O‘zbekiston respublikasi oliy va o‘rta maxsus ta’lim vazirligi samarqand iqtisodiyot va servis instituti «oliy matematika» kafedrasi
-mavzu: Elektr maydon vakuumda. Elektr
Download 5.01 Kb. Pdf ko'rish
|
- Bu sahifa navigatsiya:
- 5-mavzu: O‘zgarmas elektr toki. Elektromagnetizm. O‘zgaruvchan elektr tok
4-mavzu: Elektr maydon vakuumda. Elektr maydonida dielektriklarda. Elektr maydonida o‘tkazgichlar Mashg‘ulot rejasi: 1. Elektr zaryad. Kulon qonuni. 2. Elektr maydonida dielektriklar. 3. Elektr maydonida o‘tkazgichlar. Tabiatda elektr zaryadlarni ikki turi mavjud, ular esa musbat va manfiy zaryadlar. Elektr zaryad elementar zarradan tashkil topgan. Elementar zaryadning massasi va zaryadi кг m 31 10 1082 , 9 − ⋅ = ; Кл е 19 10 6 , 1 − ⋅ = Zaryadlangan jismda musbat va manfiy elementar zaryadlar soni turlicha; zaryadlanmagan jismda ularning soni o‘zaro teng bo‘ladi. Tinch holatdagi zaryadlangan jismlarning o‘zaro ta’siri va xususiyatlari elektrostatika o‘rganadi. Vakuumdagi ikkita nuqtaviy elektr zaryadlarining o‘zaro ta’sir kuchi 2 0 2 1 4 r q q F πεε ⋅ = bu yerda: 1 q va 2 q - zaryadlarning elektr zaryadlari; r - zaryadldar orasidagi masofa; ε - muhitning nisbiy dielektrik singdiruvchanligi; 0 ε - elektr doimiy bo‘lib, м Ф 12 0 10 85 , 8 − ⋅ = ε . Elektr maydoni kuchlanganligi 213 q F E = formula bilan aniqlanadi, bu yerda F – zaryad q ga ta’sir etuvchi kuch. Nuqtaviy zaryadning maydon kuchlanganligi 2 0 4 r q E πεε = Gauss teoremasi bo‘yicha ixtiyoriy yopiq sirt orqali o‘tgan elektr induksiyasining oqimi ∑ = q N D Elektr maydonlarning superpozitsiya (qo‘shish) prinsipi quyidagi formula bilan ifodalanadi: ∑ = = + + + + = n i i n E E E E E E 1 3 2 1 ... Elektr maydonda zaryadni ko‘chirishda bajarilgan ishi − ⋅ = 2 1 0 0 12 1 1 4 r r q q A πεε Elektr zaryadlarning potensial enregiyasi quyidagicha yoziladi: r q q W n ⋅ ⋅ ⋅ = ε πε 0 0 4 1 Elektr maydon potensiali 0 q W n = ϕ Elektr maydon kuchlanganligi bilan potensial orasidagi bog‘lanish quyidagicha ifodalanadi: dr d E ϕ − = yoki ϕ grad E − = Yakkalangan o‘tkazgichning elektr sig‘imi ϕ q C − = Radiusi R ga teng bo‘lgan yakkalangan shar q zaryad bilan zaryadlansa, uning sirtidagi potensiali quyidagi formula asosida aniqlanadi, ya’ni: R q 0 4 πεε ϕ = . Yakkalangan elektr sharning elektr sig‘imi R q C 0 4 πεε ϕ = = Ikkita o‘tkazgiyalarning o‘zaro elektr sig‘imi 2 1 ϕ ϕ − = q C bu yerda: 2 1 ϕ ϕ − - ikkita o‘tkazgichlar orasidagi potensiallar ayirmasi. 214 O‘tkazgichlarning o‘zaro elektr sig‘imi asosida elektrotexnikada va radiotexnikada kondensatorlar deb ataluvchi qurilmalar keng qo‘llanadilar. Kondensator o‘ziga berilgan zaryadni to‘plovchi va uzoq vaqt saqlovchi qurilmadiryu Yasash kondensatorning elektr sig‘imi quyidagi formuladan aniqlanadi: d S C 0 εε = bu yerda: S - kondensator qoplamalarining yuzi; d - ular orasidagi masofa; ε - qoplamalar orasidagi moddaning nisbiy dielektrik singdiruvchanligi. Sferik kondensatorning elektr sig‘imi. 1 2 2 1 