Тұрақты электр тогы. Электромагниттік индукция құбылысы

Қазақстан Республикасы Білім  және Ғылым министрлігі 

Халықаралық гуманитарлық техникалық университеті

«Экономика  және құқық» факультеті 

«Есептеу  техникасы және стандарттау, сертификаттау» кафедрасы 
 

Курстық жұмыс

Тақырыбы: Тұрақты электр тогы. Электромагниттік индукция құбылысы. 
 

                                     Ғылыми  жетекшісі:

                                     Аға  оқытушы Қасымбекова  Ұ.Б.

                                             (аты жөні, ғылыми атағы )

                                     Орындаған студент

                                     Ширтиева  А.Р.

                                             (аты жөні) 

                                     050732. СС-117

                                     (тобы, шифры, мамандығы) 
 
 

Шымкент 2008 

Халықаралық Гуманитарлы -Техникалық Университеті Квалиметрия пәнінен курстық жұмыстың

«Экономика  және құқық» факультеті

«Есептеу  техникасы және стандарттау, сертификаттау» кафедрасы

                                                          

                                                             «Бекітемін»

                                                    Кафедра меңгерушісі

                                                    Әбішев М.С.

                                                    «_____»___________2008 ж.

Студенттің  курстық жұмысына

ТАПСЫРМАСЫ

_________________________________________________________________

(студенттің аты-жөні)

Жұмыстың тақырыбы:_______________________________________________

__________________________________________________________________

2.Жұмыстың аяқталу  уақыты_________________________________________

3.Жұмыстың керек  материалдар______________________________________

4.Жұмыстың мазмұны  (әдебиеттік және патенттік ізденісі,  эксперименталдық  бөлім, заттың шығу  сипаттамасы, эксперименттің әдістемесі, экспериментальдық материалдарға талдау, қорытынды)___________________

5.Кестелік эәне графикалық материалдардың тізімі _______________________

6. Әдебиеттер тізімі__________________________________________________

7. Курстық жұмыстың орындалуы туралы график_________________________

 

8. Тапсырманың берілген уақыты____________________________________

   Курстық  жұмыстың жетекшісі_____________________________________

9. Тапсырманы  алған студент________________________________________

Мазмұны: 

Кіріспе 

  ІІ Негізгі бөлім

2.1. Тұрақты электр тогы.

2. Ом, Джоуль- Ленц заңы, Кирхгоф ережесі

2.3. Электромагниттік индукция құбылысы.

2.4.Электромагниттік индукция құбылысының ашылу

                     тарихы. Фарадей заңдары.

2.2 Электростатика

2.3  Электр өрісінің өткізгіштерге әсері. 

ІІІ Магнит өрісі.

3.1  Магнит  өрісі және оның сипаттамалары. 

3.2 Тік  токтың магнит өрісі

3.3  Ампер  заңы. Паралллел токтардың өзара  әсерлесуі. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

І  Тұрақты ток заңдарымен танысу 

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=enSv.

                                                             

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.

     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.

       Қалай болғанда да мұғалім материалды жақсы меңгерген болуы тиіс, онсыз материалды сапалық тұрғыдан да түсіндіруі қиын.

       Материалдың электр өткізгіштігінің теоиясын 1900 жылы алғаш жасаған   П. Друде  болғанымен, оны жетілдірген Г.А. Лоренц болды. Әр түрлі зат-тардың электрлік қасиетін олардағы электрондардың қозғалысы арқылы

түсіндіру электрондық теорияның мазмұнын құрайды.

      Классикалық электрондық теория мынадай қағидаларды басшылыққа алады:

1. Электрондардың қозғалысы классикалық механика заңдарына бағынады.
2. Электрондар бір-бірімен әсерлеспейді.
3. Электрондар тек кристалдық тордағы иондармен әрекеттеседі, әрекет-тесуі – олардың тек соқтығысуы ғана.
4. Соқтығысулар аралығында электрондар еркін қозғалады.
5. Денедегі еркін электрондар идеал газ тәрізді электрондық газ түзеді, электрондық газ да энергияның еркіндік дәрежесіне қарай бір қалыпты таралу заңына бағынады.