Referat mavzu: Elektr tokning qonunlari Bajardi

O`zbekiston Respublikasi Oliy va O`rta maxsus ta’lim vazirligi

Islom Karimov nomidagi Toshkent Davlat Texnika Universiteti

REFERAT

Mavzu: Elektr tokning qonunlari

Bajardi:_______________________

_____________________________

Tekshirdi:_____________________

_____________________________

2020-2021 o`quv yili

Reja:

1. 
   Elektr tok va uning asosiy harakteristikalari
   
2. 
   Elektr yurutuvchi kuch va kuchlanish
   
3. 
   Om qonuni
   
4. 
   Joul-Lens qonuni
   
5. 
   Kirxgof qoidalari
   

Elektr toki deganda zaryadli zarralarning tartibli harakatini tushunamiz. Elektr toki elektr zaryadlarining oqimidir. Elektr tokening asosiy belgisi – harakatdagi zaryadlar tufayli paydo bo`luvchi magnit maydonning mavjudligidir. Elektr toki moddalardan o`tganda issiqlik, magnit hamda kimyoviy ta’sirlari kuzatiladi. O`tkazgichlardagi elektr toki o`tkazuvchanlik toki deyiladi.

Elektr tokning yo`nalishi sifatida musbat zaryadlarning tartibli harakat yo`nalishi qabul qilingan. Elektr tokini harakterlovchi asosiy kattalik – tok kuchidir. Tok kuchi deb, tekshirilayotgan S yuza orqali birlik vaqt ichida o`tuvchi zaryad miqdoriga teng bo`lgan skalyar kattalikka aytiladi. Agar kuzatilayotgan yuza orqli dt vaqt davomida dq zaryad o`tayotgan bo`lsa, bunday tokning kuchi

(1)

bo`ladi. Agar vaqt o`tishi bilan tokning yo`nalishi va kuchi o`zgarmasa, bunday tokni o`garmas tok deymiz. Zaryad tashuvchilarning harakat yo`nalishiga perpendikulyar bo`lgan birlik yuzaga mos keluvchi tok kuchiga tok zichligi deb ataladi:

(2)

Tok zichligi musbat tok tashuvchilarning tartibli harakati yo`nalishidagi vector kattalik bo`lib, uning miqdori tok yo`nalishiga perpendikulyar bo`lgan birlik yuza orqali birlik vaqtda oqib o`tuvchi zaryad miqdori bilan harakterlanadi. Agar tok ikkala ishorali zaryadlarning tartibli harakati tufayli vujudga kelayotgan bo`lsa, tok zichligining ifodasini quyidagi ko`rinishda yozish mumkin.

(3)

bunda va - mos ravishda musbat va manfiy tok tashuvchilarning zaryad miqdorlari, va - ularning konsentratsiyalari, va ularning tartibli harakatidagi tezliklari.

Biror o`tkazgichning ( 1-rasm ) A uchid ortiqcha musbat zaryad, B uchide esa ortiqcha manfiy zaryad mavjud bo`lsa, bu o`tkazgich bo`ylab uning potensiali yuqoriroq ( ) qismidan potensiali pastroq ( ) qismi tomon yo`nalgan elektr maydon vujudga keladi. Bu maydon kuchlari ta’sirida musbat zaryadlar A dan B ga qarab, manfiy zaryadlar esa B dan A ga qarab tartibli harakatga keladi, ya’ni o`tkazgich bo`ylab elektr toki o`tadi. Natijada qarama qarshi ishorali zaryadlarning birlashuvi va o`tkazgich barcha nuqtalarining potensiallari tenglashuvi sodir bo`ladi. Bu esa o`tkazgichda elektr maydonning yo`qolishiga va elektr tokning to`xtashiga sabab bo`ladi.

O`tkazgichda uzluksiz ravishda elektr tok mavjud bo`lishi uchun bu o`tkazgichni o`z ichiga olgan berk zanjirda shunday maxsus qurilma ( 2-rasm ) M deb belgilangan ishlab turishi kerakki, bu qurilma muntazam ravishda qarama qarshi ishorali zaryadlarni ajratib turishi va o`tkazgichning A uchini musbat zaryad bilan, B uchini esa manfiy zaryad bilan doimiy ravishda ta’minlab turishi kerak.

