Тұрақты электр тогы

 

Ф.5-28

Қазақстан Республикасы Білім және ғылым министрлігі                         Павлодар мемлекеттік педагогикалық институты

Физика және математика кафедрасы

 

 

КУРСТЫҚ ЖҰМЫС

КР.050120.00.00.00.00.

 

Пән __________________Электр және магнетизм_____________ Тақырып___________«Тұрақты электр тогы»___________________________

 

 

_________________

  (баға)

          Оқытушы:                                            

                                                                                  __магистр Анаева Э.Ш.___                                    

   (аты-жөні, лауазымы, ғылыми дәрижесі)

                               _________________________

    (қолы)                   (күні)

 

Топ______Ф-21________

Студент_Тастанбекова А.Р.__

   (аты-жөні)

 

                                                     

 

                                                2012ж

                                  Мазмұны

 

 Кіріспе. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

1.        Курстық жұмысқа тапсырма. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

2.        Негізгі бөлім. . . . . . . . . . . . . . . .  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3

2.1    Тұрақты электр тогы. . . . . . . . .  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2.2   Ом заңы.Өткізгіштердің кедергісі. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2.3      Токтың қуаты және жұмысы,Джоуль- Ленц заңдары. . . . . . . . . . . 

2.4      Тармақталған  тізбек үшін Кирхгоф ережелері. . . . . . . . . . . . . . . . . .

3.   Олимпиадалық есептерді шешу. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4.        Қорытыныды. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5.  Қолданылған әдебиеттер тізімі. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАМСЫНЫҢ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТІРЛІГІ

 

          ПАВЛОДАР МЕМЛЕКЕТТІК ПЕДАГОГИКА  ИНСТИТУТЫ

 

                       Математика және физика кафедрасы

 

 

                               Курстық жұмысқа тапсырма

Пән бойынша Электр және магнетизм.

Студентке Тастанбекова Акеркеш .топ Ф-21 тобы.

Курстық жұмыстың мазмұны

 Кіріспе     

 Курстық жұмысқа тапсырма

 Негізгі бөлім

Тұрақты электр тогы

Ом заңы.Өткізгіштердің кедергісі

Токтың қуаты және жұмысы,Джоуль- Ленц заңдары

Тармақталған тізбек үшін Кирхгоф ережелері

Олимпиадалық есептерді шешу

Қорытыныды

Қолданылған әдебиеттер тізімі.

 

Алғашқы мәлімет Электр тогы және ток күші. Электр қозғаушы күш. Ом заңдары.

 

 

 

          

 

   Курстық жұмысты қорғау және орындау кестесі

тарау	Курстық жұмысты орындау апталары
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
1
2
3
4
5

 

 

Курстық жұмысты орындау кезіндегі ұсынылған әдебиеттер тізімі

1. Ж.Абдулаев

2.

3.

4.

 

 

 

Тапсырма берілді: «___»____________________________2012ж________

Жўмыс жетекшісі:___________________________________Анаева Э.Ш.

Кафедра меңгерушісі:_______________________________Саликбаева Т.Ш

 

 

 

                                    

 

 

 

 

 

                                  

                                        Кіріспе

Бұл жұмыс тұрақты электр тогы бойынша олимпиадалық есептерді шешу жолдары мен әдіс – тәсілдерін қарастыруға және оларды талдауға арналған.

Жұмыстын мақсаты: Физика пәнінін  < Электр және электромагниттік құбылыстар > тарауында қарастырылған тұрақты электр тогын қарастыру. Олар бойынша олимпиадалық  есептерді щығару тәсіодерін мен амалдарын талдау, жалпы заңдылықтарын қарастыру мен ерекшелеу.Тұрақты электр тогы бойынша олимпиадалық есептерді шешуде физиканың негәздерін пайдалану және шығару амалдарының дәстүрлі емес формларын іздеу.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

       1.Тұрақты ток заңдарымен танысу

       2.1 Тұрақты электр тогы.

Зарядталған бөлшектердің реттелген қозғалысы электр тогы деп аталады. Электр тогы еркін электрондардың немесе иондардың реттелген орын ауыстыруы кезінде ғана пайда болады.

       Дегенмен, егер бейтарап тұтас дене орын  ауыстырса, ондағы қисапсыз  көп  электрондар мен атом ядроларының  реттелген қозғалысына қарамастан, электр тогы пайда болмайды. Бұл  жағдайда өткізгіштің кез келген  қимасы арқылы орын ауыстыратын  толық заряд нөлге тең, өйткені  таңбалары әр түрлі зарядтар  бірдей орташа жылдамдықпен орын  ауыстырады.

       Электр  тогының белгілі бір бағыты  болады. Токтың бағытына оң зарядталған  бөлшектердің қозғалыс бағыты  алынады. Егер ток теріс зарядталған  бөлшектердің қозғалысынан пайда  болса, онда ток бағыты бөлшектер  қозғалысының бағытына қарама  – қарсы деп саналады.

       Ток  күші (І) электр тогын сипаттайтын  шама. өткізгіштің көлденең қимасынан  бүкіл уақыт ішінде ағып өтетін  заряд санын ток күші деп  атайды:

                                              I=dq/dt.

Ток күші ампермен (А) өлшенеді     1А=1Кл/1с.

      Көлемі  V, көлденең қимасы S цилиндр тәрізді  өткізгіш алайық. Өткізгіштің ішінде  бос жүрген электрондардың заряды  е, ал бірлік көлемдегі бос  электрондар саны n болсын.

Егер осы өткізгішке электр өрісімен әсер етсе, онда бос электрондар бір бағытта үдей қозғала бастайды, электрондардың үдей қозғалғандағы орташа жылдамдығын v делік. Сонда dt уақыт ішінде осы өткізгіштен ағып өтетін электр заряды (dq) мынаған тең:

                                          dq=e*nV=enSvdt,

сонда ток күші

                                          I=dq/dt=enSvdt/dt=envS.

