Зертханалық жұмыс №2.1.
Конденсаторды зарядтау және зарядтау процесін зерттеу
Жұмыс мақсаты:
1. Конденсаторды зарядтау және зарядтау үрдісімен танысыңыз;
2. Конденсаторлық сыйымдылықтың құнын анықтаңыз.
Жабдық:
1. MUK-EM1 модульдік оқу кешені;
2. GN1 кернеу генераторы;
3. SZ-EM01 зерттеу объектілері бар;
4. OTsL2 осциллографы;
5. өткізгіштер жиынтығы.
ҚЫСҚА ТЕОРИЯСЫ
Жайлағыш- элемент электр тізбегі ағымдық токжинақталған төлемдер үшін. Зарядталған органның потенциалын төмендетуге арналған қасиет басқа орган оны кері таңбаның зарядымен жақындаған кезде пайдаланылады. Конденсатор - бұл екі оқшауланған металл өткізгіштер жүйесі, олардың арасында диэлектрик бар. Өткізгіштердің өзі конденсаторлық тақталар деп аталады. Пластиналардың конфигурациясына байланысты:
а) жазық конденсатор -екі параллельді металдан жасалған пластиналар жүйесі Sәрқайсысы Пластинаның аралықтары l олардың сызықтық өлшемдерінен әлдеқайда аз. Бұл жағдайда пластиналар арасындағы өріс біркелкі деп санауға болады және шеттердегі өрістің бұрмалануы ескерілмеуі мүмкін (1-сурет);
Сур. 1.
Электр өрісі тегіс конденсатор
б) сфералық конденсатор,олардың пластиналары екі концентрациялық сфералар;
в) цилиндрлік конденсатороның екі коаксиалды цилиндрі бар.
Конденсатордың табақшалары әртүрлі болуы мүмкін.
Конденсатордың негізгі параметрі - бұл электр қуаты C. Пластиналардың арасындағы әлеуетті айырмашылық 1 В: егер конденсатордың пластинкаларының бірінде орындалатын заряд анықталады.
мұнда S - плитаның ауданы d - пластиналар арасындағы қашықтық, е - диэлектрлік тұрақты пластиналар арасындағы заттар - электр тұрақты.
Сфералық конденсатор үшін
Цилиндрлік конденсатор үшін
| (5) |
мұнда L. - Коаксиалды цилиндрлердің ұзындығы, R.және r - ішкі және сыртқы цилиндрлердің радиусы.
Конденсатордың екінші маңызды параметрі оның диэлектрлік беріктігін, яғни конденсаторды құрастыратын максималды кернеу болып табылады. Тығыздығы негізінен пластиналар арасындағы диэлектрлік қабаттың қалыңдығы арқылы анықталады. Алайда, бұл қалыңдығыңыз соғұрлым көп, конденсатордың көлемі мен массасы соғұрлым көп. Сонымен қатар, конденсатор конденсатордың температуралық коэффициенті (TKE), жақсырақ минимуммен сипатталады және диэлектрлік шығынға тәуелді tg d (немесе сапалық фактор 1 / tg d).
Бұл мән айнымалы ток өтетін кезде конденсатордағы жылудың босатылуын ескереді. Ол мүмкіндігінше аз болуы керек.
Конденсатордың қасиеттері негізінен диэлектрикпен анықталады. Конденсаторлар ауа (вакуум), қағаз, слюда, керамика, флюоропласт (тефлон), ферроэлектрик және т.б. болуы мүмкін. Конденсатор көп жағдайда екі металл таспадан дайындалады, олардың арасында таспаның диэлектриктері салынады (2-сурет, а). Металл-пленкалық конденсаторларда жіңішке диэлектрлік сызыққа жұқа қабатталған металл бүркіледі. Содан кейін таспалар орамға салып, орналастырылады металл қорап. Кәдімгі техникалық қағаз конденсаторы бір-бірінен оқшауланған және парафинмен сіңірілген қағаз таспалары бар қорғаныс қаптамасынан тұратын екі жолақты тұрады. Жолақтар мен таспалар кішкене қаптамаларға тығыз бекітілген.
