O’zgarmas tok elektr zanjirlari
3.1 Elektiron maydon.
Elektron maydon, fizikada bitta elektron yoki elektronlar to'plami bilan ahamiyatga ega bo'lgan maydonni anglatadi. Elektronlar negativ (minus) elektr yordamida harakat qiladigan chiqindilar sifatida ifodalangan bo'lib, ular elektrik to'g'ri o'tkazuvchi sifatga ega bo'lib, elektromagnit maydon yaratishda katta ahamiyatga ega. Elektron maydonining xususiyatlari kvant mexanikasining asosiy prinsiplari bilan ta'riflanadi.
Elektron maydonining xususiyatlari quyidagilardan iborat bo'lishi mumkin:
1. Elektronning yorug'lik miqdori (charge): Elektronlar negativ elektr yorug'lik miqdoriga ega bo'lib, bu negativ yorug'lik bilan elektronlar boshqa yorug'likka ko'ra burilish, o'rtacha energiya sarflanishi va elektrik va magnetik maydonlarda ta'sir ko'rsatishi mumkin.
2. Elektronning massa va tezligi: Elektronlar massasi bor va kvant mexanikasi prinsiplari bilan ta'riflangan tezligi bo'ladi. Ular juda kichik hajmda bo'lgan qurilmalar hisoblanadi.
3. Elektronning kvant xususiyatlari: Elektronlar kvant mexanikasining prinsiplariga asoslangan holda energiya va moment xususiyatlari bilan ta'riflanadi. Elektronning energiyasi diskret (katta qadamlar bilan o'zgaruvchan) bo'lib, bunga kvantizatsiya deb ataladi.
4. Elektronning chet el va tomonlilik xususiyatlari: Elektronlar fermion hisoblanadi va Pauli tamondan chet el qoidasi bo'yicha bir maydonning bir xil kvant holatida ikki elektron turib bo'lishini ta'minlaydi. Bu qoida elektronlar tomonliligini va atomlarning kimyoviy xususiyatlarini ifodalaydi.
Elektron maydonlari elektronik qurilmalar, kompyuterlar, telekommunikatsiya vositalari, elektronika, fizika, kimyo, biologiya va boshqa sohalarda keng qo'llaniladi. Ularning xususiyatlari va holatlari, elektronlarning harakati, energiyasi va bosimining o'zgarishi bilan bog'liqdir. Elektron maydonlarining tushuntirilishi va ulardan foydalanish, elektronika va kommunikatsiya sohasidagi texnologiya va ilg'orlarning rivojlanishida o'ziga xos ahamiyatga ega.
Ma’lum bir qarshilikni o‘tkazgichdan o‘tib, unda xar sekundda ma’lum miqdorda issiqlik chikaradi, deylik. Shu o‘tkazgichning o‘zidan, undan utganda ma’lum miqdorda issiqlik chikaradigan , o‘zgarmas tok utkazish ham mumkinligi uz- o‘zidan ravshan. O‘zgaruvchan tok o‘tkazgichda ma’lum vaqt ichida qanday miqdorda issiqlik chikargan bo‘lsashu vaqt ichida o‘shancha issiqlik chikargan o‘zgarmas tokning ish bajaradigan qiymati ish bajaradigan qiymati uning effektiv qiymati deyiladi. Elektr zanjiridan o‘zgarmas tok utganda ajralib chiqqan issiqlik miqdori Lents- Joul qonuniga muvofiq : Q1 = 0,24 I2RT O‘zgaruvchan tok utganda ajralib chiqqan issiqlik miqdorini Q = 0,24 R i2dt integral orqali ifodalash mumkin. Uzgarmas tok bilan o‘zgaruvchan tok ta’siri bir- biriga teng bulgani uchun Q1 = Q.. deb yozish mumkin. Shuning uchun 0,24 I2RT = 0,24 R i2dt Ifodaga sinusoidal tokning oniy qiymatini quyib, integrallab sinusoidal tokning effektiv qiymatini topamiz. I = Im / 2 Bu qiymat sinusoidal tokning effektiv qiymati deb yuritiladi. E.YU.K. va kuchlanishning effektiv qiymatlarini ham shu tarzda yozish mumkin: Е = Еm /2 , U = Um / 2 O‘zgaruvchan tok zanjirida aktiv qarshilik Induktivlik va sig‘imga ega bo‘lmagan aktiv qarshilikni biror zanjirda sodir bo‘ladigan xodisani kurib chikaylik Agar zanjirning o‘zgarmas tokdagi qarshiligi …R1.. ga teng bo‘lsa, shu zanjirdan o‘zgaruvchan tok utganda uning qarshiligi ortadi va qiymati biror R ga teng bo‘ladi. Tajriba o‘zgaruvchan tok chastotasi ortishi bilan zanjirning qarshiligi ortishini ko‘rsatadi. Shuning uchun o‘tkazgichning o‘zgarmas tokdagi omik qarshilik deb ataluvchi qarshiligidan fark qilishi uchun o‘sha o‘tkazgichning o‘zgaruvchan tokdagi qarshiligi aktiv qarshilik deb ataladi. Modomiki o‘tkazgichning aktiv qarshiligi tokning chastotasi ortishi bilan ko‘paysa unda asosan sirt effekti tufayli hosil buluvchi bu xodisa yukori chastotalarda ayniksa ayniksa muxim ahamiyatga ega bo‘ladi. Bu toklar o‘tkazgichning sirtida birlamchi tok yo‘nalishida o‘tkazgichning ukida esa birlamchi tokka teskari yunalishda utadi. Natijada o‘tkazgichning ichida tok zaiflashadi sirtida esa kuchayadi . Aktiv qarshilikdan o‘zgaruvchan tok utganda o‘tkazgich ukining yakinida tokning zichligi deyarli nolga teng bo‘ladi hamma tok o‘tkazgichning sirtida utadi. Zanjir kismlariga quyidagi sinusoidal kuchlanish berilgan deb faraz qilaylik:
u = Um sin ( t +) Zanjirdagi tok kuchi qanday o‘zga rishini kurib chiqamiz
Tokning oniy qiymatini Om qonuniga kura aniqlash mumkin :
i = u / R = Um / R sin ( (t +() yoki i = Im sin ( t +)
ifodalarni o‘zaro solishtirib zanjirdagi tok kuchi va kuchlanish faza jihatidan bir- biriga mos keladi deyish mumkin. Tok kuchining amplitudasi kuchlanishning amplitudasi bilan quyidagicha boglangan: Im = Um / R Ifodaning ung va chap tomonlarini (2.. ga bulib yezsak aktiv qarshilik uchun Om qonuni kursatuvchi formulaga ega bulamiz
I = U / R O‘zgaruvchan tok zanjirida induktivlik.
