Buxoro oziq-ovqat va yengil sanoat texnologiyasi instituti m. T. Toshev, M. A. Vahabova, H. B. Do
O`LCHASH VA NATIJALARNI HISOBLASH
Download 1.51 Mb. Pdf ko'rish
|
elektr magnetism tebranish va tolqinlar bolimi
- Bu sahifa navigatsiya:
- 1.21. MAGNIT MAYDON KUCHLANGANLIGI VA MAGNIT YURITUVCHI KUCHNI ANIQLASH Ishning maqsadi
- Kerakli jihozlar
- O`LCHASH VA NATIJALARINI HISOBLASH
- 1.22. OSTSILLOGRAF VOSITASIDA FERROMAGNIT XOSSALARINI O`RGANISH Ishning maqsadi
- II BOB. TEBRANISHLAR VA TO`LQISHLAR 2.1. TEBRANISHLAR REZONANS EGRILIGINI OLISH VA SO`NISH DEKREMENTINI ANIQLASH
O`LCHASH VA NATIJALARNI HISOBLASH 1. 3 rasmda ko`rsatilgan Sxemani yig`ing. 2. Tangens galvonometr va kompas shunday aylantiriladiki, tangens- galvonometr g`altagining tekisligi magnit meridiani bo`yicha joylashsin va kompas strelkasining biror uchi nolga to`g`ri kelsin 3. Tangens-galvanometr o`ramlarining sonini (p=1) va r ni aniqlang. 4. Reostat dastasini ma’lum bir joyga qo`yib (reostat dastasi shundan qo`yilishi kerakki, o`tayotgan tok 0,5 ga teng bo`lsin) doimiy tok manbai ulangan ampermetrdan tokning qiymati yozilsin 5. Kompas strelkasi muvozanatga kelgach, undan og`ish burchagi 1
olindi. 6. Tok kattaligini o`zgartirmasdan kalit yordamida uning yo`nalishini o`zgartirib, yana strelkaning og’ish burchagi 2 - yozib olinadi. Burchakning o’rtacha qiymati topiladi.
2 2 1
a
51
7. Tajriba tokning turli qiymatlari uchun (0,5 - 0,7 A, 1-1,2 A, 1,5 - 1,7 A) kamida uch marta takrorlanadi Tokning qiymati reostat yordamida o`zgartirialadi 8. O`lchangan tg a va I larning qiymatini (3) formulaga qo`yib N e ning
qiymatlari topiladi. Barcha kuzatish va o`lchash natijalari jadval ko`rinishda rasmiylashtiriladi
N
1
2
tg
H e
H e
H e /He 1.
2.
3.
SINOV SAVOLLARI 1. Magnit maydonida magnit strelkasi qanday joylashadi? 2. BIO-SAVAR-LAPLAS qonunini aytib bering. 3. a, b - yo`nalishini qanday aniqlash mumkin? 4. Aylanma tok markazida magnit maydon kuchlanganligi nimaga teng? 5. SI sistemasida tok kuchi va magnit maydon kuchlanganligining o`lchov birliklari nimaga teng?
1.21. MAGNIT MAYDON KUCHLANGANLIGI VA MAGNIT YURITUVCHI KUCHNI ANIQLASH Ishning maqsadi: magnit maydon kuchlanganligining tok o`tuvchi o`tkaz-gichning shakliga, tuzilishiga bog’liqligini o`rganish va magnit yurituvchi kuchni aniqlash.
voltmetr, oroid, kalit va ulash simlari.