Конденсатордың басқа түрлері бар. Радиотехникада кеңінен қолданылады айнымалы конденсаторлар.Айнымалы конденсаторларда бір пластина (немесе топтардың тобы) басқа пластинадағы (тақталар тобы, 2-сур.) Салыстырмалы ауыстырылады. Тегіс конденсатордың сыйымдылығы формуласында (1) S (белгілі бір конденсатор үшін) - плиталардың ауданы емес, пластиналардың өзара әрекеттесетін бөлігі. Сондықтан плиталардың салыстырмалы түрде жылжуы кезінде сыйымдылық өзгереді. Диэлектрик көбінесе ауа болып табылады. Үшін ауа конденсаторы плиталардың бір-біріне тигізбеуі маңызды, сондықтан қашықтық d тақтайшалар арасында кішкене орын жеткіліксіз болады. Нәтижесінде, айнымалы ауа конденсаторының сыйымдылығы әдетте 600 фунт аспайды. Қуаттылықты арттыру үшін немесе конденсатордың өлшемін азайту үшін пластиналар арасында флуорпластты жұқа пленкаға салады. Содан кейін пластиналар бір-біріне қарсы қысылып, олардың бір-біріне қатысты сырғыма мүмкіндігін қамтамасыз етеді. Белгілі бір заңға (сызықтық, шаршы, кері сызық) байланысты сыйымдылықты өзгерту үшін, жылжымалы табақшалар арнайы пішіндейді. Жартылай айнымалы керамикалық конденсаторлар әдетте шағын қуатқа ие; олар кескіндеме сызбаларында қолданылады. Қуатты өзгерту үшін жоғарғы дискті төменгі бұрауға бұрауышпен бұруыңыз керек (2-сурет, в).
Электролиттік конденсаторлар жоғарыда талқыланғаннан әлдеқайда көп сыйымдылыққа ие. Олардың құрылғылары қағаз немесе пленка конденсаторларына ұқсайды (1-сурет, а) , бірақ металл таспалар арасында оқшаулағыш қағаздың орнына кеуекті қағаз өткізгіш ерітіндісімен (электролит) сіңіріледі және ең жіңішке тотықты қабат электродтардың бірін жабады (2-сурет, d). Мұндай конденсатор полярлық. Бұл суретте көрсетілгендей тек қуат берілуі мүмкін. Полярлық байқалмаса, электролиздің нәтижесінде оттегі оксид қабатын тастайды. Бұл қабат жұқа болып, жолды жасайды. Сондықтан электролиттік конденсаторлар айнымалы ток тізбектерінде қолданыла алмайды. Олар көбінесе тегістейтін сүзгілерге, түзеткіштерге қойылады .
Полярлық бұзылуға аз сезімтал тотықты конденсаторлар электролитсіз, онда металл қабаты оксид қабатының үстіне - екінші электродқа (1e сурет) орналастырылады. Электролитті және тотықты конденсаторларды өндіру үшін алюминий оксидінің қабатымен қапталған алюминий фольгасын қолданды. Енді тантал, титан немесе ниобийді қолданыңыз.
Сур.2.
Конденсатор конструкциясы: ( a - құрылғы қағаз конденсаторы; b - айнымалы конденсатор; керамикалық конденсатордың ішінде ; g - электролитикалық конденсатор: 1 , 2 - металл электродтары, 3 - электролит, 4 - оксид қабаты; d - оксидтік конденсатор)
Ерекше орын сызықты емес конденсаторлар, яғни заряд және әлеует бір-біріне пропорционал емес болатын конденсаторлар. Басқаша айтқанда, Q = формуласында КО коэффициенті С Қолданылған кернеудің функциясы: C (U). Сызықты емес конденсаторлар варикондтар және varicapsВарикондтар конденсаторлар болып табылады, онда диэлектрик ретінде өте жоғары диэлектрлік тұрақты e (10-3 -10 4 дейін) керамикалық гидроэлектриктер қолданылады, бұл конденсатордың тығыздығын қамтамасыз етеді. Варикондты басқарылатын конденсатор, оның қуаты басқару кернеуінің шамасына байланысты У. Ол тізбектерде қолданылады. авто реттеу. Алайда, температураның тәуелділігі және салыстырмалы үлкен шығындар варикондтарды қолдану ауқымын шектейді.
