Elektr mayda: Bu nima?

Electrical4u

Maydon: Elektr tushunchalari

China

Elektr toqmoq nima?

Elektr toqmoqi elektronlar yoki ionlar kabi zaryadlangan parçalarning elektromusbatda yoki bo'shliqda harakatlanishi bilan aniqlanadi. Bu, vaqtga nisbatan elektromusbat orqali o'tkazilayotgan elektr zaryadi tezligidir. Elektr toqmoq matematik taraqatda (masalan, formulalarda) "I" yoki "i" simvoli bilan ifodalangan. Toqmoq birligi amper yoki amp deyiladi. Bu A bilan belgilanadi.

Matematik taraqatda, zaryadning vaqtga nisbatan o'tish tezligi quyidagicha ifodalash mumkin,

$\begin{align*} I = \frac {dQ} {dt} \end{align*}$

Boshqa qilib aytganda, elektromusbat yoki bo'shliqda o'tkazilayotgan zaryadlangan parçalar oqimi elektr toqmoq deb ataladi. Harakatlanayotgan zaryadlangan parçalar elektronlar, chiziqlar, ionlar va boshqalar bo'lishi mumkin.

Toqmoqning o'tishi musbatdan qatnashadi. Masalan:

Musbatda, toqmoqning o'tishi elektronlarga sabab aniq.
Poluprovodniklarda, toqmoqning o'tishi elektronlarga yoki chiziqlarga sabab aniq.
Elektrolitda, toqmoqning o'tishi ionlarga sabab aniq va
Plazmada—ionlangan gazda, toqmoqning o'tishi ionlarga va elektronlarga sabab aniq.

Elektromusbatda ikki nuqta orasiga elektr potentsial farqi ta'til etilganda, toqmoq yuqori potentsialdan past potentsialga o'tishni boshlaydi. Kuchlanish yoki potentsial farqi oshib borishi bilan, ikki nuqta orasida toqmoq oshib boradi.

Agar shema ichidagi ikki nuqta bir xil potentsiyada bo'lsa, toqmoq o'ta olmaydi. Toqmoqning miqdori ikki nuqta orasidagi kuchlanish yoki potentsial farqidan bog'liq. Shuning uchun, toqmoqni kuchlanishning natijasi deb aytish mumkin.

Elektr toki elektromagnetik maydonlarni yaratishi mumkin, bu maydonlar induktorlar, transformatorlar, generatorlar va motordalarda ishlatiladi. Elektr konduktorlarida toki qarshilikni yaratadi, bu esa isitish yoki Joul isitishini taqdim etadi, bu esa yandiq chirog'ida nur yaratadi.

Vaqt bo'yicha o'zgaruvchi elektr toki telekomunikatsiyalarda ma'lumotlarni yuborish uchun ishlatiladigan elektromagnetik to'qimlarni yaratadi.

AC va DC tokilar

Zaryadning tebranishi asosida elektr toki ikkita turga bo'linadi, ya'ni, alternavtiv toki (AC) va doir toki (DC).

Alternavtiv toki (AC)

Qarama-qarshi yo'nalishda davriy ravishda tebranayotgan zaryad alternavtiv toki (AC) deb ataladi. AC ham "AC toki" deb ataladi. Bu, tekshirilgan holda bir xil narsani ikki marta aytishga o'xshaydi "AC toki toki".

Alternavtiv toki davriy intervalda yo'nalishini o'zgartiradi.

Alternavtiv toki nol bilan boshlanadi, maksimumga yetib, nolgacha kamayadi, so'ngra qarama-qarshi yo'nalishda maksimumga yetib, asl qiymatga qaytariladi va bu tsikl cheksiz takrorlanadi.

Alternavtiv toki maydon shakli sinusoidal, uchburchak, kvadrat, piyoz diqqatli, va hokazo bo'lishi mumkin.

Maydon shaklining xususiyati muhim emas—faqat takrorlanuvchi maydon shakli bo'lishi kerak.

Shunday qilib, ko'pincha elektr tarmog'larida, alternavtiv tokining tipikal maydon shakli sinusoidal maydon shakli. Pastdagi rasmga keltirilgan kabi, alternavtiv toki sifatida ko'rinadigan tipikal sinusoidal maydon shakli quyidagicha:

Alternator alternator toksiz akim yaratish uchun mo'ljallangan. Alternator - bu maxsus turdagi elektr energetik generatori, uning asosiy vazifasi toksiz akim yaratishdir.