Magnit maydonini xarakterlashda magnit maydon induksiya vektori bilan bir qator a maydon kuchlanganlik vektori kattaligi (N) ham kiritilib, bu kattaliklar o`zaro quyidagicha bog`langan: H 0
(1) bu erda m - muhitning nisbiy magnit singduruvchanligi, Mo -magnit doimiysi. Bio-Savar-Laplas qonuniga ko`ra o`tkazgichdan I - tok kuchi o`tganda dl - elementidan g -masofada hosil bo`luvchi magnit maydon induksiyasi SI sistemasida quyidagicha ifodalanadi: 4 ) ( 0 3 r l d r I B d
(2) yoki skalyar ko`rinishda:
sin
4 2 0 r Idl dB
(3) 52
Elektr toki hosil qilgan magnit maydonining kattaligi shu maydon ta’sirida bajaralishi mumkin bo`lgan ishga bog`liqdir. Bu ish esa o`z navbatida qaralayotgan maydonining magnit yurituvchi kuchiga bog`liq. Magnit yurituvchi kuch (MYUK) to`la tok qonuniga ko`ra tokli o`tkazgichning simmetrik o`qidan biror X masofada olingan kontur elementining (
) maydon kuchlanganlik vektoriga bo`lgan skalyar ko`paytmasidan kontur bo`yicha olingan to`liq integralnga tengdir, ya’ni: I l d H M L
(4)
Odatda, to`la tok kuchining kattalgi (I) ga teng bo`lgan integral magnit yurituvchi kuch e (MYUK) deb ataladi. O`tkazgich dl cho`lg`amli g`altakdan iborat bo`lsa, o`rtacha radiusiga teng magnit chizig’i bilan chegaralangan sirtdam o`g’uvchi to`la tok
IA ga teng bo’ladi. G`altakning simmetrik o`qida etuvchi markaziy nuqtadagi maydon kuchlanganligi
H X l IN
(5) bo`lsa, shu nuqtadan maydon induksiyasi va MYUK mos ravishda x o x l IN B
(6) bo`ladi. Agar g`altak toroid shaklida (1-rasm) bo`lsa cho`lgamlardan o`tuvchi tok kuchining hosil qilgan magnit maydoni asosan toroidning ichki qismida mujassamlashgan bo`ladi.
1-rasm Toroidning ichki radiusi r 1 , tashqi radiusi r 2 va o`rtacha radiusi 2 2
r r r X bo`lsa, cho`lg`amlardan tok o`tganda uning markazidagi magnit kuchlanganligi, magnit induksiyasi hamda MYUK mos ravishda. , 2 1 1
IN H
, 1 1
B
N I M 1 1
(8) 2 2 2 r IN H , , 2 2
B
N I M 2 2
(9) , 2 x x r IN H
, x x oH B
(10) Olingan tenglamalar sistemasidan ko`rinib turibdiki, sharoit markazidagi magnit maydon kuchlanganligining r 1 , r 2 va r
x -larga bog`liq qiymatlari bir-biridan farqli bo`lib, uning shu nuqtalaridagi MYUK barcha hollar uchun bir qiymatli bo`lib qolaveradi. Toroid uzagining materiali unda hosil bo`luvchi magnit oqimi Ф=B
(11)
53
Ifodadan, ferromagnetik bo`lmaganda esa, ' Ф 0 =B 0
(12) ifodadan hisoblanadi. Toroitdan elektr toki o`tganda hosil bo`luvchi magnit qarshilik va magnit o`tkazuvchanlik quyidagi ifodadan topiladi. oS rx R M 2
(13)
x r oS RM 2 1
(14) Agar toroiddagi cho`lg`amlar soni va uning ichki va tashqi radiuslari r 1 , r
2 -lar
ma’lum bo`lsa, toroidning induktivligini quyidagicha hisoblash mymkin: 1 2 2 1 2 ln 2 ) ( r r r r N o L
Tajriba qurilmasida toroid cho`g`amlari uchiga beriladigan kuchlanish va tok kuchini kuzatish uchun voltmetr hamda ampermetrdan foydalanamiz. Zanjirdagi potensiometr tok kuchi va kuchlanishni kuzatish uchun xizmat qiladi.
