Çfarë është aktuale në fizikë. Enciklopedia e madhe e naftës dhe gazit

Dërgoni punën tuaj të mirë në bazën e njohurive është e thjeshtë. Përdorni formularin më poshtë

Studentët, studentët e diplomuar, shkencëtarët e rinj që përdorin bazën e njohurive në studimet dhe punën e tyre do t'ju jenë shumë mirënjohës.

Postuar ne http://www.allbest.ru/

Ajo që quhet rrymë elektrike

Prezantimi

Rryma elektrike - lëvizja e rregulluar e grimcave të ngarkuara nën ndikimin e forcave fushe elektrike ose forcat e jashtme.

Drejtimi i lëvizjes së grimcave të ngarkuara pozitivisht zgjidhet si drejtimi i rrymës.

Një rrymë elektrike quhet konstante nëse forca e rrymës dhe drejtimi i saj nuk ndryshojnë me kalimin e kohës.

1. Kushtet për ekzistencën e një rryme elektrike konstante

Për ekzistencën e një rryme elektrike konstante, është e nevojshme të keni grimca të ngarkuara falas dhe një burim rryme. në të cilën kryhet shndërrimi i çdo lloj energjie në energji të një fushe elektrike.

Një burim aktual është një pajisje që shndërron një lloj energjie në energjinë e një fushe elektrike. Në një burim aktual për grimcat e ngarkuara në qark i mbyllur po veprojnë forca të jashtme. Arsyet për shfaqjen e forcave të jashtme në burime të ndryshme aktuale janë të ndryshme. Për shembull, në bateritë dhe qelizat galvanike, forcat e jashtme lindin për shkak të rrjedhës së reaksioneve kimike, në gjeneratorët e termocentraleve ato lindin kur një dirigjent lëviz në një fushë magnetike, në fotocelë - kur drita vepron në elektronet në metale dhe gjysmëpërçues.

Forca elektromotore e një burimi aktual është raporti i punës së forcave të jashtme me sasinë e ngarkesës pozitive të transferuar nga poli negativ i burimit aktual në atë pozitiv.

Forca aktuale - skalare sasia fizike, e barabartë me raportin e ngarkesës që kaloi përmes përcjellësit në kohën gjatë së cilës kaloi kjo ngarkesë.

ku I është forca aktuale, q është sasia e ngarkesës (sasia e energjisë elektrike), t është koha e tranzitit të ngarkesës.

Dendësia e rrymës është një sasi fizike vektoriale e barabartë me raportin e forcës së rrymës në zonën e prerjes tërthore të përcjellësit.

ku j është dendësia e rrymës, S është zona e prerjes tërthore të përcjellësit.

Drejtimi i vektorit të dendësisë së rrymës përkon me drejtimin e lëvizjes së grimcave të ngarkuara pozitivisht.

Tensioni është një madhësi fizike skalare e barabartë me raportin e punës totale të Kulombit dhe forcave të jashtme gjatë lëvizjes së një ngarkese pozitive në vend me vlerën e kësaj ngarkese.

ku A është puna totale e forcave të jashtme dhe Coulomb, q është ngarkesa elektrike.

Rezistenca elektrike është një madhësi fizike që karakterizon vetitë elektrike të një pjese të një qarku.

ku c është rezistenca e përcjellësit,

l është gjatësia e seksionit të përcjellësit,

S është zona e prerjes tërthore të përcjellësit.

Përçueshmëria është reciproke e rezistencës

ku G është përçueshmëria.

2. Ligjet e Ohmit

Ligji i Ohmit për një pjesë homogjene të një zinxhiri.

Fuqia aktuale në një seksion homogjen të qarkut është drejtpërdrejt proporcionale me tensionin në një rezistencë konstante të seksionit dhe anasjelltas proporcionale me rezistencën e seksionit në një tension konstant.

ku U është voltazhi në vend,

R është rezistenca e seksionit.

Ligji i Ohmit për një seksion arbitrar të një qarku që përmban një burim rrymë e vazhdueshme.

c1 - c2 + e \u003d U

voltazhi në një seksion të caktuar të qarkut, R - rezistenca elektrike një seksion i caktuar i zinxhirit.

Ligji i Ohmit për zinxhir i plotë.

Rryma në qarkun e plotë është e barabartë me raportin forca elektromotore burim në shumën e rezistencave të seksioneve të jashtme dhe të brendshme të qarkut.

ku R është rezistenca elektrike e seksionit të jashtëm të qarkut, r është rezistenca elektrike e seksionit të brendshëm të qarkut.

3. Qark i shkurtër

Nga ligji i Ohmit për një qark të plotë rrjedh se rryma në një qark me një burim të caktuar të rrymës varet vetëm nga rezistenca e qarkut të jashtëm R.

Nëse një përçues me rezistencë R është i lidhur me polet e burimit të rrymës<< r, то тогда только ЭДС источника тока и его сопротивление будут определять значение силы тока в цепи. Такое значение силы тока будет являться предельным для данного источника тока и называется током короткого замыкания.

4. Lidhja serike dhe paralele e përcjellësve

Qarku elektrik përfshin një burim të rrymës dhe përcjellësit (konsumatorët, rezistencat, etj.), Të cilat mund të lidhen në seri ose paralelisht.

Me një lidhje serike, fundi i telit të mëparshëm është i lidhur me fillimin e tjetrit.

Në të gjithë përçuesit e lidhur me seri, forca aktuale është e njëjtë:

Rezistenca e të gjithë seksionit është e barabartë me shumën e rezistencave të të gjithë përçuesve individualë:

Rënia e tensionit në të gjithë seksionin është e barabartë me shumën e rënies së tensionit në të gjithë përçuesit individualë:

Tensionet në përcjellësit e lidhur me seri janë proporcionale me rezistencat e tyre.

Në një lidhje paralele, përçuesit janë të lidhur në të njëjtat pika në qark.

Rryma në pjesën e degëzuar të qarkut është e barabartë me shumën e rrymave që rrjedhin në secilin përçues:

Reciproke e rezistencës së seksionit të degëzuar është e barabartë me shumën e reciproke të rezistencave reciproke të secilit përçues individual:

Rënia e tensionit në të gjithë përçuesit është e njëjtë:

Rrymat në përcjellës janë në përpjesëtim të kundërt me rezistencat e tyre

Lidhja e përzier është një kombinim i lidhjeve paralele dhe serike.

5. Rregullat e Kirchhoff

Për llogaritjen e zinxhirëve të degëzuar që përmbajnë seksione jo uniforme, përdorni rregullat e Kirchhoff. Llogaritja e qarqeve komplekse konsiston në gjetjen e rrymave në pjesë të ndryshme të qarqeve.

Nyja është një pikë në një qark të degëzuar ku bashkohen më shumë se dy përçues.

1 Rregulli i Kirchhoff: shuma algjebrike e forcave të rrymave që konvergojnë në nyje është e barabartë me zero;

ku n është numri i përcjellësve që konvergojnë në nyje, Ii është rryma në përcjellës.

rrymat që hyjnë në nyje konsiderohen pozitive, rrymat që largohen nga nyja - negative.

2 Rregulli i Kirchhoff: në çdo lak të mbyllur të zgjedhur në mënyrë arbitrare të një qarku të degëzuar, shuma algjebrike e produkteve të rrymave dhe rezistencave të secilit prej seksioneve të kësaj loop është e barabartë me shumën algjebrike të EMF në lak.

Për të marrë parasysh shenjat e rrymave dhe forcave EMF, zgjidhet një drejtim i caktuar i bajpasit të lakut (në drejtim të akrepave të orës ose në drejtim të akrepave të orës).

Rrymat konsiderohen pozitive, drejtimi i së cilës përkon me drejtimin e anashkalimit të lakut, rrymat negative konsiderohen të jenë në drejtim të kundërt. EMF i burimeve të energjisë elektrike konsiderohet pozitive nëse krijojnë rryma, drejtimi i së cilës përkon me drejtimin e bajpasit të lakut, përndryshe - negativ.

6. Procedura për llogaritjen e një qarku kompleks DC

Drejtimi i rrymave në të gjitha seksionet e qarkut zgjidhet në mënyrë arbitrare.

Rregulli i parë Kirchhoff është shkruar për një nyje (m-1), ku m është numri i nyjeve në zinxhir.

Përzgjidhen konturet arbitrare të mbyllura, dhe pasi të zgjidhni drejtimin e përshkimit, shkruhet rregulli i dytë Kirchhoff.

Sistemi i ekuacioneve të përbëra duhet të jetë i zgjidhshëm: numri i ekuacioneve duhet të korrespondojë me numrin e panjohura.

Ndërprerjet dhe rezistencat shtesë.

Shunt është një rezistencë e lidhur paralelisht me një ampermetër (galvanometër) për të zgjeruar shkallën e tij gjatë matjes së rrymës.

Nëse ampermetri është i dizajnuar për rrymën I0, dhe me të është e nevojshme të matet rryma që është n sa vlera e lejuar, atëherë rezistenca e shuntit të lidhur duhet të plotësojë kushtin e mëposhtëm:

Rezistencë shtesë - një rezistencë e lidhur në seri me një voltmetër (galvanometër) për të zgjeruar shkallën e saj kur matni tensionin.

