Идукциянын электр кыймылдаткыч күчү (Э.К.К) .

Сабактын темасы : Турактуу электр тогу

Сабактагы өтүлүүчү материалдар жана тапшырмалар:

Чыңалуу менен электр кыймылдаткыч күчү;

Толук чынжыр үчүн Омдун законун пайдаланып маселе иштегиле;

Сабактын критерийлери:

Чыңалуу менен электр кыймылдаткыч күчтүн ортосундагы айырманы аныктай алса;

Толук чынжыр үчүн Омдун законун пайдаланып маселе иштей алса;

Өз көз караштарынын жана чечимдеринин ар түдүүлүгүн кабыл ала билип, башка студенттердин пикирлерин урматтоо менен кабыл ала билүүгө тарбияланса;   

Сабакка активдүү катышса;

Кайталоо үчүн жана жаңы темага өбөлгө түзүүчү суроолор:

Ток деп эмнени айтабыз?

Токтун бар экенин кантип билебиз?

Ток күчү деп эмнени айтабыз?

Токтун тыгыздыгы, бирдиги кайсылар?

Чынжырдын болүгү үчүн Омдун закону кандай окулат?

Каршылык, салыштырма каршылык деп эмнени айтабыз?

Кандай ток булактарын билесиң?

Жаңы тема:

  Ток булагынын түрү абдан көп. Алардын бардыгында оң жана терс зарядарды ажыратуу боюнча жумуш аткарылат. Ажыратылган бөлүечөлөр ток булагынын уюлдарына кыскычтар менен өткөргүчтөрдү бириктирүүчү жерге чогулат. Ар кандай ток булагында оң жана терс деп аталган эки уюлу болот. Эгерде бул эки уюлду өткөргүч менен бириктирсе, уюлдар арасында жана аларды туташтырган өткөргүчтө электр талаасы пайда болот. Бул талаанын таасири астында өткөргүчтөгү эркин заряддалган бөлүкчөлөр кыймылга келип, электр тогу пайда болот.

  Ток булактарында заряддалган бөлүкчөлөрдү ажыратуу боюнча аткарылган жумуштун натыйжасында механикалык, химиялык жана ички энергия электр энергиясына айланат.

   Мисалы, электрофор машинесинде механикалык энергия электр энергиясына айланат (172-а, сүрөт). Термоэлементте эки түрдүү металлдын каңдалган жерин ысытканда ички энергия электр тогуна айланат (172-б, сүрөт).

    Селен, кремный, жез оксиди сыяктуу элементтерди жарык менен жарыктандырганда жарык энергиясы түздөн-түз электр энергиясына айланат, бул фотоэффект кубулушу деп (172-в, сүрөт) аталат. Ал эми гальваникалык элементте, Вольта элементинде, аккумулятордо химиялык энергия электр энергиясына айланат (172-г, сүрөт).

    Андан сырткары ГЭС, ТЭС, АЭС, МГД ж. б. ток бурактарынын бардыгында эле тигил же бул энергия электр энергиясына айланат.

    Мына ушул ток булактарындагы зарядды өткөргүч боюнча жылдырууда кулондук күчкө карама-каршы жумуш аткарат. Бул күч бөтөн күч деп аталат. Бөтөн күчтүн ролу ток булагынын ар башка түрүндө ар кандай жаратылышка ээ. Мисалы, токтун химиялык булактарында: аккумулятор, Вольта, Гальвани элементтеринде химиялык жаратылышка ээ (173-сүрөттөр).

   Электр станцияларынын генераторлорунда ГЭС, ТЭС, АЭС ж.б. өткөргүчтөрдүн кыймылдагы электрондоруна магнит талаасы тарабынан аракет эткен күч ж. б.

  Бөтөн күчтүн аракети электр кыймылдаткыч күчү (ЭКК) деп аталат физикалык чоңдук менен мүнөздөлөт. 

  Туюк контурда зарядды жылдыруу бооюнча бөтөн күчтүн аткарган жумушунун зарядга болгон катышы электр кыймылдаткыч күчү деп аталат.

  ЭККү ε (эпсилон) тамгасы менен белгиленет. Анда жогорку аныктаманын негизинде төмөнку формула келип чыгат:

ε=Аб.к.q (14.10)

СИ деги бирдиги:

=1ДжКл=1В∙А∙сА∙с=1В , =1В болот. Демек

 учтарындагы потенциалдар айырмасы 1В болгон чынжыр боюнча 1 Кл го барабар зарядды. жылдырууда 1Дж жумуш аткарылган кездеги ЭКК.

      Бул бардык контурдагы эмес, берилген бөлүктөгү гана бөтөн күчтөрдөн салыштырма жумушу болот. Мисалы, гальваникалык же Вольта элементинде ЭКК элементтин ичинде бардык оң зарядды бир уюлдан экинчи уюлга которуудагы бөтөн күчтүн жумушу болуп эсептелет. 

   Толук же туюк чынжыр ток булагынан (гальваникалык елемет,аккумулятор же башка бир генератор), сырткы керектөөчүлөрдөн жана өлчөгүч приборлордон турат. 

   Берилген электр чынжырларда ток булагы Б, ачкыч , аперметр А, вольтметрлер ( V1 же V2) жана токту керектөөчү R резистору бар (174-сүрөт). Ток булагы да каршылыкка ээ, ал ички каршылык деп аталыш, r менен белгиленет.   

  Туюк чынжыр үчүн 0м закону ток булагынын ЭКК, сырткы, ички каршылыктарды жана туюк чынжырдагы токтун күчүн байланыштырат. Эгерде өткөргүчтүн туурасынан кесилиши аркылуу ∆t убакытта ∆q зарядды өтсө, анда ошол ∆q зарядды жылдыруу боюнча бөтөн күчтүн аткарган жумушу (14.10) формуласынын негизинде төмөнкүгө барабар болот, б. а. Aб.к.=ε∙∆q (14.11)

   Бул жумушту аткарууда чынжырдын ички жана сырткы бөлүгүндө жылуулук саны бөлүнүп чыгат. Ал жылуулук сандары Джоуль – Ленц закону боюнча төмөнкүгө барабар: Q=I2R∆t+I2∆t∙r (14.12)

Мында Q-ички жана сырткы чынжырдан бөлүнүп чыккан жылуулук саны.

  Ток өткөн өткөргүчтөн бөлүнүп чыккан жылуулуктун саны ток күчүнүн квадыратына, өткөргүчтүн каршылыгына жана ток өткөн убакытка прапортциялаш. Бул Джолуь – Ленц закону экени бизге VIII класстан белгилүү, б. а. Q=I2Rt (14.13) бул айырма чынжырдын бөлүгү үчүн.

Энергиянын сакталуу закону боюнча: Aб.к.=Q.

Анда ∆q=I∆tIR+I∆tIr . Эгерде (14.1) формуладагы ∆q=I∆t ны эске алсак, анда εI∆t=I∆t∙IR+r, = IR+r,

мындан I=R+t (14.14). Бул туюк чынжыр үчүн Ом законунун математикалык формуласы. Демек, туюк чынжырдагы ток күчү булактын ЭКК нө түз, ал эми ички жана тышкы каршылыктардын суммасына тескери прапорциялаш.

   Эгерде ток булагынын ички каршылыгы r сырткы каршылыктан R көп кичине, б. а. r<< R болсо, анда ички каршылык токтун чондугуна анча таасир этпейт. Бул кезде булактын кыскычтарындагы чыңалуу ЭККнө барабар болот, б.а. r эсепке алынбаса: U=IR=ε (14.15)

    Эгерде электр чынжырында бир эмес бир нече удаалаш бириктирилген булактар болсо, анда чынжырдын толук ЭКК айрым элементтердин ЭККнүн алгебралык суммасына барабар болот.

    Булактын ЭККнүн багытын аныктоо үчүн,алдына ала контурду айланып өтүүнүн оң багытына тандап алуу керек (157-сүрөт).

   Схемада R резисторунан жана үч элементтен (булактан) турган электр чынжыры берилген. Айланып өтүү багыты саат жебесине карама-каршы багытталган. 

   Эгерде айланып өтүүдө булактын терс уюлунан оң уюлуна өтсө, анда ε>0, , бөтөн күч булактын ичинде оң жумуш аткарат, ал эми оңдон терске өтсө, б.а. ε<0 терс болот да, бөтөн күч булактын ичинде терс жумуш аткарат.

      Схеманын негизинде: ε=ε1+2+3=1-2+3 .

