Ом заы. ткізгіштерді кедергісі жне ткізгіштерді жалау.

ЛАБОРАТОРИЯЛЫ ЖМЫС.

ТРАТЫ ТОК КПІРІНІ КМЕГІМЕН КЕДЕРГІНІ ЛШЕУ

УЙТСТОН КПІРІ.

 

Жмысты масаты: траты ток задарымен танысып, кпір схемасыны жмысымен танысу.

рал-жабдытар: траты ток кзі, кілт, гальванометр, кедергілер магазині, реохорд, лшенетін кедергілер;

 

Ток кші. Ток тыыздыы.

Егер ткізгіште электр рісін тудырса, онда оны заряд тасушы блшектері реттелген озалыса тседі: о зарядтар ріс баытында, терістері рісіне арсы баытта.

Электр зарядтарыны баытталан озалысын электр тогы дейді. Оны баытына о зарядтар баытын алу келісілген. Заряд тасушылара о жне теріс иондар, электрондар жатады. Мысалы, электролиттердегі ток иондарды озалысынан, ал металдардаы ток бос электрондарды баытталан озалысынан туады. Кез келген жадайда токты болуы мынадай осымша былыстармен атар жреді: магнит рісі пайда болады, ткізгіш ызады, /электродтарда заттар бліну/ электролиз, т.с.с.

Электр тогы ток кші /І/ деп аталатын шамаман сипатталады. Ток кші деп ткізгішті бір лшем /І м2/ клдене ауданынан перпендикуляр баытта 1 секунд ішінде тіп шыатын заряда те скалярлы шаманы айтады.

(1)

Егер уаыта байланысты ток кші згермесе, онда ток траты деп аталады, онда

(2)

СИ жйесінде ток кші лшеміне ампер [А] алынады. Ампер деп клдене имасы те аз шексіз, зара параллель бір-бірінен бостыта 1 м ашытыта орналасан згермейтін ток кшін айтады, егер оларды рбір метр зындыа келетін серлесу кші 2·10-7Н те болса. Электр тогыны ткізгішті имасына блінуі токты тыызды векторыны кмегімен сипатталады. Оны баыты ток баытымен жне сан мні тока перпендикуляр бір лшем ауданнан бір секундта аып тетін электр млшеріне те болады.

(3)

СИ жйесіндегі лшемі - [А/м2].

Ом заы. ткізгіштерді кедергісі жне ткізгіштерді жалау.

Неміс физигі Георг Ом 1827 жылы тжірибеден мынадай зады ашан: біртекті металл ткізгіштегі ток кші ткізгіштегі кернеуді тсуіне тура пропорционал:

(4)

Сырты кш сер етпейтін ткізгішті біртекті дейді. Формуладаы R-ді ткізгішті электрлік кедергісі дейді. Кедергіні шамасы ткізгіш формасына , млшеріне жне материалына /неден жасаланына/ байланысты. Мысалы, біртекті цилиндр формалы ткізгішті кедергісі мына формуламен аныталады:

(5)

Мндаы l - ткізгіш зындыы, S - оны клдене имасыны ауданы, - ткізгішті меншікті кедергісі. СИ жйесінде кедергі [Ом], меншікті кедергі [Ом·м] мен лшенеді.

Кптеген металдар шін меншікті кедергі температураа байланысты сызыты задылыпен артады:

(6)

мндаы -меншікті кедергі, - Цельсий шкаласы бойынша температура.

Кптеген металдар шін , (6) ойанда:

(7)

мнда Т=273+t0 Кельвин шкаласы бойынша температура.

Кедергілері болатын ткізгіштерді жалпы кедергісі оларды зара жалау дістеріне байланысты болады.

Егер олар параллель жаланан болса, жалпы кедергіні мына формуладан табуа болады:

(8)

Егер олар тізбектей жаланан ткізгіштерді жалпы кедергісі жеке кедергілерді осындысына те болады:

(9)

Тйыталан электр тізбегінде ток кзіні белгілі электр кедергісі болады, оны r - ішкі

кедергі деп атайды, ал тізбекті сырты блігіні кедергісі R - сырты кедергі делінеді.

Ом заы бойынша тізбекті ішкі блігіні кернеуі U=IR. Электр тізбегіні сырты блігіні осылан кездегі ток кзіні ЭК ток кзіні ішкі кедергісімен /r/ сырты /R/ кедергілерді кернеу тсулеріні осындысына те болады:

осыдан (10)

Бл (10) формуланы толы тізбек шін Ом заы дейді.

 

Кирхгоф заы.

Тжірибеде тарамданан тізбектер жиі кездеседі, оларды токтарды, кернеу жне кедергілерді Ом задары арылы есептеу иынды тудырады. Міне, осындай крделі тізбектегі есептеуді жеілдету шін Кирхгоф ережелерін пайдаланады.

Кирхгофты бірінші ережесі тйінге арналан. Тйін деп е аз дегенде ш ткізгіш кездесетін нктені айтады. Тйінге келгенде ток о табамен, ал тйіннен аан ток теріс табамен алынады.

Бірінші ереже былай оылады: тйінде тоысатын токтарды алгебралы осындысы нольге те болады:

 

 

1-сурет

=0 (11)

1-сурет бойынша І1+І2=І3 немесе І1+І2+(-І3) =0, яни (11) тедеу зарядты саталу заыны салдары, ол бойынша ткізгішті нктелерінде зарядтар жинаталмауы керек, сондытан бір лшем уаыт аралыында нктеге келген зарядтар, одан сол уаыт ішінде кетіп жатан зарядтара те болуы тиіс.

Егер бл шарт орындалмаса, онда тйінде зарядтарды шоырлануы немесе азаюы керек, бл тйіндегі потенциалды жне тізбектегі токты згеруін туызады. (11) тедеуді N тйін шін жазуа болады, біра туелсіз тедеулер саны /N-1/ болады.

