O‘zbekiston respublikasi oliy va o‘rta maxsus ta’lim vazirligi o‘rta maxsus, kasb-hunar ta’limi markazi a. G. G‘aniyev, A. K. Avliyoqulov
Download 4 Mb. Pdf ko'rish
|
- Bu sahifa navigatsiya:
- Qarshilikning temperaturaga bog‘liqligidan texnikada foydalanish.
- 76- §. Òo‘la zanjir uchun Om qonuni
- 77- §. O‘tkazgichlarni ulash
- O‘tkazgichlarni parallel ulash.
- 122- rasm. 123- rasm.
- Elektr energiya manbalarini ketma-ket ulash.
- Elektr energiya manbalarini parallel ulash.
- 124- rasm. 125- rasm.
- 79- §. Òokning ishi va quvvati. Joul—Lens qonuni
- Òok ishining va quvvatining birligi.
- Òokning issiqlik ta’siri.
- Masala yechish namunalari 1 - m a s a l a
- 2 - m a s a l a .
- Mustaqil yechish uchun masalalar
|
O‘ta o‘tkazuvchanlik. (75.6) asosida elektr qarshiligining tempe- raturaga bog‘liqlik grafigini chizaylik. 120- rasmdagi 1- chiziq. Lekin 120- rasm. tajribalarning ko‘rsatishicha, bir qancha metallar (Al, Pb, Zn va h.k.) va ularning qotishmalarining kritik deyiluvchi juda past temperaturalarda Ò k (0,14 — 20K) qarshilik- lari sakrab nolgacha kamayishi (120- rasm, 2- chiziq) va ular o‘ta o‘tkazuvchan bo‘lib qolishi kuzatilgan. Bu hodisa birinchi bo‘lib 1911- yilda simob bug‘lari uchun G. Ka- merling-Onnes tomonidan kuzatilgan. O‘ta o‘tkazuvchanlik hodisasi kvant nazariyasi asosida tushuntiriladi. www.ziyouz.com kutubxonasi 260 O‘ta o‘tkazuvchanlik hodisasidan amalda foydalanish kritik tem- peraturaning pastligi natijasida qiyinchiliklar tug‘dirmoqda. Lekin hozirgi paytda kritik temperatura 100 K atrofida bo‘lgan o‘ta o‘tkazuvchan keramik moddalar mavjud. O‘ta o‘tkazuvchanlik hodi- sasini amalda qo‘llash juda ulkan mablag‘ni iqtisod qilishini e’tiborga olib, bu sohada jadal izlanishlar olib borilmoqda.
Qarshilik termometrlarining ish prinsipi metallar elektr qarshiligining temperaturaga bog‘liqligiga asoslangan. Bunday termometrlar temperaturani 0,003 K gacha aniqlikda o‘lchashga imkon beradi. Ayniqsa, suyuqlik termometrlarini qo‘llash qiyin bo‘lgan joylarda ularning xizmati beqiyosdir. Sinov savollari 1. Bir jinsli o‘tkazgichning qarshiligi qanday aniqlanadi? 2. Qarshi- likning o‘tkazgich uzunligiga va ko‘ndalang kesim yuziga bog‘liqligini qanday izohlaysiz? 3. Materialning tabiatini qanday kattalik xarakterlaydi? 4. Materialning solishtirma qarshiligi nimaga teng? 5. Solishtirma qarshilikning SI dagi birligi nima? 6. Solishtirma elektr o‘tkazuvchanlik deb qanday kattalikka aytiladi va uning SI dagi birligi nima? 7. O‘tkazgichning qarshiligi temperaturaga qanday bog‘liq? 8. Qarshilikning temperatura koeffitsiyenti qanday fizik ma’noga ega va uning qiymati nimaga teng? 9. Qarshilikning absolut temperaturaga bog‘liqligi? 10. Òemperatura ortishi bilan qarshilikning ortishi, temperatura pasayishi bilan qar- shilikning kamayishi qanday tushuntiriladi? 11. O‘ta o‘tkazuvchanlik deb nimaga aytiladi? 12. O‘ta o‘tkazuvchanlikni birinchi bo‘lib kim va qachon kuzatgan? 13. O‘ta o‘tkazuvchanlikning amaliy ahamiyati nima- da? 14. O‘ta o‘tkazuvchanlikning hozir keng qo‘llanila olmayotganligining sababi nimada? 15. Qarshilikning temperaturaga bog‘liqligi qayerlarda qo‘llaniladi?