Nëse voltmetri është projektuar për një tension U0, dhe me ndihmën e tij është e nevojshme të matni një tension që është n sa vlera e lejuar, atëherë rezistenca shtesë duhet të plotësojë kushtin e mëposhtëm:

7. Përhershëm elektricitet

Rryma e drejtpërdrejtë (DC - Rryma e drejtpërdrejtë) - një rrymë elektrike që nuk ndryshon madhësinë dhe drejtimin e saj me kalimin e kohës.

Në realitet, rryma e drejtpërdrejtë nuk mund ta mbajë vlerën konstante. Për shembull, në prodhimin e ndreqësve, ekziston gjithmonë një përbërës alternativ i valëzimit. Kur përdorni qeliza galvanike, bateri ose akumulatorë, vlera aktuale do të ulet ndërsa energjia konsumohet, e cila është e rëndësishme nën ngarkesa të mëdha.

Rryma e drejtpërdrejtë ekziston me kusht në ato raste kur ndryshimet në vlerën e saj konstante mund të neglizhohen.

Komponenti konstant i rrymës dhe tensionit. DC

Nëse marrim parasysh formën e rrymës në ngarkesë në daljen e ndreqësve ose konvertuesve, mund të shihni dallgëzime - ndryshime në madhësinë e rrymës që ekzistojnë si rezultat i aftësive të kufizuara të elementeve të filtrit të ndreqësit. Në disa raste, vlera e valëzimit mund të arrijë vlera mjaft të mëdha që nuk mund të injorohen në llogaritjet, për shembull, në ndreqësit pa përdorimin e kondensatorëve. Kjo rrymë zakonisht quhet pulsuese ose pulsuese. Në këto raste, duhet të merren parasysh përbërësit DC dhe AC.

Komponenti DC DC - një vlerë e barabartë me vlerën mesatare të rrymës gjatë periudhës.

AVG qëndron për Avguste - Mesatarja.

Komponenti alternuar AC është një ndryshim periodik në vlerën e rrymës, një rënie dhe një rritje në krahasim me vlerën mesatare.

Duhet të kihet parasysh në llogaritjet se vlera e rrymës së valëzimit nuk do të jetë e barabartë me vlerën mesatare, por rrënja katrore e shumës së katrorëve të dy madhësive - përbërësi konstant (DC) dhe vlera rms e përbërësi alternativ (AC), i cili është i pranishëm në këtë rrymë, ka një fuqi të caktuar dhe i shtohet fuqisë DC.

Përkufizimet e mësipërme, si dhe termat AC dhe DC, mund të përdoren në mënyrë të barabartë si për rrymën ashtu edhe për tensionin.

Dallimi midis DC dhe AC

Sipas preferencave shoqëruese në literaturën teknike, rryma e impulsit shpesh quhet konstante, pasi ka një drejtim të vazhdueshëm. Në këtë rast, është e nevojshme të sqarohet se kemi parasysh rrymën e drejtpërdrejtë me një përbërës alternativ. Dhe nganjëherë quhet një variabël, për arsye se ndryshon në mënyrë periodike vlerën. Rryma alternative me një përbërës konstant. Zakonisht ato marrin si bazë përbërësin që është më i madh në madhësi ose që është më domethënësi në kontekst.

Duhet të mbahet mend se rryma e drejtpërdrejtë ose voltazhi karakterizon, përveç drejtimit, kriterin kryesor - vlerën e tij konstante, e cila shërben si bazë për ligjet fizike dhe është vendimtare në formulat e llogaritjes së qarqeve elektrike. Komponenti DC DC, si një vlerë mesatare, është vetëm një nga parametrat e AC.

Për rrymën alternative (tensionin), në shumicën e rasteve, kriteri është i rëndësishëm - mungesa e një përbërësi konstant, kur vlera mesatare është zero. Kjo është rryma që rrjedh në kondensatorë, transformatorë të energjisë, linja elektrike. Ky është voltazhi nëpër mbështjelljet e transformatorëve dhe në rrjetin elektrik shtëpiak. Në raste të tilla, përbërësi DC mund të ekzistojë vetëm në formën e humbjeve të shkaktuara nga natyra jolineare e ngarkesave.

8. Parametrat e rrymës dhe tensionit të vazhdueshëm

Duhet të theksohet menjëherë se termi i vjetëruar "forca aktuale" në literaturën moderne teknike të brendshme përdoret tashmë rrallë dhe njihet si i pasaktë. Rryma elektrike karakterizohet jo nga forca, por nga shpejtësia dhe intensiteti i lëvizjes së grimcave të ngarkuara. Gjegjësisht, sasia e ngarkesës që ka kaluar për njësi të kohës përmes seksionit kryq të përcjellësit. Parametri kryesor për rrymën e drejtpërdrejtë është vlera aktuale.

Njësia e matjes së rrymës është Amper. Madhësia e rrymës është 1 Amper - duke lëvizur ngarkesën 1 Coulomb në 1 sekondë.

Njësia e tensionit është Volt. Vlera e tensionit prej 1 Volt është diferenca e mundshme midis dy pikave të fushës elektrike, e nevojshme për të bërë punën 1 Joule kur kalon një ngarkesë prej 1 Coulomb.

Për ndreqësit dhe konvertuesit, parametrat e mëposhtëm janë shpesh të rëndësishëm për tensionin ose rrymën DC:

Valëzimi i tensionit (rrymës) është një vlerë e barabartë me diferencën midis vlerave maksimale dhe minimale. Faktori i valëzimit është një vlerë e barabartë me raportin e vlerës efektive të tensionit AC ose përbërësit aktual me përbërësin e tij DC DC.

Qarqet elektrike dhe elementet e tyre

Një qark elektrik është një koleksion i pajisjeve dhe objekteve që formojnë një shteg për një rrymë elektrike, proceset elektromagnetike në të cilat mund të përshkruhen duke përdorur konceptet e forcës elektromotore, rrymës dhe tensionit. Në një qark elektrik me rrymë të drejtpërdrejtë, mund të veprojnë si rrymat e drejtpërdrejta ashtu edhe rrymat, drejtimi i të cilave mbetet konstante, dhe vlera ndryshon në mënyrë arbitrare në kohë ose sipas një ligji.

Qarku elektrik përbëhet nga pajisje ose elemente individuale, të cilat, sipas qëllimit të tyre, mund të ndahen në 3 grupe. Grupi i parë përbëhet nga elementë të destinuar për gjenerimin e energjisë elektrike (burimet e energjisë). Grupi i dytë përfshin elemente që shndërrojnë energjinë elektrike në lloje të tjera të energjisë (mekanike, termike, të lehta, kimike, etj.). Këta elementë quhen marrës të energjisë elektrike (marrës elektrik). Grupi i tretë përfshin elementë të krijuar për të transmetuar energji elektrike nga një burim energjie në një marrës elektrik (tela, pajisje që sigurojnë nivelin dhe cilësinë e tensionit, etj.).

Burimet e rrymës DC janë qelizat galvanike, akumulatorët elektrikë, gjeneratorët elektromekanikë, gjeneratorët termoelektrik, fotocellet, etj. Të gjitha burimet e energjisë kanë rezistencë të brendshme, vlera e së cilës është e vogël krahasuar me rezistencën e elementeve të tjerë të qarkut elektrik.

Marrësit elektrikë DC janë motorë elektrikë që shndërrojnë energjinë elektrike në pajisje mekanike, ngrohëse dhe ndriçuese, etj. Të gjithë marrësit elektrikë karakterizohen nga parametra elektrik, ndër të cilët mund të quhen ato më themeloret - tensioni dhe fuqia. Për funksionimin normal të marrësit elektrik, është e nevojshme të ruhet voltazhi i vlerësuar në kapëset (terminalet) e tij. Për marrësit DC, është 27, 110, 220, 440 V, si dhe 6, 12, 24, 36 V.

Një paraqitje grafike e një qarku elektrik që përmban simbolet e elementeve të tij dhe tregon lidhjet e këtyre elementeve quhet një diagram qark elektrik. Tabela 2 tregon simbolet e përdorura në përshkrimin e qarqeve elektrike.

Simbolet në diagramat e instalimeve elektrike

Qelizë galvanike ose e rikarikueshme ose	Mbyllja e kontakteve me vonesë në kohë
Bateria e elementeve	kur mbyllet
Gjenerator elektromekanik DC	në hapje
Kaloni, krijoni kontakt	kur mbyllet dhe hapet
Çelësi automatik	Siguresa e siguresave
Kontaktuesit dhe kontaktet e releit elektrik:	Kontraktori, starteri magnetik dhe spiralja e stafetës
duke u mbyllur	Llambë inkandeshente
shkëputja
kalimi
Llamba ndriçuese e shkarkimit	Kondensator fiks
Ampermetër dhe voltmetër	Induktori
Rezistencë konstante	Dioda gjysmëpërçuese
Rezistencë e ndryshueshme

Një pjesë e një qarku elektrik përgjatë së cilës rrjedh e njëjta rrymë quhet degë. Kryqëzimi i degëve të një qarku elektrik quhet nyje. Në skemat e instalimeve elektrike, nyja tregohet me një pikë. Çdo rrugë e mbyllur që kalon nëpër disa degë quhet qark elektrik. Qarku më i thjeshtë elektrik ka një qark me një lak, qarqet elektrike komplekse kanë disa qarqe.

