Oddiy hayotiy vaziyat - o'rnatilishi kerak yangi rozetka yoki mamlakatdagi kalit. Buning uchun hamma narsa bor - rozetka, sim, mahkamlagichlar, o'rnatish uchun joy tanlangan. Uni oling va bajaring. Lekin yoq! Mavjud simdan foydalanish mumkinligini tekshirishni unutdingizmi? Ushbu imkoniyatni aniqlash uchun oqim zichligi kabi tushunchadan foydalanish va uning ruxsat etilgan qiymatini aniqlash kerak.
Bu ko'rsatkich nima va nima uchun bu juda muhim? Oddiy sharoitlarda u o'tkazgichning butun hajmidan o'tadi, deb ishoniladi. Soddalashtirilgan - o'tkazgichning kesimidan o'tadigan oqimning qiymati uning zichligi deb hisoblanadi. Uni o'lchash uchun kvadrat metr uchun amper (A / sq.m) kabi birlik ishlatiladi va u sim orqali oqayotganda ruxsat etilgan oqim miqdorini aniqlashga xizmat qiladi.
Bu talablar qayerdan kelib chiqadi? Hammasi juda oddiy. Har qanday o'tkazgich oqim oqimiga qarshilik ko'rsatadi, buning natijasida uning bir qismi "yo'qoladi". Ushbu "yo'qolgan" oqim o'tkazgichning isishiga olib keladi. Agar yo'qotishlar katta bo'lsa, u holda o'tkazgichning haddan tashqari qizishi kuzatiladi va u eriydi. Buning oldini olish uchun har bir turdagi qurilma uchun ruxsat etilgan oqim zichligi o'rnatiladi, unga rioya qilish simlarning ishonchli ishlashini ta'minlaydi.
Endi aniq bo'lishi kerakki, agar o'tkazgich kesimi noto'g'ri tanlangan bo'lsa, ya'ni. sezilarli quvvat sarflaydigan yukni ishlatish yoki bir vaqtning o'zida bir nechta maishiy texnikani (choynak, kompyuter, televizor va boshqalarni) yoqish kerak, keyin sezilarli oqim oqimi simlarning qizib ketishiga olib keladi va ular eriydi. Yoki yong'inga olib keling.
Shuning uchun, sim qismini tanlashda yoki yukni ulash rejalashtirilgan boshqa har qanday holatda, ruxsat etilgan elektr tokining zichligini hisobga olish kerak. Ushbu maqsadlarni amalga oshirishda muhandislar maxsus formulalar va jadvallardan foydalanadilar. Biroq, ruxsat etilgan oqim zichligiga asoslangan hisoblash amaliy nuqtai nazardan juda maqbul bo'lgan natijani beradi.
Buning uchun murakkab formulalar va katta hajmli jadvallardan foydalanish shart emas. Faqat bitta qiymatni hisobga olish kerak - mis simdagi oqim zichligi kvadrat metr uchun oltidan o'n amperdan oshmasligi kerak. millimetr. Berilgan ma'lumotlar mis uchun amal qiladi. Chunki ular hozirda asosan ishlatiladi mis simlar, ko'rsatilgan ma'lumotlar uni qo'llash imkoniyatini aniqlash uchun etarli bo'lishi kerak.
Bu raqamlarni quyidagi tarzda tushunish kerak. Uzoq muddatli ish paytida kontaktlarning zanglashiga olib keladigan oqim zichligi 6 A / sq dan oshmasligi kerak. mm. Keyin simlar yorug'lik rejimida ishlaydi va u uzoq vaqt davomida ishlatilishi mumkin. Shu bilan birga, u 10 A/sq da ham ishlashi mumkin. mm, lekin bu rejim qisqa muddatli bo'lishi kerak.
Qanday qilib uni amalda qo'llash kerak? Maksimal ulangan yukni aniqlash kerak. Misol uchun, beshta 100 Vt lampochkali qandil, televizor, kompyuter, muzlatgich bir vaqtning o'zida yoqilsin. Umumiy quvvat 5 kVt dan oshmaydi, biz bu ko'rsatkichni tarmoq kuchlanishiga ajratamiz, 5000 Vtni 220 V ga bo'lamiz, biz 23A yaxlitlashamiz. Bu shuni anglatadiki, bunday oqimning qisqa muddatli rejimda o'tishini ta'minlash uchun 2,5 kvadrat metr kesimli mis sim kerak bo'ladi. millimetr.
Siz bu masalaga boshqa yo'l bilan yondashishingiz mumkin. Agar rozetkada u 6A oqim uchun mo'ljallangan deb yozilgan bo'lsa, u holda bir kvadratdan ortiq kesimli mis simlardan foydalaning. mm kerak emas, rozetka tezroq yonib ketadi. Faqat ma'lumot uchun - agar alyuminiy o'tkazuvchan material sifatida ishlatilsa, u holda ruxsat etilgan oqim zichligi 4-6 A / kv. mm. Shunday qilib, berilgan raqamlardan foydalanib, simni ulash qurilmasi uchun simning qaysi qismini ishlatish kerakligini aniqlashingiz mumkin.
Yuqoridagi material "joriy zichlik" tushunchasini belgilaydi. Kerakli sim kesimini tanlash uchun uni qo'llash zarurati tasvirlangan. Berilgan amaliy maslahat ishda ushbu parametrdan qanday foydalanish haqida.
46. Differensial va integral shakldagi Om qonuni. O'tkazuvchanlik va qarshilik.
Nemis fizigi G. Om unga ko'ra qonunni eksperimental ravishda o'rnatdi oqim bir xilda oqadi(tashqi kuchlar yo'q) metall o'tkazgich, o'tkazgichdagi kuchlanish pasayishiga mutanosib: 
Supero'tkazuvchilar qarshiligi. Qiymat R chaqirdi o'tkazgichning elektr qarshiligi. Qarshilik birligi 1 ohm. Bir hil silindrsimon o'tkazgich uchun 
, Qayerda l- o'tkazgich uzunligi; S- uning kesimining maydoni; - material koeffitsientining xususiyatlariga bog'liq, deyiladi elektr qarshiligi. SI tizimida o'lchov birligi .
xos elektr qarshilik
moddaning elektr tokini o'tkazish qobiliyatini tavsiflaydi. SIda qarshilikning birligi Ohm m. jismoniy ma'no SIdagi qarshilik: uzunligi 1 m va oqim o'tkazuvchanligi 1 m² bo'lgan bir hil o'tkazgich bo'lagining qarshiligi.
Qarshilik xususiyatlari nuqtadan nuqtaga o'zgarib turadigan bir hil bo'lmagan material uchun ham aniqlanishi mumkin. Bunday holda, u doimiy emas, balki skalyar funktsiya - kuchlanish bilan bog'liq bo'lgan koeffitsientdir elektr maydoni va ma'lum bir nuqtadagi oqim zichligi 
O'tkazuvchanlik moddaning elektr tokini o'tkazish qobiliyatining o'lchovidir. Om qonuniga ko'ra, chiziqli izotrop moddada o'ziga xos o'tkazuvchanlik paydo bo'ladigan oqim zichligi va muhitdagi elektr maydonining kattaligi o'rtasidagi mutanosiblik koeffitsientidir: bu erda s - solishtirma o'tkazuvchanlik, oqim zichligi vektori, elektr maydon kuchi vektori.
O'tkazuvchanlikning o'zaro nisbati qarshilik deyiladi.
Om qonunining differensial shakli. Keling, joriy zichlik o'rtasidagi bog'liqlikni topaylik j va maydon kuchi E o'tkazgichning bir xil nuqtasida. Izotrop o'tkazgichda oqim tashuvchilarning tartibli harakati vektor yo'nalishi bo'yicha sodir bo'ladi E. Shuning uchun vektorlarning yo'nalishlari j Va E moslashish.
Bir hil izotrop muhitda vektorga parallel bo'lgan generatorlar bilan elementar hajmni ko'rib chiqing E, uzunligi ikkita ekvipotensial bo'limlar 1 va 2 bilan cheklangan.
Ularning potentsiallarini va , o'rtacha kesma maydonini esa deb belgilaymiz. Ohm qonunidan foydalanib, biz oqim uchun yoki oqim zichligi uchun olamiz, shuning uchun .
dagi chegaraga o'tamiz, u holda ko'rib chiqilayotgan hajmni silindrsimon deb hisoblash mumkin va uning ichidagi maydon bir hil bo'ladi, shuning uchun , qaerda E- o'tkazgich ichidagi elektr maydon kuchi. Sharti bilan; inobatga olgan holda j Va E yo'nalish bo'yicha mos kelsa, biz olamiz 
. Bu nisbat zanjirning bir jinsli kesimi uchun Ohm qonunining differentsial shakli. Qiymat o'ziga xos o'tkazuvchanlik deb ataladi.