Induktivlik L bulgan g‘altak kismlariga o‘zgaruvchan kuchlanish berilgan bulsin. Zanjir orqali i = Im sin ( t +) tok utganda induktivlik galtagida sinusoidal o‘zga ruvchi magnit maydoni oqimini hosil kiladi : Ф = Li / W = Li sin (t +) / W = Фm sin ( t +) bu yerda Фm = LIm / W..- magnit maydoni oqimining maksimal qiymati. Sinusoidal o‘zga ruvchi magnit maydoni oqimi induktivlik galtagida uzinduktsiya e.yu.k. ini hosil kiladi : eL= - L di /dt = - LIm cos(t +) yoki
еL= Е Lm sin (t + -900) E.yu.k. ning amplituda qiymati ЕLm = LI m effektiv qiymati es ЕL = LI Kirxtofning ikkinchi koidasiga kura U+e2 = i r bundan g‘altak kismlaridagi kuchlanish u = uL = L di / dt = LIm cos(t +) yoki uL= uLm sin (t + + 900) Bu tenglama bir tomondan berilgan kuchlanish ta’sirida zanjirda biror vaqt paytida E.YU.K. hosil kiladigan tok vujudga kelishini va bu E.YU.K. kattaligi jihatidan berilgan kuchlanishga teng va yunalish jihatidan unga karama – qarshi bulishini ikkinchi tomonidan tenglama induktivlikdagi kuchlanish tokning vaqt buyicha o‘zgarish tezligiga proportsianal ekanligini ko‘rsatadi.
Tok sinusoudal bo‘lganda uning o‘zgarish tezligi di / dt = I d(sint) / dt = Icost ga teng . Demak tok maksimumdan utayotganda uning o‘zgarish tezligi nolga teng tok nol qiymatdan utayetganida esa uning o‘zgarish tezligi eng katta bular ekan Shunday qilib tok sinusoidal bo‘lganda induktivlikdagi kuchlanish ham sinusoidal bo‘lganda induktivlikdagi kuchlanish ham sinusoidal birok faza buyicha tokdan 2(burchakka ilgarilagan bo‘ladi.Induktivlikli zanjirning grafigi quyidagi rasmda berilgan.
Kuchlanishning amplituda qiymati va E.YU.K.ning unga teng amplituda quyidagicha bulishi kelib chikadi. Um = ЕLm = LI m Shuningdek kuchlanishning effektiv qiymati U = ЕL = L I bo‘ladi. Bunda tokning effektiv qiymati
I = U / L = U / XL Bunda XL-. induktiv qarshilik Induktiv qarshilik xL= (L ning ulchov birligi: [L] = 1 / сек Гн =Ом O‘zgaruvchan tok zanjirida sig‘im Kondensatorning kismlariga quyidagi sinusoidal kuchlanish berilgan bulsin
Uc = Um sin (t +) U holda kondensator zanjiridan i = C dUc /dt = C Um sin (t + yoki i = Im sin (t + + 900) tok utadi.Bu tokning amplitudasi I m = C Um Tok kuchinig kuchining effektiv qiymati
I m = C Um = Uc /xc Boglanish Om qonuniga uxshash, bunda xc= 1 /xc kattalik qarshilik urnida turibdi: bu kattalik kondensatorning sig‘im qarshiligi deb ataladi. U (Om) larda ulchanadi. Sigim qarshiligi va o‘zgaruvchan tokning chastotasi teskari proportsional. Chastota f = 0 dan …f =. gacha o‘zga rganda sig‘im qarshiligi xc = .. дан …xc = 0.. gacha o‘zgaradi. Sigimli zanjirdagi oniy quvvat ikkilangan chastota bilan o‘zga rib gox musbat Р=I2 / C. maksimumga, gox shunday kattalikdagi manfiy maksimumga erishib turadi .Kuchlanish ortayotganda elektr maydonining energiyasi generator energiyasi xisobiga noldan maksimal qiymatgacha ortadi. Wm = CUm2 /2 = CU2 Shunday qilib zanjir iste’molchi rejimida ishlaydi va rejim quvvatning musbat qiymatiga mos keladi . Kuchlanish kamaya boshlaganda elektr maydonining energiyasi maksimal qiymatidan nolgacha kamayadi . Shunday qilib davrning bu kismlarida zanjir generator rejimida ishlaydi va bu rejim sig‘imli zanjir quvvatining manfiy qiymatiga mos keladi
|
