Электр тізбектері туралы түсінік

Электр тізбектері туралы түсінік және оның квалификациясы 1-Дәріс

Баракова а.Ш.

Мақсаты:

• Электротехниканың негiзгi ұғымдары, заңдарын және әдiстерін игеру;
• Электр тізбегі жайлы және оның жұмыс тәртібі туралы түсінік қалыптастыру;
• Тізбек құруға қажетті жабдықтармен таныстыра отырып, өткізгіштердің тізбекке жалғану әдістері мен оларды есептеу жайлы мағлұмат алу;

Мазмұны:

• Электрлік тізбек және оның элементтері
• Электр тізбектерінің негізгі түсініктері мен анықтамалары
• Тұрақты ток тізбектерінің негізгі заңдары
• Электр тізбегінің эквивалент кедергісі мен кедергілерді қосу
• Электр тізбегіндегі ЭҚК мен ток көздері
• Электрлік тізбектің жұмыс тәртібі

соңы

• Электротехника деп электр энергиясын өндіруді, тасымалдауды және таратуды қарастыратын ғылым мен техниканың саласын айтады

Электротехникада

тұрақты және айнымалы электр токтары мен тізбектерінің, трансформаторлардың, электрлік өлшеуіш аспаптардың, электр машиналарының құрылысы, әрекеттік парқы

және кейбір техникалық параметрлері мен сипаттамалары қарастырылады

Электрлік тізбек және оның элементтері

Электротехникада күнделікті өмірде және өнеркәсіпте қолданылатын негізгі электротехникалық құралдардың жұмыс істеу принципі мен құралдары қарастырылады. Электротехникалық құрал жұмыс істеу үшін, қажетті жұмыс режимі мен электр энергиясын қамтамасыз ететін электр тізбегі құрылуы тиіс.

Электр тізбегі деп – электр тоғына жол құрайтын, электрлік ток, ЭҚК (электр қозғаушы күш) және электрлік кернеу туралы түсіндірілген электромагниттік процесс құрайтын құралдар мен объектердің жиынтығын атаймыз.

Электр тізбегінің құрамына кіретін құралдар мен объектілерді үш топқа бөлуге болады:

1) Электр энергия көздері.

2) Электр энергиясын тұтынушылар .

Барлық қорек көздерінің бірыңғай қасиеті кез келген энергия түрін электрлік энергияға айналдыруында. Электрлік емес энергияның электрлікке айналуы жүретін көздер, алғашқы көздер деп аталады. Екілік көз деп – тізбектің кірісінде де, шығысында да электр энергиясы бар көздерді айтады.(мысалы: түзеткіш құралдар)

Барлық тұтынушылардың бірыңғай қасиеті электроэнергияны энергияның басқа түрлеріне өзгертуі болып табылады.(мысалы: қыздырғыш құрал) Кей кездері тұтынушыларды ауырлық түсіруші деп те атайды.

3) Тізбектің көмекші элементтері: жалғау сымдар, коммуникациялық аппарат, қорғаныс аппараты, өлшегіш құралдар және т.б., олсыз нақты тізбек жұмыс істей алмайды.

мәзір

1 . Электр тогы. Ток көзі

Еркін электр зарядтарын тасымалдаушылардың реттелген қозғалысы

электр тогы деп атайды

Өткізгіште электр тогы ұзақ уақытқа қалу үшін электр өрісін сақтап қалу керек. Ол үшін ток көздерін қолданады . Мысалға гальвани элементтері, аккумуляторлар, генераторлар жатады.

гальвани элементі –

химиялық реакция есебінен жұмыс істейді, реакцияда бөлініп шығатын ішкі энергия электр энергиясына айналады.

Өткізгіште ток жүргенде өткізгіш қызады

2. Ток күші. Ток күшінің өлшем бірлігі. Амперметр

Өткізгіштің көлденең қимасы арқылы қандай да бір уақыт аралығында тасымалданатын электр мөлшерінің сол уақыт аралығында қатынасын

ток күші деп атайды

Ток күшін өлшейтін құрал амперметр деп аталады .

Амперметрді ток күшін өлшейтін құралмен тізбектеп қосады.

АМПЕР Андре Мари

(22.I 1775 - 10.VI 1836) француз физигі, математик және химик

Шартты белгісі

Көрнекілікке арналған

амперметр

Зертханалық амперметр

Техникалық амперметр 

3. Электр кернеуі. Кернеудің өлшем бірлігі. Вольтметр.

Өткізгіш ұштарындағы кернеуді өлшеуге арналған құрал вольтметр деп аталады

ВОЛЬТА Александро

(1745-1827) итальяндық физик

Вольтметр электр тізбегінде қандай да бір екі нүктенің арасындағы кернеуді өлшеу үшін сол нүктеге параллель жалғанады

Техникалық вольтметр

Кернеудің шартты белгісі

Зертханалық вольтметрлер

4. Электр кедергісі. Кедергінің өлшем бірлігі. Тізбек бөлігі үшін Ом заңы

Тізбек бойымен өтетін токқа өткізгіштің кедергі жасау қасиетін сипаттайтын шаманы кедергі деп атайды.

Белгіленуі: R . 

Өлшем бірлігі: 1 Ом .

Ом Георг Симон

(1787-1854 ) неміс физикгі

ρ -заттың меншікті кедергісі , 

l – өткізгіштің ұзындығы,

S – өткізгіштің көлденең қимасының ауданы

Тізбек бөлігі үшін Ом заңы

Кедергінің шартты белгісі

Электр тізбегіндегі кедергілер

тізбектей

параллель

аралас

«үшбұрышты»

«жұлдызша»

Электр тізбегінің элементтері тізбектей жалғанған

Тізбектей жалғанған деп барлық элементтері тізбектеліп жалғануы тиіс және де осы тізбекте элементтері қосылса, онда тізбекте бірдей ток көзі пайда болады I .

Тізбектегі элементтердің тізбектей қосылуының кемшілігі , тізбектегі элементтердің ең болмағанда біреуі жұмыс істемей қалса, тізбектегі қалған элементтердің барлығы жұмыс істемей қалады.

Тізбектегі барлық U кернеуінің мәні бөлек аймақтағы кернеу мәніне тең болады, оны Кирхговтың екінші заңымен анықтау керек.

түрі

Өткізгіштерді тізбектей қосу

R = R 1 + R 2

I = I 1 = I 2

U = U 1 + U 2

Электр тізбегіндегі элементтердің параллель қосылуы

Бір кернеу арқылы қосылған тізбектегі электр энергия тұтынушылар параллель қосылған деп аталады

Бұл жағдайда олар екі түйінге қосылған а және b, Кирхгофтың бірінші заңының көмегімен тізбектегі жалпы ток I әр тармақтағы токтардың алгебралық қосындысына тең:

I = I 1 + I 2 + I 3 ,

Сонымен

Кедергілері параллель қосылған электрлік тібектің кернеуі

U = IR экв = I 1 R 1 = I 2 R 2  = I 3 R 3 .

Осыдан,

яғни тізбектің параллель тармақтарындағы токтың мәні оның кедергілерінің мәніне кері пропорционал .

Бір немесе бірнеше тұтынушылардың қосылуы немесе сөнуі басқалардың жұмысына әсер етпейді .

түрі

Өткізгіштерді параллель қосу.

Электр тізбегіндегі элементтердің аралас қосылуы

Тізбекте кедергілердің параллель және тізбектей қосылған топтар бар тізбекті аралас қосылған тізбек дейді.

Эквивалентті кедергіні есептеу сұлбаның соңынан басталады. Есептеуді жеңілдету үшін, тізбектегі барлық кедергілердің мәні тең деп аламыз: R 1 =R 2 =R 3 =R 4 =R 5 =R.

Онда соңғы сұлбадағы эквивалентті кедергі тең болады:

түрі

сұлбаны қысқаша былай жазуға болады

Электр тогының жұмысы

Жұмысты өлшейтін құрал - электр есептегіштер.

1 Вт · сағ =

1 кВт*сағ =

3600 Дж

3 600 000 Дж

Электр тогының қуаты

Электр тогының қуатын өлшейтін құрал – ваттметр немесе амперметр мен вольтметрді қолданып та қуатты табуға болады

Өткізгіштердің электр тогы әсерінен қызуы. Джоуль-Ленц заңы

ДЖОУЛЬ ДЖЕЙМС ПРЕСКОТТ

(1818–1889), ағылшын физигі

Ленц Эмилий Христианович (1804-1865 ), орыс физигі

U = I · R

A = I · U · t

Q = I 2 · R · t

Электр тізбектерінің негізгі түсініктері мен анықтамалары

Талдау мен есептеу процесін іске асыру үшін, электрлік тізбек графикалық түрде, элементтерінің шартты белгілерімен қосылу түрлері көрсетілген, электрлік сұлба ретінде беріледі.

Электр тізбектерінің негізгі түсініктері мен анықтамалары

Электрлік тізбек сұлбасын есептеуде негізгі бірнеше элементтерді алып қарастырады.

• Электр тізбегінің тармағы – бір ток өтетін тізбек бөлігі. Тармақ бір немесе бірнеше тізбектей қосылған элементтерден тұрады.
• Электр тізбегінің түйіні – үш немесе одан да көп тармақтардың біріккен жері. Бір жұпқа қосылған тармақтар пареллель деп аталады. R 1 және R 2 кедергілері параллель тармақтарда орналасқан.
• Контур – бірнеше тармақтар арқылы өтетін, кез келген тұйықталған бөлік.

