Тұрақты ток электр тізбектері. Кирхгофтың 1 заңы.
1.Кирхгофтың бірінші заңын екі түрде тұжырамдауға болады:1) схеманың кез келген түйініне келетін токтың алгебралық қосындысы нөлге тең;2) түйінге келетін токтардың қосындысы,одан кететін токтардың қосындысына тең; Түйіндегі токтардың алгебралық қосындысы нөлге тең,түйінге келетін токтар оң таңбалы,ал одан кететін токтардық таңбасы теріс болады.Физикалық тұрғыдан алып қарасақ,Кирхгофтың бірінші заңы бойынша,тізбектегі зарядтардың қозғалысы кезінде,түйіндердің ешқайсысында зарядтар жиналмайды.Бұл электр зарядтарының қозғалысының үзіліссіздік принципінің сақталу заңының орындалуы болып табылады,яғни түйінге қанша заряд мөлшері келсе,сонша заряд мөлшері кетеді.Σ Іk=0
2. Электр қондырғысы – электр энергиясын өндіруге, түрлендіруге, өзгертуге, беруге, таратуға, тұтынуға және (немесе) оны энергияның басқа түріне түрлендіруге арналған машиналар, аппараттар, желілер мен қосалқы жабдықтар (олар орнатылған құрылыстар мен орынжайларды бірге алғанда) жиынтығы.
3. (E, I, U) -> Электр тізбегі және оның құрамы?
Электр тiзбегi – ток жүретiн жол түзетiн қондырғылар мен құрылғылардың жиынтығы.
тiзбек элементi – тiзбектiң құрамына кiретiн кез-келген құрылғы.
Тармақ – тiзбектiң бiр ток жүретiн бөлiгi
Электр тізбегі деп өзара бір-бірімен сымдар арқылы жалғасқан электр энергия көздерінің, электр энергиясын тұтынушылардың және бақылау, өлшеу аспаптарының жиынтығын айтады. Электр энергияның көздерінде энергияның басқа түрлері (механикалық, жылу, жарық, химиялық және т.б.) электр энергиясына түрленеді, ал электр энергиясын тұтынушыларда (қабылдағыштарда), керісінше, электр энергиясы энергияның басқа түрлеріне түрленеді.
Электр тізбегі туралы ұғымдар. Электр энергиясын пайдаланып, жұмыс жасайтын қондырғыларды электротехникалық қондырғылар деп атайымз. Электротехниканың қондырғылардын ішінде және оның айналасында болып жатқан электрлік және магниттік құрылыстарды зерттеу үшін және есептеу үшін оларды есептік эквивалент- электр тізбегімен айырбастаймыз.
Электр сұлбаларының топологиялық элементтері. Тармақ деп элементтері бір- бірімен бірізді жалғанған, бойымен бір ғана тоқ жүретін тізбек бөлігін айтамыз. Түйін деп 3 кем дегенде үш тармақтың түйіскен нүктесін айтады. Контур деп бірнеше тармақ арқылы өтетін тізбектің тұйық бөлігін айтады
9 билет
Тұрақты ток электр тізбектері. Кирхгофтың 2 заңы.
1.Кирхгофтың екінші заңы контурдың барлық элементтеріндегі потенциалдың өзгерісінің қосындысы нөлге тең болады деген физикалық қағидамен сипатталады.Тұрақты токтың электр тізбегінің кез келген контурындағы э.қ.к-нің алгебралық қосындысы,осы контурдың барлық элементтерінде,кернеудің түсуінің алгебралық қосындысына тең болады.Σ Еk =Σ Rk Ik
Кирхгофтың екінші заңы бойынша теңдеу құрғанда электр тізбегінен барлық тармақтарында алдын ала токтың оң бағыттары беріледі және әрбір контур үшін айналу бағытын таңдап алынады.Егер контурды айналу бағыты э.қ.к-ен сәйкес келсе оң таңба,сәйкес клемесе теріс таңбамен алынады.
2.Токпен кернеудің синусоидал өзгеру графиктері?
Синусоидалы ток деп мәні уақытқа тәуелді синусоидалық заңдылықпен өзгеретін токты айтамыз: i=Im*sin( t+ ). Оның графигі 10-суретте көрсетілген. Синусоидалы токты мынадай параметрлер арқылы сипаттауға болады:
1)Амплитудалық мән (Im, Um, Em) – синусоидалық шаманың ең үлкен максимал мәні.