Natijada, o`tkazgich uchlarida potensiallar farqi mavjud bo`lib, uzluksiz elektr tok vujudga kelishiga sharoit yaratilgan bo`ladi. Bunday qurilmani elektr tokining manbayi deyiladi. Tok manbayida zaryadlarning ajralishi biror kuch ta’sirida sodir bo`ladi. Lekin bu kuch elektrostatik harakterga ega emas, chunki elektrostatik kuch ta’sirida zaryadlar ajralmaydi, aksincha birlashadi (masalan, 2-rasmdagi tok zanjirining ACB qismida). Bu kuchni tashqi kuch deb atash odat bo`lgan. Elektr zaryadlarni ajratish va ko`cherish uchun tashqi kuchlar bajargan ish tok manbayi energiyaning sarflanishi hisobiga (masalan, generator rotorni aylantirish uchun sarf bo`layotgan mexanik ish hisobiga yoki akkumulator va galvanic elementlarda elektrodlarning elektrolitlarga erishi jarayonida ajralib chiqadigan energiya hisobiga va hokazo) sodir bo`ladi.

Demak, berk zanjirning BMA qismida, tok manbayi (M)ning ichida boshqa turdagi (maslan, mexanik yoki kimyoviy) energiyalar hisobiga elektr energiya oladi. Zanjirning ACB qismida esa elektr energiya sarflanadi, yani boshqa turdagi energiyaga aylanadi. Berk zanjirda zaryadga ham tashqi kuchlar, ham elektr maydon kuchlari ta’sir etadi. Ammo elektr maydonning q zaryadni berk zanjir bo`ylab ko`chirishda bajargan umumiy ishi nolga teng. Shuning uchun berk zanjirda bajarilgan umumiy ish faqat tashqi kuchlar manbaining energiyasi hisobiga tok manbayi ichida sodir bo`ladi. 2-rasmdagi berk zanjir bo`ylab q zaryadni ko`chirishda tashqi kuchlar ish bajargan bo`lsa, u holda

(4)

Katalik tok manbayining elektr yurutuvchi kuchi deyiladi. Boshqacha qilib aytganda, tok manbayining elektr yurutuvchi kuchi tashqi kuchlar ta’sirida birlik musbat zaryadni manbani o`z ichiga olgan berk zanjir bo`ylab ko`chirishda bajarilgan ish bilan harakterlanadi. (4) ifodadan elektr yurutuvchi kuch ( qisqacha EYuK) potensial o`lchov birliklarida o`lchanadi, degan xulosaga kelamiz, chunki potensial ham birlik zaryadni ko`chirishda bajarilgan ish bilan xarakterlanadi.

EYuKning SI dagi birligi V: 1V manbaning elektr yurutuvchi kuchi deb, bu manabni o`z ichiga olgan berk zanjir bo`ylab 1 Kl zaryadni ko`chirishda 1 J ish bajariladi. Q zaryadga ta’sir etayotgan tashqi kuchni

(5)

Korinishda ifodalash mumkin. U holda tashqi kuchlar bajargan ish

bo`ladi. Shuning uchun (4) ifodaga asoslanib

(6)

Munosabatni hosil qilamiz. Demak berk zanjirda ta’sir etuvchi EYuKni tashqi kuchlar maydoni kuchlanganligi vektorining sirkulyatsiyasi tarzida ifodalash mumkin.

Agar zanjirni uzsak, ya’ni ACB o`tkazgichni olib tashlab ochiq zanjir hosil qilsak (3-rasm), tashqi kuchlar ta’sirida BMA qismda zaryadlarning ko`chishi tufayli A nuqtada musbat, B nuqtada esa manfiy zaryadlar yig`ilib, bu nuqtalar orasida potensiallar farqi vujudga keladi. A va B nuqtalar orasidagi potensiallar farqi zaryadlarga ta’sir etuvchi elektr va tashqi kuchlar tenglashkuncha tenglashkuncha ortib boradi. Bu kuchlar kenglashganda maksimal qiymatga erishadi. Ochiq zanjirdagi tok manbaining EYuK manbaning qutblaridagi potensiallar farqiga teng:

ξ= (7).

