O‘quv materiallari ma’ruzalar matni 1 – ma’ruza

O‘QUV MATERIALLARI


MA’RUZALAR MATNI


1 – MA’RUZA


O’zgarmas tok zanjirlari. O’zgarmas tok zanjirlarini hisoblash. Magnit maydoni va uni xarakterlovchi asosiy kattaliklar
Reja:
Kirish

1. 
   O‘zgarmas tok zanjir elementlari, ta’rifi va ularning sxematik belgilanishi.
   
2. 
   Elektr yurutuvchi kuch va kuchlanish.
   
3. 
   Elektr o‘tkazuvchanlik. Om, Joul-Lens, Kirxgof qonunlari.
   
4. 
   Elektr tokining energiyasi va quvvati.
   
5. 
   Elektr tokining magnit maydoni.
   
6. 
   Magnit maydonini xarakterlovchi kattaliklar: magnit induksiyasi, magnit singdiruvchanlik, magnit oqimi, magnit maydon kuchlanganligi.
   
7. 
   To‘liq tok qonuni.
   
8. 
   Magnitlanish egri chizigi. Magnit zanjiri uchun Om konuni.
   
9. 
   Magnit zanjirini xisoblash.
   

ADABIYoTLAR

• 
  1. Kasatkin A. S. “Elektrotexnika asoslari” Toshkent 1989 y.
  
• 
  2. Yevdakimov “Umumiy elektrotexnika” Toshkent, 1995 y.
  
• 
  3. Inog‘omov S. “Elektrotexnika asoslari” fanidan ma’ruzalar matni. ToshFarmi, kutubxona, Ma’ruzalar matnining elektron varianti
  

O‘ZGARMAS TOK ZANJIRLARI
ELEKTR TOKI

Elektr o‘tkazuvchanlik toki—bu modda yoki vakuumda elektr zaryadini erkin tashuvchilarning yo‘nalgan harakat hodisasidir. Harakati elektr tokini vujudga keltiradigan zaryadlarning tashuvchilari, ko‘p hollarda erkin elektronlar (jumladan metallarda), kamroq hollarda esa (suyuqlik va gazlarda)— ionlar bo‘ladi. Elektrotexnikada va elektronikada zaryad tashuvchilarining zichligi turlicha, ya'ni elektr o‘tkazuvchanligi turlicha bo‘lgan har xil moddalar ishlatiladn. Metallardan alyuminiy, mis, kumush va oltindan, ba'zi hollarda esa ularning qotishmalaridan foydalaniladi. Elektr zanjirlar elementlarining izolyatsiyasi elektr o‘tkazuvchanligi normal ish sharoitlarida metallarning elektr o‘tkazuv-chanligidan ancha kam bo‘lgan (1018—1020marta) materiallardan tayyorlanadi. Elektron qurilmalarning (televizorlar, radiopriyomniklar, hisoblash mashinalari va hokazo) asosiy elementlari yarim o‘tkazgichlardan, asosan germaniy bilan kremniydan, shu elementlarning elektr o‘tkazuvchanligini oshiradigan qo‘shilmalar qo‘shish yo‘li bilan tayyorlanadi. Metallarda erkin elektronlarning bir yo‘nalishda V tezlik bilan uzoq siljishi (1-rasm) ularning Ve tezlik bilan bo‘ladigan tartibsiz issiqlik harakatiga qo‘shiladi. Bunday siljish (ko‘chish) ga dreyfdeyiladi; demak, metallarda elektr tokini elektronlar dreyfi vujudga keltiradi. Lekin elektrotexnik hisoblashlarda ko‘p elektronlar dreyfining o‘rniga unga ekvivalent bo‘lgan musbat elektr zaryadlarning elektr kuchlar ta'siri yo‘nalishida to‘g’ri chiziqli harakati bilan almashtirish mumkin.

