Чыңалуу, Ток, Каршылык жана Ом Мыйзамы: 5 кадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-01-30 10:43

Бул үйрөткүчтө камтылган

Электр зарядынын чыңалууга, токко жана каршылыкка кандай тиешеси бар.

Чыңалуу, ток жана каршылык кандай болот.

Ом мыйзамы деген эмне жана аны электрди түшүнүү үчүн кантип колдонуу керек.

Бул түшүнүктөрдү көрсөтүү үчүн жөнөкөй эксперимент.

1 -кадам: Электр заряды

Электр заряды - бул заттын физикалык касиети, ал электромагниттик талаага жайгаштырылганда күчкө ээ болот. Электр заряддарынын эки түрү бар: оң жана терс (көбүнчө протон жана электрон алып жүрөт). Заряддар окшоштуктарды артка тартат жана тартпайт. Таза заряддын жоктугу нейтралдуу деп аталат. Электрондор ашыкча болсо, объект терс заряддалат жана башкача оң заряддалат же заряддалбайт. Электр зарядынын SIден алынган бирдиги кулон (C) болуп саналат. Электротехникада ампер-саатты колдонуу да кеңири таралган (Ах); химияда болсо, элементардык зарядды (e) бирдик катары колдонуу кадимки көрүнүш. Q белгиси көбүнчө зарядды билдирет. Заряддалган заттардын өз ара аракеттениши жөнүндө алгачкы билим азыр классикалык электродинамика деп аталат жана кванттык эффекттерди эске алууну талап кылбаган көйгөйлөр үчүн дагы эле туура.

Электр заряды - кээ бир субатомдук бөлүкчөлөрдүн негизги сакталган касиети, бул алардын электромагниттик өз ара аракеттешүүсүн аныктайт. Электрдик заряддалган зат электромагниттик талаанын таасири астында же пайда болот. Кыймылдуу заряд менен электромагниттик талаанын өз ара аракети төрт негизги күчтүн бири болгон электромагниттик күчтүн булагы болуп саналат (Кара: магниттик талаа).

ХХ кылымдагы эксперименттер электр заряды квантташтырылганын көрсөттү; башкача айтканда, ал болжол менен 1,602 × 10−19 кулонго барабар болгон элементардык заряд деп аталган кичинекей бирдиктердин бүтүн сандарында келет (кварктар деп аталган бөлүкчөлөрдөн башка, бүтүн сандарга 1/3e). Протондун +e заряды бар, ал эми электрондун заряды -e. Заряддалган бөлүкчөлөрдү жана алардын өз ара аракеттешүүсүн фотондор кандайча жүргүзөрүн изилдөө кванттык электродинамика деп аталат.

2 -кадам: чыңалуу:

Чыңалуу, электр потенциалынын айырмасы, электр басымы же электр чыңалуусу (формалдуу түрдө ∆V же ∆U деп белгиленет, бирок көбүнчө V же U катары жөнөкөйлөштүрүлөт, мисалы Омдун же Кирхгофтун мыйзамдарынын контекстинде) - бул экөөнүн ортосундагы электр потенциалдык энергиясынын айырмасы. электр зарядынын бирдигине балл. Эки чекиттин ортосундагы чыңалуу сыноо зарядын эки чекиттин ортосунда жылдыруу үчүн статикалык электр талаасына карата заряд бирдигине жасалган жумушка барабар. Бул вольт бирдиги менен өлчөнөт (кулонго бир джоуль).

Чыңалуу статикалык электр талааларынан, магнит талаасы аркылуу өтүүчү электр тогунан, убакыттын өтүшү менен өзгөрүүчү магнит талааларынан же ушул үчөөнүн кандайдыр бир комбинациясынан келип чыгышы мүмкүн. [1] [2] Вольтметр системанын эки чекитинин ортосундагы чыңалууну (же потенциалдуу айырмачылыкты) өлчөө үчүн колдонулушу мүмкүн; көбүнчө системанын негизи сыяктуу жалпы маалымдама потенциал пункттардын бири катары колдонулат. Чыңалуу же энергия булагын (электр кыймылдаткыч күчүн), же жоголгон, колдонулган же сакталган энергияны билдириши мүмкүн (потенциалдуу төмөндөө)

Чыңалууну, токту жана каршылыкты сүрөттөп жатканда, жалпы окшоштук суу кампасы болуп саналат. Бул окшоштукта заряд суунун өлчөмү менен, чыңалуу суунун басымы менен, ал эми ток суунун агымы менен көрсөтүлөт. Ошентип, бул окшоштук үчүн, эсиңизде болсун:

Суу = Заряд

Басым = Чыңалуу

Flow = Учурдагы

Жер үстүндөгү белгилүү бир бийиктиктеги суу сактагычты карап көрөлү. Бул танктын түбүндө шланг бар.

