге арналған құрылғы – реостат.

Неліктен қарсылық төмендейді? n Диаграммадағы көрсеткі ұшынан реостат полюсіне дейінгі қашықтық зарядтың жоғары кедергісі бар сым бойымен өтетін қашықтығы. Реостат сырғытпасын солға жылжыту арқылы біз бұл қашықтықты, демек, тізбектің кедергісін азайтамыз.

Ток күшінің анықтамасы: Ток күші – уақыт бірлігінде өткізгіштің көлденең қимасынан қанша заряд өткенін көрсететін физикалық шама.

Ағымдағы өлшем бірлігі АНДРЕ-МАРИ АМПЕР (1775 - 1836) - француз физигі және математигі. Металл өткізгіштегі ток күші

Кернеу – зарядты жылжыту кезіндегі электр өрісінің жұмысын сипаттайтын физикалық шама. n Белгіленген - U Вольтпен өлшенген - V n Параллель қосылған вольтметрді өлшеуге арналған құрал. n

Тұрақты электр тогының болуы үшін бос зарядталған бөлшектердің болуы және ток көзінің болуы қажет. онда энергияның кез келген түрін электр өрісінің энергиясына түрлендіру жүзеге асырылады.

Ағымдағы дереккөз - энергияның кез келген түрі электр өрісінің энергиясына айналатын құрылғы. Ток көзінде тұйық контурдағы зарядталған бөлшектерге сыртқы күштер әсер етеді. Әртүрлі ток көздерінде сыртқы күштердің пайда болу себептері әртүрлі. Мысалы, аккумуляторлар мен гальваникалық элементтерде сыртқы күштер химиялық реакциялардың ағымына байланысты туындайды, электр станцияларының генераторларында олар магнит өрісінде өткізгіш қозғалғанда, фотоэлементтерде - металдар мен жартылай өткізгіштердегі электрондарға жарық әсер еткенде пайда болады.

Ток көзінің электр қозғаушы күші сыртқы күштердің жұмысының ток көзінің теріс полюсінен оңға ауыстырылған оң зарядтың мәніне қатынасы деп аталады.

Негізгі ұғымдар.

Ағымдағы күш - өткізгіш арқылы өткен зарядтың осы заряд өткен уақытқа қатынасына тең скаляр физикалық шама.

Қайда I - ток күші, q - заряд мөлшері (электр энергиясының мөлшері), т - заряд тасымалдау уақыты.

ток тығыздығы - векторлық физикалық шама ток күшінің өткізгіштің көлденең қимасының ауданына қатынасына тең.

Қайда j -ток тығыздығы, С - өткізгіштің көлденең қимасының ауданы.

Токтың тығыздығы векторының бағыты оң зарядталған бөлшектердің қозғалыс бағытымен сәйкес келеді.

Вольтаж - аудандағы оң зарядты жылжытқан кездегі кулонның жалпы жұмысы мен сыртқы күштердің осы зарядтың мәніне қатынасына тең скаляр физикалық шама.

Қайда А - үшінші тарап пен кулондық күштердің толық жұмысы, q - электр заряды.

Электр кедергісі - тізбек бөлігінің электрлік қасиеттерін сипаттайтын физикалық шама.

Қайда ρ - өткізгіштің меншікті кедергісі, л - өткізгіш бөлігінің ұзындығы, С - өткізгіштің көлденең қимасының ауданы.

Өткізгіштік қарсылықтың кері шамасы болып табылады

Қайда Г - өткізгіштік.

Ом заңдары.

Тізбектің біртекті қимасы үшін Ом заңы.

Тізбектің біртекті бөлігіндегі ток күші тұрақты секция кедергісіндегі кернеуге тура пропорционал және тұрақты кернеудегі қима кедергісіне кері пропорционал.

Қайда У - аймақтағы шиеленіс Р - қима кедергісі.

Тұрақты ток көзі бар тізбектің ерікті бөлімі үшін Ом заңы.

Қайда φ 1 - φ 2 + ε = У тізбектің берілген бөлігіндегі кернеу,Р - тізбектің берілген қимасының электр кедергісі.

Толық тізбек үшін Ом заңы.

Толық тізбектегі ток күші көздің электр қозғаушы күшінің тізбектің сыртқы және ішкі секцияларының кедергілерінің қосындысына қатынасына тең.

