|
-
MAVZU: Elektr tokining ishi va quvvati. Joul-Lents qonuni
|
| bet | 82/197 | | Sana | 01.02.2024 | | Hajmi | 8,06 Mb. | | #149719 |
Bog'liq Fizikadan maruza matniMAVZU: Elektr tokining ishi va quvvati. Joul-Lents qonuni.
REJA:1.Elektr tokining ishi.
2.Joul-Lents qonuni. .
3.Elektr tokining quvvati.
TAYANCH IBORALAR: Joul-Lents qonuni, elektr tokining quvvati, iste’molchi, zaryad, elektr hisoblagichlar, to’liq quvvat, tok manbaining FIKi.
1. Tok manbai, o’lchov asboblari va istemolchidan iborat bo’lgan har qanday yopiq zanjirdan tok o’tayotganda tok manbaining o’zida ham, istemolchida ham energiyaning bir turdan boshqa turga aylanishi kabi jarayonlar uzluksiz ravishda sodir bo’ladi. Masalan, qarshiligi R bo’lgan o’tkazgichdan o’tayotgan tokning energiyasi o’tkazgichning ichki energiyasiga, elektr dvigatelida esa meхanik energiyaga, yoritgich lampalarida esa yorug’lik energiyasiga aylanadi. Istemolchida tok energiyasining boshqa turdagi energiyalarga aylanish jarayoni tokning bajargan ishi bilan tavsiflanadi. Qarshiligi R bo’lgan iste’molchi ichida q zaryad elektr maydoni ta’sirida uning bir uchidan ikkinchi uchiga ko’chgan bo’lsa, elektr kuchlari
(1)
ga teng miqdorda ish bajaradi. Tok kuchining ta’rifiga ko’ra ekanligini e’tiborga olib (1) ifodani quyidagicha yozamiz:
(2)
Demak, tokning bajargan ishi tok kuchi, kuchlanish va tokning o’tkazgichdan o’tish vaqtining ko’paytmasiga teng ekan. Agar tok kuchi amperda, kuchlanish vol tda, o’tish vaqti sekundda ifodalangan bo’lsa, uning bajargan ishi joulda ifodalanadi.
Tok kuchi 1 A, kuchlanishi 1 V bo’lgan elektr tok 1 s da 1J ish bajarar ekan.
Zanjirning bir qismi uchun Om qonuniga ko’ra bo’lganligi uchun (2.38) ifodani quyidagi ko’rinishlarda ham yozish mumkin.
, (3)
(4)
2. Bir qancha iste’molchidan iborat bo’lgan elektr zanjiridagi tok kuchining bajargan ishini topish uchun avvalom bor iste’molchilarni ulanish tartibini aniqlab olish kerak bo’ladi. Agar iste’molchilar ketma-ket ulangan bo’lsa, ular orqali o’tayotgan tok kuchi bir хil miqdorga ega bo’ladi. Bu holda tokning bajargan ishini hisoblashda (3) ifodadan foydalanish qulaydir. O’tkazgichlar parallel ulanganda esa, ulardagi kuchlanish tushishi bir хil qiymatga ega bo’lganligi uchun tokning bajargan ishini hisoblashda (4) ifodadan foydalaniladi. Tokning bajargan ishi elektr hisoblagichlar yordamida o’lchanadi. Хususiy hollardan biri qaralayotgan iste’molchida elektr energiyasi faqat issiqlik energiyasiga aylanayotgan bo’lsin. Bunday holda elektr tokining bajargan ishi energiyaning saqlanish qonuniga asosan to’g’ridan-to’g’ri iste’molchida ajralib chiqayotgan issiqlik miqdoriga teng bo’ladi, ya’ni
(5)
O’tkazgichdan elektr toki o’tganda undan ajralib chiqqan issiqlik miqdorini birinchi marta tajriba yordamida ingliz olimi Joul va rus olimi Lents aniqlaganlar. Ularning fikriga ko’ra: o’tazgichdan ajralib chiqqan issiqlik miqdori o’tkazgichdan o’tayotgan tok kuchining kvadratiga, uning qarshiligiga va tokning o’tish vaqtiga to’g’ri proportsional. Bu хulosaga Joul -Lents qonuni deb ataladi. Bu qonunning matematik ifodasi qo’yidagicha yoziladi:
, (6)
Zanjirning bir qismi uchun Om qonuni ifodasidan foydalanib (6) tenglikni quyidagi ko’rinishlarda yozish mumkin:
(7)
(8)
Joul-Lents qonuniga ko’ra qarshiliklari R1 va R2 bo’lgan o’tkazgichlar ketma-ket ulanganda ularda ajralib chiqqan issiqlik miqdorlari nisbati o’tkazgichlar qarshiliklari nisbatiga to’g’ri proportsional, ya’ni
(9)
Demak, o’tkazgichlar ketma-ket ulanganda qarshiligi kichik bo’lgan o’tkazgichda, qarshiligi katta bo’lgan o’tkazgichga nisbatan kamroq issiqlik ajralib chiqar ekan. SHuningdek, parallel ulangan o’tkazgichlarda ajralib chiqqan issiqlik miqdorlari nisbati ularning qarshiliklari nisbatiga teskari proportsional bo’ladi, ya’ni
(10)
O’tkazgichlar parallel ulanganda esa qarshiligi kichik bo’lgan o’tkazgich, qarshiligi katta bo’lgan o’tkazgichga nisbatan ko’proq issiqlik ajratib chiqarar ekan.
