4.Киргхорфтың бірінші және екінші заңдарын дәлелдеңіз.
Электр тізбектерін есептеу кезінде Ом заңымен қатар Кирхгофтың заңдары да кеңінен қолданылады. Кирхгофтың екі заңы электр тізбектерінің негізгі заңдары ретінде саналады.
Кирхгофтың бірінші заңы электр тізбегінің түйіндерінде зарядтардың жинақталмайтындығына, яғни токтың үздіксіз жүретіндігіне (үздіксіздік принципіне) негізделеді. Бұл заң тізбектің түйініне қатысты қолданылады.Бұл заңның бірінші тұжырымдамасы бойынша тізбектің кез-келген түйінінде түйіскен токтардың алгебралық қосындысы нөлге тең. Математикалық түрде жазылуы:
Теңдеу құру үшін түйінге қарай бағытталған токтардың таңбасын «+»,ал түйіннен шыққан токтардың таңбасын «-» етіп алу керек. Мысалы,15-суреттегі түйін үшін:
I1+I3-I2-I4=
Егер I2 және I4 токтарын теңдіктің оң жағына шығарсақ, онда I1+I3=I2+I4 яғни (екінші тұжырымдама бойынша)
түйінге кірген токтардың арифметикалық қосындысы түйіннен шыққан токтардың арифметикалық қосындысына тең.
Берілген тізбек үшін Кирхгофтың бірінші заңы бойынша құрылатын теңдеулер саны (N(1))түйіндер санынан (t)біреуге кем болады: N(1)=t-1
Электр тізбектерін есептеу кезінде Ом заңымен қатар Кирхгофтың заңдары да кеңінен қолданылады. Кирхгофтың екі заңы электр тізбектерінің негізгі заңдары ретінде саналады.
Кирхгоф екінші заңы энергияның сақталу заңына сүйенеді және электр тізбегінің контурына қатысты қолданылады. Бұл заңның бірінші тұжырымдамасы:
Тұйық контурдағы э.қ.к.-тердің алгебралық қосындысы сол контурдағы кедергілердегі кернеулердің түсулерінің алгебралық қосындысына тең. Математикалық түрде жазылуы:
мұндағы n-қарастырылатын контурдағы э.қ.к.-тердің
саны; m-қарастырылатын контурға қатысты тармақтардағы кедергілер саны. Кирхгоф екінші заңының екінші тұжырымдамасы: Кез-келген тұйық контурдың бойындағы кернеулердің алгебралық қосындысы нөлге тең:
Бұл өрнекті қолданған кезде э.қ.к. көзіндегі кернеудің бағыты оның э.қ..к.-інің (Е) бағытына қарсы бағытталатынын ескеру керек. Берілген тізбек үшін Кирхофтың екінші заңы бойынша құрылатын теңдеулер саны(N(2)) тізбектегі тармақтар санымен(к) бірінші заңы бойынша құрылатын теңдеулер санының айырмасына тең, яғни N(2)=к-(t-1). Кирхофтың екінші заңы бойынша теңдеу құрудың реті: а)Тізбектің тармақтарындағы токтардың бағыттарын өз қалауымызша таңдап аламыз);ә) Контурларды айналу бағытын өз қалауымызша таңдап аламыз; б) Э.қ.к.-тердің алгебралық қосындысын тапқан кезде контурдағы э.қ.к.-тің бағыты контурды айналу бағытымен сәйкес келсе, онда оның таңбасы «+», ал керісінше жағдайда «-» етіп аламыз;в) Кедергімен жүретін токтың бағыты контурды айналу бағытымен сәйкес келсе, онда кернеудің түсуінің (IR) таңбасы таңбасы «+», ал керісінше жағдайда «-» болады.
5.Сымдардың ауытқуы мен кернеудің жоғалуын есептеңіз
6.Токтың жылулық әсері дегеніміз не?
Электр тогының жылулық әректін ағылшын ғалымы Дж. Джоуль мен орыс физигі Э. Ленц тәжірибе жүзінде зерттеген. Тогы бар өткізгіште бөдініп шығатын жылу мөлшері электр өрісінің өткізгіштің кедергісін жеңуге жұмсаған жүмысына тең:
Q=Aж= I2RT.(1)
(1) формула Джоуль-Ленц заңының математикалық өрнегі болып табылады және ол былай оқылады: өткізгіштегі токтың бөліп шығаратын жылу мқөлшері өткізгіштің кедергісіне, ток күшінің квадратына және онің өту уақытына тура пропорционал.
Кедергілері R1 және R2 болатын өткізгіштерді тізбектей жалғаған кезде, оларда бөлініп шыққан жылуды былай өрнектеуге болады:
Q1=I2R1t, Q2=I2R2t.
Осыдан
Q1/Q2=R1/R2 (2)
екені шығады. Демек, тізбектей жалғанған кезде әрбір өткізгіште бөлініп шығатын жылу мөлшері осы өткізгіштердің кедергілеріне тура пропорционал.
Кедергілері R1 және R2 болатын ЭҚК-і жоқ тізбектің екі бөлігін паралель жалғаса, токтың әрбір жеке бөлігінде бөліп шығаратын жылу мөлшері
Q1=U2t/R1, Q2=U2t/R2.
Осыдан
Q1/Q2=R1/R2 (3)
ЭҚК-і жоқ тізбектің параллель жалғанған бөліктерінде токтың бөліп шығаратын жылу мөлшері осы бөліктердің кедергілеріне кері пропорционал болады.
2 және 3 өрнектерден көріп отврғанымыздай, тізбектей жалғанған кезде ең көп жылу мөлшері кедергісі ең үлкен өткізгіште, ал параллель жалғанған кезде кедергісі ең кіші өткізгіште бөлініп шығарылады.
Электр тогының жылулық әсері тұрмыстық, өнеркәсіптік жылу қондырғыларында қолданылады. Олар электр шамдарында, өлшеу техникаларында, аспаптарында, электрлік дәнекерлеуде, тағы да басқа көптеген қазіргі заманғы техниканың салаларында пайдаланылады.
1.Өрістің кернеулігі нөлге тең болмауы керек.
2.Өріске әсер етуші күштің бар болуы шарт.
3.Зарядталған бөлшектердің бағытталған қозғалысы болуы керек.
4.Потенцииалдар айырымы нөлге тең болмауы керек.