M a z m u n i : to‘la zanjir uchun Om qonunining ifodasi va u haqda mulohazalar.
iborat yopiq zanjirni qaraylik (121- rasm). Energiyaning saqlanish qonuniga muvofiq tok manbayining EYK zanjirning tashqi va ichki qismlaridagi kuchlanish tushishlarining yig‘indisiga teng. Chunki yopiq www.ziyouz.com kutubxonasi
261 Òok kuchi zanjirdagi EYK ga to‘g‘ri proporsional, zanjirning qarshiligi va tok manbayining ichki qarshiligi yig‘indisiga esa teskari proporsio- naldir. Òanlangan yo‘nalishda EYK musbat zaryadlarning harakat yo‘nalishiga yordam bersa, musbat ( > 0), tanlangan yo‘nalishda musbat zaryadning harakat yo‘nalishiga to‘sqinlik qilsa, manfiy ( < 0) hisoblanadi. (76.2) ifodadan foydalanishda tok manba ichida manfiy qutbdan musbat qutbga, tashqi zanjirda esa musbatdan manfiyga yo‘nalgan bo‘lishi kerak. Sinov savollari 1.Òo‘la zanjir deganda qanday zanjir nazarda tutiladi? 2. Energiya- ning saqlanish qonuniga muvofiq bunday zanjirdagi EYK nimaga teng? 3. Òo‘la zanjir uchun Om qonuni? 4. EYK qachon musbat va qachon manfiy bo‘ladi? 5. EYK tok manba ichida qanday, tashqi zanjirda qanday yo‘nalgan bo‘ladi? 77- §. O‘tkazgichlarni ulash M a z m u n i : o‘tkazgichlarni ketma-ket va parallel ulash. O‘tkazgichlarni ketma-ket ulash. O‘tkazgichlar zanjirga ketma- ket yoki parallel ulanishi mumkin. O‘tkazgichlar ketma-ket ulanganda birinchi o‘tkazgichning tugashi ikkinchisining boshlanishiga, ikkin- chisining tugashi esa uchinchisining boshlanishiga va hokazo, ulanib (122- rasm) barcha qismlardagi tok kuchi bir xil (I = const), zanjir- ning umumiy qarshiligi esa alohida-alohida qarshiliklarning yig‘indisiga teng bo‘ladi, ya’ni
zanjir bo‘ylab ko‘chadigan zaryadning o‘sha po- tensiali dastlabki holatdagi nuqtaga qaytib keladi, ya’ni: j
A = j
B . Demak, = IR + Ir, (76.1)
bu yerda IR va Ir — mos ravishda zanjirning tashqi va ichki qismlaridagi kuchlanish tushishlari. Undan hosil qilingan
= + (76.2)
ifoda to‘la zanjir uchun Om qonunini ifodalaydi: 1 1 1 1 www.ziyouz.com kutubxonasi 262 I = I 1 = I 2 = I 3 ,
1 + R 2 + R 3 . Umumiy kuchlanish tushishi har bir o‘tkazgichdagi kuchlanishlar tushishlarining yig‘indisiga teng, ya’ni U = U 1 + U 2 + U 3 .
esa barcha o‘tkazgichlarning boshlanishlari bir nuqtaga, tugashlari ham bir nuqtaga ulanadi (123- rasm), tok kuchi tarmoqlardan oqadi- gan tok kuchlarining yig‘indisiga teng:
1 + I 2 + I 3 ,
1 = U 2 = U 3 = const.
Umumiy qarshilik tarmoqlarning qarshiliklari yordamida quyi- dagicha topiladi: 1 1
1 1 2 3 R R R R = + + .
