2. Asosiy elektr kattaliklar: tok kuchi, kuchlanish, quvvat

Musbat zaryadlar ham tok kuchini tashiydimi? Ha. Bunga juda ham koʻp misollar bor. Masalan, shoʻr suvda tok ham musbat, ham manfiy zaryadlar yordamida hosil qilinadi. Agar biz odatiy osh tuzini suvga solsak, u juda ham yaxshi oʻtkazgichga aylanadi. Osh tuzi – bu natriy xlorid, NaCl. Tuz suvda parchalanadi va Na^++start superscript, plus, end superscript va Cl^-−start superscript, minus, end superscript ionlariga ajraladi. Ikkala ionga ham elektr maydon taʼsir qiladi va ular eritma boʻylab qarama-qarshi yoʻnalishda harakatlanadi. Bunday holatda tok kuchi erkin elektronlar bilan emas, harakatlanayotgan atomlar, yaʼni musbat va manfiy ionlar yordamida hosil qilinadi. Bizning tanamizda ham musbat, ham manfiy ionlar tok kuchini olib oʻtadi. Tok kuchining taʼrifi bu yerda ham oʻrinli: u vaqt birligida oqib oʻtgan zaryad miqdoriga teng.
Tok kuchi paydo boʻlishiga nima sabab boʻladi? Zaryadli zarralar elektr va magnit kuchlar taʼsirida harakatlanadi. Bu kuchlar elektr va magnit maydonlar sababli yuzaga keladi. Maydonlarni esa oʻz navbatida zaryadlarning harakati va joylashgan oʻrni hosil qiladi.
Tok kuchining tezligi qancha? Biz odatda tok kuchining tezligi haqida fikr yuritmaymiz. “Tok qanchalik tez oqyapti?” degan savolga javob topish murakkab fizik hodisalarni tushunishni talab qiladi. Tok kuchining tezligi odatdagidek metr taqsim sekund emas, balki zaryad taqsim sekundga teng. Koʻpincha biz “Qancha tok oqib oʻtyapti?” degan savolga javob beramiz.
Biz tok kuchi haqida qanday fikr yuritamiz? Tok kuchi muhokama qilinayotganda, orqali va boʻylab soʻzlari koʻp narsani hal qiladi. Tok qarshilik orqali oqmoqda; tok sim boʻylab oqmoqda. Agar siz “tok ichida...” degan gʻalati gapni eshitsangiz, bilingki, bu absurd tushunchadir.
Kuchlanish
Kuchlanish tushunchasini bilishimiz uchun oldin quyidagi oʻxshashlikka qaraylik:
Kuchlanish ogʻirlik kuchini eslatadi
mmm massali jism uchun hhh balandlikning oʻzgarishi potensial energiyaning oʻzgarishiga olib keladi, \Delta U = mg\Delta hΔU=mgΔhdelta, U, equals, m, g, delta, h.
qqq zaryadga ega zarra uchun VVV kuchlanish potensial energiyaning oʻzgarishiga olib keladi, \Delta U = qVΔU=qVdelta, U, equals, q, V.
Elektr zanjirdagi kuchlanish g\cdot \Delta hg⋅Δhg, dot, delta, h koʻpaytmaga oʻxshaydi. Bu yerda ggg – erkin tushish tezlanishi, \Delta hΔhdelta, h esa balandlikning oʻzgarishidir.
Qirning tepasida turgan toʻp pastga qarab harakatlanmoqda. Yoʻlning yarmida u potensial energiyasining yarmini sarflagan boʻladi.
Kuchlanish “tepaligi”ning yuqorisidagi elektron simlar va zanjir elementlari orqali pastga “harakatlanadi”. U yoʻl boʻylab ish bajarib, potensial energiyasini yoʻqotib boradi. Elektron tepalikning oʻrtasiga kelganda potensial energiyasining yarmini yoʻqotgan boʻladi.
Toʻp uchun ham, elektron uchun ham tepalikdan pastga tushish oʻz-oʻzidan sodir boʻladi. Toʻp va elektron past energiya sathlariga qarab oʻz-oʻzidan harakatlanadi. Toʻpning pastga tomon harakati davomida uning yoʻlidan daraxt yoki ayiqqa oʻxshagan, u urilib qaytishi mumkin boʻlgan narsalar chiqishi mumkin. Biroq biz elektronlarni simlar yordamida yoʻnaltiramiz va ularni zanjirning maʼlum qismlari boʻylab oqishga majbur qilamiz.
[Nega oʻxshashlikdan foydalanish kerak?]
[Ushbu oʻxshashlikning kamchiliklari]
[Hali ham kuchlanish nimaligini tushunmadim]
Matematik nuqtayi nazardan, kuchlanish zaryadni koʻchirishda bajarilgan ishga teng:
V = \dfrac{\Delta U}{q}V=qΔU​V, equals, start fraction, delta, U, divided by, q, end fraction
Bu – kuchlanishni tushuntirishning sodda yoʻli.

Quvvat – bu (\text UUstart text, U, end text) vaqt birligida bajarilgan ish. Quvvatning birligi joul/sekund, ushbu birlik xalqaro birliklar sistemasida vatt (uatt) deb ataladi.
(1 \,\text{Vatt} = 1\,\text{joul}/\text{sekund}1Vatt=1joul/sekund1, start text, V, a, t, t, end text, equals, 1, start text, j, o, u, l, end text, slash, start text, s, e, k, u, n, d, end text)
\text{quvvat} = \dfrac{\text dU}{\text dt}quvvat=dtdU​start text, q, u, v, v, a, t, end text, equals, start fraction, start text, d, end text, U, divided by, start text, d, end text, t, end fraction
Elektr zanjiri quvvatni uzata oladi. Tok kuchi – vaqt birligida oqayotgan zaryad miqdori, kuchlanish esa birlik zaryadni koʻchirishda bajarilgan ish. Biz ushbu taʼriflarni quyidagi quvvat formulasiga qoʻllaymiz:
\text{quvvat} = \dfrac{\text dU}{\text dt} = \dfrac{\text dU}{\text dq} \cdot \dfrac{\text dq}{\text dt} = v \,iquvvat=dtdU​=dqdU​⋅dtdq​=vistart text, q, u, v, v, a, t, end text, equals, start fraction, start text, d, end text, U, divided by, start text, d, end text, t, end fraction, equals, start fraction, start text, d, end text, U, divided by, start text, d, end text, q, end fraction, dot, start fraction, start text, d, end text, q, divided by, start text, d, end text, t, end fraction, equals, v, i
Elektr quvvat kuchlanishning tok kuchiga koʻpaytmasiga teng. Birligi – vatt.
Xulosa
Tok kuchi va kuchlanishning ushbu modellari bizni har xil qiziqarli elektr zanjirlarni ishga tushirishimizga yordam beradi.
Agar siz kuchlanishning ushbu boshlangʻich tushunchasidan tashqari yana ham koʻproq oʻrganmoqchi boʻlsangiz, ushbu potensial va kuchlanishning matematik taʼrifini oʻqishingiz mumkin.