2)Периоды (Т) – толық бір тербеліс жасауға кететін уақыт.[c]
3)Жиілік (f) – бір секунда ішінде жасалатын тербеліс саны.[1/c];[Гц] f=1/T; T=1/f 10-сурет
4)Бұрыштық жиілік (ω) ω =2πf= 2π/ T, [рад/с]
5)Фаза ( t+ φ) – кез келген сәттегі синусоидалық шаманың мәнін анықтауға мүмкіндік береді.
6)Бастапқы фаза φ - синусоидалық шаманың уақыт нөлге тең болған кездегі мәнін анықтауға мүмкіндік береді. Егер φ таңбасы оң болса, онда синусоида ордината осі бойынша солға қарай φ бұрышқа ығысады
Потенциалдық диаграмма – өнбой бойындағы нүктелердiң потенциалдарының осы өнбойдағы элементтердiң кедергiсiне, кернеуiне және ЭҚК-iне байланысты өзгерiсiн көрсететiн график.
Синусоидал шама – синустың заңдылығы бойынша өзгерiп отыратын периодты айнымалы шама.
3. Электр тізбегінің шатрры белгілері, тізбек элеметтері?
Электр тізбегінің сұлбасы деп тізбектің элементтерін және олардың өзара жалғану ерекшеліктерін шартты түрде графикалық жолмен бейнелеуді айтады. Эскиздік сұлбада тізбек элементтері эскиз (сұлба) түрінде көрсетіледі. Бұл сұлбаны қолданған өте ыңғайсыз. Принципиалды электрлік сұлбада тізбектің элементтері ГОСТ бойынша қабылданған арнаулы шартты белгі арқылы көрсетіледі.
Бұл сұлба арқылы тізбектің элементтерінің атқаратын қызметін, өзара жалғану жолдарын түсінуге болады, бірақ тізбекті есептеуге мүмкіндік бермейді. Орынбасу сұлбасында электр қондырғысында болып жатқан электромагниттік құбылыстарды зерттеуге мүмкіндік беретін идеал элементтермен (сыйымдылық элемент, кедергі, индуктивтілік элемент) айырбастаймыз Кедергі электр энергиясының жылу энергиясына айналу құбылысын сипаттайды. Индуктивті элемент электр энергиясының магнит энергиясына айналу құбылысын сипаттайды. Сыйымдылық элемент электр энергиясының электр өрісінің энергиясына айналу құбылысын сипаттайды.
Электр сұлбаларының топологиялық элементтері. Тармақ деп элементтері бір- бірімен бірізді жалғанған, бойымен бір ғана тоқ жүретін тізбек бөлігін айтамыз. Түйін деп 3 кем дегенде үш тармақтың түйіскен нүктесін айтады. Контур деп бірнеше тармақ арқылы өтетін тізбектің тұйық бөлігін айтады.
3. Электр тізбегі дегеніміз ол электр тогы өтетін жолы үшін жасалған электр құрылғылары мен нысандар жиынтығы. Электр тізбегіндегі элементтер – олар белгілі функциялар атқаратын тізбегі құрамына кіретін жеке жеке құрылғылар. Негізгі электр элементтеріне жататындар бір бірімен сым өткізгіштер арқылы жалғанған энергия көздері мен энергия көздерін қабылдағыштар
Электр тізбектері өздерінің түрлі қасиеттеріне байл: а) токтың түріне қарай: айнымалы, тұрақты, бір фазалы, үш фазалы, көп фазалы ток тізбектері; б) элементтерді қосу әдістері бойынша: тармақталған ж/е тармақталмаған ток тізбектері; в) электр энергия көздерінің санына қарай: бір ж/е бірнеше энергия көздері бар тізбектер; г) элементтердің вольтамперлік сипаттамаларына байланысты: сызықты жіне сызықты емес ток тізбектері.
Билет 10
1 Тізбекке талдау жүргізгенде қолданылатын негізгі әдістер
Ом заңы. а) Тармақталмаған тізбекте э.қ.к. көзі болмаған жағдайда: I=U/R. ә)Тармақталмаған тізбекте э.қ.к. көзі болған жағдайда: I=(U+E)/R.
Кирхгоф бірінші заңы. Бірінші анықтамасы: Тізбектің кез-келген түйінінде түйіскен токтардың алгебралық қосындысы нөлге тең. Екінші анықтамасы: Түйінге кірген токтардың арифметикалық қосындысы түйіннен шыққан тоқтардың арифметикалық қосындысына тең.