1. O‘tkazgichlarni ketma-ket ulash deb qanday ulashga aytiladi, chizib ko‘rsating? 2. O‘tkazgichlar ketma-ket ulanganda zanjirdagi tok kuchi, kuchlanish va qarshilik qanday bo‘ladi? 3. O‘tkazgichlarni parallel ulash deb qanday ulashga aytiladi, chizib ko‘rsating? 4. O‘tkazgichlarni parallel ulaganda zanjirdagi tok kuchi, kuchlanish va qarshilik qanday bo‘ladi?
www.ziyouz.com kutubxonasi 263 78- §. Elektr energiya manbalarini ulash M a z m u n i : elektr energiya manbalarini ketma-ket va parallel ulash. Zanjirni zarur bo‘lgan elektr energiya bilan ta’minlash uchun tok manbalari o‘zaro ulanadi. Manbalarning yagona batareyaga ulani- shi ketma-ket yoki parallel bo‘lishi mumkin. Elektr energiya manbalarini ketma-ket ulash. Ketma-ket ulan- ganda qo‘shni manbalarning turli ismli qutblari bir-birlariga ulanadi (124- rasm). Musbat va manfiy qutblar bir-birlariga ulanganligi uchun bir xil potensialga ega. Shuning uchun ham birinchi manbaning manfiy qutbi va ikkinchi manbaning musbat qutbi orasidagi potensiallar farqi shu manbalar EYK ning yig‘indisiga teng. Agar batareyada n ta bir xil manba bo‘lsa, yopiq zanjirning chekka qutblaridagi potensiallar farqi bitta manbadagiga nisbatan n marta katta bo‘ladi. Shunday qilib ketma-ket ulanganda batareyaning EYK batareyani tashkil etuvchi alohida manbalar EYK ning yig‘indisiga teng bo‘ladi. Batareyaning umumiy qarshiligi alohida manbalarning ichki qarshiliklarining yig‘indisiga teng: 1 2
. B n r r r r nr = + + + = Unda Om qonuniga muvofiq bunday zanjirdagi tok kuchi: I n R nr = + . Elektr energiya manbalarini parallel ulash. Agar elektr energiya manbalarining barcha musbat va barcha manfiy qutblari o‘zaro birga ulansa, bunday ulanishga parallel ulanish deyiladi (125- rasm). Odatda, bir xil EYK li manbalar parallel ulanadi. Elektr energiyaning bir xil manbalari parallel ulanganda batareyaning EYK bitta manbaning EYK ga teng bo‘ladi. 1
www.ziyouz.com kutubxonasi 264 Parallel ulanganda batareyaning qarshiligi bitta batareyaning qarshi- ligidan kam bo‘ladi. Agar batareya ichki qarshiligi r bo‘lgan n ta bir xil manbalardan tashkil topgan bo‘lsa, batareyaning qarshiligi b r n r = bo‘ladi. Unda Om qonuniga muvofiq: I R r n = + / . Sinov savollari 1. Òok manbalarini batareyaga ulash nima uchun kerak? 2. Òok manba- larini ketma-ket ulash deb qanday ulashga aytiladi? 3. Ketma-ket ulan- ganda batareyaning EYK nimaga teng bo‘ladi? 4.Batareyaning umumiy qarshiligi nimaga teng bo‘ladi? 5. Ketma-ket ulanganda batareyadagi tok kuchi qanday aniqlanadi? 6. Òok manbalarini parallel ulash deb qanday ulashga aytiladi? 7. Odatda, qanday manbalar parallel ulanadi? 8. Parallel ulanganda batareyaning EYK nimaga teng? 9. Parallel ulanganda batareya- ning qarshiligi nimaga teng bo‘ladi? 10. Parallel ulanganda batareyadagi tok kuchi qanday aniqlanadi? 79- §. Òokning ishi va quvvati. Joul—Lens qonuni M a z m u n i : tokning ishi va quvvati; tok ishining va quvvatining birliklari; Joul—Lens qonuni; tokning issiqlik ta’siri.
gich bilan ish ko‘raylik. t vaqt davomida o‘tkazgichdan q = It zaryad miqdori oqib o‘tadi. Elektr toki maydon ta’siridagi q zaryadning ko‘chishidan iborat jarayon ekanligini e’tiborga olsak, (65.6) ga aso- san quyidagini yozishimiz mumkin:
= ×
= .
