Ысқаша мағлұматтар

Зертханалық жұмыс

КИРХГОФ ЖӘНЕ ОМ ЗАҢДАРЫ БОЙЫНША ТҰРАҚТЫ ТОКТЫҢ ТАРМАҚТАЛҒАН СЫЗЫҚТЫ ЭЛЕКТР ТІЗБЕГІН ЗЕРТТЕУ

Жұмыстың мақсаты:

1) тұрақты токтың тармақталған тізбектерінде кернеулермен токтардың таралу заңдылығын Кирхгоф және Ом заңдарымен зерттеу;

2) тізбек элементтерінің электрлік шамаларын өлшеп, кедергілері мен қуаттарын есептеу;

3) тұйықталған контурлардың әлеуеттік диаграммасын сызып үйрену.

ысқаша мағлұматтар

Электр тізбегі электр қозғаушы күш (ЭҚК) көзінен, электр қабылдағыштан және басқару немесе тарату құрылғылардан тұрады. Егер ЭҚК көзінe электр қабылдағышты жалғаса тізбекпен ток жүреді. Токтың жүру бағыты жоғарғы әлеуетті нүктеден төменгі әлеуетті нүктеге қарай.

Ток пен кернеудің арасындағы байланысын Ом немесе Кирхгофтың заңдары арқылы анықтайды.

а) Пассивті тізбек құрған кезде (1.1-сурет).

Тізбектің пассивті элементіндегі кернеудің өзгерісіне байланысты токтың өзгерісі Ом заңы арқылы анықталады, мысалы пассивті тізбегіміз:

1.1-сурет. Пассивті тізбек.

онда , яғни тогымыз тура пропорционал кернеуге;

б) Активті тізбек құрған кезде (1.2-сурет).

Тізбекте пассивті элементке бірізді активті элементті жалғастырсақ, онда тізбек активті тізбектеп есептелінеді; мысалы

1.2-сурет. Активті тізбек.

мұнда .

Жалпы алғанда тізбектің тогы электр қозғаушы күштің бағытына байланысты:

Егер кернеумен ЭҚК-тің бағыты токтың бағытымен бағыттас болса, онда олардың бағыттары (+) болады, токқа қарама-қарсы болса (-) болады.

в) тізбектің параметрлері белгілі болса (Е, r₀, R), онда тұйықталған қарапайым электр тізбегіне (1.3-сурет) қолданылатын толық Ом заңы: .

1.3-сурет. Қарапайым электр тізбектің сұлбасы.

Кирхгофтың бірінші заңы зарядтар сақталу заңы бойынша анықталады. Ережесі: «Кез келген түйіндегі токтардың алгебралық қосындысы нөлге тең». Түйінге кіретін және шыққан токтардың таңбалары әртүрлі болады.

Мысалы: тізбек тармақталынған болса (1.4-сурет).

1.4-сурет. Тармақталған тізбек.

“а” түйін үшін I₁ =I₂ +I₃, ал алгебралық қосындысы I₁ – I₂–I₃=0.

Заңның жалпы түрі:

.

Кирхгофтың екінші заңы энергияның сақталу заңы бойынша анықталады. Бұл заң тұйықталған контурларға арналған. Ережесі: “Кез келген контурда (өнбайда) кернеулердің түсуінің алгебралық қосындысы ЭҚК-тердің алгебралық қосындысына тең”.

Мысалы: Күрделі тізбек (1.5-сурет).

1.5-сурет. Күрделі электір тізбегі.

Тізбекте: N_т=2, N_тарм=3, K=2.

Токтардың және контурлардың айналыс бағытын белгілеп алу керек.

Контурлардың теңдеулері Кирхгофтың екінші заңы бойынша:

I контурдікі I₁R₁ +I₃R₃=E₁;

II контурдікі I₂R₂+I₃R₃=E₂.

Қорытынды: токтардың және ЭҚК-дің бағыттары айналыс бағыттарына бағыттас болса (+) алынады, қарама-қарсы болса (-) алынады.

Тұйықталған контурда потенциалдардың өзгерісі сол контурдағы кедергілердің өзгерісіне байланысты. Осылардың функциялық байланысын потенциалдық диаграмма деп атайды.

Тізбектің нүктелерінің потенциалы кедергіге және ЭҚК-ке байланысты өзгеріп отырады. Жалпы алғанда, тізбек нүктесінің потенциалы деп электр өрісінің бірлік зарядты осы нүктеден потенциалы ең төмен нүктеге тасымалдағанда істейтін жұмысына тең шаманы айтады.

Сондықтан потенциалдық диаграмма тізбек элементіндегі ток пен кернеудің бағытын, тізбектің кез келген кедергісін және екі нүктесінің арасындағы кернеудің сандық мәнін анықтауға мүмкіндік береді.

Потенциалдық диаграмманы тұрғызу тәртібі:

- кез келген бір түйіннің потенциалын нөлге теңестіреді;

- потенциалы белгілі деп алынған нүктеден бастап айналыс бойымен келесі нүктелердің потенциалдарын есептейді;

- өнбойды еркінше алынған бағытта айналып жүріп отырып, потенциалы белгілі («базалық түйін») нүктеге қайтып келеді (нүктелердің потенциалдарын есептеп отыру керек).

Кедергілер абсцисса өсі бойынша белгіленеді, ал потенциалдар –ордината өсі бойынша.

Кедергілердің және потенциалдардың масштабтарын белгілеп алған қолайлы.

Диаграмма тұрғызуға арналған ескерту:

1) пассивті элементтегі токтың бағыты потенциалдардың айырымына байланысты, яғни ток жоғарғы потенциалдан төменгі потенциалға қарай жүреді;

2) активті элементте потенциал «секіріп» өседі. Өсуі немесе төмендеуі ЭҚК- тің шамасына және айналыс бағытына байланысты. Бағыттас болса өседі, керісінше болса төмендейді.

Тізбектің бөлігінде өзгеретін потенциалдардың шамасы формулалар ретінде 1.1-кестеде көрсетілген.

1.1-кесте

Тізбек бөлігі	Потенциалдың өзгерісі
	φ в>φа φ в= φа+Е
	φа>φв φа= φв +Е φв= φа-Е
	φа>φв φв= φа-IR
	φ в>φа φ в= φа+IR
	φ в= φа+Е-IR

Потенциалдық диаграмманың қасиеті:

Кез келген кедергінің потенциалын, екі түйіннің арасындағы кернеуді және тармақтардағы токтарды есептеуге лайықты екенін көрсетеді.

Мысалы: Тармақталған тізбектің сыртқы контурының потенциалдық диаграммасын сызу (1.6, а, ә-сурет).

1.6, а, ә-сурет. а) Электртізбегінің сұлбасы. ә) тізбектің потенциалдық диаграммасы

φ_а= 0

φ _в= φ_a+E₁

φ_c= φ_b-I₁R₁

φ_d= φ_c+I₂R₂

φ_a=φ_d-E₂

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: