>

Физикийн өнөөгийн байдал гэж юу вэ. Цахилгаан гүйдэл гэж юу вэ

Цахилгаан гүйдэл нь цэнэглэгдсэн хэсгүүдийн дараалсан хөдөлгөөн юм.

2. Ямар нөхцөлд цахилгаан гүйдэл үүсдэг вэ?

Цахилгаан гүйдэл нь чөлөөт цэнэг байгаа тохиолдолд, түүнчлэн гадаад цахилгаан талбайн үйл ажиллагааны үр дүнд үүсдэг. Цахилгаан талбарыг олж авахын тулд дамжуулагчийн зарим хоёр цэгийн хоорондох боломжит зөрүүг бий болгоход хангалттай.

3. Гадны цахилгаан орон байхгүй үед дамжуулагч дахь цэнэгтэй бөөмсийн хөдөлгөөн яагаад эмх замбараагүй байдаг вэ?

Хэрэв гадаад цахилгаан орон байхгүй бол цахилгаан талбайн хүч чадлын дагуу чиглэсэн нэмэлт хурдны бүрэлдэхүүн хэсэг байхгүй бөгөөд энэ нь бөөмийн хөдөлгөөний бүх чиглэл тэнцүү байна гэсэн үг юм.

4. Дамжуулагч дахь цэнэгтэй бөөмсийн хөдөлгөөн нь гадаад цахилгаан орон байхгүй ба байдгаараа юугаараа ялгаатай вэ?

Цахилгаан орон байхгүй үед цэнэгтэй бөөмсийн хөдөлгөөн эмх замбараагүй байх ба түүний оршихуйд бөөмсийн хөдөлгөөн нь эмх замбараагүй, хөрвүүлэх хөдөлгөөний үр дүн юм.

5. Цахилгаан гүйдлийн чиглэлийг хэрхэн сонгох вэ? Цахилгаан гүйдэл дамжуулах металл дамжуулагч дотор электронууд ямар чиглэлд хөдөлдөг вэ?

Цахилгаан гүйдлийн чиглэлийг эерэг цэнэгтэй бөөмсийн хөдөлгөөний чиглэл гэж үздэг. Металл дамжуулагчийн хувьд электронууд гүйдлийн чиглэлийн эсрэг чиглэлд хөдөлдөг.

Цахилгаан эрчим хүчний талаар анхан шатны мэдлэггүй бол цахилгаан хэрэгсэл хэрхэн ажилладаг, яагаад ажилладаг, яагаад үүнийг ажиллуулахын тулд зурагтыг залгах хэрэгтэй, харанхуйд гэрэлтэхийн тулд гар чийдэн яагаад зөвхөн жижиг зай хэрэгтэй болохыг төсөөлөхөд хэцүү байдаг. .

Тиймээс бид бүх зүйлийг дарааллаар нь ойлгох болно.

Цахилгаан

Цахилгаан- Энэ байгалийн үзэгдэл, цахилгаан цэнэгийн оршин тогтнох, харилцан үйлчлэл, хөдөлгөөнийг батлах. Цахилгаан эрчим хүчийг МЭӨ 7-р зуунд анх нээсэн. Грекийн гүн ухаантан Фалес. Хувны ширхэгийг ноосонд түрхвэл хөнгөн зүйлсийг өөртөө татаж эхэлдэг гэдгийг Фалес анзаарчээ. Эртний Грек хэлээр хув нь электрон юм.

Би Фалесыг сууж, хувин дээр нь зүсэм үрж (энэ бол эртний Грекчүүдийн ноосон гадуур хувцас) сууж байгаагаар төсөөлж байна, тэгээд тэр үс, утас, өд, цаасны үлдэгдэл татагдахыг гайхсан харцаар харж байна. хув руу.

Энэ үзэгдлийг гэж нэрлэдэг статик цахилгаан. Та энэ туршлагыг давтаж болно. Үүнийг хийхийн тулд ердийн хуванцар захирагчийг ноосон даавуугаар сайтар арчиж, жижиг цаасан дээр авчирна.

Энэ үзэгдлийг удаан хугацаанд судлаагүй гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Зөвхөн 1600 онд Английн байгаль судлаач Уильям Гилберт "Соронзон, соронзон бие ба агуу соронз - Дэлхий дээр" эссэдээ цахилгаан гэсэн нэр томъёог нэвтрүүлсэн. Ажилдаа тэрээр цахилгаанжсан объектуудтай хийсэн туршилтаа тайлбарлаж, бусад бодисууд цахилгаанжиж болохыг тогтоожээ.

Дараа нь гурван зууны турш дэлхийн хамгийн дэвшилтэт эрдэмтэд цахилгааныг судалж, эмхтгэл бичиж, хууль боловсруулж, цахилгаан машин зохион бүтээж, зөвхөн 1897 онд Жозеф Томсон цахилгаан эрчим хүчний анхны материал зөөгч болох электроныг нээсэн. боломжтой бодисууд.

Электрон– энэ бол энгийн бөөмс бөгөөд ойролцоогоор тэнцүү сөрөг цэнэгтэй -1.602·10 -19 Cl (зүүлт). Томилогдсон дэсвэл e -.

Хүчдэл

Цэнэглэгдсэн бөөмсийг нэг туйлаас нөгөө туйл руу шилжүүлэхийн тулд туйлуудын хооронд үүсгэх шаардлагатай боломжит зөрүүэсвэл - Хүчдэл. Хүчдэлийн нэгж - Вольт (INэсвэл В). Томъёо, тооцоололд хүчдэлийг үсгээр тэмдэглэнэ В . 1 В хүчдэл авахын тулд 1 Ж (Жоуль) ажил хийхдээ туйлуудын хооронд 1 С цэнэгийг шилжүүлэх шаардлагатай.

Тодорхой болгохын тулд тодорхой өндөрт байрлах усны савыг төсөөлөөд үз дээ. Танкнаас хоолой гарч ирдэг. Байгалийн даралтын дор ус нь хоолойгоор дамжин савнаас гардаг. Ус гэдэгтэй санал нийлэе цахилгаан цэнэг, усны баганын өндөр (даралт) байна хүчдэл, мөн усны урсгалын хурд нь байна цахилгаан .

Тиймээс саванд ус их байх тусам даралт ихсэх болно. Үүнтэй адилаар цахилгааны үүднээс авч үзвэл цэнэг их байх тусам хүчдэл өндөр болно.

Усыг шавхаж эхэлье, даралт буурах болно. Тэдгээр. Цэнэглэх түвшин буурдаг - хүчдэл буурдаг. Энэ үзэгдлийг гар чийдэн дээр харж болно, батерей дуусах үед чийдэн бүдгэрч байна. Усны даралт (хүчдэл) бага байх тусам усны урсгал (гүйдэл) бага байх болно гэдгийг анхаарна уу.

Цахилгаан

Цахилгаан- Энэ физик үйл явцбитүү цахилгаан хэлхээний нэг туйлаас нөгөө туйл руу цахилгаан соронзон орны нөлөөгөөр цэнэглэгдсэн хэсгүүдийн чиглэлтэй хөдөлгөөн. Цэнэг зөөгч бөөмс нь электрон, протон, ион, нүхийг багтааж болно. Хаалттай хэлхээгүй бол гүйдэл хийх боломжгүй. тээвэрлэх чадвартай тоосонцор цахилгаан цэнэгбүх бодист байдаггүй, тэдгээрт оршдогийг нь нэрлэдэг дамжуулагчидТэгээд хагас дамжуулагч. Мөн ийм тоосонцор байхгүй бодисууд - диэлектрик.

Одоогийн нэгж - Ампер (А). Томъёо, тооцоололд одоогийн хүчийг үсгээр зааж өгсөн болно I . Цахилгаан хэлхээний нэг цэгээр 1 секундын дотор 1 Кулон (6.241·10 18 электрон) цэнэг өнгөрөхөд 1 Амперийн гүйдэл үүснэ.

Ус-цахилгаан зүйрлэлээ дахин харцгаая. Одоо л хоёр сав аваад ижил хэмжээний усаар дүүргэцгээе. Танкны хоорондох ялгаа нь гаралтын хоолойн диаметр юм.

Цоргонуудыг онгойлгож, зүүн савнаас гарах усны урсгал баруун талаас илүү их (хоолойн голч нь том) байгаа эсэхийг шалгацгаая. Энэ туршлага нь урсгалын хурд нь хоолойн диаметрээс хамааралтай байдгийн тод нотолгоо юм. Одоо хоёр урсгалыг тэнцүүлэхийг хичээцгээе. Үүнийг хийхийн тулд зөв саванд ус (цэнэг) нэмнэ. Энэ нь илүү их даралт (хүчдэл) өгч, урсгалын хурдыг (гүйдэл) нэмэгдүүлнэ. Цахилгаан хэлхээнд хоолойн диаметрийг тоглодог эсэргүүцэл.