Elementet e një qarku elektrik janë pajisje të ndryshme elektrike që mund të funksionojnë në mënyra të ndryshme. Mënyrat e funksionimit të të dy elementeve individuale dhe të gjithë qarkut elektrik karakterizohen nga vlerat e rrymës dhe tensionit. Meqenëse rryma dhe voltazhi në rastin e përgjithshëm mund të marrin ndonjë vlerë, atëherë mund të ketë një numër të pafund mënyrash.

Modaliteti boshe është një mënyrë në të cilën nuk ka rrymë në qark. Kjo situatë mund të ndodhë kur qarku është prishur. Modaliteti nominal ndodh kur furnizimi me energji elektrike ose ndonjë element tjetër i qarkut funksionon në vlerat e rrymës, tensionit dhe fuqisë së specifikuar në pasaportën e kësaj pajisje elektrike. Këto vlera korrespondojnë me kushtet më optimale të funksionimit të pajisjes për sa i përket efikasitetit, besueshmërisë, qëndrueshmërisë, etj.

Modaliteti i qarkut të shkurtër është një mënyrë ku rezistenca e marrësit është zero, e cila korrespondon me lidhjen e terminaleve pozitivë dhe negativë të furnizimit me energji elektrike me rezistencë zero. Rryma e qarkut të shkurtër mund të arrijë vlera të mëdha, shumë herë më të larta se rryma e vlerësuar. Prandaj, mënyra e qarkut të shkurtër për shumicën e instalimeve elektrike është emergjente.

Modaliteti i përputhur i furnizimit me energji elektrike dhe qarkut të jashtëm ndodh kur rezistenca e qarkut të jashtëm është e barabartë me rezistencën e brendshme. Në këtë rast, rryma në qark është 2 herë më e vogël se rryma e qarkut të shkurtër.

Llojet më të zakonshme dhe më të thjeshtë të lidhjeve në një qark elektrik janë lidhjet seriale dhe paralele.

9. Lidhja serike e elementeve të qarkut

Në këtë rast, të gjithë elementët janë të lidhur në qark njëra pas tjetrës. Lidhja serike nuk ofron një mundësi për të marrë një zinxhir të degëzuar - do të jetë i degëzuar. Në fig. 1 tregon një shembull të një lidhje serie të elementeve në një qark.

Figura: 1. Lidhja serike e dy rezistencave në qark: 1 - rezistenca e parë; 2 - rezistenca e dytë

Në shembullin tonë, merren dy rezistorë. Rezistencat 1 dhe 2 kanë rezistencë R1 dhe R2. Meqenëse ngarkesa elektrike në këtë rast nuk grumbullohet (rrymë e drejtpërdrejtë), atëherë për çdo prerje tërthore të përcjellësit, e njëjta ngarkesë kalon në një interval të caktuar kohor. Nga kjo rrjedh se forca aktuale në të dy rezistencat është e barabartë: I \u003d I1 \u003d I2

Por voltazhi në skajet e tyre përmblidhet:

Sipas ligjit të Ohmit, për të gjithë seksionin e qarkut dhe për secilin rezistencë veç e veç, rezistenca totale e qarkut do të jetë:

Në rastin e një lidhje seri të përçuesve, voltazhi dhe rezistenca mund të shprehen me raportin:

Lidhja paralele e përcjellësve

Kur dy përçues janë të lidhur paralelisht, qarku ka dy degë. Pikat e degëzimit të përcjellësve quhen nyje. Në to, ngarkesa elektrike nuk grumbullohet, domethënë ngarkesa elektrike që hyn në nyje për një periudhë të caktuar kohe është e barabartë me ngarkesën që del nga nyja gjatë së njëjtës kohë. Nga kjo rrjedh se:

ku unë jam rryma në një qark të degëzuar.

Kur përcjellësit lidhen paralelisht, voltazhi nëpër to do të jetë i njëjtë. Lidhja paralele e përcjellësve tregohet në fig. 2

Figura: 2. Lidhja paralele e dy përcjellësve: pikat a dhe b - nyjet

Le të përcaktojmë rezistencat e dy përçuesve të lidhur paralelisht R1 dhe R2. Duke përdorur ligjin e Ohmit për seksionet e një qark elektrik me rezistenca të dhëna, mund të zbulohet se reciproke e rezistencës totale të seksionit ab është e barabartë me shumën e vlerave anasjelltas me rezistencat e përçuesve individualë, d.m.th .:

1 / R \u003d 1 / R1 + 1 / R2

Nga kjo rrjedh:

R \u003d R1R2 / (R1 + R2)

Kjo formulë është e vlefshme vetëm për përcaktimin e rezistencës totale të dy përcjellësve të lidhur paralelisht. Reciproke e rezistencës quhet përçueshmëri. Kur përçuesit janë të lidhur paralelisht, rezistenca dhe forca e tyre aktuale lidhen me raportin:

10. Lidhjet e kondensatorit

Kondensatorët gjithashtu kanë dy lloje të lidhjes: seri dhe paralele.

Lidhja serike. Në këtë rast, pllaka e një kondensatori, e ngarkuar negativisht, është e lidhur me pllakën e një kondensatori tjetër, të ngarkuar pozitivisht.

Në fig. 3 tregon një shembull të një lidhje seri të kondensatorëve.

Figura: 3. Lidhja serike e dy kondensatorëve

Me këtë lloj lidhje, zbatohet rregulli i mëposhtëm: reciproke e kapacitetit të bankës së kondensatorit kur lidhet në seri është e barabartë me shumën e vlerave reciproke të kondensatorëve të kondensatorëve individualë. Prandaj:

1 / С \u003d 1 / С1 + 1 / С2 + 1 / С3 + ...

Me këtë lloj lidhjeje, kapaciteti i bankës së kondensatorit është më i vogël se i cilitdo prej kondensatorëve.

Lidhja paralele. Kur kondensatorët janë të lidhur paralelisht, pllakat me ngarkesë pozitive janë të lidhura me ato me ngarkesë pozitive, dhe ato të ngarkuara negativisht me ato negative (Fig. 4).

Figura: 4. Lidhja paralele e dy kondensatorëve

Në këtë rast, kapaciteti i bankës së kondensatorit do të jetë i barabartë me shumën e kapaciteteve elektrike të kondensatorëve:

C \u003d C1 + C2 + C3 + ...

11. Lidhjet e furnizimit me energji elektrike

Burimet aktuale mund të lidhen gjithashtu me një bateri në dy mënyra: paralele dhe serike. Si të lidhni burimet aktuale në mënyrën e parë është treguar në Fig. 5

Figura: 5. Lidhja paralele e burimeve aktuale

Me metodën paralele të lidhjes së burimeve aktuale, të gjithë polet pozitivë dhe të gjithë negativët janë të lidhur së bashku. Tensioni në një bateri të hapur do të jetë i barabartë me tensionin në secilin burim individual, d.m.th., me një metodë të lidhjes paralele, EMF e baterisë është e barabartë me EMF e një burimi. Rezistenca e baterisë kur burimet lidhen paralelisht do të jetë më e vogël se rezistenca e një elementi, sepse në këtë rast përmblidhen përçueshmëritë e tyre.

Kur burimet aktuale janë të lidhura në seri (Fig. 6), dy burime ngjitur janë të lidhura nga polet e kundërta.

Diferenca e mundshme midis polit pozitiv të burimit të fundit dhe polit negativ të burimit të parë do të jetë i barabartë me shumën e ndryshimeve potenciale midis poleve të secilit burim. Nga kjo rrjedh se me një lidhje seri, EMF i baterisë është e barabartë me shumën e EMF të burimeve të përfshira në bateri. Rezistenca totale e baterisë kur burimet janë të lidhura në seri është e barabartë me shumën e rezistencave të brendshme të elementeve individuale.

Figura: 6. Lidhja seriale e burimeve aktuale

12. Llogaritja e qarqeve elektrike

Baza për llogaritjen e qarqeve elektrike është përcaktimi i fuqisë së rrymave në seksione individuale në një tension të caktuar dhe një rezistencë të njohur më parë të përçuesve individualë. Për shembull, merrni një qark elektrik, siç tregohet në Fig. 7

Figura: 7. Qarku i thjeshtë elektrik

Le të themi se e dimë tensionin total në skajet e qarkut. Gjithashtu të njohura janë rezistencat R1, R2 ... R6 të lidhura me zinxhirin e rezistencave R1, R2, R3, R4, R5, R6 (rezistenca e ampermetrit nuk merret parasysh). Njehsoni fuqinë e rrymave I1, I2, ... I6.