Endi kuchlanish tushunchasi bilan tanishaylik. Elektrostatikada A va B nuqtalar orasidagi kuchlanish deganida A va B nuqtalardagi elektr maydon potensiallarining farqi tushunilar edi. Zanjirning BMA qismidagi kuchlanishning tushishi yoki oddiygina kuchlanish () deganda Kulon (elektr) kuchlari va tashqi kuchlar, ya’ni ta’sirida birlik musbat zaryadni zanjir bo`ylab A nuqtadan B nuqtaga ko`chirishda bajarilishi lozim bo`ladigan ish bilan harakterlanuvchi firik kattalik tushuniladi:

Kulon kuchlari ta’sirida birlik musbat zaryadni A dan B gacha ko`chirishda bajariladigan ish A va B nuqtalar potensiallarining farqi ga teng. Tashqi kuchlar ta’sirida birlik musbat zaryadni zanjirning tekshirilayotgan qismida ko`chirishda bajarilgan ish zanjirning shu qimidagi manbaning elektr yurutuvchi kuchi ga teng. Shuning uchun

(8)

Demak, zanjirning tekshirilayotgan qismida EYuK ta’sir etmaydigan xususiy holda (ya’ni bo`lganda) bo`ladi.

Kuchlanish ham xuddi EYuK kabi, potensialning birliklarida, ya’ni volt (V) da o`lchanadi.

Om qonuni zanjirning bir qismida o`tayotgan tok kuchini shu qismning uchlaridagi kuchlanishga bog`liqligini ifodalaydi. Agar zanjirning tekshirilayotgan qismida EYuk ta’sir etmasa zanjirning bir jinsli qismi bilan, aksincha, EYuK ta’sir etsa zanjirning bir jinsli bo`lmagan qismi bilan ish tutayotgan bo`lamiz. Om qonuni tajribalar asosida kashf etilgan qonundir. Uning to`g`riligi ko`pgina tajribalar asosida isbotlandi. Bu qonunning mohiyati quyidagilardan iborat: bir jinsli metal o`tkazgich orqali o`tayotgan elektr tokining kuchi ushbu o`tkazgichning uchlaridagi kuchlanishga to`g`ri proporsional:

(9)

Tok kuchining kuchlanishga bog`liqlik I=f(U) grafigi metal o`tkazgichlar uchun (4-rasm) koordinata boshidan o`tuvchi to`g`ri chiziqdan iborat bo`lar ekan. Bu to`g`ri chiziqning U o`qi bilan hosil qilgan burchagi (9) ifodadagi R ga bog`liq. R- o`tkazgichning elektr qarshiligi, u zaryadlarning tartibli harakatiga o`tkazgich ko`rsatadigan qarshilikni harakterlaydi.

O`tkazgichning qarshiligi uning ol`chamlariga va ichki tuzilishiga bog`liq kattalik. Agar o`tkazgich silindirsimon shaklada bo`lsa, uning qarshiligi uzunligi l ga to`g`ri va ko`ndalang kesimi S ga teskari proporsionaldir:

(10)

bu yerda ρ o`tkazgichning solishtirma elektr qarshiligi. U o`tkazgich materialning xususiyatlariga va tashqi sharoitlarga bog`liq. Solishtirma elektr qarshilikka teskari bo`lgan

kattalikni o`tkazgichning solishtirma elektr o`tkazuvchanligi deb ataladi.

O`tkazgich qarshiligi temperaturaga mos ravishda quyidagi qonuniyat bo`yicha o`zgaradi:

(12)

Bundagi va R – mos ravishda 0^o C va t^oC temperaturalaridagi qarshilikning qiymati; α-qarshilikning temperaturaviy koeffitsienti, u 1 K ga isitilgan o`tkazgich qarshiligining nisbiy o`zgarishiga miqdoran teng kattalik, sof metallar uchun esa α~grad^-1. Termodinamik temperature T dan foydalanganda (12) munosabat quyidagi ko`rinishga ega bo`ladi: