Электр тогы және кернеудің оң бағыты

Электр тізбегі және оның элементтері

Электромагниттік процестері кернеулік және ток түсініктерінің көмегімен сипатталатын, электр тогын жүргізуге арналған қондырғылар жиынын электр тізбегі деп айтады. Жалпы жағдайда, электр тізбегі ток көзі мен қабылдағышты байланыстыратын электр энергиясының көзі мен қабылдағыштардан және аралық бөлімдерден (өткізгіш сымдардан, аппараттардан) тұрады.

Электр тізбегіндегі электромагниттік процесстерді "ток", "кернеу", "э.қ.к-і", "кедергі", ("өткізгіштік"), "индуктивтік", "сыйымдылық" түсініктерінің көмегімен сипаттауға болады.

Электр энергиясының көзі ретінде гальвани элементтері, аккумуляторлар, жылулық элементтер, генераторлар және басқа да қондырғылар алынады. Оларда химиялық, молекула кинетикалық, жылулық, механикалық немесе энергияның басқа түрінің электр энергиясына айналу процестері жүріп жатады. Жоғарыда айтылған ток көздерімен салыстырғанда, энергияның ешқандай түрі өзгермейтін, энергия көзіне қабылдағыш антенна да жатады.

Электр энергиясының көздері өздерінің мәндері және бағыттарымен, сол сияқты ішкі кедергілерінің мәндерімен де сипатталады.

Электр энергиясының қабылдағышы немесе жүктемесі деп, электр энергиясын жарық, жылу, механикалық және т.б. энергияға айналдыратын электр шамдарының, электр қыздырушы құралдардың, электр қозғалтқыштардың және басқа қондырғылардың қызметін айтады.

Электр тізбектерін есептеулер, оларда жүретін процесстерді зерттеулер, әр түрлі жорамалдауларға және электрлік тізбектердің нақты объектілерін бірқатар идеализациялауға негізделеді. Демек, электрлік тізбектер теориясында элементтер түсінігіне көбіне электротехникалық қондырғылардың құрамды бөліктері емес, олардың идеализацияланған үлгілері алынады да, оларға белгілі бір электрлік және магниттік қасиеттер тағылады, соның нәтижесінде, олар нақты қондырғыларда пайда болатын құбылыстардың жиынтығын жуықтап бейнелейді.

Электрлік тізбектер жүйесінде элементтерді активтік және пассивтікдеп бөледі. Активтік элементтерге жататын электр энергиясының көздері, кернеу көздері және ток көздері. Электр тізбегінің пассивтік элементтеріне кедергі, индуктивтік және сыйымдылық жатады. Соған сәйкес активті және пассивті тізбектер болады.

Электр тогы және кернеудің оң бағыты

Өткізгіш ортадағы электр тогы деп, электр зарядтарының бағытталған қозғалысын айтады. Металдардағы және вакуумдық приборларда электр тогы дегеніміз теріс зарядталған бөлшектердің (электрондардың) қозғалысы болса, ал электролидтерде оң және теріс зарядталған бөлшектердің (иондардың) қозғалыстары болады.

Электр тогының бағыты болады. Практикада токтың бағытына оң зарядталған бөлшектердің қозғалысының бағыты алынады. Бұл бағыт теріс зарядты бөлшектердің қозғаласының бағытына қарма-қарсы, былайша айтқанда, қабылдағышта ток көзінің оң қысқышынан оның теріс қысқышына дейін жүретін бағыт болады.

Ток дегеніміз сан жағынан қарастырылып отырған өткізгіштің көлденең қимасы арқылы тасымалданатын зарядты бөлшектердің, электр мөлшерін уақыт аралығы нөлге ұмтылғандағы шамасының, сол уақыт аралығына тең шама. Демек, t-уақыт аралығында, өткізгіштің көлделең қимасы арқылы өткен электрдің мөлшерін q арқылы белгілесек, онда токтың ілездік мәні, яғни оның, t-нің кез-келген мерзімдегі мәні: арқылы анықталады. Бұл жерде , мұндағы және - t уақыты ішінде қарама-қарсы жаққа орын ауыстыратын оң және теріс зарядтар. Халығаралық СИ бірлік жүйесінде i- ампермен (A), q- кулонмен (Кл) немесе ампер-секундпен (А∙с), t- секундпен (с) өлшенеді.

Электр тогы тұрақты (өзгермейтін) немесе айнымалы, былайша айтқанда, уақытқа тәуелді өзгеріп тұратын болады. Токтың бағыты токтың таңбасымен сипатталады. Өткізгіштегі оң немесе теріс ток бағытының түсінігі, тек қана оң бағыт деп аталатын алдын-ала алынған бағдармен салыстырғанда ғана мәні болады.

Токтың оң бағыты еркімізше алынады. ол көбіне бағдар (стрелка) арқылы көрсетіледі. Егер жоғарыда айтылған ережені ұстап, токты есептеу кезінде токтың таңбасы плюс (i ˃ 0) дейтін болсақ, онда оның бағыты таңдап алған оң бағытпен сәйкес келеді деген сөз. Ал керсінше жағдайда, яғни (i ˂ 0) болғанда, ол қарама-қарсы жаққа бағытталады.

Сонымен, оң бағыттағы ток үшін таңдап алынған бағыт, өзімен-өзі электр зарядының орын ауыстыратын бағытын бермейді; ол тек қана ток таңбасына белгілі бір мағына береді.

Бойымен өтетін токтың шамасы і болатын төрт бұрышты электр тізбегінің бөлігін сызып, оның қысқыштарын 1- және 2-цифраларымен белгілейік (1-сурет). 1- және 2-нүктелерінің электрлік потенциалдарының айырымы тізбектің сол бөлігіндегі кернеуді береді.

Таңдалып алынған оң бағыты бар ток пен кернеудің бағыттары көрсетілген электр тізбегінің бөлігі болып табылады. Бұл жерде еске түсіретін жағдай мынау: электрлік потенциалдар айырымы оң бірлік зарядты 1-ші нүктеден 2-ші нүктеге көшіргенде жасалатын жұмыс арқылы сипатталады.

Кез-келген уақыт кезеңі өткендегі кернеудің мәні и арқылы анықталады. Ол тұрақты не айнымалы болуы мүмкін. Халықаралық жүйеде кернеу вольтпен (В) өлшенеді.

Тізбектің бөлігіне жоғарыда анықтағанымыздай кернеудің таңбасына анықтанғалдық мағына беру мақсатында, ток үшін таңдалғандай кез-келген оң бағыт таңдалып алынады. Көбінесе ол бағыт, токтың оң бағытына сәйкес болатындай етіп таңдалады және бағдар сызығымен көрсетіледі.

Айталық, 1-ші суретінде кернеудің санағының басталуы 1-ші нүктеден 2-ші нүктеге дейін өтсін дейік. Егер 1-ші нүктенің потенциясы 2-ші нүктеден көп болса, онда кернеу оң болады, ал керсінше жағдайда ол теріс болады.

Кернеудің таңдап алынған санақ анықтау (айқындау) үшін, бағдар сызықтарының орына индекспен белгілеу қолданылады. Мұнда тізбектің тиісті нүктелеріне кернеу үшін таңдап алынған оң бағытқа индекстердің орналасу тәртібі сәйкес келеді. Демек, 1-ші суреттегі токтың оң баңыты бойынша саналатын кернеу и₁₂-ге тең болады. Керсінше бағытта саналатын кернеу теріс таңбалы болады: и₂₁ = -и₁₂.

Екі индекстік белгілеу ток үшін де орынды. Мысалы, і₁₂ деп токты белгілесек, ол тізбектің бөлігіндегі 1-ші нүктеден 2-ші нүктеге дейінгі оң бағытты кқрсетеді. Алайда, практикада көбінесе оны баңдар сызығымен көрсету кең орын алған.

Токтың және кернеудің оң бағыттары электротехникалық қондырғыларда жүретін процесстерді зерттеуде және электр тізбектерін есептеулерде қолданылады. Оң бағыт деп қайталай бермес үшін, бұдан әрі оны тек қана бағыт деп айтамыз.

Өндірістік электрлендіруде электр энергиясын оның көзімен электр қабылдағыштарға жеткізу, тарату және басқару үшін әр түрлі қондырғыларды сым рақылы бірімен-бірін қосып Электр тізбегін құрайды.

Электр тізбегі дегеніміз электрлік үрдістері электр қозғаушы күш (ЭҚК), ток және кернеу ұғымдарымен түсіндерілетін, электр тогы жүретін жол түзетін құрылғылыр мен объектілердің жиынтығы.