артқа

Тұрақты ток тізбектерінің негізгі заңдары

Электр тізбектерін есептеу және қорытындылау Ом заңын қолданумен және Кирхгофтың бірінші және екінші заңдарын қолданумен жүзеге асады. Осы заңдар негізінде барлық электр тізбегіндегі және белгілі бір тізбек бөлігіндегі токтар мәні, кернеу, ЭҚК арасындағы байланыс орнайды.

Тізбек бөлігі үшін Ом заңы

Электр тізбегінің аb бөлігі үшін ток, кернеу және кедергінің мәндері Ом заңы арқылы табылады

немесе

U R = RI

Бұл жағдайда U R  = RI – кернеу деп немесе R резисторына түсетін кернеу деп атайды, ал

– R резисторындағы ток.

Электр тізбегін есептеуде кей кездері R кедергісімен емес, кедергіге қарсы өлшем электрлік өтімділікті пайдаланған жөн:

Бұл жағдайда тізбек бөлігі үшін Ом заңы

мына күйде жазылады:

I = Ug.

ТОЛЫҚ Тізбек үшін Ом заңы

Бұл заң, ішкі кедергісі r 0 бар, қорек көзі ЭҚК Е пен тізбектегі I токтың және толық тізбектің жалпы эквиваленттік кедергісі R Э  = r 0  + R арасындағы тәуелділікті анықтайды

Сонымен қатар, Кирхгофтың бірінші және екінші заңдарын қолдана отырып шығаруға болады.

Кирхгофтың бірінші заңы

Электр тізбегінің кез келген түйініндегі токтардың алгебралық қосындысы нөлге тең.

мұнда m – түйінге қосылған тармақ саны.

Кирхгофтың бірінші заңы бойынша теңдік жазу барысында токтар, түйінге қарай бағытталған токтар «оң» таңбамен алынады, ал түйіннен кері бағытталған токтар «теріс» таңбаға ие болады.

А түйіні үшін

I 1  = I 2  + I 3 немесе I 1  - I 2  - I 3 = 0

B түйіні үшін

I 3  = I 4  + I 5 немесе I 3  - I 4  - I 5 = 0

C түйіні үшін

I 6  = I 4  + I 5   немесе - I 6 + I 4  + I 5  = 0

D түйіні үшін

I 1  = I 2  + I 6  немесе - I 1  + I 2  + I 6  = 0

Кирхгофтың екінші заңы

Кез келген электр тізбегінің тұйық контуріндегі ЭҚК алгебралық қосындысы барлық бөліктердегі кернеулердің алгебралық қосындысына тең

мұндағы n – контурдағы ЭҚК көздерінің саны;

m – контурдағы R к кедергісі бар элементтер саны;

U к  = R к I к – контурдың к-м элементіне түсетін кернеу.

Егер электр тізбегіне кернеу көздері қосылған болса, онда Кирхгофтың екінші заңы мына күйде құрастырылады : ЭҚК көздері мен контур элементтеріндегі барлық кернеулердің қосындысы нөлге тең

Кирхгофтың екінші заңы бойынша теңдік жазу барысында мыналар қажетті:

• 1) ЭҚК, ток және кернеулердің шартты бағытын белгілеу;
• 2) теңдік жазылатын контурда өту бағытын таңдау;
• 3) Кирхгофтың екінші заңының бір құрылымына сүйене отырып, теңдік жазу.

Кирхгофтың бірінші және екінші заңы (мысалдар)

• а түйіні үшін Кирхгофтың бірінші заңы (1.2 суретте)

I - I 1  - I 2  = 0.

• (1.2 суреттегі) Сұлба үшін Кирхгофтың екінші заңына теңдік жазамыз:

E = U R  + U 1 .

• (1.2 сурет) электрлік сұлбадағы контурға Кирхгофтың екінші заңын қолдана отырып, теңдік жазамыз:

• контур I: E = RI + R 1 I 1 + r 0 I,
• контур II: - R 1 I 1 + R 2 I 2 = 0,
• контур III: E = RI + R 2 I 2 + r 0 I.

мысалдар

мәзір

Тұрақты ток тізбектерінің негізгі заңдары

Электр тізбектерін есептеуде белгілі бір өлшем бірліктер қолданылады. Электрлік ток ампермен өлшенеді (А), кернеу – вольтпен (В), кедергі – оммен (Ом), қуат – ваттпен (Вт), электр энергиясы – ватт-сағатпен (Вт-сағ) және өтімділік – сименспен (См)

Негізгі бірліктерден басқа, аса кіші және аса ірі өлшем бірліктері қолданылады: миллиампер (1мA = 10–3А), килоампер (1кA = 103А), милливольт (1мВ = 10–3В), киловольт (1кВ = 103В), килоом (1кОм = 103Ом), мегаом (1мОм = 106Ом), киловатт (1кВт = 103Вт), киловатт-час (1кВт-час = 103 ватт-час).

мәзір