Гүйцэтгэсэн туршилтууд хоорондын хамаарлыг тодорхой харуулж байна хүчдэл, цахилгаан цохихТэгээд эсэргүүцэл. Бид эсэргүүцлийн талаар бага зэрэг дараа ярих болно, гэхдээ одоо цахилгаан гүйдлийн шинж чанаруудын талаар хэдэн үг хэлье.

Хэрэв хүчдэл нь туйлшралаа өөрчлөхгүй, нэмэх хасах ба гүйдэл нэг чиглэлд урсдаг бол энэ нь Д.С.мөн үүний дагуу тогтмол даралт. Хэрэв хүчдэлийн эх үүсвэр туйлшралаа өөрчилж, гүйдэл эхлээд нэг чиглэлд, дараа нь нөгөө чиглэлд урсдаг бол энэ нь аль хэдийн байна. Хувьсах гүйдлийнТэгээд Хувьсах гүйдлийн хүчдэл. Хамгийн их ба хамгийн бага утгууд (график дээр дараах байдлаар харуулав Io ) - Энэ далайцэсвэл гүйдлийн оргил утгууд. Гэрийн залгууруудад хүчдэл нь секундэд 50 удаа туйлшралыг өөрчилдөг, өөрөөр хэлбэл. гүйдэл нь энд тэнд хэлбэлздэг бөгөөд эдгээр хэлбэлзлийн давтамж нь 50 Герц буюу товчоор 50 Гц байдаг. Зарим оронд, жишээлбэл АНУ-д давтамж нь 60 Гц байдаг.

Эсэргүүцэл

Цахилгаан эсэргүүцэл- гүйдэл дамжуулахад саад болох (эсэргүүцэх) дамжуулагчийн шинж чанарыг тодорхойлдог физик хэмжигдэхүүн. Эсэргүүцлийн нэгж - Ом(тэмдэглэсэн Омэсвэл Грекийн омега үсэг Ω ). Томъёо, тооцоололд эсэргүүцлийг үсгээр зааж өгсөн болно Р . Дамжуулагч нь туйлуудад 1 ом эсэргүүцэлтэй бөгөөд 1 В хүчдэлтэй, 1 А гүйдэл урсдаг.

Дамжуулагчид гүйдэл өөр өөр байдаг. Тэдний дамжуулах чанарюуны түрүүнд дамжуулагчийн материал, түүнчлэн хөндлөн огтлол ба уртаас хамаарна. Хөндлөн огтлолын хэмжээ их байх тусам дамжуулах чадвар өндөр байх боловч урт нь урт байх тусам дамжуулах чанар багасна. Эсэргүүцэл нь дамжуулалтын урвуу ойлголт юм.

Сантехникийн загварыг жишээ болгон ашиглан эсэргүүцлийг хоолойн диаметрээр илэрхийлж болно. Энэ нь бага байх тусам дамжуулах чанар муудаж, эсэргүүцэл өндөр байдаг.

Дамжуулагчийн эсэргүүцэл нь жишээлбэл, гүйдэл дамжин өнгөрөх үед дамжуулагчийг халаахад илэрдэг. Түүнээс гадна гүйдэл их байх тусам дамжуулагчийн хөндлөн огтлол бага байх тусам халаалт илүү хүчтэй болно.

Хүч

Цахилгаан хүчцахилгаан хувиргалтын хурдыг тодорхойлдог физик хэмжигдэхүүн юм. Жишээлбэл, та "гэрлийн чийдэн нь маш олон ватт юм" гэж нэгээс олон удаа сонссон. Энэ нь үйл ажиллагааны явцад нэгж хугацаанд гэрлийн чийдэнгийн зарцуулсан эрчим хүч, i.e. тодорхой хурдтайгаар нэг төрлийн энергийг нөгөөд хувиргах.

Генератор гэх мэт цахилгаан эрчим хүчний эх үүсвэрүүд нь эрчим хүчээр тодорхойлогддог боловч цаг хугацааны нэгжид аль хэдийн үүссэн байдаг.

Эрчим хүчний нэгж - Ватт(тэмдэглэсэн Вэсвэл В). Томъёо, тооцоололд хүчийг үсгээр зааж өгдөг П . Хувьсах гүйдлийн хэлхээний хувьд энэ нэр томъёог ашигладаг Бүрэн хүч, нэгж - Вольт-ампер (VAэсвэл V·A), үсгээр тэмдэглэсэн С .

Тэгээд эцэст нь тухай Цахилгаан хэлхээ. Энэ хэлхээ нь цахилгаан гүйдэл дамжуулах чадвартай цахилгаан бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн тодорхой багц бөгөөд тэдгээрийн дагуу хоорондоо холбогдсон байдаг.

Энэ зураг дээр бидний харж байгаа зүйл бол үндсэн цахилгаан хэрэгсэл (гар чийдэн) юм. Хүчдэл доогуур У(Б) өөр өөр эсэргүүцэлтэй дамжуулагч болон бусад эд ангиудыг ашиглан цахилгаан эрчим хүчний эх үүсвэр (батарей) 4.59 (220 санал)

Одоогийн хүчийг юу гэж нэрлэдэг вэ? Янз бүрийн асуудлыг хэлэлцэх явцад энэ асуулт бидний толгойд нэгээс хоёр удаа гарч ирсэн. Тиймээс бид үүнийг илүү нарийвчлан авч үзэхээр шийдсэн бөгөөд бид үүнийг аль болох хүртээмжтэй байлгахыг хичээх болно их хэмжээнийтомъёо, тодорхойгүй нэр томъёо.

Тэгэхээр цахилгаан гүйдэл гэж юу вэ? Энэ нь цэнэглэгдсэн бөөмсийн чиглэсэн урсгал юм. Гэхдээ эдгээр бөөмс гэж юу вэ, яагаад гэнэт хөдөлж, хаашаа хөдөлж байна вэ? Энэ бүхэн тийм ч тодорхой биш байна. Тиймээс энэ асуудлыг илүү нарийвчлан авч үзье.

  • Үнэн хэрэгтээ цахилгаан гүйдэл дамжуулагч цэнэгтэй бөөмсийн тухай асуултаас эхэлцгээе.. IN янз бүрийн бодисуудтэд өөр. Жишээлбэл, металлын цахилгаан гүйдэл гэж юу вэ? Эдгээр нь электронууд юм. Хийн дотор электрон ба ионууд байдаг; хагас дамжуулагч дахь нүхнүүд; ба электролитийн хувьд эдгээр нь катион ба анионууд юм.

  • Эдгээр хэсгүүд нь тодорхой цэнэгтэй байдаг.Энэ нь эерэг эсвэл сөрөг байж болно. Эерэг ба сөрөг цэнэгийн тодорхойлолтыг нөхцөлт байдлаар өгсөн болно. Ижил цэнэгтэй бөөмсийг түлхэж, ижил цэнэгтэй бөөмсийг татдаг.

  • Үүний үндсэн дээр эерэг туйлаас сөрөг туйл руу шилжих хөдөлгөөн үүсэх нь логик юм. Нэг цэнэгтэй туйлд байгаа цэнэгтэй бөөмсийн тоо их байх тусам тэдгээрийн тоо өөр тэмдэгтэй туйл руу шилжих болно.
  • Гэхдээ энэ бүхэн гүнзгий онол учраас тодорхой жишээ авъя.Бидэнд ямар ч цахилгаан хэрэгсэл холбогдоогүй залгуур байна гэж бодъё. Тэнд урсгал бий юу?
  • Энэ асуултад хариулахын тулд бид хүчдэл ба гүйдэл гэж юу болохыг мэдэх хэрэгтэй.Үүнийг илүү ойлгомжтой болгохын тулд устай хоолойны жишээг ашиглан үүнийг харцгаая. Энгийнээр хэлэхэд хоолой бол бидний утас юм. Энэ хоолойн хөндлөн огтлол нь цахилгаан сүлжээний хүчдэл, урсгалын хурд нь бидний цахилгаан гүйдэл юм.
  • Залгуур руугаа буцъя.Хэрэв бид хоолойтой адилтгаж үзвэл түүнд холбогдсон цахилгаан хэрэгсэлгүй залгуур нь хавхлагаар хаалттай хоолой юм. Өөрөөр хэлбэл, тэнд цахилгаан гүйдэл байхгүй.

  • Гэхдээ тэнд хурцадмал байдал бий.Хэрэв хоолойд урсгал гарч ирэхийн тулд хавхлагыг нээх шаардлагатай бол дамжуулагч дотор цахилгаан гүйдэл үүсгэхийн тулд ачааллыг холбох хэрэгтэй. Үүнийг залгуурыг залгуурт залгах замаар хийж болно.
  • Мэдээжийн хэрэг, энэ бол асуудлыг маш хялбаршуулсан танилцуулга бөгөөд зарим мэргэжлийн хүмүүс намайг шүүмжилж, алдаатай зүйлүүдийг зааж өгөх болно. Гэхдээ энэ нь цахилгаан гүйдэл гэж юу болох талаар ойлголт өгдөг.

