Kirish Kuchlanish, tok va qarshilik

KUCHLANISH, TOK VA QARSHILIK
1.2.1 Kuchlanish va tok
Kuchlanish va tok – miqdoriy tushunchalar bo’lib, qachonki elektron sxemalarga ishingiz tushsa, bu haqda esda tutishingiz kerak, odatda ular vaqt bo’yicha o’zgaradi, aks holda sxemani ichiga qiziqish bo’lmaydi.
Kuchlanish (shartli belgilanishi U, ba’zan E). Ikki nuqta orasidagi kuchlanish – bu energiya (yoki ish) musbat zaryadlangan zarrani past potensialli nuqtadan yuqori potensialli nuqtaga ko’chirishda bajariladigan ish (ya’ni birinchi nuqta manfiyroq potensialga ega bo’ladi, ikkinchi nuqtaga nisbatan). Boshqachasiga aytganda bu energiya ajralib chiqadi, qachonki yuqori potensialdan pastkiga “sirpanib tushadi” . Kuchlanish deb potensiallar farqiga yoki elektr yurituvchi kuchlar “EYuK)lar farqiga ham aytiladi. Kuchlanishni o’lchov birligi volt. Odatda kuchlanish voltlarda (V), kilovoltlarda (1 кВ = 10³ В), millivoltlarda (1 мВ = 10 ^{- 3} В) yoki mikrovoltlarda (1 мкВ = 10^-6 В) (“martali yoki hissali o’lchov birliklarini hosil qilish uchun oldi qo’shimchasi” ga qarang, ular mayda shriftlarda yozilgan). Zaryadi 1 kulon bo’lgan nuqtalar orasidagi potensiallar farqi 1volt bo’lgan zaryadni ko’chirish uchun 1 joul ish bajarish kerak. (Kulon elektr zaryadini o’lchov birligi bo’lib tahminan 6 х 10¹⁸ elektron zaryadiga teng). Nanovolt (1 нВ = 10^-9 В) yoki megavolt (1 MВ = 10⁶ В), juda kam uchraydi, siz bu kitobni o’qigandan so’ng unga ishonch hosil qilasiz.
Tok ( shartli belgilanishi I ) . Tok bu nuqtadagi elektr zaryadlarini ko’chish tezligi. Tokning o’lchov birligi bo’lib amper hizmat qiladi. Tok odatda amperlarda (A), milliamperlarda (1 мА = = 10^-3 А),mikroemperlarda (1 мкА = 10^-6 А), nanoamperlarda (1 нА = 10^-9 А) va ba’zi hollarda pikoamper (1 пкА = 10^-12 А). Kattaligi 1amper bo’lgan tok zaryadi 1 kulon bo’lgan zartadni 1 sekund vaqt mobaynida ko’chishida hosil bo’ladi. Shunday shart qabul qilinganki, tok musbat potensiali yuqoriroq bo’lgan nuqtadan manfiy bo’lgan potensial tomon ko’chishi qabul qilingan, aslida elektron teskari yo’nalishda harakat qilsa ham.
Eslab qolingki: kuchlanish har doim sxemani ikta nuqta orasida hosil bo’ladi, tok esa har doim sxemadagi nuqta orqali yoki qandaydir sxema elementi orqali oqadi.
“Rezistordagi qarshilik” deb aytiladi , bu esa no’noqlik alomati, ammo ko’pincha sxemani qaysidir nuqtasidagi kuchlanish haqida gapiriladi. Shu vaqtda shu nuqta va “yer” orasidagi kuchlanish nazarda tutiladi, ya’ni sxemani shunday nuqtasidagi potensial hammaga ma’lum. Tezda siz kuchlanishni shunday o’lchash usuliga ko’nikasiz.
Kuchlanish elektr zaryadiga ta’sir etish yo’li bilan hosil qilinadi, shunday qurilmalarda, batareyalarda (elektr kimyoviy reaksiya hisobiga), generatorlarda (magnit kuchlarini o’zaro ta’siri), quyosh batareyalarida (fotonlarni fotogalvanik effekti energiyasi hisobiga) va boshqalar. Tokni biz sxema nuqtalari orasiga kuchlanish qo’yilganda olamiz.
Bu yerda savol tug’ilishi mumkin, kuchlanish va tok nima, bu aslida qanday ko’rinishga ega? Buning uchun bu sovolga javob berishda elektron asboblardan foydalanamiz, ossilografdan. Uning yordamida kuchlanishni kuzatish mumkin (ayrim hollarda tokni ham), vaqt bo’yicha o’zgaruvchi funksiya ko’rinishida. Biz ossilograf ko’rsatkichidan, shuningdek voltmeter ko’rsatkichidan signal harakteristikalarini olish uchun foydalanishimiz mumkin. Buning uchun A ilovani ko’rishga maslahat beramiz, bunda ossilograf haqida so’z boradi va “universal o’lchov asboblari” bo’limidan foydalaniladi, u kichik shriftda yozilgan.
Real sxemalarda biz elementlarni bir biri bilan metal o’tkazgichlardan iborat simlar yordamida ulaymiz, ular o’zining har bir nuqtasida bir xil kuchlanishga ega (yerga nisbatan olganimizda). Yuqori chastotalar sohasida yoki past to’liq qarshiliklarda bu tasdiq aniq ishonchli emas, vaqti kelganda bu savolni muhokama qilamiz, hozir esa bu ishonchga ruhsat beramiz. Biz bu haqida eslatgan edik, real sxema sxematik tasvirda ko’rinishicha, ko’rinishi shart emas. Chunki ularni simini turlicha ulash mumkin.