Toksiz elektr energiyasi keng qamrovli tarzda sanoat va ixtisoslashtirilgan tashkilotlarda ishlatiladi.

Tog'ri akim

Elektron zaryadning faqat bitta yo'nalishda harakati tog'ri akim (DC) deb ataladi. DC ham "DC Current" deb atalishi mumkin. Bu o'rtada bir xil narsani ikki marta aytishga o'xshaydi, ya'ni "Tog'ri akim akim".

Tog'ri akim faqat bitta yo'nalishda yuradi, shuning uchun uni boshqa nom bilan "bir yo'nalishli akim" deb ham atash mumkin. Tog'ri akimning grafik tasviri quyidagi rasmga ko'rsatilgan.

Tog'ri akimni batareya, quyosh elementlari, yonma-yon elementlar, termoparalar, kommutatorli elektr energetik generatorlar va boshqalar orqali yaratish mumkin. Toksiz akimni rektifikator yordamida tog'ri akimga aylantirish mumkin.

Tog'ri elektr energiyasi umumiy holda past voltajli qurilmalarda ishlatiladi. Ko'pincha elektron shemalar tog'ri elektr energiyasiga ega bo'lishi kerak.

Elektr akimini qanday o'lchanadi (akim birliklari)?

Akimning SI birigi amper yoki amp deb ataladi. Bu A bilan belgilanadi. Amper - bu elektr akimining asosiy SI birigi. Amper birigi ulug' physicist Andrew Marie Ampere nomi bilan atalgan.

SI sistemada, 1 amper - bu elektron zaryadning ikki nuqtadan o'tish tezligi bir coulomb sekundaga teng. Shunday qilib,

$\begin{align*} 1 \,\, Ampere = \frac {1\,\,Coulomb} {1\,\,Second} = \frac {C} {S} \end{align*}$

Shunday qilib, elektr toki kulyon sekundada yoki C/S bilan o'lchanadi.

Elektr tokining formulasi

Tokning asosiy formulalari quyidagilardir:

Tok, kuchlanish va qarshilik orasidagi munosabat (Ohm qonuni)
Tok, quvvat va kuchlanish orasidagi munosabat
Tok, quvvat va qarshilik orasidagi munosabat

Bu munosabatlarni quyidagi rasm ko'rsatadi.

Tokning formulasi 1 (Ohm qonuni)

Ohm qonuniga ko'ra,

$\begin{align*} V = I*R \end{align*}$

Shunday qilib,

$\begin{align*} I = \frac{V}{R}\,\,A \end{align*}$

Misol

Quyidagi elektr tarmog'ida, $24\,\,V$ kuchlanish qarshilik $12\,\,\Omega$ ga taqsimlangan. Rezistor orqali o'tkazilayotgan aralashuvni aniqlang.

Yechim:

Berilgan ma'lumotlar: $V=24\,\,V ,\,\, R=12\,\,\Omega$

Ohmning qonuni bo'lganda,

$\begin{align*} & I = \frac{V}{R} \\ & = \frac{24}{12} \\ & I = 2\,\,A \end{align*}$

Shunday qilib, tenglamani ishlatib, rezistor orqali o'tkazilayotgan elektr toki $2\,\,A$ bo'lib, 2 A.

To'g'ri toki formulasi 2 (quvvat va voltaj)

Elektr quvvati - bu ta'minot voltaji va elektr toki ko'paytmasi.

$\begin{align*} P = V*I \end{align*}$

Shunday qilib, toki quvvatni voltajga bo'lganda hosil bo'ladigan natija. Matematik jihatdan,

$\begin{align*} I = \frac{P}{V}\,\,A \end{align*}$

Bu yerda $A$ amper yoki amp (elektr tokining o'lchov birligi) ni anglatadi.

