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

Berilgan:

l = 15 sm = 0,15 m;

B = 0,2 Ò;

v = 15 m/s.

1

i

= ?

O‘tkazgich  kesib  o‘tadigan 

S

l x

= ×

yuzaga  singuvchi  magnit

oqimi:

Ô = B · S · cosa = Bl · x.

Yechish. Elektromagnit induksiya hodisasi

uchun Faradey qonuniga muvofiq

.

Ô

d

i

dt

=

1

www.ziyouz.com kutubxonasi

349

Bu yerda, masalaning shartiga ko‘ra  a = 0, cos = 1 ekanligi

hisobga olingan. Shunday qilib, induksiya EYK uchun ifoda:

(

)

.

i

d B l x

dx

dt

dt

B l

Bl

× ×

=-

=- ×

=- ×v

1

Kattaliklarning qiymatlari yordamida quyidagini olamiz:

= -

×

×

= -

0, 2 0,15 15V

0, 45V.

i

1

J a v o b :     1 = - 0,45V .

2- masala. G‘altakning induktivligi 0,1 mH. Òok kuchining

qanday  qiymatida  magnit maydon energiyasi 100 mJ ga teng

bo‘ladi?

Berilgan:

L = 0,1 mH = 10

–4

 H;

W = 100 mJ=10

–4

 J.

I = ?

Bu ifodadan tok kuchi I ni  topsak, 

I

W

L

=

2

.

Berilganlar yordamida topamiz: 

4

4

2 10

10

A 1,41 A.

I

-

-

×

=

=

J a v o b :  I = 1,41 A.

Mustaqil yechish uchun masalalar

1.  1000 o‘ramli solenoidning ko‘ndalang kesim yuzasi 10 sm

2

. O‘ramla-

ridan 1,5 Ò induksiya hosil qiluvchi tok oqmoqda. Agar 500 ms

davomida tok nolgacha kamaysa, solenoidda vujudga keladigan

o‘zinduksiya EYK ining o‘rtacha qiymati topilsin. (<  1   > = 3 kV.)

2.  Uzunligi 40 sm bo‘lgan to‘g‘ri sim 5 m/s tezlik bilan induksiya

chiziqlariga tik ravishda bir jinsli magnit maydonda harakatlan-

moqda. Sim uchlaridagi potensiallar farqi 0,6 V. Magnit maydon

induksiyasi hisoblansin. (B = 0,3 Ò.)

3.  2000 ta o‘ramli solenoidda 120 V induksiya EYK ini vujudga keltirish

uchun,  magnit  oqimining  o‘zgarish  tezligi  qanday  bo‘lmog‘i

kerak? 

Ô

mWb

60

.

s

d

dt

=

æ

ö

ç

÷

è

ø

Yechish: L induktivlikli konturda I tok

hosil qiladigan magnit maydon ener-

giyasi    quyidagi    ifoda    yordamida

topiladi:

.

2

1

2

W

LI

=

www.ziyouz.com kutubxonasi

350

4.  Solenoiddagi tok kuchi 10 A bo‘lganda 0,5 Wb magnit oqimi hosil

bo‘ladi. Shu solenoid  magnit maydonining energiyasini toping.

(W = 2,5 J.)

Òest savollari

1. Zanjirdagi tokning o‘zgarishi natijasida shu zanjirning o‘zida

induksiyalangan EYK ning vujudga kelishi qanday hodisa deyiladi?

A.  Induksiya.

B. Induktivlik.

C. O‘zinduksiya.

D. Magnit oqimi.

E. Òo‘g‘ri javob ko‘rsatilmagan.

2. Berilgan ifodalardan elektromagnit induksiya qonuni ifodasini

ko‘rsating:

A.  

.

I

t

L

D

D

=-

1

      B. 

Ô

.

d

dt

=-

1

      C. 

.

A

q

=

1

      D. 

.

I

R r

+

=

1

E. 

sin .

B l

= × × ×

a

v

1

3. Elektr zanjirda transformator...

1. to‘g‘rilagich sifatida ishlatiladi.

2. quvvatni o‘zgartirish uchun ishlatiladi.

3. o‘zgaruvchan tok kuchlanilishini o‘zgartirish uchun ishlatiladi.

4. o‘zgaruvchan tok kuchini o‘zgartirish uchun ishlatiladi.

A. 3; 4.

B. 1.

C. 2.

D. 2; 3.

E. 3.

4. Berilgan formulalar orasidan magnit maydon energiyasining

formulasini ko‘rsating:

A.  