Ошентип, ток жогорку каршылыкка ээ болгон танкта төмөн.

3 -кадам: Электр энергиясы:

Электр - бул электр зарядынын болушу жана агымы. Анын эң белгилүү формасы-жез зымдары сыяктуу өткөргүчтөр аркылуу электрондордун агымы.

Электр - бул табигый түрдө (чагылгандагыдай) пайда болгон же өндүрүлгөн (генератордогудай) оң жана терс формада келген энергиянын бир түрү. Бул биз машиналарды жана электр приборлорун кубаттоо үчүн колдонгон энергиянын бир түрү. Заряддар кыймылдабай турганда, электр статикалык электр деп аталат. Заряддар жылып баратканда, алар электр тогу, кээде "динамикалык электр" деп аталат. Чагылган-табиятта эң белгилүү жана коркунучтуу электр энергиясы, бирок кээде статикалык электр нерселердин бири-бирине жабышып калышына себеп болот.

Электр энергиясы коркунучтуу болушу мүмкүн, айрыкча суунун айланасында, анткени суу өткөргүчтүн бир түрү. Он тогузунчу кылымдан бери электр энергиясы жашообуздун ар бир бөлүгүндө колдонула баштады. Ага чейин, бул жөн гана күн күркүрөгөндө көргөн кызыгуу болчу.

Эгерде магнит темир зымга жакын өтүп кетсе, электр энергиясын жаратууга болот. Бул генератор колдонгон ыкма. Эң чоң генераторлор электр станцияларында. Электр энергиясын химиялык заттарды кумурага эки түрдүү металл таякчалар менен бириктирүү аркылуу да өндүрүүгө болот. Бул батареяда колдонулган ыкма. Статикалык электр эки материалдын ортосундагы сүрүлүү аркылуу пайда болот. Мисалы, жүндөн жасалган капкак жана пластикалык сызгыч. Аларды чогуу сүртсөңүз, учкун пайда болушу мүмкүн. Электр энергиясын фотоэлектрдик клеткалардагыдай күндүн энергиясын колдонуу менен да жаратса болот.

Электр жарыгы үйлөргө зым аркылуу келип чыккан жерден жетет. Бул электр лампалары, электр жылыткычтары ж.б.. Кир жуугуч машиналар жана электр мештери сыяктуу көптөгөн тиричилик техникалары электр энергиясын колдонот. Заводдордо электр энергиясын иштетүүчү машиналар бар. Биздин үйлөрдө жана заводдордо электр жана электр приборлору менен алектенген адамдарды "электрик" деп аташат.

Эми айталы, бизде эки танк бар, ар бир танк түбүнөн шланг менен келет. Ар бир резервуарда суунун көлөмү бирдей, бирок бир резервуардагы шланга башка шлангга караганда тар.

Биз бир түтүктүн аягында бирдей басымдын өлчөмүн өлчөйбүз, бирок суу агып баштаганда, тар шлангы бар резервуардагы суунун агымынын ылдамдыгы резервуардагы суунун агымынын ылдамдыгынан азыраак болот. кененирээк шланг. Электр жагынан алганда, тар шланг аркылуу өтүүчү ток кененирээк түтүктөн азыраак. Эгерде биз эки түтүктөн тең агымдын бирдей болушун кааласак, тар шланг менен резервуардагы суунун (заряддын) көлөмүн көбөйтүүгө туура келет.

4 -кадам: Электр каршылыгы жана өткөрүмдүүлүк

Гидравликалык окшоштукта, зымдан (же резистордон) агып өтүүчү ток трубадан өткөн сууга окшош, ал эми зымдагы чыңалуунун төмөндөшү сууну түтүк аркылуу түрткөн басымдын төмөндөшүнө окшош. Өткөрүүчүлүк берилген басым үчүн канча агымдын пайда болушуна пропорционалдуу, ал эми каршылык бул агымга жетүү үчүн канча басымдын талап кылынышына пропорционалдуу. (Өткөргүчтүк жана каршылык өз ара.)