Әртүрлі қуаттардың конденсаторлары батареяларға екі тәсілмен қосылуы мүмкін дәйекті түрде(3-сурет, а) параллельдер(Сурет 3, б). Мұндай батареялардың жалпы электр қуаты деп аталады баламалы электр қуаты.Конденсаторларды қосудың әртүрлі әдістерімен олардың арасындағы зарядтар мен потенциалдар әртүрлі бөлінеді.
Электр қарқындылығы. Конденсатордың сыйымдылығыНегізгі ұпайлар мен коэффициенттер
1. Кулонның заңы
F = Q 1 ⋅ Q2 4 π ε a ⋅ R2, (1)
F - зарядтардың өзара әрекеттесу күші;
Q 1 және Q 2 - нүктелік алымдар;
R. - олардың арасындағы қашықтық;
ε а - ортадағы абсолютті диэлектрлік тұрақты, тең ε 0 · ε r;
ε r - салыстырмалы диэлектрлік тұрақты;
ε 0 = 1 4 π ⋅ с 2 ⋅ 10 - 7 ≈ 8,85418782 10 - 12 F m - электрлік тұрақты .
2. Шиеленіс электростатикалық өріс нүкте заряды Q қашықтықта R. одан
E = Q 4 π ⋅ ε a ⋅ R2. (2)
Пластиналардың арасындағы кез-келген нүктеде өріс күші тегіс конденсатор шеттерінен алыс
мұнда d - конденсатордың табақшалары арасындағы қашықтық, U - кернеу.
r сызықты тығыздықпен шексіз ұзын зарядталған осьтен τ
E = τ 2 π ⋅ ε a ⋅ r. (4)
Далалық күші қашықтықта r осінен цилиндрлік конденсатор (r 1 <r < r 2)
E = U r ⋅ ln r 2 r 1, (5)
мұнда U - конденсатордың кернеуі, r 1 және r
Далалық күші қашықтықта R. орталығынан сфералық конденсатор (R. 1 < R. < R. 2)
E = U ⋅ R 1 ⋅ R 2 R 2 ⋅ (R 2 - R 1), (6)
мұнда U - конденсатордың кернеуі, R. 1 және R. 2 - тиісінше конденсатордың ішкі және сыртқы радиусы.
3. Вектор электр тогы
D → = ε a ⋅ E →. (7)
4. Жалпы түсінік конденсатор сыйымдылығы
Тегіс конденсатордың сыйымдылығы
C = ε a ⋅ S d = ε r ⋅ ε 0 ⋅ S d, (9)
Цилиндрлік конденсатор сыйымдылығы а
C = 2 π ⋅ ε a ⋅ l ln r 2 r 1, (10)
C = 4 π ⋅ ε a ⋅ R 1 ⋅ R 2 R 2 - R 1, (11)
Екі сымды сызықтың сыйымдылығы
C = π ⋅ ε a ⋅ l ln [D 2 a + (D 2 a) 2 - 1], (12)
мұнда l - сызық ұзындығы, D - сымның осьтері арасындағы қашықтық, а - сымдар радиусы.
Бір сымды желінің сыйымдылығы
C = 2 π ⋅ ε a ⋅ l ln [h a + (h a) 2 - 1], (13)
мұнда l - сызық ұзындығы, с - жер үстінен сымның суспензиясының биіктігі, а - сым радиусы.
5. Қашан конденсаторлардың параллель қосылуы С 1 , С 2 , ..., С n балама сыйымдылық тең
C = C 1 + C 2 + ... + C n = Σ k = 1 n C k. (14)
С сериялы конденсаторлар балама сыйымдылық формуладан анықталады
1 C = 1 C 1 + 1 C 2 + ... + 1 C n = Σ k = 1 n 1 C k. (15)
Екі адам үшін баламалы сыйымдылыққа қосылған конденсаторлар жоғары
C = C 1 ⋅ C 2 C 1 + C 2, (16)
ал жеке конденсаторлар арасындағы кернеулер олардың конденсаторларына кері пропорцияда бөлінеді.