2

2

.

LI

W =

B. 

= × × .

W

q E d

C. 

.

W

V

w =

D. 

2

2

.

CU

W =

E. 

2

0

2

.

E

ee

w =

Asosiy xulosalar

Yopiq konturni o‘rab turgan magnit maydon induksiyasi oqimining

o‘zgarishi  natijasida  konturda  elektr  tokining  vujudga  kelishiga

elektromagnit induksiya hodisasi deyiladi.

Elektromagnit induksiyasi uchun Faradey qonuni. Yopiq konturni

o‘rab turgan magnit induksiya oqimining o‘zgarish sababi qanday

www.ziyouz.com kutubxonasi

351

bo‘lishidan qat’iy nazar, vujudga keladigan EYK quyidagicha aniq-

lanadi. 

Ô

.

i

d

dt

=-

1

Konturning induktivligi 

Ô

I

L =

 dan aniqlanadi. Uning SI dagi

birligi 1H.

G‘altakning induktivligi 

= m

2

0

0

.

L

n V

Zanjirdagi  tokning  o‘zgarishi  natijasida  shu  zanjirning  o‘zida

induksiyalangan EYK ning vujudga kelishiga o‘zinduksiya hodisasi deyiladi.

Bir konturdagi tok kuchining o‘zgarishi natijasida ikkinchi konturda

EYK ning vujudga kelishiga o‘zaro induksiya hodisasi deyiladi.

Òok kuchi va kuchlanishining qiymatlarini o‘zgartirib beradigan

qurilma transformator deyiladi.

2

1

1

N

N

>

  bo‘lsa — kuchaytiruvchi, 

2

1

1

N

N

<

  bo‘lsa — pasaytiruvchi

transformator deyiladi.

Magnit maydon energiyasi 

2

2

2

.

LI

B H

W

V

=

×

=

×

Energiyaning hajmiy zichligi 

2

.

B H

V

W

W

=

×

=

www.ziyouz.com kutubxonasi

352

  XVII BOB. ELEKTROMAGNIT

               TEBRANISHLAR

Òebranma harakat tabiatdagi barcha hodisalarga xos bo‘lgan xusu-

siyatdir. Olamdagi barcha makrojismlar: yulduz, Quyosh, sayyoralar

va hokazo; tabiat fasllari: oylar, kecha va kunduz va hokazo; mikro-

jismlar: molekula, atom, yadro, elektronlar va hokazo; jonli orga-

nizm: qon aylanishi, yurak urishi va hokazolar doimiy tebranma hara-

katda bo‘ladi. Shuning uchun ham tebranma harakat juda diqqat bilan

o‘rganishga molik jarayondir. Biz mexanik tebranishlar bilan tanish-

ganmiz. Endi esa hozirgi zamon texnikasining mag‘zini tashkil

qiladigan elektromagnit tebranishlar jarayoni bilan tanishamiz.

Biz dastlab harakatsiz zaryad atrofida elektrostatik maydon, so‘ngra

esa harakatlanayotgan zaryad (elektr toki) atrofida magnit maydon

hosil bo‘lishini ko‘rdik. Elektromagnit induksiya hodisasi magnit

maydonning o‘zgarishi uyurmali elektr maydonni vujudga keltirishini

ko‘rsatdi. Ushbu bobda esa elektr va magnit maydonlar orasida yana

qanday munosabatlar mavjudligini ko‘ramiz. Elektromagnit tebranishlar

elektr va magnit maydonlarning birgalikdagi tebranma harakatlaridir.

108- §. Erkin elektromagnit tebranishlar. Òebra-

          nish konturida energiyaning almashinishi

M a z m u n i :   erkin elektromagnit tebranishlar, elektromagnit

tebranishlar tenglamasi; elektromagnit  tebranishlarning xarakteris-

tikalari, tebranish konturida kuchlanish va tok; tebranish konturida

energiyaning aylanishi.

Erkin elektromagnit tebranishlar. Elektromagnit tebranishlar deb

zaryadlarning, toklarning, elektr va magnit maydon kuchlanganlik-

larining davriy va bir-biriga bog‘liq ravishda o‘zgarishiga aytiladi.

Erkin elektromagnit tebranishlar deb dastlab to‘plangan energiya

hisobiga tashqi ta’sirsiz ro‘y beradigan tebranishlarga aytiladi.