Қайда Р - тізбектің сыртқы бөлігінің электр кедергісі, r - тізбектің ішкі қимасының электр кедергісі.

Қысқа тұйықталу.

Толық тізбек үшін Ом заңынан белгілі ток көзі бар тізбектегі ток күші тек сыртқы тізбектің кедергісіне тәуелді екендігі шығады. Р.

Ток көзінің полюстеріне кедергісі бар өткізгіш қосылса Р<< r, онда тізбектегі токтың мәнін тек ток көзінің ЭҚК және оның кедергісі ғана анықтайды. Ток күшінің бұл мәні осы ток көзі үшін шек болады және қысқа тұйықталу тогы деп аталады.

Электр қозғаушы күш.Кез келген ток көзі электр қозғаушы күшпен немесе қысқаша айтқанда ЭҚК-мен сипатталады. Сонымен, фонарь үшін дөңгелек батареяда былай деп жазылған: 1,5 В. Бұл нені білдіреді? Бір-біріне қарама-қарсы таңбалы зарядтары бар екі металл шарды өткізгішпен жалғаңыз. Осы зарядтардың электр өрісінің әсерінен өткізгіште электр тогы пайда болады ( 15.7-сурет). Бірақ бұл ток өте қысқа болады. Зарядтар бір-бірін тез бейтараптайды, шарлардың потенциалдары бірдей болады, электр өрісі жоғалады.

Үшінші тарап күштері.Ток тұрақты болуы үшін шарлар арасындағы тұрақты кернеуді сақтау қажет. Бұл құрылғыны қажет етеді ағымдағы көзі), ол зарядтарды бір шардан екіншісіне шарлардың электр өрісінен осы зарядтарға әсер ететін күштердің бағытына қарама-қарсы бағытта жылжытады. Мұндай құрылғыда электрлік күштерден басқа зарядтарға электростатикалық емес күштер әсер етуі керек ( 15.8-сурет). Зарядталған бөлшектердің бір ғана электр өрісі ( Кулон өріс) тізбектегі тұрақты токты ұстап тұруға қабілетсіз.

Электростатикалық күштерден басқа (яғни, кулон) электр зарядталған бөлшектерге әсер ететін кез келген күштер деп аталады. сыртқы күштер.Тізбектегі тұрақты токты ұстап тұру үшін сыртқы күштердің қажеттілігі туралы қорытынды энергияның сақталу заңына жүгінсек, одан да айқынырақ болады. Электростатикалық өріс потенциал. Бұл өрістің жұмысы ондағы зарядталған бөлшектерді тұйық бойымен жылжытқанда электр тізбегінөлге тең. Өткізгіштер арқылы токтың өтуі энергияның бөлінуімен бірге жүреді - өткізгіш қызады. Сондықтан контурда оны тізбекке беретін энергияның қандай да бір көзі болуы керек. Онда кулондық күштерден басқа үшінші тарап, потенциалды емес күштер міндетті түрде әрекет етуі керек. Бұл күштердің тұйық контур бойынша жұмысы нөлден өзгеше болуы керек. Дәл осы күштердің жұмысы кезінде зарядталған бөлшектер ток көзінің ішінде энергияға ие болады, содан кейін оны электр тізбегінің өткізгіштеріне береді. Үшінші тарап күштері зарядталған бөлшектерді барлық ток көздерінің ішінде қозғалысқа келтіреді: электр станцияларындағы генераторларда, гальваникалық элементтерде, аккумуляторларда және т.б. Тізбек жабылған кезде тізбектің барлық өткізгіштерінде электр өрісі пайда болады. Ток көзінің ішінде зарядтар әсерінен қозғалады сыртқы күштер Кулон күштеріне қарсы(электрондар оң зарядталған электродтан терісге дейін) және сыртқы тізбекте олар электр өрісімен қозғалысқа келтіріледі (суретті қараңыз). 15.8-сурет). Бөтен күштердің табиғаты.Сыртқы күштердің табиғаты әртүрлі болуы мүмкін. Электр станциясының генераторларында сыртқы күштер деп қозғалатын өткізгіштегі электрондарға магнит өрісінен әсер ететін күштерді айтады. Гальваникалық элементте, мысалы, Вольта элементінде химиялық күштер әрекет етеді. Вольта элементі күкірт қышқылының ерітіндісіне орналастырылған мырыш пен мыс электродтарынан тұрады. Химиялық күштер мырыштың қышқылда еруін тудырады. Оң зарядталған мырыш иондары ерітіндіге өтеді, ал мырыш электродының өзі теріс зарядталады. (Мыс күкірт қышқылында өте аз ериді.) Тұйық электр тізбегіндегі ток күшін анықтайтын мырыш пен мыс электродтары арасында потенциалдар айырмасы пайда болады. Электр қозғаушы күш.Сыртқы күштердің әрекеті деп аталатын маңызды физикалық шамамен сипатталады электр қозғаушы күш(қысқартылған EMF). Ток көзінің электр қозғаушы күші зарядты тұйық контур бойымен жылжытқандағы сыртқы күштердің жұмысының осы шамаға қатынасына тең. заряд:

Электр қозғаушы күш, кернеу сияқты, вольтпен өрнектеледі. Сондай-ақ тізбектің кез келген бөлігіндегі электр қозғаушы күш туралы айтуға болады. Бұл сыртқы күштердің нақты жұмысы (бірлік зарядты жылжыту жұмысы) бүкіл контурда емес, тек осы аймақта. Гальваникалық элементтің электр қозғаушы күшіэлемент ішіндегі бірлік оң зарядты бір полюстен екінші полюске жылжытқандағы сыртқы күштердің жұмысына сандық жағынан тең шама. Сыртқы күштердің жұмысын потенциалдар айырмасы арқылы көрсету мүмкін емес, өйткені сыртқы күштер потенциалды емес және олардың жұмысы заряд траекториясының пішініне байланысты. Мәселен, мысалы, көзден тыс ток көзінің терминалдары арасында зарядты жылжытқан кезде сыртқы күштердің жұмысы нөлге тең. Енді сіз EMF не екенін білесіз. Егер аккумуляторда 1,5 В жазылған болса, онда бұл үшінші тарап күштері (бұл жағдайда химиялық) 1 С зарядты батареяның бір полюсынан екіншісіне жылжытқанда 1,5 Дж жұмыс істейтінін білдіреді. Тұйық тізбекте тұрақты ток болуы мүмкін емес, егер оған сыртқы күштер әсер етпесе, яғни ЭҚК жоқ.

ӨТКІЗГІШТЕРДІ ПАРАЛЕЛЬДІ ЖӘНЕ ТІРИЯЛЫҚ ҚОСУ

Электр тізбегіне жүктеме ретінде (ағымдағы тұтынушылар) әрқайсысының белгілі бір кедергісі бар және әрқайсысын бірдей кедергісі бар өткізгішпен ауыстыруға болатын екі қыздыру шамын қосамыз.

СЕРИЯЛЫҚ ҚОСЫЛУ

Кедергілерді тізбектей қосу арқылы электр тізбегінің параметрлерін есептеу:

1. тізбектің барлық тізбектей жалғанған секцияларындағы ток күші бірдей 2. тізбектей қосылған бірнеше секциядан тұратын тізбектегі кернеу әрбір секциядағы кернеулердің қосындысына тең 3. тізбектей жалғанған бірнеше секциялардан тұратын тізбектің кедергісі әрбір секцияның кедергілерінің қосындысына тең

4. тізбектей жалғанған секциялардан тұратын тізбектегі электр тогының жұмысы жеке бөлімдердегі жұмыстың қосындысына тең

A \u003d A1 + A2 5. тізбектей жалғанған секциялардан тұратын тізбектегі электр тогының қуаты жеке секциялардағы қуаттардың қосындысына тең

ПАРАЛЕЛЬДІ ҚОСЫЛУ

Кедергілерді параллель қосу арқылы электр тізбегінің параметрлерін есептеу:

1. тізбектің тармақталмаған бөлігіндегі ток күші барлық параллель қосылған секциялардағы ток күштерінің қосындысына тең

3. кедергілер параллель қосылған кезде кедергіге кері мәндер қосылады:

(R - өткізгіш кедергісі, 1/R - өткізгіштің электр өткізгіштігі)

Егер тізбекте тек екі резистор параллель қосылса, онда О:

(параллель қосылған кезде тізбектің жалпы кедергісі енгізілген кедергілердің кішісіне қарағанда аз болады)

4. Параллель жалғанған секциялардан тұратын тізбектегі электр тогының жұмысы жеке секциялардағы жұмыстың қосындысына тең? A=A1+A2 5. Параллель қосылған секциялардан тұратын тізбектегі электр тогының қуаты жеке секциялардағы қуаттардың қосындысына тең: P=P1+P2

Екі қарсылық үшін: яғни. қарсылық неғұрлым үлкен болса, соғұрлым оның тогы аз болады.

