Электр тогы

 Анодтың кернеуі белгілі бір  шамаға жеткеннен кейін токтың  өсуі тоқталады. Әрі қарай кернеуді қанша өсіргенімен ток шамасы өзгермейді. Бұл токты қанығу тогы деп атайды.    

 Катодтың температурасын  өсіретін болсақ, онда қанығу  тогының күші өсетінін байқаймыз.     

 Диод арқылы ток  тек бір бағытта ғана жүреді. Атап айтқанда, анодты батареяның  оң полюсімен, катодты теріс  полюсімен жалғағанда ғана диодта  ток пайда болады. Ал, анодты батареяның  теріс полюсімен жалғасақ, онда  диод арқылы ток жүрмейді. Диодтың  осы қасиеті айнымалы токты  түзету үшін қолданылады. Осы  мақсатта қолданылатын диодтарды  кенотрондар деп атайды          Трансформатордың бірінші орамына айнымалы ток беріледі. Ал, екінші орамында жиілігі берілген айнымалы токтың жиілігіне тең, айнымалы ток пайда болады. Периодтың жартысындай уақытта айнымалы ток 1К₁421 бағытымен жүріп өтеді.     

 Периодтың қалған бөлігінде  ток 3К₂423 бағытымен жүріп өтеді.       

      Триод- үш электродты шам. Анод пен катодтың ортасында тор болады. Тор катодқа жақынырақ орналасады. Сондықтан тор мен катодтың арасындағы потенциалдар айырмасының өзгеруі катод айналасындағы электр өрісі кернеулігіне көп әсерін тигізеді. Катод пен тор арасындағы потенциалдар айырмасын торлық ток деп атайды. Торлық ток нөлге тең болғанда тордың шамдағы токқа ешқандай әсері болмайды. Егер торды оң зарядтасақ, онда электрондық ток көбейеді. Ал торды теріс зарядтасақ, ток азаяды. Олай болса, триодтағы анодтық ток тордағы кернеуге байланысты.     

 Анодтық токтың тордағы кернеуге  байланыстылығы шамның торлық  сипаттамасы деп аталады.     Электронды шам үш параметрмен сипатталады, оның біріншісі торлық сипаттаманың тіктігі деп аталады. Анодтық кернеу du_a=const тұрақты болғанда тіктік мынаған тең:                                                

S=dI_a/dU_T ,   

Мұндағы  U_T- тор кернеуі.      

 Графикке көз салсақ, оның АВ  бөлігінің түзу сызық екенін байқар едік. Бұл торлық сипаттаманың жұмыстық бөлігі деп аталады.       Күшейту коэффициенті шамның екінші статикалық параметрі болады. Анодтық ток тұрақты болғанда  dI_a= const  анодтық және торлық кернеулердің ара қатынасын ашып береді, яғни        

                                                        µ= - dU_a/dU_T .

үшінші  параметр шамның кедергісі делінеді. Ол мынаған тең:                                                                        

R_i = dU_a/dI_a

Электрондық шамның бұл үш параметрінің арасында мынадай байланыс бар:   µ= SR_i , мұны шамның негізгі теңдеуі дейді. Триод өте әлсіз электр тербелістерін күшейту үшін қолданылады.    

 Берілген сынақ жүйесіндегі   тыныштықтағы зарядталған бөлшектер  мен денелер бір – бірімен  электростатикалық өрістің көмегімен әсерлеседі. Уақыт бойынша өзгермейтін өрісті электростатикалық өріс дейміз.       

Электр  зарятарының қозғалысымен байланысты құбылыстар мен процестерді зерттейтін бөлінді электродинамика дейміз.      

Тоқтын  пайда болып, жүруі үшін екі шарт орындалуы қажет.       

1.Ортада  еркін қозғалатын бос электрондардың  болуы қажет 

       2. Бөлшектерді  белгілі бір бағытқа қозғалысқа  келтіретін                  берілген ортада электр өрісінің  болуы қажет, ол үшін электр  энергиясының көзі керек. 

Ток күші дегеніміз: I=dq/dt

Егер ток күші және бағыты уақыт бойынша өзгермесе ток  тұрақты ток деп аталады. 1A=1кл/с 

Ом, Джоуль- Ленц заңы, Кирхгоф ережесі

Ом  заңы         

 Электр тоғынынбағытын сипаттау  үшін электр тоғының тығыздық  векторы деген шама ендіріледі.                   

J = dJ/dS_┴               dS_┴ = dSCosα            

Классикалық электрондық  теорияда қорытылып шығарылғын ток  тығыздығы үшін Ом заңы.

Ом заңыныың дифференциал түрі: j=γĒ(1/ρ)Ē(i)                                         

 γ- меншікті электр өткізгіштік                              

         ρ- меншікті электр кедергісі                       

Ом  заңын былай қорытып шығаруға болады.                         