Para së gjithash, duhet të sqaroni sa seksione të njëpasnjëshme ka një zinxhir i caktuar. Bazuar në skemën e propozuar, mund të shihet se ekzistojnë tre seksione të tilla, me degët e dyta dhe të treta. Le të supozojmë se rezistencat e këtyre seksioneve janë R1, R ", R". Kjo do të thotë që e gjithë rezistenca e qarkut mund të shprehet si shuma e rezistencave të seksioneve:

R \u003d R1 + R "+ R"

ku R "është rezistenca totale e rezistencave R2, R3 dhe R4 të lidhur paralelisht, dhe R" është rezistenca totale e rezistencës paralele të lidhur R5 dhe R6. Duke zbatuar ligjin e lidhjes paralele, mund të llogaritni rezistencat R "dhe R":

1 / R "\u003d 1 / R2 + 1 / R3 + 1 / R4 dhe 1 / R" \u003d 1 / R5 + 1 / R6

Në mënyrë që të përcaktoni fuqinë aktuale në një qark të degëzuar duke përdorur ligjin e Ohmit, duhet të dini rezistencën totale të qarkut në një tension të caktuar. Për ta bërë këtë, përdorni formulën:

Nga sa më sipër, mund të nxjerrim përfundimin se I \u003d I1.

Por për të përcaktuar fuqinë aktuale në degë individuale, së pari duhet të llogaritni tensionin në seksionet individuale të qarqeve seri. Përsëri, duke përdorur ligjin e Ohmit, mund të shkruani:

U1 \u003d IR1; U2 \u003d IR "; U3 \u003d IR"

Tani, duke ditur tensionin në seksione individuale, mund të përcaktoni fuqinë aktuale në degët individuale:

I2 \u003d U2 / R2; I3 \u003d U2 / R3; I4 \u003d U2 / R4; I5 \u003d U3 / R5; I6 \u003d U3 / R6

Ka raste kur është e nevojshme të llogaritni rezistencat e seksioneve individuale të qarkut duke përdorur tensionet e njohura tashmë, fuqinë e rrymave dhe rezistencën e seksioneve të tjera, dhe gjithashtu të përcaktoni tensionin e kërkuar nga rezistencat e dhëna dhe fuqinë e rrymat. Metoda për llogaritjen e qarqeve elektrike është gjithmonë e njëjtë dhe bazohet në ligjin e Ohmit.

Një qark elektrik është një koleksion i pajisjeve të lidhura në një mënyrë specifike që sigurojnë një shteg për rrjedhën e rrymës elektrike.

Elementet e një qarku elektrik janë: burimi i rrymës, ngarkesa dhe përcjellësit. Qarku më i thjeshtë elektrik është treguar në Figurën 1.

Figura 1. Qarku elektrik më i thjeshtë.

Qarku elektrik mund të përfshijë gjithashtu elementë të tjerë, të tilla si pajisje kalimi, pajisje mbrojtëse.

Siç e dini, për shfaqjen e rrymës, është e nevojshme të lidhni dy pika, njëra prej të cilave ka një tepricë të elektroneve në krahasim me tjetrën. Me fjalë të tjera, është e nevojshme të krijohet një ndryshim i mundshëm midis këtyre dy pikave. Një burim i rrymës përdoret për të krijuar një ndryshim të mundshëm në qark. Pajisjet si gjeneratorët, bateritë, elementët kimikë, etj mund të jenë burim i rrymës në një qark elektrik.

Çdo konsumator i energjisë elektrike konsiderohet si ngarkesë në një qark elektrik. Ngarkesa i reziston rrymës elektrike dhe vlera e rrymës varet nga vlera e rezistencës së ngarkesës. Rryma nga burimi i rrymës në ngarkesë rrjedh përmes përcjellësve. Ata përpiqen të përdorin materiale me rezistencën më të ulët (bakër, argjend, ar) si përcjellës.

Shtë e rëndësishme që që rryma të rrjedhë në qark, qarku duhet të mbyllet!

Llojet e qarqeve elektrike

Në inxhinieri elektrike, sipas llojit të lidhjes së elementeve të një qarku elektrik, ekzistojnë qarqet elektrike të mëposhtme:

qark elektrik vijues;

qark elektrik paralel;

qark elektrik paralele seri.

Qark elektrik serik.

Në një qark elektrik sekuencial (Figura 2.), të gjithë elementët e qarkut janë në seri me njëri-tjetrin, domethënë fundi i të parit me fillimin e të dytit, fundi i të dytit me fillimin e të parit, etj.

Figura 2. Qarku elektrik serik.

Me një lidhje të tillë të elementeve të qarkut, rryma ka vetëm një rrugë rrjedhje nga burimi aktual në ngarkesë, ndërsa totali aktual i qarkut do të jetë i barabartë me rrymën përmes secilit element të qarkut:

Itot \u003d I1 \u003d I2 \u003d I3

Rënia e tensionit përgjatë gjithë qarkut, domethënë në seksionin A-B (Ua-b), do të jetë e barabartë me tensionin E të aplikuar në këtë seksion dhe është e barabartë me shumën e rënies së tensionit në të gjitha seksionet e qarkut (rezistencat):

E \u003d Ua-b \u003d U1 + U2 + U3

13. Qark elektrik paralel

Në një qark elektrik paralel (Figura 3.), të gjithë elementët janë të lidhur në mënyrë të tillë që fillimi i tyre të lidhet me një pikë të përbashkët, dhe skajet me një tjetër.

Figura 3. Qarku elektrik paralel.

Në këtë rast, rryma ka disa rrugë rrjedhje nga burimi në ngarkesa, dhe rryma totale e qarkut Total do të jetë e barabartë me shumën e rrymave të degëve paralele:

Itot \u003d I1 + I2 + I3

14. Qarku elektrik paralel i serive

volt i rrymës elektrike ohm

Një qark elektrik paralel paralel është një kombinim i një serie dhe një qarku paralel, domethënë elementët e tij janë të lidhur si në seri ashtu edhe paralelisht (Figura 4).

Figura 4. Qarku elektrik paralele seri.

Postuar në Allbest.ru

...

Dokumente të ngjashme

Kushtet e nevojshme për ekzistencën e një rryme elektrike. Avantazhet dhe disavantazhet e lidhjes paralele të përcjellësve. Njësia e fuqisë aktuale. Puna e një rryme elektrike në një qark elektrik të mbyllur. Ligji i Ohmit për një pjesë të një zinxhiri. Veprimi kimik i rrymës.

prezantimi shtuar më 02/07/2015

Koncepti qark elektrik dhe rryma elektrike. Çfarë është përçueshmëria dhe rezistenca elektrike, përcaktimi i njësisë ngarkesa elektrike... Elementet kryesore të qarkut, lidhjet paralele dhe serike. Instrumente për matjen e rrymës dhe tensionit.

prezantimi shtuar 03/22/2011

Llogaritja e qarqeve elektrike të rrymës lineare lineare, përcaktimi i rrymave në të gjitha degët e metodave të rrymave të lakut, mbivendosja, mpiksja. Qarqet elektrike jo lineare DC. Analiza e gjendjes elektrike të qarqeve lineare AC.

punim afatgjatë shtuar më 05/10/2013

Koncepti i rrymës elektrike, zgjedhja e drejtimit të saj, veprimit dhe forcës. Lëvizja e grimcave në një përcjellës, vetitë e saj. Qarqet elektrike dhe llojet e lidhjeve. Ligji i Joule-Lenz për sasinë e nxehtësisë të lëshuar nga një përcjellës, ligji i Ohmit për fuqinë e rrymës në seksionin e qarkut.

prezantimi shtuar më 15.05.2009

Studimi i karakteristikave kryesore të proceseve elektromagnetike në qarqet AC. Karakteristikat e qarqeve elektrike njëfazore sinusoidale. Llogaritja e një qark elektrik kompleks DC. Hartimi i një sistemi të plotë të ekuacioneve të Kirchhoff.

abstrakte, shtuar më 27.07.2013

Sasitë themelore të rrymës elektrike dhe parimet e matjes së saj: Ligji i Ohmit, ligji i Joule-Lenz, induksioni elektromagnetik. Qarqet elektrike dhe format e ndërtimit të tyre: seri dhe lidhje paralele në një qark, një induktor dhe një kondensator.

abstrakt, shtuar 03/23/2012

Ligjet themelore dhe metodat e analizës së qarqeve lineare DC. Qarqet elektrike lineare të rrymës sinusoidale. Modaliteti në gjendje të qëndrueshme i një qark elektrik linear të mundësuar nga burimet e EMF dhe rrymave sinusoidale. Sistem trefazor me ngarkesë.

punim afatgjatë, shtuar më 04/15/2010

Konceptet themelore dhe seksionet e veçanta të elektrodinamikës. Kushtet për ekzistencën e një rryme elektrike, llogaritja e punës dhe fuqisë së saj. Ligji i Ohmit për rrymën e drejtpërdrejtë dhe alternative. Karakteristikë e tensionit aktual të metaleve, elektroliteve, gazrave dhe një diode vakumi.

prezantimi shtuar më 30.11.2013

Shkaqet e rrymës elektrike. Ligji i Ohmit për një pjesë jo uniforme të një zinxhiri. Ligji i Ohmit në formë diferenciale. Puna dhe fuqia. Joule - ligji Lenz. Dendësia e rrymës, ekuacioni i vazhdueshmërisë. Efikasiteti aktual i burimit. Shpërndarja e tensionit dhe potencialit.

prezantimi shtuar më 02/13/2016

Karakterizimi i fushës elektrike si një lloj lënde. Studimi i veçorive të përcjellësve, gjysmëpërçuesve dhe dielektrikëve. Lëvizja e rrymës në një qark elektrik. Studimi i ligjeve të Ohmit, Joule-Lenz dhe Kirchhoff. Materiale izoluese. Forca elektromotore.