Бышыктоо: Маселе иштөө  

Тест.1 Электр кыймылдаткыч күчү 2,2 В болгон элементтин ички каршылыгы 1 Ом го барабар. Эгерде элемент чоңдугу 10 Ом болгон тышкы каршылыкка кошулса, анда чынжырдагы токтун күчүн тапкыла.

Берилди:

ε=2,2 В

r=1 Ом

R=10 Ом

I=?

Формула:

I=R+t

Чыгаруу:

I=2,2 В10 Ом+1 Ом=0,2 А

Жообу: 0,2 А

Тест.2 Электр кыймылдаткыч күчү 3 В болгон элементтин ички каршылгы 1 Ом го барабар. Эгерде элемент чоңдугу 9 Ом болгон тышкы каршылыкка кошулса, анда тышкы чынжырдагы потенциалдын төмөндөшүн тапкыла.

Берилди:

ε=3 В

r=1 Ом

R=9 Ом

U = ?

Берилди:

I=R+t

U=I∙R

Чыгаруу:

I=3 В9 Ом+1 Ом=0,3 А

U=0,3 А∙9 Ом=2,7 В

Жообу: U=2,7 В

Тест.3 Ички каршылыгы 0,5 Ом жана электр кыймылдаткыч күчү 3 В болгон элемен чоңдугу 9,5 Ом го барабар тышкы каршылыкка кошулган . Элементтин ичиндеги потенциалдын төмөндөшүн тапкыла.

Берилди:

ε=3 В

r=0,5 Ом

R=9,5 Ом

U = ?

Берилди:

I=R+t

U=I∙R

Чыгаруу:

I=2 В9,5 Ом+0,5 Ом=0,2 А

U=0,2 А∙0,5 Ом=0,1 В

Жообу: U=0,1 В

Тест.4 Эгерде ички каршылыгы 2 Ом болгон элемент чоңдугу 20 Ом барабар тышкы каршылыкка кошулса, анда ал кандай П.А.К. менен иштейт? Жообун % менен бергиле.

Берилди:

r=2 Ом

R=20 Ом

η=?

Формула:

η=RR+r=20 Ом22 Ом=0,91=91%

                                                                                  Жообу: η= 91%

Тест.5 Электр кыймылдаткыч күчү 5 В болгон элемен чоңдугу 10 Ом го барабар тышкы каршылыкка кошулган. Эгерде чынжырдагы толкун күчү 0,4 А болсо, анда элемент 

кандай П.А.К. менен иштейт? Жообун % менен бергиле.

Берилди: 

ε=5 В

I=0,4 Ом

R=10 Ом

η=?

Формула:

I=R+t

r=ε-IRI

η=RR+r

Чыгаруу:

r=2,5 Ом

η=0,8=80%

Жообу: η=80%

Жыйынтыктоо:

Ток деп эмнени айтабыз?

Кандай ток булактарын билесиң?

Ток булагынын ЭККү деп эмнени айтабыз? Формуласы, бирдиги кандай?

Толук чынжыр үчүн Ом закону кандайча окулат?

Үйгө тапшырма берүү: 

Тест.6 Электр кыймылдаткыч күчү 2 В болгон элементтин ички каршылыгы 0,5 Ом го барабар. Эгерде чынжырдагы ток күчү 2 А болсо, анда тышкы чынжырдагы потенциалдын төмөндөшүн тапкыла.

Берилди:

ε=2 В

I =02 А

R=0,5 Ом

UR = ?

Формула:

I=R+t , IR+Ir=ε

IR=ε-Ir

R=ε-IrI

Чыгаруу:

UR=IR

R= 2В-2А∙0,5Ом2А=0,5 Ом

UR=2А∙0,5 Ом=1 В

Жообу: UR=1 В

Тест.7 Электр кыймылдаткыч күчү 3 В болгон элемен чоңдугу 8 Ом го барабар тышкы каршылыкка кошулган. Эгерде чынжырдагы токтун күчү 0,3 А болсо, анда элементтин ички каршылыгын тапкыла.

Берилди:

ε=3 В

I =0,3 А

R=8 Ом

r = ?

Формула:

I=R+t

IR+Ir=ε

IR=ε-Ir

r=ε-IRI

Чыгаруу:

r=3 В-0,3 А∙8 Ом0,3 А=0,6 В0,3 А=2 Ом

Жообу: r=2 Ом

Баалоо: Окуучулар баалоо критерийлеринин негизинде бааланат