Ֆիզիկա

Դաս 11: Էլեկտրական լարում: Գաղափար ԷԼՇՈՒ-ի մասին: Վոլտաչափ

Դաս 12: Էլեկտրական դիմադրություն:Օհմի օրենքը

Էլեկտրական հոսանքը լիցքավորված մասնիկների ուղղորդված շարժում է, որն առաջանում է, երբ էլեկտրական դաշտի կողմից նրանց վրա ուժ է ազդում և հետևաբար աշխատանք է կատարվում: Հոսանքի աշխատանքը համեմատական է տեղափոխված լիցքի քանակին՝ q-ին, հետևաբար նրա հարաբերությունը այդ լիցք քանակին հաստատուն մեծություն է և  կարող է բնութագրել էլեկտրական դաշտը հաղորդչի ներսում: Այդ ֆիզիկական մեծությունը կոչվում է լարում և նշանակվում է U տառով: 

Լարումը  ցույց է տալիս տվյալ տեղամասով 1Կլ լիցք անցնելիս էլեկտրական դաշտի կատարած աշխատանքը:

Լարումը սկալյար ֆիզիկական մեծություն է, որը հավասար է դաշտի կատարած աշխատանքի  հարաբերությանը հաղորդչով տեղափոխված լիցքի քանակին: U=A/q 

Էլեկտրական լարման միավորը կոչվում է վոլտ (Վ) հոսանքի առաջին աղբյուր ստեղծող Ա. Վոլտայի պատվին:

1Վ այն լարումն է, որի դեպքում շղթայի տեղամասով 1Կլ լիցք տեղափոխելիս էլեկտրական դաշտը կատարում է 1Ջ աշխատանք:

Վոլտաչափի սեղմակները միացվում են էլեկտրական շղթայի այն կետերին, որոնց միջև անհրաժեշտ է չափել լարումը՝ չափվող տեղամասին զուգահեռ։

Վոլտաչափի «+» նշանով սեղմակն անհրաժեշտ է միացնել էլեկտրական շղթայի չափվող տեղամասի այն կետի հետ, որը միացված է հոսանքի աղբյուրի դրական բևեռին, իսկ «−» նշանով սեղմակը՝ բացասական բևեռին: 

Կազմենք շղթա՝ հոսանքի աղբյուրին հերթականորեն միացնելով հաղորդիչներ, որոնք միմյանցից տարբերվում են երկարությամբ, հաստությամբ կամ նյութի տեսակով:  Հաղորդիչներով անցնող հոսանքի ուժը  չափենք ամպերաչափի օգնությամբ:

Փորձը ցույց է տալիս, որ միևնույն հոսանքի աղբյուրի, այսինքն նույն լարման դեպքում տարբեր հաղորդիչներով անցնող հոսանքի ուժը տարբեր է: Այսինքն նրանք տարբեր կերպ են հակազդում իրենց միջով անցնող հոսանքակիր մասնիկներին:

Էլեկտրական հոսանքի նկատմամբ հաղորդչի հակազդեցությունը բնութագրող ֆիզիկական մեծությունը կոչվում է հաղորդչի էլեկտրական դիմադրություն և նշանակվում  R տառով:

Փորձը ցույց է տալիս, որ գլանաձև  հաղորդչի դիմադրությունը տվյալ ջերմաստիճանում կախված է նրա L երկարությանից, S լայնական հատույթի մակերեսից և նյութի տեսակից: Ընդ որում, հաղորդչի դիմադրությունը նրա L երկարությունից կախված է ուղիղ համեմատականորեն, իսկ S լայնական հատույթի մակերեսից՝ հակադարձ համեմատականորեն: R=ρl/S

Էլկտրական շղթայով հոսանքի անցումը բնութագրում են երեք մեծություններ. I՝ հոսանքի ուժը,U՝ լարումը,R՝ դիմադրությունը: Այս մեծությունների միջև գոյություն ունի կապ, որը որպես օրենք սահմանել է Գ. Օհմը 1827թ.-ին:

Անփոփոխ դիմադրության դեպքում տեղամասով անցնող հոսանքի ուժն ուղիղ համեմատական է լարմանը:

Այսինքն, որքան մեծ է U լարումը շղթայի տեղամասի ծայրերում, այնքան մեծ է նրանով անցնող I հոսանքի ուժը, և I(U) կախման գրաֆիկը իրենից ներկայացնում է ուղիղ գիծ:

Անփոփոխ լարման դեպքում հոսանքի ուժը հակադարձ համեմատական է դիմադրությանը:

Հոսանքի ուժը շղթայի տեղամասում հավասար է այդ տեղամասի լարման և նրա դիմադրության հարաբերությանը: I=U/R

Օհմի օրենքից ստացվում է, որ դիմադրության նվազման դեպքում հոսանքի ուժն աճում է, և եթե հոսանքի ուժը գերազանցի տվյալ շղթայի համար թույլատրելի արժեքը, ապա շղթային միացված բոլոր սարքերը կարող են շարքից դուրս գալ: Այդպիսի իրավիճակ առաջանում է կարճ միացման դեպքում, երբ շղթայի երկու կետորը միացվում են շատ փոքր դիմադրություն ունեցող հաղորդիչով: Կարճ միացումը կարող է հրդեհի պատճառ դառնալ:

Թեմատիկ հարցեր և խնդիրներ՝

1․Ի՞նչ աշխատանք է կատարվում, երբ 220 Վ լարման ցանցին միացված  էլեկտրական լամպի պարույրով անցնում է 4 Կլ լիցք:

A=Uq=220×4=880Ջ

2․Ինչի՞ է հավասար լարումը էլեկտրական ջերմատաքացուցիչի վրա, եթե դրանով 40 Կլ լիցք անցնելիս կատարվում է 1600 Ջ աշխատանք:

U=A/q=1600:40=40Վ

3․ Փորձարարը պետք է չափի էլեկտրական լարումը ջերմատաքաչուցիչի ծայրերին: Ո՞ր դեպքում է նա ճիշտ միացրել վոլտաչափը շղթային:

գ

4․Որոշեք Երևանից Գորիս  ձգվող 12 մմ² լայնական հատույթի մակերես ունեցող երկաթե հաղորդալարի դիմադրությունը, եթե այդ քաղաքների միջև հեռավորությունը 240 կմ է: Երկաթի տեսակարար դիմադրությունը 0.1 Օմ·մմ²/մ է:

5․Ինչի՞ է հավասար 620 Օմ դիմադրություն ունեցող պարույրով անցնող հոսանքի ուժը, եթե նրա ծայրերում կիրառված լարումը 12 Վ է:

I=U/R=12/620=3/155Ա