1. Ishni boshlashdan oldin toroidning ichki va tashqi radliuslarining bir necha joydan marta shtangensirkul yordamida o`lchab ularning o`rtacha qiymatlari topiladi. O`ramlar sonini qurilmadagi yorliqdan olinadi 2. Tajriba qurilmasining elektr sxemasi 2-rasmda ko`rsatilgan
2-rasm
3. Potensiometr jilgichini o`zgartirib ampermetrning
ko`rsatgichlardan foydalanib, (8)-(10) formulalar yordamida toroid markazidagi maydon kuchlanganligi, induksiyasi va MYUK hisoblanadi. 4. H=f (I) hamda
5. Magnit maydon kuchlanganligining tajribadan topilgan har bir qiymat uchun magnit induksiya kattaligi aniqlanib bog`lanish grafigi chiziladi. 6. Toroid o`zagi materialini bilgan holda (11) va (12) formuladan foydalanib, magnit oqimi hisoblanadi va F=f(B) bog`lanish grafigi chiziladi. 7. Toroid sim o`ramlarining qarshiligini, ampermetr va voltmetr ko`rsatishlarini bilgan holda (13) va (14) formulalar yordamida magnit qarshilik, shuningdek, magnit o`tkazuvchanlik hisoblanadi. Magnit qarshilik kattaligi o`ralgan o`tkazgichning qarshiligi bilan taqqoslanadi va izohlanadi. 8. Toroidning induktivligi (15) formula bo`yicha hisobdanadi.
1. Magnit maydon induksiya vektori bilan kuchlanganlik vektori qanday 54
xususiyatlarga ega? 2. Bio-Savar-Laplas qonuni nima? 3. Magnit yurituvchi kuch (MYUK) nima? U qanday fizik kattaliklarga bog`liq? 4. Toroid va unda hosil bo`luvchi magnit maydonni xarakterlovchi fizik kattaliklar qanday ifodalanadi? 5. Toroidning induktivligi nimaga teng?
XOSSALARINI O`RGANISH Ishning maqsadi: ferromagnetiklarning tashqi magnit maydon ta’sirida magnitlanish egri chizig`ni va ularda namoyon bo`luvchi qoldiq magnitlanishga asoslangan gisterezis sirtmog`ini ostsillograf yordamida kuzatish. Kerakli jihozlar: reostatlar, o`ramlar soni va bo`lgan toroid, kondensator, elektron ostsillograf, ulash simlari.
Ferromagnetik moddalarning magnitlanish hamda magnit induksiya kattaligi tashqi magnit maydon kuchlanganligining eng kichik qiymatlaridan boshlab tezlik bilan orta borib, uning biror N qiymatiga etgach to`ninish holatiga o`tadi, ya’ni tashqi magnit maydon kuchlanganligining bundan keyingi har qanday ortishi mazkur ferromagnitni xarakterlovchi parametrlarini sezilarli o`zgartira olmaydi. Ostsilograf ekranida kuzatiladigan gisterizis sirtmom B=f(H) bog`lanishdan iborat bo`lgan. Mazkur ishni bajarishda qo`ldanishi mumkin bo`lgan qurilmalaridan birini sxemasi 1-rasmda keltirilgan. B=f(H) bog`lanish o`z qiymatini saqlashi uchun ostsilograf bilan induksiya EYUK hosil bo`luvchi o`ramlar oralishga RC>>T shart bajaraladigan qilib, RC integrallovchi moslama kiritilgan (T-o`zgaruvchan tokning tebranish davri). Ikkilamchi cho`lg`amda hosil bo`ladigan induksiya EYUK quyidagi formula orqali topiladi: 2
dt dB S
(1) Hosil bo`lgan EYUK 1-rasmda ko`rsatilganidek, ostsilografning vertikal qisqichlariga RC integrallovchi qism vositasida beriladi. Chunki EYUK magnit maydon induksiyasiga emas, balki uning vaqt bo`yicha o`zgarish tezligiga (db / dt) proporsionaldir. Agar w c R 1 ( w c 1 sig`im qarshilik) bo`lsa, ya’ni kondensatorning reaktiv qarshiligi, aktiv qarshilik R dan ko`p marta kichik bo`ladigan qilib oldindan tanlab olinsa, Kirxgof qonuniga asosan induksion tokning kattaligini topish mumkin: R z U I Y (z