1.1-Rasm.Parallel ulash
Eslab qoling tok va kuchlanishga taalluqli bir necha oddiy qoidalarni.

1. 
   Nuqtaga oqib kelayotgan toklarni yig’indisi undan oqib chiqayotgan toklar yig’indisiga teng (zaryad saqlanishi). Ba’zi hollarda bu qoida toklar uchun Kirxgof qonuni deyiladi. Muhandislar bunday nuqtani sxemani tuguni deb atashni yaxshi ko’rishadi. Shu qoidadan kelib chiqadiki ketma – ket zanjirlarda (elementlar guruhini tashkil qiluvchi va shu uchlari bilan ikkita uchni ulash imkoniyatiga ega bo’lsa) tok har bir nuqtada bir xil bo’ladi.
   
2. 
   Elementlar parallel ulanganda (rasm 1.1) bu elementlarning har birida kuchlanish bir xil. Boshqachasiga aytganda A va B nuqtalar orasida kuchlanish tushuvini yig’indisi sxema tarmoqlarini ulanish nuqtalarida bir xil va A va B nuqtalar orasida kuchlanish bir xil. Ayrim hollarda bu qoida sxemani har qanday yopiq konturida kuchlanish tushuvi nolga teng deyiladi, bu kuchlanish uchun Kirxgof qonuni hisoblanadi.
   
3. 
   Quvvat (vaqt birligi ichida bajarilgan ish) sxema tomonidan iste’mol qilinadigan quyidagi ifodadan aniqlanadi:
   

P=UI
Eslang biz kuchlanish va tok kabi aniqladik va quvvat (ish/zaryad)∙(zaryad/vaqt) ga quvvat tengligini olamiz. Agar kuchlanish voltlarda o’lchansa tok esa amperlarda, quvvat P vatlarda ifodalanadi. 1 vattga teng quvvat – bu 1 sekund mobaynida bajarilgan 1 joul ish (1 Вт = 1 Дж/с).

1.2-Rasm. Rezistorlar turlari.
Quvvat issiqlik ko’rinishida tarqaladi (qoidaga ko’ra ), yoki ba’zi hollarda mehanik energiyaga sarf bo’ladi (motorlar), nurlanish energiyasiga o’tadi (lampalar, uzatgichlar), yoki to’planadi (batareyalarda, kondensatorlarda). Murakkab tizimlarni ishlab chiqishda uni issiqlik iste’molini aniqlash asosiy vazifalardan biri hisoblanadi (masalan, hisoblash mashinalarini olamiz, ularda yechish natijalarini bir necha varog’i, bir necha kilovatt elektr energiyalarini sarf qiladi va shu vaqtda energiya asosan atrof muhitga issiqlik ko’rinishida tarqaydi).
Bunday buyog’iga davriy o’zgaruvchi toklarni va kuchlanishlarni o’rganishimizda biz oddiy ifodani P=UI umumlashtirishga majbur bo’lamiz, quvvatni o’rtacha qiymatini aniqlash uchun. Bu ko’rinishda quvvatni ko’p zvenoli qiymatini aniqlash uchun bu ishonchli hisoblanadi.
Eslab qolingki, bu vaqtda buni tok kuchi deb atash savodsizlik hisoblanadi. Shuningdek rezistorni qarshilik deb atash ham noto’g’ri. Rezistorlar haqida so’z keyingi bo’limda boradi.