Омдық және омдық емес кедергіні талқылайтын мысал сұрақтар
Пендахулуан
Электр тізбектеріндегі кедергі электротехника мен электрониканы түсіну үшін маңызды негізгі ұғым болып табылады. Кедергі компонентке кернеу берілгенде ол арқылы қанша ток өтетінін анықтайды. Физикада кедергінің екі негізгі түрі белгілі: омдық кедергі және омдық емес кедергі. Бұл мақалада кедергінің екі түрі де егжей-тегжейлі түсіндіріледі, сонымен қатар түсінігіңізді тереңдету үшін бірнеше мысал есептері мен талқылаулар келтіріледі.
Омдық кедергі
Омдық кедергі - бұл Ом заңына бағынатын кедергі, ол екі нүкте арасындағы өткізгіш арқылы өтетін ток күші сол екі нүкте арасындағы кернеуге тура пропорционал екенін көрсетеді. Математикалық тұрғыдан бұл заңды былай жазуға болады:
«математика»
V = ИК
««
Қайда:
– V – кернеу (Вольт)
– I – ток күші (Ампер)
– R – кедергі (Ом)
Омдық кедергісі бар компоненттерде әдетте ток пен кернеу арасындағы байланыстың графигі түзу сызық түрінде болады.
Омдық кедергіге мысал сұрақтар
1-сұрақ: Кедергісі 10 Ом болатын резистор 5 вольт кернеуге қосылған. Резистор арқылы өтетін ток күшін есептеңіз.
Талқылау:
Ом заңын қолдану:
\[ V = IR \]
Белгілі:
– В = 5 Вольт
– R = 10 Ом
Сонымен:
\[ I = \frac{V}{R} = \frac{5}{10} = 0,5 \, \text{Ампер} \]
Сонымен, резистор арқылы өтетін ток күші 0,5 Ампер.
2-мысал. Параллель тізбектердегі Омдық кедергі.
2-сұрақ: Әрқайсысының кедергісі 4 Ом және 6 Ом болатын екі резистор параллель жалғанған, содан кейін 12 вольтты кернеу көзіне қосылған. Тізбекте ағып жатқан жалпы ток күшін есептеңіз.
Талқылау:
Параллель тізбекте әрбір резистордағы кернеу бірдей:
– В = 12 Вольт
Жалпы ток күшін алу үшін алдымен Ом заңын қолданып әрбір резистордағы ток күшін табу керек, содан кейін оларды қосу керек.
1. 4 Ом резистордағы ток күші:
\[ I_1 = \frac{V}{R_1} = \frac{12}{4} = 3 \, \text{Ампер} \]
2. 6 Ом резистордағы ток күші:
\[ I_2 = \frac{V}{R_2} = \frac{12}{6} = 2 \, \text{Ампер} \]
Тізбектегі жалпы ток күші:
\[ I_{жалпы} = I_1 + I_2 = 3 + 2 = 5 \, \text{Ампер} \]
Сонымен, тізбектегі жалпы ток күші 5 Ампер.
Омдық емес кедергі
Омдық емес кедергі - Ом заңына бағынбайтын кедергі. Омдық емес кедергісі бар компоненттерде кернеу мен ток арасындағы байланыс сызықтық емес және температура, жиілік немесе электр өрісі сияқты бірнеше басқа факторларға байланысты болуы мүмкін. Кейбір мысалдарға қыздыру шамдары, диодтар және транзисторлар жатады.
Омдық емес кедергіге мысал сұрақтар
3-сұрақ: Идеал диод 0.7 вольттық тікелей кернеуге қосылған. Егер идеал диодтың кедергісі өте аз деп есептелсе, бұл кернеу қолданылғанда қандай ток өтеді?
Талқылау:
Идеал диодта, тура бағытталған кезде, диод токтың өте аз кедергімен ағуына мүмкіндік береді. Сондықтан, ағып жатқан ток оның кедергісімен анықталады, ол іс жүзінде нөлге тең. Идеал жағдайда бұл кедергі соншалықты аз, сондықтан ток тек кернеу көзінің сыйымдылығымен шектеледі.
Диод идеалды болғандықтан, ток күші өте үлкен болуы мүмкін, бұл кернеу көзінің және оған қосылған байланысты тізбектің сыйымдылығына жақындайды. Дегенмен, практикалық қолдануда басқа тізбектердің кедергісі және кернеу көзінің сыйымдылық шектері нақты ток күшін шынайы түрде анықтайды.
Егер кернеу көзі шексіз ток бере алса, онда ағып жатқан ток өте үлкен деп есептеуге болады, бірақ шын мәнінде ток шегін көздің сыйымдылығымен анықтамай, ол онша ақылға қонымсыз.
4-мысал: Қыздыру шамдарындағы омдық емес кедергі
4-сұрақ: Қыздыру шамының номиналды кернеуі 220 Вольт және қуат тұтынуы 100 Ватт болатын омдық емес қасиеттері бар. Шам жанып тұрған кездегі кедергіні номиналды қуат пен кернеуге сәйкес есептеңіз.
Талқылау:
Белгілі:
– В = 220 Вольт
– P = 100 Ватт
Электр қуатының формуласын қолдана отырып,
\[ P = VI \]
Сонымен, ағып жатқан ток:
\[ I = \frac{P}{V} = \frac{100}{220} \шамамен 0.455 \, \text{Ампер} \]
Келесі кезекте, Ом заңын қолдана отырып,
\[ R = \frac{V}{I} = \frac{220}{0.455} \шамамен 484 \, \text{Ом} \]
Сонымен, қыздыру шамының номиналды қуаты мен кернеуі жанған кездегі кедергісі шамамен 484 Ом құрайды.
Қорытынды
Омдық және омдық емес кедергінің айырмашылығын түсіну электр тізбегін талдауда өте маңызды. Омдық кедергі кернеу мен ток арасындағы сызықтық байланыспен Ом заңына бағынады, ал омдық емес кедергі сызықтық емес және оған басқа да бірнеше факторлар әсер етуі мүмкін. Жоғарыда келтірілген әртүрлі мысалдар мен талқылаулардың көмегімен біз кедергінің осы екі түрінің қалай жұмыс істейтінін және электр тізбегіндегі ток күшін, кернеуді және кедергіні қалай есептеу керектігін жақсырақ түсіне аламыз.
Омдық және омдық емес кедергіні білу, әсіресе электр немесе электроника саласында жұмыс істейтіндер үшін өте пайдалы, себебі ол тізбектерді тиімдірек және нәтижелі түрде жобалауға және талдауға көмектеседі.
