Электрлік шамалар: кернеу, ток, қуат, тұрақты және айнымалы ток
Бұл — электрдің негізгі шамаларына арналған кіріспе сабақ. Кернеу, ток және кедергі нені білдіретінін, Ом заңы қалай жұмыс істейтінін, тұрақты токтың айнымалы токтан айырмасын, полярлық не үшін қажет екенін және қуаттың кернеу мен токқа қалай тәуелді екенін қарастырамыз.
Мазмұны
- 1. Электр тогы және Ом заңы
- 2. Тұрақты және айнымалы ток, полярлық
- 3. Қуат
- 4. Өзін-өзі тексеруге арналған сұрақтар
Электр тогы және Ом заңы
Қарапайым түсіндірумен айтсақ, электр тогы — тізбек бойымен электр зарядтарының қозғалысы. Ток пайда болуы үшін екі шарт керек: кернеу көзі және тұйықталған тізбек.
Кернеу — көздің зарядты қаншалықты «итеретінін» көрсетеді. Өлшем бірлігі — вольт (В).
Ток — тізбек арқылы нақты қандай ток өтетінін білдіреді. Өлшем бірлігі — ампер (А).
Кедергі — өткізгіштің немесе құрылғының токтың өтуіне қаншалықты қарсы тұратынын көрсетеді. Өлшем бірлігі — ом (Ω).
Бұл үш шама Ом заңымен байланысады: кернеу артқан сайын ток та өседі; ал кедергі көбейсе — ток азаяды.
Ом заңының формуласы
Шатаспай түсінудің оңай жолы
Кернеу
Токтың қозғалуына себеп болатын шама. Оны жүйедегі «қысыммен» салыстыруға болады.
Ток
Белгілі бір уақыт ішінде тізбек арқылы өтетін заряд мөлшері.
Кедергі
Токты шектейтін фактор. Кедергі неғұрлым үлкен болса, токтың ағуы соғұрлым қиындайды.
Тұрақты және айнымалы ток. Полярлық
Ток та, кернеу де тұрақты және айнымалы болуы мүмкін.
Тұрақты токта бағыт өзгермейді. Ал айнымалы токта бағыт секундына бірнеше рет ауысып отырады. Тұрмыстық 230 В желіде бұл процесс 50 Гц жиілікпен жүреді.
Тұрақты ток үшін полярлық маңызды: қайсысы «+», қайсысы «−». Кейбір жабдықтар үшін бұл шешуші, әсіресе жарықдиодтар мен электроникада.
Тұрақты ток (DC)
Токтың бағыты да, полярлығы да өзгермейді. Мұндай токты батарейкалар, аккумуляторлар, қорек көздері және автокөлік тізбектері қолданады.
Айнымалы ток (AC)
Токтың бағыты белгілі бір кезеңмен ауысып тұрады. Сол себепті ол электр энергиясын қашыққа жеткізуге және трансформаторлар арқылы жұмыс істеуге ыңғайлы.
Полярлық деген не
Полярлық тізбекте қай ұш «оң», қай ұш «теріс» екенін көрсетеді. Тұрақты токта бұл маңызды, өйткені кейбір құрылғылар тек дұрыс қосылғанда ғана жұмыс істеуге есептелген.
Егер сезімтал электроникада полярлықты шатастырып алсаңыз, құрылғы мүлде іске қосылмауы немесе істен шығуы мүмкін.
Қарапайым мысал
Батарейкада екі контакт бар: «+» және «−».
Қуат
Қуат — құрылғының бір уақыт бірлігінде қанша электр энергиясын тұтынатынын немесе беретінін сипаттайды. Өлшем бірлігі — ватт (Вт).
Кернеу немесе ток артса, қуат та өседі. Негізгі формула мынадай:
Практикада бұл нені білдіреді
Қуаты бірдей болған жағдайда, кернеуі төмен құрылғы көбірек ток тұтынады.
Сол себепті қуаты бірдей 12 В шам мен 220 В шам әртүрлі токпен жұмыс істейді.
Кедергі арқылы қуатты есептеу формулалары
Қуат формуласын Ом заңымен біріктірсек, тағы екі пайдалы өрнек шығады:
Өзін-өзі тексеруге арналған сұрақтар
1. Неліктен тұрақты ток кәдімгі қалалық электр желілері үшін қолайсыз?
Жауабын көрсету
2. Батарейкадағы «+» және «−» белгілері нені көрсетеді?
Жауабын көрсету
3. Сенде 12 В, 200 Вт қорек көзі бар. Ол ең көбі қандай ток бере алады? Ал 24 В, 200 Вт болса ше?
Жауабын көрсету
12 В үшін: I = 200 / 12 ≈ 16,7 А.
24 В үшін: I = 200 / 24 ≈ 8,3 А.
4. 3 В батарейка және 10 Ω резистор бар. Резистор арқылы қандай ток өтеді? Онда қандай қуат бөлінеді?
Жауабын көрсету
Қуат: P = U × I = 3 × 0,3 = 0,9 Вт.