Misol

Quyidagi elektr tarmog'ida, $24\,\,V$ taqsim etilgan voltaj $48\,\,W$ quvvatli lampa qo'yilgan. $48\,\,W$ quvvatli lampa tomonidan olingan aralashni aniqlang.Yechim:

Berilgan ma'lumotlar: $V=24\,\,V ,\,\, P=48\,\,W$

Formula bo'yicha,

$\begin{align*} & I = \frac{P}{V} \\ & = \frac{48}{24} \\ & I = 2\,\,A \end{align*}$

Shunday qilib, yuqoridagi formulani ishlatib, $48\,\,W$ quvvatli lampa tomonidan olingan aralash $2\,\,A$ ga teng.

Aralash Formulasi 3 (Quvvat va qarshilik, ohmlik yo'qotma, qarshilikli issiqlov)

Biz bilamizki, $P = V * I$

Endi Ohmning qonuni $V = I * R$ bu tenglamaga qo'yilsa, quyidagilarni olishimiz mumkin,

$\begin{align*} P = I^2*R \end{align*}$

Demak, jarayon kuchi quvvat va qarshilik orasidagi nisbatning kvadrat ildizi hisoblanadi. Matematik jihatdan, bu formulasi quyidagicha ifodalangan:

$\begin{align*} I = \sqrt{\frac{P}{R}}\,\,A \end{align*}$

Misol

Quyidagi shema ko'rsatilganidek, $100\,\,W$ , $20\,\,\Omega$ lampadan o'tkaziladigan jarayon kuchini aniqlang

Yechim:

Berilgan ma'lumotlar: $P=100\,\,W ,\,\, R=20\,\,\Omega$

Yuqorida ko'rsatilgan kabi oqim, quvvat va qarshilik orasidagi munosabatga asosan:

$\begin{align*} & I = \sqrt{\frac{P}{R}} \\ & = \sqrt{\frac{100}{20}} \\ & = \sqrt{5} \\ & I = 2.24\,\,A \end{align*}$

Shunday qilib, tenglamadan foydalanib, biz quyidagicha oqimni topamiz: $100\,\,W$ , $20\,\,\Omega$ lampasining oqimi $2.24\,\,A$ .

Oqimning o'lchov birligi

Oqimning o'lchov birligi massa (M), uzunlik (L), vaqt (T) va amper (A) orqali quyidagicha beriladi: $M^0L^0T^-^1Q$ .

Oqim (I) sekundda kulyonlarni ifodalaydi. Shunday qilib,

$\begin{align*} I = \frac{Q}{t} = \frac{[Q]}{[T]} = QT^-^1 = M^0L^0T^-^1Q \end{align*}$

Haritoning arus konvensional va elektron oqimi

Arus konvensional va elektron oqimi haqida qisqacha xato fikrlar mavjud. Ikkalasini farqlashga harakat qilaylik.

Elektr zaryadlarini o'tkazuvchilarda taqsimlash uchun ishlatiladigan shariklarning mobil yoki bepul elektronlar bo'lib, elektr maydonining yo'nalishi, tushuncha bo'yicha, musbat test zaryadlarini suruvchi qonuniy qoidalarga asoslanadi. Shuning uchun, bu salbiy zaryadli shariklar, ya'ni elektronlar, elektr maydoni yo'nalishiga qarama-qarshi yo'nalishda oqiydi.

Elektron nazariyasi bo'yicha, o'tkazuvchiga voltaj yoki potentsial farqi ta'sir ettirilganda, zaryadli shariklar shema orqali oqib boradi, bu esa elektr arusini tashkil etadi.

Bu zaryadli shariklar yuqori potentsialdan past potentsialga, ya'ni batareya musbat polusidan negativ polusigacha shexsiy shemada oqiydi.

Amma metallik o'tkazuvchilarda, musbat zaryadli shariklar nisbatan sabit joylashgan, lekin salbiy zaryadli shariklar, ya'ni elektronlar, tezkor harakat qila oladi. Poluprovodniklarda, zaryadli shariklar musbat yoki salbiy bo'lishi mumkin.

Musbat zaryadli shariklar va salbiy zaryadli shariklar qarama-qarshi yo'nalishda oqishi elektr shemasida bir xil ta'sirni beradi. Arus oqimining sababi musbat yoki salbiy zaryadlar, yoki ikkalasi bo'lishi mumkin, shuning uchun arus yo'nalishi uchun zaryadli shariklar turiga bog'liq emas standart talab ko'rsatiladi.