0 4 R R R R C − ⋅ = πεε bu yerda: 1 R va 2 R - ichki va tashqi qoplamalarning radiuslari. Silindrik kondensatorning elektr sig‘imi: 1 2 0 2 R R n h C πεε = Kerakli elektr sig‘imini hosil qilish uchun bir necha kondensatorlar bir-biriga ulanadi, ya’ni kondensatorlar batareyasi hosil qilinadi. Barcha ulanishlarni parallel va ketma-ket ulanishlarga bo‘lish mumkin. Parallel ulangan kondensatorlar batareyasining elektr sig‘imi quyidagicha bo‘ladi: ∑ = = + + + + = n i i n C C C C C C 1 3 2 1 ... Ketma-ket ulangan kondensatorlar batareyasining elektr sig‘imi: ∑ = = + + + = n i i n C C C C C C 1 3 2 1 1 1 ... 1 1 1 1 Zaryadlangan kondensator energiyasining turli ko‘rinishidagi ifodalari: ( ) ( ) 2 2 2 2 2 1 2 1 ϕ ϕ ϕ ϕ − = = − = C C q q W . Masalalar: 9.2; 9.8; 9.40; 9.84; 9.102; 9.126. Mustaqil ish: 9.13; 9.63; 9.87; 9.115; 9.124; 9.128. Masalalar yechish namunalari: 1-masala. Massasi 10 g bo‘lgan ikkita bir xil sharning har biri vakuumda radiuslaridan ancha katta masofada joylashgan. Bir xil zaryadlangan o‘zaro ta’sir kuchi sharlarning o‘zaro tortish kuchini muvozanatga keltirish uchun har bir sharda qanchadan zaryad bo‘lishi kerak? 215 Berilgan: кг г m 2 10 10 − = = 2 2 12 0 10 85 , 8 м Н Кл ⋅ ⋅ = − ε 2 2 11 10 67 , 6 кг м Н G ⋅ ⋅ = − 1 = ε ? − q Yechilishi: Sharlarning muvozanat sharti Kulonning o‘aro ta’sir kuchi va butun olam tortishish kuchining o‘zaro tengligidan iborat, ya’ni: 2 2 2 2 0 4 1 r m G r q = ⋅ ε πε Bundan izlanayotgan q zaryad miqdori quyidagiga teng bo‘ladi: G m G m q ε πε ε πε 0 2 0 4 4 = = Hisoblash: Кл q 13 11 12 10 6 , 8 10 67 , 6 1 10 85 , 8 14 , 3 4 − − − ⋅ = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = 2-masala. Yassi kondensator qoplamalarining orasi birday 0,5 mm qalinlikdagi shisha ( 7 1 = ε ), siyuda ( 6 2 = ε ) va parafinlangan qog‘oz ( 2 3 = ε ) dan iborat dielektriklar bilan to‘ldirilgan. Agar kondensator qoplamalarining yuzi 200 sm 2 bo‘lsa, kondensatorning elektr sig‘imi topilsin. Berilgan: м мм d 4 10 5 5 , 0 − ⋅ = = 2 2 2 10 2 200 м см S − ⋅ = = 7 1 = ε , 6 2 = ε , 2 3 = ε ? − С Yechilishi: agar yassi kondensator qoplamalariga parallel qilib yupqa metall plastinka kiritilsa, u holda uning sirtlarida teng kattalikdagi qarama-qarshi ishorali zaryad paydo bo‘ladi. shuning uchun ham qoplamalari orasida dielektrik plastnikalari bo‘lgan kondensatorning elektr sig‘mini bu plastinka sirtlariga bpqa metall qatlamlar siljigan deb faraz qilib aniqlash mumkin. Bu holda o‘zaro ketma-ket ulangan kondensator hosil bo‘lib, ularning elektr sig‘imlari d S C 1 0 1 ε ε = ; d S C 2 0 2 ε ε = ; d S C 3 0 3 ε ε = , bo‘lgani uchun kondensatorning umumiy elektr sig‘imi: + + = + + = 3 2 1 0 3 2 1 1 1 1 1 1 1 1 ε ε ε ε S d C C C C ( ) d S C 3 2 3 1 2 1 3 2 1 0 ε ε ε ε ε ε ε ε ε ε + + = Hisoblash: ( ) Ф C 12 4 2 12 10 437 10 5 2 6 2 7 6 7 10 2 2 6 7 10 85 , 8 − − − − ⋅ = ⋅ ⋅ + ⋅ + ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = 216 Masalalar: 9.2; 9.8; 9.40; 9.84; 9.102; 9.126 Mustaqil yechish uchun masalalar: 9.13; 9.63; 9.87; 9.115; 9.124; 9.128 5-mavzu: O‘zgarmas elektr toki. Elektromagnetizm. O‘zgaruvchan elektr tok Mashhulot rejasi: 1. O‘zgarmas elektr zanjirlari va qonunlari. 