1.1- rasm. Elektr maydon ta’sirida elektronlar dreyfining vujudga kelishi

1.2-rasm. Elektr energiyasi turli xil manbalarining shartli grafik tasvirlanishi:

a-eyuk manbai, b-galvanik elementlar yoki akkumulyatorlar, v- galvanik elementlar yoki akkumulyatorlar batareyalari, g-termoelementlar, ye-o‘zgarmas tok elektr mashina generatori, j-o‘zgaruvchan elektr mashina generatori

Metalda erkin elektronlarning tartibli (ilgarilama) harakat tezligi nisbatan kichik, odtda u sekundiga 1mm dan oshmaydi. Lekin elektr energiyasining tarqalish tezligi ancha kattahavo linyalarida u amalda yorug’lik tezligiga teng bo‘ladi. Shu sababli elektr zanjir tutashtirilganda unda tok dyarli bir onda paydo bo‘ladi. Bu yerda xech qanday qarama-qarshilik yo‘q, chunki elektr energiyasi manbai vujudga keltiradigan va zaryadlarga ta'sir etadigan elektr maydon liniya bo‘ylab yorug’lik tezligida tarqaladi, elektr zaryadlar esa maydon ta'sirida nisbatan sekin siljiydi. Bu yerda shunday taqqoslash mumkin: suv bosimi stantsiyasidan yuboriladigan suv zarrachalari trubalarda ancha sekin xarakatlangani bilan vodoprovod jo‘mragini ochish bilan bosim ostida shu zaxoti suv tusha boshlaydi.

Elektr toki vujudga kelishi uchun o‘tkazgichlardan tarkib topgan elektr zanjir yaratish lozim.
Tok doimo kelid turishi uchun elektr energiyasining manbai (elektr yurituvchi kuchlar manbai) bo‘lishi kerak, bu manba boshqa tur energiyani elektr energiyasiga aylantiradi. Qudratli elektr mashina generatorlar mexanik energiyani elektr energiyasiga, galvanik elementlar va akkumulyatorlar— ximiyaviy protsesslar energiyasini, kam quvvatli termoelementlar va magnitogidrodinamik generatorlar — issiqlik energiyasini, va nihoyat, turli xil fotoelementlar (Yerning sun'iy yo‘ldoshlari va planetalararo kosmik stantsiyalarda keng qo‘llaniladigan)—nur energiyasini elektr energiyasiga aylantiradi. 2 rasmda eyuk manbaining va turli xil elektr energiyasi manbalarining shartli grafik tasvirlari ko‘rsatilgan.
Lekin elektr faqat energiyani uzatish uchun xizmat qiladi, chunki turli xil iste'molchilarda elektr energiyasi doimo energiyaning boshqa turlariga: elektr dvigatellarda—mexanik energiyaga, yoritish qurilmalarida—nur energiyasiga, elektr pechlarda—issiqlikka aylanadi va hokazo.
Binobarin, oddiy elektr zanjirning asosiy qismlari eyuk Ye bo‘lgan elektr energiyasi manbai (3-rasm), qarshiligi r bo‘lgan elektr energiyasi iste'molchisi, ularni o‘zaro tutashtiriladigan sim va zanjirni uzib- ulaydigan viklyuchatel K dan iborat.

1.3 – rasm. Eng oddiy zanjir va uning sxemasi

Odam elektr tokini bevosita kuzata olmaydi, tok borligi haqida shu tok sababli bo‘ladigan hodisalarga qarab fikr yuritadi. Bunday hodisalarni turli xil elektr energiyasi iste'molchilari yordamida kuzatish mumkin. 4-rasmda bir necha eng oddiy elektr energiyasi iste'molchilari ko‘rsatilgan, ular bir-biri bilan ketma-ket ulangan, ya'ni ulardan elektr energiyasi manbaidan (ketma-ket ulanganakkumulyatorlar yoki galvanik elementlar batareyasidan) keladigan bitta tokning o‘zi o‘tadi. Tokni o‘lchash uchun zanjirga barcha iste'molchilar bilan ketmaket ampermetr A ulangan.

1.4- rasm. Eng oddiy elektr energiyasi iste'molchilari

Zanjir viklyuchatel yordamida ulangandan keyin ma'lum vaqt o‘tgach, ingichka metall tola qizib, shu'lalana va uzaya boshlaydi, natijada u solqilanib qoladi. Demak, ushbu iste'molchida elektr energiyasi issiqlikka va nur energiyasiga aylanadi.