U 1 = U ⋅ C 2 C 1 + C 2; U 2 = U ⋅ C 1 C 1 + C 2. (17)
6. Конденсатордың электростатикалық өрісі
W = C ⋅ U2 2 = Q ⋅ U2 = Q 2 2 C (18)
Электростатикалық өрістің ерекше энергиясы (диэлектриктердің бірлігіне шаққандағы көлемі) төменде көрсетілген
w = d W d V = E ⋅ D 2 = ε a ⋅ E 2 2. (19)
Электростатикалық өрістің жалпы энергиясы конденсатордың барлық диэлектрлік көлемі бойынша нақты энергия шамасының интегралы арқылы көрінеді
W = ∫ V ε a ⋅ E 2 2 d V (20)
7. Көздерден тұратын кешенді тізбектердегі зарядтардың үлестірілуін есептеу e. d. және конденсаторлар екі заң бойынша теңдеулер жасай отырып шығарылады:
1) Электр энергиясын консервациялау заңына сәйкес (электр зарядын консервациялау туралы заң): түйінге қосылған және энергия көзіне байланысы жоқ конденсаторлар тақталарындағы зарядтардың алгебралық сомасы осы пластиналардағы қосылыстардың алгебралық сомасына тең болғанға дейін тең болады:
Σ Q = Σ Q '. (21)
2) екінші Kirchhoff заңына сәйкес: алгебралық сомае. d. жабық тізбектегі тізбектегі кернеулердің алгебралық сомасына тең, оның ішінде оған кіретін конденсаторлар:
Σ k = 1 n E k = Σ k = 1 n U C k = Σ k = 1 n Q k C k. (22)
Жаттығулар мен тапсырмалар
1-міндет. 500-ден 1500 фунтқа дейінгі айнымалы конденсатор бар. Айнымалы сыйымдылықтың минималды ауқымы бар қандай қосымша конденсаторды және балама сыйымдылықтың 100-ден 250 фФ-ге дейін өзгеруі үшін оны қалай қосу керек екенін анықтаңыз.
Жауап: 125 - 300 фунт, параллель қосыңыз.
2-міндет. Слюда диэлектрикі бар жазық конденсатордың сыйымдылығы - 44,3 фунт. Әрбір конденсаторлық табақтың ауданы 25 см 2, пластиналар арасындағы қашықтық 3 мм.
Миканың салыстырмалы диэлектрлік тұрақтылығы қандай? 80 кВ / километрге тең слюда сыну кернеуін қабылдап, бұл конденсатордың ең жоғарғы кернеулі кернеуін анықтау үшін үш есе қауіпсіздік маржасы болуы керек.
Конденсатордың табақшалары арасындағы ықтимал өзгерістің сызбасын сызыңыз.
Жауап: ε r = 6; U макс. = 80 кВ; ықтимал түсірілім сызбасы теңдеу арқылы жасалады φ = U· (1 - x /d) мұнда U - конденсатордың кернеуіне тең болатын оң зарядталған пластинаның әлеуеті, d - пластиналар арасындағы қашықтық, x - оң конденсаторлық табаққа айнымалы қашықтық.
3-міндет. Көп қабатты конденсаторды (1-сур.) Тұрады n бірдей плиталар, аймақ S әрқайсысы екі іргелес плиталар арасындағы қашықтыққа ие dдиэлектрлік, оның абсолютті диэлектрлік тұрақтысы бар ε сыйымдылығы тең
C = ε a ⋅ S ⋅ (n - 1) d.
Станиол парақтарын, әр ауданды қаншалықты қажет ететінін есептеңіз S Диэлектриктің балауыз қағазы бар болған жағдайда 0,5 мкФ көп қабатты конденсаторды алу үшін 40 см 2 = ε r = 1,8) қалыңдығы 0,05 мм.
Жауап: 393 парақ.
4-міндет. Тегіс қабатты конденсатор (сур. 2), әр пластинаның беті S = 12 см 2, құрамында слюдадан тұратын диэлектрик бар. ε r 1 = 6) қалыңдығы d 1 = 0,3 мм және шыны ( ε r 2 = 7) қалың d 2 = 0,4 мм.
Слюда мен әйнекнің ену шиеленісі тиісінше тең E 1 = 77 кВ / мм, E 2 = 36 кВ / мм.
Конденсатордың сыйымдылығын және шектелетін кернеуін есептеңіз, ол үшін оны қосуға болады, әлсіз қабат үшін екі жақты электрлік беріктігі бар.
Шешім
Ламинатталған конденсатордың эквиваленттік сыйымдылығы екі қатарға қосылған конденсаторлар сыйымдылығы ретінде анықталады.