Faqja 2

Një lëvizje e tillë e rregulluar e ngarkesave elektrike është një rrymë elektrike.

Një lëvizje e tillë e rregulluar e ngarkesave elektrike në një medium përçues, e cila ndodh nën ndikimin e forcave të një fushe elektrike, quhet një rrymë elektrike.

Nëse lëvizja e rregulluar e ngarkesave elektrike ndodh përgjatë një përcjellësi ose dielektrike, atëherë në drejtimin përpara, atëherë në drejtim të kundërt dhe, për më tepër, me një shpejtësi mesatare të ndryshme, atëherë një lëvizje e tillë e rregulluar e ngarkesave elektrike të lira ose të lidhura krijon një rrymë të quajtur alternative. Prandaj, një rrymë alternative është një rrymë elektrike që ndryshon në madhësi dhe drejtim.

Çdo lëvizje e rregulluar e grimcave (ose trupave) të ngarkuar quhet rrymë elektrike. Drejtimi i lëvizjes së ngarkesave pozitive merret konvencionalisht si drejtim i rrymës.

Kjo lëvizje e rregulluar e ngarkesave elektrike përgjatë një përcjellësi nën veprimin e një fushe elektrike të jashtme quhet rrymë elektrike.

Convenientshtë e përshtatshme të shprehet shpejtësia e lëvizjes së renditur të transportuesve në terma të densitetit të rrymës (formula (55.1)) u jlne, ku e është madhësia e ngarkesës së transportuesit dhe n është përqendrimi.

Fenomeni i lëvizjes së rregulluar të grimcave të ngarkuara nën veprimin e një fushe elektrike quhet rrymë elektrike.

Thisshtë kjo lëvizje e rregulluar e dobët që përcakton rrymën elektrike në përcjellës.

Më në fund, lëvizja e rregulluar e ngarkesave elektrike mund të lindë pa veprimin e forcave të jashtme, por për shkak të fenomenit të difuzionit ose për shkak të reaksioneve kimike në burimin aktual. Puna e shpenzuar në lëvizjen e rregulluar të ngarkesave elektrike kryhet nga energjia e brendshme e burimit aktual. Dhe megjithëse nuk ka veprim të drejtpërdrejtë të ndonjë force në ngarkesa falas, fenomeni vazhdon sikur ndonjë fushë e jashtme të veprojë mbi akuzat.

Rryma elektrike është lëvizja e rregullt e ngarkesave elektrike.

Të paktën dy sisteme janë të përfshirë në transmetimin e lëvizjes së rregulluar. Ato formojnë të dy skajet e transmetimit. Ne jemi duke studiuar një sistem. Ne hetojmë se si ndikon përfundimi i punës në sistemin e zgjedhur (tonë), për shembull, në temperaturën e tij. Sistemi i dytë, në skajin tjetër të transmetimit, mat sasinë e punës. Ne nuk jemi të interesuar për asgjë tjetër në sistemin e dytë. Emri i sistemit të dytë, ndryshe nga sistemi ynë, është burimi i punës.

Gjatë lëvizjes së tyre të porositur, transportuesit e ngarkesës përjetojnë përplasje të shumta me grimcat e tjera të materies që janë në lëvizje termike. Këto përplasje pengojnë lëvizjen e rregullt të bartësve të ngarkesës dhe janë arsyeja e rezistencës së mediumit përçues ndaj kalimit të rrymës.

Gjatë lëvizjes së tyre të porositur, transportuesit e ngarkesës përjetojnë përplasje të shumta me grimcat e tjera të materies që janë në lëvizje termike. Këto përplasje pengojnë lëvizjen e rregulluar të bartësve të ngarkesës dhe janë arsyeja e rezistencës së ushtruar nga mjedisi përçues për kalimin e rrymës.

Drejtimi i rrymës konsiderohet të jetë lëvizja pozitive akuzat. Në një metal, ngarkesat pozitive, të cilat janë bërthamat e atomeve, janë të lidhura në rrjetën kristalore dhe nuk mund të lëvizin. Elektronet e jashtme (valence) nuk janë të lidhura me atome specifike dhe mund të lëvizin lirshëm përgjatë përcjellësit. Këta elektronë quhen të lirë ose elektronet e përcjelljes.

Që të ekzistojë rryma, janë të nevojshme dy kushte:

1) prania e transportuesve falas;

2) prania e një fushe elektrike.

Ekzistojnë dy lloje të rrymës

rryma e përçimit;

rryma e konvekcionit.

Forca aktuale Une quhet një madhësi fizike skalare që karakterizon transferimin e ngarkesave përgjatë një përcjellësi dhe është numerikisht e barabartë me ngarkesën e transferuar përmes prerjes tërthore të përcjellësit për njësinë e kohës.

Në I \u003d konst (rryma e drejtpërdrejtë)

. (1)

1 Amper është forca aktuale, e cila, kur kalon përmes dy përcjellësve drejtvizorë paralelë me gjatësi të pafund dhe një zone të vogël me prerje tërthore, të vendosura në një vakum në një distancë prej 1 m nga njëra-tjetra, shkakton një forcë bashkëveprimi prej 210 7 N.

Dendësia e rrymës i thirrurvektoriale një madhësi fizike që karakterizon drejtimin e rrymës në përcjellës dhe shpërndarjen e saj mbi prerjen tërthore të përcjellësit, numerikisht e barabartë me rrymën për njësi të zonës, e orientuar pingul me drejtimin e rrymës.

(2)

Kur

. (3)

- Ligji i Ohmit në formë diferenciale. (4)

 - përçueshmëri elektrike specifike;  - rezistencë elektrike.

Dendësia e rrymës j në secilën pikë brenda përcjellësit është e barabartë me produktin e përçueshmërisë elektrike të përcjellësit dhe forcën e fushës elektrike në këtë pikë.

- Ligji Joule-Lenz në formë diferenciale. (5)

Fuqia termike specifike e rrymës në një përcjellës është e barabartë me produktin e përçueshmërisë së tij elektrike nga forca e fushës elektrike në katror.

48 Forca elektromotore (emf)

Burimet e rrymës quhen pajisje të afta për të krijuar një ndryshim potencial për shkak të punës së forcave me origjinë jo elektrostatike.

Forcat e jashtme thirren forca me origjinë jo elektrostatike që veprojnë me ngarkesa nga ana e burimit aktual.

Natyra e forcave të jashtme:

- kimike (qelizat galvanike);

- mekanike(gjeneratorë;

- energjia e dritës (Panele diellore).

Burimi i forcës elektromotore(EMF) i quajtur:

punë që është shpenzuar nga forcat e jashtme për të lëvizur një ngarkesë të vetme pozitive nga terminali () në terminalin (+) brenda burimit;

diferenca e mundshme në terminalet e daljes së burimit aktual në e hapurqark i jashtëm.

, (1)

Diferencë potenciale

Diferencë potenciale  1   2 në një seksion zinxhir është puna e bërë nga forcat Coulomb kur lëviz një ngarkesë pozitive.

Tensioni U në seksionin zinxhir është puna e bërë nga Kulombi dhe forcat e jashtme kur lëviz një ngarkesë pozitive.

, [NË] ,

Diferenca e tensionit dhe potencialit janë të njëjta kur nuk ka EMF në qark.

Rezistenca R pasqyron shkallën e ndërhyrjes që përjetojnë elektronet e lira kur lëvizin përgjatë një përcjellësi nën ndikimin e tensionit. Për përcjellësin me rezistencë specifike , gjatësia l dhe zona kryq seksionale S

[Ohm] (3)

Keni rezistencën më të ulët

argjend (

Omm),

bakër (

Ohmm) dhe alumini (

Omm).

Rezistenca e përçuesve metalikë rritet me temperaturën:

, (4

ku - rezistenca në 0 0 С, dhe

është një vlerë konstante për një substancë të caktuar, e quajtur koeficienti i temperaturës së rezistencës... Ndryshimi i rezistencës me ndryshimet e temperaturës mund të jetë mjaft domethënës. Pra, në një llambë inkandeshente, kur një rrymë kalon përmes saj dhe spiralja e saj nxehet, rezistenca e kësaj të fundit rritet më shumë se 10 herë.