(2) Vaqtning noldan I gacha bo`lgan oralig`ida magnit induksiyasining qiymati 0 dan V gacha o`zgaradi deb olinganda zaryad miqdori quyidagicha ifodalanadi:
55
dq=i dt B R SN dt db SN R dt R dt i q B t t o 2 0 2 0 1
(3)
Toroidning ikkilamchi o`ramidagi kuchlanish esa sig`im formulasidan bevosita aniqlanadi, ya’ni: B RC SN C q U y 2
(4) N 1 birlamchi o`ramdan oqib o`tuvchi I tok kuchining toroid yoki maxsus transformator markazida hosil qilgan magnit maydon kuchlanganligining son qiymati
I R N I l N H 2 1 1
Bunda 2 R - toroidning birlamchi o`ramining uzunligi. Ostsilografning gorizontal og`diruvchi plastinkalariga uzatiladigan kuchlanish R 1
qarshilik uchlardagi potensiallar tushuviga teng: U x = IR1 I - tokning hosil qilgan magnit maydon kuchlanganligidan foydalanilsa, U x uchun
quyidagi natijaviy tenglikni yozish mumkin: H N lR U x 1 1
(5) H hamda B lar (5) va (4) formulalar orqali quyidagicha ifodalanaladi: ; 1 1 x U lR N H
y U S N RC B 2
O`zgaruvchan tokdan foydalanilganda N hamda V larning qiymatlari davriy ravishda o`zgarib, ostsillograf ekranida to`la gisterizis sirtmog`i kuzatiladi. Gipertizes sirtmog`ining kordinatalarini, n y larni hamda har bir uzunlik birligiga mos keluvchi U x , U y ni aniqlab: :
y y y u n U formulalardan foydalangan holda N, V larni tolish mumkin :
y U K B ; 1 1 lR n N K x X 2
n R K y c y
1. 1-rasmda ko`rsatilgan elektr sxemani yig`ib, uning to`g`ri ekanligiga ishonch hosil qilingandan keyin ostsilograf simi saqlagichning vaziyatiga qarab 220 V li tok manbaiga ulanadi. 3-4 minut vaqt o`tgach, toroidning birlamchi o`rami tok manbaiga ulanadi. Ostsillograf ekranida hosil bo`lgan egri chiziq turgan hamda ravshan bo`lgandan keyin uni simmetrik joylashtiriladi. Nurli fonusdan, h va u o`qlar bo`ylab siljitish, so`ngra p h , pu larni topishda qarllanuvchi millimetrni tur ostsilograf ekrani ustiga o`rnatiladi. Tasvirning aniq bo`lishiga avval R 1 so`ngra R 2 qarshiliklarni o`zgartirish bilan erishiladi.
56
2-rasm
2. Gisterezis sirtmog`i aniq hosil qilingandan keyin reostatning vaziyatini o`zgartirib, sirtmoqning o`lchamlari ostsillograf ekranidan bir ozgina kichikroq bo`lguncha o`zgartiriladi va koordinatalari aniqlanadi (koordinatalarini aniqlash oson bo`lishi uchun sirtmoq markazi koordinata boshiga joylashtiriladi). 3. Reostat yordamida kuchlanishni o`zgartirib, yangi hosil qilingan gisterezis sirtmoqlarninig koordinatalari yozib boriladi Kuchlanishning kichik qiymatiga sirtmoq nuqtaga aylanadi. 4. 4.Kuchlanishni shu minimum qiymatidan boshlab oshira borib, birinchi holdagi har bir kuchlanishga mos kelgan qiymatlar uchun kuzatilayotgan gisterezis sirtmog`ining koordinatalari qayta aniqlanadi. 5. 1 va 2 tajribalardan topilgan p x va p
y qiymatlarning har bir gisterezis sirtmog`i uchun o`rtacha qiymati topilib, K x va K y , so`ngra ularga mos keluvchi, H, B lar hisoblanadi. 6. B=