C = C 1 ⋅ C 2 C 1 + C 2 = ε a 1 ⋅ S d 1 ⋅ ε a 2 ⋅ S d 2 ε a 1 ⋅ S d 1 + ε a 2 ⋅ S d 2 = ε a 1 ⋅ ε a 2 ⋅ S ε a 1 ⋅ d 2 + ε a 2 d 1.
Мұнда сандық мәндерді ауыстыру, ауыстыру ε а 1 = ε 0 ε r 1 және ε а 2 = ε 0 ε r 2, біз аламыз
C = ε 0 ⋅ ε r 1 ⋅ ε r 2 ⋅ S ε r 1 ⋅ d 2 + ε r 2 ⋅ d 1 = 8.85 10 - 12 6 ⋅ 7 12 ⋅ 10 - 4 6 ⋅ 0.4 ⋅ 10 - 3 + 7 ⋅ 0,3 ⋅ 10 - 3 = 99 ⋅ 10-12 Ф.
Тұтас алғанда, қабаттастырылған конденсаторға қосылатын жалпы кернеуді көрсетіңіз U прал конденсатордың заряды тең болады
Q = C· U пр.
Әр қабаттағы кернеулер тең болады.
U 1 = Q C 1 = C ⋅ U p a 1 ⋅ S d 1 = ε a 2 ⋅ d 1 ε a 1 ⋅ d 2 + + a 2 ⋅ d 1 ⋅ U p p; U 2 = Q C 2 = C ⋅ U p r a a 2 ⋅ S d 2 = ε a 1 ⋅ d 2 ε a 1 ⋅ d 2 + ε a 2 d 1 ⋅ U p p.
Әр қабаттағы электростатикалық өрістің беріктігі
E 1 = U 1 d 1 = ε a 2 ε a 1 ⋅ d 2 + ε a 2 ⋅ d 1 ⋅ U p; E 2 = U 2 d 2 = ε a 1 ε a 1 ⋅ d 2 + ε a 2 ⋅ d 1 ⋅ U «n p.
Мұнда U «np - бірінші қабатқа соғылған конденсаторға қосылған жалпы кернеу, а U «» np - екінші қабаттың бұзылуы орын алған жалпы кернеу.
Соңғы сөйлемнен біз табамыз
U 'p p = E 1 ⋅ ε a 1 ⋅ d 2 + ε a 2 ⋅ d 1 ε a 2 = 49,5 кВ; U «p p = E 2 ⋅ ε a 1 ⋅ d 2 + ε a 2 ⋅ d 1 ε a 1 = 27,0 k.
Осылайша, әлсіз қабат екінші болып табылады; шарт бойынша, оған қосарланған қауіпсіздік шарасын қолдана отырып, конденсаторды кернеуге тең
27,0 кВ / 2 = 13,5 кВ.
5-міндет. 2,6 / 9,4 типті коаксиалды кабельдің сыйымдылығын есептеңіз. Бұл кабель полиэтиленмен жууға арналған ε r = 2.2) қалыңдығы а = 2.2 мм тұрақты аралықта орналасады b = 25 мм, шаңсорғыштардың арасындағы бос орын ауамен толтырылады (3-сурет). Негізгі диаметрі d = 2.6 мм, сыртқы сымның ішкі диаметрі D = 9,4 мм.
Ескерту. Кабельдің сыйымдылығы оның жеке бөлімдері параллель қосылғандығына байланысты есептелуі мүмкін.
Жауап: 48 · 10 -9 F / км = 48 нф / км.
6-міндет. SRG маркасының қорғасын қаптамасында резеңке оқшаулаумен бір қабатты электр кабелі 25 мм 2 өткізгіштің қимасы бар. Кабель оқшаулағышындағы электростатикалық өрістің ең үлкен беріктігі 6 кВ / м аспауы керек. Резеңке оқшаулағыш қабатының қалыңдығын анықтаңыз, егер кабельді ядро мен қабырға арасындағы сынау кезінде 10 кВ кернеу қосылады.
Кабельдің ядросының әлеуетін болжай аламыз U = 10 кВ, кәбілдің диэлектриктерінде кабельдік орталыққа дейінгі қашықтыққа қарсы әлеуетті төмендеуді қарастырады.
Жауап: 2,25 мм. Графика теңдеуі арқылы құрастырылады (r) = U ⋅ ln r 2 r ln r 2 r 1.