Джоуль-Ленц заңы – осы заң бойынша тізбектегі токтың жылу әсерін анықтауға мүмкіндік беретін физикалық заң: , мұндағы I – тізбектегі ток күші, R – кедергі, t – уақыт. Бұл формула тізбекті құру арқылы есептелді: гальваникалық элемент (батарея), резистор және амперметр. Резистор сұйықтыққа батырылды, оған термометр салынып, температура өлшенді. Осылайша олар өз заңын шығарды және тарихта мәңгі қалды, бірақ олардың тәжірибелерінсіз де сол заңды шығаруға болады:

U=A/q A=U*q=U*I*t=I^2*R*t, бірақ бұл адамдарға құрмет пен мақтауға қарамастан.

Джоуль Ленц заңы кедергісі шектеулі электр тізбегінен ток өткен кезде бөлінетін жылу мөлшерін анықтайды. Алғы шарт - бұл тізбектің бұл бөлігінде химиялық өзгерістер болмауы керек.

ЭЛЕКТР ТОҒЫНЫҢ ЖҰМЫСЫ

Электр тогының жұмысы зарядтарды өткізгіш арқылы жылжытқанда электр өрісінің қанша жұмыс істегенін көрсетеді.

Екі формуланы біле отырып: I \u003d q / t ..... және ..... U \u003d A / q, сіз электр тогының жұмысын есептеу формуласын шығара аласыз: Электр тогының жұмысы ток күші мен кернеудің және тізбектегі токтың өту уақытының көбейтіндісіне тең.

SI жүйесіндегі электр тогының жұмысының өлшем бірлігі: [ A ] \u003d 1 Дж \u003d 1А. б. в

ҮЙРЕН, БАР!Электр тогының жұмысын есептеген кезде электр тогының жұмысының жүйеден тыс бірнеше бірлігі жиі пайдаланылады: 1 кВт/сағ (киловатт-сағат).

1 кВтсағ = ............Вт.с = 3 600 000 Дж

Әрбір пәтерде тұтынылған электр энергиясын есепке алу үшін әртүрлі тұрмыстық электр құрылғылары қосылған кезде белгілі бір уақыт ішінде аяқталған электр тогының жұмысын көрсететін арнайы электр есептегіштері орнатылады. Бұл есептегіштер электр тогының жұмысын (электр энергиясын тұтыну) «кВтсағ» көрсетеді.

Сіз тұтынылған электр энергиясының құнын есептеуді үйренуіңіз керек! Оқулықтың 122-бетіндегі (52-параграф) есептің шешімін мұқият түсінеміз!

ЭЛЕКТР ТОҒЫ

Электр тогының қуаты уақыт бірлігінде атқарылған токтың жұмысын көрсетеді және осы жұмыстың орындалған уақытына жасалған жұмыстың қатынасына тең.

(механикадағы қуат әдетте әріппен белгіленеді Н, электротехникада – хатпен Р) себебі A = IUt, онда электр тогының қуаты мынаған тең:

немесе

SI жүйесіндегі электр тогының қуат бірлігі:

[P] = 1 Вт (ватт) = 1 A. B

Кирхгоф заңдары – токтар мен кернеулердің электр тізбектеріндегі байланысын көрсететін ережелер.Бұл ережелерді 1845 жылы Густав Кирхгоф тұжырымдаған. Әдебиеттерде олар жиі Кирхгоф заңдары деп аталады, бірақ бұл дұрыс емес, өйткені олар табиғат заңдары емес, тұрақты магнит өрісі бар Максвеллдің үшінші теңдеуінен алынған. Бірақ бәрібір, бірінші атау оларға көбірек таныс, сондықтан біз оларды әдебиетте әдеттегідей Кирхгоф заңдары деп атаймыз.