2. Elektromagnetizm. 3. O‘zgaruvchan tok. Moddaning tuzilishi, atomlarning tarkibi, elementar zarrachalarning ayrim xususiyatlari elektr va magnit hodisalariga bog‘liq. Tokni harakterlovchi asosiy kattaliklardan biri tok kuchidir: dt dq I = Agar const I = bo‘lsa, u holda t q I = bu yerda I – tokning kuchi; q – elektr zaryadi; t – elektr zaryadi o‘tish uchun ketgan vaqt. Elektr tokining zichligi S I J = bu yerda S – o‘tkazgich ko‘ndalang kesimining yuzi. Bir jinsli o‘tkazgich qismidan o‘tayotgan tok kuchi Om qonuniga bo‘ysunadi: R U I = bu yerda: U – o‘tkazgich qismining uchlaridagi potensiallar ayirmasi; R – shu qismning qarshiligi. O‘tkazgich qarshiligi S R ρ = yoki S R ς = bu yerda: ρ - o‘tkazgichning solishtirma qarshiligi; ς - solishtirma o‘tkazuvchanligi yoki elektr o‘tkazuvchanligi; - uzunligi; S - ko‘ndalang kesimining yuzi. O‘tkazgichning biror t temperaturasidagi qarshiligi quyidagiga teng: ( ) t R R α + = 1 0 Solishtirma qarshilikning temperaturaga bog‘lanishini ifodalovchi formula. ( ) t α ρ ρ + = 1 0 217 bu yerda: 0 ρ - temperatura 0 0 S bo‘lgandagi solishtirma qarshilik; α - qarshilikning temperatura koeffitsiyenti. Elektr tokning bajargan ishi quyidagicha topiladi: t R U Rt I IUt A 2 2 = = = Berk zanjir uchun Om qonuni quyidagi ko‘rinishda bo‘ladi: r R I + = ξ bu yerda: ξ - tok manbasining e.yu.k.; R - tashqi qarshilik; r - ichki qarshilik (manba qarshiligi). Zanjirdagi to‘la quvvat I P ξ = Tarmoqlangan zanjir uchun Kirxgofning ikkita qonuni majud. Krixgofni birinchi qonuni: 0 1 = ∑ = n i i I Krixgofning ikkinchi qonuni: ∑ ∑ = = = n i i n i i i R I 1 1 ξ Joul-Lens qonuni elektr tokining issiqlik ta’sirini ifodalanadi, ya’ni: t R U IUt Rt I Q 2 2 = = = Magnit hodisalari va jismlarning magnit xossalari haqidagi ta’limot – magnetizm deb ataladi. Parallel toklarning o‘zaro magnit ta’sir kuchi quyidagicha bo‘ladi: d I I F ⋅ ⋅ ⋅ = 2 1 0 2 π µµ Magnit maydon induksiyasi va kuchlanganligi orasidagi bog‘lanish: H B ⋅ = 0 µµ bu yerda: µ - muhitning magnit singdiruvchanligi; 0 µ - magnit doimiysi, м Гн 7 0 10 4 − ⋅ = π µ . Bio-Savar-Laplas qonunini formulasi quyidagicha bo‘ladi: d r I dH 2 sin 4 1 α π ⋅ ⋅ = Tashqi magnit maydonda joylashgan o‘tkazgichga ta’sir etuvchi kuch Amper kuchi deb ataladi: α sin ⋅ = B I F Tashqi magnit maydonda harakatlanayotgan zaryadga maydonning ta’sir kuchi – Lorens kuchi quyidagiga teng bo‘ladi: α sin ⋅ = qvB F O‘tkazuvchan tokni effektiv oniy qiymatlari: t I i m ω sin ⋅ = ; t U u m ω sin ⋅ = ; t m ω ξ ξ sin ⋅ = O‘zgaruvchan tokni effektiv qiymatlari: 218 2 max I I эф = ; 2 max U U эф = ; 2 max ξ ξ = эф bu yerda: эф I , эф U , эф ξ - tok kuchi, kuchlanish va elektr yurituvchi kuchining amplitudaviy qiymatlari. O‘zgaruvchan tok uchun Om qonuni quyidagicha