7-міндет. Цилиндрлік конденсатор ұзын l = 5 см екі қабатты диэлектрик бар (Cурет 4).
Ішкі радиусы r 1 = 1 см, сыртқы - r 2 = 3 см, диэлектриктер қабаттарының бөліну радиусы r 3 = 1,5 см салыстырмалы диэлектрлік өткізгіштігі: ішкі оқшаулағыш қабаты ε r 1 = 2, ашық ε r 2 = 4.
Конденсатор конденсаторының сыйымдылығын есептеп, кернеу кернеу астында болған жағдайда әрбір қабаттағы кернеулер мен потенциалдардың қисық сызығын белгілеңіз. U = 2 кВ.
Ескерту. Гаусс теоремасын пайдалана отырып, қабаттардың әрқайсысында электростатикалық өріс күші бар.
E 1 = τ 2 π ⋅ ε a 1 ⋅ r; E 2 = τ 2 π ⋅ ε a 2 ⋅ r,
мұнда τ - желілік заряд тығыздығы (конденсатордың бірлік ұзындығы бойынша заряд). Содан кейін конденсаторлар арасындағы кернеу формула бойынша есептеледі
U = ∫ r 1 r 3 E 1 d r + ∫ r 3 r 2 E 2 d r.
Демек, сызықтық заряд тығыздығы анықталады.
τ = 2 π ⋅ U 1 ε a 1 ln r 3 r 1 + 1 ε a 2 ln r 2 r 3.
Конденсатордың сыйымдылығы формула бойынша есептеледі (8). Ықтимал φ Бірінші диэлектрлік қабаттың аймағындағы кез келген нүктесінде r 3 > r > r 1) өрнектен анықталады
φ r 1 - φ 1 = ∫ r 1 r E 1 d r,
және әлеует φ Екінші қабаттың кез келген нүктесінде r 2 > r > r 3) диэлектрик өрнектен есептеледі
φ r 2 - φ 2 = ∫ r 2 r E 2 d r.
Соңғы формулаларда φ r 1 = U - Ішкі конденсаторлық пластинаның әлеуеті, φ r 2 - диэлектриктер интерфейсіндегі потенциал. Сыртқы қабық негізделген: φ 2 (r 2) = 0.
C = 2 π ⋅ l 1 ε a 1 ln r 3 r 1 + 1 ε a 2 ln r 2 r 3; E 1 (r) = U r ⋅ (ln r 3 r 1 + ε a 1 ε a 2 ln r 2 r 3); E 2 (r) = U r ⋅ (ε a 2 ε a 1 ln r 3 r 1 + ln r 2 r 3); φ 1 (r) = U ⋅ (1 - ln r r 1 ln r 3 r 1 + ε a 1 ε a 2 ln r 2 r 3); φ 2 (r) = U ⋅ ε a 1 ε a 2 ln r 2 r ln r 3 r 1 + ε a 1 ε a 2 ln r 2 r 3.
Цилиндрлік конденсаторлар екі коаксиалды цилиндрден тұрады, R1 және R2 радиусы бар және диэлектрлік тұрақты электронды диэлектрик болып табылады (32-сурет).
Пластиналар арасындағы электр өрісін есептеу үшін Гаусс теоремасын еркін радиустардың цилиндрлік бетіне қолданыңыз (R 1< R > R 2). Бұл жағдайда біз радиалды симметрияның арқасында таңдалған цилиндрдің соңғы беттеріне вектордың ағыны нөлге тең, ал өрістің беріктігі тек R радиусына байланысты екенін ескереміз
Бұл жерден
мұнда Q - конденсаторлық табақтардағы зарядтың мөлшері. Біз кернеу мен потенциал арасындағы байланыстарды пайдаланамыз 
. (34). Біз біріктіреміз 
немесе (35)
Формуладан (38) біз цилиндрлік конденсатордың сыйымдылығын көреміз
. (36)
Жұмыстың аяқталуы -
Бұл тақырып келесіге тиесілі:
Заттың атомнан тірі жасушаға дейінгі физикалық және химиялық қасиеттері негізінен электр күштерімен түсіндіріледі ... Электростатикалық ... Мысал сәрсенбі e Вакуум ауа керосин су ...