Шууд ба хувьсах гүйдэл

Бидний ойлгохыг санал болгож буй дараагийн асуулт бол хувьсах гүйдэл ба шууд гүйдэл гэж юу вэ. Эцсийн эцэст, олон хүмүүс эдгээр ойлголтуудыг зөв ойлгодоггүй.

Тогтмол гэдэг нь цаг хугацааны явцад хэмжээ, чиглэлээ өөрчилдөггүй гүйдэл юм. Ихэнхдээ импульсийн гүйдлийг тогтмол гэж үздэг ч бүх зүйлийг дарааллаар нь яръя.

  • Тогтмол гүйдэл нь ижил тооны цахилгаан цэнэгүүд нэг чиглэлд бие биенээ байнга сольж байдгаараа онцлог юм.Чиглэл нь нэг туйлаас нөгөө туйл руу чиглэнэ.
  • Эндээс харахад дамжуулагч үргэлж эерэг эсвэл сөрөг цэнэгтэй байдаг.Мөн цаг хугацаа өнгөрөхөд энэ нь өөрчлөгдөөгүй хэвээр байна.

Анхаар! Тогтмол гүйдлийн чиглэлийг тодорхойлохдоо санал зөрөлдөөн гарч болзошгүй. Хэрэв эерэг цэнэгтэй бөөмсийн хөдөлгөөнөөс гүйдэл үүсдэг бол түүний чиглэл нь бөөмсийн хөдөлгөөнтэй тохирч байна. Хэрэв гүйдэл нь сөрөг цэнэгтэй бөөмсийн хөдөлгөөнөөс үүссэн бол түүний чиглэл нь бөөмсийн хөдөлгөөний эсрэг байна гэж үздэг.

  • Гэхдээ шууд гүйдлийн тухай ойлголт нь ихэвчлэн импульсийн гүйдэл гэж нэрлэгддэг.Энэ нь тогтмол хэмжигдэхүүнээс зөвхөн цаг хугацааны явцад үнэ цэнэ нь өөрчлөгддөг, гэхдээ тэр үед тэмдэг нь өөрчлөгддөггүй гэдгээрээ ялгаатай.
  • Бид 5А гүйдэл байна гэж бодъё.Тогтмол гүйдлийн хувьд энэ утга нь бүх хугацааны туршид өөрчлөгдөхгүй хэвээр байх болно. Импульсийн гүйдлийн хувьд нэг хугацаанд 5, нөгөөд 4, гурав дахь нь 4.5 байна. Гэхдээ үүнтэй зэрэгцэн энэ нь ямар ч тохиолдолд тэгээс доош бууж, тэмдэгээ өөрчлөхгүй.

  • Энэ долгионы гүйдэл нь хувьсах гүйдлийг тогтмол гүйдэл болгон хувиргах үед маш түгээмэл байдаг.Энэ нь таны электроникийн инвертер эсвэл диодын гүүрээр үүсгэгддэг импульсийн гүйдэл юм.
  • Тогтмол гүйдлийн гол давуу талуудын нэг нь түүнийг хадгалах боломжтой юм.Та үүнийг батерей эсвэл конденсатор ашиглан өөрөө хийж болно.

Хувьсах гүйдлийн

Хувьсах гүйдэл гэж юу болохыг ойлгохын тулд синус долгионыг төсөөлөх хэрэгтэй. Чухамхүү энэ хавтгай муруй нь шууд гүйдлийн өөрчлөлтийг хамгийн сайн тодорхойлдог бөгөөд стандарт юм.

 Синусын долгионы нэгэн адил тогтмол давтамжтай ээлжит гүйдэл нь түүний туйлшралыг өөрчилдөг. Нэг хугацаанд эерэг, нөгөө үед сөрөг байдаг.

Тиймээс шууд дамжуулагчийн дотор цэнэг тээвэрлэгч байдаггүй. Үүнийг ойлгохын тулд далайн эрэг рүү давалгаа гүйж байна гэж төсөөлөөд үз дээ. Энэ нь нэг чиглэлд, дараа нь эсрэг чиглэлд хөдөлдөг. Үүний үр дүнд ус хөдөлж байгаа мэт боловч байрандаа үлддэг.

Үүний үндсэн дээр хувьсах гүйдлийн хувьд энэ нь маш их юм чухал хүчин зүйлтүүний туйлшралын өөрчлөлтийн хурд болно. Энэ хүчин зүйлийг давтамж гэж нэрлэдэг.

Энэ давтамж өндөр байх тусам хувьсах гүйдлийн туйлшрал секундэд илүү олон удаа өөрчлөгддөг. Манай улсад энэ утгын стандарт байдаг - энэ нь 50 Гц-тэй тэнцүү юм.

Өөрөөр хэлбэл, хувьсах гүйдэл нь түүний утгыг секундэд 50 удаа маш эерэгээс хэт сөрөг болгож өөрчилдөг.

Гэхдээ зөвхөн 50 Гц давтамжтай ээлжит гүйдэл байдаггүй. Олон тоног төхөөрөмж өөр өөр давтамжийн ээлжит гүйдлээр ажилладаг.

Үнэн хэрэгтээ, хувьсах гүйдлийн давтамжийг өөрчилснөөр та моторын эргэлтийн хурдыг өөрчилж болно.

Мөн та компьютерийнхээ чипсет гэх мэт өгөгдөл боловсруулах өндөр гүйцэтгэлийг авах боломжтой.

Анхаар! Энгийн гэрлийн чийдэнгийн жишээг ашиглан хувьсах болон шууд гүйдэл гэж юу болохыг тодорхой харж болно. Энэ нь ялангуяа чанар муутай диодын чийдэн дээр харагддаг, гэхдээ хэрэв та анхааралтай ажиглавал ердийн улайсдаг чийдэн дээр ч үүнийг харж болно. Тогтмол гүйдэл дээр ажиллахдаа тэд жигд гэрлээр гэрэлтдэг бөгөөд хувьсах гүйдэл дээр ажиллахдаа бараг мэдэгдэхүйц анивчихдаг.

Хүч чадал ба гүйдлийн нягт гэж юу вэ?

За, бид тогтмол гүйдэл гэж юу вэ, хувьсах гүйдэл гэж юу болохыг олж мэдсэн. Гэхдээ танд олон асуулт байгаа байх. Бид нийтлэлийнхээ энэ хэсэгт тэдгээрийг авч үзэхийг хичээх болно.

Энэ видеоноос та хүч гэж юу болох талаар илүү ихийг мэдэж болно.

  • Эдгээр асуултуудын эхнийх нь: цахилгаан хүчдэл гэж юу вэ? Хүчдэл нь хоёр цэгийн хоорондох боломжит зөрүү юм.

  • Тэр даруй асуулт гарч ирнэ, боломж нь юу вэ? Одоо мэргэжлийн хүмүүс намайг дахин шүүмжлэх болно, гэхдээ үүнийг хэлье: энэ бол цэнэгтэй бөөмсийн илүүдэл юм. Өөрөөр хэлбэл, цэнэгтэй бөөмсийн илүүдэл байдаг нэг цэг байдаг бөгөөд эдгээр цэнэглэгдсэн бөөмсүүдийн аль нэг нь илүү эсвэл цөөн байдаг хоёр дахь цэг байдаг. Энэ ялгааг хүчдэл гэж нэрлэдэг. Үүнийг вольтоор (V) хэмждэг.

  • Жишээ болгон ердийн гаралтын цэгийг авч үзье. Түүний хүчдэл 220 В гэдгийг та бүгд мэдэж байгаа байх. Бид залгуурт хоёр утастай бөгөөд 220В-ын хүчдэл нь нэг утасны потенциал нь хоёр дахь утасны потенциалаас яг эдгээр 220V-ээс их байна гэсэн үг юм.
  • Цахилгаан гүйдлийн хүч гэж юу болохыг ойлгохын тулд хүчдэлийн тухай ойлголтыг ойлгох хэрэгтэй. Хэдийгээр мэргэжлийн үүднээс авч үзвэл энэ мэдэгдэл нь бүрэн зөв биш юм. Цахилгаан гүйдэл нь хүч чадалгүй боловч түүний дериватив юм.

