Tok kuchi va tok zichligi

TOK KUCHI VA TOK ZICHLIGI

Buxoro shahar kasb-hunar maktabi o’qituvchilari

Tojiboyev Maqsud Baxtiyorovich

Ismatov Mizrob Yaxyoyevich

Elektr toki.

Elektr toki deb, zaryadlangan zarrachalarning tartibli (yo’nalgan) harakatiga aytiladi. Bunda

Uchta hol bo’lishi mumkin. Biror jismni zaryadlab, uni fazoda ko’chirsak, elektr zaryadlari jism bilan birga ko’chadi. Bunday tokka konveksion tok deyiladi. Tashqi elektr maydoni ta’sirida – o’tkazgichlardagi musbat zaryadlar maydon bo’ylab, manfiy zaryadlar esa maydonga qarshi harakatga keladi, ya’ni o’tkazgichda elektr toki vujudga keladi. Demak, mikroskopik elektr zaryadlar qo’zg’almas jism (metallar, yarimo’tkazgichlar va gazlar) ichida nisbatan tartibli harakatlanadi. Bu tokka o’tkazuvchanlik toki deyiladi. Shartli ravishda elektr tokning yo’nalishi musbat zaryadlarning harakat yo’nalishi bilan mos, manfiy zaryadlarning harakatiga esa qarama-qarshi deb qabul qilingan. Masalan metallardagi elektr tokining yo’nalishi elektronlarning harakat yo’nalishiga qarama-qarshi deb olinadi. Uchinchi holdagi toklarga vakuumdagi toklar kiradi.

Agar elektr zaryadlarining batartib harakati zaryadlangan makroskopik jismlarning fazodagi ko’chishidan iborat bo’lsa, bunday tokka ko’chish toki deyiladi.

Elektr toki vujudga kelishi va mavjud bo’lishi uchun:

1. batartib harakat qilishi mumkin bo’lgan erkin zaryadlangan zarralar;

2. energiyasini bu zarralarning batartib harakatiga sarflaydigan elektr maydoni,- bo’lishi zarur.

Tok kuchi.

Elektr tokining qonunlarini o’rganishda texnik jihatdan juda muhim bo’lgan o’tkazuvchanlik tokidan boshlaymiz va uning asosiy tushunchalarini kiritamiz. 1 – rasmda ko’rsatilgan tajribani bajaraylik.

zaryad bilan zaryadlangan jismni yerga ulaymiz. Bunda jism zaryadsizlana boshlaydi. vaqt oralig’ida jismning zaryadi biror miqdorga kamayadi. O’tkazgichning ko’ndalang kesim yuzasi orqali vaqt birligi ichida oqib o’tadigan elektr miqdoriga tok kuchi deyiladi va harfi bilan belgilanadi.

bu yerda o’tkazgich ko’ndalang kesimidan vaqtda oqib o’tgan zaryad miqdori.

Agar teng vaqt oraliqlarida o’tkazgichning istalgan kesim yuzasidan bir xil elektr zaryadi o’tsa, ya’ni bo’lsa, bunda tok kuchi vaqtga bog’liq bo’lmay qoladi. Har qanday teng vaqt oralig’ida o’tkazgichning har qanday kesim yuzasidan bir xil miqdordagi elektr zaryadi o’tsa va bu zaryadlarning harakat yo’nalishi o’zgarmasa, bunday tok o’zgarmas tok deyiladi va uni quyidagicha yozamiz:


Tokning yo’nalishi va kattaligi davriy ravishda o’zgarib tursa, ya’ni bo’lsa, bunday tok o’zgaruvchan tok deyiladi. Tok kuchining SI dagi birligi – 1 amper (A) – asosiy birlikdir. U frantsuz fizigi A. Amper (1775-1836) sharafiga shunday nomlangan. «Tok kuchi» atamasi tokka ishlatilganda «kuch» so’zi mexanikadagi «kuch» so'ziga hech qanday aloqasi yo'q. Tok kuchi zaryad kabi skalyar kattalikdir. Tok kuchi musbat yoki manfiy bo’lishi mumkin, agar tokning yo’nalishi tanlangan yo’nalish bilan bir xil bo’lsa, tok kuchi bo’ladi, aks holda bo’ladi.

Tok zichligi.

O’tkazgich ko’ndalang kesimining birlik yuzasi orqali o’tuvchi tok kuchiga teng bo’lgan kattalikka tok zichligi deyiladi.

Agar tok o’zgarmas bo’lsa, bir jinsli o’tkazgichning har qanday kesimida bir xil bo’ladi va deb yozish mumkin. Zaryad tashuvchi zarralar tartibli harakatining o’rtacha tezligi o’tkazgichdagi maydon kuchlanganligi ga to’g’ri proporsional bo’ladi.

Maydon kuchlari ta’sirida yuzaga kelgan zaryad tashuvchi zarralar harakat tezligining o’tkazgich moddasining turiga va tashqi sharoitga bog’liqligini ifodalovchi proporsionallik koeffitsienti tok tashuvchi zarrachalarning harakatchanligi deb ataladi. Harakatchanlik maydon kuchlanganligi birga teng bo’lganda o’tkazgichdagi tok tashuvchilar yo’nalgan harakatining tezligi bilan o’lchanadi. SI da zaryadlar harakatchanligining o’lchov birligi: .

Maydon kuchlanganlik chiziqlari o’tkazgichning kesim yuzasi tekisligiga perpendikulyar, tok tashuvchi zarrachalar esa musbat zaryadlangan va bir xil zaryadga ega deb faraz qilaylik. O’tkazgichdagi maydon kuchlanganligi , o’tkazgichning hajm birligidagi harakatchan zaryad tashuvchilar soni , ularning o’tkazgichdagi yo’nalgan harakatining tezligi bo’lsin. O’tkazgich ichida yasovchisi ga parallel, ko’ndalang kesim yuzasi esa bo’lgan silindr ajratamiz (2 - rasm). U holda silindr ko’ndalang kesimi orqali vaqt ichida zaryad miqdori o’tadi. Bu holda silindrning ko’ndalang kesimi orqali o’tuvchi tok kuchi ga, tok zichligi esa


ga teng bo’ladi. bo’lganligidan quyidagini topamiz:

Maydon kuchlanganligi vektor, va lar esa skalyar kattalik bo’lganligidan vektor kattalik bo’ladi. Ya’ni tok zichligining yo’nalishi vektorining yo’nalishiga mos keluvchi vektor kattalikdir. Tokning yo’nalishi qilib, shartli ravishda musbat zaryadlangan zarrachalarning yo’nalishi qabul qilingan:

Shunday qilib, o’tkazgichdagi tok zichligi undagi erkin zaryad tashuvchilarning kontsentratsiyasiga va ularning harakat tezligiga bog’liq ekan. Shuni ta’kidlash lozimki metallardagi elektronlarning kontsentratsiyasi amalda o’zgarmas bo’ladi. U temperaturaga ham bog’liq emas.

Zaryadli zarralar tok tashuvchilar deb ataladi. Metallar va yarimoʻtkazgichlarda tok tashuvchilar elektronlardan, elektrolitlarda musbat va manfiy ionlardan, ionlashgan gazlarda musbat va manfiy ionlar hamda elektronlardan iborat.

Zaryadli zarralarning elektr maydon taʼsirida jismga nisbatan koʻchishi natijasida vujudga keladigan Elektr toki oʻtkazuvchanlik toki deb, zaryadlangan makroskopik jism (masalan, suyuqlik yoki gaz)larning koʻchishidan yuzaga keladigan elektr toki konveksion tok deb ataladi. Siljish toki deb ataladigan tok ham mavjud. Bu tok zaryadlar harakatiga bogʻliq boʻlmay, balki elektr maydon kuchlanganligining vaqt boʻyicha oʻzgarishiga mutanosib (proporsional) boʻladi. Siljish toki magnit maydon hosil qilish xususiyati jihatidangina oʻtkazuvchanlik va konveksion tokka ekvivalentdir.

Elektr tokining mavjudligini tok tufayli yuz beradigan quyidagi taʼsir yoki hodisalarga qarab bilish mumkin:

• issiqlik taʼsiri — tok oʻtayotganda oʻtkazgich (oʻta oʻtkazgich bundan istisno) qiziydi;

• kimyoviy taʼsiri — Elektr toki oʻtkazgichning kimyoviy tarkibini oʻzgartiradi (masalan, elektroliz hodisasi);

• magnit taʼsiri (masalan, tokli oʻtkazgich yonida magnit milining ogʻishi, elektromagnitlar);

• kuch taʼsiri (masalan, magnit maydonida tokli oʻtkazgichning ogʻishi, elektr dvigatellar);

• yorugʻlik taʼsiri (masalan, siyraklangan gazlarda razryad, elektr yoyi). Tok kuchi ampermetr, milliampermetr, mikroampermetr va galʼvanometr bilan oʻlchanadi.

Zaryadlarning tartibli harakatiga oʻzgarmas tok dеb ataladi. Tokning yo’nalishi sifatida musbat zaryadlarning harakat yo’nalishi qabul qilingan. elektr tokining ishi nima

Elektr zaryadining harakati elektr toki sifatida tanilgan, uning intensivligi odatda amperlarda o'lchanadi. Oqim har qanday harakatlanuvchi zaryadlangan zarralardan iborat bo'lishi mumkin; ko'pincha bu elektronlar, ammo harakatdagi har qanday zaryad oqimni tashkil qiladi. Elektr toki ba'zi narsalar, elektr o'tkazgichlar orqali o'tishi mumkin, lekin elektr izolyatoridan o'tmaydi.

Tarixiy Konvensiyaga ko'ra, ijobiy oqim o'z ichiga olgan har qanday musbat zaryad bilan bir xil oqim yo'nalishiga ega yoki kontaktlarning zanglashiga olib keladigan eng ijobiy qismidan eng salbiy qismiga o'tish deb ta'riflanadi. Shu tarzda belgilangan oqim an'anaviy oqim deb ataladi. Salbiy zaryadlangan elektronlarning an atrofida harakatlanishi elektr davri, oqimning eng tanish shakllaridan biri, shuning uchun elektronlarga teskari yo'nalishda ijobiy hisoblanadi. biroq, sharoitga qarab, elektr toki har ikki yo'nalishda yoki hatto bir vaqtning o'zida ikkala yo'nalishda ham zaryadlangan zarralar oqimidan iborat bo'lishi mumkin. Ushbu vaziyatni soddalashtirish uchun ijobiy-salbiy Konventsiya keng qo'llaniladi.

Elektr yoyi elektr tokining energetik namoyishini ta'minlaydi.

Elektr tokining materialdan o'tishi jarayoni elektr o'tkazuvchanligi deb ataladi va uning tabiati zaryadlangan zarralar va ular harakatlanadigan materialga qarab farq qiladi. Elektr toklariga misollar kiradi metall o'tkazuvchanlik, bu erda elektronlar metall kabi o'tkazgich orqali oqadi va elektroliz, bu erda ionlar (zaryadlangan atomlar) suyuqliklar orqali yoki elektr uchqunlari kabi plazmalar orqali oqadi. Zarrachalarning o'zi juda sekin harakatlanishi mumkin bo'lsa-da, ba'zida o'rtacha siljish tezligi bilan sekundiga millimetrning faqat fraktsiyalari,  ularni boshqaradigan elektr maydoni yorug'lik tezligiga yaqin tarqaladi va elektr signallarining simlar bo'ylab tez o'tishiga imkon beradi.

Hozirgi sabablar tarixan uning mavjudligini tan olish vositasi bo'lgan bir nechta kuzatiladigan effektlar. Voltaik qoziqdan suv oqimi bilan parchalanishi mumkinligini 1800 yilda Nikolson va Karlisl kashf etgan, bu jarayon endi elektroliz deb nomlanadi. Ularning ishi 1833 yilda Maykl Faradey tomonidan ancha kengaytirildi. Qarshilik orqali oqim mahalliy isitishni keltirib chiqaradi, bu ta'sir Jeyms Preskott Joule 1840 yilda matematik tarzda o'rgangan. oqim bilan bog'liq eng muhim kashfiyotlardan biri tasodifan 1820 yilda Xans Kristian Dikkrsted tomonidan qilingan, ma'ruza tayyorlash paytida u magnit kompas ignasini bezovta qiladigan simdagi oqimga guvoh bo'lgan. u elektromagnetizm kashf qilgan, elektr va magnit o'rtasidagi fundamental o'zaro. Elektr yoylari natijasida hosil bo'ladigan elektromagnit chiqindilar darajasi elektromagnit parazitlarni hosil qilish uchun etarlicha yuqori, bu esa qo'shni uskunalarning ishlashiga zarar etkazishi mumkin.

Muhandislik yoki maishiy dasturlarda oqim ko'pincha to'g'ridan-to'g'ri oqim (DC) yoki o'zgaruvchan tok (AC) sifatida tavsiflanadi. Bu atamalar oqimning vaqt bo'yicha qanday o'zgarishini bildiradi. To'g'ridan-to'g'ri oqim, masalan, batareyadan ishlab chiqarilgan va aksariyat elektron qurilmalar tomonidan talab qilinadigan, kontaktlarning zanglashiga olib keladigan musbat qismidan salbiygacha bo'lgan bir tomonlama oqimdir. Agar eng keng tarqalganidek, bu oqim elektronlar tomonidan olib borilsa, ular teskari yo'nalishda sayohat qilishadi. O'zgaruvchan tok-bu yo'nalishni qayta-qayta o'zgartiradigan har qanday oqim; deyarli har doim bu sinus to'lqin shaklini oladi. o'zgaruvchan tok shunday qilib, zaryad vaqt o'tishi bilan aniq masofani harakatlantirmasdan o'tkazgich ichida oldinga va orqaga zarba beradi. O'zgaruvchan tokning vaqt bo'yicha o'rtacha qiymati nolga teng, lekin u energiyani avval bir yo'nalishda, keyin esa teskari yo'nalishda etkazib beradi. O'zgaruvchan tok induktivlik va sig'im kabi barqaror holatdagi to'g'ridan-to'g'ri oqim ostida kuzatilmaydigan elektr xususiyatlariga ta'sir qiladi. biroq, bu xususiyatlar, birinchi marta quvvatlanganda, o'tkinchi davrlarga duchor bo'lganda muhim bo'lishi mumkin.