49. Për të thjeshtuar llogaritjet e qarqeve elektrike komplekse që përmbajnë seksione heterogjene, përdorni rregullat e Kirchhoff, të cilat janë një përgjithësim i ligjit të Ohmit në rastin e qarqeve të degëzuara. Zinxhirët e degëzuar mund të dallohen pikat e ankorimit (nyjet), në të cilën të paktën tre përçues konvergojnë (Fig. 4.10.1). Rrymat që rrjedhin në nyje konsiderohen të jenë pozitive; rrymat që rrjedhin nga nyja janë negative.

Asnjë akumulim i ngarkesës nuk mund të ndodhë në nyjet e qarkut DC. kjo nënkupton rregulli i parë i Kirchhoff: Shuma algjebrike e rrymave për secilën nyje në qarkun e degëzuar është zero:

I1 + I2 + I3 + ... + Në \u003d 0.

Rregulli i parë i Kirchhoff është pasojë ligji për ruajtjen e ngarkesës elektrike... Në një zinxhir të degëzuar, gjithmonë mund të identifikoni një numër të shtigjeve të mbyllura, të përbërë nga seksione homogjene dhe jo-homogjene. Shtigjet e tilla të mbyllura quhen konturet... Rryma të ndryshme mund të rrjedhin në pjesë të ndryshme të qarkut të dedikuar. Në fig. 4.10.2 paraqet një shembull të thjeshtë të një zinxhiri të degëzuar. Zinxhiri përmban dy nyje a dhe d, në të cilat rrymat e njëjta konvergojnë; prandaj, vetëm njëra nga nyjet është e pavarur (a ose d).

Në zinxhir mund të dallohen tre konture: abcd, adef dhe abcdef. Nga këto, vetëm dy janë të pavarur (për shembull, abcd dhe adef), pasi që i treti nuk përmban ndonjë rajon të ri. Rregulli i dytë i Kirchhoff është pasojë e ligjit të përgjithshëm të Ohmit. Le të shkruajmë ligjin e përgjithshëm të Ohmit për seksionet që përbëjnë një nga konturet e qarkut të treguar në Fig. 4.10.2, për shembull abcd. Për ta bërë këtë, në secilën sit duhet të vendosni drejtimi pozitiv i rrymës dhe drejtimi bajpas i lakut pozitiv... Kur shkruhet ligji i përgjithshëm i Ohmit për secilën nga pjesët, është e nevojshme të respektohen disa "rregulla të shenjave", të cilat shpjegohen në Fig. 4.10.3.

Për seksionet e konturit abcd, ligji i përgjithësuar i Ohmit shkruhet si: Për seksionin bc: I1R1 \u003d Δφbc - \u200b\u200b1. Për seksionin da: I2R2 \u003d Δφda - 2. Shtimi i anëve të majta dhe të djathtë të këtyre barazive dhe duke marrë parasysh që Δφbc \u003d - Δφda, marrim :

Rregulli i dytë Kirchhoff mund të formulohet si më poshtë: shuma algjebrike e produkteve të rezistencës së secilit prej seksioneve të çdo qarku të mbyllur të qarkut të degëzuar DC nga rryma në këtë seksion është e barabartë me shumën algjebrike të EMF përgjatë këtij qarku. Rregullat e para dhe të dyta Kirchhoff, të shkruara për nga të gjitha nyjet dhe konturet e pavarura të qarkut të degëzuar, së bashku japin numrin e nevojshëm dhe të mjaftueshëm të ekuacioneve algjebrike për llogaritjen e qarkut elektrik. Për qarkun e treguar në fig. 4.10.2, sistemi i ekuacioneve për përcaktimin e tre rrymave të panjohura I1, I2 dhe I3 ka formën:

I1R1 + I2R2 \u003d - 1 - 2,

- I2R2 + I3R3 \u003d 2 + 3,

- I1 + I2 + I3 \u003d 0.

Kështu, rregullat e Kirchhoff zvogëlojnë llogaritjen e një qark elektrik të degëzuar në zgjidhjen e një sistemi të ekuacioneve algjebrike lineare. Kjo zgjidhje nuk shkakton vështirësi themelore, megjithatë, ajo mund të jetë shumë e rëndë edhe në rastin e qarqeve mjaft të thjeshta. Nëse, si rezultat i zgjidhjes, forca e rrymës në disa pjesë del të jetë negative, atëherë kjo do të thotë që rryma në këtë seksion shkon në drejtim të kundërt me drejtimin pozitiv të zgjedhur

50. Elektronet e përçimit në një metal janë në lëvizje të rastësishme. Elektronet që lëvizin më shpejt, të cilët kanë një energji kinetike mjaft të lartë, mund të shpëtojnë nga metali në hapësirën përreth. Në të njëjtën kohë, ata kryejnë punë si kundër forcave tërheqëse nga ana e ngarkesës pozitive të tepërt që lind në metal si rezultat i arratisjes së tyre, ashtu edhe kundër forcave shtytëse nga ana e elektroneve të emetuara më parë, të cilat formojnë një "re" elektronike pranë sipërfaqes së përcjellësit. Ekuilibri dinamik vendoset midis gazit elektron, në metal dhe "re" të elektronit. Puna që duhet të bëhet për të hequr një elektron nga një metal në një vakum quhet funksioni i punës. Isshtë e barabartë me, ku e është ngarkesa elektronike, është potenciali i daljes. Funksioni i punës prodhohet nga elektronet - duke zvogëluar energjinë e tyre kinetike. Prandaj, është e qartë se elektronet që lëvizin ngadalë nuk mund të shpëtojnë nga metali. Funksioni i punës varet nga natyra kimike e metalit dhe gjendja e sipërfaqes së ndotjes së tij, gjurmët e lagështisë, etj., Ndryshojnë vlerën e tij. Për metalet e pastra, funksioni i punës luhatet brenda disa volt volt. Një elektron përçues mund të fluturojë nga çdo metal nëse energjia e tij tejkalon funksionin e punës A të elektronit nga metali. Dukuria e emetimit të elektroneve nga metalet e nxehta quhet emision termionik.

Përqendrimi i elektroneve përçuese në një metal është shumë i lartë; shpejtësitë e tyre termike në një temperaturë të caktuar janë të ndryshme dhe shpërndahen, sipas koncepteve klasike, në përputhje me ligjin e Maksuellit. Kjo do të thotë që edhe në temperatura mesatare në një metal ekziston një numër mjaft i madh i elektroneve përçuese të aftë për të kryer funksionin e punës dhe për të fluturuar nga metali. Në këtë rast, funksioni i punës është i barabartë me humbjen e energjisë kinetike

ku m, e janë masa dhe ngarkesa e elektronit, përkatësisht, dhe janë shpejtësitë e elektronit para dhe pas largimit nga metali. Në temperatura të zakonshme, numri i elektroneve me një shpejtësi të mjaftueshme për të shpëtuar është shumë i vogël. Ekzistojnë disa mënyra për t'u dhënë energji shtesë elektroneve, e cila është e nevojshme për t'i hequr ato nga metali: ngrohja e përcjellësit

(emision termionik); rrezatimi i metaleve me dritë të dukshme dhe ultravjollcë (emision fotoelektronik); efekti i një fushe elektrike të jashtme përshpejtuese (shkarkim autoelektronik ose i ftohtë); bombardimi i një metali me elektrone ose jone.

Për të marrë një rrjedhë të konsiderueshme të elektroneve, i ashtuquajturi emetues nxehet në temperatura të rendit 2000 ÷ 2500 K.

Ndryshimi i mundshëm i kontaktit - kjo diferencë potencialeqë lindin nga kontakti i dy të ndryshme përçuesveduke pasur të njëjtën gjë temperatura.

Kur dy përçues me funksione të ndryshme pune vijnë në kontakt, ngarkuesit elektrikë shfaqen në përçuesit. Dhe midis skajeve të tyre të lira ekziston diferencë potenciale... Diferenca e mundshme ndërmjet pikave të vendosura jashtë përcjellësve, në afërsi të sipërfaqes së tyre quhet ndryshimi i potencialit të kontaktit ... Meqenëse përcjellësit janë në të njëjtën temperaturë, në mungesë të një tensioni të aplikuar, fusha mund të ekzistojë vetëm në shtresat kufitare ( Rregulli i Voltës) Theksohet diferenca e brendshme e potencialit (kur metalet bien në kontakt) dhe e jashtme (në boshllëk). Vlera e ndryshimit të potencialit të kontaktit të jashtëm është e barabartë me ndryshimin midis funksioneve të punës të referuara në ngarkesën elektronike. Nëse përcjellësit janë të lidhur në unazë atëherë EMF në unazë do të jetë e barabartë me 0. Për çifte të ndryshëm të metaleve, vlera e ndryshimit të potencialit të kontaktit varion nga të dhjetat në disa volt.

Elektrike. fusha K. fq. f. krijuar nga vëllimi i kontaktit ngarkuar, e përqendruar afër ndërfaqes dhe në hendekun ndërmjet përcjellësve. Sa më i madh të jetë përqendrimi i elektroneve përçuese në përcjellës, aq më e vogël është gjatësia e rajonit të kontaktit: në metale cm, në gjysmëpërçues deri në cm Kur një gjysmëpërçues është në kontakt me një metal, praktikisht i gjithë rajoni i fushës afër kontaktit lokalizohet në gjysmëpërçues.

Volt (V, V) mund të përcaktohet ose si tensionit elektrik në skajet dirigjentkërkohet për të gjeneruar nxehtësi në të fuqinë në një vat (W, W) në forcë që rrjedh përmes këtij përcjellësi të konstantës aktual në një amper (A), ose si një ndryshim i mundshëm midis dy pikave fusha elektrostatike, kur kalon një ngarkesë me madhësi 1 varëse (Cl, c) e kryer punë madhësia 1 xhulle (J, J) ... Shprehur në njësitë bazë SI, një volt është e barabartë me m² · kg · nga −3 A −1 .

Volt (Emërtimi rus: B; ndërkombëtar: V) - në Sistemi Ndërkombëtar i Njësive (SI) njësi potencial elektrik, diferencë potenciale, tensionit elektrik dhe forca elektromotore.

Diferenca e mundshme midis dy pikave është 1 volt, nëse është për lëvizje ngarkuar madhësia 1 varëse nga një pikë në tjetrën duhet të bëhet punojnë madhësia 1 xhulle... Volt është gjithashtu i barabartë me tensionin elektrik, i cili shkakton një konstante aktual me forcë 1 amper në fuqinë 1 vat.

Njësia është emëruar pas italiane fizika dhe fiziolog Alessandro Volta (1745-1827), i cili shpiku pol volt, bateria e parë elektrike.

1 V \u003d (1/300) njësi potencial SGSE .

ELEKTRODINAMIKA Rryma elektrike e drejtpërdrejtë § 1. Rryma elektrike Ngarkesa elektrike në lëvizje.Të gjithë trupat dhe grimcat me masë përjetojnë tërheqje gravitacionale. Struktura e Universit formohet nga tërheqja gravitacionale e trupave të masave të mëdha. Shtypja gravitacionale e pakufizuar parandalon lëvizjen e këtyre trupave. Ekzistenca e trupave me dimensione të fundme është e mundur sepse midis grimcave të materies ekzistojnë forca më të fuqishme se gravitacioni të një natyre elektromagnetike: tërheqja dhe zmbrapsja, të cilat mund të ekuilibrojnë njëra-tjetrën. Sidoqoftë, siç e zbuluam më herët (shih F-10, § 78), sistemi i ngarkesave elektrike stacionare (statike) nuk mund të jetë i qëndrueshëm. Vetëm një sistem i ngarkesave lëvizëse mund të jetë i qëndrueshëm, ashtu si ndërtesat më të qëndrueshme sizmike janë ndërtuar mbi një mbështetëse të lëvizshme. Prandaj, hapi tjetër i rëndësishëm në studimin e strukturës së materies është të merret parasysh fusha elektromagnetike e ngarkesave elektrike në lëvizje. Një ngarkesë elektrike është një burim i një fushe elektromagnetike që përhapet nëpër hapësirë \u200b\u200bme shpejtësinë e dritës. Energjia e fushës elektromagnetike, e transferuar në hapësirë \u200b\u200bnga një ngarkesë në tjetrën, zvogëlohet me rritjen e distancës midis ngarkesave. Shtë e mundur të ndryshohet energjia e bashkëveprimit elektromagnetik të ngarkesave, për shembull, duke sjellë një ngarkesë më afër tjetrit. Lëvizja e ngarkesave në një përcjellës.Lëvizja e drejtuar e ngarkesave në një përcjellës çon në transferimin e energjisë së fushës elektromagnetike në hapësirë. Kërkohen tarifa falas për ekzistencën e një rryme elektrike- transportuesit aktualë,për shembull grimcat e ngarkuara. 1 *

Elektrodinamika Elektricitet- lëvizja e urdhëruar (e drejtuar) e grimcave të ngarkuara. Në një përcjellës, përqendrimi i ngarkesave të lira, të cilat mund të lëvizin gjatë gjithë vëllimit të përcjellësit, pa lënë kufijtë e tij, është më i madhi. Prandaj, për të transferuar energjinë e fushës elektromagnetike nga një pikë në hapësirë \u200b\u200bnë një tjetër, përdoren përçuesit metalikë, ashtu si tubat përdoren për të transportuar ujë. Lëvizja drejtuese e ngarkesave të lira në një përcjellës është e mundur nën veprimin e një fushe elektrike të jashtme. Në mungesë të një fushe elektrike të jashtme (E \u003d0) lëvizja e ngarkesave në përcjellës është kaotike (vija gri në Fig. 1). Kjo është mënyra se si, për shembull, jonet pozitive dhe negative lëvizin në elektrolite, elektronet në përçuesit metalikë. Pas disa përplasjeve me grimcat e tjera, grimcat e ngarkuara mund të kthehen në pothuajse pozicionin e tyre origjinal. Në rastin kur në përcjellës zbatohet një fushë elektrike e jashtme (E *0), një forcë shtesë Coulomb vepron mbi akuzat. Si rezultat i kësaj, ngarkesa pozitive, duke u tërhequr nga poli negativ dhe duke u zmbrapsur nga ajo pozitive, fiton një përbërës të shpejtësisë v + përgjatë fuqisë së fushës elektrike, ose shpejtësia e drejtimit.Për një periudhë kohe t një ngarkesë pozitive "devijon" një distancë l + = v + t në drejtim të forcës së fushës elektrike (vija e zezë në Fig. 1). Ngarkesa negative zhvendoset në një distancë l_ - v_ t (v_ - shpejtësia e zhvendosjes në drejtim të kundërt me forcën e fushës elektrike). Në një përcjellës të vendosur në një fushë elektrike, një lëvizje e rregulluar e ngarkesave mbivendoset në një termike kaotike.
1> Lëvizja mediatikengarkesat në dirigjent. Mbivendosja e porositurlëvizja e akuzave në një kaotiklëvizja termike nëfushe elektrike: a) pozitiv; b) negativ

Rryma elektrike konstante

5 Drejtimi i lëvizjes së renditur të grimcave të ngarkuara pozitivisht merret si drejtim i rrymës. Drejtimi i rrymës përkon me drejtimin e fuqisë së fushës elektrike që shkakton këtë rrymë. NËmetalet ku transportuesit aktualë
janë elektrone të lira, të ngarkuara negativisht, drejtimi i rrymës konsiderohet i kundërt me drejtimin e shpejtësisë së lëvizjes së tyre të renditur (Fig. 2).

PYETJE Drejtimi i rrymës në metal
dirigjent përballë p „ drejtimi i lëvizjes së elektroneve 1. Jepni përkufizimin e rrymës elektrike r r ka

Në cilat kushte ndodh një rrymë elektrike? Pse lëvizja e grimcave të ngarkuara në një përcjellës në mungesë të një fushe elektrike të jashtme është kaotike? Cili është ndryshimi midis lëvizjes së grimcave të ngarkuara në një përcjellës në mungesë dhe në prani të një fushe elektrike të jashtme? Si zgjidhet drejtimi i rrymës elektrike? Në cilin drejtim lëvizin elektronet në një përcjellës metalik përmes të cilit rrjedh një rrymë elektrike?§ 2. Fuqia aktuale Përcaktimi i fuqisë aktuale.Intensiteti i lëvizjes së drejtuar të grimcave të ngarkuara në përcjellës karakterizon madhësinë e ngarkesës elektrike që kalon përmes seksionit kryq të përcjellësit në 1 s, ose forca aktuale.Kjo vlerë mund të ndryshojë me kalimin e kohës. Fuqia aktuale në një kohë të caktuar është një sasi fizike skalare e barabartë me kufirin e raportit të madhësisë së ngarkesës elektrike të kaluar përmes seksionit kryq të dirigjentit në intervalin kohor të kalimit të tij: /= lim^. (1)

At- "0 Në

Elektrodinamika Formula (1) në matematikë është një derivat. prandaj dt (2) Rryma është derivati \u200b\u200bi kohës i ngarkesës që ka kaluar nëpër prerjen tërthore të përcjellësit për një periudhë kohe t. Njësia e amperazhit (njësia bazë SI) - amper(1 A):

1 A \u003d 1 C / s.

Një përkufizim i saktë i amperit do të jepet në 25. Marrëdhënia midis forcës aktuale dhe shpejtësisë së drejtimit.Në mënyrë që të llogarisim fuqinë aktuale, ne gjejmë ngarkesën Aq, që rrjedh përmes prerjes tërthore të një përcjellësi (elektroliti) për një periudhë kohe Në (fig. 3). Gjatë kësaj kohe, vetëm ngarkesat lëvizin me një shpejtësi prej v në drejtim të drejtuar me fuqinë e fushës elektrike të jashtme, të cilat janë brenda cilindrit me seksionin S me gjeneratorin A1= vAt... Njohja e përqendrimit pgrimcat e ngarkuara, ju mund të gjeni numrin e grimcave të ngarkuara në këtë vëllim N= nSvAt dhe përcaktoni ngarkesën e tyre:

Aq = q() N = q 0 nSvAt,

Ku q 0 - ngarkesa e një grimce. Nga formula (1), rrjedh se forca aktuale

/ = q 0 nSv.