Ē = Ē _кул+ Ē _сырт

Ē– қорытқы күш, өрісінің кернеулігі

Ē _кул – кулондық күштер өрісінің кернеулігі

Ē _сырт – сыртқы күштер өрісінің кернеулігі  
 

 

Джоуль  – Ленц заңы.       

Өткізгіштің бойымен ток жүргенде кедергі  күшін жеңу үшін Өріс тарапынан белгігі  энергия жұмсалады осының нәтижесінде  өткізгіш қызып жылу жұмсалады. Осы  жылудың өткізгіш бойындағы токты  сипаттайтын шамалармен байланысын тағайындаған заң Джоуль Ленц заңы деп аталады.      

Математикалық өрнегі                         

Q = I²R∆t = IU∆t = U²/R∆t      

Интегральдық  түрі деп аталады  Ρ=I²/γ  - дифференциалдық түрі. 

Кирхгоф ережесі      

 Тармақталған тізбекті зерттеудің нәтижесінде неміс ғалымы Кирхгоф екі заң ашты.

1. Кирхгофтың бірінші заңы.

Тармақталған  ток тізбегіндегі түйіндердің ток  күшінің мәні нольге тең болады.                                   

 I + I + I = 0                                    

n                 n                            

 Σ Ii Ri =    Σ                                  

k=1            i =1     

 2.Кирхгофтың екінші заңы                 

n                n                

 Σ Ii Ri = Σ               

i=1             i=1

Бұл заңды пайдаланғанда  мынаны ескеру қажет

1. Контурдың  бәрін бір бағытта айналып шығу қажет

2. сыртқы тізбекке беретін токтың бағыты (+) болып, қарсы бағытқы (-) болады.

ІІ  Электромагниттік индукция құбылысы. 

 Электромагниттік  индукция құбылысының  ашылу                     

 тарихы. Фарадей заңдары.    

1.Электромагниттік индукция құрылысының  ашылу тарихы. 

 Электромагниттік индукция  құбылысы 1831ж Фарадей ашқан. Кез  келген тұйық контурдан өтетін  магнит индукциясы ағынын өзгертсек  электр тоғы пайда болады, осы  тоқты индукциялық тоқ дейміз.    

Тәжірибе  жүзінде индукциялық тоқтың шамасы магнит ағынын өзгертудің эдісіне байланысты емес, магнит ағынын өзгертудің  жылдамдығына тәуелді болады.  Сонымен электр тоғын магнит өрісі көмегімен алуға болады.

 

2.Фарадей  заңын эенргияның  сақталу заңынан  қоытып шығару.    

Фарадей қорытындысы бойынша индукциялық  тоқтың пайда болуы тізбекте электромагниттік индукциясының ЭҚК-і бар екеін көрсетеді. Индукциялық тоқтың мәні электромегниттік индукция ЭҚК-і магнит ағынының өзгеру жылдамдығына тәуелді.                      

Ei = dФ/dT             Ei = dФ/dT                

Фарадей заңын энергияның сақталу заңынан қорытып шығаруға болады. Ампер күшінің әсерінен ұзындығы контурдың  бөлігінің dx қашықтығына орын ауыстырғанда  жасалатын жұмыс.   

dA = IdФ   

Егер  контурдың толық кедергісі R болса, онда энергияның сақталу заңына сәйкес, тоқ көзінің  dt уақыт ішіндегі жұмысы (Eidt) Джоуль Ленц жылуына кететін жұмыстың шамасы (I²Rdt) мен магнит өрісінде өткізгішті орын ауыстырғанда жасалынатын жұмыс (IdФ) шамасымен анықталады.                                   

 Eidt = I²Rdt + IdФ      

 ЭҚК өлшем бірлігіне     

               Ei =dФ/dt =Вб/с = Тл*м²/с = н*м²/Асм = Дж/Ас =В

Е_В векторыны4 кез – келген0оз5алмайтын контур б9рышы         бойынша циркуляциясы Е₁ болады.   

 Рамканың магнит өрісіндегі

Біртекті  мегнит өрісінде айналып тұрған рамкада  индукция тоғының тууын қарастырайық.  Рамка алғашқы кезде индукция сызықтарына перпендикуляр болып тұр дейік. Біртекті магнит өрісінде                         

B = Const, ω = Const                                 

Ауданы S рамкамен уақыттың кез-келген бөлігіндегі магнит ағыны

Сонымен біртекті магнит өрісінде рамка қалыпты айналып тұрса, ф=BnS=BDcosα=Bscosώt мұнда -  α=ώt. Рамка айналған кезде, онда айнымалы индукция ЭҚК-і пайда болады. Еі = dф/dt = BSώsinώt

егер sinώt=1 болса, онда Е=Еmax sinώt=1 болады онда рамкада айнымалы гармониялық заңмен өзгеретін ЭҚК-і пайда болады. Еmax = BSώ тәуелді. Қазақстанда ток жиілігі 50гц, сондықтан Еmax мәні BмS-ке ғана тәуелді.               