yoziladi: Z U I m эф = bu yerda: Z - zanjirning to‘la qarshiligidir. Agar zanjirda ketma- ket ulangan R aktiv qarshilik, C sig‘im va L induktivlik bo‘lsa, 2 2 1 − + = c L R Z ω ω . Kuchlanish bilan tok kuchi orasidagi fazalar siljishi quyidagi formula bilan aniqlanadi: R c L tg ω ω ϕ 1 − = O‘zgaruvchan tok quvvati: ϕ cos ⋅ ⋅ = эф эф U I P . Masalalar: 10.2; 10.14; 10.22; 10.45; 10.122; 14.11; 14.25 Mustaqil ish: 10.9; 10.32; 10.75; 10.126; 14.3; 14.27 Adabiyot: [5] 157-180 Masalalar yechish namunalari: 1-masala. Cho‘g‘lanma lampochka volfram tolasining qarshiligi 20 0 S temperaturada 40 Om ga, uning 0 0 S temperaturadagi qarshiligi topilsin. Agar cho‘g‘lanma lampochka 120 V kuchlanishli tok manbaiga ulanganda tolasidan 0,3 A tok o‘tsa, qizigan volfram tolasining qarshiligi va temperaturasi topilsin. Volfram uchun qarshilikning temperatura koeffitsiyenti 1 3 10 6 , 4 − − ⋅ град . Berilgan: C t 0 1 20 = Ом R 40 1 = B U 120 = A I 3 , 0 = 1 3 10 6 , 4 − − ⋅ = град α ? 0 − R ? 2 − R ? 2 − t Yechilishi: Temperatura bilan o‘tkazgichning qarshiligi orasidagi bog‘lanish quyidagicha bo‘ladi: ( ) t R R α + = 1 0 bu yerda 0 R - o‘tkazgichning C t 0 0 0 = temperaturadagi qarshiligi. U vaqtda C t 0 1 20 = temperaturadagi volfram tolaning qarshiligi: ( ) 2 0 1 1 t R R α + = bo‘lib, bundan 0 R topib hisoblaymiz: 219 1 1 0 1 t R R α + = Hisoblash: Ом R 6 , 36 20 10 6 , 4 1 40 3 0 = ⋅ ⋅ + = − Om qonuniga asosan yonib turgan cho‘g‘lanma lampochka volfram tolaning qarshiligi quyidagiga teng bo‘ladi: 1 2 I U R = Hisoblash: Ом R 400 3 , 0 120 1 2 = = Ikkinchi tomonidan qizigan tolaning qarshilig: ( ) 2 0 2 1 t R R α + = bo‘lib, undan tolaning temperaturasini topamiz: 0 0 2 2 R R R t α − = Hisoblash: ( ) С Ом град Ом t 0 1 3 2 2157 6 , 36 10 6 , 4 6 , 36 400 = ⋅ ⋅ − = − − 2-masala. EYUK lari В 6 , 1 1 = ε va В 3 , 1 2 = ε ichki qarshiliklari Ом r 0 , 1 1 = va Ом r 5 , 0 2 = bo‘lgan ikkita element 1-rasmdagi sxema bo‘yicha qarshiligi Ом R 6 , 0 = bo‘lgan tashqi zanjirga ulangan. Har bir elementdan va zanjirning tashqi qismidan o‘tayotgan toklar 1 I 2 I 3 I topilsin. Berilgan: В 6 , 1 1 = ε В 3 , 1 2 = ε Ом r 0 , 1 1 = Ом r 5 , 0 2 = Ом R 6 , 0 = ? 1 − I ? 2 − I ? 3 − I Yechilishi: Masalani yechish uchun Krixgofni qonunlaridan foydalanib, toklarning shartli tanlangan yo‘nalishini hisobga olgan holda zanjirning tugun iva yopiq konturi uchun tenglamalar tuzamiz. A tugun uchun: 3 2 1 I I I = + K C D M yopiq kontur uchun: 2 1 2 2 1 1 ε ε − = + r I r I K A B M yopiq kontur uchun: 3 3 1 1 ε = + R I r I Oxirgi tenglamadan 3 I ni yo‘qotib, tenglamalar sistemasidan 1 I va 2 I ga nisbatan yechilsa, quyidagilar hosil bo‘ladi: 220 - + 1 ε 1 r 2 ε 2 r - + 1 I 3 I 2 I R M B D K A C 1-rasm. ( ) R r r r R r R r I 2 2 1 1 2 1 1 1 1 + + − + = ε ε ε va 2 1 2 1 0 2 r r I I ε ε − + = . Hisoblash: ( ) А I 7 , 0 5 , 0 6 , 0 5 , 0 1 6 , 0 1 6 , 0 3 , 1 6 , 1 5 , 0 6 , 1 1 = ⋅ + ⋅ + ⋅ ⋅ − + ⋅ = А I 8 , 0 5 , 0 6 , 1 3 , 1 1 7 , 0 2 = − + ⋅ = А