Кирхгофтың бірінші заңы – түйінде жинақталатын токтардың қосындысы нөлге тең.

Оны анықтап көрейік. Түйін – тармақтарды қосатын нүкте. Тармақ - түйіндер арасындағы тізбектің бөлімі. Суретте ток i түйінге енетіні, ал i 1 және i 2 токтары түйіннен шығатыны көрсетілген. Түйінге түсетін токтардың қосу таңбасы, ал түйіннен шығатын токтардың минус таңбасы i-i 1 -i 2 =0 болатынын ескере отырып, Кирхгофтың бірінші заңы бойынша өрнек құрастырамыз. Ток i екі кішірек токқа таралады және i 1 және i 2 i=i 1 +i 2 токтарының қосындысына тең. Бірақ егер, мысалы, i 2 ағымы түйінге енсе, онда I ток i=i 1 -i 2 ретінде анықталады. Теңдеуді құрастыру кезінде белгілерді ескеру маңызды.

Кирхгофтың бірінші заңы электр тогының сақталу заңының салдары болып табылады: белгілі бір уақыт аралығында түйінге келетін заряд сол уақыт аралығында түйіннен шығатын зарядқа тең, яғни. түйіндегі электр заряды жиналмайды және жоғалмайды.

Кирхгофтың екінші заңы – тұйық контурда әрекет ететін ЭҚК-нің алгебралық қосындысы осы тізбектегі кернеудің төмендеуінің алгебралық қосындысына тең.

Кернеу ток пен кедергінің көбейтіндісі ретінде көрсетіледі (Ом заңы бойынша).

Бұл заңның да қолданудың өзіндік ережелері бар. Алдымен көрсеткі арқылы контурды айналып өту бағытын орнату керек. Содан кейін мән айналып өту бағытымен сәйкес келсе, плюс белгісімен және сәйкес келмесе, минуспен алып, сәйкесінше ЭҚК және кернеуді қосыңыз. Сұлбамыз үшін Кирхгофтың екінші заңы бойынша теңдеу құрайық. Біз көрсеткімізге қараймыз, E 2 және E 3 онымен бағытта сәйкес келеді, бұл плюс белгісін білдіреді, ал E 1 қарама-қарсы бағытта бағытталған, бұл минус белгісін білдіреді. Енді біз кернеулерді қарастырамыз, ток I 1 көрсеткі бағытымен сәйкес келеді, ал I 2 және I 3 токтары қарама-қарсы бағытталған. Демек:

-Е 1 +Е 2 +Е 3 =Мен 1 Р 1 -Мен 2 Р 2 -Мен 3 Р 3

Кирхгоф заңдары негізінде синусоидалы айнымалы ток тізбектерін талдау әдістері құрастырылған. Контурлық ток әдісі – Кирхгофтың екінші заңын қолдануға негізделген әдіс және бірінші Кирхгоф заңын қолдануға негізделген түйіндік потенциалдар әдісі.

Электр тоғы. Ом заңы

Егер оқшауланған өткізгіш электр өрісіне орналастырылса, онда бос зарядтар бойынша qөткізгішке күш әсер етеді.Нәтижесінде өткізгіште бос зарядтардың қысқа мерзімді қозғалысы пайда болады. Бұл процесс өткізгіштің бетінде пайда болған зарядтардың меншікті электр өрісі сыртқы өрісті толығымен өтеген кезде аяқталады. Өткізгіштің ішіндегі алынған электростатикалық өріс нөлге тең болады (§ 1.5 қараңыз).

Дегенмен, өткізгіштерде белгілі бір жағдайларда бос электр зарядын тасымалдаушылардың үздіксіз реттелген қозғалысы болуы мүмкін. Мұндай қозғалыс деп аталады электр тогының соғуы . Оң бос зарядтардың қозғалыс бағыты электр тогының бағыты ретінде қабылданады. Өткізгіште электр тогының болуы үшін оның ішінде электр өрісін құру қажет.

