12 laboratoriya ishi Tok manbalarining fik ni aniqlashni o’rganish Ishning maqsadi

Element yoki akkumulyatorlar batareyasining FIK ni aniqlash

Kerakli asbob va jihozlar: o’zgarmas tok manbai, ampermetr, voltmetr, ikkita reostat (bittasi etalon qarshilik, ikkinchisi esa iste’molchi sifatida foydalaniladi), kalit, ulash simlari.

1-rasmda ko’rsatilgan sxemadagi berk zanjir uchun Om qonuni:

(1)

bundan (2)

Bunda U_ab - tashqi zanjirning a va b qisqichlari orasidagi kuchlanish tushishi, (2) tenglikdan Agar I∙R₀ =U va I∙R=U₃; I∙r=U₁ deb belgilansa, u holda (2)

tenglikning chap va o’ng tomonlarini zanjirdan o’tuvchi tok kuchi I ga va shuningdek tokning uzluksiz o’tish vaqti t ga ko’paytirsak, energiyaning balans tenglamasiga ega bo’lamiz:

UIt =I²(R+R₀+r)t (3)

Bu formulaga quyidagi belgilashlarni kiritamiz:

1. - elektr zaryadini berk zanjir bo’ylab ko’chirishda bajarilgan to’la ish; - to’la quvvat;

2. A₁ = I²rt - manba ichida zaryadni ko’chirishda bajarilgan ish,

P₁= I²r - manba qisqichlaridagi quvvat;

3. A₂ = I² (R+R₀)t - zanjirning tashqi qismida bajarilgan ish;

4. P= I²(R+R₀)=IU_ab - zanjirning tashqi qismidagi quvvat;

5. A₃ = I²Rt - foydali ish P₃ = I² R - foydali quvvat.

Bundan ko’rinadiki, elektr zaryadini berk zanjir bo’ylab ko’chirishda bajarilgan to’la ish tok manbaining ichki va tashqi zanjir qismida bajarilishi mumkin bo’lgan ishlarning yig’indisidan iborat ekan, ya’ni:

A=A₁ +A₂ (4)

Xuddi shuningdek, manbaning to’la quvvati tok kuchi bilan manba EYuK ning ko’paytmasi yoki zanjirning ichki va tashqi qismlaridagi quvvatlar yig’indisiga teng bo’ladi:

P=P₁+P₂ (5)

To’liq zanjirning iste’molchi qismida bajarilgan ish foydali bo’lganligidan, manbaning FIK:

(6)

yoki foydali quvvat koeffitsiyenti (FQK)

(7)

bo’ladi, bunda  – tok manbaining foydali ish koeffitsiyenti (FIK) yoki foydali quvvat koeffitsiyenti (FQK) deb ataladi. Ko’ramizki, o’zgarmas tok manbaining FIK va FQK bir-biriga ekvivalent ekan. Elektr energiyasini uzatishdagi simlarning qarshiligi, ya’ni etalon qarshilik tok manbaining iste’molchi qarshiligiga nisbatan juda kichik bo’lsa, (6) formula quyidagi soddalashgan ko’rinishga keladi:

(8)

Bunda -tok manbaining elektr energiyasini uzatuvchi simlarning qarshiligini e’tiborga olmagandagi FIK ni ifodalaydi.

Ko’pincha tok manbaining emas, balki manba qisqichlaridagi, ya’ni tok manbalaridan (generatorlardan) o’quv laboratoriyalariga simlar vositasida keltirilgan manbaning FIK ni aniqlash talab qilinadi. Bunda U_ab - tok manbai qisqichlaridagi kuchlanish, R₀ - ichki qarshilik sifatida ifodalanuvchi etalon qarshilik (o’tkazgich simlar qarshiligini hisobga olmaymiz) va R - iste’molchi qarshiligi deb olinsa, (6) quyidagi ko’rinishni oladi:

(9)

Bu formula tok manbaining FIKni ifodalaydi. Demak, manbaning FIK tashqi qarshilik funksiyasi sifatida o’zgarar ekan. FIK ning tashqi qarshilikning son qiymatiga bog’liq holda qanday o’zgarishini aniqroq tasavvur qilish uchun (9) formulani quyidagi ko’rinishda yozamiz :

(10)

1. R₀ >> R bo’lgan holda --->0. Bu o’z navbatida manba qisqichlari qiska tutashtirilganda yoki hech qanday tashqi qarshilik bo’lmaganda manbaning FIK nolga teng bo’lishini bildiradi.

2. R₀ = R bo’lgan holda  = 0,5, ya’ni manbadan iste’molchiga uzatilayotgan to’la elektr energiyaning yarmigina foydali ishga sarflanadi, xolos.

2 - rasm

3. R₀ << R bo’lgan holda 1, tok manbaidan iste’molchiga uzatiluvchi to’la energiya foydali ishga sarflanadi (-->1 ideal holatdir).

Bundan ko’rinadiki, tok manbaining FIK tashqi qarshilikning son qiymatiga bog’liq bo’lib, 0<1 oraliqda o’zgarar ekan. FIK ning yoki nisbatning funksiyasi sifatida o’zgarish grafigi 61-rasmda keltirilgan bo’lib, uning o’zgarishi asimptotik xarakterga ega. R₀ ≤ R (g≤R) bo’lganda u to’g’ri chiziqqa yaqinlashadi.

Agar tashqi qarshilik ichki qarshilikdan kichik bo’lsa, umumiy quvvatning katta qismi generator (tok manbaining o’zi) da sarflanadi va FIK kichik bo’ladi. Bu elektr zanjirining ishlashi uchun birmuncha noqulayroq sharoitdir. Xususan, tashqi qarshilik nolga teng bo’lsa, ya’ni generator qisqa tutashuv rejimida ishlasa barcha quvvat generatorning qizishiga sarf bo’ladi va FIK nolga teng bo’ladi. Lekin ba’zan kichik quvvatli radioelektron qurilmalarda katta tok olish kerak bo’lib, FIKning ahamiyati ikkinchi darajali bo’lganda bu rejimdan foydalaniladi. Agar tashqi qarshilik ichki qarshilikka teng bo’lsa, to’la quvvat teng ikkiga bo’linadi va FIK 50% ga teng bo’ladi. Bu holatda foydali quvvat eng katta bo’ladi.

Etalon qarshilikni ma’lum deb, zanjirga ulangan ampermetr va voltmetrlarning ko’rsatishlariga asosan iste’molchining qarshiligi zanjirning shu qismi uchun Om qonunini tatbiq etgan holda hisoblanadi:

(11)