I I I 5 , 1 8 , 0 7 , 0 2 1 3 = + = + = 3-masala. Induksiyasi Тл 3 10 − bo‘lgan bir jinsli magnit maydonda см 5 , 1 radiusli aylana bo‘ylab harakatlanayotgan elektronning tezligi topilsin. Berilgan: Тл B 3 10 − = 2 10 5 , 1 5 , 1 ⋅ = = см R кг m 31 10 1 , 9 − ⋅ = Кл е 19 10 6 , 1 − ⋅ = ? − v Yechilishi: Magnit maydonda harakatlanayotgan elektronga ta’sir qiluvchi Lorens kuchi magnitga intilma kuchdan iborat bo‘lgani uchun elektronning harakat trayektoriyasi aylanadan iborat bo‘ladi. Binobarin, R mv evB 2 sin = ⋅ α Yuqoridagi ifodani topilishi kerak bo‘lgan elektronning tezligi quyidagiga teng bo‘ladi: m eBR v α sin ⋅ = Hisoblash: с м v 6 31 0 2 3 16 10 64 , 2 10 1 , 9 90 sin 10 5 , 1 10 10 6 , 1 ⋅ = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = − − − − 4-masala. O‘zgaruvchan tarmog‘iga ulangan voltmetr 380 B kuchlanishni ko‘rsatsa, simlarning bir-biriga nisbatan izolyatsiyalash uchun mo‘ljallangan kuchlanish topilsin. Berilgan: В U эф 380 = ? − m U Yechilishi: Elektrodinamik sistemadagi voltmetr haqiqiy- effektiv kuchlanishni o‘lchaydi. Izolyatsiya U m kuchlanishga bardosh berishi kerak. Kuchlanishning effektiv qiymati ularning amplituda qiymatidan 2 marta kichik bo‘ladi, ya’ni: 2 m эф U I = Bundan topilishi kerak bo‘lgan U m ni hisoblaymiz: эф m I U ⋅ = 2 ; B B U m 536 380 41 , 1 = ⋅ = . 5-masala. Standart, ya’ni Гц 50 chastotali va 120 B kuchlanishli o‘zgaruvchan tok tarmog‘iga ketma-ket qilib, Ом 3 li 221 rezistor, мГн 7 , 12 induktivlikli g‘altak va мкФ 394 sig‘imli kondensator ulangan bo‘lsa, g‘altakning induktiv qarshiligi, kondensatorning sig‘im qarshiligi, to‘la qarshilik hamda zanjirdagi tokning aktiv quvvati va to‘la quvvati topilsin. Berilgan: В U эф 220 = Гц f 50 = Ом R 3 = Гн L 3 10 7 , 12 − ⋅ = Ф С 6 10 394 − ⋅ = ? − L X ? − C X ? − Z ? − P ? − S Yechilishi: G‘altakning induktiv qarshiligi: fL L X L π ω 2 = = Ом X L 4 10 7 , 12 50 14 , 3 2 3 = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = − Kondensatorning sig‘im qarshiligi: fС С X С π ω 2 1 1 = = Ом X С 8 10 394 50 14 , 3 2 1 6 = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = − Zanjirning to‘la qarshiligi: ( ) 2 2 c L X X R Z − + = ( ) Ом Z 5 8 4 9 2 = − + = Zanjirdagi tokning aktiv quvvati: ϕ cos ⋅ ⋅ = эфф эфф U I P bu yerda 6 , 0 5 3 cos = = = Ом Ом Z R ϕ Tokning effektiv qiymati: А Ом В Z U I эфф эфф 24 5 120 = = = Zanjirdagi tokning aktiv quvvati: Вт В А U I P эфф эфф 1728 6 , 0 120 24 cos = ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ = ϕ Zanjirdagi tokning to‘la quvvati 1 cos = ϕ ga teng bo‘lgandagi aktiv quvvatga teng: эфф эфф U I S ⋅ = A B A B S ⋅ = ⋅ = 2880 24 120 . Masalalar: 10.2; 10.14; 10.22; 10.45; 10.122; 14.11 Mustaqil yechish uchun masalalar: 10.9; 10.32; 10.75; 10.126; 14.3; 14.27 Adabiyot: [5] 157-180. Download 5.01 Kb. Do'stlaringiz bilan baham: |
Ma'lumotlar bazasi mualliflik huquqi bilan himoyalangan ©fayllar.org 2024
ma'muriyatiga murojaat qiling
ma'muriyatiga murojaat qiling