Кирхгоф екінші заңы. Бірінші анықтамасы: Тұйық контурдағы э.қ.к.-тердің алгебралық қосындысы сол контурдағы кедергілердегі кернеулердің түсулердің алгебралық қосындысына тең. Екінші анықтамасы: Кез-келген тұйық контурдың бойындағы кернеулердің алгебралық қосындысына нөлге тең.
2 Ом заңы бойынша идеал индуктивті элеметтің кедергісі
3 Синусоидалы ток тізбегі схема
Билет.
Кирхофтың заңдарын пайдалану арқылы есептеу тізбектің тармақтарындағы анықталуға тиісті токтарға қатысты теңдеулер құрудан басталады. Құрылатын теңдеулер саны белгісіз токтар санына тең. Кирхгофтың бірінші заңы бойынша құрылатын теңдеулер саны тізбектегі түйін санынан біреуге кем болады, яғни т-1 тең. Мұндағы т- тізбектегі түйіндер саны. Кирхгофтың екінші заңы бойынша құрылатын теңдеулер саны жалпы құрылатын теңдеулер саны мен бірінші заңы бойынша құрылатын теңдеулер санының айырмасына тең, яғни к -(т-1). Мұндағы к-тізбектегі тармақтар саны. Кирхгофтың екінші заңы бойынша теңдеулер құру кезінде басқа контурға кірмеген тармағы бар тәуелсіз контурлар үшін құруға тырысқан жөн.
Контурлық токтар тәсілі. Бұл тәсілді қолданған кезде электр сұлбасының тәуелсіз контурында тек өзінің контурлық тогы жүреді деп есептейді. Контурлық ток деп қарастырылған контурдың барлық тармақтарымен жүреді деп шартты түрде қабылданған ток. Бұл тәсіл бойынша теңдеулер Кирхгофтың екінші заңы бойынша контурлық токтарға байланысты құрылады. Сондықтан есептеу жұмысы көп жеңілдейді.
Контурлық токтар тәсілінің есептеу жұмысында қолданылуын көрсетілген тізбектің тармақтарындағы токтарды анықтау арқылы қарастырайық. Әрбір контур үшін контурлық токтың бағытын өз қалауымызша, мысалы сағат тілінің жүрісінің бағытымен бағыттас етіп таңдап аламыз. Екі контурға ортақ тармақпен жүретін контурлық токтар бағыттас болса, онда олардың қосындысы алынады. Керісінше жағдайда олардың айырмасын алады. Жалпы жағдайда қарастыралатын тізбек үшін теңдеулер мынадай түрде жазылады:
Е11= I11∙R11+ I22∙R 12 + I 33∙ R 13
Е22= I11∙R21+ I22∙R 22 + I 33∙ R 23
Е33= I11∙R31+ I22∙R 32 + I 33∙ R 33
Мұндағы Е11, Е22, Е33- бірінші, екінші және үшінші контурлардың контурлық э.қ.к.-тері;
R11, R22, R 33- бірінші, екінші және үшінші контурлардың өзіндік кедергілері, R11= R1+R5 +R3; R22= R2+R4+R5; R 33= R6+R4 +R3.
R 12=R21- бірінші мен екінші контурларға ортақ тармақтың кедергісі, “минус” таңбасымен алынады.
R13= R31- бірінші мен үшінші контурларға ортақ тармақтың кедергісі, “минус” таңбасымен алынады.
R 23= R 32- екінші мен үшінші контурларға ортақ тармақтың кедергісі, “минус” таңбасымен алынады.
Теңдеулер 6-суретте көрсетілген тізбек үшін былай жазылады:
E1 – E3=I11∙(R1+R5 +R3) – I22∙R5 –I33∙R3
– E2+E4= I22∙ (R2+R4+R5) – I33∙R4 –I11∙R5
E3 – E4=I33∙ (R6+R4 +R3) – I11∙R3– I22∙R4
Әр теңдеудегі жақшаның ішінде кедергілердің қосындысы контурдың өзіндік кедергісі деп аталады. Теңдеулер жүйесін шешеміз де I11, I22, I33 контурлық токтарын табамыз. Тармақтардың токтарын (I1... I6) контурлық токтар арқылы табамыз:I1=I11, I2= –I
22, I3= I33 – I11, I4=I22–I33, I5=I11 – I22, I6= –I33
3.Синусоидалы ток деп мәні уақытқа тәуелді синусоидалық заңдылықпен өзгеретін токты айтамыз: i=Im*sin(t+). Оның графигі 10-суретте көрсетілген. Синусоидалы токты мынадай параметрлер арқылы сипаттауға болады:
