1. Elektromagnitizm laboratoriyasida xavfsizlik qoidalari, elektr o‘lchov asboblari bilan tanishtirish

Qisqacha nazariya: biror o’tkazgichning qarshiligini ampermetr va voltmetr yordamida osongina o’lchash mumkin. Agar ampermetr ko’rsatayotgan tok kuchi I amper hisobida, voltmetr bilan o’lchanayotgan o’tkazgich uchlaridagi kuchlanish U volt hisobida bo’lsa, unda o’tkazgichning qarshiligi Ω hisobida bo’lib, R=U/I ga teng.

Bu metodning aniqligi ampermetr va voltmetrning aniqligi bilan belgilanadi va odatda uncha katta bo’lmaydi. Shuning uchun qarshiliklarni aniqroq o’lchash uchun qarshiliklarni taqqoslash metodi ishlatiladi. Bunda tok kuchi va kuchlanishni o’lchash talab qilinmaydi. Bu metod 24-rasmdagi sxemada tasvirlangan o’zgarmas tok (Uitston) ko’prigi yordamida amalga oshiriladi. Ko’prik sezgir galvanometr va to’rtta qarshilikdan iborat bo’lib, qarshiliklardan biri noma’lum. Ko’prik elkalari qarshiliklari shunday tanlanishi lozimki, bunda galvanometr toki nolga teng bo’lsin. Ko’prikning uchta elkasi qarshiliklarini bilgan holda to’rtinchi noma’lum qarshilikni aniqlash mumkin.

Uitston ko’prigining muvozanat sharti: O’tkazgichlarning noma’lum qarshiliklarini Uitston ko’prigi yordamida aniqlash mumkin. Uitston ko’prigi AC reoxorddan, G sezgir galvanometrdan, qarshiliklar magazini va bir nechta noma’lum qarshilikli rezistorlardan (rezistor o’rniga ixtiyoriy qarshilikli o’tkazgich ulash mumkin), hamda tok manbaidan tashkil topgan qurilmadan iborat (24-rasm). Reoxord – uzunligi taxminan 1m, ρ - solishtirma qarshiligi katta bo’lgan bir jinsli va ko’ndalang kesim yuzi butun uzunlik bo’yicha bir xil o’tkazgich (sim)ni masshtabli chizg’ichga mahkamlash yo’li bilan yasaladi (reoxord uchun ko’pincha nixrom, nikelin yoki konstantan kabi solishtirma qarshiligi katta bo’lgan o’tkazgichlar tanlanadi). Reoxord bo’ylab D surilgichni siljitish bilan reoxordning qarshiligini o’zgartirish mumkin.

Noma’lum qarshilikni aniqlash uchun ko’prikni muvozanatga keltirish lozim. Ko’prikning muvozanat shartini 24-rasmdagi sxemaga asosan tushuntirish mumkin. O’zgarmas tok manbaidan berilgan kuchlanish taxminan 1,5 V atrofida bo’lishi kerak, chunki kuchlanish yuqori bo’lsa reoxord qattiq qiziydi, hatto cho’g’lanishi ham mumkin. Uchta yoki undan ortiq o’tgazgichlarning o’zaro ulangan nuqtasi tugun deb ataladi.

Kirxgoffning birinchi qoidasi: tugunda uchrashuvchi toklarning algebraik yig’indisi nolga teng, ya’ni tugunga keluvchi toklarning arifmetik yig’indisi tugundan chiquvchi toklarning arifmetik yig’indisiga teng bo’ladi.

(1)

(2)

2 4-rasmda sxemasi tasvirlangan Uitston ko’prigida 4-ta tugun bor, ular A, E, D, B nuqtalarda joylashgan. Har bir tugun uchun Kirgoffning birinchi qoidasiga asosan quyidagi tenglamalarni yozish mumkin:

A nuqtadagi tugun uchun: I=I₁+I₀ (2a)

E nuqtadagi tugun uchun: I₀=I_r+I_x (2e)

D nuqtadagi tugun uchun: I₂=I_r+I₁ (2d)

B nuqtadagi tugun uchun: I=I_x+I₂ (2b)

Kirgoffning ikkinchi qoidasi: har qanday berk konturning ayrim qarshilikli qismlaridagi kuchlanish tushuvlarining algebraik yig’indisi ushbu konturdagi barcha EYuK larning algebraik yig’indisiga teng.

(3)

Kuchlanish tushuvi deganda zanjir qismidan o’tayotgan tok kuchining shu qismdagi o’tkazgich qarshiligiga ko’paytmasi tushuniladi.

Sxemadagi AED, DEB, EDB konturlar uchun soat strelkasi aylanish yo’nalishida Kirxgoffning ikkinchi qoidasiga ko’ra qo’yidagi tenglamalarni yozamiz:

(4)

(5)

(6)

D surilgichni reoxord bo’ylab o’ngga yoki chapga surish yo’li bilan galvanometr ko’rsatkichi nolga keltirilsa, galvanometr orqali tok o’tmaydi ( ), bunga sabab E va D nuqtalardagi potensiallar o’zaro tenglashganligidadir ( ). Bu esa Uitston ko’prigining muvozanat sharti bajarilganligini ko’rsatadi. Bu vaqtda (2e), (2d), (4), (5) tenglamalar qo’yidagi ko’rinishni oladi.

(2e₁)



(2g₁)

(2e₁), (2g₁) larni (4), (5) ifodalarga qo’ysak:

(4a)

(5a)

(6)

AD va DB elkalarning qarshiliklari R₁ va R₂ lar uchun qo’yidagi formulalarni yozamiz.

(7) (8)

(7) va (8) ifodalarni (6) ga qo’ysak, (9) ifoda kelib chiqadi.

Bundan (10) (10) ifoda laboratoriya ishida noma’lum qarshilikni aniqlashga imkon beruvchi natijaviy formula hisoblanadi.