Бақылау сұрақтары

1. Магнит индукциясының векторы мен магнит өрісі кернеулігі нені

сипаттайды және олардың арасындағы тәуелділік қандай ?

2. Түзу және дөңгелек токтар үшін магнит өрістерінің бағытын анықтау

үшін бұранда ережесін қолдану.

3. Био-Савар-Лаплас заңының оқылуы қалай?

4. Ұзындығы шектелген түзу токтың магнит өрісінің кернеулігі.

5. Дөңгелек токтың осіндегі және центріндегі магнит өрісінің кернеулігін

қорытып шығарыңыз.

№ 30 зертханалық жұмыс

Кедергі арқылы конденсатордың разрядталуын зерттеу

Ж ұ м ы с т ы ң м а қ с а т ы : RC тізбектің уақыт тұрақтысын анықтау.

К е р е к т і қ ұ р а л – ж а б д ы қ т а р : ВС-24 ток көзі, электрлік секундомер, микроамперметр, конденсатор, кедергісі үлкен резистор.

Ә д і с т е о р и я с ы

Кез келген «лездік» процестердің орындалуы қанша қысқа болса да белгілі бір уақыт аралығында өтеді. Өтпелі процестерді зерттеу, белгілі бір құбылыстардың стационарлық өту процесін бақылау құбылыстарды тереңірек түсініп, оны практикада қолдануға мүмкіншілік береді.

Электрлік құбылыстардың ішінде өтпелі процесс ретінде конденсатордың зарядталуы мен разрядталуы ерекше орын алады.

Конденсатордың зарядталуы оны тұрақты ток көзіне қосқаннан басталып (1-сурет), толық зарядталуы оның пластиналарындағы потенциалдар айырымы ток көзінің ЭҚК-не теңелгенге дейін өтеді. Осы кезде конденсаторда ток көзінің ЭҚК–не кері бағытталған кернеу пайда болады. Конденсатордың астарларына жинақталған  C

зарядтардың мөлшері өскен сайын U кернеуі

де өседі, ал зарядтық тогы азаяды:

Кернеудің әсерлік мәні әрбір уақыт аралы- R

ғында  - U шамасына төмендеп отырады. 1-сурет

Конденсатор толық зарядталғанда U мен 

мәндері теңеседі де, кернеудің әсерлік мәні нольге тең болады, сол кезде зарядтық ток тоқталады. Теориялық жағынан алып қарасақ, бұл құбылыстың өтуіне өте көп уақыт керек, ал іс жүзінде конденсатор аз кедергі арқылы зарядталса, өте аз уақыт аралығында орындалады.Токтың осындай максимум мәнінен нольге дейін жетуі конденсатордың разрядталуы кезінде де байқалады, себебі ток зарядтың бірлік уақыт ішінде өзгеруіне пропорционал:

, (1)

ал заряд шамасы конденсатор сыйымдылығына пропорционал екені белгілі

dq=CdU, . (2)

Ом заңы бойынша: . (3)

(2) және (3) теңдіктерді біріктіре отырып, келесі теңдікті аламыз:

немесе . (4)

(4) формула конденсатордағы кернеудің салыстырмалы төмендеуі өткен уақытқа пропорционал, ал RC көбейтіндісіне кері пропорционал екенін көрсетеді. Яғни, разрядтық тізбекті құрайтын R мен С неғұрлым үлкен болса, соғұрлым аз өзгереді. Тізбектей қосылған конденсатор мен кедергіден тұратын электр тізбегінің маңызды параметрі RС көбейтіндісі тізбектің тұрақтысы деп аталады.

Егер теңдеуінің екі жағынан да интеграл алсақ, (минус кернеудің азаюын көрсетеді), конденсатор разрядталғанда токтың өзгеру заңын анықтаймыз:

(5)

, (6)

мұндағы: I– берілген t уақыт мезетіндегі ток күші, I₀ – бастапқы t=0 болғандағы токтың максимал шамасы, R– кедергі, С– конденсатор сыйымдылығы, t- уақыт, е– натурал логарифм негізі. RC= болып белгіленеді де, уақыт тұрақтысы деп аталады. Егер =t болса, онда

.

Тізбектің уақыт тұрақтысы RС секунд ішінде ток күші 2,7 есе кемитінін, немесе ол максимал шамасының 0637 бөлігіне тең екенін көрсетеді.

Жұмыстың негізгі мақсаты:

1. Разряд тогының әртүрлі уақыт I₀

аралығында шамасын өлшеу.

2. Осы қисық бойынша уақыт

тұрақтысын анықтап, оның

табылған мәнін =RC форму-

ласымен есептелген мәнімен I₀/2.7

салыстыру керек.

0  t

2-сурет