  • Энэ санааг ойлгохын тулд усны хоолойн аналоги руугаа буцъя. Таны санаж байгаагаар энэ хоолойн хөндлөн огтлол нь хүчдэл, хоолой дахь урсгалын хурд нь гүйдэл юм. Тэгэхээр: хүч гэдэг нь энэ хоолойгоор урсах усны хэмжээ юм.
  • Тэнцүү хөндлөн огтлолтой, өөрөөр хэлбэл хүчдэлтэй байх тусам урсгал, өөрөөр хэлбэл цахилгаан гүйдэл илүү хүчтэй байх тусам усны урсгал хоолойгоор дамжин өнгөрөх болно гэж үзэх нь логик юм. Үүний дагуу хэрэглэгчдэд илүү их хүчийг шилжүүлэх болно.
  • Гэхдээ устай зүйрлэвэл бид ус шахагдаагүй тул тодорхой хөндлөн огтлолын хоолойгоор тодорхой хэмжээний усыг дамжуулж чадвал цахилгаан гүйдлийн хувьд бүх зүйл өөр болно. Бид онолын хувьд ямар ч дамжуулагчаар ямар ч гүйдлийг дамжуулж чадна. Гэхдээ практикт өндөр гүйдлийн нягтралтай жижиг хөндлөн огтлолтой дамжуулагч зүгээр л шатах болно.
  • Үүнтэй холбогдуулан одоогийн нягтрал гэж юу болохыг ойлгох хэрэгтэй. Товчоор хэлбэл, энэ нь дамжуулагчийн тодорхой хөндлөн огтлолоор нэгж хугацаанд хөдөлж буй электронуудын тоо юм.
  • Энэ тоо оновчтой байх ёстой. Эцсийн эцэст, хэрэв бид том хөндлөн огтлолын дамжуулагчийг авч, түүгээр бага хэмжээний гүйдэл дамжуулах юм бол ийм цахилгаан суурилуулалтын үнэ өндөр байх болно. Үүний зэрэгцээ, хэрэв бид жижиг хөндлөн огтлолтой дамжуулагчийг авбал гүйдлийн өндөр нягтралаас болж хэт халж, хурдан шатах болно.
  • Үүнтэй холбогдуулан PUE нь эдийн засгийн гүйдлийн нягтрал дээр үндэслэн дамжуулагчийг сонгох боломжийг олгодог харгалзах хэсэгтэй.

  • Гэхдээ одоогийн хүч гэж юу вэ гэдэг ойлголт руугаа буцъя? Бидний аналогиас ойлгосноор хоолойн ижил хөндлөн огтлолтой, дамжуулах хүч нь зөвхөн одоогийн хүчнээс хамаарна. Гэхдээ хэрэв бидний хоолойн хөндлөн огтлол нэмэгдэж, өөрөөр хэлбэл хүчдэл нэмэгдэх юм бол энэ тохиолдолд ижил урсгалын хурдаар огт өөр хэмжээний ус дамжих болно. Цахилгааны хувьд ч мөн адил.
  • Хүчдэл өндөр байх тусам ижил хүчийг дамжуулахад бага гүйдэл шаардагдана. Тийм ч учраас өндөр хүчдэлийн шугамыг хол зайд их хэмжээний эрчим хүч дамжуулахад ашигладаг.

Эцсийн эцэст 330 кВ-ын хүчдэлийн 120 мм 2 утасны хөндлөн огтлолтой шугам нь ижил хөндлөн огтлолтой, гэхдээ 35 кВ-ын хүчдэлтэй харьцуулахад хэд дахин их хүчийг дамжуулах чадвартай. Хэдийгээр одоогийн хүч чадал гэж нэрлэгддэг зүйл нь тэдний дотор ижил байх болно.

Цахилгаан гүйдэл дамжуулах арга

Бид гүйдэл ба хүчдэл гэж юу болохыг олж мэдсэн. Цахилгаан гүйдлийг хэрхэн хуваарилах талаар бодох цаг болжээ. Энэ нь ирээдүйд цахилгаан хэрэгсэлтэй харьцахдаа илүү итгэлтэй байх боломжийг танд олгоно.

Өмнө дурьдсанчлан гүйдэл нь ээлжлэн, тогтмол байж болно. Аж үйлдвэрт болон таны залгууруудад хувьсах гүйдлийг ашигладаг. Энэ нь утсаар дамжуулахад хялбар байдаг тул илүү түгээмэл байдаг. Үнэн хэрэгтээ тогтмол гүйдлийн хүчдэлийг өөрчлөх нь нэлээд хэцүү бөгөөд үнэтэй боловч хувьсах гүйдлийн хүчдэлийг энгийн трансформатор ашиглан өөрчлөх боломжтой.

Анхаар! Хувьсах гүйдлийн трансформатор тогтмол гүйдлээр ажиллахгүй. Учир нь түүний ашигладаг шинж чанарууд нь зөвхөн хувьсах гүйдэлтэй холбоотой байдаг.

  • Гэхдээ энэ нь шууд гүйдлийг хаана ч ашигладаггүй гэсэн үг биш юм. Түүнд өөр бий ашигтай эд хөрөнгө, энэ нь хувьсагчийн угаасаа биш юм. Үүнийг хуримтлуулж, хадгалах боломжтой.
  • Үүнтэй холбогдуулан шууд гүйдлийг бүх зөөврийн цахилгаан хэрэгсэл, түүний дотор ашигладаг төмөр замын тээвэр, түүнчлэн цахилгаан хангамжийг бүрэн алдсаны дараа ч гэсэн ажиллагааг хадгалах шаардлагатай зарим үйлдвэрлэлийн байгууламжид.

  • Цахилгаан эрчим хүчийг хадгалах хамгийн түгээмэл арга бол батерей юм. Тэд онцгой байдаг химийн шинж чанар, хуримтлуулах, дараа нь шаардлагатай бол шууд гүйдлийг гаргах боломжийг олгоно.
  • Батерей бүр нь хатуу хязгаарлагдмал хэмжээний хуримтлагдсан эрчим хүчтэй байдаг. Үүнийг батерейны багтаамж гэж нэрлэдэг бөгөөд батерейны гүйдэл хэсэгчлэн тодорхойлогддог.
  • Зайны эхлэх гүйдэл гэж юу вэ? Энэ нь ачааллыг холбох эхний мөчид батерейг дамжуулах чадвартай эрчим хүчний хэмжээ юм. Үнэн хэрэгтээ физик, химийн шинж чанараасаа хамааран батерей нь хуримтлагдсан энергийг ялгаруулах арга замаар ялгаатай байдаг.

  • Зарим хүмүүс нэг дор их зүйлийг өгч чаддаг. Үүнээс болж тэд мэдээж хурдан гадагшилна. Мөн сүүлийнх нь удаан хугацаагаар өгдөг, гэхдээ бага зэрэг өгдөг. Түүнээс гадна, чухал талБатерей нь хүчдэлийг хадгалах чадвартай.
  • Баримт нь зааврын дагуу зарим батерейны хүчин чадал сулрах тусам хүчдэл нь аажмаар буурдаг. Бусад батерейнууд нь бараг бүх хүчин чадлыг ижил хүчдэлээр хангах чадвартай. Эдгээр үндсэн шинж чанарууд дээр үндэслэн цахилгаан эрчим хүчийг хадгалах эдгээр агуулахуудыг сонгосон.
  • Тогтмол гүйдэл дамжуулахын тулд бүх тохиолдолд хоёр утсыг ашигладаг. Энэ бол эерэг ба сөрөг судал юм. Улаан, цэнхэр.

Хувьсах гүйдлийн

Гэхдээ хувьсах гүйдлийн хувьд бүх зүйл илүү төвөгтэй байдаг. Үүнийг нэг, хоёр, гурав, дөрвөн утсаар дамжуулж болно. Үүнийг тайлбарлахын тулд бид асуултыг ойлгох хэрэгтэй: гурван фазын гүйдэл гэж юу вэ?

  • Бидний хувьсах гүйдлийг генератор үйлдвэрлэдэг. Ерөнхийдөө бараг бүгдээрээ гурван фазын бүтэцтэй байдаг. Энэ нь генератор нь гурван гаралттай бөгөөд эдгээр гаралт бүрт цахилгаан гүйдэл өгдөг бөгөөд өмнөхөөсөө 120⁰ өнцгөөр ялгаатай байна.
  • Үүнийг ойлгохын тулд хувьсах гүйдлийг тайлбарлах загвар болох синусоид, түүний хууль тогтоомжийн дагуу өөрчлөгддөгийг санацгаая. "A", "B", "C" гэсэн гурван үе шатыг авч, тодорхой цаг хугацааг авч үзье. Энэ үед “А” фазын синус долгион нь тэг цэгт, “В” фазын синус долгион нь туйлын эерэг цэгт, “С” фазын синус долгион нь туйлын сөрөг цэгт байна.
  • Цаг хугацааны дараагийн нэгж бүрт эдгээр үе шатуудын ээлжит гүйдэл өөрчлөгдөнө, гэхдээ синхрон. Өөрөөр хэлбэл, тодорхой хугацааны дараа "А" үе шатанд хамгийн их сөрөг байх болно. "В" үе шатанд тэг байх ба "С" үе шатанд эерэг максимум байх болно. Тэгээд хэсэг хугацааны дараа тэд дахин өөрчлөгдөх болно.