Arus konvensional yo'nalishi, musbat zaryadli shariklar oqish yo'nalishi, ya'ni yuqori potentsialdan past potentsialga hisoblanadi. Shuning uchun, salbiy zaryadli shariklar, ya'ni elektronlar, arus konvensional yo'nalishiga qarama-qarshi, ya'ni past potentsialdan yuqori potentsialga oqadi. Demak, arus konvensional va elektron oqimi qarama-qarshi yo'nalishda oqadi, bu rasmda ko'rsatilgan.

direction of coventional current and electron flow — Arus konvensional va elektron oqimi yo'nalishi

Aniqlik arusining yo'nalishi: Batareyaning musbat polustan salbiy polusiga musbat zaryad egasilarining yurishiga aniqlik arusining yo'nalishi deyiladi.
Elektronlar oqimi: Elektronlar oqimi elektronlarning yurishiga aytiladi. Elektronlar - ya'ni, salbiy zaryad egasilar - batareya salbiy polustan musbat polusiga yurishini elektronlar oqimi deb ataladi. Elektronlar oqimi aniqlik arusining yo'nalishiga qarama-qarshi bo'ladi.

Quyidagi rasmda aniqlik arusining va elektronlar oqiminin yo'nalishi ko'rsatilgan.

Aniqlik arusi va elektronlar oqimi

Aniqlik arusi

Aniqlik arusi suyuq, gaz yoki bo'shliq kabi izolyator orqali oqishga aytiladi.

Aniqlik arusi oqish uchun konduktor talab qilinmaydi; shuning uchun u Ohm qonuni asosida ishlamaydi. Aniqlik arusining misoli - vakuum tubi, bu erda katoddan anodga elektronlar vakuumda oqadi.

Konduksiya arusi

Istalgan konduktor orqali oqib o'tgan arus konduksiya arusi deb ataladi. Konduksiya arusi oqish uchun konduktor talab qilinadi; shuning uchun u Ohm qonuni asosida ishlaydi.

Qo'shimcha arus

Resistor va kondensator V voltaj manbasi bilan parallel ulanganligi quyidagi rasmga ko'ra. Kondensator orqali oqib o'tgan arus resistor orqali oqib o'tgan arusdan farqli bo'ladi.

Resistor orqali oqib o'tgan arus tayyorlangan va unda quyidagi tenglama orqali ifodalangan.

$\begin{align*} I_1 = \frac{V}{R} \end{align*}$

Bu oqil “elektr oqimi” deb ataladi.

Endi kondensator orqali oqim faqat kondensator bo'lgan joyda voltaj o'zgarishi bilan yuzaga keladi, bu quyidagi tenglama yordamida berilgan:

$\begin{align*} I_2 = \frac{dQ}{dt} = C \frac{dV}{dt} \end{align*}$

Bu oqim “yerga ko'chirish oqimi” deb ataladi.

Fizik jihatdan, yerga ko'chirish oqimi haqiqiy oqim emas, chunki shunga o'xshash fizik miqdorlar (masalan, zaryadlar) oqimini yo'q.

Oqimni o'lchash usullari

Elektr va elektron tarmoqlarda, oqimni o'lchash muhim parametr hisoblanadi.

Elektr oqimini o'lchay oladigan qurilma ammeter deb ataladi. Oqimni o'lchash uchun ammeter tarmoqqa seriya ulanishi kerak.

Resistor orqali oqimni ammeter yordamida o'lchash quyidagi rasmga ko'ra ko'rsatilgan.

Elektr oqimini galvanometr yordamida ham o'lcha olasiz. Galvanometr hajmi va yo'nalishini birga beradi.

Oqimni tarmoqni buzmasdan uning shunga bog'liq magnit maydonini aniqlash orqali o'lcha olasiz. Tarmoqni buzmasdan oqimni o'lchash uchun turli qurilmalar mavjud.

Hall effekti arus sensor transduserlari
Arus transformatori (CT) (faqat AC ni o'lchaydi)
Klemmetrlar
Shunt omillar
Magnetorezistiv maydon sensorlari

Arus haqida umumiy savollar

Arus bilan bog'liq bo'lgan ba'zi umumiy savollarni o'rganaylik.

Qanday qurilma elektrik arusini o'lchash uchun elektromagnitdan foydalanadi?

