თითოეულ ნივთიერებას აქვს საკუთარი რეზისტენტობა. უფრო მეტიც, წინააღმდეგობა დამოკიდებული იქნება გამტარის ტემპერატურაზე. მოდით გადავამოწმოთ ეს შემდეგი ექსპერიმენტის ჩატარებით.

გავატაროთ დენი ფოლადის სპირალში. სპირალის მქონე წრეში ჩვენ ვუკავშირდებით ამპერმეტრს სერიაში. ეს აჩვენებს გარკვეულ მნიშვნელობას. ახლა ჩვენ გავაცხელებთ სპირალს გაზის სანთურის ცეცხლში. ამპერმეტრის მიერ ნაჩვენები მიმდინარე მნიშვნელობა შემცირდება. ანუ, მიმდინარე სიძლიერე დამოკიდებული იქნება გამტარის ტემპერატურაზე.

წინააღმდეგობის ცვლილება ტემპერატურის მიხედვით

დავუშვათ, რომ 0 გრადუს ტემპერატურაზე, გამტარის წინააღმდეგობა უდრის R0-ს, ხოლო t ტემპერატურაზე წინააღმდეგობა უდრის R-ს, მაშინ წინააღმდეგობის შედარებითი ცვლილება პირდაპირპროპორციული იქნება t ტემპერატურის ცვლილებისა:

• (R-R0)/R=a*t.

ამ ფორმულაში a არის პროპორციულობის კოეფიციენტი, რომელსაც ასევე უწოდებენ ტემპერატურის კოეფიციენტს. იგი ახასიათებს ნივთიერების წინააღმდეგობის დამოკიდებულებას ტემპერატურაზე.

წინააღმდეგობის ტემპერატურის კოეფიციენტირიცხობრივად უდრის გამტარის წინაღობის ფარდობით ცვლილებას 1 კელვინით გაცხელებისას.

ყველა ლითონისთვის ტემპერატურის კოეფიციენტი ნულის ზემოთ.ტემპერატურის ცვლილებებით ოდნავ შეიცვლება. ამიტომ, თუ ტემპერატურის ცვლილება მცირეა, მაშინ ტემპერატურის კოეფიციენტი შეიძლება ჩაითვალოს მუდმივი და ტოლი საშუალო მნიშვნელობის ამ ტემპერატურის დიაპაზონიდან.

ელექტროლიტური ხსნარების წინააღმდეგობა მცირდება ტემპერატურის მატებასთან ერთად. ანუ მათთვის ტემპერატურის კოეფიციენტი იქნება ნულზე ნაკლები.

გამტარის წინააღმდეგობა დამოკიდებულია გამტარის წინაღობაზე და გამტარის ზომაზე. ვინაიდან გამტარის ზომები ოდნავ იცვლება გაცხელებისას, დირიჟორის წინააღმდეგობის ცვლილების მთავარი კომპონენტია წინაღობა.

გამტარის წინაღობის დამოკიდებულება ტემპერატურაზე

შევეცადოთ ვიპოვოთ გამტარის წინაღობის დამოკიდებულება ტემპერატურაზე.

მოდით ჩავანაცვლოთ წინაღობის მნიშვნელობები R=p*l/S R0=p0*l/S ზემოთ მიღებულ ფორმულაში.

ჩვენ ვიღებთ შემდეგ ფორმულას:

• p=p0(1+a*t).

ეს დამოკიდებულება ნაჩვენებია შემდეგ ფიგურაში.

შევეცადოთ გაერკვნენ, რატომ იზრდება წინააღმდეგობა

როდესაც ჩვენ ვზრდით ტემპერატურას, იზრდება იონების ვიბრაციის ამპლიტუდა კრისტალური მედის კვანძებში. ამიტომ, თავისუფალი ელექტრონები მათ უფრო ხშირად შეეჯახებიან. შეჯახებისას ისინი დაკარგავენ მოძრაობის მიმართულებას. შესაბამისად, დენი შემცირდება.

ამ სტატიაში განვიხილავთ რეზისტორს და მის ურთიერთქმედებას მასში გამავალ ძაბვასთან და დენთან. თქვენ შეისწავლით თუ როგორ გამოვთვალოთ რეზისტორი სპეციალური ფორმულების გამოყენებით. სტატიაში ასევე ნაჩვენებია, თუ როგორ შეიძლება სპეციალური რეზისტორების გამოყენება სინათლისა და ტემპერატურის სენსორად.

ელექტროენერგიის იდეა

დამწყებთათვის უნდა შეეძლოს წარმოიდგინოს ელექტრული დენი. მაშინაც კი, თუ გესმით, რომ ელექტროენერგია შედგება ელექტრონებისგან, რომლებიც მოძრაობენ გამტარში, მაინც ძალიან რთულია მისი ნათლად ვიზუალიზაცია. ამიტომ გთავაზობთ ამ მარტივ ანალოგს წყლის სისტემასთან, რომელიც ნებისმიერს შეუძლია ადვილად წარმოიდგინოს და გაიგოს კანონებში ჩაღრმავების გარეშე.

დააკვირდით, როგორ ჰგავს ელექტრული დენი წყლის ნაკადს სავსე ავზიდან (მაღალი ძაბვა) ცარიელ ავზამდე (დაბალი ძაბვა). წყლისა და ელექტრული დენის ამ მარტივ ანალოგიაში, სარქველი ანალოგიურია დენის შემზღუდველი რეზისტორის.
ამ ანალოგიიდან შეგიძლიათ გამოიყვანოთ რამდენიმე წესი, რომელიც სამუდამოდ უნდა გახსოვდეთ:
- იმდენი დენი მიედინება კვანძში, იმდენი გამოდის მისგან
- იმისთვის, რომ დენმა გაიაროს, გამტარის ბოლოებში უნდა იყოს განსხვავებული პოტენციალი.
- წყლის რაოდენობა ორ ჭურჭელში შეიძლება შევადაროთ ბატარეის დამუხტვას. როდესაც სხვადასხვა ჭურჭელში წყლის დონე ერთნაირი ხდება, ის შეწყვეტს დინებას, ხოლო ბატარეის დაცლისას ელექტროდებს შორის სხვაობა არ იქნება და დენი შეწყვეტს გადინებას.
- ელექტრული დენი გაიზრდება წინააღმდეგობის შემცირებით, ისევე როგორც წყლის ნაკადის სიჩქარე გაიზრდება სარქვლის წინააღმდეგობის შემცირებით.

მე შემეძლო კიდევ ბევრი დასკვნის დაწერა ამ მარტივი ანალოგიის საფუძველზე, მაგრამ ისინი აღწერილია ოჰმის კანონში ქვემოთ.

რეზისტორი

რეზისტორები შეიძლება გამოყენებულ იქნას დენის გასაკონტროლებლად და შეზღუდვისთვის, შესაბამისად, რეზისტორის მთავარი პარამეტრი არის მისი წინააღმდეგობა, რომელიც იზომება ომაჰა. არ უნდა დაგვავიწყდეს რეზისტორის სიმძლავრე, რომელიც იზომება ვატებში (W) და გვიჩვენებს, თუ რამდენი ენერგიის დახარჯვა შეუძლია რეზისტორის გადახურებისა და დაწვის გარეშე. ასევე მნიშვნელოვანია აღინიშნოს, რომ რეზისტორები გამოიყენება არა მხოლოდ დენის შესაზღუდად, ისინი ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც ძაბვის გამყოფი უფრო დაბალი ძაბვის წარმოებისთვის. ზოგიერთი სენსორი ეფუძნება იმ ფაქტს, რომ წინააღმდეგობა განსხვავდება განათების, ტემპერატურის ან მექანიკური ზემოქმედების მიხედვით; ეს დეტალურად არის დაწერილი სტატიის ბოლოს.

ომის კანონი

გასაგებია, რომ ეს 3 ფორმულა მომდინარეობს ოჰმის კანონის ძირითადი ფორმულიდან, მაგრამ ისინი უნდა ვისწავლოთ უფრო რთული ფორმულებისა და დიაგრამების გასაგებად. თქვენ უნდა გესმოდეთ და წარმოიდგინოთ რომელიმე ამ ფორმულის მნიშვნელობა. მაგალითად, მეორე ფორმულა აჩვენებს, რომ ძაბვის გაზრდა წინააღმდეგობის შეცვლის გარეშე გამოიწვევს დენის ზრდას. თუმცა, დენის გაზრდა არ გაზრდის ძაბვას (მიუხედავად იმისა, რომ ეს მათემატიკურად მართალია), რადგან ძაბვა არის პოტენციური განსხვავება, რომელიც შექმნის ელექტრო დენს და არა პირიქით (იხილეთ 2 წყლის ავზის ანალოგია). ფორმულა 3 შეიძლება გამოყენებულ იქნას დენის შემზღუდველი რეზისტორის წინააღმდეგობის გამოსათვლელად ცნობილ ძაბვაზე და დენზე. ეს მხოლოდ მაგალითებია ამ წესის მნიშვნელობის საჩვენებლად. თქვენ თვითონ შეიტყობთ მათ გამოყენებას სტატიის წაკითხვის შემდეგ.

რეზისტორების სერიული და პარალელური შეერთება

რეზისტორების პარალელურად ან სერიულად შეერთების შედეგების გაგება ძალიან მნიშვნელოვანია და დაგეხმარებათ გაიგოთ და გაამარტივოთ სქემები სერიებისა და პარალელური წინააღმდეგობის ამ მარტივი ფორმულებით:

ამ მაგალითის წრეში, R1 და R2 დაკავშირებულია პარალელურად და შეიძლება შეიცვალოს ერთი რეზისტორით R3 ფორმულის მიხედვით:

2 პარალელურად დაკავშირებული რეზისტორების შემთხვევაში, ფორმულა შეიძლება ჩაიწეროს შემდეგნაირად:

გარდა იმისა, რომ გამოიყენება სქემების გასამარტივებლად, ეს ფორმულა შეიძლება გამოყენებულ იქნას რეზისტორების მნიშვნელობების შესაქმნელად, რომლებიც არ გაქვთ.
ასევე გაითვალისწინეთ, რომ R3-ის მნიშვნელობა ყოველთვის ნაკლები იქნება, ვიდრე სხვა 2 ეკვივალენტური რეზისტორები, რადგან პარალელური რეზისტორების დამატება უზრუნველყოფს დამატებით ბილიკებს.
ელექტრო დენი, ამცირებს საერთო მიკროსქემის წინააღმდეგობას.

სერიასთან დაკავშირებული რეზისტორები შეიძლება შეიცვალოს ერთი რეზისტორით, რომლის ღირებულება ტოლი იქნება ამ ორის ჯამის, იმის გამო, რომ ეს კავშირი უზრუნველყოფს დამატებით დენის წინააღმდეგობას. ამრიგად, ექვივალენტური წინააღმდეგობა R3 ძალიან მარტივად გამოითვლება: R 3 = R 1 + R 2

ინტერნეტში არის მოსახერხებელი ონლაინ კალკულატორები რეზისტორების გამოსათვლელად და დასაკავშირებლად.

დენის შემზღუდველი რეზისტორი

დენის შემზღუდველი რეზისტორების ყველაზე ძირითადი როლი არის დენის კონტროლი, რომელიც გადის მოწყობილობაში ან გამტარში. იმის გასაგებად, თუ როგორ მუშაობენ ისინი, ჯერ გადავხედოთ მარტივი დიაგრამა, სადაც ნათურა პირდაპირ არის დაკავშირებული 9 ვ ბატარეასთან. ნათურას, ისევე როგორც ნებისმიერ სხვა მოწყობილობას, რომელიც მოიხმარს ელექტროენერგიას კონკრეტული ამოცანის შესასრულებლად (როგორიცაა სინათლის გამოსხივება), აქვს შიდა წინააღმდეგობა, რომელიც განსაზღვრავს მის მიმდინარე მოხმარებას. ამრიგად, ამიერიდან ნებისმიერი მოწყობილობა შეიძლება შეიცვალოს ექვივალენტური წინააღმდეგობით.

ახლა, როდესაც ნათურა განიხილება, როგორც რეზისტორად, შეგვიძლია გამოვიყენოთ ომის კანონი, რომ გამოვთვალოთ მასში გამავალი დენი. ომის კანონი ამბობს, რომ რეზისტორში გამავალი დენი უდრის მასზე ძაბვის სხვაობას გაყოფილი რეზისტორის წინააღმდეგობაზე: I=V/R ან უფრო ზუსტად:
I=(V 1 -V 2)/R
სადაც (V 1 -V 2) არის ძაბვის სხვაობა რეზისტორამდე და მის შემდეგ.

ახლა შეხედეთ ზემოთ მოცემულ სურათს, სადაც დამატებულია დენის შემზღუდველი რეზისტორი. ეს შეზღუდავს დენის ნათურას, როგორც სახელიდან ჩანს. თქვენ შეგიძლიათ აკონტროლოთ ნათურაში გამავალი დენის რაოდენობა უბრალოდ სწორი R1 მნიშვნელობის არჩევით. დიდი რეზისტორი მნიშვნელოვნად შეამცირებს დენს, ხოლო პატარა რეზისტორი შეამცირებს დენს ნაკლებად ძლიერად (იგივე როგორც ჩვენს წყლის ანალოგიაში).

მათემატიკურად ასე დაიწერება:

ფორმულიდან გამომდინარეობს, რომ დენი შემცირდება, თუ R1-ის მნიშვნელობა გაიზრდება. ამრიგად, დამატებითი წინააღმდეგობა შეიძლება გამოყენებულ იქნას დენის შეზღუდვისთვის. თუმცა, მნიშვნელოვანია აღინიშნოს, რომ ეს იწვევს რეზისტორის გაცხელებას და თქვენ სწორად უნდა გამოთვალოთ მისი სიმძლავრე, რაზეც მოგვიანებით იქნება განხილული.

შეგიძლიათ გამოიყენოთ ონლაინ კალკულატორი.

რეზისტორები, როგორც ძაბვის გამყოფი

როგორც სახელი გვთავაზობს, რეზისტორები შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც ძაბვის გამყოფი, სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, მათი გამოყენება შესაძლებელია ძაბვის შესამცირებლად მისი გაყოფით. ფორმულა:

თუ ორივე რეზისტორს აქვს იგივე მნიშვნელობა (R 1 = R 2 = R), მაშინ ფორმულა შეიძლება დაიწეროს შემდეგნაირად:

გამყოფის კიდევ ერთი გავრცელებული ტიპია, როდესაც ერთი რეზისტორი უკავშირდება მიწას (0V), როგორც ეს ნაჩვენებია სურათზე 6B.
Vb 0-ით ჩანაცვლებით ფორმულაში 6A, მივიღებთ:

კვანძოვანი ანალიზი

ახლა, როდესაც იწყებთ ელექტრონულ სქემებთან მუშაობას, მნიშვნელოვანია, რომ შეძლოთ მათი ანალიზი და გამოთვალოთ ყველა საჭირო ძაბვა, დენი და წინააღმდეგობა. ელექტრონული სქემების შესწავლის მრავალი გზა არსებობს და ერთ-ერთი ყველაზე გავრცელებული მეთოდია კვანძოვანი მეთოდი, სადაც უბრალოდ გამოიყენებ წესების კომპლექტს და ეტაპობრივად გამოთვლი ყველა საჭირო ცვლას.

კვანძოვანი ანალიზის გამარტივებული წესები

კვანძის განმარტება

კვანძი არის ნებისმიერი კავშირის წერტილი ჯაჭვში. წერტილები, რომლებიც დაკავშირებულია ერთმანეთთან, სხვა კომპონენტების გარეშე, განიხილება როგორც ერთი კვანძი. ამრიგად, ერთ წერტილამდე გამტარების უსასრულო რაოდენობა ერთ კვანძად ითვლება. ყველა წერტილს, რომელიც დაჯგუფებულია ერთ კვანძში, აქვს იგივე ძაბვა.

ფილიალის განმარტება

განშტოება არის 1 ან მეტი კომპონენტის ერთობლიობა, რომლებიც დაკავშირებულია სერიაში, და ყველა კომპონენტი, რომელიც სერიულად არის დაკავშირებული ამ წრესთან, განიხილება, როგორც ერთი განშტოება.

ყველა ძაბვა ჩვეულებრივ იზომება მიწასთან შედარებით, რომელიც ყოველთვის არის 0 ვოლტი.

დენი ყოველთვის მიედინება უფრო მაღალი ძაბვის კვანძიდან ქვედა ძაბვის კვანძში.

ძაბვა კვანძში შეიძლება გამოითვალოს კვანძთან ახლოს არსებული ძაბვის მიხედვით ფორმულის გამოყენებით:
V 1 -V 2 =I 1 *(R 1)
Ვიმოძრაოთ:
V 2 = V 1 -(I 1 *R 1)
სადაც V 2 არის საძიებო ძაბვა, V 1 არის საცნობარო ძაბვა, რომელიც ცნობილია, I 1 არის დენი, რომელიც მიედინება კვანძიდან 1-დან 2 კვანძამდე და R 1 არის წინააღმდეგობა 2 კვანძს შორის.

ისევე, როგორც ომის კანონში, განშტოების დენი შეიძლება განისაზღვროს, თუ ცნობილია 2 მიმდებარე კვანძის ძაბვა და წინააღმდეგობა:
I 1 =(V 1 -V 2)/R 1

კვანძის მიმდინარე შეყვანის დენი უდრის მიმდინარე გამომავალ დენს, ამიტომ ის შეიძლება დაიწეროს ასე: I 1 + I 3 =I 2

მნიშვნელოვანია, რომ შეძლოთ ამ მარტივი ფორმულების მნიშვნელობის გაგება. მაგალითად, ზემოთ მოცემულ ფიგურაში, დენი მიედინება V1-დან V2-მდე და, შესაბამისად, V2-ის ძაბვა უნდა იყოს V1-ზე ნაკლები.
სწორ დროს შესაბამისი წესების გამოყენებით, თქვენ შეგიძლიათ სწრაფად და მარტივად გააანალიზოთ და გაიგოთ წრე. ეს უნარი მიიღწევა პრაქტიკით და გამოცდილებით.

რეზისტორის საჭირო სიმძლავრის გაანგარიშება

რეზისტორის შეძენისას შეიძლება დაგისვათ კითხვა: "რა დენის რეზისტორები გინდა?" ან მათ შეუძლიათ უბრალოდ მისცეს 0.25W რეზისტორები, რადგან ისინი ყველაზე პოპულარულია.
სანამ თქვენ მუშაობთ 220 ohms-ზე მეტი წინააღმდეგობებით და თქვენი ელექტრომომარაგება უზრუნველყოფს 9 ვ ან ნაკლებს, შეგიძლიათ იმუშაოთ 0.125 W ან 0.25 W რეზისტორებით. მაგრამ თუ ძაბვა 10 ვ-ზე მეტია ან წინააღმდეგობის მნიშვნელობა 220 ohms-ზე ნაკლებია, თქვენ უნდა გამოთვალოთ რეზისტორის სიმძლავრე, წინააღმდეგ შემთხვევაში შეიძლება დაიწვას და გააფუჭოს მოწყობილობა. რეზისტორის საჭირო სიმძლავრის გამოსათვლელად, თქვენ უნდა იცოდეთ ძაბვა რეზისტორიზე (V) და მასში გამავალი დენი (I):
P=I*V
სადაც დენი იზომება ამპერებში (A), ძაბვა ვოლტებში (V) და P - დენის გაფრქვევა ვატებში (W)

ფოტოზე ნაჩვენებია სხვადასხვა სიმძლავრის რეზისტორები, ისინი ძირითადად განსხვავდებიან ზომით.

რეზისტორების ტიპები

რეზისტორები შეიძლება იყოს განსხვავებული, დაწყებული მარტივი ცვლადი რეზისტორებიდან (პოტენციომეტრებიდან) დამთავრებული, რომლებიც რეაგირებენ ტემპერატურაზე, შუქზე და წნევაზე. ზოგიერთი მათგანი განხილული იქნება ამ განყოფილებაში.

ცვლადი რეზისტორი (პოტენციომეტრი)

ზემოთ მოყვანილი სურათი გვიჩვენებს ცვლადი რეზისტორის სქემატურ გამოსახულებას. მას ხშირად უწოდებენ პოტენციომეტრს, რადგან ის შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც ძაბვის გამყოფი.

ისინი განსხვავდებიან ზომით და ფორმით, მაგრამ ყველა ერთნაირად მუშაობს. ტერმინალები მარჯვნივ და მარცხნივ არის ფიქსირებული წერტილის ექვივალენტური (როგორიცაა Va და Vb ზემოთ მარცხნივ ფიგურაში), ხოლო შუა ტერმინალი არის პოტენციომეტრის მოძრავი ნაწილი და ასევე გამოიყენება მარცხენა და წინააღმდეგობის შეფარდების შესაცვლელად. მარჯვენა ტერმინალები. ამრიგად, პოტენციომეტრი არის ძაბვის გამყოფი, რომელიც შეიძლება დაყენდეს ნებისმიერ ძაბვაზე Va-დან Vb-მდე.
გარდა ამისა, ცვლადი რეზისტორი შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც დენის შემზღუდველი რეზისტორი Vout და Vb ქინძისთავების შეერთებით, როგორც ზემოთ მოცემულ ფიგურაში (მარჯვნივ). წარმოიდგინეთ, როგორ გაივლის დენი მარცხენა ტერმინალიდან მარჯვნივ წინაღობის გავლით, სანამ არ მიაღწევს მოძრავ ნაწილს და მიედინება მის გასწვრივ, ხოლო ძალიან მცირე დენი მიედინება მეორე ნაწილს. ასე რომ, თქვენ შეგიძლიათ გამოიყენოთ პოტენციომეტრი ნებისმიერი ელექტრონული კომპონენტის დენის დასარეგულირებლად, როგორიცაა ნათურა.

LDR (Light Sensing Resistors) და თერმისტორები

არსებობს მრავალი რეზისტორზე დაფუძნებული სენსორი, რომელიც რეაგირებს სინათლეზე, ტემპერატურაზე ან წნევაზე. მათი უმეტესობა შედის ძაბვის გამყოფის შემადგენლობაში, რომელიც განსხვავდება რეზისტორების წინააღმდეგობის მიხედვით, რომელიც იცვლება გარე ფაქტორების გავლენის ქვეშ.

ფოტორეზისტორი (LDR)

როგორც ხედავთ სურათზე 11A, ფოტორეზისტორები განსხვავდება ზომით, მაგრამ ისინი ყველა არის რეზისტორები, რომელთა წინააღმდეგობა მცირდება სინათლის ზემოქმედებისას და იზრდება სიბნელეში. სამწუხაროდ, ფოტორეზისტორები საკმაოდ ნელა რეაგირებენ სინათლის დონის ცვლილებებზე და აქვთ საკმაოდ დაბალი სიზუსტე, მაგრამ ძალიან მარტივი გამოსაყენებელი და პოპულარულია. როგორც წესი, ფოტორეზისტორების წინააღმდეგობა შეიძლება განსხვავდებოდეს 50 ohms-დან მზეზე, აბსოლუტურ სიბნელეში 10 მეგოჰმზე მეტამდე.

როგორც უკვე ვთქვით, წინააღმდეგობის შეცვლა ცვლის ძაბვას გამყოფიდან. გამომავალი ძაბვა შეიძლება გამოითვალოს ფორმულის გამოყენებით:

თუ ვივარაუდებთ, რომ LDR წინააღმდეგობა მერყეობს 10 MΩ-დან 50 Ω-მდე, მაშინ V out იქნება 0.005V-დან 4.975V-მდე შესაბამისად.

თერმისტორი ჰგავს ფოტორეზისტორის, თუმცა, თერმისტორებს აქვთ ბევრად მეტი ტიპი, ვიდრე ფოტორეზისტორები, მაგალითად, თერმისტორი შეიძლება იყოს უარყოფითი ტემპერატურის კოეფიციენტის (NTC) თერმისტორი, რომლის წინააღმდეგობა მცირდება ტემპერატურის მატებასთან ერთად, ან დადებითი ტემპერატურის კოეფიციენტი (PTC) , რომლის წინააღმდეგობა გაიზრდება ტემპერატურის მატებასთან ერთად. ახლა თერმისტორები რეაგირებენ გარემოს პარამეტრების ცვლილებებზე ძალიან სწრაფად და ზუსტად.

თქვენ შეგიძლიათ წაიკითხოთ რეზისტორის მნიშვნელობის განსაზღვრის შესახებ ფერადი კოდირების გამოყენებით.

1.5. ოსტროგრადსკი-გაუსის თეორემა ელექტრული ველისთვის ვაკუუმში

1.6. ელექტრული ველის მუშაობა ელექტრული მუხტის გადასაადგილებლად. ელექტრული ველის სიძლიერის ვექტორის ცირკულაცია

1.7. ელექტრული მუხტის ენერგია ელექტრულ ველში

1.8. ელექტრული ველის პოტენციური და პოტენციური განსხვავება. კავშირი ელექტრული ველის სიძლიერესა და მის პოტენციალს შორის

1.8.1. ელექტრული ველის პოტენციალი და პოტენციური განსხვავება

1.8.2. კავშირი ელექტრული ველის სიძლიერესა და მის პოტენციალს შორის

1.9. თანაბარი პოტენციალის მქონე ზედაპირები

1.10. ელექტროსტატიკის ძირითადი განტოლებები ვაკუუმში

1.11.2. უსასრულოდ გაშლილი, ერთნაირად დამუხტული სიბრტყის ველი

1.11.3. ორი უსასრულოდ გაშლილი, ერთნაირად დამუხტული თვითმფრინავის ველი

1.11.4. დამუხტული სფერული ზედაპირის ველი

1.11.5. მოცულობით დამუხტული ბურთის ველი

ლექცია 2. გამტარები ელექტრულ ველში

2.1. დირიჟორები და მათი კლასიფიკაცია

2.2. ელექტროსტატიკური ველი იდეალური გამტარის ღრუში და მის ზედაპირზე. ელექტროსტატიკური დაცვა. მუხტების განაწილება გამტარის მოცულობაში და მის ზედაპირზე

2.3. მარტოხელა გამტარის ელექტრული სიმძლავრე და მისი ფიზიკური მნიშვნელობა

2.4. კონდენსატორები და მათი სიმძლავრე

2.4.1. პარალელური ფირფიტის კონდენსატორის ტევადობა

2.4.2. ცილინდრული კონდენსატორის ტევადობა

2.4.3. სფერული კონდენსატორის ტევადობა

2.5. კონდენსატორის კავშირები

2.5.1. კონდენსატორების სერიული კავშირი

2.5.2. კონდენსატორების პარალელური და შერეული კავშირები

2.6. კონდენსატორების კლასიფიკაცია

ლექცია 3. სტატიკური ელექტრული ველი მატერიაში

3.1. დიელექტრიკები. პოლარული და არაპოლარული მოლეკულები. დიპოლი ერთგვაროვან და არაერთგვაროვან ელექტრულ ველებში

3.1.1. დიპოლი ერთგვაროვან ელექტრულ ველში

3.1.2. დიპოლი არაერთგვაროვან გარე ელექტრულ ველში

3.2. თავისუფალი და შეკრული (პოლარიზაციის) მუხტები დიელექტრიკებში. დიელექტრიკის პოლარიზაცია. პოლარიზაციის ვექტორი (პოლარიზაცია)

3.4. პირობები ორ დიელექტრიკს შორის ინტერფეისზე

3.5. ელექტროსტრიქცია. პიეზოელექტრული ეფექტი. ფეროელექტროები, მათი თვისებები და გამოყენება. ელექტროკალორიული ეფექტი

3.6. დიელექტრიკის ელექტროსტატიკის ძირითადი განტოლებები

ლექცია 4. ელექტრული ველის ენერგია

4.1. ელექტრული მუხტების ურთიერთქმედების ენერგია

4.2. დამუხტული გამტარების ენერგია, დიპოლი გარე ელექტრულ ველში, დიელექტრიკული სხეული გარე ელექტრულ ველში, დამუხტული კონდენსატორი

4.3. ელექტრული ველის ენერგია. მოცულობითი ელექტრული ველის ენერგიის სიმკვრივე

4.4. ელექტრულ ველში მოთავსებულ მაკროსკოპულ დამუხტულ სხეულებზე მოქმედი ძალები

ლექცია 5. პირდაპირი ელექტრული დენი

5.1. მუდმივი ელექტრო დენი. პირდაპირი დენის არსებობის ძირითადი მოქმედებები და პირობები

5.2. პირდაპირი ელექტრული დენის ძირითადი მახასიათებლები: სიდიდე/სიძლიერე/დენი, დენის სიმკვრივე. გარე ძალები

5.3. ელექტრომოძრავი ძალა (emf), ძაბვა და პოტენციური განსხვავება. მათი ფიზიკური მნიშვნელობა. კავშირი emf-ს, ძაბვასა და პოტენციურ განსხვავებას შორის

ლექცია 6. ლითონების გამტარობის კლასიკური ელექტრონული თეორია. DC კანონები

6.1. ლითონების ელექტრული გამტარობის კლასიკური ელექტრონული თეორია და მისი ექსპერიმენტული დასაბუთება. ომის კანონი დიფერენციალურ და ინტეგრალურ ფორმებში

6.2. გამტარების ელექტრული წინააღმდეგობა. დირიჟორის წინააღმდეგობის ცვლილებები ტემპერატურისა და წნევის მიხედვით. ზეგამტარობა

6.3. წინააღმდეგობის კავშირები: სერიული, პარალელური, შერეული. ელექტრული საზომი ხელსაწყოების შუნტირება. დამატებითი წინააღმდეგობები ელექტრო საზომი ხელსაწყოებისთვის

6.3.1. წინააღმდეგობების სერიული კავშირი

6.3.2. წინაღობების პარალელური შეერთება

6.3.3. ელექტრული საზომი ხელსაწყოების შუნტირება. დამატებითი წინააღმდეგობები ელექტრო საზომი ხელსაწყოებისთვის

6.4. კირჩჰოფის წესები (კანონები) და მათი გამოყენება მარტივი ელექტრული სქემების გამოთვლაში

6.5. ჯოულ-ლენცის კანონი დიფერენციალურ და ინტეგრალურ ფორმებში

ლექცია 7. ელექტრული დენი ვაკუუმში, აირებსა და სითხეებში

7.1. ელექტრული დენი ვაკუუმში. თერმიონული ემისია

7.2. მეორადი და ავტო-ელექტრონული გამონაბოლქვი

7.3. ელექტრული დენი გაზში. იონიზაციისა და რეკომბინაციის პროცესები

7.3.1. აირების არადამოუკიდებელი და დამოუკიდებელი გამტარობა

7.3.2. პასშენის კანონი

7.3.3. გაზებში გამონადენის სახეები

7.3.3.1. მბზინავი გამონადენი

7.3.3.2. ნაპერწკლის გამონადენი

7.3.3.3. კორონას გამონადენი

7.3.3.4. რკალის გამონადენი

7.4. პლაზმის კონცეფცია. პლაზმური სიხშირე. Debye სიგრძე. პლაზმური ელექტროგამტარობა

7.5. ელექტროლიტები. ელექტროლიზი. ელექტროლიზის კანონები

7.6. ელექტროქიმიური პოტენციალი

7.7. ელექტრო დენი ელექტროლიტების მეშვეობით. ომის კანონი ელექტროლიტებისთვის

7.7.1. ელექტროლიზის გამოყენება ტექნოლოგიაში

ლექცია 8. ელექტრონები კრისტალებში

8.1. ლითონების ელექტრული გამტარობის კვანტური თეორია. ფერმის დონე. კრისტალების ზოლების თეორიის ელემენტები

8.2. ზეგამტარობის ფენომენი ფერმი-დირაკის თეორიის თვალსაზრისით

8.3. ნახევარგამტარების ელექტრული გამტარობა. ხვრელის გამტარობის კონცეფცია. შინაგანი და მინარევის ნახევარგამტარები. p-n შეერთების კონცეფცია

8.3.1. ნახევარგამტარების შინაგანი გამტარობა

8.3.2. მინარევების ნახევარგამტარები

8.4. ელექტრომაგნიტური ფენომენი მედიას შორის ინტერფეისზე

8.4.1. P-n - გარდამავალი

8.4.2. ნახევარგამტარების ფოტოგამტარობა

8.4.3. ნივთიერების სიკაშკაშე

8.4.4. თერმოელექტრული ფენომენები. ვოლტას კანონი

8.4.5. პელიტის ეფექტი

8.4.6. ზებეკის ფენომენი

8.4.7. ტომსონის ფენომენი

დასკვნა

ბიბლიოგრაფია მთავარი

დამატებითი

6.2. გამტარების ელექტრული წინააღმდეგობა. დირიჟორის წინააღმდეგობის ცვლილებები ტემპერატურისა და წნევის მიხედვით. ზეგამტარობა

გამოთქმიდან ირკვევა, რომ გამტარების ელექტრული გამტარობა და, შესაბამისად, ელექტრული წინაღობა და წინააღმდეგობა დამოკიდებულია გამტარის მასალაზე და მის მდგომარეობაზე. გამტარის მდგომარეობა შეიძლება შეიცვალოს სხვადასხვა გარე წნევის ფაქტორებზე (მექანიკური სტრესები, გარე ძალები, შეკუმშვა, დაძაბულობა და ა.შ., ანუ ფაქტორები, რომლებიც გავლენას ახდენენ ლითონის გამტარების კრისტალურ სტრუქტურაზე) და ტემპერატურაზე.

გამტარების ელექტრული წინააღმდეგობა (წინააღმდეგობა) დამოკიდებულია გამტარის ფორმაზე, ზომაზე, მასალაზე, წნევასა და ტემპერატურაზე:

. (6.21)

ამ შემთხვევაში, გამტარების ელექტრული წინაღობის დამოკიდებულება და გამტარების წინააღმდეგობა ტემპერატურაზე, როგორც ექსპერიმენტულად იქნა დადგენილი, აღწერილია ხაზოვანი კანონებით:

; (6.22)

, (6.23)

სადაც  t და  o, Rt და R o არის, შესაბამისად, სპეციფიკური წინააღმდეგობები და გამტარის წინააღმდეგობები t = 0 o C-ზე;

ან
. (6.24)

ფორმულიდან (6.23), გამტარების წინააღმდეგობის ტემპერატურული დამოკიდებულება განისაზღვრება ურთიერთობებით:

, (6.25)

სადაც T არის თერმოდინამიკური ტემპერატურა.

გ გამტარის წინააღმდეგობის დამოკიდებულება ტემპერატურაზე ნაჩვენებია ნახაზზე 6.2. მეტალების წინაღობის დამოკიდებულების გრაფიკი აბსოლუტურ ტემპერატურაზე T წარმოდგენილია ნახაზზე 6.3.

თან ლითონების კლასიკური ელექტრონული თეორიის მიხედვით, იდეალურ კრისტალურ ბადეში (იდეალური გამტარი) ელექტრონები მოძრაობენ ელექტრული წინააღმდეგობის გარეშე ( = 0). თანამედროვე კონცეფციების თვალსაზრისით, მეტალებში ელექტრული წინააღმდეგობის გამომწვევი მიზეზებია უცხო მინარევები და დეფექტები ბროლის გისოსებში, აგრეთვე ლითონის ატომების თერმული მოძრაობა, რომლის ამპლიტუდა დამოკიდებულია ტემპერატურაზე.

მათისენის წესი ამბობს, რომ ელექტრული წინაღობის დამოკიდებულება ტემპერატურაზე (T) არის რთული ფუნქცია, რომელიც შედგება ორი დამოუკიდებელი ტერმინისგან:

, (6.26)

სადაც  ost – ნარჩენი წინაღობა;

 id არის ლითონის იდეალური წინაღობა, რომელიც შეესაბამება აბსოლუტურად სუფთა ლითონის წინააღმდეგობას და განისაზღვრება მხოლოდ ატომების თერმული ვიბრაციებით.

ფორმულებზე დაყრდნობით (6.25), იდეალური ლითონის წინაღობა უნდა იყოს ნულისკენ, როდესაც T  0 (მრუდი 1 ნახ. 6.3-ზე). თუმცა, წინაღობა, როგორც ტემპერატურის ფუნქცია, არის დამოუკიდებელი ტერმინების ჯამი  id და  დანარჩენი. ამიტომ, ლითონის კრისტალურ გისოსში მინარევების და სხვა დეფექტების არსებობის გამო, (T) წინააღმდეგობა ტემპერატურის კლებით მიდრეკილია გარკვეული მუდმივი საბოლოო მნიშვნელობის res (მრუდი 2 ნახ. 6.3-ზე). ზოგჯერ გადის მინიმუმს, ის ოდნავ იზრდება ტემპერატურის შემდგომი კლებით (მრუდი 3 ნახ. 6.3-ზე). ნარჩენი წინაღობის მნიშვნელობა დამოკიდებულია გისოსებში დეფექტების არსებობაზე და მინარევების შემცველობაზე და იზრდება მათი კონცენტრაციის მატებასთან ერთად. თუ ბროლის ბადეში მინარევებისა და დეფექტების რაოდენობა მინიმუმამდე შემცირდება, მაშინ რჩება კიდევ ერთი ფაქტორი, რომელიც გავლენას ახდენს ლითონების ელექტრულ წინაღობაზე - ატომების თერმული ვიბრაცია, რომელიც, კვანტური მექანიკის მიხედვით, აბსოლუტურ ნულზეც კი არ ჩერდება. ტემპერატურა. ამ ვიბრაციების შედეგად გისოსი წყვეტს იდეალურობას და სივრცეში წარმოიქმნება ცვალებადი ძალები, რომელთა მოქმედება იწვევს ელექტრონების გაფანტვას, ე.ი. წინააღმდეგობის გაჩენა.

შემდგომში აღმოჩნდა, რომ ზოგიერთი ლითონის (Al, Pb, Zn და ა.შ.) და მათი შენადნობების წინააღმდეგობა დაბალ ტემპერატურაზე T (0.1420 K), რომელსაც ეწოდება კრიტიკული, თითოეული ნივთიერებისთვის, მკვეთრად მცირდება ნულამდე, ე.ი. . ლითონი ხდება აბსოლუტური გამტარი. ეს ფენომენი, სახელად სუპერგამტარობა, პირველად 1911 წელს აღმოაჩინა გ.კამერლინგ ონესმა ვერცხლისწყალზე. აღმოჩნდა, რომ T = 4.2 K-ზე, ვერცხლისწყალი აშკარად მთლიანად კარგავს წინააღმდეგობას ელექტრული დენის მიმართ. წინააღმდეგობის დაქვეითება ხდება ძალიან მკვეთრად რამდენიმე ასეული ხარისხის ინტერვალით. შემდგომში, წინააღმდეგობის დაკარგვა დაფიქსირდა სხვა სუფთა ნივთიერებებში და ბევრ შენადნობში. ზეგამტარ მდგომარეობაში გადასვლის ტემპერატურა იცვლება, მაგრამ ყოველთვის ძალიან დაბალია.

ზეგამტარი მასალის რგოლში ელექტრული დენის აგზნებით (მაგალითად, ელექტრომაგნიტური ინდუქციის გამოყენებით), შეიძლება აღინიშნოს, რომ მისი სიძლიერე რამდენიმე წლის განმავლობაში არ მცირდება. ეს საშუალებას გვაძლევს ვიპოვოთ ზეგამტარების წინაღობის ზედა ზღვარი (10 -25 Ohmm-ზე ნაკლები), რაც გაცილებით ნაკლებია სპილენძის წინაღობაზე დაბალ ტემპერატურაზე (10 -12 Ohmm). აქედან გამომდინარე, ვარაუდობენ, რომ ზეგამტარების ელექტრული წინააღმდეგობა ნულის ტოლია. წინააღმდეგობა სუპერგამტარ მდგომარეობაში გადასვლამდე შეიძლება ძალიან განსხვავებული იყოს. ბევრ ზეგამტარს აქვს საკმაოდ მაღალი წინააღმდეგობა ოთახის ტემპერატურაზე. ზეგამტარ მდგომარეობაში გადასვლა ყოველთვის ძალიან მოულოდნელად ხდება. სუფთა ერთკრისტალებში ის იკავებს ტემპერატურულ დიაპაზონს გრადუსზე მეათასედზე ნაკლებს.

თან სუფთა ნივთიერებებს შორის, ალუმინი, კადმიუმი, თუთია, ინდიუმი და გალიუმი ავლენენ ზეგამტარობას. კვლევის დროს გაირკვა, რომ ბროლის გისოსების სტრუქტურა, მასალის ერთგვაროვნება და სისუფთავე მნიშვნელოვან გავლენას ახდენს ზეგამტარ მდგომარეობაში გადასვლის ბუნებაზე. ეს ჩანს, მაგალითად, სურათზე 6.4, რომელიც გვიჩვენებს სხვადასხვა სისუფთავის კალის ზეგამტარ მდგომარეობაში გადასვლის ექსპერიმენტულ მრუდებს (მრუდი 1 - ერთკრისტალური კალა; 2 - პოლიკრისტალური კალა; 3 - პოლიკრისტალური კალა მინარევებით).

1914 წელს კ.ონესმა აღმოაჩინა, რომ ზეგამტარ მდგომარეობას ანადგურებს მაგნიტური ველი მაგნიტური ინდუქციის დროს. ბაღემატება გარკვეულ კრიტიკულ მნიშვნელობას. ინდუქციის კრიტიკული მნიშვნელობა დამოკიდებულია ზეგამტარის მასალასა და ტემპერატურაზე. კრიტიკული ველი, რომელიც ანადგურებს ზეგამტარობას, ასევე შეიძლება შეიქმნას თავად ზეგამტარი დენით. აქედან გამომდინარე, არსებობს კრიტიკული დენის სიძლიერე, რომლის დროსაც სუპერგამტარობა განადგურებულია.

1933 წელს მაისნერმა და ოხსენფელდმა აღმოაჩინეს, რომ ზეგამტარ სხეულში არ იყო მაგნიტური ველი. როდესაც გარე მუდმივ მაგნიტურ ველში მდებარე ზეგამტარი გაცივდება, ზეგამტარ მდგომარეობაში გადასვლის მომენტში, მაგნიტური ველი მთლიანად გადაადგილდება მისი მოცულობიდან. ეს განასხვავებს ზეგამტარს იდეალური გამტარისგან, რომელშიც, როდესაც წინააღმდეგობა ნულამდე ეცემა, ინდუქცია მაგნიტური ველიუნდა დარჩეს უცვლელი მოცულობით. გამტარის მოცულობიდან მაგნიტური ველის გადაადგილების ფენომენს მაისნერის ეფექტი ეწოდება. მაისნერის ეფექტი და ელექტრული წინააღმდეგობის არარსებობა სუპერგამტარის ყველაზე მნიშვნელოვანი თვისებებია.

გამტარის მოცულობაში მაგნიტური ველის არარსებობა საშუალებას გვაძლევს მაგნიტური ველის ზოგადი კანონებიდან დავასკვნათ, რომ მასში მხოლოდ ზედაპირის დენი არსებობს. ის ფიზიკურად რეალურია და ამიტომ იკავებს რაღაც თხელ ფენას ზედაპირთან ახლოს. დენის მაგნიტური ველი ანადგურებს გარე მაგნიტურ ველს გამტარის შიგნით. ამ მხრივ, ზეგამტარი ფორმალურად იქცევა იდეალური დიამაგნიტურივით. თუმცა, ის არ არის დიამაგნიტური, რადგან მისი შიდა მაგნიტიზაცია (მაგნიტიზაციის ვექტორი) ნულის ტოლია.

სუფთა ნივთიერებები, რომლებშიც შეიმჩნევა ზეგამტარობის ფენომენი, ცოტაა. სუპერგამტარობა ყველაზე ხშირად შეინიშნება შენადნობებში. სუფთა ნივთიერებებში ხდება მხოლოდ მაისნერის ეფექტი, ხოლო შენადნობებში მაგნიტური ველი მთლიანად არ გამოიდევნება მოცულობიდან (შეინიშნება ნაწილობრივი მაისნერის ეფექტი).

ნივთიერებებს, რომლებშიც შეიმჩნევა მეისნერის სრული ეფექტი, ეწოდება პირველი სახის ზეგამტარები, ხოლო ნაწილობრივს - მეორე სახის სუპერგამტარები.

მეორე ტიპის სუპერგამტარებს აქვთ წრიული დენები თავიანთ მოცულობაში, რომლებიც ქმნიან მაგნიტურ ველს, რომელიც, თუმცა, არ ავსებს მთელ მოცულობას, მაგრამ მასში ნაწილდება ცალკეული ძაფების სახით. რაც შეეხება წინააღმდეგობას, ის ნულის ტოლია, როგორც I ტიპის სუპერგამტარებთან.

თავისი ფიზიკური ბუნებით ზეგამტარობა არის ელექტრონებისგან შემდგარი სითხის ზეგამტარობა. ზესთხევადობა წარმოიქმნება სითხის ზესთხევად კომპონენტსა და მის სხვა ნაწილებს შორის ენერგიის გაცვლის შეწყვეტის გამო, რაც იწვევს ხახუნის გაქრობას. ამ შემთხვევაში არსებითია თხევადი მოლეკულების „კონდენსაციის“ შესაძლებლობა ყველაზე დაბალ ენერგეტიკულ დონეზე, სხვა დონეებისგან გამოყოფილი საკმაოდ ფართო ენერგეტიკული უფსკრულით, რომლის გადალახვაც ურთიერთქმედების ძალებს არ შეუძლიათ. ეს არის ურთიერთქმედების გამორთვის მიზეზი. იმისათვის, რომ შეძლონ ბევრი ნაწილაკის პოვნა ყველაზე დაბალ დონეზე, აუცილებელია ისინი დაემორჩილონ ბოზე-აინშტაინის სტატისტიკას, ე.ი. ჰქონდა მთელი რიცხვი სპინი.

ელექტრონები ემორჩილებიან ფერმი-დირაკის სტატისტიკას და, შესაბამისად, არ შეუძლიათ "კონდენსაცია" ყველაზე დაბალ ენერგეტიკულ დონეზე და წარმოქმნიან ზესთხევად ელექტრონულ სითხეს. ელექტრონებს შორის მოზიდული ძალები დიდწილად კომპენსირდება კრისტალური ბადის დადებითი იონების მიზიდულობის ძალებით. თუმცა, კრისტალური მედის კვანძებში ატომების თერმული ვიბრაციების გამო, ელექტრონებს შორის შეიძლება წარმოიშვას მიმზიდველი ძალა და შემდეგ ისინი გაერთიანდნენ წყვილებად. ელექტრონების წყვილი იქცევა როგორც ნაწილაკები მთელი რიცხვითი სპინით, ე.ი. დაემორჩილოს ბოზე-აინშტაინის სტატისტიკას. მათ შეუძლიათ კონდენსაცია და შექმნან ელექტრონის წყვილთა ზესთხევადი სითხის დენი, რომელიც ქმნის ზეგამტარ ელექტრულ დენს. ყველაზე დაბალი ენერგეტიკული დონის ზემოთ არის ენერგეტიკული უფსკრული, რომელსაც ელექტრონული წყვილი ვერ ახერხებს სხვა მუხტებთან ურთიერთქმედების ენერგიის გამო, ე.ი. არ შეუძლია შეცვალოს მისი ენერგეტიკული მდგომარეობა. ამიტომ არ არსებობს ელექტრული წინააღმდეგობა.

ელექტრონული წყვილების წარმოქმნის შესაძლებლობა და მათი ზესთხევადობა აიხსნება კვანტური თეორიით.

ზეგამტარი მასალების პრაქტიკული გამოყენება (ზეგამტარი მაგნიტების გრაგნილებში, კომპიუტერული მეხსიერების სისტემებში და ა.შ.) რთულია მათი დაბალი კრიტიკული ტემპერატურის გამო. ამჟამად აღმოჩენილია და აქტიურად არის გამოკვლეული კერამიკული მასალები, ფლობს ზეგამტარობას 100 კ-ზე მაღალ ტემპერატურაზე (მაღალტემპერატურული ზეგამტარები). სუპერგამტარობის ფენომენი აიხსნება კვანტური თეორიით.

გამტარის წინააღმდეგობის დამოკიდებულება ტემპერატურასა და წნევაზე გამოიყენება ტექნოლოგიაში ტემპერატურის გასაზომად (რეზისტენტობის თერმომეტრები) და დიდი, სწრაფად ცვალებადი წნევის (ელექტრული დაძაბვის ლიანდაგები).

SI სისტემაში გამტარების ელექტრული წინაღობა იზომება Ohmm-ში, ხოლო წინააღმდეგობა იზომება Ohms-ში. ერთი Ohm არის გამტარის წინააღმდეგობა, რომელშიც პირდაპირი დენი მიედინება 1V ძაბვის დროს.

ელექტრული გამტარობა არის ფორმულით განსაზღვრული რაოდენობა

. (6.27)

SI გამტარობის ერთეული არის სიმენსი. ერთი სიმენსი (1 სმ) - სქემის მონაკვეთის გამტარობა 1 Ohm წინააღმდეგობით.

Რა არის ეს? რაზეა ეს დამოკიდებული? როგორ გამოვთვალოთ? ეს ყველაფერი დღევანდელ სტატიაში იქნება განხილული!

და ეს ყველაფერი საკმაოდ დიდი ხნის წინ დაიწყო. შორეულ 1800-იან წლებში პატივცემული ბატონი გეორგ ომი თავის ლაბორატორიაში უკრავდა ძაბვასა და დენს, ატარებდა მას სხვადასხვა საგნებში, რომლებსაც შეეძლოთ მისი ჩატარება. როგორც დაკვირვებული ადამიანი, მან დაამყარა ერთი საინტერესო ურთიერთობა. სახელდობრ, რომ თუ ავიღებთ იგივე დირიჟორს, მაშინ მასში მიმდინარე სიძლიერე პირდაპირპროპორციულია გამოყენებული ძაბვის. ანუ, თუ თქვენ გააორმაგებთ გამოყენებულ ძაბვას, მაშინ მიმდინარე სიძლიერე გაორმაგდება. შესაბამისად, არავინ იწუხებს რაიმე პროპორციულობის კოეფიციენტის აღებას და შემოღებას:

სადაც G არის კოეფიციენტი, რომელსაც ეწოდება გამტარობადირიჟორი. პრაქტიკაში, უფრო ხშირად ადამიანები მუშაობენ საპასუხო გამტარობით. იგივეს ჰქვია ელექტრული წინააღმდეგობადა აღინიშნება ასო R-ით:

ელექტრული წინააღმდეგობის შემთხვევაში, გეორგ ომის მიერ მიღებული დამოკიდებულება ასე გამოიყურება:

ბატონებო, დიდი დარწმუნებით, ჩვენ ახლახან დავწერეთ ოჰმის კანონი. ოღონდ ახლა ამაზე არ ვიყოთ კონცენტრირებული. მე თითქმის მზად მაქვს მისთვის ცალკე სტატია და მასში ვისაუბრებთ. ახლა მოდით უფრო დეტალურად ვისაუბროთ ამ გამოხატვის მესამე კომპონენტზე - წინააღმდეგობაზე.

პირველ რიგში, ეს არის დირიჟორის მახასიათებლები. წინააღმდეგობა არ არის დამოკიდებული ძაბვის დენზე, გარდა გარკვეული შემთხვევებისა, როგორიცაა არაწრფივი მოწყობილობები. ჩვენ აუცილებლად მივაღწევთ მათ, მაგრამ მოგვიანებით, ბატონებო. ახლა ჩვენ ვუყურებთ ჩვეულებრივ ლითონებს და სხვა ლამაზ, მარტივ - ხაზოვან ნივთებს.

წინააღმდეგობა იზომება ომაჰა. სავსებით ლოგიკურია - ვინც აღმოაჩინა, თავისი სახელი დაარქვა. აღმოჩენის დიდი სტიმულია, ბატონებო! მაგრამ გახსოვთ, ჩვენ დავიწყეთ გამტარობით? რომელი აღინიშნება ასო G-ით? ასე რომ, მასაც აქვს თავისი განზომილება - Siemens. მაგრამ, როგორც წესი, ეს არავის აინტერესებს, მათთან თითქმის არავინ მუშაობს.

ცნობისმოყვარე გონება აუცილებლად დასვამს კითხვას - წინააღმდეგობა, რა თქმა უნდა, დიდია, მაგრამ რაზეა ეს რეალურად დამოკიდებული? არის პასუხები. მოდით წავიდეთ წერტილი-პუნქტით. ამას გამოცდილება გვიჩვენებს წინააღმდეგობა დამოკიდებულია მინიმუმზე:

• გამტარის გეომეტრიული ზომები და ფორმა;
• მასალა;
• დირიჟორის ტემპერატურა.

ახლა მოდით უფრო ახლოს მივხედოთ თითოეულ პუნქტს.

ბატონებო, გამოცდილება გვიჩვენებს, რომ მუდმივ ტემპერატურაზე გამტარის წინააღმდეგობა პირდაპირპროპორციულია მისი სიგრძისა და უკუპროპორციულია მისი ფართობისა მისი რადიუსი. ანუ, რაც უფრო სქელი და მოკლეა დირიჟორი, მით უფრო დაბალია მისი წინააღმდეგობა. პირიქით, გრძელ და თხელ გამტარებს აქვთ შედარებით მაღალი წინააღმდეგობა.ეს ილუსტრირებულია სურათზე 1.ეს განცხადება ასევე გასაგებია ელექტრო დენისა და წყალმომარაგების ადრე მოყვანილი ანალოგიიდან: წყლის გადინება უფრო ადვილია სქელი მოკლე მილით, ვიდრე თხელი და გრძელი, და შესაძლებელია გადაცემა. ოუფრო დიდი მოცულობის სითხე ერთდროულად.

სურათი 1 - სქელი და თხელი გამტარები

გამოვხატოთ ეს მათემატიკური ფორმულებით:

Აქ რ- წინააღმდეგობა, ლ- დირიჟორის სიგრძე, ს- მისი განივი ფართობი.

როდესაც ვამბობთ, რომ ვინმე ვინმეს პროპორციულია, ყოველთვის შეგვიძლია შევიტანოთ კოეფიციენტი და შევცვალოთ პროპორციულობის სიმბოლო ტოლობის ნიშნით:

როგორც ხედავთ, აქ გვაქვს ახალი კოეფიციენტი. მას ეძახიან დირიჟორის წინაღობა.

Რა არის ეს? ბატონებო, აშკარაა, რომ ეს არის წინააღმდეგობის მნიშვნელობა, რომელიც ექნება 1 მეტრის სიგრძის გამტარს და 1 მ 2 განივი ფართობი. რაც შეეხება მის ზომას? გამოვხატოთ ფორმულიდან:

მნიშვნელობა არის ცხრილი და დამოკიდებულია გამტარი მასალა.

ამრიგად, ჩვენ შეუფერხებლად გადავედით ჩვენი სიის მეორე პუნქტზე. დიახ, ორი დირიჟორი არის იგივე ფორმისა და ზომის, მაგრამ სხვადასხვა მასალებიგანსხვავებული წინააღმდეგობა ექნება. და ეს განპირობებულია მხოლოდ იმით, რომ მათ ექნებათ განსხვავებული გამტარის წინაღობა. აქ არის ცხრილი, რომელსაც აქვს რეზისტენტობის ρ მნიშვნელობა ზოგიერთი ფართოდ გამოყენებული მასალისთვის.

ბატონებო, ჩვენ ვხედავთ, რომ ვერცხლს აქვს ყველაზე ნაკლები წინააღმდეგობა ელექტრო დენის მიმართ, ხოლო დიელექტრიკებს, პირიქით, ძალიან მაღალი წინააღმდეგობა აქვთ. ეს გასაგებია. დიელექტრიკები არის დიელექტრიკები ამ მიზეზით, რათა არ მოხდეს დენი.

ახლა, ჩემს მიერ მოწოდებული ფირფიტის (ან Google-ის, თუ საჭირო მასალა არ არის) გამოყენებით, შეგიძლიათ მარტივად გამოთვალოთ მავთული საჭირო წინააღმდეგობის მქონე ან შეაფასოთ რა წინააღმდეგობა ექნება თქვენს მავთულს მოცემული განივი კვეთის ფართობით და სიგრძით.

მახსოვს, იყო ერთი მსგავსი შემთხვევა ჩემს საინჟინრო პრაქტიკაში. ჩვენ ვაკეთებდით მძლავრ ინსტალაციას ლაზერული ტუმბოს ნათურის გასაძლიერებლად. იქ ძალა უბრალოდ გიჟური იყო. და მთელი ამ სიმძლავრის შთანთქმისთვის იმ შემთხვევაში, თუ "რამე არასწორედ მოხდება", გადაწყდა 1 Ohm რეზისტორის გაკეთება ზოგიერთი საიმედო მავთულისგან. რატომ ზუსტად 1 Ohm და ზუსტად სად იყო დაინსტალირებული, ახლა არ განვიხილავთ. ეს არის საუბარი სრულიად განსხვავებული სტატიისთვის. საკმარისია ვიცოდეთ, რომ ამ რეზისტორს ათობით მეგავატი სიმძლავრე და ათობით კილოჯოული ენერგია უნდა შთანთქოს, თუ რამე მოხდებოდა და სასურველი იქნებოდა ცოცხალი დარჩენილიყო. ხელმისაწვდომი მასალების სიების შესწავლის შემდეგ ავირჩიე ორი: ნიქრომი და ფეხრალი. ისინი იყვნენ სითბოს მდგრადი, უძლებდნენ მაღალ ტემპერატურას და გარდა ამისა, ჰქონდათ შედარებით მაღალი ელექტრული წინაღობა, რამაც შესაძლებელი გახადა, ერთი მხრივ, აეღო არც თუ ისე თხელი (მაშინვე დაიწვებოდა) და არც თუ ისე გრძელი (თქვენ გქონდათ გონივრულ ზომებში მორგება) მავთულები, ხოლო მეორეს მხრივ - მიიღეთ საჭირო 1 ომი. რუსული მავთულის ინდუსტრიისთვის განმეორებითი გამოთვლებისა და ბაზრის წინადადებების ანალიზის შედეგად (ეს არის ტერმინი), საბოლოოდ გადავწყვიტე ფეხრალზე. აღმოჩნდა, რომ მავთულს უნდა ჰქონდეს დიამეტრი რამდენიმე მილიმეტრი და სიგრძე რამდენიმე მეტრი. ზუსტ ციფრებს არ მოგახსენებთ, ცოტას თქვენგანი დაგაინტერესებთ და ძალიან მეზარება ამ გამოთვლების ძებნა არქივის სიღრმეში. მავთულის გადახურება ასევე გამოითვლებოდა იმ შემთხვევაში (თერმოდინამიკური ფორმულების გამოყენებით), თუ მასში რეალურად გაიარა ათობით კილოჯოული ენერგია. ეს იყო რამდენიმე ასეული გრადუსი, რაც შეგვეფერა.

დასასრულს ვიტყვი, რომ ეს ხელნაკეთი რეზისტორები დამზადდა და წარმატებით გაიარა ტესტები, რაც ადასტურებს მოცემული ფორმულის სისწორეს.

თუმცა, ჩვენ ძალიან გაგვატაცა ლირიკულმა დიგრესიებმა ცხოვრებისეული შემთხვევების შესახებ, სრულიად დაგვავიწყდა, რომ ასევე უნდა გავითვალისწინოთ ელექტრული წინააღმდეგობის დამოკიდებულება ტემპერატურაზე.

მოდით ვივარაუდოთ - რამდენად თეორიულად შეიძლება ეს იყოს დამოკიდებული დირიჟორის წინააღმდეგობა ტემპერატურის მიმართ? რა ვიცით ტემპერატურის მატებაზე? მინიმუმ ორი ფაქტი.

Პირველი: ტემპერატურის მატებასთან ერთად, ნივთიერების ყველა ატომი იწყებს ვიბრაციას უფრო სწრაფად და უფრო დიდი ამპლიტუდით. ეს იწვევს იმ ფაქტს, რომ დამუხტული ნაწილაკების მიმართული ნაკადი უფრო ხშირად და უფრო ძლიერად ეჯახება სტაციონარული ნაწილაკებს. ერთია გადალახო ხალხის ბრბო, სადაც ყველა დგას და სულ სხვაა გადალახო ის, სადაც ყველა გიჟივით დარბიან. ამის გამო მცირდება მიმართულების მოძრაობის საშუალო სიჩქარე, რაც უდრის დენის სიძლიერის შემცირებას. ანუ, დირიჟორის წინააღმდეგობის გაზრდა დენზე.

მეორე: ტემპერატურის მატებასთან ერთად, თავისუფლად დამუხტული ნაწილაკების რაოდენობა ერთეულ მოცულობაზე იზრდება. თერმული ვიბრაციების უფრო დიდი ამპლიტუდის გამო, ატომები უფრო ადვილად იონიზდებიან. მეტი თავისუფალი ნაწილაკები - მეტი მიმდინარეობა. ანუ წინააღმდეგობა ეცემა.

საერთო ჯამში, ორი პროცესი ებრძვის ნივთიერებებს ტემპერატურის მატებასთან ერთად: პირველი და მეორე. საკითხავია ვინ გაიმარჯვებს. პრაქტიკა გვიჩვენებს, რომ მეტალებში ხშირად იმარჯვებს პირველი პროცესი, ხოლო ელექტროლიტებში მეორე პროცესი იმარჯვებს. ანუ, ლითონის წინააღმდეგობა იზრდება ტემპერატურის მატებასთან ერთად. და თუ იღებთ ელექტროლიტს (მაგალითად, წყალს ხსნარით სპილენძის სულფატი), მაშინ მისი წინააღმდეგობა მცირდება ტემპერატურის მატებასთან ერთად.

შეიძლება იყოს შემთხვევები, როდესაც პირველი და მეორე პროცესი მთლიანად აბალანსებს ერთმანეთს და წინააღმდეგობა პრაქტიკულად დამოუკიდებელია ტემპერატურისგან.

ამრიგად, წინააღმდეგობა იცვლება ტემპერატურის მიხედვით. გააჩერეთ ტემპერატურაზე t 1, იყო წინააღმდეგობა R 1. და ტემპერატურაზე t 2გახდა R 2. შემდეგ, როგორც პირველი შემთხვევისთვის, ასევე მეორესთვის, შეგვიძლია დავწეროთ შემდეგი გამოთქმა:

α რაოდენობას, ბატონებო, ეწოდება წინააღმდეგობის ტემპერატურის კოეფიციენტი.ეს კოეფიციენტი აჩვენებს წინააღმდეგობის შედარებითი ცვლილებაროდესაც ტემპერატურა იცვლება 1 გრადუსით. მაგალითად, თუ დირიჟორის წინააღმდეგობა 10 გრადუსზე არის 1000 Ohms, ხოლო 11 გრადუსზე - 1001 Ohms, მაშინ ამ შემთხვევაში

მნიშვნელობა არის ცხრილი. ანუ, ეს დამოკიდებულია იმაზე, თუ რა სახის მასალაა ჩვენს წინაშე. მაგალითად, რკინისთვის იქნება ერთი მნიშვნელობა, ხოლო სპილენძისთვის - მეორე. ცხადია, რომ ლითონების შემთხვევაში (წინააღმდეგობა იზრდება ტემპერატურის მატებასთან ერთად) α>0 და ელექტროლიტების შემთხვევაში (წინააღმდეგობა მცირდება ტემპერატურის მატებასთან ერთად) α<0.

ბატონებო, დღევანდელი გაკვეთილისთვის ჩვენ უკვე გვაქვს ორი რაოდენობა, რომლებიც გავლენას ახდენენ გამტარის მიღებულ წინააღმდეგობაზე და ამავდროულად დამოკიდებულია იმაზე, თუ რა სახის მასალაა ის ჩვენს წინაშე. ეს არის ρ, რომელიც არის გამტარის წინაღობა და α, რომელიც არის წინააღმდეგობის ტემპერატურის კოეფიციენტი. ლოგიკურია მათი გაერთიანების მცდელობა. და ასეც მოიქცნენ! Რა მოხდა ბოლოს? და აი ეს არის:

ρ 0-ის მნიშვნელობა არ არის სრულიად ცალსახა. ეს არის გამტარის წინაღობის მნიშვნელობა Δt=0. და რადგან ის არ არის მიბმული რაიმე კონკრეტულ რიცხვთან, არამედ მთლიანად განისაზღვრება ჩვენი - მომხმარებლების მიერ - მაშინ ρ ასევე ფარდობითი მნიშვნელობაა. ის უდრის გამტარის წინაღობის სიდიდეს გარკვეულ ტემპერატურაზე, რომელსაც ავიღებთ ნულოვან საორიენტაციო წერტილად.

ბატონებო, ჩნდება კითხვა - სად გამოვიყენოთ ეს? და, მაგალითად, თერმომეტრებში. მაგალითად, არის ასეთი პლატინის წინააღმდეგობის თერმომეტრები. მუშაობის პრინციპი არის ის, რომ ჩვენ ვზომავთ პლატინის მავთულის წინააღმდეგობას (როგორც ახლა გავარკვიეთ, ეს დამოკიდებულია ტემპერატურაზე). ეს მავთული არის ტემპერატურის სენსორი. და გაზომილი წინააღმდეგობის საფუძველზე, შეგვიძლია დავასკვნათ, რა არის გარემოს ტემპერატურა. ეს თერმომეტრები კარგია, რადგან ისინი საშუალებას გაძლევთ იმუშაოთ ძალიან ფართო ტემპერატურის დიაპაზონში. ვთქვათ რამდენიმე ასეული გრადუსის ტემპერატურაზე. რამდენიმე თერმომეტრი მაინც შეძლებს იქ მუშაობას.

და როგორც საინტერესო ფაქტი - ჩვეულებრივ ინკანდესენტურ ნათურას აქვს გაცილებით დაბალი წინააღმდეგობის მნიშვნელობა, როდესაც ის გამორთულია, ვიდრე ჩართულის დროს. ვთქვათ, ჩვეულებრივი 100 ვატიანი ნათურისთვის, ძაფის წინააღმდეგობა ცივ მდგომარეობაში შეიძლება იყოს დაახლოებით 50 - 100 Ohms. მაშინ როდესაც ნორმალური მუშაობის დროს ის იზრდება 500 Ohms-ის რიგით მნიშვნელობებამდე. წინააღმდეგობა იზრდება თითქმის 10-ჯერ! მაგრამ აქ გათბობა დაახლოებით 2000 გრადუსია! სხვათა შორის, ზემოაღნიშნული ფორმულების საფუძველზე და ქსელში დენის გაზომვით, შეგიძლიათ სცადოთ უფრო ზუსტად შეაფასოთ ძაფის ტემპერატურა. Როგორ? დაფიქრდი შენთვის. ანუ, როდესაც ნათურას ჩართავთ, მასში პირველად გადის დენი, რომელიც რამდენჯერმე აღემატება მოქმედ დენს, განსაკუთრებით იმ შემთხვევაში, თუ ჩართვის მომენტი მოდის სოკეტში არსებული სინუსური ტალღის პიკზე. მართალია, წინააღმდეგობა დაბალია მხოლოდ მცირე ხნით, სანამ ნათურა არ გაცხელდება. შემდეგ ყველაფერი ნორმალურად უბრუნდება და დინება ნორმალური ხდება. თუმცა, ასეთი დენის ტალღები არის ერთ-ერთი მიზეზი, რის გამოც ნათურები ხშირად იწვება, როდესაც ისინი ჩართულია.

მე გთავაზობთ აქ დავასრულოთ, ბატონებო. სტატია ჩვეულებრივზე ცოტა გრძელი აღმოჩნდა. იმედია ძალიან არ დაიღალე. წარმატებებს გისურვებთ ყველას და ისევ გნახავთ!

შემოუერთდით ჩვენს