  • Үүний үр дүнд эдгээр үе шат бүр хөрш зэргэлдээх фазын боломжоос ялгаатай өөрийн гэсэн боломжуудтай байдаг. Тиймээс тэдгээрийн хооронд цахилгаан гүйдэл дамжуулдаггүй зүйл байх ёстой.
  • Хоёр фазын хоорондох боломжит зөрүүг шугамын хүчдэл гэж нэрлэдэг. Үүнээс гадна тэдгээр нь газартай харьцуулахад боломжит зөрүүтэй байдаг - энэ хүчдэлийг фазын хүчдэл гэж нэрлэдэг.
  • Хэрэв эдгээр фазын хоорондох шугаман хүчдэл 380 В байвал фазын хүчдэл 220 В байна. Энэ нь √3 утгаараа ялгаатай. Энэ дүрэм нь ямар ч хүчдэлд үргэлж хамаарна.

  • Үүн дээр үндэслэн, хэрэв бидэнд 220 В хүчдэл хэрэгтэй бол бид нэг фазын утас, газартай хатуу холбогдсон утсыг авч болно. Мөн бид нэг фазын 220В сүлжээ авах болно. Хэрэв бидэнд 380 В сүлжээ хэрэгтэй бол бид зөвхөн 2 үе шатыг авч, видеон дээрх шиг ямар нэгэн халаалтын төхөөрөмжийг холбож болно.

Гэхдээ ихэнх тохиолдолд бүх гурван үе шатыг ашигладаг. Бүх хүчирхэг хэрэглэгчид гурван фазын сүлжээнд холбогдсон.

Дүгнэлт

Өдөөгдсөн гүйдэл, багтаамжийн гүйдэл, эхлэх гүйдэл, ачаалалгүй гүйдэл, сөрөг дарааллын гүйдэл, төөрсөн гүйдэл болон бусад олон зүйлийг бид нэг нийтлэлд авч үзэх боломжгүй юм.

Эцсийн эцэст, цахилгаан гүйдлийн асуудал нэлээд өргөн хүрээтэй бөгөөд үүнийг авч үзэхийн тулд үүнийг бий болгосон бүхэл бүтэн шинжлэх ухаанЭлектроникийн инженер. Гэхдээ бид гол талуудыг хүртээмжтэй хэлээр тайлбарлаж чадсан гэдэгт үнэхээр найдаж байна энэ асуудал, одоо цахилгаан гүйдэл нь таны хувьд аймшигтай, ойлгомжгүй зүйл биш байх болно.

Хэрэв тусгаарлагдсан дамжуулагчийг цахилгаан талбарт байрлуулсан бол \(\overrightarrow(E)\) хүч \(\overrightarrow(F) = q\overrightarrow(E)\) чөлөөт цэнэгүүд дээр ажиллах болно \(q\) дамжуулагч дотор \(\overrightarrow(F) = q\overrightarrow(E)\) Үүний үр дүнд кондукторт чөлөөт цэнэгийн богино хугацааны хөдөлгөөн үүснэ. Дамжуулагчийн гадаргуу дээр үүссэн цэнэгийн өөрийн цахилгаан орон нь гадаад талбарыг бүрэн нөхөхөд энэ процесс дуусна. Дамжуулагчийн дотор үүссэн электростатик орон нь тэг болно.

Гэсэн хэдий ч дамжуулагчдад тодорхой нөхцөлд чөлөөт цахилгаан цэнэгийн тээвэрлэгчдийн тасралтгүй захиалгат хөдөлгөөн үүсч болно.

Цэнэглэгдсэн хэсгүүдийн чиглэсэн хөдөлгөөнийг цахилгаан гүйдэл гэж нэрлэдэг.

Цахилгаан гүйдлийн чиглэлийг эерэг чөлөөт цэнэгийн хөдөлгөөний чиглэл гэж авна. Дамжуулагчид цахилгаан гүйдэл байхын тулд түүнд цахилгаан орон үүсэх ёстой.

Цахилгаан гүйдлийн тоон хэмжүүр нь одоогийн хүч\(I\) нь скаляр физик хэмжигдэхүүн, харьцаатай тэнцүү байнаЦэнэг \(\Delta q\) дамжуулагчийн хөндлөн огтлолоор (Зураг 1.8.1) \(\Delta t\) хугацааны интервалд, энэ хугацааны интервалд:

$$I = \frac(\Delta q)(\Delta t) $$

Хэрэв одоогийн хүч ба түүний чиглэл цаг хугацааны явцад өөрчлөгддөггүй бол ийм гүйдэл гэж нэрлэдэг байнгын .

Олон улсын нэгжийн системд (SI) гүйдлийг ампераар (A) хэмждэг. 1 А-ийн гүйдлийн нэгжийг гүйдэл бүхий хоёр зэрэгцээ дамжуулагчийн соронзон харилцан үйлчлэлээр тодорхойлно.

Шууд цахилгаан гүйдлийг зөвхөн дотор үүсгэж болно хаалттай хэлхээ , чөлөөт цэнэг тээвэрлэгчид хаалттай траекторийн дагуу эргэлддэг. Цахилгаан орон өөр өөр цэгүүдийм хэлхээ нь цаг хугацааны явцад тогтмол байдаг. Иймээс шууд гүйдлийн хэлхээний цахилгаан орон нь хөлдсөн электростатик талбайн шинж чанартай байдаг. Гэхдээ цахилгаан цэнэг нь хаалттай зам дагуу цахилгаан статик талбарт шилжих үед цахилгаан хүчний хийсэн ажил тэг болно. Тиймээс шууд гүйдэл байхын тулд цахилгаан хэлхээнд хүчний ажлын улмаас хэлхээний хэсгүүдэд боломжит ялгааг үүсгэж, хадгалах чадвартай төхөөрөмж байх шаардлагатай. цахилгаан статик бус гарал үүсэл. Ийм төхөөрөмжийг нэрлэдэг DC эх үүсвэрүүд . Гүйдлийн эх үүсвэрээс чөлөөт цэнэг зөөгч дээр ажилладаг цахилгаан статик бус гаралтай хүчийг нэрлэдэг гадны хүчин .

Гадны хүчний шинж чанар өөр байж болно. Үүний үр дүнд гальваник эсүүд эсвэл батерейнд тэдгээр нь үүсдэг цахилгаан химийн процессууд, Тогтмол гүйдлийн генераторуудад дамжуулагч соронзон орон дотор хөдөлж байх үед гадны хүч үүсдэг. Цахилгаан хэлхээний одоогийн эх үүсвэр нь хаалттай гидравлик системд шингэнийг шахахад шаардлагатай шахуургатай ижил үүрэг гүйцэтгэдэг. Гадны хүчний нөлөөн дор цахилгаан цэнэг нь одоогийн эх үүсвэр дотор шилждэг эсрэгцахилгаан статик талбайн хүч, үүний улмаас хаалттай хэлхээнд тогтмол цахилгаан гүйдлийг хадгалах боломжтой.

Тогтмол гүйдлийн хэлхээний дагуу цахилгаан цэнэг хөдөлж байх үед гүйдлийн эх үүсвэрийн дотор ажилладаг гадны хүчнүүд ажил гүйцэтгэдэг.

Цэнэг \(q\) гүйдлийн эх үүсвэрийн сөрөг туйлаас эерэг туйл руу шилжих үед гадны хүчний \(A_(st)\) ажлын харьцааг энэ цэнэгийн утгатай тэнцүү физик хэмжигдэхүүн гэнэ. эх үүсвэрийн цахилгаан хөдөлгөгч хүч (EMF):

$$EMF=\varepsilon=\frac(A_(st))(q). $$

Тиймээс EMF нь нэг эерэг цэнэгийг хөдөлгөх үед гадны хүчний хийсэн ажлаар тодорхойлогддог. Боломжит ялгаа шиг цахилгаан хөдөлгөгч хүчийг хэмждэг Вольт (V).

Хаалттай тогтмол гүйдлийн хэлхээний дагуу нэг эерэг цэнэг хөдөлж байх үед гадны хүчний хийсэн ажил нь энэ хэлхээнд ажиллаж буй emf-ийн нийлбэртэй тэнцүү бөгөөд цахилгаан статик талбайн хийсэн ажил тэг байна.

Тогтмол гүйдлийн хэлхээг тусдаа хэсгүүдэд хувааж болно. Гадны хүч нөлөө үзүүлэхгүй газруудыг (жишээ нь одоогийн эх үүсвэр агуулаагүй) гэж нэрлэдэг нэгэн төрлийн . Одоогийн эх үүсвэрийг агуулсан газруудыг нэрлэдэг гетероген .