Tok yo‘lidagi elektrolitik vanna— bu shishaidish bo‘lib, unga bir-biridan ma'lum masofada ikkita mis plastinka o‘rnatilgan va elektrolit—mis kuporosi eritmasi quyilgan. Vannada tokning mis plastinkalar orqali elektrolitga ximiyaviy ta'sir etishini kuzatish mumkin, bunda elektroliz sodir bo‘ladi, ya'ni bir plastinkaning massasi kamayadi, ikkinchisiniki esa ortadi. Tok metallni elektrolit orqali olib o‘tadi. Shu kuzatishlar asosida elektr zanjirida tok metallni tashish yo‘nalishida harakatlanadi, deb hisoblay boshladilar. Elektr energiyasi manbaining tok tashqi zanjirga yo‘naladigan qismasi musbat qutb deb ataldi va (Q) ishora bilan belgilandi, mos ravishda ikkinchi qisma manfiy qutb deb ataldi va (—) ishora bilan belgilandi. Keyinchalik shu narsa aniqlandi-ki, elektrolitda ziryadlarning musbat va manfiy zaryadlangan tashuvchilari—ionlar — ikki qarama-qarshi yo‘nalishda harakatlanar ekan, metallarda esa zaryad tashuvchilar, ya'ni erkin elektronlar tokning qabul qilingan yo‘nalishiga teskari yo‘nalishda harakatlanadi. Ana shu notug’ri taxmin tufayli elektronlar zaryadini manfiy deb hisoblashga, ya'ni elektronlar dreyfi elektr tokiga teskari tomonga yo‘nalgan.deb qabul qilishga to‘g’ri keldi.
Tokning elektrodinamik ta'sirini kuzatish uchun iste'molchi xizmat qiladi, unda egiluvchan sim qismalarga ensiz halqa xosil qilib mahkamlangan. Tokli halqa tomonlari bir-birini elektrodinamik itarishi natijasida halqa kengayadi.
Elektromagnit va magnit strelkasi tokning elekromagnit ta'sirini ko‘rsatadi. Elektromagnit chulg’amidan tok o‘tganda po‘lat qirindilar o‘zak uchlariga tortiladi. Shu bilan bir vaqtda magnit strelkasi tokli sim yo‘nalishiga perpendikulyar bo‘lib qoladi.
Shunga o‘xshash oddiy hodisalar asosida tok borligi haqidagina emas, balki uning intensivligi haqida ham fikr yuritish mumkin. Tokni miqdoriy jihatdan xarakterlash uchun I kattalik xizmat qiladi. U o‘tkazgichning ko‘ndalang kesimidan vaqt birligi ichida o‘tgan elektr zaryad miqdori q bilan aniqlanadi. Agar zaryadlar harakati bir xil va t vaqt ichida o‘tkazgichning ko‘ndalang kesimi orqali q elektr miqdori o‘tgan bo‘lsa, o‘tkazgichdagi tok I=q/t bo‘ladi. Zaryadlar turlicha harakatlanganda bo‘ladi, bunda t —o‘tkazgich kesimi orqali ∆q elektr miqdori o‘tgan juda oz vaqt oralig’i.
Xalqaro birliklar sistemasi (SI) da tokning asosiy elektr birligi amper (A) xisoblanadi.
Tok birligi — amper (A)—o‘tkazgichning tok bilan o‘zaro elektrodinamik ta'siri asosida aniqlanadi. Amper metrologik laboratoriyalarda pribor (ampertarozilar) yordamida aniq topiladi, bu priborda g’altaklar orasidagi o‘zaro elektrodinamik ta'sir kuchlarini aniq hisoblash mumkin.
Katta tokni o‘lchash uchun karrali birlik— 1000 A ga teng kilo-amper (kA), kichik toklarni o‘lchash uchun esa—amperning mingdan bir qismiga (1.10^~6A) teng bo‘lgan milliamper (mA) va amperning milliondan bir qismiga teng bo‘lgan (1-10^-6A) mikroamper (mkA) ishlatiladi.
Tok kuchiga bir necha misollar keltiramiz, ular amper haqida ancha konkret tasavvur beradi. Tok taxmiian 5mA ga yetganida odam tok o‘tayotganligini seza boshlaydi, lekin bu tok 50 mA gacha ortganda odam hayoti uchun xavfli bo‘ladi. Eng ko‘p tarqalgan cho‘g’lanish lampalarining toki0,1—1A, turmushda ishlatiladigan lyuminestsent lampaniki-0,15A.
Elektr plita uchun 1,5-5A tok kerak. O‘rtacha quvvatli elektr dvigatellarning toki 5-25Aga teng. Elektrometallurgiya ustanovkalarida tok 50 kA va undan ham ortiq bo‘ladi.
Elektr miqdorining birligi kulon (Kl) o‘zgarmas tok 1 A bo‘lganda 1 s da o‘tkazgich ko‘ndalang kesimidan o‘tgan zaryad sifatida aniklanadi:

1Kl=1A•s.