(79.1) Tokning ishi zaryadlarni elektr maydonda ko‘chirishda bajarilgan ish bilan aniqlanadi. Zanjirning bir qismi uchun Om qonunidan foydalanib, tokning ishi uchun quyidagini hosil qilamiz:
= ×
× = × = 2 2 . (79.2)
Òokning quvvati. Quvvat vaqt birligida bajariladigan ish bilan aniqlanishini nazarda tutsak, ushbuga ega bo‘lamiz: 1 www.ziyouz.com kutubxonasi 265 P I U I R A t U R = = × = × = 2 2 . (79.3)
Òok ishining va quvvatining birligi. Agar tok kuchi — amperlar- da, kuchlanish — voltlarda, qarshilik — omlarda ifodalansa, tokning ishi — joullarda, quvvati esa vattlarda ifodalanadi. Amalda tok ishining sistemadan tashqari birliklaridan ham foydalaniladi. 1W · soat = 1 W · 3600 s = 3600 J = 3,6 · 10 3 J — 1W quvvatli tok- ning 1 soatdagi ishi; 1 kW · soat = 1000 W · 3600 s = 3600000 J = 3,6 · 10 6 J — 1kW
quvvatli tokning 1 soatdagi ishi. Joul — Lens qonuni. Agar tok harakatsiz metall o‘tkazgichdan o‘tayotgan bo‘lsa, tokning barcha ishi uni qizdirishga ketadi. Unda energiyaning saqlanish qonuniga muvofiq:
(79.2) ga asosan yozamiz: Q I U t I t R t U R = ×
× = × = 2 2 . (79.4)
Bu ifoda Joul — Lens qonunini ifodalaydi. Uni tajribalar asosida mustaqil ravishda J. Joul va E.Lenslar aniqlashgan. O‘tkazgichdan tok o‘tganda issiqlik ajralishiga sabab erkin elektronlarning harakat davomida kristall panjara tugunlaridagi ionlarga urilib o‘z energiyalarini berishlaridir. Buning natijasida ionlarning tebranma harakati ortadi, ya’ni o‘tkazgich qiziydi. Shuning uchun ham ajralib chiqadigan issiqlik miqdori qarshilikka to‘g‘ri proporsionaldir.
va texnikada juda keng qo‘llaniladi. Dastlabki cho‘g‘lanma lampochka 1872- yil rus injeneri A. Lodi- gin tomonidan kashf etilgan. U shisha ballon ichida mis simlar orasida berkitilgan ko‘mir tayoqchadan iborat bo‘lgan. Òok o‘tganda ko‘mir tayoqcha cho‘g‘dek qizib yorug‘lik bergan. Hozirgi paytda cho‘g‘la- nish tolasi sifatida suyuqlanish temperaturasi 3370 °C bo‘lgan volf- ram tolasidan foydalaniladi. Keng qo‘llaniladigan elektr plita, elektr choynak, elektr daz- mol, elektr isitkichlar ham isitish asboblariga kiradi. Ishlab chiqarishda qo‘llaniladigan qurilmalardan yana biri bu elektr pechidir. Uning temperaturasi 3000 °C gacha boradi. Elektr tokining issiqlik ta’siri keng qo‘llaniladigan sohalardan yana biri texnikada va xalq xo‘jaligida muhim ahamiyatga ega bo‘lgan payvandlash ishlaridir. Òokning issiqlik ta’siri asosida ishlaydigan ko‘plab o‘lchov asbob- lari, jumladan galvanometrlar mavjud. Òokning issiqlik ta’sirining foydali tomonlaridan tashqari zararli tomonlari ham mavjuddir. Jumladan, tok uzatish simlaridan ajralib www.ziyouz.com kutubxonasi
266 chiqayotgan ulkan miqdordagi issiqlik befoyda sarflanadi. Shuning uchun ham bu maqsadda solishtirma qarshiligi kichikroq metallardan foydalanishga harakat qilinadi. Sinov savollari 1. Òokning ishi qanday aniqlanadi? 2. Òokning quvvati qanday aniq- lanadi? 3. Òok ishi va quvvatining SI dagi birliklari. 4. Òok ishining sis- temadan tashqari birliklari. 5. Qachon tokning barcha ishi qizdirishga sarflanadi? 6. Joul — Lens qonuni. 7. O‘tkazgichdan tok o‘tganda issiqlik ajralishiga sabab nima? 8. Ajralib chiqadigan issiqlik miqdorining qarshilikka to‘g‘ri proporsionalligini qanday tushuntirasiz? 9. Òokning solishtirma issiqlik quvvati qanday aniqlanadi? 10. Òokning issiqlik ta’siridan foyda- lanishga beshta misol keltiring. 11. Òok issiqlik ta’sirining zararli tomonlariga misollar keltiring. Masala yechish namunalari 1 - m a s a l a : 6 V kuchlanish ostida turgan, uzunligi 10 m bo‘lgan temir o‘tkazgichdagi tok zichligi aniqlansin. Berilgan: U = 6 V; l = 10 m; r t = 9,8 · 10 –8
W · m. j = ? j U R S = × ko‘rinishni oladi. Bu yerda l S R =r o‘tkazgichning qarshiligi. Unda:
. U S l S l U j × r × × r × = = Berilganlardan foydalanib topamiz: j = = × = × × - 6 9 8 10 10 8 6 6 12 10 6 12
, , , . À m A m mÀ m 2 2 2 J a v o b : j = 6,12 mA/m 2 .