Нэг эерэг цэнэг хэлхээний тодорхой хэсгийн дагуу хөдөлж байх үед ажил нь цахилгаан статик (кулон) болон гадаад хүчний аль алинаар хийгддэг. Электростатик хүчний ажил нь нэгэн төрлийн бус хэсгийн эхний (1) ба эцсийн (2) цэгүүдийн хоорондох потенциалын зөрүүтэй \(\Дельта \phi_(12) = \phi_(1) - \phi_(2)\) тэнцүү байна. . Тодорхойлолтоор гадны хүчний ажил нь тухайн газар нутагт үйлчилж буй цахилгаан хөдөлгөгч хүчний \(\маткал(Е)\)-тэй тэнцүү байна. Тиймээс нийт ажил нь тэнцүү байна

$$U_(12) = \phi_(1) - \phi_(2) + \маткал(E)$$

Хэмжээ У 12 гэж ихэвчлэн нэрлэдэг хүчдэл гинжин хэлхээний 1-2 хэсэгт. Нэг төрлийн талбайн хувьд хүчдэл нь боломжит зөрүүтэй тэнцүү байна.

$$U_(12) = \phi_(1) - \phi_(2)$$

Германы физикч Г.Ом 1826 онд туршилтаар нэгэн төрлийн металл дамжуулагчаар (өөрөөр хэлбэл гадны хүч үйлчилдэггүй дамжуулагч) гүйх гүйдлийн хүч \(I\) нь төгсгөлийнх нь \(U\) хүчдэлтэй пропорциональ байдгийг тогтоожээ. дамжуулагчийн:

$$I = \frac(1)(R) U; \: U = IR$$

Энд \(R\) = const.

Хэмжээ Рихэвчлэн дууддаг цахилгаан эсэргүүцэл . Цахилгаан эсэргүүцэлтэй дамжуулагчийг нэрлэдэг эсэргүүцэл . Энэ харьцааг илэрхийлнэ Омын хууль гинжин хэлхээний нэгэн төрлийн хэсэг: Дамжуулагч дахь гүйдэл нь хэрэглэсэн хүчдэлтэй шууд пропорциональ ба дамжуулагчийн эсэргүүцэлтэй урвуу пропорциональ байна.

Дамжуулагчийн цахилгаан эсэргүүцлийн SI нэгж нь Ом (Ом). 1 Ом эсэргүүцэл нь 1 В хүчдэлтэй үед 1 А гүйдэл үүсдэг хэлхээний хэсэгтэй байдаг.

Ом-ийн хуулийг дагаж мөрддөг дамжуулагчийг дууддаг шугаман . Гүйдлийн \(I\) хүчдэлээс \(U\) график хамаарал (ийм графикийг гэнэ. вольт-ампер шинж чанар , CVC гэж товчилсон) координатын эхийг дайран өнгөрөх шулуун шугамаар дүрслэгдсэн байна. Ohm-ийн хуулийг дагаж мөрддөггүй олон материал, төхөөрөмжүүд байдаг гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй, жишээлбэл, хагас дамжуулагч диод эсвэл хий ялгаруулах чийдэн. Металл дамжуулагчтай ч гэсэн хангалттай өндөр гүйдэлтэй үед Ом-ын шугаман хуулиас хазайх нь ажиглагддаг, учир нь металл дамжуулагчийн цахилгаан эсэргүүцэл температур нэмэгдэх тусам нэмэгддэг.

EMF агуулсан хэлхээний хэсгийн хувьд Ом-ын хуулийг дараах хэлбэрээр бичнэ.

$$IR = U_(12) = \phi_(1) - \phi_(2) + \mathcal(E) = \Delta \phi_(12) + \mathcal(E)$$
$$\өнгө(цэнхэр)(I = \frac(U)(R))$$

Энэ харьцааг ихэвчлэн гэж нэрлэдэг Ом-ын ерөнхий хуульэсвэл Хэлхээний жигд бус хэсгийн Ом хууль.

Зураг дээр. 1.8.2 нь хаалттай тогтмол гүйдлийн хэлхээг харуулж байна. гинжин хэсэг ( CD) нэгэн төрлийн байна.

Зураг 1.8.2.

DC хэлхээ

Ом хуулийн дагуу

$$IR = \Дельта\phi_(cd)$$

Зохиол ( ab) нь \(\маткал(E)\)-тэй тэнцүү emf-тэй одоогийн эх үүсвэрийг агуулна.

Нэг төрлийн бус талбайн хувьд Ом хуулийн дагуу.

$$Ir = \Дельта \phi_(ab) + \mathcal(E)$$

Хоёр тэгш байдлыг нэмснээр бид дараахь зүйлийг авна.

$$I(R+r) = \Delta\phi_(cd) + \Delta \phi_(ab) + \mathcal(E)$$

Гэхдээ \(\Delta\phi_(cd) = \Delta \phi_(ba) = -\Delta \phi_(ab)\).

$$\өнгө(цэнхэр)(I=\frac(\маткал(E))(R + r))$$

Энэ томъёог илэрхийлнэ Бүрэн хэлхээний Ом-ын хууль : бүрэн хэлхээний гүйдлийн хүч нь эх үүсвэрийн цахилгаан хөдөлгөгч хүчийг хэлхээний нэгэн төрлийн ба нэг төрлийн бус хэсгүүдийн эсэргүүцлийн нийлбэрт (эх үүсвэрийн дотоод эсэргүүцэл) хуваасантай тэнцүү байна.

Эсэргүүцэл rЗураг дээрх гетероген талбай. 1.8.2 гэж үзэж болно одоогийн эх үүсвэрийн дотоод эсэргүүцэл . Энэ тохиолдолд талбай ( ab) Зураг дээр. 1.8.2 нь эх сурвалжийн дотоод хэсэг юм. Хэрэв оноо аТэгээд бЭсэргүүцэл нь эх үүсвэрийн дотоод эсэргүүцэлтэй харьцуулахад бага (\(R\ \ll r\)) дамжуулагчтай богино, тэгвэл хэлхээ урсах болно. богино залгааны гүйдэл

$$I_(kz)=\frac(\маткал(E))(r)$$

Богино залгааны гүйдэл нь цахилгаан хөдөлгөгч хүч \(\маткал(Е)\) ба дотоод эсэргүүцэл \(r\) бүхий өгөгдсөн эх үүсвэрээс авч болох хамгийн их гүйдэл юм. Дотоод эсэргүүцэл багатай эх үүсвэрийн хувьд богино залгааны гүйдэл нь маш өндөр байж, цахилгаан хэлхээ эсвэл эх үүсвэрийг устгахад хүргэдэг. Жишээлбэл, автомашинд ашигладаг хар тугалганы хүчлийн батерей нь хэдэн зуун ампер богино залгааны гүйдэлтэй байж болно. Дэд станцаас тэжээгддэг гэрэлтүүлгийн сүлжээн дэх богино холболт (мянган ампер) нь ялангуяа аюултай. Ийм их гүйдлийн хор хөнөөлтэй нөлөөллөөс зайлсхийхийн тулд гал хамгаалагч эсвэл тусгай таслуурыг хэлхээнд оруулсан болно.

Зарим тохиолдолд богино залгааны гүйдлийн аюултай утгуудаас урьдчилан сэргийлэхийн тулд зарим гадаад эсэргүүцлийг эх үүсвэрт цувралаар холбодог. Дараа нь эсэргүүцэл rэх үүсвэрийн дотоод эсэргүүцэл ба гадаад эсэргүүцлийн нийлбэртэй тэнцүү бөгөөд богино залгааны үед гүйдлийн хүч хэт их биш байх болно.

Хэрэв гадаад хэлхээ нээлттэй байвал \(\Delta \phi_(ba) = -\Delta \phi_(ab) = \mathcal(E)\), өөрөөр хэлбэл задгай батерейны туйл дээрх боломжит зөрүү нь түүний хэмжээтэй тэнцүү байна. emf.

Хэрэв гадаад ачааллын эсэргүүцэл Расаалттай ба батерейгаар гүйдэл гүйж байна I, түүний туйл дахь потенциалын зөрүү тэнцүү болно

$$\Дельта \phi_(ba) = \mathcal(E) - Ir$$

Зураг дээр. 1.8.3-д \(\маткал(E)\) ба дотоод эсэргүүцэлтэй тэнцүү emf-тэй шууд гүйдлийн эх үүсвэрийн бүдүүвч дүрслэлийг үзүүлэв. rгурван горимд: "сул зогсолт", ачааллын ажиллагаа, богино залгааны горим (богино холболт). Зайны доторх цахилгаан талбайн эрчмийг \(\overrightarrow(E)\) ба эерэг цэнэг дээр ажиллах хүчийг дараах байдлаар харуулав:\(\overrightarrow(F)_(e)\) - цахилгаан хүч ба \(\overrightarrow(E)\ F)_(st )\) нь гадны хүч юм. Богино залгааны горимд зайны доторх цахилгаан орон алга болдог.