larning tajribada olingan qiymatlariga asosan toroid o`zagining materiali uchun
SINOV SAVOLLARI. 1. Magnitlanish deb nimaga aytiladi? 2. Gisterszis sirtmog`i nima? 3. Gisterezis sirtmog`ini ostsillografda qanday qilib kuzatish mumkin? 57
II BOB. TEBRANISHLAR VA TO`LQISHLAR
SO`NISH DEKREMENTINI ANIQLASH Ishning maqsadi: Erkin bo`lmagan sistemalar tebranishlarini o`rganish. O`zaro elastik bog`langan mayatniklar yordamida tebranish rezonansi egriligini olish va so`nish dekrementini hisoblashni o`rganish
Agar sistemani muvozanat holatidan chiqarilib qo`yib yuborilsa, u qandaydir aniq v - chastota bilan tebranma harakat qila boshlaydi. Bu chastota faqat tebranuvchi sistema xossasiga, ya’ni sistemaning massasida va qaytaruvchi kuch kattaligiga bog`liq bo`ladi. Bunday turdagi tebranishlarga erkin yoki xususiy tebranishlar, chastotasi , xususiy chastota deyiladi. Xususiy tebranishlar davri
2
Bu erda J - inersiya momenti, k -prujinaning elastiklik koeffisienti. Agar ishqalanish kuchi bo`lmaganda edi, sistema xususiy tebranishlarni cheksiz uzoq vaqt davom ettirgan bo`lar edi. Ishqalanish kuchi ta’sirida sistema tebranish sari so`nadi. Bunday tebranish jarayoniga so`nuvchi tebranishlar deyiladi. Agar A
0
-xususiy tebranishlarning boshlang`ich amplitudasi bo`lsa, u holda vaqtning t - momenti uchun so`nuvchi tebranishlar jarayonining amplitudasi A t = A oe -dt
Bu yerda e -logarifm asosi d - so`nish koeffisienti, bo`lib u quyidagiga teng: J r 2
Bu yerda g -muhitning qarshilik koeffisienti, J -aylanish o`qiga nisbatan mayatnikning inersiya momenti. Muhit qarshiligini hisobga olganda tebranish davri 2 2
1 2 1 2 w w T
Bir xil ishorali ikki ketma-ket A 1 va A 2 amplitudalar nisbatini olamiz. Bu munosabat doimiy kattalik hisoblanadi 2 1 0 ln
A T D
Tebranish jarayonini so`nmasdan saqlash uchun sistemaga davriy holda ta’sir qiluvchi v –chastotali tashqi kuch qo`yish lozim. Sistemaning majburiy tebranishlar amplitudasi 2 2 2 2 2 2 ) (
m Fo A
Bu yerda o –sistema xususiy tebranishlarning davriy chastotasi majbur etuvchi kuchning davriy chastotasi. 58
F=F 0
sin
Majburiy tebranishlar amplitudasi majbur etuvchi kuch chastotasi va xususiy chastota orasidagi munosabatga hamda so`nish koeffisienti - ga bog`liqdir. Sistemaning xususiy davriy chastotasi bilan majbur etuvchi kuchning davriy chastotasining mos kelishiga ( =
0 ) rezonans deyiladi. Rezonans paytida, - so`nish koeffisienti kichik bo’lsa, majburiy teb- rinishlar amplitudasi A rez -juda ham katta qiymatlarga erishish mumkin. Bu holda T 0 =T tengishi o`rinlidir, ya’ni, tashqi ta’sir etuvchi kuchning davri sistemaning xususiy tebranishlar davriga teng bo`lganda rezonans holati kuzatiladi. Rezonans amplitudasining kattaligi 0 2 m Fo A rez
Rezonans sharti quyidagi ko`rninishda yoziladi 2 2 2 0 2 2J r rez
Agar qarshilik e’tiborga olinmasa, 2 2 2 0 2J r
u holda o w rez 2 2
ya’ni rezonans chastotasi xususiy tebranishlar chastotasiga mos keladi.
Download 1.51 Mb. Do'stlaringiz bilan baham: |
ma'muriyatiga murojaat qiling