9-маъруза электр занжири ва унинг элементлари. Электр занжирларининг асосий қонунлари

9-МАЪРУЗА
ЭЛЕКТР ЗАНЖИРИ ВА УНИНГ ЭЛЕМЕНТЛАРИ. ЭЛЕКТР ЗАНЖИРЛАРИНИНГ АСОСИЙ ҚОНУНЛАРИ


Режа

1. 
   Электр занжирининг асосий қонунлари
   
2. 
   Манба ва истемольчи қисмларидаги кучланишлар
   
3. 
   Электр токининг иши ва қуввати
   
4. 
   Электр токининг иссиқлик таъсири
   

5. Электр занжирида қувватлар мувозанати

Ҳ ар қандай электр занжири ўзаро симлар билан бириктирилган битта ёки бир нечта электр энергияси манбаларидан ва истеъмолчиларидан иборат бўлади. Шунинг учун электр занжири деб, электр токини ҳосил қилувчи ва унинг оқиб ўтишини таъминлаш учун берк йўл ҳосил қиладиган қурилмалар йиғиндисига айтилади. Электр занжирларини шартли белгилар ёрдамида тасвирлаш электрик схема деб аталади. Оддий электр занжирининг схемаси 1.1-расмда кўрсатилган. Электр занжири асосан, электр энергиясининг манбаи - Е, электр энергиясининг истеъмолчиси (юклама) - R_ю бирлаштирувчи симлар (масалан, электр узатиш линияси) ва занжирни улаб-узиш учун мослама (улагич) - У каби элементлардан ташкил топган.

Занжирдан ток узлуксиз ўтиб туришини асосий шарти унинг таркибида электр энергияси манбаининг бўлишидир. Электр энергиясининг манбаида энергиянинг бошқа турлари электр энергиясига айлантирилади. Масалан, электр машина генераторлари буғ, газ ёки гидравлик турбиналарнинг механик энергиясини, гальваник элементлар ва аккумуляторлар химиявий жараёнлар энергиясини, термоэлементлар ва магнитогидродинамик генераторлар иссиқлик энергиясини, турли фотоэлементлар ёруғлик энергиясини электр энергиясига айлантиради. Электр энергиясини ҳосил қилувчи турли манбаларнинг шартли белгиланиши 1.2-расмда кўрсатилган. а - ЭЮК, б - галъваник элементлар ёки аккумулятор батареялари, г - термоэлементлар, д-фотоэлемент, е - ўзгармас токнинг электр машина генератори, ж - ўзгарувчан токнинг электр машина генератори. Булар электр юритувчи кучлари - Е, ички қаршилиги – r₀, номинал токи - I_ном ва бошқа катталиклари билан бир-бирларидан фарқ қилади.
Электр энергиясини истеъмолчиларга узатиш электр линиялари орқали амалга оширилади. Электр энергиясини энергиянинг бошқа турлари (механик, иссиқлик, химиявий, ёруғлик ва ҳ.) га айлантириб берувчи мосламалар (электр двигателлари, электр печлар, электролазерлар, электр ёритиш асбоблари ва б.) электр истеъмолчилар дейилади. 1.3-расмда кўрсатилган электр занжирида электр энергиясининг манбаи (аккумулятор) мазкур занжирнинг ички қисмини истеъмолчи (юклама) - R_н, амперметр-А, улагич - У, бирлаштирувчи сим (ёки линия) занжирнинг ташқи қисмини (яъни, ташқи занжирни) ташкил этади. Улагич У уланганда берк занжир (контур) ҳосил бўлиб, занжирдан электр токи ўта бошлайди. Унинг қийматини амперметр ёрдамида ўлчаш мумкин. Занжирдан ўтаётган электр токининг қиймати ёки кучи ўтказгичнинг кўндаланг кесимидан вақт (t) бирлиги ичидан ўтган электр зарядларининг миқдори – q билан аниқланади, яъни ток кучи зарядларнинг ҳаракат тезлигига пропорционал катталикдир:
.
Агар занжирдан ўтаётган токнинг йўналиши ва қиймати вақт давомида ўзгармас бўлса, бундай ток ўзгармас ток дейилади ва қуйидагича ифодаланади:
(1.1)
Халқаро бирликлар системаси (SI) да электр токининг ўлчов бирлиги сифатида ампер қабул қилинган. Ўтказгичнинг кўндаланг кесимидан бир секунд давомида бир кулон электр зарядлари ўтгандаги ток кучи бир амперга тенг бўлади:
ёки
Металларда электр токи манфий ишорали зарядларнинг (электронларнинг) ҳаракатидан иборат бўлса, электролитларда эса мусбат ҳам манфий ишорали зарядларнинг (ионларнинг) ўзаро қарама–қарши йўналишдаги ҳаракатларидан иборат. Шунга кўра, ўтказгичларда токнинг шартли йўналишини қабул қилиш муҳим аҳамиятга эга. Бу йўналиш учун мусбат зарядларнинг ҳаракат йўналиши қабул қилинган. Манбанинг (генератор, аккумулятор ва б.) электр юритувчи кучи туфайли унинг қисмаларида маълум потенциаллар фарқи юзага келади. Потенциали юқори бўлган қисмани мусбат деб, уни “+” ишора, потенциали паст бўлган қисмани манфий “-” ишора билан белгилаш қабул қилинган. Манбада (ички занжирда) электр токининг йўналиши “-“ ишорадан “+” ишорага, яъни қуйи потенциалли нуқтадан юқори потенциалли нуқтага йўналади. Ташқи занжирда эса аксинча “+” ишорадан “-“ ишорага, яъни юқори потенциалли нуқтадан қуйи потенциалли нуқтага йўналади.
Электр занжирида ҳаракатланаётган зарядга ўтказгич муҳит маълум қаршилик кўрсатади. Мазкур қаршилик ўтказгичнинг электр қаршилиги дейилиб, қуйидаги формула бўйича аниқланади:
, (1.2)
бу ерда: p- ўтказгичнинг солиштирма қаршилиги, Ом.м; l– ўтказгичнинг узунлиги, м; S – ўтказгичнинг кўндаланг кесим юзаси, м².
SI системасида ўтказгичнинг электр қаршилик бирлиги учун Ом қабул қилинган. Қисмларида 1 вольт кучланиши бўлган ҳолда, 1 ампер ток кучи ҳосил қилган ўтказгичнинг қаршилиги 1 Ом деб ҳисобланади, яъни . Амалда қаршиликнинг нисбатан катта бирликлари килоом (кОм) ва мегаом (МОм) дан ҳам фойдаланилади.
Айрим ҳолларда электр қаршилиги ўрнига (қаршиликлари параллел уланган занжирлар ўрганилганда) унга тескари бўлган катталик ўтказувчанликдан фойдаланилади, яъни
. (1.3)
Солиштирма қаршиликка тескари катталик солиштирма ўтказувчанликдир:

Электротехникада турли мақсадлар учун тайёрланадиган симлар учун ишлатиладиган асосий материал нисбатан юқори солиштирма ўтказувчанликка эга бўлган металлардир (мис, алюминий, пўлат). Шунингдек, мазкур металларнинг қотишмалари (манганин, константин, нихром ва б.) дан ҳам кенг фойдаланилади.