Егер сізге осы тақырып бойынша қосымша материалдар қажет болса немесе сіз іздеген нәрсені таба алмасаңыз, біздің дерекқорда іздеуді пайдалануды ұсынамыз:
Егер бұл материал сіз үшін пайдалы болса, оны әлеуметтік желілердегі бетке сақтауға болады:
| Tweet |
Гетерогенді тізбектер
Тұрақты ток ағымы сыртқы күштермен қамтамасыз етілген электр тізбегі n деп аталады
ВАКУМДАҒЫ МАТЕНТИКАЛЫҚ ӨНДІРІС
Статикалық зарядтардың жанында электростатикалық өріс пайда болады. Зарядтың қозғалысы (электр тогының ағымы) жаңа заттың пайда болуына әкеледі - магнит өрісі. Бұл адам
Магниттік индукциялық векторлық айналым
Электростатикаға ұқсас, жабық контур бойынша векторлық айналымның ұғымы анықталады.
Біртекті магнит өрісінің ағымдағы тізбегі
Ампердің заңын тік магниттік өрістегі токпен тікбұрышты циклдарға қолданыңыз. Қабырғалардың күші «а»
Біртекті емес магнит өрісінің ағымы бар тізбек
Егер тоқтың тізбегі біркелкі емес магнит өрісінде болса, әртүрлі күштер әр түрлі бөліктерінде әрекет етеді
Радиалды магнит өрісіндегі токпен айналым
Формулалардан (37) және (38) біртекті магнит өрісінде токтармен жұмыс істейтін крутящий ток ең жоғары
Электр қозғалтқыштары
23-суреттен магнит полюстері мен тізбектегі ток бағытын таңдаған бағдармен бірге «бізден» бағытталған, яғни схеманы сағатқа қарсы бұруға ұмтылады
Магнит өрісінің жұмысы
Егер магнит өрісінің тарапынан ток өткізгішіне әрекет ететін ампердің күші оны қозғалуына әкелсе
Магнитизациялау заттар
Магнит өрісіндегі түрлі заттар магнитизацияланған, яғни олар магнитті сәтті иеленеді және магнит өрісінің өздері бола алады. Ортадағы магнит өрісі өрістердің сомасы болып табылады
Диаграмма, ферромагнетика және оларды қолдану.
Атомның магнит сәті бірнеше компоненттерден тұрады
Диамагнетиктер
Кейбір атомдар (Cu, Au, Zn және т.б.) осындай құрылымның электрондық қабықшалары бар, олар орбиталық және айналдыру сәттері өзара өтеледі және тұтастай алғанда атомның магниттік сәті тең
Парамагнетиктер
Al, Mn, Os және басқалар сияқты атомдар толық орбиталық сәтте, яғни сыртқы өріс болмағанда, өздерінің магниттік сәттеріне ие болады. Жылу
Ферромагнетика және оларды қолдану
Магниттік өткізгіштігі жүздеген және тіпті миллиондаған бөліктерге жеткен заттар
Электромагниттік индукция
Электр энергиясын өндірудің заманауи әдісі - 1831 жылы Фарадей ашқан электромагниттік индукцияның физикалық құбылысы.