Elektromagnit tebranishlar tenglamasi. Induktivlik L va sig‘im C

lardan tashkil topgan yopiq tebranish konturi berilgan bo‘lsin (179-

rasm). Konturda tebranish uyg‘otish uchun kondensatorga zaryad

bermoq kerak. Buning uchun kalit 1  holatga keltiriladi. Kalit 2  holatga

o‘tkazilganda kondensator razryadlana (ya’ni zaryadsizlana) bosh-

laydi va induktiv g‘altakdan o‘tgan tok unda 

,

o z

dI

dt

L

=

-

1

  o‘zinduk-

www.ziyouz.com kutubxonasi

353

siya EYK ni vujudga keltiradi. Agar

energiya yo‘qotilishini hisobga olma-

sak, u kondensator qoplamalaridagi

kuchlanishga teng bo‘ladi, ya’ni:

-

=

L

dI

dt

Q

C

yoki 

I

dQ

dt

=

 ligini hisobga olsak,

-

=

L

d Q

dt

Q

C

2

2

yoki

d Q

dt

LC

Q

2

2

1

0

+

=

tenglamani hosil qilamiz.

Bu ifoda elektromagnit tebranishlar tenglamasidir.

Ushbu ifodada

w

0

2

1

=

LC

va tebranma harakat qilayotgan kattalik — Q  zaryad miqdori ekanli-

gidan elektromagnit tebranishlar tenglamasi

d Q

dt

Q

2

2

0

2

0

+

=

w

ko‘rinishni oladi.

Elektromagnit tebranishlarning xarakteristikalari. Elektromagnit

tebranishlar tenglamasi erkin garmonik tebranishlarning differensial

tenglamasiga o‘xshaganligi sababli uning yechimi

Q Q

t

=

+

0

0

0

sin(

)

w

j

ko‘rinishga ega bo‘ladi. Bu yerda Q

0

 — kondensator qoplamalaridagi

maksimal zaryad. w

0

  kontur xususiy tebranishlarining siklik chastota-

sini (108.2) dan topish mumkin:

w

0

1

=

LC

.

Òebranish davri esa

T

LC

=

=

2

0

2

p

w

p

Òomson formulasi bilan aniqlanadi.

(108.1)

(108.2)

(108.3)

(108.4)

(108.5)

(108.6)

179- rasm.

23  Fizika,  I  qism

www.ziyouz.com kutubxonasi

354

Òebranish konturidagi kuchlanish va tok. Nafaqat kondensator

qoplamalaridagi zaryad, balki konturdagi kuchlanish va tok kuchi

ham garmonik qonunlarga muvofiq o‘zgaradi:

U

t

U

t

Q

C

Q

C

=

=

+

=

+

0

0

0

0

0

0

sin(

)

sin(

),

w

j

w

j

I

Q

t

I

t

dQ

dt

=

=

+

=

+

0

0

0

0

0

0

0

w

w

j

w

j

cos(

)

cos(

)

.

Bu yerda: 

U

Q

C

0

0

=

 — kuchlanishning, I

0

= Q

0

w

0

 — tokning ampli-

tudasi. (108.4), (108.7), (108.8) ifodalarni solishtirib, tok kuchini

tebranish fazasi zaryad va kuchlanishning tebranish fazasiga nisbatan

p

2

 burchakka siljiganini ko‘rish mumkin.

Demak, tok o‘zining maksimal qiymatiga kondensator qoplamalari-

dagi zaryad va kuchlanish nolga teng bo‘lganda erishadi va teskarisi.

Òebranish konturida energiyaning aylanishi. Kondensator zaryad-

langanda uning qoplamalari orasida

2

2

e

2

2

CU

Q

C

W =

=

                            

(108.9)

energiyali elektr maydon hosil bo‘ladi.

Kondensator induktiv g‘altak orqali razryadlanganda esa

2

2

LI

m

W =

                                    

(108.10)

energiyali magnit maydon hosil bo‘ladi. Ideal konturda elektr may-

donning maksimal energiyasi magnit maydonning maksimal ener-

giyasiga teng bo‘ladi va bu energiyalar bir-biriga aylanib turadi

(180- rasm):

CU

LI

0

2

0

2

2

2

=

.                                    

