Тұрақты ток электр қуатын талқылау сұрақтарының мысалы
Тұрақты ток (ТТ) электр тогы инженерия мен физикада таныс құбылыс. Тұрақты ток - бұл электрондардың өткізгіш арқылы бір бағытта ағымы, әдетте тізбектегі оң терминалдан теріс терминалға қарай. Бұл мақалада біз осы тақырыпты түсінуімізді жақсартуға көмектесу үшін тұрақты ток электр тогына қатысты бірнеше мысал есептерді және олардың талқылауын қарастырамыз.
1. Тізбектей тізбек
1-сұрақ:
20 В кернеу көзіне қосылған, әрқайсысының мәндері 4 Ом, 6 Ом және 10 Ом болатын үш резистордан тұратын тізбектелген тізбек берілген. Тізбек арқылы өтетін ток күшін есептеңіз.
Талқылау:
Алдымен, тізбектей жалғанған тізбектегі жалпы кедергіні есептеуіміз керек. Тізбектей жалғанған тізбекте жалпы кедергі (R_total) әрбір жеке кедергінің қосындысы болып табылады.
\[ R_{\text{total}} = R_1 + R_2 + R_3 \]
\[ R_{\text{total}} = 4Ω + 6Ω + 10Ω = 20Ω \]
Осыдан кейін, ток күшін есептеу үшін Ом заңын қолданамыз. Ом заңы \(V = I \R \ есе) деп көрсетеді. Осылайша, ток күшін (I) келесідей есептеуге болады:
\[ I = \frac{V}{R_{\text{total}}} \]
\[ I = \frac{20V}{20Ω} = 1A \]
Демек, тізбек арқылы өтетін ток күші 1 ампер.
2. Параллель тізбек
2-сұрақ:
Кедергілері 3 Ом, 6 Ом және 12 Ом болатын үш резистор параллель жалғанған және 12 В кернеу көзіне қосылған. Әрбір резистор арқылы өтетін ток күшін есептеңіз.
Талқылау:
Параллель тізбек үшін әрбір резистордағы кернеу (V) бастапқы кернеумен бірдей және тең. Алдымен, әрбір ток күшін Ом заңын қолданып есептейміз.
\[ I_1 = \frac{V}{R_1} = \frac{12V}{3Ω} = 4A \]
\[ I_2 = \frac{V}{R_2} = \frac{12V}{6Ω} = 2A \]
\[ I_3 = \frac{V}{R_3} = \frac{12V}{12Ω} = 1A \]
Әрбір резистор арқылы өтетін ток күші 4А, 2А және 1А.
Сонымен қатар, біз көзден ағып жатқан жалпы ток күшін Кирхгофтың ток заңын қолдана отырып есептей аламыз, ол нүктеге кіретін жалпы ток күші одан шығатын ток күшіне тең екенін көрсетеді:
\[ I_{\text{total}} = I_1 + I_2 + I_3 = 4A + 2A + 1A = 7A \]
3. Тізбектей және параллель тізбектердің комбинациясы
3-сұрақ:
4Ω, 6Ω, 12Ω және 12Ω мәндері бар төрт резистор біріктірілген тізбекке орналастырылған, атап айтқанда 4Ω және 6Ω тізбектей орналасқан, содан кейін нәтиже 12Ω-ға параллель орналасқан, ал соңында үшінші 12Ω-ға тізбектей орналасқан. Егер кернеу көзі 24 В болса, тізбекте ағып жатқан жалпы ток күшін анықтаңыз.
Талқылау:
Бірінші қадам - бірінші тізбектелген тізбектің кедергісін есептеу.
\[ R_{\text{series}} = 4Ω + 6Ω = 10Ω \]
Содан кейін, жоғарыдағы нәтижелерді параллель орналасқан 12Ω-мен біріктіреміз.
\[ \frac{1}{R_{\text{parallel}}} = \frac{1}{10Ω} + \frac{1}{12Ω} \]
\[ \frac{1}{R_{\text{parallel}}} = \frac{6}{60} + \frac{5}{60} = \frac{11}{60} \]
\[ R_{\text{parallel}} = \frac{60}{11}Ω \шамамен 5.45Ω \]
Енді біз бұл нәтижені соңғы 12 Ом-мен тізбектей қоямыз.
\[ R_{\мәтін{жалпы}} = R_{\мәтін{параллель}} + 12Ω \]
\[ R_{\text{total}} = 5.45Ω + 12Ω = 17.45Ω \]
Толық ток күшін анықтау үшін Ом заңын қолданамыз:
\[ I_{\мәтін{жалпы}} = \frac{V}{R_{\мәтін{жалпы}}} \]
\[ I_{\text{total}} = \frac{24V}{17.45Ω} \шамамен 1.38A \]
4. Тізбектегі қуат
4-сұрақ:
Кедергісі 5 Ом және резистор арқылы өтетін ток күші 2 А болған жағдайда, резистордың тарататын қуатын есептеңіз.
Талқылау:
Қуатты (P) келесі формула бойынша есептеуге болады:
\[ P = I^2 \рет R \]
\[ P = (2A)^2 \рет 5Ω \]
\[ P = 4 \5 еселеу = 20 Вт \]
Сонымен, резистор тарататын қуат 20 ватт.
5. Тізбектегі нүктелердегі потенциал
5-сұрақ:
Тізбек әрқайсысы 30 В кернеу көзімен тізбектей қосылған 10 Ом және 20 Ом екі резистордан тұрады. Екі резистор арасындағы нүктедегі потенциалды есептеңіз.
Талқылау:
Ең алдымен, тізбек арқылы өтетін ток күшін есептейміз.
\[ R_{\text{total}} = 10Ω + 20Ω = 30Ω \]
\[ I = \frac{30V}{30Ω} = 1A \]
Екі резистор арасындағы нүктедегі потенциалды бірінші резистордағы кернеудің төмендеуін есептеу арқылы табуға болады.
\[ V_{10Ω} = I \рет R_1 = 1A \рет 10Ω = 10V \]
Осылайша, екі резистор арасындағы нүктедегі потенциал \(30В – 10В = 20В \) болады.
Қорытынды
Бұл мақалада тұрақты ток электр тізбектеріне қатысты бірнеше мысал есептері және олардың шешімдері талқыланды. Оларға тізбектей, параллель және аралас тізбектер, сондай-ақ әртүрлі нүктелердегі қуат пен потенциалды есептеу кіреді. Бұл негізгі ұғымдарды терең түсіну электр және электрониканы зерттейтін кез келген адам үшін өте маңызды. Әртүрлі есеп түрлерімен үнемі жаттығу бұл материалды игеруге үлкен көмектеседі.
