Тұрақты электр тогы

Зарядталған бөлшектердің реттелген қозғалысын - электр тогы дейміз. Электр тогы ток күші деп аталатын шамамен сипатталады. Ток күші уақыт бірлігі ішінде берілген өткізгіштің көлденең қимасынан өтетін зарядтар шамасы: . Бұл өрнек токтың лездік мәнін сипаттайды. Егер токтың күші мен бағыты уақыт өтуіне сәйкес өзгермейтін болса, онда мұндай ток тұрақты ток деп аталады: ;

Мұндағы: q - өкізгіштің көлденең қимасы арқылы t уақыт ішінде өтетін электр заряды. Тоқ күшінің өлщемі - 1 Ампер. Электр тогы өзі өткен бет бойынша біркелкі таралмауы да мүмкін. Электр тогы сан жағынан ток тығыздығы деген шамамен сипатталады. Сонымен ток тығыздығы деп өткізгіштің бірлік көлденең қимасынан өтетін ток күшін айтамыз: . Егер де ток өткізгіштің көлденең қимасынан біркелкі өтпесе, онда ток тығыздығы: .

Егер dt уақыт ішінде өткізгіштің көлденең қимасы арқылы заряд тасымалданса (мұндағы n, e, - концентрация, заряд және зарядтың реттелген қозғалысының жылдамдығы), онда ток күші .

Ал, өткізгіштегі ток тығыздығы мынаған тең болады: .

Тоқ тығыздығы - векторлық шама. Өлшем бірлігі: .

19. Айнымалы тоқ.

Айнымалы тоқ деп тоқ күші, электр қозғаушы күші және бағыты периодты түрде өзгеріп отыратын токты айтады.

Тұрақты ток көзіне жалғанған конденсатордан ток жүрмейді. Ал, айнымалы ток көзіне жалғасақ, одан ток өтеді.Әйтсе де конденсатор токтың жүруіне кедергі жасайды. Ол сиымдылық кедергі деп аталады: .

Айнымалы ток күші өткізгіштің формасына байланысты. Түзу өткізгіштің ток күші бірнеше орамы бар өткізгішке қарағанда көп болатыны анықталған. Яғни орамы көп катушкадан ток өткенде ток күші азаяды. Өткізгіштің осы кедергісін индуктивтік кедергі деп атайды: .

Тізбектей қосылған реостат, конденсатор мен катушканың толық кедергісі:

,

мұндағы R – актив (Ом) кедергі, - реактив кедергі, Z – импеданс.

Тұрақты тоқ тізбек арқылы өткенде бөлінетін жылу мөлшері Джоуль – Ленц заңымен анықталады: .

20. Электр қозғаушы күш.

Электр тогы тұрақты болу үшін өткізгіштің ұштарындағы потенциалдар айырымы (немесе кернеуі) тұрақты болу керек. Өткізгіштің тұрақты кернеуін болдыру үшін белгілі бір энергия қоры қажет. Осындай тұрақты кернеуді әдетте ток көздері немесе кернеу көздері деп атайды.

Кез келген ток көзінің ішкі кедергісі r болады. Ток көзінің екі полюсі болады, оның жоғары потенциалы бар жағы - оң, төменгі потенциалы бар жағы - теріс деп аталады. Осы полюстердің арасында потенциалдар айырымы болады. Сонда ток көзінің полюстеріндегі кернеу: . Әдетте, электр өрісі өткізгіште потенциалдың кему жағына қарай бағытталған токты туғызады. Электр кернеуінің бағыты да осы потенциалдың кему жағына бағытталады.

Егер ток көзінің ішінде электрлік кернеуліктен басқа ешқандай әсер болмаса, онда зарядтар қозғалысы оң полюстен теріс полюске бағытталып, ішкі кедергісі арқылы ток жүрер еді де, потенциалдары теңескеннен кейін токтың жүруі тоқтар еді. Ал, шын мәнінде ток көзі сыртқы тізбекке қосылмағандықтан, оның кернеуі ұзақ сақталады, сөйтіп онда ешқандай ток болмайды. Өйткені, ток көзінде электростатикалық күштерден басқа күштер, яғни бөгде күштер деп аталатын күштер бар. Зарядтарды тасымалдау жұмысын жасайтын бөгде күштерді, әдетте электр қозғаушы күштер (э.қ.к.) деп атайды.

Сонымен, ток көздерін э.қ.к. көздері дейді де, оны әрпімен белгілейді:

Э.қ.к. - нің өлшемі потенциал өлшеміндей, яғни 1 Кл зарядты тасымалдау үшін істелетін жұмыс 1Дж болатын э.қ.к. өлшеміне 1В алынады: .

Ток потенциалдың кему жағына қарай бағытталған. Электр күштері арқылы орын ауыстырған зарядтың жұмысы: , .

Ұзындығы l өткізгіштің ұштарындағы потенциалдар айырымы немесе кернеуі: . Мұндағы, ток көзінің э.қ.к. - і.

Тұйық тізбектегі зарядқа әсер ететін бөгде күш: . Мұндағы бөгде күштің өріс кернеулігі.

Тұйық тізбектегі зарядқа әсер ететін бөгде күштің жұмысы: .

Зарядқа тағы да электростатикалық өріс күші әсер етеді: .

Демек, тізбектің әрбір нүктесіндегі зарядқа әсер ететін қорытқы күш:

.

Ал, осы күштің тізбектің l бөлігіндегі жұмысы:

^.

Тұйық тізбек үшін электростатикалық күштің жұмысы нөлге тең, сондықтан: ^.