         

 .Құйынды токтар. Фуко токтары.      

 Индукциялық тоқ  тек  сызықтық  өткізгіштерде ғана емес, тұтас  өткізгіштерде пайда болады. Бұл тоқтар  өткізгіштің қалың ішінде тұйықталады.  Сондықтан бұл тоқтарды құйынды тоқтар немесе Фуко тоқтары дейміз. Фуко тоқтарында Ленц ережесіне тәуелді болады. Құйын тоқтары магнит ағынының өзгеруіне қарсы бағытталған.  

Контурдың индуктивтілігі. Өзіндік  индукция.   

 Тогы бар контурмен байланысты  ілестірілген магнит ағыны контурдағы  I токқа пропорционал (1) Ф=LI болады. Контурдағы ток күші өзгерсе онда онымен байланысты магнит ағыны да өзгереді, олай болса контурдағы ЭҚК-і өздік индукция деп аталады.    

 Индуктивтіліктің өлшем бірлігі  Генри (Гн)                               

 1Гн = 1вб/А=Вс/А 

 өздік  индукцияға фарадей заңын орындай  отырып, өздік индукция ЭҚК-ін  анықтаймыз.                  

 Еs = -dф/dt = -d/dt(L) = - [L dI/dt – I dL/dt] (2)

Контур  деформацияланбаса, онда L=Const болады.                 

 Еs=- L dI/dt ; L=Const     

 Тізбекті ажырату мен жалғау  кезінде токтар өткізгіш контурдағы  ток өзгерген сайын өздік индукция  ЭҚК-і пайда болады да, тізбекте  өздік индукцияның экстра токтары деп аталатын қосымша токтар пайда болады.     

 Тізбектегі ток әр уақытта  Ом заңы бойыеша анықталады.                 

I = Es/R немесе IR = Es = -L dI/dt => dI/I = /R/Ldt                 

ln I/I°= Rt/L;     I = I°e  -t/I мұндағы T = L/R;   

 Т – релакция уақыты    

 Тізбекті  тұйықтаған кезде сыртқы ЭҚК-і  пайда болады.                             

 Еs = -L dI/dt    (сыртқы токтың өсуіне қарсы                                                                       

 бағытталған)

Ом заңы бойынша  IR = E+E° = E - L dI/dt ; онда U = IR -E  

деп алып теңдеуді түрлендірсек                           

dU/U = -dt/T

Қосу кезіндегі (t=0) ток күші I=0, онда U=-E

1.Қисық –  ток күшінің азаюын көрсетеді                       

 I= I° e –t/T

2.Қисық –  ток күщінің өсуін сипаттайды.                       

 I= I°(1-t-t/T)                                

Электростатика   

 1. Қазіргі кезеңдегі техниканың қарыштап дамуына электр құбылыстарының ашылуы себеп болды. Бұдан 250 жыл бурын Фалес Милетский тәжірибілерінде янтарь (грекше электрон) таяқшаны жүнге немесе теріге үйкегенде ұсақ бөлшектерді өзіне тарту қасиеті пайда болады. Электр құбылыстарын тереңдеп зерттеу XV ғасырда Гильберттің тәжірибелерінен басталады.      

Шыныны  теріге үйкегенде  оң заряд пайда болады.

Янтарьды  жүнге үйкегенде теріс заряд пайда болады. Әсер арқылы электрленген жағдайда денедегі зарядтардың (q - заряд) элементар – е зарядтардан туратыны белгілі

q = ± eN  e = 1.6*10^-19 кл

Электрлік қасиетіне байланысты заттар

1. Өткізгіштер (ρ=10^-6÷10³ ∆E₀  <2эв n = 10²²  )
2. Жартылай өткізгіштер (ρ=10^-6÷10³ ∆E <2эв n = 10²²  )
3. Диэлектриктер (ρ=10^-6÷10¹⁶ ∆E₀  >2эв ) болып бөлінеді.

2. Денедегі  зарядтардың бар болуы осы  дененің екінші  денемен әсерлесуі  арқылы анықталады. Бір аттас  заряд бірін тебеді, әр аттас  заряд бірін бірі тартады.       

Осы заңдылыққа сүйеніп Шарль Кулон  екі нүктелік зарядтың бір біріне әсер күші  F = k*q₁ q₂/R² ,  мұнда Си жүйесінде K =1/4πε_o    F=1/4πε_o* q₁ q₂/R²  ε_o- вакумдегі электрлік тұрақтылық өзара әсерлесуші күштер басқа ортада болса F=1/4πε_o* q₁ q₂/R²ε_o  бұл заңды векторлық шама түрінде былай жазуға болады.                   F=1/4πε_o* q₁ q₂/R²ε_or/r     Егер q₁ =q₂=1кл,  R = 1м   болса, зарядтардың өзара әсер күші . F=9*10⁹н,   ε_o=8,85*10^-12Ф/м