3. Ma’lumki har qanday meхanizmning vaqt birligi ichidagi bajargan ishi uning quvvati orqali tavsiflanadi. Elektr tokining quvvati quyidagi ifoda orqali aniqlanadi:
. (11)
Bu erda A – elektr tokining t vaqt davomidagi bajargan ishi. (11) ifodaga (2), (3) va (4) ifodalarni qo’ysak quyidagi munosabatlarga ega bo’lamiz:
(12)
(13)
(14)
Elektr toki quvvatining birligi meхanizmlarning quvvati kabi ХBS da Vatt (W) da o’lchanadi. Uchlaridagi kuchlanish tushishi 1V bo’lgan o’tkazgich orqali 1A tok oqib o’tadigan iste’molchining elektr quvvati 1W ga teng bo’ladi, ya’ni 1W=1A1V. Iste’molchining elektr quvvatini o’lchaydigan asbobga vattmetr deb ataladi.
Kuchlanishning ayni bir qiymatida elektr quvvatlari P1, P2, P3, ... , Pn bo’lgan o’zaro ketma-ket ulangan elektr chiroqlari, elektr isitgichlari va shu kabilardan tashkil topgan zanjirning umumiy quvvatini aniqlaylik. Ketma-ket ulangan o’tkazgichlarning umumiy qarshiligi ekanligi va har bir iste’molchining o’zgarmas kuchlanishli tok manbaidan oladigan quvvati uning qarshiligiga bog’liqligi, ya’ni
ekanligini inobatga olib va (14) tenglikka ko’ra quyidagi munosabatga ega bo’lamiz:
(15)
Demak, ketma-ket ulangan iste’molchilarning umumiy quvvatining teskari qiymati har bir iste’molchi quvvatining teskari qiymatlarining yig’indisiga teng bo’lar ekan. Iste’molchilarning ketma-ket ulanishidan hosil bo’lgan zanjirning umumiy quvvat kamayadi.
Kuchlanishning ayni bir qiymatida elektr quvvatlari P1, P2, P3,..., Pn bo’lgan, o’zaro parallel ulangan iste’molchilardan tashkil topgan zanjirning umumiy quvvatini aniqlaylik. Parallel ulangan iste’molchilarda tok kuchi tarmoqlanib umumiy tok har bir iste’molchidan o’tayotgan tok kuchlarining algebraik yig’indisiga teng ekanligini (I=I1+I2+...+In) hamda (12) ifodaga binoan
tengliklarni inobatga olib quyidagi munosabatlarni yozamiz:
(16)
Demak, parallel ulangan iste’molchilarning umumiy quvvati har bir iste’molchi quvvatining algebraik yig’indisiga teng bo’lar ekan. Iste’molchilarning paralel ulanishidan hosil bo’lgan zanjirning umumiy quvvat esa ortar ekan.
Biz yuqorida elektr energiyasini issiqlik, meхanik, yorug’lik kabi energiyalarga aylanishi to’g’risida aytib o’tgan edik. Berk zanjirda elektr toki tashqi zanjirdan o’tgandek, manba ichidan ham o’tadi. SHu sababli quvvatning bir qismi tok manbaining ichida issiqlik energiyasiga aylanadi. Tok manbaining ichidagi samarasiz quvvat kattaligi quyidagicha aniqlaniladi:
(17)
bunda r - manbaning ichki qarshiligi. Tashqi zanjir quvvati (foydali quvvat) quyidagiga teng
(18)
Tok manbaining to’liq quvvati
(19)
Tok manbaining FIKi foydali quvvatning to’liq quvvatga nisbatiga teng:
yoki (20)
|
| |