Тогтмол гүйдлийн цахилгаан хэлхээн дэх хүчдэл ба гүйдлийг хэмжихийн тулд тусгай багаж хэрэгслийг ашигладаг. вольтметрТэгээд амперметр.

Вольтметр түүний терминалуудад хэрэглэх боломжит зөрүүг хэмжихэд зориулагдсан. Тэр холбогддог Зэрэгцээболомжит зөрүүг хэмжих хэлхээний хэсэг. Аливаа вольтметр нь дотоод эсэргүүцэлтэй байдаг \(R_(V)\). Вольтметр нь хэмжиж буй хэлхээнд холбогдсон үед гүйдлийн мэдэгдэхүйц дахин хуваарилалт хийхгүй байхын тулд түүний дотоод эсэргүүцэл нь холбогдсон хэлхээний хэсгийн эсэргүүцэлтэй харьцуулахад их байх ёстой. Зурагт үзүүлсэн хэлхээний хувьд. 1.8.4, энэ нөхцлийг дараах байдлаар бичнэ.

$$R_(B)\gg R_(1)$$

Энэ нөхцөл нь вольтметрээр урсах гүйдэл \(I_(V) = \Delta \phi_(cd) / R_(V)\) гүйдэлээс хамаагүй бага байна \(I = \Delta \phi_(cd) / R_ (1 )\), хэлхээний шалгасан хэсгээр урсдаг.

Вольтметрийн дотор гадны хүч байхгүй тул түүний терминал дахь боломжит ялгаа нь хүчдэлтэй давхцдаг. Тиймээс вольтметр нь хүчдэлийг хэмждэг гэж хэлж болно.

Амперметр хэлхээний гүйдлийг хэмжихэд зориулагдсан. Амметрийг цахилгаан хэлхээний нээлттэй хэлхээнд цувралаар холбосон тул хэмжсэн гүйдэл бүхэлдээ дамжин өнгөрдөг. Амметр нь мөн зарим дотоод эсэргүүцэлтэй байдаг \(R_(A)\). Вольтметрээс ялгаатай нь амперметрийн дотоод эсэргүүцэл нь бүх хэлхээний нийт эсэргүүцэлтэй харьцуулахад нэлээд бага байх ёстой. Зураг дээрх хэлхээний хувьд. 1.8.4 Амперметрийн эсэргүүцэл нь нөхцөлийг хангасан байх ёстой

$$R_(A) \ll (r + R_(1) + R(2))$$

Ингэснээр амперметрийг асаахад хэлхээний гүйдэл өөрчлөгдөхгүй.

Хэмжих хэрэгсэл - вольтметр ба амметр - заагч (аналог) ба дижитал гэсэн хоёр төрөлтэй. Тоон цахилгаан тоолуур нь нарийн төвөгтэй электрон төхөөрөмж юм. Ер нь дижитал багаж нь хэмжилтийн өндөр нарийвчлалыг өгдөг.

Гүйдэл ба хүчдэл нь ашигласан тоон үзүүлэлт юм цахилгаан диаграммууд. Ихэнхдээ эдгээр хэмжигдэхүүнүүд цаг хугацааны явцад өөрчлөгддөг, эс тэгвээс цахилгаан хэлхээг ажиллуулахад ямар ч утгагүй болно.

Хүчдэл

Уламжлал ёсоор хүчдэлийг үсгээр зааж өгдөг "U". Нэгж цэнэгийг бага потенциалтай цэгээс их потенциалтай цэг рүү шилжүүлэхэд зарцуулсан ажил нь эдгээр хоёр цэгийн хоорондох хүчдэл юм. Өөрөөр хэлбэл, нэгж цэнэг ихээс бага потенциал руу шилжсэний дараа ялгарах энерги юм.

Хүчдэлийг боломжит зөрүү, мөн цахилгаан хөдөлгөгч хүч гэж нэрлэж болно. Энэ параметрийг вольтоор хэмждэг. 1 вольт хүчдэлтэй хоёр цэгийн хооронд 1 кулон цэнэгийг шилжүүлэхийн тулд 1 жоуль ажил хийх шаардлагатай. Кулонууд цахилгаан цэнэгийг хэмждэг. 1 кулон нь 6х10 18 электроны цэнэгтэй тэнцүү байна.

Хүчдэл нь гүйдлийн төрлөөс хамааран хэд хэдэн төрөлд хуваагддаг.

  • Тогтмол даралт . Энэ нь цахилгаан статик болон шууд гүйдлийн хэлхээнд байдаг.
  • Хувьсах гүйдлийн хүчдэл . Энэ төрлийн хүчдэл нь синусоид ба хувьсах гүйдэлтэй хэлхээнд олддог. Синусоид гүйдлийн хувьд дараах хүчдэлийн шинж чанаруудыг харгалзан үзнэ.
    хүчдэлийн хэлбэлзлийн далайц- энэ нь түүний x тэнхлэгээс хамгийн их хазайлт юм;
    агшин зуурын хүчдэл, энэ нь тодорхой хугацааны туршид илэрхийлэгддэг;
    үр дүнтэй хүчдэл, 1-р хагас мөчлөгт гүйцэтгэсэн идэвхтэй ажлаар тодорхойлогддог;
    дундаж шулуутгагдсан хүчдэл, нэг гармоник хугацааны туршид шулуутгагдсан хүчдэлийн үнэмлэхүй утгаар тодорхойлогддог.

Агаарын шугамаар цахилгаан дамжуулахдаа тулгууруудын загвар ба тэдгээрийн хэмжээс нь хэрэглэсэн хүчдэлийн хэмжээнээс хамаарна. Фаз хоорондын хүчдэл гэж нэрлэгддэг шугамын хүчдэл , ба газар ба фаз бүрийн хоорондох хүчдэл фазын хүчдэл . Энэ дүрэм нь бүх төрлийн агаарын шугамд хамаарна. ОХУ-д өрхийн цахилгааны сүлжээнд 380 вольтын шугаман хүчдэл, 220 вольтын фазын хүчдэл бүхий гурван фазын хүчдэлийн стандартыг ашигладаг.

Цахилгаан

Цахилгаан хэлхээн дэх гүйдэл гэдэг нь тодорхой цэг дэх электронуудын хөдөлгөөний хурдыг ампераар хэмжиж, диаграммд "" үсгээр тэмдэглэсэн хурд юм. I" Мөн милли-, микро-, нано гэх мэт харгалзах угтвар бүхий амперийн үүсмэл нэгжүүдийг ашигладаг. 1 кулон цэнэгийн нэгжийг 1 секундэд хөдөлгөснөөр 1 ампер гүйдэл үүсдэг.

Уламжлал ёсоор гүйдэл нь эерэг потенциалаас сөрөг чиглэлд урсдаг гэж үздэг. Гэсэн хэдий ч физикийн хичээлээс бид электрон эсрэг чиглэлд хөдөлдөг гэдгийг мэддэг.

Хүчдэл нь хэлхээний 2 цэгийн хооронд хэмжигддэг бөгөөд гүйдэл хэлхээний тодорхой нэг цэгээр эсвэл түүний элементээр дамждаг гэдгийг та мэдэх хэрэгтэй. Тиймээс, хэрэв хэн нэгэн "эсэргүүцлийн хурцадмал байдал" гэсэн хэллэгийг ашигладаг бол энэ нь буруу бөгөөд бичиг үсэг тайлагдаагүй болно. Гэхдээ ихэнхдээ бид хэлхээний тодорхой цэг дэх хүчдэлийн тухай ярьж байна. Энэ нь газар ба энэ цэгийн хоорондох хүчдэлийг хэлнэ.

Хүчдэл нь генератор болон бусад төхөөрөмжүүдийн цахилгаан цэнэгийн нөлөөллөөс үүсдэг. Гүйдэл нь хэлхээний хоёр цэгт хүчдэл өгөх замаар үүсдэг.

Гүйдэл ба хүчдэл гэж юу болохыг ойлгохын тулд ашиглах нь илүү зөв байх болно. Үүн дээр та цаг хугацааны явцад утгуудаа өөрчилдөг гүйдэл ба хүчдэлийг харж болно. Практикт цахилгаан хэлхээний элементүүдийг дамжуулагчаар холбодог. Тодорхой цэгүүдэд хэлхээний элементүүд өөрийн гэсэн хүчдэлийн утгатай байдаг.

Гүйдэл ба хүчдэл нь дараахь дүрмийг дагаж мөрддөг.

