Ngarkimi i kondensatorit nga një burim konstant. Ligji i Kulombit, kondensatori, forca aktuale, ligji i Ohm-it, ligji i Joule-Lenz-it

Si çdo sistem trupash të ngarkuar, një kondensator ka energji. Nuk është e vështirë të llogaritet energjia e një kondensatori të sheshtë të ngarkuar me një fushë uniforme brenda tij.

Energjia e një kondensatori të ngarkuar.

Për të ngarkuar një kondensator, duhet të punohet për të ndarë ngarkesat pozitive dhe negative. Sipas ligjit të ruajtjes së energjisë, kjo punë është e barabartë me energjinë e kondensatorit. Mund të verifikoni që një kondensator i ngarkuar ka energji nëse e shkarkoni atë përmes një qarku që përmban një llambë inkandeshente të krijuar për një tension prej disa volt (Fig. 4). Kur kondensatori shkarkohet, llamba pulson. Energjia e kondensatorit shndërrohet në forma të tjera: nxehtësi, dritë.

Le të nxjerrim një formulë për energjinë e një kondensatori të sheshtë.

Forca e fushës e krijuar nga ngarkesa e njërës prej pllakave është e barabartë me E/2, Ku Eështë forca e fushës në kondensator. Ka një ngarkesë në një fushë uniforme prej një pllake q, shpërndahet mbi sipërfaqen e një pllake tjetër (Fig. 5). Sipas formulës W p = qEd. për energjinë potenciale të një ngarkese në një fushë uniforme, energjia e kondensatorit është e barabartë me:

Mund të vërtetohet se këto formula janë të vlefshme për energjinë e çdo kondensatori, dhe jo vetëm për një të sheshtë.

Energjia e fushës elektrike.

Sipas teorisë së veprimit me rreze të shkurtër, e gjithë energjia e bashkëveprimit midis trupave të ngarkuar është e përqendruar në fushën elektrike të këtyre trupave. Kjo do të thotë se energjia mund të shprehet përmes karakteristikës kryesore të fushës - intensitetit.

Meqenëse forca e fushës elektrike është drejtpërdrejt proporcionale me ndryshimin e potencialit

(U = Ed), atëherë sipas formulës

energjia e kondensatorit është drejtpërdrejt proporcionale me forcën e fushës elektrike brenda tij: W p ~ E 2 . Një llogaritje e detajuar jep vlerën e mëposhtme për energjinë e fushës për njësi vëllimi, d.m.th. për densitetin e energjisë:

ku ε 0 është konstanta elektrike

Aplikimi i kondensatorëve.

Energjia e një kondensatori zakonisht nuk është shumë e lartë - jo më shumë se qindra xhaul. Përveç kësaj, nuk zgjat shumë për shkak të rrjedhjes së pashmangshme të ngarkesës. Prandaj, kondensatorët e ngarkuar nuk mund të zëvendësojnë, për shembull, bateritë si burime të energjisë elektrike.

Por kjo nuk do të thotë aspak se kondensatorët si pajisje për ruajtjen e energjisë nuk kanë marrë përdorim praktik. Ata kanë një veti të rëndësishme: kondensatorët mund të grumbullojnë energji për një kohë pak a shumë të gjatë, dhe kur shkarkohen përmes një qarku me rezistencë të ulët, ata lëshojnë energji pothuajse menjëherë. Kjo pronë përdoret gjerësisht në praktikë.

Një llambë flash e përdorur në fotografi mundësohet nga rryma elektrike e një shkarkimi kondensator, i cili para-karikohet nga një bateri e veçantë. Ngacmimi i burimeve kuantike të dritës - lazerët kryhet duke përdorur një tub shkarkimi gazi, ndezja e të cilit ndodh kur shkarkohet një bateri me kondensatorë me kapacitet të lartë.

Sidoqoftë, kondensatorët përdoren kryesisht në inxhinierinë radio. Me këtë do të njiheni në klasën e 11-të.

Energjia e një kondensatori është proporcionale me kapacitetin e tij elektrik dhe katrorin e tensionit ndërmjet pllakave. E gjithë kjo energji është e përqendruar në fushën elektrike. Dendësia e energjisë së fushës është proporcionale me katrorin e forcës së fushës.

Oriz. 1 Fig. 2

LIGJET E DC AKTUALE.

Ngarkesat elektrike të palëvizshme përdoren rrallë në praktikë. Në mënyrë që ngarkesat elektrike të na shërbejnë, ato duhet të vihen në lëvizje - për të krijuar një rrymë elektrike. Rryma elektrike ndriçon apartamentet, vë në lëvizje makinat, krijon valë radio dhe qarkullon në të gjithë kompjuterët elektronikë.

Do të fillojmë me rastin më të thjeshtë të lëvizjes së grimcave të ngarkuara - merrni parasysh një rrymë elektrike të drejtpërdrejtë.

ELEKTRICITET. FORCA AKTUALE

Le të japim një përkufizim të rreptë të asaj që quhet rrymë elektrike.

Le të kujtojmë se me cilën vlerë karakterizohet rryma sasiore.

Le të gjejmë se sa shpejt lëvizin elektronet nëpër tela në banesën tuaj.

Kur grimcat e ngarkuara lëvizin në një përcjellës, ngarkesa elektrike transferohet nga një vend në tjetrin. Megjithatë, nëse grimcat e ngarkuara i nënshtrohen lëvizjes termike të rastësishme, si p.sh elektronet e lira në metal, atëherë transferimi i ngarkesës nuk ndodh (Fig. 1). Një ngarkesë elektrike lëviz nëpër seksionin kryq të një përcjellësi vetëm nëse, së bashku me lëvizjen e rastësishme, elektronet marrin pjesë në lëvizjen e renditur (Fig. 2 ). Në këtë rast, ata thonë se eksploruesi është i instaluar elektricitet.

Nga lënda e fizikës së klasës VIII ju e dini këtë rryma elektrike është lëvizja e urdhëruar (e drejtuar) e grimcave të ngarkuara.

Rryma elektrike lind nga lëvizja e urdhëruar e elektroneve ose joneve të lira.

Nëse lëvizni një trup përgjithësisht neutral, atëherë, megjithë lëvizjen e urdhëruar të një numri të madh elektronesh dhe bërthamash atomike, nuk lind rrymë elektrike. Ngarkesa totale e transferuar përmes çdo seksioni të përcjellësit do të jetë e barabartë me zero, pasi ngarkesat e shenjave të ndryshme kanë të njëjtën shpejtësi mesatare.

Rryma elektrike ka një drejtim të caktuar. Drejtimi i rrymës merret si drejtimi i lëvizjes së grimcave të ngarkuara pozitivisht. Nëse rryma formohet nga lëvizja e grimcave të ngarkuara negativisht, atëherë drejtimi i rrymës konsiderohet i kundërt me drejtimin e lëvizjes së grimcave.

Veprimet e rrymës. Ne nuk e shohim drejtpërdrejt lëvizjen e grimcave në një përcjellës. Prania e rrymës elektrike duhet gjykuar nga veprimet apo dukuritë që e shoqërojnë atë.

Së pari, përcjellësi nëpër të cilin rrjedh rryma nxehet.

Së dyti, rryma elektrike mund të ndryshojë përbërjen kimike të përcjellësit, për shembull, për të izoluar përbërësit e tij kimikë (bakri nga një zgjidhje e sulfatit të bakrit, etj.).

Së treti, rryma ushtron një forcë mbi rrymat fqinje dhe trupat e magnetizuar. Ky veprim quhet magnetike. Kështu, një gjilpërë magnetike pranë një përcjellësi që mbart rrymë rrotullohet. Efekti magnetik i rrymës, në ndryshim nga efekti kimik dhe termik, është themelore, pasi manifestohet në të gjithë përçuesit pa përjashtim. Efekti kimik i rrymës vërehet vetëm në tretësirat dhe shkrirjet e elektroliteve, dhe ngrohja mungon në superpërçuesit.

Forca aktuale.

Nëse një rrymë elektrike vendoset në një qark, kjo do të thotë që një ngarkesë elektrike transferohet vazhdimisht përmes seksionit kryq të përcjellësit. Ngarkesa e transferuar për njësi të kohës shërben si karakteristika kryesore sasiore e rrymës, e quajtur forca e rrymës.

Kështu, forca aktuale është e barabartë me raportin e ngarkesës q, transferohet përmes seksionit tërthor të përcjellësit gjatë një intervali kohor t, në këtë interval kohor. Nëse fuqia aktuale nuk ndryshon me kalimin e kohës, atëherë rryma quhet konstante.

Forca e rrymës, si një ngarkesë,— sasia është skalare. Ajo mund të jetë si pozitive, kështu dhe negativ. Shenja e rrymës varet se cili drejtim përgjatë përcjellësit merret si pozitiv. Forca e rrymës / > 0, nëse drejtimi i rrymës përkon me drejtimin pozitiv të zgjedhur në mënyrë konvencionale përgjatë përcjellësit. Ndryshe /< 0.

Fuqia e rrymës varet nga ngarkesa e kryer nga secila grimcë, përqendrimi i grimcave, shpejtësia e lëvizjes së tyre të drejtimit dhe zona e seksionit kryq të përcjellësit. Le ta tregojmë këtë.

Le të ketë përçuesi (Fig. 3) një prerje tërthore me sipërfaqe S. Le të marrim drejtimin nga e majta në të djathtë si drejtim pozitiv në përcjellës. Ngarkesa e secilës grimcë është e barabartë q 0 . Në vëllimin e përcjellësit, i kufizuar nga seksionet kryq 1 dhe 2 , të përmbajtura nSl grimcat, ku P — përqendrimi i grimcave. Ngarkesa totale e tyre q = q Q nSl. Nëse grimcat lëvizin nga e majta në të djathtë me shpejtësi mesatare υ, pastaj në kohë

Të gjitha grimcat e përfshira në vëllimin në shqyrtim do të kalojnë përmes seksionit kryq 2 . Prandaj, forca aktuale është:

formula (2) ku e- moduli i ngarkesës së elektronit.

Le të, për shembull, forca aktuale I = 1 A, dhe zona e seksionit kryq të përcjellësit S = 10 -6 m 2. Moduli i ngarkimit të elektronit e = 1,6 - 10 -19 C. Numri i elektroneve në 1 m 3 bakër është i barabartë me numrin e atomeve në këtë vëllim, pasi një nga elektronet valente të çdo atomi të bakrit është kolektivizuar dhe është i lirë. Ky numër është P= 8,5 10 28 m -3 Prandaj,

Fig nr. 1. Fig nr. 2 Fig nr. 3

KUSHTET TË KËRKOHEN PËR EKZISTIMIN E rrymës ELEKTRIKE

Çfarë nevojitet për të krijuar një rrymë elektrike? Mendoni për këtë vetë dhe vetëm atëherë lexoni këtë paragraf.

Për shfaqjen dhe ekzistencën e një rryme elektrike konstante në një substancë, është e nevojshme, së pari, prania e grimcave të ngarkuara të lira. Nëse ngarkesat pozitive dhe negative janë të lidhura me njëra-tjetrën në atome ose molekula, atëherë lëvizja e tyre nuk do të çojë në shfaqjen e rrymës elektrike.

Prania e tarifave falas nuk është ende e mjaftueshme për shfaqjen e rrymës. Për të krijuar dhe ruajtur lëvizjen e urdhëruar të grimcave të ngarkuara, së dyti, është e nevojshme një forcë që vepron mbi to në një drejtim të caktuar. Nëse kjo forcë pushon së vepruari, atëherë lëvizja e urdhëruar e grimcave të ngarkuara do të pushojë për shkak të rezistencës që i sigurohet lëvizjes së tyre nga jonet e rrjetës kristalore të metaleve ose molekulave neutrale të elektroliteve.

Grimcat e ngarkuara, siç e dimë, veprojnë nga një fushë elektrike me një forcë . Zakonisht është fusha elektrike brenda përcjellësit ajo që shërben si shkak që shkakton dhe ruan lëvizjen e urdhëruar të grimcave të ngarkuara. Vetëm në rastin statik, kur ngarkesat janë në qetësi, fusha elektrike brenda përcjellësit është zero.

Nëse ka një fushë elektrike brenda përcjellësit, atëherë ekziston një ndryshim potencial midis skajeve të përcjellësit në përputhje me formulën. Kur ndryshimi i potencialit nuk ndryshon me kalimin e kohës, një rrymë elektrike konstante krijohet në përcjellës. Përgjatë përcjellësit, potenciali zvogëlohet nga vlera maksimale në njërin skaj të përcjellësit në minimumin në tjetrin. Kjo rënie në potencial mund të zbulohet me eksperiment të thjeshtë.

Le të marrim si përcjellës një shkop druri jo shumë të thatë dhe ta varim horizontalisht. (Një shkop i tillë, ndonëse në mënyrë të dobët, përsëri përcjell rrymë.) Lëreni burimin e tensionit të jetë një makinë elektrostatike. Për të regjistruar potencialin e seksioneve të ndryshme të përcjellësit në lidhje me tokën, mund të përdorni copa fletë metalike të ngjitura në shkop. Ne lidhim njërën shtyllë të makinës me tokën, dhe të dytën në njërën skaj të përcjellësit (shkopit). Zinxhiri do të jetë i hapur. Kur rrotullojmë dorezën e makinës, do të zbulojmë se të gjitha pikat e fletës devijojnë në të njëjtin kënd (Fig. 1 ).

Kjo do të thotë potencial të gjithë pikat e përcjellësit në raport me tokën janë të njëjta. Kështu duhet të jetë nëse ngarkesat në përcjellës janë në ekuilibër. Nëse tani skaji tjetër i shkopit është i tokëzuar, atëherë kur doreza e makinës rrotullohet, fotografia do të ndryshojë. (Meqenëse toka është një përcjellës, tokëzimi i përcjellësit e bën qarkun të mbyllur.) Në skajin e tokëzuar, gjethet nuk do të ndryshojnë fare: potenciali i këtij skaji të përcjellësit është pothuajse i barabartë me potencialin e tokës (potenciali rënia në një tel metalik është e vogël). Këndi maksimal i divergjencës së gjetheve do të jetë në fund të përcjellësit të lidhur me makinën (Fig. 2). Një rënie në këndin e divergjencës së gjetheve ndërsa ato largohen nga makina tregon një rënie të potencialit përgjatë përcjellësit.

Elektricitet mund të merret vetëm në një substancë që përmban grimca të ngarkuara falas. Që ata të fillojnë të lëvizin, ju duhet të krijoni në eksplorues fushe elektrike.

Fig nr. 1 Fig nr. 2

LIGJI I OHM-it PËR NJË SEKSION QARKOR. REZISTENCA

Ligji i Ohm-it u studiua në klasën e VIII. Ky ligj është i thjeshtë, por aq i rëndësishëm sa duhet të përsëritet.

Karakteristikat e volt-amperit.

Në paragrafin e mëparshëm, u vërtetua se për ekzistencën e rrymës në një përcjellës, është e nevojshme të krijohet një ndryshim potencial në skajet e tij. Forca aktuale në përcjellës përcaktohet nga ky ndryshim potencial. Sa më i madh të jetë diferenca potenciale, aq më e madhe është forca e fushës elektrike në përcjellës dhe, rrjedhimisht, aq më e madhe është shpejtësia e lëvizjes së drejtimit të grimcave të ngarkuara. Sipas formulës, kjo do të thotë një rritje në fuqinë aktuale.

Për çdo përcjellës - të ngurtë, të lëngët dhe të gaztë - ekziston një varësi e caktuar e fuqisë aktuale nga ndryshimi i potencialit të aplikuar në skajet e përcjellësit. Kjo varësi shprehet me të ashtuquajturat volt - amper karakteristikë e përcjellësit. Gjendet duke matur fuqinë e rrymës në përcjellës në vlera të ndryshme të tensionit. Njohja e karakteristikës së rrymës-tensionit luan një rol të madh në studimin e rrymës elektrike.

Ligji i Ohmit.

Forma më e thjeshtë është karakteristika volt-amper e përçuesve metalikë dhe tretësirave të elektrolitit. Ajo u krijua për herë të parë (për metalet) nga shkencëtari gjerman Georg Ohm, prandaj varësia e rrymës nga tensioni quhet Ligji i Ohmit. Në seksionin e qarkut të paraqitur në figurën 109, rryma drejtohet nga pika 1 në pikën 2 . Diferenca potenciale (tensioni) në skajet e përcjellësit është e barabartë me: U = φ 1 - φ 2. Meqenëse rryma drejtohet nga e majta në të djathtë, forca e fushës elektrike drejtohet në të njëjtin drejtim dhe φ 1 > φ 2.

Sipas ligjit të Ohm-it, për një seksion të qarkut, forca e rrymës është drejtpërdrejt proporcionale me tensionin e aplikuar U dhe në përpjesëtim të zhdrejtë me rezistencën e përcjellësit R:

Ligji i Ohm-it ka një formë shumë të thjeshtë, por është mjaft e vështirë të vërtetohet vlefshmëria e tij eksperimentalisht. Fakti është se ndryshimi i potencialit në një seksion të një përcjellësi metalik, edhe me një forcë të lartë të rrymës, është i vogël, pasi rezistenca e përcjellësit është e ulët.

Elektrometri në fjalë është i papërshtatshëm për matjen e tensioneve kaq të ulëta: ndjeshmëria e tij është shumë e ulët. Nevojitet një pajisje pakrahasueshme më e ndjeshme. Pastaj, duke matur rrymën me një ampermetër dhe tensionin me një elektrometër të ndjeshëm, mund të siguroheni që rryma të jetë drejtpërdrejt proporcionale me tensionin. Përdorimi i instrumenteve konvencionale për matjen e tensionit - voltmatës - bazohet në përdorimin e ligjit të Ohm-it.

Parimi i pajisjes, një voltmetër, është i njëjtë me një metër amper. Këndi i rrotullimit të shigjetës së pajisjes është proporcional me fuqinë aktuale. Fuqia e rrymës që kalon përmes voltmetrit përcaktohet nga voltazhi midis pikave të qarkut me të cilin është lidhur. Prandaj, duke ditur rezistencën e voltmetrit, mund të përcaktoni tensionin nga forca aktuale. Në praktikë, pajisja është e kalibruar në mënyrë që të tregojë menjëherë tensionin në volt.

Rezistenca. Karakteristika kryesore elektrike e një përcjellësi është rezistenca. Forca aktuale në përcjellës në një tension të caktuar varet nga kjo vlerë. Rezistenca e një përcjellësi është një masë e rezistencës së përcjellësit ndaj vendosjes së një rryme elektrike në të. Duke përdorur ligjin e Ohmit, mund të përcaktoni rezistencën e një përcjellësi:

Për ta bërë këtë, duhet të matni tensionin dhe rrymën.

Rezistenca varet nga materiali i përcjellësit dhe dimensionet e tij gjeometrike. Rezistenca e një përcjellësi me gjatësi l me sipërfaqe tërthore konstante S është e barabartë me:

ku p është një vlerë që varet nga lloji i substancës dhe gjendja e saj (kryesisht nga temperatura). Vlera p quhet rezistenca specifike e përcjellësit. Rezistenca numerikisht e barabartë me rezistencën e një përcjellësi në formë të një kubi me buzë 1 m, nëse rryma drejtohet përgjatë faqeve normale në dy të kundërta të kubit.

Njësia e rezistencës së përcjellësit vendoset në bazë të ligjit të Ohm-it dhe quhet om. Teli i nofkës ka rezistencë 1 Ohm, nëse është në diferencë potenciale 1 V fuqia aktuale në të 1 A.

Njësia e rezistencës është 1 Ohm?m. Rezistenca e metaleve është e ulët. Dielektrikët kanë rezistencë shumë të lartë. Tabela në fletën e mizës jep shembuj të vlerave të rezistencës për disa substanca.

Kuptimi i ligjit të Ohmit.

Ligji i Ohm-it përcakton fuqinë e rrymës në një qark elektrik në një tension të caktuar dhe rezistencë të njohur. Kjo ju lejon të llogaritni efektet termike, kimike dhe magnetike të rrymës, pasi ato varen nga forca e rrymës. Nga ligji i Ohm-it rrjedh se është e rrezikshme të mbyllësh një rrjet ndriçimi konvencional me një përcjellës me rezistencë të ulët. Rryma do të jetë aq e fortë sa mund të ketë pasoja të rënda.

Ligji i Ohmit është baza e të gjithë inxhinierisë elektrike të rrymës së drejtpërdrejtë. Formula duhet të kuptohet mirë dhe të mbahet mend fort.

QARQET ELEKTRIKE. SERIA DHE LIDHJET PARALEL TË PËRÇUESVE

Nga një burim aktual, energjia mund të transferohet përmes telave në pajisjet që konsumojnë energji: një llambë elektrike, një radio marrës, etj. Për këtë, ato përbëjnë qarqet elektrike me kompleksitet të ndryshëm. Një qark elektrik përbëhet nga një burim energjie, pajisje që konsumojnë energji elektrike, tela lidhës dhe çelsat për të përfunduar qarkun. shpeshherë Dhe qarku elektrik përfshin pajisje që kontrollojnë fuqinë e rrymës Dhe tension në pjesë të ndryshme të qarkut, - ampermetra dhe voltmatës.

Lidhjet më të thjeshta dhe më të zakonshme të përcjellësve përfshijnë lidhjet serike dhe paralele.

Lidhja serike e përcjellësve.

Me një lidhje serike, qarku elektrik nuk ka degë. Të gjithë përçuesit janë të lidhur me qarkun njëri pas tjetrit. Figura 1 tregon një lidhje serike të dy përçuesve 1 dhe 2 , me rezistencë R 1, dhe R2. Këto mund të jenë dy llamba, dy mbështjellje të një motori elektrik, etj.

Fuqia aktuale në të dy përçuesit është e njëjtë, d.m.th. (1)

meqënëse te përçuesit ngarkesa elektrike në rastin e rrymës së vazhduar nuk grumbullohet dhe e njëjta ngarkesë kalon nëpër çdo prerje tërthore të përcjellësit për një kohë të caktuar.

Tensioni në skajet e seksionit të qarkut në shqyrtim është shuma e tensioneve në përcjellësit e parë dhe të dytë:

Shpresojmë që të mund ta përballoni vetë provën e kësaj marrëdhënieje të thjeshtë.

Zbatimi i ligjit të Ohmit për të gjithë seksionin në tërësi dhe për seksionet me rezistencë R 1 Dhe R2, mund të vërtetohet se rezistenca totale e të gjithë seksionit të qarkut kur lidhet në seri është e barabartë me:

Ky rregull mund të zbatohet për çdo numër përcjellësish të lidhur në seri.

Tensionet në përçuesit dhe rezistenca e tyre në një lidhje serike lidhen nga marrëdhënia:

Vërtetoni këtë barazi.

Lidhja paralele e përcjellësve.

Figura 2 tregon një lidhje paralele të dy përçuesve 1 dhe 2 me rezistenca R 1 Dhe R2. Në këtë rast, rryma elektrike 1 degëzohet në dy pjesë. Forcën aktuale në përcjellësit e parë dhe të dytë e shënojmë me I 1 dhe I 2. Që në pikën A- degëzimi i përçuesve (kjo pikë quhet nyja) - ngarkesa elektrike nuk grumbullohet, atëherë ngarkesa që hyn në nyje për njësi të kohës është e barabartë me ngarkesën që del nga nyja gjatë së njëjtës kohë. Prandaj, I = I 1 + I 2

Tensioni U në skajet e përcjellësve të lidhur paralelisht është i njëjtë.

Rrjeti i ndriçimit mban një tension prej 220 ose 127 V. Pajisjet që konsumojnë energji elektrike janë projektuar për këtë tension. Prandaj, lidhja paralele është mënyra më e zakonshme për të lidhur konsumatorë të ndryshëm. Në këtë rast, dështimi i njërës pajisje nuk ndikon në funksionimin e të tjerave, ndërsa me lidhjen serike, dështimi i njërës pajisje hap qarkun.

Zbatimi i ligjit të Ohmit për të gjithë seksionin në tërësi dhe për seksionet me rezistenca R 1 dhe R 2 , mund të vërtetohet se reciprociteti i impedancës së seksionit ab, e barabartë me shumën e vlerave reciproke të rezistencave të përçuesve individualë:

Forca e rrymës në secilin prej përcjellësve dhe rezistenca e përcjellësve në një lidhje paralele janë të lidhura nga relacioni

Përçues të ndryshëm në një qark janë të lidhur me njëri-tjetrin në seri ose paralelisht. Në rastin e parë, forca e rrymës është e njëjtë në të gjithë përcjellësit, dhe në rastin e dytë, tensionet në përcjellës janë të njëjta. Më shpesh, konsumatorë të ndryshëm aktualë janë të lidhur paralelisht me rrjetin e ndriçimit.

MATJA E RRYMËS DHE TENSIONIT

Të gjithë duhet të dinë se si të matin rrymën me një metër amper dhe tensionin me një voltmetër.

Matja aktuale.

Për të matur fuqinë aktuale në një përcjellës, një ampermetër është i lidhur në seri me këtë përcjellës(Fig. 1). Por duhet të keni parasysh se vetë amperometri ka disa rezistencë R a. Prandaj, rezistenca e seksionit të qarkut me amperometrin e ndezur rritet, dhe në një tension konstant, rryma zvogëlohet në përputhje me ligjin e Ohm. Në mënyrë që ampermetri të ketë sa më pak ndikim në rrymën që mat, rezistenca e tij bëhet shumë e vogël. Kjo duhet të mbahet mend dhe kurrë mos u përpiqni të matni rrymën në rrjetin e ndriçimit duke lidhur ampermetrin në prizë. do të ndodhë qark i shkurtër; Fuqia aktuale me rezistencë të ulët të pajisjes do të arrijë një vlerë kaq të madhe sa dredha-dredha e ampermetrit do të digjet.

Matja e tensionit.

Për të matur tensionin në një seksion të një qarku me rezistencë R, Një voltmetër është i lidhur me të paralelisht. Tensioni në voltmetër përkon me tensionin në seksionin e qarkut (Fig. 2).

Nëse rezistenca e voltmetrit RB, atëherë pas lidhjes së tij me qark, rezistenca e seksionit nuk do të jetë më R, A . Për shkak të kësaj, voltazhi i matur në seksionin e qarkut do të ulet. Në mënyrë që voltmetri të mos sjellë shtrembërime të dukshme në tensionin e matur, rezistenca e tij duhet të jetë e madhe në krahasim me rezistencën e seksionit të qarkut në të cilin matet voltazhi. Voltmetri mund të lidhet me rrjetin pa rrezikun që të digjet, vetëm nëse është projektuar për një tension që tejkalon tensionin e rrjetit.

Ampermetri është i lidhur në seri me përcjellësin në të cilin matet rryma. Voltmetri lidhet paralelisht me përcjellësin në të cilin matet tensioni.

DC OPERACIONI DHE FUQIA

Rryma elektrike përdoret kaq gjerësisht sepse mbart energji. Kjo energji mund të shndërrohet në çdo formë.

Me lëvizjen e urdhëruar të grimcave të ngarkuara në një përcjellës fusha elektrike funksionon; zakonisht quhet puna aktuale. Tani do të kujtojmë informacionin rreth punës dhe fuqisë aktuale nga kursi i fizikës VIII klasës.

Puna aktuale.

Le të shqyrtojmë një seksion arbitrar të zinxhirit. Ky mund të jetë një përcjellës homogjen, për shembull, filamenti i një llambë inkandeshente, mbështjellja e një motori elektrik, etj. Lëreni një ngarkesë q të kalojë nëpër seksionin kryq të përcjellësit gjatë kohës t. Atëherë fusha elektrike do të bëjë punën A=qU.

Që nga forca aktuale , atëherë kjo punë është e barabartë me:

Puna e kryer nga rryma në një seksion të qarkut është e barabartë me produktin e rrymës, tensionit dhe kohës gjatë së cilës është kryer puna.

Sipas ligjit të ruajtjes së energjisë, kjo punë duhet të jetë e barabartë me ndryshimin e energjisë së seksionit të qarkut në shqyrtim. Prandaj, energjia e lëshuar në një seksion të caktuar të qarkut me kalimin e kohës në, e barabartë me punën e rrymës (shih formulën (1)).

Nëse nuk kryhet punë mekanike në një pjesë të qarkut dhe rryma nuk prodhon efekte kimike, ndodh vetëm ngrohja e përcjellësit. Një përcjellës i nxehtë lëshon nxehtësi në trupat përreth.

Ngrohja e përcjellësit ndodh si më poshtë. Fusha elektrike përshpejton elektronet. Pas përplasjes me jonet e rrjetës kristalore, ata transferojnë energjinë e tyre tek jonet. Si rezultat, energjia e lëvizjes së rastësishme të joneve rreth pozicioneve të ekuilibrit rritet. Kjo do të thotë një rritje e energjisë së brendshme. Në të njëjtën kohë, temperatura e përcjellësit rritet dhe ai fillon të transferojë nxehtësinë në trupat përreth. Një kohë e shkurtër pasi qarku është mbyllur, procesi vendoset dhe temperatura ndalon së ndryshuari me kalimin e kohës. Për shkak të punës së fushës elektrike, përçuesi furnizohet vazhdimisht me energji. Por energjia e saj e brendshme mbetet e pandryshuar, pasi përcjellësi transferon në trupat përreth një sasi nxehtësie të barabartë me punën e rrymës. Kështu, formula (1) për punën e rrymës përcakton sasinë e nxehtësisë së transferuar nga përcjellësi në trupa të tjerë.

Nëse në formulën (1) shprehim tensionin në terma të rrymës ose rrymën në terma të tensionit duke përdorur ligjin e Ohm-it për një seksion të qarkut, marrim tre formula ekuivalente:

(2)

Formula A = I 2 R t është e përshtatshme për t'u përdorur për lidhjen e përcjellësve në seri, pasi forca aktuale në këtë rast është e njëjtë në të gjithë përçuesit. Për një lidhje paralele, formula e mëposhtme është e përshtatshme: , meqenëse tensioni në të gjithë përcjellësit është i njëjtë.

Ligji Joule-Lenz.

Ligji që përcakton sasinë e nxehtësisë që lëshon një përcjellës me rrymë në mjedis u krijua për herë të parë eksperimentalisht nga shkencëtari anglez D. Joule (1818-1889) dhe shkencëtari rus E. H. Lenz (1804-1865). Ligji Joule-Lenz u formulua si më poshtë: sasia e nxehtësisë së gjeneruar nga një përcjellës që mbart rrymë është e barabartë me produktin e katrorit të rrymës, rezistencën e përcjellësit dhe kohën që duhet që rryma të kalojë nëpër përcjellës:

(3)

Ne e morëm këtë ligj duke përdorur arsyetimin e bazuar në ligjin e ruajtjes së energjisë. Formula (3) ju lejon të llogaritni sasinë e nxehtësisë së gjeneruar në çdo seksion të qarkut që përmban ndonjë përcjellës.

Fuqia aktuale.

Çdo pajisje elektrike (llambë, motor elektrik) është projektuar për të konsumuar një energji të caktuar për njësi të kohës. Prandaj, së bashku me punën, koncepti i fuqia aktuale. Fuqia aktuale është e barabartë me raportin e punës aktuale me kalimin e kohëst deri në këtë interval kohor.

Sipas këtij përkufizimi

(4)

Kjo shprehje për fuqinë mund të rishkruhet në disa forma ekuivalente nëse përdorim ligjin e Ohmit për një seksion të qarkut:

Shumica e pajisjeve tregojnë konsumin e tyre të energjisë.

Kalimi i rrymës elektrike përmes një përcjellësi shoqërohet me çlirimin e energjisë në të. Kjo energji përcaktohet nga puna e rrymës: produkti i ngarkesës dhe tensionit të transferuar në skajet e përcjellësit.

FORCA ELEKTROMOTIVE.

Çdo burim aktual karakterizohet nga forca elektromotore, ose EMF. Pra, në një bateri të rrumbullakët elektrik dore thotë: 1.5 V. Çfarë do të thotë kjo?

Lidhni dy topa metalikë që mbajnë ngarkesa të shenjave të kundërta me një përcjellës. Nën ndikimin e fushës elektrike të këtyre ngarkesave, një rrymë elektrike lind në përcjellës (Fig. 1). Por kjo rrymë do të jetë shumë afatshkurtër. Ngarkesat neutralizohen shpejt, potencialet e topave do të bëhen të njëjta dhe fusha elektrike do të zhduket.

Forcat e jashtme.

Në mënyrë që rryma të jetë konstante, është e nevojshme të ruhet një tension konstant midis topave. Kjo kërkon një pajisje (burimi aktual), të cilat do të lëviznin ngarkesat nga një top në tjetrin në drejtim të kundërt me drejtimin e forcave që veprojnë në këto ngarkesa nga fusha elektrike e topave. Në një pajisje të tillë, përveç forcave elektrike, mbi ngarkesat duhet të veprojnë edhe forca me origjinë joelektrostatike (Fig. 2). Fusha elektrike e grimcave të ngarkuara (fusha Kulomb) vetëm nuk është e aftë të mbajë një rrymë konstante në qark.

Çdo forcë që vepron në grimcat e ngarkuara elektrike, me përjashtim të forcave me origjinë elektrostatike (d.m.th. Kulomb), quhen forca të jashtme.

Përfundimi për nevojën e forcave të jashtme për të mbajtur një rrymë konstante në qark do të bëhet edhe më i dukshëm nëse i drejtohemi ligjit të ruajtjes së energjisë. Fusha elektrostatike është potenciale. Puna e kësaj fushe kur lëviz grimcat e ngarkuara përgjatë një qarku elektrik të mbyllur është zero. Kalimi i rrymës përmes përçuesve shoqërohet me lëshimin e energjisë - përcjellësi nxehet. Rrjedhimisht, në çdo qark duhet të ketë një burim energjie që e furnizon atë në qark. Në të, përveç forcave të Kulonit, duhet të veprojnë edhe forca të palëve të treta jo potenciale. Puna e këtyre forcave përgjatë një laku të mbyllur duhet të jetë e ndryshme nga zero. Është në procesin e kryerjes së punës nga këto forca që grimcat e ngarkuara marrin energji brenda burimit të rrymës dhe më pas ia japin përçuesve të qarkut elektrik.

Forcat e palëve të treta vënë në lëvizje grimcat e ngarkuara brenda të gjitha burimeve aktuale: në gjeneratorë në termocentrale, në qeliza galvanike, bateri, etj.

Kur një qark është i mbyllur, një fushë elektrike krijohet në të gjithë përçuesit e qarkut. Brenda burimit aktual, ngarkesat lëvizin nën ndikimin e forcave të jashtme kundër forcave të Kulombit (elektronet nga një elektrodë e ngarkuar pozitivisht në një negative). dhe në të gjithë pjesën tjetër të qarkut ato drejtohen nga një fushë elektrike (shih Fig. 2).

Analogjia midis rrymës elektrike dhe rrjedhës së lëngut.

Për të kuptuar më mirë mekanizmin e gjenerimit të rrymës, le të kthehemi te ngjashmëria midis rrymës elektrike në një përcjellës dhe rrjedhës së lëngut nëpër tuba.

Në çdo seksion të një tubi horizontal, lëngu rrjedh për shkak të ndryshimit të presionit në skajet e seksionit. Lëngu lëviz në drejtim të uljes së presionit. Por forca e presionit në një lëng është një lloj force elasticiteti, e cila është potenciale, si forcat Kulomb. Prandaj, puna e këtyre forcave në një shteg të mbyllur është zero dhe vetëm këto forca nuk janë të afta të shkaktojnë qarkullim afatgjatë të lëngut nëpër tuba. Rrjedha e lëngut shoqërohet me humbje energjie për shkak të veprimit të forcave të fërkimit. Nevojitet një pompë për të qarkulluar ujin.

Pistoni i kësaj pompe vepron mbi grimcat e lëngshme dhe krijon një ndryshim të vazhdueshëm presioni në hyrje dhe dalje të pompës (Fig. 3). Kjo lejon që lëngu të rrjedhë nëpër tub. Pompa është e ngjashme me një burim aktual, dhe roli i forcave të jashtme luhet nga forca që vepron në ujë nga pistoni në lëvizje. Brenda pompës, lëngu rrjedh nga zonat me presion më të ulët në zonat me presion më të lartë. Dallimi i presionit është i ngjashëm me tensionin.

Natyra e forcave të jashtme.

Natyra e forcave të jashtme mund të jetë e ndryshme. Në gjeneratorët e termocentraleve, një forcë e jashtme është një forcë që vepron nga një fushë magnetike mbi elektronet në një përcjellës në lëvizje. Kjo u diskutua shkurt në lëndën e fizikës së klasës VIII.

Në një qelizë galvanike, për shembull një qelizë Volta, veprojnë forcat kimike. Qeliza Volta përbëhet nga elektroda zinku dhe bakri të vendosura në një tretësirë ​​të acidit sulfurik. Forcat kimike bëjnë që zinku të shpërndahet në acid. Jonet e zinkut të ngarkuar pozitivisht kalojnë në tretësirë ​​dhe vetë elektroda e zinkut ngarkohet negativisht. (Bakri tretet shumë pak në acidin sulfurik.) Një ndryshim potencial shfaqet midis elektrodave të zinkut dhe bakrit, i cili përcakton rrymën në një qark elektrik të mbyllur.

Forca elektromotore.

Veprimi i forcave të jashtme karakterizohet nga një sasi e rëndësishme fizike e quajtur forca elektromotore (shkurtuar EMF).

Forca elektromotore në një qark të mbyllur është raporti i punës së bërë nga forcat e jashtme kur lëviz një ngarkesë përgjatë qarkut me ngarkesën:

Forca elektromotore shprehet në volt.

Mund të flasim për forcën elektromotore në çdo pjesë të qarkut. Kjo është puna specifike e forcave të jashtme (puna për të lëvizur një ngarkesë njësi) jo në të gjithë qarkun, por vetëm në një zonë të caktuar. Forca elektromotore e një qelize galvanike ka punë që kryhet nga forcat e jashtme kur lëviz një ngarkesë e vetme pozitive brenda një elementi nga një pol në tjetrin. Puna e forcave të jashtme nuk mund të shprehet përmes një ndryshimi potencial, pasi forcat e jashtme nuk janë potenciale dhe puna e tyre varet nga forma e trajektores. Kështu, për shembull, puna e forcave të jashtme kur lëviz një ngarkesë midis terminaleve të një burimi aktual jashtë vetë burimit është zero.

Tani e dini se çfarë është EMF. Nëse bateria thotë 1.5 V, kjo do të thotë se forcat e jashtme (kimike në këtë rast) kryejnë 1.5 J punë kur lëvizin një ngarkesë prej 1 C nga një pol i baterisë në tjetrin. Rryma direkte nuk mund të ekzistojë në një qark të mbyllur nëse nuk veprojnë forca të jashtme në të, d.m.th. nuk ka EMF

Fig nr. 1 Fig. nr. 2 Fig. nr. 3

LIGJI I OHM PËR NJË QARK TË PLOTË

Forca elektromotore përcakton fuqinë aktuale në një qark elektrik të mbyllur me një rezistencë të njohur.

Duke përdorur ligjin e ruajtjes së energjisë, do të gjejmë varësinë e forcës aktuale nga EMF dhe rezistenca.

Le të shqyrtojmë qarkun më të thjeshtë të plotë (të mbyllur), i përbërë nga një burim rrymë (qelizë galvanike, bateri ose gjenerator) dhe një rezistencë me një rezistencë R(Fig. 1). Burimi aktual ka një emf ε dhe një rezistencë r. Rezistenca e burimit shpesh quhet rezistencë e brendshme në kontrast me rezistencën e jashtme R të qarkut. Në një gjenerator, r është rezistenca e mbështjelljes, dhe në një qelizë galvanike, është rezistenca e tretësirës së elektrolitit dhe elektrodave.

Ligji i Ohmit për një qark të mbyllur lidh rrymën në qark, emf dhe rezistenca totale R + r e qarkut. Kjo lidhje mund të vendoset teorikisht nëse përdorim ligjin e ruajtjes së energjisë dhe ligjin Joule-Lenz.

Le të marrë kohë t një ngarkesë elektrike do të kalojë përmes seksionit tërthor të përcjellësit q. Atëherë puna e forcave të jashtme gjatë lëvizjes së një ngarkese?q mund të shkruhet si më poshtë: A st = ε · q. Sipas përcaktimit të forcës së rrymës q = It . Kjo është arsyeja pse

(1)

Gjatë kryerjes së kësaj pune në seksionet e brendshme dhe të jashtme të qarkut, rezistenca e të cilave r dhe R, lirohet pak nxehtësi. Sipas ligjit Joule-Lenz, është e barabartë me:

Q = I 2 Rt + I 2 rt.(2)

Sipas ligjit të ruajtjes së energjisë, A = Q. Duke barazuar (1) dhe (2), marrim:

ε = IR + Ir(3)

Produkti i rrymës dhe rezistencës së një seksioni qarku shpesh quhet rënie të tensionit në këtë zonë. Kështu, EMF është e barabartë me shumën e rënieve të tensionit në seksionet e brendshme dhe të jashtme të qarkut të mbyllur.

Zakonisht ligji i Ohmit për një qark të mbyllur shkruhet në formë

(4)

Kapaciteti elektrik

Kur një ngarkesë i jepet një përcjellësi, një potencial φ shfaqet në sipërfaqen e tij, por nëse e njëjta ngarkesë i jepet një përcjellësi tjetër, potenciali do të jetë i ndryshëm. Kjo varet nga parametrat gjeometrikë të përcjellësit. Por në çdo rast, potenciali φ është proporcional me ngarkesën q.

Njësia SI e kapacitetit është faradi. 1 F = 1 C/1 V.

Nëse potenciali i sipërfaqes së sferës

(5.4.3)

(5.4.4)

Më shpesh në praktikë, përdoren njësi më të vogla të kapacitetit: 1 nF (nanofarad) = 10 -9 F dhe 1 pkF (picofarad) = 10 -12 F.

Ekziston nevoja për pajisje që grumbullojnë ngarkesë, dhe përçuesit e izoluar kanë kapacitet të ulët. Eksperimentalisht u zbulua se kapaciteti elektrik i një përcjellësi rritet nëse një përcjellës tjetër afrohet afër tij - për shkak të dukuritë e induksionit elektrostatik.

Kondensator - quhen dy përcjellës rreshtime, te vendosura afer njera tjetres .

Dizajni është i tillë që trupat e jashtëm që rrethojnë kondensatorin nuk ndikojnë në kapacitetin e tij elektrik. Kjo do të bëhet nëse fusha elektrostatike është e përqendruar brenda kondensatorit, midis pllakave.

Kondensatorët janë të sheshtë, cilindrikë dhe sferikë.

Meqenëse fusha elektrostatike është brenda kondensatorit, linjat e zhvendosjes elektrike fillojnë në pllakën pozitive, përfundojnë në pllakën negative dhe nuk zhduken askund. Prandaj, akuzat në pllaka e kundërta në shenjë, por e barabartë në madhësi.

Kapaciteti i një kondensatori është i barabartë me raportin e ngarkesës me diferencën e mundshme midis pllakave të kondensatorit:

(5.4.5)

Përveç kapacitetit, secili kondensator karakterizohet U skllav (ose U etj . ) - tensioni maksimal i lejuar, mbi të cilin ndodh një prishje midis pllakave të kondensatorit.

Lidhja e kondensatorëve

Bateritë kapacitive– kombinime të lidhjeve paralele dhe serike të kondensatorëve.

1) Lidhja paralele e kondensatorëve (Fig. 5.9):

Në këtë rast, tensioni i përbashkët është U:

Tarifa totale:

Kapaciteti që rezulton:

Krahaso me lidhjen paralele të rezistencave R:

Kështu, kur lidhni kondensatorët paralelisht, kapaciteti total

Kapaciteti total është më i madh se kapaciteti më i madh i përfshirë në bateri.

2) Lidhja serike e kondensatorëve (Fig. 5.10):

Tarifa e përbashkët është q.

Ose , nga këtu

(5.4.6)

Krahasoni me lidhjen serike R:

Kështu, kur kondensatorët janë të lidhur në seri, kapaciteti total është më i vogël se kapaciteti më i vogël i përfshirë në bateri:

Llogaritja e kapaciteteve të kondensatorëve të ndryshëm

1.Kapaciteti i kondensatorit me pllaka paralele

Forca e fushës brenda kondensatorit (Fig. 5.11):

Tensioni midis pllakave:

ku është distanca midis pllakave.

Meqenëse akuza është

.

(5.4.7)

Siç mund të shihet nga formula, konstanta dielektrike e një substance ndikon shumë në kapacitetin e kondensatorit. Kjo mund të shihet edhe eksperimentalisht: ne ngarkojmë elektroskopin, sjellim një pllakë metalike në të - marrim një kondensator (për shkak të induksionit elektrostatik, potenciali është rritur). Nëse shtoni një dielektrik me ε më të madh se ai i ajrit midis pllakave, atëherë kapaciteti i kondensatorit do të rritet.

Nga (5.4.6) mund të marrim njësitë matëse ε 0:

(5.4.8)

.

2. Kapaciteti i një kondensatori cilindrik

Diferenca potenciale midis pllakave të një kondensatori cilindrik të paraqitur në figurën 5.12 mund të llogaritet duke përdorur formulën:

Të gjitha pajisjet elektronike përdorin kondensatorë. Kur i projektoni ose i bëni ato vetë, parametrat e pajisjeve llogariten duke përdorur formula të veçanta.

Llogaritja e kondensatorëve

Një nga parametrat kryesorë të pajisjeve të tilla është kapaciteti. Mund të llogaritet duke përdorur formulën e mëposhtme:

• C - kapaciteti,
• q është ngarkesa e njërës prej pllakave të elementit,
• U është diferenca potenciale midis pllakave.

Në inxhinierinë elektrike, në vend të konceptit të "ndryshimit të mundshëm midis pllakave", përdoret "tensioni në kondensator".

Kapaciteti i elementit nuk varet nga dizajni dhe madhësia e pajisjes, por vetëm nga voltazhi në të dhe ngarkesa e pllakave. Por këto parametra mund të ndryshojnë në varësi të distancës midis tyre dhe materialit dielektrik. Kjo merret parasysh në formulën:

С=Co*ε, ku:

• C - kapaciteti real,
• Co – ideale, me kusht që të ketë vakum ose ajër midis pllakave,
• ε është konstanta dielektrike e materialit ndërmjet tyre.

Për shembull, nëse mika përdoret si dielektrik, "ε" prej të cilit është 6, atëherë kapaciteti i një pajisjeje të tillë është 6 herë më i madh se ai i një pajisjeje ajri, dhe kur ndryshon sasia e dielektrikës, parametrat e projektimit ndryshojnë. Funksionimi i një sensori pozicioni kapacitiv bazohet në këtë parim.

Njësia SI e kapacitetit është 1 farad (F). Kjo është një vlerë e madhe, kështu që mikrofaradët (1000000mkF=1F) dhe pikofaradët (1000000pF=1mkF) përdoren më shpesh.

Llogaritja e një strukture të sheshtë

• ε – konstanta dielektrike e materialit izolues,
• d – distanca ndërmjet pllakave.

Llogaritja e një strukture cilindrike

Një kondensator cilindrik është dy tuba koaksialë me diametra të ndryshëm të futur në njëri-tjetrin. Ekziston një dielektrik midis tyre. Kur rrezja e cilindrave është afër njëri-tjetrit dhe shumë më e madhe se distanca ndërmjet tyre, forma cilindrike mund të neglizhohet dhe llogaritja mund të reduktohet në një formulë të ngjashme me atë të përdorur për llogaritjen e një kondensatori të sheshtë.

Parametrat e një pajisjeje të tillë llogariten duke përdorur formulën:

C=(2π*l*R*ε)/d, ku:

• l - gjatësia e pajisjes,
• R – rrezja e cilindrit,
• ε – konstanta dielektrike e izolatorit,
• d – trashësia e tij .

Llogaritja e një strukture sferike

Ka pajisje, rreshtimet e të cilave janë dy topa të vendosur brenda njëri-tjetrit. Formula për kapacitetin e një pajisjeje të tillë është:

C=(4π*l*R1*R2*ε)/(R2-R1), ku:

• R1 - rrezja e sferës së brendshme,
• R2 - rrezja e sferës së jashtme,
• ε – konstante dielektrike.

Kapaciteti i një përcjellësi të vetëm

Përveç kondensatorëve, përçuesit individualë kanë aftësinë për të grumbulluar ngarkesë. Një përcjellës i vetëm është një përcjellës që është pafundësisht larg nga përcjellësit e tjerë. Parametrat e elementit të ngarkuar llogariten me formulën:

• Q - ngarkesa,
• φ – potenciali i përcjellësit.

Sasia e karikimit përcaktohet nga madhësia dhe forma e pajisjes, si dhe nga mjedisi. Materiali i pajisjes nuk ka rëndësi.

Metodat e lidhjes së elementeve

Artikujt me parametrat e kërkuar nuk janë gjithmonë të disponueshëm. Ju duhet t'i lidhni ato në mënyra të ndryshme.

Lidhja paralele

Kjo është një lidhje e pjesëve në të cilat pllakat e para të secilit kondensator janë të lidhura me një terminal ose kontakt. Në këtë rast, pllakat e dyta lidhen me një terminal tjetër.

Me një lidhje të tillë, voltazhi në kontaktet e të gjithë elementëve do të jetë i njëjtë. Ngarkesa e secilit prej tyre ndodh në mënyrë të pavarur nga të tjerat, kështu që kapaciteti total është i barabartë me shumën e të gjitha vlerave. Gjendet duke përdorur formulën:

ku C1-Cn janë parametrat e pjesëve të përfshira në lidhjen paralele.

E rëndësishme! Kondensatorët kanë një tension maksimal të lejuar, tejkalimi i të cilit do të çojë në dështimin e elementit. Kur lidhni paralelisht pajisje me tensione të ndryshme të lejueshme, ky parametër i montimit që rezulton është i barabartë me elementin me vlerën më të ulët.

Lidhja serike

Kjo është një lidhje në të cilën vetëm një pllakë e elementit të parë është e lidhur me terminalin. Pllaka e dytë lidhet me pllakën e parë të elementit të dytë, pllaka e dytë e të dytës me pllakën e parë të të tretës, e kështu me radhë. Vetëm pllaka e dytë e elementit të fundit është e lidhur me terminalin e dytë.

Me një lidhje të tillë, ngarkesa në pllakat e kondensatorëve në secilën pajisje do të jetë e barabartë me të tjerët, por voltazhi në to do të jetë i ndryshëm: për të ngarkuar pajisjet me një kapacitet më të madh me të njëjtën ngarkesë, kërkohet një ndryshim më i vogël potencial. Prandaj, i gjithë zinxhiri është një strukturë, diferenca potenciale e së cilës është e barabartë me shumën e tensioneve në të gjithë elementët, dhe ngarkesa e kondensatorit është e barabartë me shumën e ngarkesave.

Lidhja serike rrit tensionin e lejuar dhe zvogëlon kapacitetin total, i cili është më i vogël se elementi më i vogël.

Këta parametra llogariten si më poshtë:

• Tensioni i lejuar:

Utot=U1+U2+U3+…Un, ku U1-Un është voltazhi në kondensator;

• Kapaciteti total:

1/Comm=1/C1+1/C2+1/C3+…1/Cn, ku C1-Cn janë parametrat e secilës pajisje.

Interesante. Nëse ka vetëm dy elementë në zinxhir, atëherë mund të përdorni formulën e thjeshtuar: Total = (C1*C2)/(C1+C2).

Komponim i përzier

Kjo është një lidhje në të cilën ka pjesë të lidhura në seri dhe pjesë të lidhura paralelisht. Parametrat e të gjithë qarkut llogariten në sekuencën e mëposhtme:

1. përcaktohen grupet e elementeve të lidhur paralelisht;
2. vlerat ekuivalente llogariten për secilin grup veç e veç;
3. pranë secilit grup të pjesëve të lidhura paralele shkruhen vlerat që rezultojnë;
4. qarku që rezulton është ekuivalent me një qark sekuencial dhe llogaritet duke përdorur formulat e duhura.

Njohja e formulave me të cilat mund të gjendet kapaciteti gjatë krijimit të kondensatorëve ose lidhjes së tyre është e nevojshme gjatë projektimit të qarqeve elektronike.

Video

Le të lidhim një qark të përbërë nga një kondensator i pa ngarkuar me një kapacitet C dhe një rezistencë me një rezistencë R me një burim energjie me një tension konstant U (Fig. 16-4).

Meqenëse në momentin e ndezjes kondensatori nuk është ende i ngarkuar, tensioni në të. Prandaj, në qark në momentin fillestar të kohës, rënia e tensionit në rezistencën R është e barabartë me U dhe lind një rrymë, forca e e cila

Oriz. 16-4. Ngarkimi i kondensatorit.

Kalimi i rrymës i shoqërohet me një akumulim gradual të ngarkesës Q në kondensator, në të shfaqet një tension dhe rënia e tensionit në rezistencën R zvogëlohet:

siç del nga ligji i dytë i Kirchhoff-it. Prandaj, forca aktuale

zvogëlohet, shkalla e akumulimit të ngarkesës Q gjithashtu zvogëlohet, pasi rryma në qark

Me kalimin e kohës, kondensatori vazhdon të ngarkohet, por ngarkesa Q dhe voltazhi në të rriten gjithnjë e më ngadalë (Fig. 16-5), dhe rryma në qark zvogëlohet gradualisht në raport me diferencën e tensionit

Oriz. 16-5. Grafiku i ndryshimeve në rrymë dhe tension gjatë karikimit të një kondensatori.

Pas një intervali mjaft të madh kohor (teorikisht pafundësisht i gjatë), voltazhi në kondensator arrin një vlerë të barabartë me tensionin e burimit të energjisë, dhe rryma bëhet e barabartë me zero - procesi i karikimit të kondensatorit përfundon.

Procesi i karikimit të një kondensatori është më i gjatë, aq më e madhe është rezistenca e qarkut R, i cili kufizon rrymën dhe aq më i madh është kapaciteti i kondensatorit C, pasi me një kapacitet të madh duhet të grumbullohet një ngarkesë më e madhe. Shpejtësia e procesit karakterizohet nga konstanta kohore e qarkut

sa më shumë, aq më i ngadalshëm është procesi.

Konstanta kohore e qarkut ka dimensionin e kohës, pasi

Pas një intervali kohor nga momenti i ndezjes së qarkut, i barabartë me , tensioni në kondensator arrin afërsisht 63% të tensionit të burimit të energjisë, dhe pas intervalit, procesi i karikimit të kondensatorit mund të konsiderohet i përfunduar.

Tensioni në të gjithë kondensatorin kur ngarkohet

d.m.th., është e barabartë me diferencën midis tensionit konstant të burimit të energjisë dhe tensionit të lirë, i cili zvogëlohet me kalimin e kohës sipas ligjit të një funksioni eksponencial nga vlera U në zero (Fig. 16-5).

Rryma e ngarkimit të kondensatorit

Rryma nga vlera fillestare gradualisht zvogëlohet sipas ligjit të funksionit eksponencial (Fig. 16-5).

b) Shkarkimi i kondensatorit

Le të shqyrtojmë tani procesin e shkarkimit të kondensatorit C, i cili u ngarkua nga burimi i energjisë në tensionin U përmes një rezistence me rezistencë R (Fig. 16-6, Ku kaloni zhvendoset nga pozicioni 1 në pozicionin 2).

Oriz. 16-6. Shkarkimi i një kondensatori në një rezistencë.

Oriz. 16-7. Grafiku i ndryshimeve në rrymë dhe tension gjatë shkarkimit të një kondensatori.

Në momentin fillestar, një rrymë do të lindë në qark dhe kondensatori do të fillojë të shkarkohet, dhe voltazhi në të do të ulet. Me uljen e tensionit, do të ulet edhe rryma në qark (Fig. 16-7). Pas një intervali kohor, voltazhi në kondensator dhe rryma e qarkut do të ulen në afërsisht 1% të vlerave fillestare dhe procesi i shkarkimit të kondensatorit mund të konsiderohet i përfunduar.

Tensioni i kondensatorit gjatë shkarkimit

d.m.th. zvogëlohet sipas ligjit të funksionit eksponencial (Fig. 16-7).

Rryma e shkarkimit të kondensatorit

pra, si tensioni, zvogëlohet sipas të njëjtit ligj (Fig. 6-7).

E gjithë energjia e ruajtur kur ngarkohet një kondensator në fushën e tij elektrike çlirohet si nxehtësi në rezistencën R gjatë shkarkimit.

Fusha elektrike e një kondensatori të ngarkuar, e shkëputur nga burimi i energjisë, nuk mund të mbetet e pandryshuar për një kohë të gjatë, pasi dielektriku i kondensatorit dhe izolimi midis terminaleve të tij kanë një përçueshmëri.

Shkarkimi i një kondensatori për shkak të papërsosmërisë së dielektrikut dhe izolimit quhet vetë-shkarkim. Konstanta e kohës gjatë vetë-shkarkimit të një kondensatori nuk varet nga forma e pllakave dhe distanca midis tyre.

Proceset e ngarkimit dhe shkarkimit të një kondensatori quhen procese kalimtare.

Udhëzimet

Video mbi temën

Krahasuesi si një zëvendësim për një kondensator në një lojë të rregullt

Në versionin e rregullt (pa shtojca dhe moda) të Minecraft, nuk ka gjë të tillë si kondensator. Më saktësisht, ekziston një pajisje që kryen funksionet e saj, por emri i saj është krejtësisht i ndryshëm - një krahasues. Njëfarë konfuzioni në këtë drejtim ndodhi gjatë zhvillimit të një pajisjeje të tillë. Së pari, në nëntor 2012, përfaqësuesit e Mojang (kompania që krijoi lojën) njoftuan shfaqjen e afërt të një kondensatori në lojë. Megjithatë, një muaj më vonë ata njoftuan se nuk do të kishte këtë pajisje si të tillë, por përkundrazi do të kishte një krahasues në lojë.

Një pajisje e ngjashme ekziston për të kontrolluar plotësinë e kontejnerëve që ndodhen pas saj. Këto mund të jenë sëndukët (përfshirë në formën e kurtheve), raftet e gatimit, dispenzuesit, nxjerrësit, furrat, gropat e ngarkimit, etj.

Për më tepër, shpesh përdoret për të krahasuar dy sinjale të gurit të kuq me njëri-tjetrin - prodhon një rezultat në përputhje me mënyrën se si u programua në një qark të caktuar dhe me çfarë modaliteti u zgjodh për vetë mekanizmin. Në veçanti, krahasuesi mund të lejojë që pishtari të ndizet nëse sinjali i parë është më i madh ose i barabartë me tjetrin.

Gjithashtu, ndonjëherë pranë luajtësit është instaluar një kondensator-krahasues, duke lidhur hyrjen e tij me këtë të fundit. Kur një regjistrim luhet në një pajisje riprodhuese të zërit, pajisja e sipërpërmendur do të prodhojë një sinjal të barabartë në fuqi me numrin serial të diskut.

Nuk është e vështirë të krijoni një krahasues të tillë nëse keni një burim mjaft të vështirë për t'u marrë - djallëzor. Duhet të vendoset në folenë qendrore të tavolinës së punës, duhet të vendosen tre pishtarë të kuq mbi të dhe në anët e tij dhe po aq blloqe guri në rreshtin e poshtëm.

Kondensatorët e gjetur në moda të ndryshme të Minecraft

Në një numër të madh të modaliteteve ka kondensatorë që kanë qëllime shumë të ndryshme. Për shembull, në Galacticraft, ku lojtarët kanë mundësinë të fluturojnë në shumë planetë për t'u njohur me realitetet atje, shfaqet një recetë për të krijuar një kondensator oksigjeni. Përdoret për të krijuar mekanizma të tillë si një kolektor dhe rezervuar për ruajtjen e gazit, si dhe një kornizë ajri. Për ta bërë atë, katër pllaka çeliku vendosen në qoshet e tavolinës së punës, në qendër është një kuti prej kallaji dhe poshtë saj është një kanal ajri. Tre qelizat e mbetura janë të zëna nga pllaka kallaji.

Në JurassiCraft ekziston një kondensator fluksi - një lloj teleporti që ju lejon të kaloni në një botë të mahnitshme lojërash të mbushur me dinosaurët. Për të krijuar një pajisje të tillë, duhet të vendosni gjashtë shufra hekuri në dy rreshtat e jashtëm vertikal, dhe dy diamante në rreshtin e mesëm dhe një njësi pluhuri prej guri të kuq midis tyre. Në mënyrë që pajisja të funksionojë, duhet ta vendosni në një derr ose karrocë, dhe pastaj të klikoni me të djathtën mbi të dhe të hidheni shpejt atje. Kjo kërkon ruajtjen e një shpejtësie të lartë të pajisjes.

Me modalitetin Industrial Craft2, lojtari ka mundësinë të krijojë të paktën dy lloje kondensatorësh termikë - lazuli i kuq dhe lapis. Ato shërbejnë vetëm për të ftohur reaktorin bërthamor dhe për të ruajtur energjinë e tij dhe janë të mira për strukturat ciklike të këtij lloji. Ata ftohen, përkatësisht, me pluhur të kuq ose lazuli lapis.

Kondensuesi i kuq i nxehtësisë është bërë nga shtatë njësi pluhuri të gurit të kuq - ato duhet të instalohen në formën e shkronjës P dhe një lavaman nxehtësie dhe shkëmbyes nxehtësie të vendosur nën to. Krijimi i një pajisje lazuli lapis është pak më i komplikuar. Për ta krijuar atë, katër njësi pluhuri guri të kuq vendosen në qoshet e makinës, një bllok lazuli lapis do të shkojë në qendër, dy kondensatorë termikë të kuq në anët e tij, një lavaman i nxehtësisë së reaktorit sipër dhe shkëmbyesi i tij i nxehtësisë. në fund.

Në ThaumCraft, ku theksi vihet në magjinë e vërtetë, përdoren gjithashtu kondensatorë. Për shembull, njëri prej tyre - kristalor - ekziston për të grumbulluar dhe lëshuar magji. Për më tepër, ajo që është interesante është se krijimi i tij dhe shumë gjërave të tjera lejohet vetëm pasi të studiohet një element i veçantë i lojës - hulumtimi i kryer në një tryezë të veçantë dhe me instrumente të caktuara.

Një kondensator i tillë është bërë nga tetë fragmente të shurdhër, në qendër të të cilave një bllok mistik prej druri është vendosur në një tavolinë pune. Fatkeqësisht, një pajisje e tillë - si dhe përbërësit e saj - ekzistonte vetëm deri në ThaumCraft 3, dhe në versionin e katërt mod u shfuqizua.

Burimet:

• Rreth krahasuesit në Minecraft
• Kondensuesi i oksigjenit në Galacticcraft
• Mod JurassiCraft
• Reaktor bërthamor në Artizanatin Industrial2
• Kondensator kristal në ThaumCraft