Электр тогының сандық өлшемі болып табылады ток күші I – заряд қатынасына Δ тең скаляр физикалық шама q, Δ уақыт аралығы үшін өткізгіштің көлденең қимасы (1.8.1-сурет) арқылы беріледі. т, осы уақыт аралығына:

SI халықаралық бірліктер жүйесінде ток ампермен (А) өлшенеді. Ток бірлігі 1 А токпен екі параллель өткізгіштің магниттік әрекеттесуімен белгіленеді (§ 1.16 қараңыз).

Тұрақты электр тогы тек ішінде генерациялануы мүмкін тұйық контур , онда бос заряд тасымалдаушылар тұйық жолдар бойымен айналады. Мұндай тізбектің әртүрлі нүктелеріндегі электр өрісі уақыт бойынша тұрақты болады. Демек, тұрақты ток тізбегіндегі электр өрісі қатып қалған электростатикалық өрістің сипатына ие. Бірақ электростатикалық өрістегі электр зарядын тұйық жол бойымен жылжытқанда, электр күштерінің жұмысы нөлге тең болады (§ 1.4 қараңыз). Демек, тұрақты токтың болуы үшін электр тізбегінде күштердің жұмысына байланысты тізбектің бөлімдерінде потенциалдар айырмашылықтарын жасай алатын және сақтай алатын құрылғы болуы керек. электростатикалық емес шығу тегі. Мұндай құрылғылар деп аталады тұрақты ток көздері . Ток көздерінен бос заряд тасымалдаушыларға әсер ететін электростатикалық емес күштер деп аталады сыртқы күштер .

Сыртқы күштердің табиғаты әртүрлі болуы мүмкін. Гальваникалық элементтерде немесе аккумуляторларда олар электрохимиялық процестердің нәтижесінде пайда болады, тұрақты ток генераторларында өткізгіштер магнит өрісінде қозғалған кезде сыртқы күштер пайда болады. Электр тізбегіндегі ток көзі сорғы сияқты рөл атқарады, ол жабық гидравликалық жүйеде сұйықтықты айдау үшін қажет. Сыртқы күштердің әсерінен электр зарядтары ток көзінің ішінде қозғалады қарсыэлектростатикалық өрістің күштері, соның арқасында тұйық контурда тұрақты электр тогын сақтауға болады.

Электр зарядтары тұрақты ток тізбегі бойымен қозғалғанда, ток көздерінің ішінде әрекет ететін сыртқы күштер жұмыс істейді.

Жұмыстың қатынасына тең физикалық шама А st зарядты жылжыту кезіндегі сыртқы күштер qток көзінің теріс полюсінен осы зарядтың мәніне оңға дейін, деп аталады бастапқы электр қозғаушы күш(ЭМӨ):

Осылайша, ЭҚК бір оң зарядты жылжытқанда сыртқы күштердің атқаратын жұмысымен анықталады. Электр қозғаушы күш, потенциалдар айырмасы сияқты, вольтпен (V) өлшенеді.

Жалғыз оң заряд жабық тұрақты ток тізбегі бойымен қозғалғанда, сыртқы күштердің жұмысы осы контурда әрекет ететін ЭҚК қосындысына тең, ал электростатикалық өрістің жұмысы нөлге тең болады.

Тұрақты ток тізбегін бөлек бөліктерге бөлуге болады. Сыртқы күштер әсер етпейтін бөлімдер (яғни ток көздері жоқ бөлімдер) деп аталады. біртекті . Ағымдағы көздерді қамтитын аймақтар деп аталады гетерогенді .

Бірлік оң заряд тізбектің белгілі бір бөлігінде қозғалғанда, электростатикалық (кулондық) және сыртқы күштер де жұмыс істейді. Электростатикалық күштердің жұмысы біртекті емес қиманың бастапқы (1) және соңғы (2) нүктелері арасындағы Δφ 12 \u003d φ 1 - φ 2 потенциалдар айырмасына тең. Сыртқы күштердің жұмысы, анықтамасы бойынша, осы аймақта әрекет ететін электр қозғаушы күш 12. Сонымен жалпы жұмыс

Неміс физигі Г.Ом 1826 жылы ток күші екенін тәжірибе жүзінде анықтады I, біртекті металл өткізгіш арқылы (яғни, сыртқы күштер әрекет етпейтін өткізгіш) ағып жатқан кернеуге пропорционал. Удирижердің ұштарында:

Қайда Р= const.