Чыңалуунун төмөндөшү (б.а. резистордун бир жагындагы чыңалуу менен экинчи тараптагы чыңалуунун ортосундагы айырма), чыңалуунун өзү эмес, кыймылдаткыч күчтү резистор аркылуу түртөт. Гидравликада окшош: түтүктүн эки тарабынын ортосундагы басымдын айырмасы, басымдын өзү эмес, ал аркылуу өтүүчү агымды аныктайт. Мисалы, түтүктүн үстүндө сууну ылдый түшүрүүгө аракет кылган чоң суу басымы болушу мүмкүн. Бирок, түтүктүн астында сууну кайра артка сүрүүгө аракет кылган түтүктүн астында бирдей чоң суу басымы болушу мүмкүн. Эгерде бул басымдар бирдей болсо, анда суу агып кетпейт. (Оң жактагы сүрөттө, түтүктүн астындагы суунун басымы нөлгө барабар.)

Зымдын, резистордун же башка элементтин каршылыгы жана өткөрүмдүүлүгү негизинен эки касиет менен аныкталат:

• геометрия (форма) жана
• материал

Геометриянын мааниси чоң, анткени сууну узун, кууш түтүк аркылуу өтүү кенен, кыска түтүктөн кыйыныраак. Ушул сыяктуу эле, узун, ичке жез зым кыска, калың жез зымга караганда көбүрөөк каршылыкка (өткөргүчтүүлүккө) ээ.

Материалдар да маанилүү. Чачка толгон түтүк, ошол эле формадагы жана өлчөмдөгү таза түтүктөн көрө, суу агымын чектейт. Ошо сыяктуу эле, электрондор жез зым аркылуу эркин жана оңой өтүшөт, бирок формасы жана өлчөмү бирдей болот зым аркылуу оңой өтүшпөйт жана формасына карабастан резина сыяктуу изолятор аркылуу такыр өтө алышпайт. Жез, болот жана каучуктун ортосундагы айырма алардын микроскопиялык түзүлүшүнө жана электрон конфигурациясына байланыштуу жана каршылык деп аталган касиет менен аныкталат.

Геометриядан жана материалдан тышкары, каршылыкка жана өткөрүмдүүлүккө таасир этүүчү башка факторлор бар.

Ошол эле басымда кененирээкке караганда, биз кууш түтүк аркылуу көп көлөмдү сыйдыра албайбыз. Бул каршылык. Кууш труба, суу кененирээк түтүктөгү резервуардагыдай басымда болсо да, ал аркылуу өтүүчү суунун агымына "каршылык көрсөтөт".

Электрдик жактан алганда, бул бирдей чыңалуудагы жана ар кандай каршылыктагы эки схема менен көрсөтүлөт. Каршылыгы жогору болгон схема азыраак заряддын агып кетишине мүмкүндүк берет, башкача айтканда, каршылыгы жогору болгон схеманын ал аркылуу агымы азыраак.

5 -кадам: Ом мыйзамы:

Ом закону боюнча, эки чекиттин ортосундагы өткөргүч аркылуу өткөн ток эки чекиттеги чыңалууга түз пропорционалдуу. Пропорционалдыктын туруктуулугун, каршылыкты киргизүү менен, бул мамилени сүрөттөгөн кадимки математикалык теңдемеге келет:

бул жерде I - ампердин бирдигиндеги өткөргүч аркылуу ток, V - вольттун бирдигинде өткөргүч аркылуу өлчөнүүчү чыңалуу, R - Омдун бирдигинде өткөргүчтүн каршылыгы. Тагыраак айтканда, Ом мыйзамы бул мамиледе R туруктуу, токко көз каранды эмес деп айтылат.

Мыйзам немис физиги Георг Омдун ысмы менен аталган, ал 1827 -жылы жарык көргөн трактатта ар кандай узундуктагы зымдарды камтыган жөнөкөй электрдик схемалар аркылуу колдонулган чыңалуу менен токтун өлчөөлөрүн сүрөттөгөн. Ом өзүнүн эксперименталдык жыйынтыктарын жогорудагы заманбап формага караганда бир аз татаал теңдеме менен түшүндүрдү (тарыхты караңыз).

Физикада Ом закону термини Ом тарабынан түзүлгөн мыйзамдын ар кандай жалпылоолоруна карата колдонулат.