Электромагниттік индукция құбылысы
Электромагниттік индукцияның мәнін және осы құбылысқа әкелетін принциптерді қарастырайық. Мысалы, дирижер 1-2 жылдамдықпен магнит өрісінде қозғалады
Электр генераторы
Фарадей заңы табиғаттың негізгі заңдарына сілтеме жасайды және энергияның сақталу заңы болып табылады. Ол машина жасауда, атап айтқанда, генераторларда кеңінен қолданылады. Негізгі сағат
Өзіндік индукция
Электромагниттік индукция феномені тізбектің өзгеретін магнит ағыны барлық жағдайларда байқалады. Атап айтқанда, магнит ағыны схеманың өзінде ағып жатқан ток арқылы жасалады. Міне, сондықтан
Индуктивтілік тізбектеріндегі өтпелі кезеңдер
Индуктивтілік пен қарсылықты қамтитын схеманы қарастырыңыз (44-сурет). Бастапқы күйінде S кілті бейтарап қалыпта болды. T уақытта болсын
Өзара индукция. Трансформатор
Өзара индукция құбылысы - бұл электромагниттік индукция феноменінің ерекше жағдайы. Екі жақты қойыңыз
Максвелл теңдеулері
ХІХ ғасырдың ортасында электр және магнетизм бойынша көптеген эксперименталдық фактілер жинақталды. Бұған баға жетпес үлес қосқан М.Фараде, шығармашылық табыстың шарықтау шегі
Магнит өрісінің энергиясы
Магнит өрісінің энергиясын есептеңіз. Ол үшін индуктивтілік тізбегінде ағымдағы көзді есептеп шығарамыз. Ом заңына сәйкес осындай тізбектегі ток құру кезінде бізде iR = ε
Электр өрісінің күйзелісі
Фарадей заңына сәйкес электромагниттік индукция магнит өрісінде қозғалатын тізбектегі электромагниттік индукция туралы заңға сәйкес, магнит ағынының өзгеру жылдамдығына пропорционалды
Базалық ток
Дж. Максвеллдің тікелей гипотезасына сәйкес, өзгеретін магнит өрісі ауыспалы электр өрісін шығарады. Максвеллдің кері гипотезасы бұл туралы айтады
Максвелл теңдеулері
1860-65 жылдары Максвелл Максвелл теңдеулер жүйесі арқылы сипатталған бір электромагниттік өріс теориясын әзірледі
Тегіс конденсатордың пластиналарын зарядтаңыз + Q және - Q. Плиталарда заряд тығыздығы бірдей болады, ал конденсатордағы пайда болатын біртекті электр өрісінің қарқындылығы (2.17 қараңыз):
Электр өрісіндегі күш пен потенциалдың байланысын пайдаланып, конденсаторлық тақталардағы әлеуетті айырмашылықты есептеп шығарамыз:
Бұл коэффициент жазық конденсатордың сыйымдылығын анықтауға мүмкіндік береді
(4.7)
Бұл конденсатордың сыйымдылығы оның плиталарының ауданына тікелей пропорционалды S) және қашықтыққа кері пропорционалды d) олардың арасында.
Пластикалық пластиналар арасындағы ықтимал айырмашылық олардың арасындағы өріс біркелкі болатындығын ескере отырып есептелген. Бұл нәтиже (4.7) мағынасында идеализация болып табылады. Біз өрістің маргиналдық бұрмалануын ескермей, тегіс конденсатордың сыйымдылығын есептедік.
Осындай конденсатордың пластиналары радионы бар екі концентрациялық сфера R. 1 және R. 2 (сурет 4.10, б).
Соңғы лекцияда сфералық конденсатордың пластиналары арасындағы ықтимал айырмашылық есептелді. Ол конденсатордың заряды бойынша пропорционалды болып шықты (3.27 қараңыз).
Сфералық конденсатор үшін потенциалды айырмашылыққа зарядтың арақатынасына байланысты сыйымдылық келесі шамаға тең болады
Бұл нәтиже сфералық конденсатордың сыйымдылығын салалардың көлеміне байланысты екенін көрсетеді ( R. 1 және R. 2) және алшақтық мөлшеріне байланысты d (d = R. 1 – R. 2) олардың арасында.
Қызықты, бұл жеткілікті аз алшақтықпен dкезде R. 1 « R. 2 = R.Сіз сфералық конденсатордың сыйымдылығын келесідей жаза аласыз:
Бірақ 4p R. 2 = S - саланың беті. Сондықтан
сфералық конденсатордың сыйымдылығы «баламалы» жазық конденсатордың сыйымдылығына тең.
Цилиндрлік конденсатордың (+ q) және (- q) (4.11 сурет). Пластиналар арасындағы өріс күшін есептеңіз. Ол үшін радиус цилиндр түрінде Гаусс жабық бетін таңдаңыз R. 1 < r < R. 2 және ұзындығы l. Шеткі әсерлерді (!) Елемей, Гаусс теоремасының теңдеуін жазамыз
Соңғы теңдікпен біз бұл тұжырым жасаймыз
Енді электр өрісінің беріктігі мен әлеуетін пайдаланып, цилиндрлік конденсатордың табақшалары арасындағы әлеуетті айырмашылықты есептеп шығарамыз
Басқа конденсаторлардағыдай болғандай, цилиндрлік конденсатордың пластиналары арасындағы айырмашылық зарядқа пропорционалды болды. q. Сондықтан нақты цилиндрлік конденсатордың сыйымдылығы бұл конденсатордың мөлшеріне байланысты тұрақты мән болып табылады.