мән Ршақырды электр кедергісі . Электр кедергісі бар өткізгіш деп аталады резистор . Бұл қатынасты білдіреді Тізбектің біртекті бөлігі үшін Ом заңы:Өткізгіштегі ток күші берілген кернеуге тура пропорционал және өткізгіш кедергісіне кері пропорционал.

СИ жүйесінде өткізгіштердің электр кедергісінің өлшем бірлігі болып табылады ом (Ом). 1 Ом кедергісі 1 В кернеуде 1 А ток пайда болатын тізбектің бөліміне ие.

Ом заңына бағынатын өткізгіштер деп аталады сызықтық . Ток күшінің графикалық тәуелділігі Iкернеуден У(мұндай диаграммалар деп аталады вольт-амперлік сипаттамалар , қысқартылған VAC) координат басы арқылы өтетін түзумен бейнеленеді. Айта кету керек, Ом заңына бағынбайтын көптеген материалдар мен құрылғылар бар, мысалы, жартылай өткізгіш диод немесе газ разрядтық шам. Тіпті жеткілікті үлкен токтардағы металл өткізгіштер үшін Омның сызықтық заңынан ауытқу байқалады, өйткені металл өткізгіштердің электрлік кедергісі температураның жоғарылауымен артады.

ЭҚК бар тізбек бөлімі үшін Ом заңы келесі түрде жазылады:

Ом заңы

Екі теңдікті қоссақ, мынаны аламыз:

I (Р + r) = Δφ CD + Δφ аб + .

Бірақ Δφ CD = Δφ ба = – Δφ аб. Сондықтан

Бұл формула өрнектеледі Толық тізбек үшін Ом заңы : толық тізбектегі ток күші тізбектің біртекті және біртекті емес қималарының кедергілерінің қосындысына бөлінген көздің электр қозғаушы күшіне тең.

Қарсылық rсуреттегі гетерогенді аймақ. 1.8.2 ретінде қарастыруға болады ток көзінің ішкі кедергісі . Бұл жағдайда сюжет ( аб) суретте. 1.8.2 - көздің ішкі бөлімі. Егер ұпайлар аЖәне бкедергісі көздің ішкі кедергісімен салыстырғанда аз өткізгішпен жабыңыз ( Р << r), содан кейін тізбек ағып кетеді қысқа тұйықталу тогы

Қысқа тұйықталу тогы – электр қозғаушы күші және ішкі кедергісі бар берілген көзден алуға болатын максималды ток r. Ішкі кедергісі төмен көздер үшін қысқа тұйықталу тогы өте үлкен болуы мүмкін және электр тізбегінің немесе көздің бұзылуына әкелуі мүмкін. Мысалы, автомобильдерде қолданылатын қорғасын-қышқылды аккумуляторларда бірнеше жүз ампер қысқа тұйықталу тогы болуы мүмкін. Әсіресе қауіпті қосалқы станциялардан қуат алатын жарықтандыру желілеріндегі қысқа тұйықталулар (мың ампер). Осындай жоғары токтардың деструктивті әсерін болдырмау үшін тізбекке сақтандырғыштар немесе арнайы автоматты ажыратқыштар енгізілген.

Кейбір жағдайларда қысқа тұйықталу тогының қауіпті мәндерін болдырмау үшін кейбір сыртқы кедергілер көзге тізбектей қосылады. Содан кейін қарсылық rкөздің ішкі кедергісі мен сыртқы кедергінің қосындысына тең, ал қысқа тұйықталу кезінде ток күші шамадан тыс үлкен болмайды.

Егер сыртқы тізбек ашық болса, онда Δφ ба = – Δφ аб= , яғни ашық батареяның полюстеріндегі потенциалдар айырмасы оның ЭҚК-іне тең.

Сыртқы жүктеме кедергісі болса Рқосылған және ток батарея арқылы өтеді I, оның полюстеріндегі потенциалдар айырмасы тең болады

Δφ ба = – Ir.

Суретте. 1.8.3 - тең ЭҚК және ішкі кедергісі бар тұрақты ток көзінің схемалық көрінісі rүш режимде: «бос», жүктемеде жұмыс және қысқа тұйықталу режимі (қысқа тұйықталу). Аккумулятор ішіндегі электр өрісінің күші және оң зарядтарға әсер ететін күштер көрсетілген: – электрлік күш және – үшінші тарап күші. Қысқа тұйықталу режимінде батареяның ішіндегі электр өрісі жоғалады.