Уақыт бірлігі ішінде өткізгіштің көлденең қимасынан бірдей мөлшерде заряд тасымалдаушылар өтіп жатса, мұндай электр тогын тұрақты электр тогы деп атайды.Ал ток тығыздығын

                                          J=I/S=enSv/S=env.               (1)

Электр өрісіне орналасқан электронға   Ғ=еЕ күші әсер етеді де, ол үдеуге  a=F/m=eE/m  ие болады. Сондықтан екі соқтығысу аралығындағы электрон жылдамдығы өзгеріп, дәлірек айтқанда өсіп отырады

     Осы арада электр тогының табиғатын жете түсіну үшін заряд тасушылардың концентрациясы және олардың қозғалысымен байланысты кейбір құбылыстарды айта кетуге болады.

      Металдар ішіндегі бос электрондар еркін қозғалып жүреді. Әлдебір себептермен электрон металдан сыртқа шығатын болса, онда металл оң зарядталады да шығып кеткен электронды қайтадан өзіне тартып алады. Алайда басқа электрон сыртқа «ыршып» шығады.  Сөйтіп, металдың айналасында электрон «бұлты» пайда болады. Бұл электрон «бұлты» электрондардың сыртқа шығуына кедергі жасаса, екінші жағынан оң зарядталған тор иондары электронды өзіне тартып жібермейді. Электрон осы екі күшті жеңіп сыртқа шығуы үшін шығу жұмысы атқарылуы тиіс А=еφ, мұндағы φ- шығу потенциалы, ол металл мен оны қоршаған ортаның потенциалдар айырмасы болып саналады.

     Электр қозғаушы күші. Электр тогы тұрақты болу үшін өткізгіштің ұштарындағы потенциалдар айырымы (немесе кернеуі) тұрақты болуы керек. Өткізгіштердің тұрақты кернеуін болдыру үшін белгілі бір энергия қоры қажет. Осындай тұрақты кернеуді әдетте ток көздері немесе кернеу көздері деп атайды. Ток көздерінде энергияның басқа түрі электр энергиясына айналады. Мысалы: электр машиналарында механикалық энергия,гальвани элементі мен аккумуляторда химиялық реакция кезәнде бөлініп шығатын энергия,фотоэлементтерде жарық энергиясы, ядролық реакция кезіндегі тізбекте реакцияның энергиясы және тағы басқа энергиялардың түрлері электр энергиясына өзгеріп отырады.

      1797 жылы Вольта екі түрлі металл алып, оларды біріне-бірін түйістірген. Сонда бір металдың оң, екіншісінің теріс зарядталғанын байқаған. Екі металдың арасында потенциалдар айырмасы пайда болады. Бұл құбылыс былайша түсіндіріледі. Айталық, бірінші металдың шығу жұмысы А1, екіншісінікі – А2*А1>А2 делік. Сонда шығу жұмысының шамасы аз металдың электрондары шығу жұмысының шамасы көп металдарға қарағанда тезірек өтіп кетеді. Электронынан айырылған металл оң зарядталады да, электрон қабылдаған металл теріс зарядталады. Біздің мысалымызда 2-металл оң зарядталады да, 1-металл теріс зарядталады.

    Көптеген тәжірибелердің  нәтижесінде Вольта екі заң  тұжырымдады: 1) металдарды түйістірген  кезде пайда болатын потенциалдар  айырмасы металдардың химиялық  табиғатына және олардың температурасына  байланысты; 2) бірнеше металды түйістіргенде  пайда болатын потенциалдар айырмасы  тек екі шеткі металдың табиғаты  мен температурасына байланысты  болады да, ортадағы металдардың  саны мен табиғатына байланысты  болмайды.

     Екі түрлі  металдан істелген өткізгіштен  тұйық тізбек жасап, оның бір  жапсарын қыздырып, екіншісін суытсақ, онда ол тізбектен ток жүргенін  байқауға болады. Бұл термопараның  жұмыс істеу принципі болып  табылады. Тұйық тізбектің бір  жапсарын қыздырып, екіншісін суытқанда  Зеебек эффектісі байқалады.

    Термопара көмегімен  өте жоғары немесе өте төмен  температураны өлшеуге болады. Ол  үшін екі түрлі өткізгіш алып  олардан тұйық тізбек  жасайды. Тізбектің бір жапсарын (b) еріп  тұрған мұзға салады да, екіншісін (а) температурасы өлшенетін затқа  салады.

    Температуралары  бірдей екі түрлі металл өткізгіштен  тұйық тізбек жасап, одан ток  жіберсек, тізбектің бір жапсары  қызады да, екіншісі суиды, бұны  Пельте эффектісі деп атайды. Бұл эффект тоңазытқыштарда қолданылады.

Металдағы және вакуумдағы электр тогы. Классикалық электрондық теорияның негізгі қағидалары мен тәжірибелік дәлелдемелері, орта мектеп бағарламаласы бойынша, осы тақырыпта оқытылады. Көп уақыт бойы мәселені оқыту керектігі талас туғызып келген болатын. Қазір ол бағдарламаға қосылғанымен, материалдың қандай дәрежеде берілу керектігі әдіскерлер арасында айтыс туғызуда. Бағдарламада мәселені формулалар қолданбай-ақ тек сапа жағынан ғана қарастыру көзделген. Дегенмен, кейбір әдіскерлер 10-сыныпта қарапайым есептеулерді, материалды түсіндіруге қажетті формулаларды, формулаларға енетін шамалардың физикалық мағынасын қосуды тиімді деп есептейді.