(108.11)

(108.7)

180- rasm.

b)

d)

e)

a)

(108.8)

www.ziyouz.com kutubxonasi

355

Kondensator energiyasi quyidagi qonunga muvofiq o‘zgaradi:

2

2

2

2

0

0

0

0

0

0

2

2

sin (

)

sin (

)

C

CU

Q

C

W

t

t

w

j

w

j

=

+

=

+

.              

(108.12)

Agar  

w

2

1

=

LC

 ligini e’tiborga olsak, elektr maydon energiyasi

uchun

2

2

2

0

0

0

0

e

2

sin (

)

LQ

W

t

w

w

j

=

+

                             

(108.13)

ifodani hosil qilamiz.

Shuningdek, induktiv g‘altakdagi magnit maydon energiyasi

2

2

2

2

2

0

0

0

0

0

0

0

2

2

cos (

)

cos (

)

m

LI

LQ

W

t

t

w

=

w + j =

w + j .             

(108.14)

Bu  yerda I

0

 

= Q

0

w

0

 ligi hisobga olingan.

Elektromagnit  maydonning  to‘la  energiyasini  topish  uchun

(108.13) va (108.14) ifodalarni qo‘shamiz:

2

2

0

0

e

m

1

2

.

W W

W

LQ

=

+

= w

                           

(108.15)

Natijadan ko‘rinib turibdiki, to‘la energiya o‘zgarmas kattalik va

saqlanadi, ya’ni elektromagnit tebranishlar so‘nmasdir.

Sinov savollari

1. Òebranma harakatlar deb qanday harakatlarga aytiladi? 2. Òebranma

harakatga shuncha  diqqat  ajratilganining sababi nimada?  3. Elektromag-

nit tebranishlar deb qanday tebranishlarga  aytiladi? 4. Erkin elektro-

magnit tebranishlar deb-chi? 5. Yopiq tebranish konturi deb qanday

zanjirga aytiladi?  6. Kondensator razryadlanganda  induktiv g‘altakda

nima bo‘ladi?   7. O‘zinduksiya EYK kondensatordagi kuchlanishga tengmi?

8. Elektromagnit tebranishlar tenglamasini yozing. 9. Elektromagnit teb-

ranishlarda qanday  kattalik  tebranma  harakat qiladi? 10. Òebranishlar

chastotasi  nimaga  teng? 11. Òebranish davri-chi? 12. Konturdagi tok

kuchi va kuchlanish qanday o‘zgaradi? 13. Òok kuchi va kuchlanishlar

fazalari orasida  farq  bormi? 14. Òok kuchi o‘zining maksimal qiymatiga

qachon erishadi?  15. Kuchlanish-chi?  16. Kondensatorning energiyasi

nimaga teng?  17. G‘altak atrofidagi  maydon energiyasi-chi? 18. Ular

o‘zaro qanday munosabatda? 19. Òo‘la energiya nimaga teng? 20. Òo‘la

energiya qanday o‘zgaradi?

www.ziyouz.com kutubxonasi

356

109- §.  Avtotebranishlar. So‘nmas tebranishlar

            generatori

M a z m u n i :  avtotebranishlar; so‘nmas elektromagnit tebranish-

lar generatori.

Avtotebranishlar. Òebranishlarni so‘nmaydigan qilib tutib turish

texnikada muhim ahamiyatga egadir. Agar real tebranish sistemasi

yo‘qotadigan energiyaning o‘rni to‘ldirilib turilsa, unda tebranish

so‘nmaydigan  bo‘ladi.  Tashqi  manba  hisobidan  doimiy  ravishda

energiya bilan ta’minlab turiladigan tebranish konturidagi so‘nmas

tebranishlarga avtotebranishlar deyiladi. Avtotebranishlar texnikada

muhim ahamiyatga ega.

Endi energiya manbayi, tebranma harakat qila oladigan jism,

energiyani manbadan jismga uzatadigan qurilmalardan iborat siste-

mani qaraylik. Bu sistema tebranayotgan jismga ishqalanish, issiqlik

energiyasi,  nurlanish  va  hokazolarga  yo‘qotiladigan  energiyani

qoplashni boshqarish xususiyatiga egadir. Bunday sistemaga mayatnikli

soat misol bo‘la  oladi. Mayatnikli soatning ish  prinsipi 181-  rasmda

ko‘rsatilgan. Bunday soatda  siqilgan prujina  yoki ko‘tarib qo‘yilgan

tosh energiya manbayi bo‘lib xizmat qiladi. (1) — mayatnik (2) esa

tebranish sistemasi vazifasini o‘taydi. Va nihoyat, manbadan jismga

energiya uzatilishini boshqarib turadigan qurilma (3) dan iborat.

Sistema ko‘tarib qo‘yilgan tosh yoki siqilgan prujinaning potensial

energiyalaridan iborat energiya zaxirasiga ega. Osib qo‘yilgan yuk toshli

g‘ildirak (4) ni harakatga keltiradi. U bo‘lsa (3) qurilma yordamida

mayatnikni bir u tomonga, bir bu tomonga qarab tebrantira bosh-

181- rasm.

laydi.  Natijada  mayatnikning  so‘nmas  teb-

ranishlari (soatning yurishi) vujudga keladi. Agar

ishqalanish  juda  kam  bo‘lsa,  mayatnikning

tebranish chastotasi erkin tebranishlar chas-

totasiga teng bo‘ladi, ko‘rilgan sistema esa av-

totebranishlar sistemasi deyiladi.

Avtotebranishlar sistemasi quyidagi asosiy

qismlardan iborat (182- rasm):

1) tebranish  sistemasi; 2) tebranish siste-

masidagi energiya yo‘qotilishini to‘ldiradigan

energiya manbayi; 3) klapan-tebranish siste-

masiga ma’lum porsiyalar ko‘rinishida energiya

kelishini boshqarib turuvchi qurilma; 4) teb-

ranish sistemasi klapanini boshqarib turadigan

teskari bog‘lanish.

4

www.ziyouz.com kutubxonasi

357

So‘nmas elektromagnit tebranishlar generatori. Bunday tebra-

nishlar  sistemasi  vazifasini  kichik  qarshilikli  induktivlik  (L)  va

kondensator (C) dan iborat kontur bajaradi. Òranzistorni kuchla-

nish bilan ta’minlovchi batareya (to‘g‘rilagich) — tok manbayi vazi-

fasini  bajaradi.  Klapan  vazifasini  tranzistor  bajarib,  manbadan

tebranish  konturiga energiyaning porsiya bo‘lib berilishini boshqaradi

(182- rasm).

Òebranish konturining g‘altagi L bilan maydon orqali bog‘lan-

gan teskari bog‘lanish g‘altagi  L

bog‘

 tebranishlarning o‘z-o‘zidan

paydo bo‘lishiga xizmat qiladi (183- rasm). Klapan vazifasini esa  p-n-p

ti pdagi tranzistor  o‘taydi.  Agar  manbaning musbat qutbi emitter-

ga, manfiy qutbi esa bazaga  ulangan bo‘lsa, emitter o‘tuvi ochiq

bo‘ladi. Agar bazaning potensiali emitternikiga nisbatan musbat bo‘lsa,

tranzistor tok o‘tkazmaydi. Ayni shu potensiallarning munosabatiga

qarab tranzistor «yopiq» yoki «ochiq» bo‘ladi.

Agar kalit yopilsa, tranzistor zanjirida tok paydo bo‘lib, tebra-

nish konturidagi kondensator C ni zaryadlaydi. Konturda erkin teb-

ranishlar vujudga keladi. Konturning L g‘altagidan o‘tayotgan tok

teskari bog‘lanish g‘altagi L

bog‘

 

da tranzistorning emitteriga beriladi-

gan o‘zgaruvchi kuchlanishni induksiyalaydi. Birinchi yarim davrda

tranzistor ochiq bo‘ladi, ya’ni tranzistorning kollektor zanjiridan

182- rasm.

Teskari

bog‘lanish

Energiya

manbayi

Klapan

Tebranish

sistemasi

183- rasm.

E

B

L

bog‘

B

K

L

C

tok oqadi. Bu tokning yo‘nalishi kon-

tur  g‘altagidagi  tokning  yo‘nalishi

bilan  mos  keladi.  Ikkinchi  yarim

davrda esa konturdagi tok yo‘nalishini

o‘zgartiradi, tranzistor «yopiladi» va

tebranish konturi yarim davr mobay-

nida energiya manbayidan ajratiladi.

Keyingi davrda jarayon takrorlanadi.

Shunday qilib, tranzistor, konturdagi

www.ziyouz.com kutubxonasi

358

so‘nmas tebranishlarni energiya bilan ta’minlab turuvchi o‘zgarmas

tok manbayini ulab va uzib turadi.

Òebranishlarning amplitudasi va davri tebranish sistemasining

xarakteristikalari bilan aniqlanadi.