Faqat birinchi qism ulanganda suv 15 minutda, faqat ikkinchi qism Yechish. Tok zichligi quyidagi ifoda bilan aniqlanadi: j I S = . Agar zanjirning bir qismi uchun Om qonuni I U R = dan foydalansak, tok zichligining ifodasi www.ziyouz.com kutubxonasi 267 ulanganda esa 30 minutda qaynaydi. Agar ikkala qism: 1) ketma-ket; 2) parallel ulansa, shu suv qancha vaqtda qaynaydi?
1 =15 min = 900 s; t 2 =30 min = 1800 s; 1) t kk = ? 2) t p = ? Birinchi qism uchun: Q 1 = I 2 R 1
1 , (1) ikkinchi qism uchun: Q 2 = I 2 R 2
2 , (2) ketma-ket ulangan Q kk = I 2 R kk
kk = I 2 (R 1 + R 2 )t kk (3)
va parallel ulangan hol uchun 2 2 1 2 p p p p 1 2 R R R R Q I R t I t × + æ ö = = ç ÷ è ø
(4) (1) va (2) ifodalarni tenglashtirib, I R t I R t 2 1 1 2 2 2
= yoki
R R t t 1 2 2 1 =
(5) ni hosil qilamiz. Shuningdek, (2) va (3) ni tenglashtirib, 2 2
2 kk 2 2
( )
R t I R t + = yoki 2 2
kk 1 2 R t R R t + = . (6)
Yechish. Barcha hollarda qaynaydigan suv bir xil bo‘lganidan Q = Q 1 =
2 = Q kk = Q p va tok kuchi ham bir xil: I = I 1 = I 2 = I kk = I p (126- rasm). Barcha hollar uchun Joul —Lens qonunini yozamiz: 126- rasm. R kk
p
kk
p (2) va (4) ni tenglashtirib, 2 2 1 2 2 2
1 2 2 1 2 1 ( ) yoki p p R R R R t R R R I t I R t t × + + æ ö = ç ÷ è ø = larni hosil qilamiz. Endi R 1 ni (5) dagi ifodasini (6) va (7) larga qo‘yib topamiz:
1 2 kk p 1 2 1 2 va t t t t t t t t × + = = + . Berilganlar yordamida topamiz: (7)
www.ziyouz.com kutubxonasi 268 kk 900 1800 s 900 1800
600s 10min, t × + = = = t P = 900 s + 1800 s = 2700 s = 45 min. J a v o b : t kk = 10 min; t P = 45 min. Mustaqil yechish uchun masalalar 1. Ko‘ndalang kesim yuzi 1,6 mm 2 bo‘lgan o‘tkazgichdan 2 s davo- mida 2 · 10 19 tagacha elektron o‘tsa, tok zichligi nimaga teng bo‘ladi? (j = 1A/mm 2 .) 2. Shuntlangan ampermetr 10 A gacha tokni o‘lchaydi. Agar amper- metrning qarshiligi 0,02 W, shuntning qarshiligi 50 W bo‘lsa, ampermetr shuntsiz qanday eng katta tokni o‘lchaydi? (I = 2A) 3. Batareyaning EYK 12 V. Òok kuchi 4 A bo‘lganda, uning FIK h= 0,6 bo‘lsa, batareyaning ichki qarshiligi aniqlansin. (r = 1,2 W.) 4. Òashqi qarshilik 80 W bo‘lganda zanjirdagi tok kuchi 0,8 A, tashqi qarshilik 15 W bo‘lganda tok kuchi 0,5 A ga teng bo‘ldi. EYK manbayining qisqa tutashuvdagi tok kuchi aniqlansin. (t qt = 0,46 A) Òest savollari Download 4 Mb. Do'stlaringiz bilan baham: 
|