3 Дәріс кешені

Дәріс № 1.1

Тақырып: Сызықтық электр тізбектері

Дәріс мақсаты: Студенттерді «Электротехниканың теориялық негіздері» пәнінің мақсатымен таныстыру. Электр тізбектерінің негізгі элементтерін және оларды сипаттайтын шамалармен таныстыру.

Маңызды сөздер: тоқ күші, кернеу, кедергі, энергия көзі, түйін, тармақ, контур

Тізбектің негізгі параметрлері:

Электр тоғы деп, заряталған бөлшектердің бір бағыттағы реттелген қозғалысын айтады. Зарядталған бөлшектерге электрондар (металдарда) және иондар (газ және сұйықтықтарда)жатады.

Тоқ күші, уақыт бірлігі ішінде өтетін зарядталған бөлшектердің санын сипаттайтын шама болады. Ол келесі формуламен анықталады

. (1.1.1)

Тұрақты тоқ үшін: → (1.1.2)

Электр қозғаушы күші (ЭҚК): Энергия көзін сипаттайын шама. Ол энергия көзінің ішіндегі зарядтарды қозғауға жұмсалған сыртқы күштердің жұмысына тең болады. Электр қозғаушы күшінің өлшем бірлігі Вольт, [B]

(1.1.3)

Кернеу – скалярлық шама, жалпы алғанда ол уақытқа тәуелді функция.

u = u(t). Кернеу, электр өрісі күштерінің сыртқы тізбек бойындағы зарядтарды қозғауға жұмсалған жұмысқа тең болады. Кернеудің өлшем бірлігі Вольт, [B]

(1.1.4)

Сурет 1.1.1 - Электр тізбегінің бөлігі

Немесе, кернеуді сыртқы тізбектің екі нүктесінің арасындағы потенциалдар айырмасы ретінде қарастыруға болады(сур.1.1.1)

(1.1.5)

Қуат – уақыт бірлігі ішіндегі энергияның өзгеру жылдамдығын сипаттайтын шама. Қуаттың өлшем бірлігі -Джоуль/с [Дж/с] немесе Ватт [Вт]

Электр кедергісі деп өткізгіштің өтіп жатқан тоққа кедергісін айтады. Ол өткізгіштің геометриялық өлшемдеріне, ұзындығына, көлденең қимасының ауданына тәуелді болады:

; (1.1.6)

мұндағы, ρ - өткізгіштің материаының меншікті кедергісі [Ом ∙м];

l -өткізгіштің ұзынығы, [м], s - өткізгіштің көлденең қимасының ауданы, [м²]

Сонымен қатар, кедергі температураға тәуелді болады. Оны келесі формула сипаттайды:

, (1.1.7)

мұндағы, - температурасындағы кедергі, Ом ; α- температуралық коэффициент; - бастапқы температура; - соңғы температура

Электр тізбегінің негізгі элементтері туралы мәліметтер

Резистивті элемент (резистор) Резистивті элементтің шартты белгісі (1.1.2а суретінде көрсетілген) негізгі сипаттамасы - (немесе ), вольт-амперлік сипаттама (ВАС) деп аталады. (сур 1.1.2б)

U

Сурет 1.1.2 – Резистивті элементтер а) резистордың шартты белгісі; б) резистордың вольт - амперлік сипаттамасы

И ндуктивтік элемент (индуктивті орама) Индуктивті ораманың шартты белгісі 1.13а суретте көрсетілген. Оның негізгі сипатамасы вебер амперлік сипаттама 1.1.3б суретте көрсетілген

а) б)

Сурет 1.1.3 а) индуктивті ораманың шартты белгісі

б) индуктивті ораманың вебер амперлік сипаттамасы

Ораманың индуктивтілігі ағынілінісуінің , осы ораманың орамдары арқылы жүріп жатқан тоққа қатынасына тең болады,

. (1.1.8)

Индуктивтіліктің өлшем бірлігі, Генри [Гн]

Электр сыйымдылығы бар элемент (конденсатор)

Индуктивті ораманың шартты белгісі 1.1.4а суретте көрсетілген. Оның негізгі сипатамасы вебер амперлік сипаттама 1.1.4б суретте көрсетілген

а ) б)

Сурет 1.1.4 - а) сыйымдылықтың шартты белгісі

б) кулон вольттік сипаттама

Конденсатор – сыйымдылқпен сипатталатын пассивті элемент№ Сыйымдылықты төмендегі формуламен өрнектеледі.

(1.1.9)

Электр энергиясының көздері.

Электр энергиясының көздерін екі түрде көрсетуге болады:

А) ЭҚК немесе кернеу көзі (генераторлар, аккумуляторлар жатады)

Егер кернеу көзінің ішкі кедергісін ескеретін болса, олреалды кернеу көзі деп аталады. Реалды кернеу көзінің ұштарындағы кернеу келесі теңдеумен анықталады. Кернеу көзінің ішкі кедергісі тізбектей жалғанады.

(1.1.10)

мұндағы, - кернеу көзінің ұштарындағы жүктеме жалғанбаған кезіндегі кернеу (бос жүріс кернеуі) I - тізбектің жүктеме тоғы.

- кернеу көзінің ішкі кедергісі. - қысқа тұйықтау тоғы.

Сурет 1.1.5 - Реалды кернеу көзінің а) балама схемасы

б) вольт амперлік сипаттамасы

Егер, кернеу көзінің ішкі кедергісін ескермесек ( ), онда ол идеалды кернеу көзі деп аталады (сур.1.1.6 а,б). Оның ұштарындағы кернеу ЭҚК - не тең болады.

Сурет 1.1.6 - Идеалды кернеу көзі а) вольт амперлік сипаттамасы; б) балама схемасы

б) Тоқ көзі ( электронды лампалар, жартылайөткізгіш аспаптар жатады)

Оған сәйкес келетін балама схема және вольтамперлік сипаттама 1.1.7 суретте көрсетілген. Тоқ көзінің ішкі кедергісі параллель жалғанады. Оның параметрлері төмендегі теңдеулерден анықталады. (1.1.10) теңдеудің екі жағын кедергіге бөлеміз, сонда

Немесе, (1.1.11)

мұндағы, ; - тоқ көзінің ішкі өткізгіштігі.(1.111) -ші теңдеу 1.1.7-ш суретте сипатталған

С урет 1.1. 7 - Реалды тоқ көзінің а) балама схемасы б) вольтамперлік сипаттамасы

а

Сурет 1.1.8 - Идеалды тоқ көзінің а) балама схемасы б) вольтамперлік сипаттамасы