Galvanometr - bu elektrik arusini o'lchash uchun elektromagnitdan foydalanadigan o'lchov qurilmasi.

Galvanometr - bu mutlak qurilma; u arusni defleksiya burchagi tanjantiga ko'ra o'lchaydi.

Galvanometr arusni to'g'ridan-to'g'ri o'lchasha oladi, lekin bu jarayonda shema kesib tushirilishi kerak; shuning uchun ba'zan bu qiyin bo'lishi mumkin.

Elektrik arus qanday magnit kuchini yaratadi?

Magnet maydonida joylashtirilgan arus o'tkazuvchi ishlab chiqaruvchi kuchga tabassum qiladi, chunki arus - bu zaryadlar oqimi hisoblanadi.

Quyidagi rasm (a) da ko'rsatilganidek, arus o'tkazuvchida arus o'tishini taqqoslaymiz. Flemingning o'ng qo'l qoidasiga ko'ra, bu arus soat yordamiga magnit maydonini yaratadi.

企业微信截图_17098660781451.png 企业微信截图_17098660847078.png

Elektrik arus tomonidan yaratilgan magnit kuch

Ishlab chiqaruvchining magnit maydoni uning ustidagi maydonni kuchlanga va pastki maydonni zayıflatadi.

Maydon liniyalari sertlangan rezina bandlar kabi hisoblanadi; demak, ular ishlab chiqaruvchini pastga tortadi, ya'ni kuch pastga yo'nalgan, rasm (b) da ko'rsatilganidek.

Bu misolda, magnit maydonida jarayon o'tkazuvchi qattor kuchni his qiladi. Quyidagi tenglama, jarayon o'tkazuvchi qattordagi magnit kuchining intensivligini aniqlaydi.

$\begin{align*} F_B = BIL\,\,Sin\theta \end{align*}$

Elektr toki oqish uchun quyidagi shartlar kerak bo'ladi

Elektr toki oqish uchun quyidagi shartlar kerak:

Ikkita nuqtalar orasida potentsial farq mavjud bo'lishi. Agar skemada ikkita nuqta bir xil potentsialda bo'lsa, tok oqmaydi.
Batareya yoki boshqa tok manbasi, jismoning ozroq elektronlarini tortib turuvchi manba.
Elektr zaryadlarini ta'minlaydigan konduktor yoki provod.
Skema yopiq yoki to'liq bo'lishi. Agar skemalarni ochsa, tok oqmaydi.

Bu elektr toki oqish uchun kerak bo'lgan shartlar. Quyidagi rasmda yopiq skemada tok oqish ko'rsatilgan.

Elektr toki va statik elektr o'rtasidagi farqni eng yaxshi qanday ifodalash mumkin?

Elektr toki va statik elektr o'rtasidagi asosiy farq, elektronlar yoki zaryadlar konduktor ichida oqishdir.

Statik elektrda esa, zaryadlar nihoyatda yig'iladi va substansiyning sirtida joylashadi.

Elektr toki elektronlarning oqishi sababidan, statik elektr esa, bir obyekt dan boshqasiga negativ zaryadlar o'tishi sababidan paydo bo'ladi.

Elektr toki faqat konduktorlarda paydo bo'ladi, statik elektr esa, konduktor yoki izolyatorlarda ham paydo bo'lishi mumkin.

Elektr toki magnit kutubini qanday ta'sir qiladi?

Biz bilamiz, elektr toki oqishda, ya'ni elektr zaryadlari harakat qilganda, uning magnit maydoni paydo bo'ladi. Agar biz magnitni bu maydonda qo'yib qoysak, u kuchni his qiladi.

Elektrik zaryadlari, ya'ni elektrik aralashi, o'xshash maqnit poluslarini tortishadi va qarama-qarshi maqnit poluslarini rad etadi. Demak, elektrik aralash maqnit maydon orqali maqnit polusiga ta'sir qiladi.

Qanday asbob elektrik aralashni o'lchash uchun ishlatiladi

Elektrik aralashni o'lchash uchun ishlatiladigan asbob ampermetr deb ataladi. Ampermetr o'lchanishi kerak bo'lgan aralashli shema bilan seriada ulanishi kerak.

Boshqa turdagi asboblar ham elektrik aralashni o'lchash uchun ishlatiladi.