  • Цэг рүү орж буй гүйдлийн нийлбэр нь тухайн цэгээс гарах гүйдлийн нийлбэртэй тэнцүү байна (цэнэг хадгалах дүрэм). Энэ дүрэм нь одоогийн Кирхгофын хууль юм. Энэ тохиолдолд гүйдлийн орох, гарах цэгийг зангилаа гэж нэрлэдэг. Энэ хуулийн үр дагавар нь дараах мэдэгдэл юм: бүлэг элементийн цуваа цахилгаан хэлхээнд гүйдлийн утга нь бүх цэгүүдэд ижил байна.
  • IN зэрэгцээ хэлхэээлементүүд, бүх элементүүд дээрх хүчдэл ижил байна. Өөрөөр хэлбэл, хаалттай хэлхээний хүчдэлийн уналтын нийлбэр тэг байна. Энэхүү Кирхгофын хууль нь стресст хамаарна.
  • Хэлхээний (хүч) нэгж хугацаанд хийсэн ажлыг дараах байдлаар илэрхийлнэ. P = U * I. Эрчим хүчийг ваттаар хэмждэг. 1 секундэд хийсэн 1 жоуль ажил 1 ватттай тэнцэнэ. Эрчим хүчийг дулаан хэлбэрээр хуваарилж, механик ажил гүйцэтгэхэд зарцуулдаг (цахилгаан хөдөлгүүрт), цацраг туяа болгон хувиргадаг. янз бүрийн төрөл, саванд эсвэл батерейнд хуримтлагдана. Нарийн төвөгтэй цахилгаан системийг зохион бүтээхэд тулгардаг бэрхшээлүүдийн нэг нь системийн дулааны ачаалал юм.

Цахилгаан гүйдлийн шинж чанар

Цахилгаан хэлхээнд гүйдэл байх урьдчилсан нөхцөл бол хаалттай хэлхээ юм. Хэрэв хэлхээ эвдэрсэн бол гүйдэл зогсдог.

Цахилгааны инженер бүр энэ зарчмаар ажилладаг. Тэд хөдлөх механик контактуудаар цахилгаан хэлхээг эвдэж, улмаар гүйдлийн урсгалыг зогсоож, төхөөрөмжийг унтраадаг.

Эрчим хүчний салбарт цахилгаан гүйдэл нь гүйдэл дамжуулагчийн дотор үүсдэг бөгөөд тэдгээр нь шин болон гүйдэл дамжуулдаг бусад хэсгүүдийн хэлбэрээр хийгдсэн байдаг.

Дотоод гүйдлийг бий болгох өөр аргууд байдаг:

  • Цэнэглэгдсэн ионуудын хөдөлгөөний улмаас шингэн ба хий.
  • Термионы ялгаралтыг ашиглан вакуум, хий, агаар.
  • , цэнэг тээвэрлэгчдийн хөдөлгөөний улмаас.
Цахилгаан гүйдэл үүсэх нөхцөл
  • Дамжуулагчийг халаах (хэт дамжуулагч биш).
  • Цэнэглэгч тээвэрлэгчдэд боломжит зөрүүг хэрэглэх.
  • Шинэ бодис ялгаруулдаг химийн урвал.
  • Соронзон орны дамжуулагчийн нөлөө.
Одоогийн долгионы хэлбэрүүд
  • Шулуун шугам.
  • Хувьсах гармоник синусын долгион.
  • Меандр, синусын долгионтой төстэй, гэхдээ байна хурц булангууд(заримдаа булангуудыг тэгшитгэж болно).
  • Тодорхой хуулийн дагуу тэгээс хамгийн их утга хүртэл хэлбэлздэг далайц бүхий нэг чиглэлийн импульсийн хэлбэр.

Цахилгаан гүйдлийн ажлын төрлүүд

  • Гэрэлтүүлгийн төхөөрөмжөөс үүссэн гэрлийн цацраг.
  • Халаалтын элементүүдийг ашиглан дулаан үүсгэх.
  • Механик ажил (цахилгаан хөдөлгүүрийн эргэлт, бусад цахилгаан төхөөрөмжүүдийн ажиллагаа).
  • Цахилгаан соронзон цацрагийг бий болгох.

Цахилгаан гүйдлийн улмаас үүссэн сөрөг үзэгдлүүд

  • Контакт болон хүчдэлийн хэсгүүдийн хэт халалт.
  • Цахилгаан төхөөрөмжүүдийн цөмд эргүүлэг гүйдэл үүсэх.
  • Гадаад орчинд цахилгаан соронзон цацраг.

Цахилгаан төхөөрөмж, янз бүрийн хэлхээг бүтээгчид дизайн хийхдээ цахилгаан гүйдлийн дээрх шинж чанарыг харгалзан үзэх ёстой. Жишээлбэл, цахилгаан мотор, трансформатор, генератор дахь эргэлтийн гүйдлийн хортой нөлөө нь соронзон урсгалыг дамжуулахад ашигладаг судалуудыг нэгтгэснээр буурдаг. Цөмийг ламинаци хийх нь түүнийг нэг ширхэг металлаас бус, харин тусгай цахилгаан гангаар хийсэн бие даасан нимгэн хавтангаас үйлдвэрлэх явдал юм.

Гэхдээ нөгөө талаас, соронзон индукцийн зарчмаар ажилладаг бичил долгионы зуух, зуухыг ажиллуулахад эргүүлэг гүйдэл ашигладаг. Тиймээс бид эргэдэг урсгал нь зөвхөн хор хөнөөлтэй төдийгүй ашигтай гэж хэлж болно.

Синусоид хэлбэрийн дохио бүхий ээлжит гүйдэл нь нэгж хугацаанд хэлбэлзлийн давтамжаар ялгаатай байж болно. Манай улсад цахилгаан гүйдлийн үйлдвэрлэлийн давтамж нь стандарт бөгөөд 50 герцтэй тэнцдэг. Зарим оронд 60 герцийн одоогийн давтамжийг ашигладаг.

Цахилгаан инженерчлэл, радио инженерчлэлд янз бүрийн зорилгоор бусад давтамжийн утгыг ашигладаг.

  • Бага гүйдлийн давтамжтай бага давтамжийн дохио.
  • Аж үйлдвэрийн гүйдлийн давтамжаас хамаагүй өндөр давтамжийн дохио.

Цахилгаан гүйдэл нь дамжуулагч доторх электронуудын хөдөлгөөнөөс үүсдэг гэж үздэг тул үүнийг дамжуулагч гүйдэл гэж нэрлэдэг. Гэхдээ өөр төрлийн цахилгаан гүйдэл байдаг бөгөөд үүнийг конвекц гэж нэрлэдэг. Энэ нь цэнэглэгдсэн макробие, жишээлбэл, борооны дусал хөдөлж байх үед үүсдэг.

Металлын цахилгаан гүйдэл

Тогтмол хүч хэрэглэх үед электронуудын хөдөлгөөнийг газар уруу бууж буй шүхэрчинтэй зүйрлэдэг. Энэ хоёр тохиолдолд жигд хөдөлгөөн үүсдэг. Шүхэрчин хүнд таталцлын хүчээр үйлчилдэг бөгөөд агаарын эсэргүүцлийн хүчээр эсэргүүцдэг. Электронуудын хөдөлгөөнд цахилгаан талбайн хүч нөлөөлж, болор торны ионууд энэ хөдөлгөөнийг эсэргүүцдэг. дундаж хурдэлектронууд нь шүхэрчин хүний ​​хурдтай адил тогтмол утгад хүрдэг.

Металл дамжуулагчийн хувьд нэг электроны хөдөлгөөний хурд секундэд 0.1 мм, цахилгаан гүйдлийн хурд секундэд 300 мянган км байна. Учир нь цахилгаан гүйдэл нь зөвхөн цэнэгтэй хэсгүүдэд хүчдэл өгөх үед л урсдаг. Тиймээс энэ нь хүрч байна өндөр хурдодоогийн урсгал.

Электронууд болор торонд шилжихэд дараах загвар бий. Электронууд ирж буй бүх ионуудтай мөргөлддөггүй, зөвхөн аравны нэгтэй нь мөргөлддөг. Үүнийг квант механикийн хуулиудаар тайлбарласан бөгөөд үүнийг дараах байдлаар хялбарчилж болно.

Эсэргүүцэл үзүүлдэг том ионууд электронуудын хөдөлгөөнд саад болдог. Энэ нь ялангуяа металыг халаах үед хүнд ионууд "ганхаж", хэмжээ нь нэмэгдэж, дамжуулагчийн болор торны цахилгаан дамжуулах чанарыг бууруулдаг үед мэдэгдэхүйц юм. Тиймээс металыг халаах үед тэдгээрийн эсэргүүцэл үргэлж нэмэгддэг. Температур буурах тусам цахилгаан дамжуулах чанар нэмэгддэг. Металлын температур буурах үед үнэмлэхүй тэгхэт дамжуулалтын үр дүнд хүрч болно.