(3) Nëse shpejtësia e lëvizjes së ngarkesave nuk varet nga koha, d.m.th. v \u003d konst, atëherë forca aktuale / \u003d konst. Rryma elektrike konstante është një rrymë, forca e së cilës nuk ndryshon ndryshimet me kalimin e kohës. Rryma e drejtpërdrejtë përdoret gjerësisht në qarqet elektrike automobila, si dhe në mikroelektronikë, etj.

	, Al= vAt
3^ Rryma elektrike pozitive	q ° ±
3^ Rryma elektrike pozitive		z +
thumba në elektrolit	9 - * - w S,\\ P &\\ jL. Aq	"" Njësia e vëllimit

Rryma elektrike konstante

e / t

Në një përcjellës, zona e prerjes tërthore e së cilës është 1 mm 2, forca aktuale është 1.6 A. Përqendrimi i elektroneve në përcjellës është 10 23 m ~ 3 në një temperaturë prej 20 ° C. Gjeni shpejtësinë mesatare të lëvizjes së drejtuar të elektroneve dhe krahasoni atë me shpejtësinë termike të elektroneve. j / QO Mlc " ((£ B ^ b " Në 4 s, rryma në përcjellës l "ngriu" nga 1 në 5 A. Vizatoni një grafik të forcës së rrymës përkundrejt kohës. Cila ngarkesë kaloi nëpër prerjen tërthore të përcjellësit gjatë kësaj kohe?

§ 3. Burimi i energjisë Kushti për ekzistencën e një rryme të drejtpërdrejtë në një përcjellës.Merrni parasysh kushtet për ekzistencën e një rryme të drejtpërdrejtë në një përcjellës. Kur një dirigjent vendoset në një fushë elektrike të jashtme konstante, në të ndodh një rishpërndarje e ngarkesave falas, e quajtur induksion elektrostatik(shih F-10, § 86). Fusha elektrike e ngarkesave të induktuara (të induktuara) shpejt kompenson fushën e jashtme. Fuqia e fushës brenda përçuesit bëhet zero, ngarkesat ndalojnë të lëvizin drejtuar, rryma ndalet. Në mënyrë që rryma të ekzistojë vazhdimisht, forca e fushës së jashtme duhet të jetë më e madhe se forca e fushës së ngarkesave të induktuara. Kjo është e mundur nëse shkalla e ngritjes së fushës elektrike të jashtme tejkalon shkallën e ndarjes së induktuar
Akuzat elektrodinamike. Një rritje në fuqinë e fushës së jashtme elektrike mund të arrihet duke furnizuar ngarkesa shtesë përçuesit nga jashtë. Këto ngarkesa gjenerohen dhe furnizohen me përçuesin burimi aktual. Burimi aktual është një pajisje që ndan ngarkesat pozitive dhe negative. Qeliza galvanike.Ndarja e ngarkesave është e mundur si rezultat i shndërrimit të energjisë mekanike, termike, kimike, të dritës në energji elektrike. Pra, në një qelizë galvanike, ngarkesat në elektroda rezultojnë të jenë të kundërta për shkak të energjisë reaksion kimik midis elektrodave dhe elektrolitit. Në qelizën Volta, elektrodat e bakrit (Cu) dhe zinkut (Zn) janë zhytur në një tretësirë \u200b\u200btë acidit sulfurik (H 2 S0 4). Jonet negative SO | ~, të cilat janë në zgjidhje pranë elektrodave bakri dhe zinkut elektrikisht neutral, tërheqin jonet Cu 2+ dhe Zn 2+ të vendosura në vendet e rrjetës kristalore (Fig. 4, a)Energjia tërheqëse e joneve ndryshe tejkalon energjinë e lidhjes së joneve Cu 2+ dhe Zn 2+ në rrjetën kristalore të elektrodave metalike, kështu që këto jone kalojnë në tretësirë. Energjia kinetike (E k ) Cu 2 + jonet Cu 2+ që kalojnë në tretësirë \u200b\u200bështë më pak se energjia kinetike (E k ) Zn 2+ jonet e Zn 2+, që nga energjia e lidhjes E Si jonet e bakrit Cu 2+ në rrjetën kristalore tejkalon energjinë e lidhjes E Zn jonet Zn 2+ (Fig. 5): (E ft) cu 2+ E ± ~ ^ Cu "(£ fc) zn 2+ ~ E ± -E Zn" Ku E ± - energjia e jonit në tretësirë. Sa më shumë jone pozitive të kalojnë në tretësirë, aq më e madhe bëhet në modul ngarkesa negative elektroda (Fig. 4, b), e cila para-

a) sol C ) "nëUne Si 2+ "pra | - :. ; Me "X". H 2 SQ 4 A4 Rishpërndarja e ngarkesave në qelizën galvanike Volta
Rryma elektrike konstante
Kanë Ezn O "Nr. * W + i (p, B +0,34 -0,76 \u003d 1,1V ^5 Elektromotorefuqia e elektroplaçimitelementi Volta parandalon jonet e tjera që ta lënë atë. Shpërbërja e elektrodave ndalet nëse energjia kinetike e joneve pozitive është e pamjaftueshme për të kapërcyer diferencën e mundshme të shtresës elektrike të dyfishtë. Kjo shtresë formohet akuza pozitive joneve në tretësirë \u200b\u200bdhe me ngarkesa negative të tepërta të elektrodave: (- E ft) cu 2+ \u003d 9оFsi "(-Eft) zn 2 9 0 Të zgjedhurit normalpotencialet vendase! ku φ Cu dhe φ 2n janë potencialet e elektrodave të bakrit dhe zinkut në lidhje me tretësirën.

Metali
Litium
Kalium
Natriumi
Alumini
Zinku
Hekur
Kallaji
Plumbi	-o, c
Bakri
Merkuri
Argjend
Platinum
Ar

Zakonisht, energjia e lidhjes merret si zero e energjisë së lidhjes, e cila është e nevojshme për jonizimin e hidrogjenit molekular të gaztë. Prandaj, potenciali në të ashtuquajturën elektroda e hidrogjenit(shih boshtin (p në Fig. 5). Elektroda e hidrogjenit formohet nga hidrogjeni i gaztë i vendosur afër platinës kimikisht neutrale. Potencialet e elektrodave normale - potencialet në elektroda, të matura në krahasim me elektrodën e hidrogjenit. Potencialet e elektrodave normale për disa metale janë dhënë në tabelë 1 . EMF e një qelize galvanike.Një tension konstant lind midis elektrodave të bakrit dhe zinkut, i barabartë me ndryshimin në potencialet normale (shih Fig. 5):

ё \u003d Zanat

Thirret forca elektromotore e një qelize galvanikenjë ose EMF. Elektroda e bakrit, e cila ka një potencial më të lartë, rezulton të jetë poli i burimit - anode,dhe zinku mohon

Elektrodinamika Izolimi
Oksidmerkuri
E elektrolita) Klorur

amonit

Karbonik Zinku

elektroda guaskë

b) nym - katodë.Duke përdorur të dhënat në Tabelën 1, në mënyrë të ngjashme mund të llogaritni EMF të një elementi me një palë elektroda të bëra nga metale të tjera. Elementët më të zakonshëm - burimet aktuale - janë treguar në Figurën 6. Bateria e merkurit (Fig. 6, a),të përdorura në orë, llogaritëse dhe aparate dëgjimi jep një EMF prej rreth 1.4 V. Një bateri tradicionale elektrik dore (fig. 6, b)ka një EMF prej 1.5 V.

Pse induksioni elektrostatik parandalon që një rrymë DC të rrjedhë në një përcjellës? Çfarë është një burim aktual? Cili është roli i tij në qark elektrik? Çfarë është një qelizë galvanike? Pse ndodh ndarja e ngarkesës në një qelizë galvanike Volta? Kur ndalet tretja e elektrodave në tretësirën e elektrolitit? Çfarë është potenciali normal i elektrodës? Cili është ndryshimi i mundshëm nëpër terminalet e një qelize galvanike? Burimet e rrymës: a) miniaturë
bateri; b) bateri për
elektrik dore xhepi ▲ 6 § 4. Burimi aktualnë qark elektrik Forcat e jashtme.Kur një përcjellës lidh elektrodat (polet) e një burimi të rrymës, një rrymë elektrike rrjedh përmes përcjellësit nën veprimin e një ndryshimi potencial konstant. Elektronet që lëvizin nga katoda në anodë përgjatë përcjellësit zvogëlojnë diferencën e mundshme midis elektrodave, duke hequr ngarkesën negative nga katoda dhe duke neutralizuar atë pozitive në anodë. Për të ruajtur një ndryshim të mundshëm konstant, ngarkesat duhet të grumbullohen në polet e burimit: ngarkesat pozitive në elektrolit duhet të lëvizin në anodë, dhe ngarkesat negative në katodë. Një lëvizje e tillë në drejtim të kundërt me veprimin e forcave shtytëse Coulomb midis ngarkesave të ngjashme mund të ndodhë vetëm nën veprimin e forcave të një natyre jo-elektrike, të quajtur forcat e jashtme.