Кирхгофты екінші ережесі крделі тізбектен бліп алан кез келген тйыталан контура арналан. Омны жалпыланан заына жатады. Бл ереже былай оылады: кез келген тйыталан контурдаы кернеу тсуіні алгебралы осындысы осы контура осылан ЭК-ті алгебралы осындысына те болады.

(12)

(12)-ші тедеуді растыранда мына ережелерді ескерген жн:

А: з еркімен контурды айналып ту баытын табу керек;

В: егер алан баытпен І токты баыты сйкес болса, кернеу тсуі IR о табамен (сйкес келмесе теріс) алынады;

С: ЭК Е-ні алдына о таба оямыз, егер контурды айналып ткенде ток кзіні ішінде теріс табалы ысыштан о табалыа жрсек, басаша айтанда, контурды айналанда потенциал сетін болса.

(12)-ші тедеуді тарамдалан тізбекте ойша бліп алан барлы тйыталан контур шін растыруа болады, тек олар айталанбауы керек.

 

Уйтсон кпірі.

Белгісіз кедергіні 2-суретте, белгілі кедергімен салыстыруа ммкіндік беретін электр схемасы болып табылады. Уйтстон кпіріні схемасы былай:

 

 

2-сурет

Е ток кзінен келетін тізбек А тйіннен бастап екі айырылады. Оны бір блігі тізбектеп осылан Rx пен R0 кедергілері болады.

Екніші блігі, детте, керілген біртекті АС сымнан трады Rx пен R0 кедергілер зара осылатын В нктеге лшеуіш аспапты /гальванометрді/ бір ысышына бекітіледі; оны екінші ысышы жылжыма контактіге жаланады.Бл контакт АС сымыны бойымен жылжи алады да, осылайша сымны АД мен ДС бліктеріндегі R1 жне R2 кедергілеріні атынасын згертеді. Кирхгоф тедеулерін пайдаланайы. Схемада /2-сурет/ ВД блігіні кедергісін RG / жалаушы сымдар кедергісі ескерілмейді/, ал ток кзіні ішкі кедергісі RE болсын. Ток кзіні ток кшін І, ал АВ, АД, ВС, ДС жне ВД бліктеріндегі ток кштеріне сйкес - І1, І2, І3, І4 жне ІG деп белгілейік. Бізді системада тйін саны тртеу, олар А, В, С, Д. Бларды шеуі шін Кирхгофты туелсіз тедеулерін рамыз:

А тйіні шін

В тйіні шін (13)

Д тйіні шін

 

Енді біздер схемадан АВДА, ВСДВ жне АСЕА тйыталан контурларды бліп алып, Кирхгофты екінші заы бойынша тедеулер жйесін райы. Осы контурларды райсысын саат тіліні баытымен ораытып, мынаны табамыз:

АВДА контур шін

ВСДВ контур шін (14)

АСЕА контур шін

Сйтіп, біз алты тедеу тапты: олар берілген ЭК бойынша жне берілген кедергілер бойынша барлы алты токтарды І, І1, І2, І3, І4 жне ІG кштерін тауып алуа ммкіндік береді. Біра, біз мынадай жабайы оай есепке ана тоталайы. Жылжымалы Д контактісін озау арылы В жне Д нктелеріндегі потенциалдарды теестірейік, сонда гальванометр арылы тетін ток ІG =0 болады.

Осылай боланда /13/ системаны екінші жне шінші тедеулері былай жазылады:

І1= І3; І2 = І4 (15)

ал (14) системаны бірінші жне екінші тедеулерінен:

(16)

немесе (15) пайдаланып, былай жазамыз:

(17)

осыдан мына атынасты аламыз:

немесе (18)

 

АС сымы біртекті, бірдей заттан жасалан, клдене има ауданы S-те бірдей, сондытан:

, яни (19)

Біртекті ткізгішті жеке бліктеріні кедергілеріні атынасы оларды зындытарыны атынасындай болады. Сйтіп,(18) тедеу мынадай трге келеді:

(20)

атынасыны бір бтіннен айырмашылыы онша болмаса, пен кедергілерді салыстыруда длдік лкен болады. Сондытан Уйтстон кпіріні кмегімен белгісіз кедергіні лшегенде, стандарт кедергіні шамасы кедергіден онша алша кетпегені жн.

Сол шін Уйтстон кпіріні ВС тармаын райтын стандарт кедергі / / есебінде, детте, кедергілер магазині алынады.

 

5. Жмысты орындалуы.

1. 2-суретте крсетілген электр схемасын жинайды. шін алдымен белгісіз кедергісін осады, содан кейін

2. Жылжымалы Д контактісін реохорд сымыны ортасына ораналастырып кедергілер магазині кмегімен гальванометрдегі токты жояды ;

3. Белгісіз кедергіні ш рет, жне ш трлі атынасы шін лшеу керек.

4. лшеп болан со, -де жоарыдаыдай лшеу керек.

5. Белгісіз жне тізбектей жне параллель жалап, жоарыдаыдай ш реттен жалпы кедергілерін лшеу ажет.

6. Тізбектей жне параллель жалаан кездегі тжірибеден табылан нтижелерді тізбектей жне параллель осу формулалары бойынша есептеген нтижелермен салыстыру керек. Барлы лшеулерді нтижелері мына 1-кестеге толтырылып, есептеулер жргізіледі.

1-кесте.

Кедергі , м , м , Ом , Ом , Ом , Ом , Ом , Ом   , %
                   
         
         
                     
         
         
+                  
         
         
                   
         
         

Ескерту: кедергілер ызып кетпес шін кпірдегі ток барынша аз уаытта туі керек.