Ֆիզիկա 9

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:

Երբ 220 Վ լարման ցանցին միացված էլեկտրական լամպի պարույրով անցնում է 4 կլ (կիլոջոուլ) լիցք, կարող ենք հաշվել կատարված աշխատանքը՝ օգտագործելով բանաձևը:

Աշխատանքը (A) հաշվարկվում է ըստ բանաձևի.

𝐴
=
𝑈
⋅
𝑄
A=U⋅Q

որտեղ
𝑈
U լարման արժեքն է (220 Վ), իսկ
𝑄
Q լիցքը (4 կլ = 4000 Ջ):

Նախ, փոխարկենք լիցքը ջոուլների, ապա կարող ենք մտնել բանաձևը:

𝐴
=
220
 
Վ
×
4000
 
Ջ
A=220Վ×4000Ջ

Հաշվում ենք:

𝐴
=
880000
 
Ջ
=
880
 
Կլ
A=880000Ջ=880Կլ

Ուստի, երբ 220 Վ լարման ցանցին միացված էլեկտրական լամպի պարույրով անցնում է 4 կլ լիցք, կատարված աշխատանքը 880000 ջոուլ է:

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

Լարման (U) հաշվարկելու համար կարող ենք օգտագործել այն բանաձևը, որը կապում է աշխատանքը (A), լիցքը (Q) և լարման (U) արժեքը.

𝐴
=
𝑈
⋅
𝑄
A=U⋅Q

Այստեղ աշխատանքը (A) հավասար է 1600 Ջ, իսկ լիցքը (Q) պետք է փոխարկենք ջոուլների:

40 Կլ լիցքը 40000 Ջ է:

Հիմա կարող ենք վերաշարադրել բանաձևը, որպեսզի գտնենք լարման արժեքը:

𝑈
=
𝐴
𝑄
U=
Q
A



Ստեղծենք հաշվարկը.

𝑈
=
1600
 
Ջ
40000
 
Ջ
=
0.04
 
Վ
U=
40000Ջ
1600Ջ

=0.04Վ

Ուստի, էլեկտրական ջերմատաքացուցիչի վրա լարման արժեքը 0.04 Վ է:

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

Եթե վոլտաչափը միացված լինի шгղթային, ապա այն կցուցադրի սխալ արժեք, քանի որ այն չի չափի իրական լարումը սարքի վրա, այլ ցույց կտա միայն ընդհանուր հոսանքի լարումը շղթայում:

Ուստի, վոլտաչափը պետք է միացնել հետեւյալ կերպ.

Միացնել վոլտաչափը ջերմատաքացուցիչի երկու ծայրերին, որպեսզի այն չափի լարումը՝ խուսափելով շղթայի մեջ ներառելուց:

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:

Երկաթե հաղորդալարի դիմադրությունը (R) կարելի է հաշվարկել հետևյալ բանաձևով.

𝑅
=
𝜌
⋅
𝐿
𝐴
R=ρ⋅
A
L



որտեղ

𝑅
R — դիմադրությունը,
𝜌
ρ — նյութի տեսակարար դիմադրությունը,
𝐿
L — հաղորդալարի երկարությունը,
𝐴
A — հաղորդալարի լայնական հատույթի մակերեսը:
Տվյալները.

𝜌
=
0.1
 
Օմ
⋅
մմ
2
/
մ
ρ=0.1Օմ⋅մմ
2
/մ
𝐿
=
240
 
կմ
=
240000
 
մ
L=240կմ=240000մ
𝐴
=
12
 
մմ
2
A=12մմ
2

Հաշվում ենք դիմադրությունը.

𝑅
=
0.1
⋅
240000
12
R=0.1⋅
12
240000



Երկրորդիվենք:

𝑅
=
0.1
⋅
20000
=
2000
 
Օմ
R=0.1⋅20000=2000Օմ

Ուստի, Երևանի և Գորիսի միջև ձգվող 12 մմ² լայնական հատույթի մակերես ունեցող երկաթե հաղորդալարի դիմադրությունը 2000 Օմ է:

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