Тұрақты ток электр тізбектеріндегі кернеулер мен токтарды өлшеу үшін арнайы құрылғылар қолданылады - вольтметрлерЖәне амперметрлер.

Вольтметроның терминалдарына қолданылатын потенциалдар айырмасын өлшеуге арналған. Ол байланыстырады параллельпотенциалдар айырмасын өлшеу жүргізілетін тізбектің бөлімі. Кез келген вольтметрдің ішкі кедергісі болады. Р Б. Вольтметр өлшенетін тізбекке қосылған кезде токтардың айтарлықтай қайта бөлінуін енгізбеуі үшін оның ішкі кедергісі ол қосылған тізбектің қимасының кедергісімен салыстырғанда үлкен болуы керек. Суретте көрсетілген схема үшін. 1.8.4, бұл шарт былай жазылады:

Р Б >> Р 1 .

Бұл жағдай ток дегенді білдіреді Мен Б = Δφ CD / Р Б, вольтметр арқылы ағып жатқан, токтан әлдеқайда аз I = Δφ CD / РТізбектің сыналған бөлігі арқылы ағып жатқан 1.

Вольтметрдің ішінде әсер ететін сыртқы күштер болмағандықтан, оның терминалдарындағы потенциалдар айырымы, анықтамасы бойынша, кернеумен сәйкес келеді. Сондықтан вольтметр кернеуді өлшейді деп айта аламыз.

Амперметртізбектегі токты өлшеуге арналған. Амперметр электр тізбегінің үзілуіне тізбектей жалғанған, сонда бүкіл өлшенетін ток одан өтеді. Амперметрдің ішкі кедергісі де бар. РА. Вольтметрден айырмашылығы амперметрдің ішкі кедергісі бүкіл тізбектің жалпы кедергісімен салыстырғанда жеткілікті аз болуы керек. Суреттегі схема үшін. 1.8.4 Амперметрдің кедергісі шартты қанағаттандыруы керек

Тұрақты электр тогының болу шарттары.

Ағымдағы дереккөз- энергияның кез келген түрі электр өрісінің энергиясына айналатын құрылғы. Ток көзінде тұйық контурдағы зарядталған бөлшектерге сыртқы күштер әсер етеді. Әртүрлі ток көздерінде сыртқы күштердің пайда болу себептері әртүрлі. Мысалы, аккумуляторлар мен гальваникалық элементтерде сыртқы күштер химиялық реакциялардың ағымына байланысты туындайды, электр станцияларының генераторларында олар магнит өрісінде өткізгіш қозғалғанда, фотоэлементтерде - металдар мен жартылай өткізгіштердегі электрондарға жарық әсер еткенде пайда болады.

Ток көзінің электр қозғаушы күшісыртқы күштердің жұмысының ток көзінің теріс полюсінен оңға ауыстырылған оң зарядтың мәніне қатынасы деп аталады.

Негізгі ұғымдар.

Ағымдағы күш- өткізгіш арқылы өткен зарядтың осы заряд өткен уақытқа қатынасына тең скаляр физикалық шама.

Қайда I - ток күші,q - заряд мөлшері (электр энергиясының мөлшері),т - заряд тасымалдау уақыты.

ток тығыздығы- векторлық физикалық шама ток күшінің өткізгіштің көлденең қимасының ауданына қатынасына тең.

Қайда j -ток тығыздығы, С - өткізгіштің көлденең қимасының ауданы.

Токтың тығыздығы векторының бағыты оң зарядталған бөлшектердің қозғалыс бағытымен сәйкес келеді.

ҚайдаА - үшінші тарап пен кулондық күштердің толық жұмысы,q - электр заряды.

Электр кедергісі- тізбек бөлігінің электрлік қасиеттерін сипаттайтын физикалық шама.

Қайда ρ - өткізгіштің меншікті кедергісі,л - өткізгіш бөлігінің ұзындығы,С - өткізгіштің көлденең қимасының ауданы.

Өткізгіштікқарсылықтың кері шамасы болып табылады

ҚайдаГ - өткізгіштік.