№11 ЛАБОРАТОРИЯЛЫҚ ЖҰМЫС.

Тұрақты ток көпірінің көмегімен кедергіні өлшеу уйтстон көпірі.

Жұмыстың мақсаты:тұрақты ток заңдарымен танысып, көпір схемасының жұмысымен танысу.

Құрал-жабдықтар:тұрақты ток көзі, кілт, гальванометр, кедергілер магазині, реохорд, өлшенетін кедергілер;

1. Ток күші. Ток тығыздығы.

Егер өткізгіште электр өрісін тудырсақ, онда оның заряд тасушы бөлшектері реттелген қозғалысқа түседі: оң зарядтар өріс бағытында, терістері өрісіне қарсы бағытта.

Электр зарядтарының бағытталған қозғалысын электр тогы дейді. Оның бағытына оң зарядтар бағытын алу келісілген. Заряд тасушыларға оң және теріс иондар, электрондар жатады. Мысалы, электролиттердегі ток иондардың қозғалысынан, ал металдардағы ток бос электрондардың бағытталған қозғалысынан туады. Кез келген жағдайда токтың болуы мынадай қосымша құбылыстармен қатар жүреді: магнит өрісі пайда болады, өткізгіш қызады, /электродтарда заттар бөліну/ электролиз, т.с.с.

Электр тогы ток күші /І/ деп аталатын шамаман сипатталады. Ток күші деп өткізгіштің бір өлшем /І м²/ көлденең ауданынан перпендикуляр бағытта 1 секунд ішінде өтіп шығатын зарядқа тең скалярлық шаманы айтады.

(1)

Егер уақытқа байланысты ток күші өзгермесе, онда ток тұрақты деп аталады, онда

(2)

СИ жүйесінде ток күші өлшеміне ампер [А] алынады.Ампер деп көлденең қимасы өте аз шексіз, өзара параллель бір-бірінен бостықта 1 м қашықтықта орналасқан өзгермейтін ток күшін айтады, егер олардың әрбір метр ұзындыққа келетін әсерлесу күші 2·10^-7Н тең болса. Электр тогының өткізгіштің қимасына бөлінуі токтың тығыздық векторының көмегімен сипатталады. Оның бағыты ток бағытымен және сан мәні токқа перпендикуляр бір өлшем ауданнан бір секундта ағып өтетін электр мөлшеріне тең болады.

(3)

СИ жүйесіндегі өлшемі - [А/м²].

2. Ом заңы. Өткізгіштердің кедергісі және өткізгіштерді жалғау.

Неміс физигі Георг Ом 1827 жылы тәжірибеден мынадай заңды ашқан: біртекті металл өткізгіштегі ток күші өткізгіштегі кернеудің түсуіне тура пропорционал:

(4)

Сыртқы күш әсер етпейтін өткізгішті біртекті дейді. Формуладағы R-ді өткізгіштің электрлік кедергісі дейді.Кедергінің шамасы өткізгіш формасына , мөлшеріне және материалына /неден жасалғанына/ байланысты. Мысалы, біртекті цилиндр формалы өткізгіштің кедергісі мына формуламен анықталады:

(5)

Мұндағыl - өткізгіш ұзындығы, S -оның көлденең қимасының ауданы, - өткізгіштің меншікті кедергісі. СИ жүйесінде кедергі [Ом], меншікті кедергі [Ом·м]мен өлшенеді.

Көптеген металдар үшін меншікті кедергі температураға байланысты сызықты заңдылықпен артады:

(6)

мұндағы -меншікті кедергі,-Цельсий шкаласы бойынша температура.

Көптеген металдар үшін , (6) қойғанда:

(7)

мұнда Т=273+t⁰Кельвин шкаласы бойынша температура.

Кедергілері болатын өткізгіштердің жалпы кедергісі оларды өзара жалғау әдістеріне байланысты болады.

Егер олар параллель жалғанған болса, жалпы кедергіні мына формуладан табуға болады:

(8)

Егер олар тізбектей жалғанған өткізгіштердің жалпы кедергісі жеке кедергілердің қосындысына тең болады:

(9)

Тұйықталған электр тізбегінде ток көзінің белгілі электр кедергісі болады, оны r - ішкі

кедергі деп атайды, ал тізбектіңсыртқы бөлігінің кедергісіR -сыртқы кедергі делінеді.

Ом заңы бойынша тізбектің ішкі бөлігінің кернеуі U=IR. Электр тізбегінің сыртқы бөлігінің қосылған кездегі ток көзінің ЭҚК ток көзінің ішкі кедергісімен /r/ сыртқы /R/ кедергілерді кернеу түсулерінің қосындысына тең болады:

осыдан (10)

Бұл (10) формуланы толық тізбек үшін Ом заңы дейді.