O'chirishning bir hil bo'lmagan qismida, elektrostatik kuchlardan tashqari, tashqi kuchlar ham oqim tashuvchilarga ta'sir qiladi, shuning uchun bu bo'limlardagi oqim zichligi intensivlik yig'indisiga mutanosib bo'lib chiqadi. Buning uchun hisobga olib keladi differensial shakl Zanjirning bir jinsli kesimi uchun Om qonuni: 
.
Ohm qonunidan differentsial shaklga o'tish oson integral shakli
. Zanjirning bir hil bo'lmagan qismini ko'rib chiqing. Ushbu bo'lim ichida biz quyidagi shartlarni qondiradigan oqim davrini tanlaymiz: kontaktlarning zanglashiga olib keladigan har bir bo'limida kattaliklar etarli aniqlik bilan bir xil qiymatlarga ega; har bir nuqtadagi vektorlar konturga tangensial yo'naltiriladi.
Zaryadning saqlanish qonuni tufayli kuch to'g'ridan-to'g'ri oqim har bir bo'limda bir xil bo'lishi kerak. Shuning uchun qiymat kontur bo'ylab doimiydir. Keyin, almashtirish j munosabat, biz olamiz 
.
Bu nisbatni d ga ko'paytiring l va kontur bo'ylab integrallash: 
, bu erda kontaktlarning zanglashiga olib keladigan qismining umumiy qarshiligi, o'ng tarafdagi birinchi integral bo'limning uchlaridagi potentsiallar farqi va ikkinchi integral kontaktlarning zanglashiga olib keladigan EMFni aniqlaydi. Shunday qilib 
.
EMF, oqim kabi I, miqdor algebraik. EMF tanlangan yo'nalishda (1-2 yo'nalishda) ijobiy oqim tashuvchilarning harakatiga hissa qo'shganda, . Agar EMF ma'lum bir yo'nalishda ijobiy tashuvchilarning harakatiga to'sqinlik qilsa, u holda: .
Tok zichligi j-vektori jismoniy miqdor, moduli o'tkazgichdagi oqim kuchi I va o'tkazgichning S tasavvurlar maydoniga nisbati bilan aniqlanadi:
SIda oqim zichligi birligi
Joriy zichlik vektorining yo'nalishi musbat zaryadlangan zarrachalarning tartiblangan harakatining tezlik vektori yo'nalishiga to'g'ri keladi:
I = ∆q / ∆t; (∆q=q0nS∆l; ∆t = ∆l /V)
I = nvSq 0, bu erda: n - konsentratsiya; q 0 - birlik zaryadi; v - zarralarning tartiblangan harakatining o'rtacha tezligi; S - oqim o'tadigan o'tkazgichning tasavvurlar maydoni, Bu oqim zichligi j \u003d I / S \u003d nv Sq 0 / S \u003d nvq 0.
5. Om qonunini differentsial shaklda yozing va barcha miqdorlarni tushuntiring.
Ohm qonunining differentsial shakli.
integral shakli
Materialning qarshiligini R ni hisoblang:
I=U/R=US/l shundan kelib chiqadiki, U= Il/S
E=U/l=Il/Sl=(I/S)*I/S=E/ dan keyin
1/= shundan kelib chiqadi 
Zarracha magnit maydonda harakat qilganda, Lorentz kuchi hech qanday ishlamaydi, chunki u har doim tezlikka perpendikulyar. shundan kelib chiqadiki, burchak 90 gradus, ya'ni cos 0 bo'ladi
A=FS cos £=0 (A=qVBsinb*cos£) (A=F*r- skalyar mahsulot)
dF A = IdlB sin £
Qarama-qarshi yo'nalishdagi ikkita to'g'ridan-to'g'ri oqim bir-birini qaytaradi
Faraz qilaylik, ularning ikkalasi ham cheksiz uzunlikda
dF 21 \u003d -I 1 dl (µ 0 I 2 / 2pir)
dF 12 \u003d I 2 dl (-µ 0 I 1/2 pi r)
Ikki o'tkazgichning oqim bilan o'zaro ta'sir kuchi:
F= µ 0 I 1 I 2 dl / 2 pi r = µ 0 I 1 I 2 / 2 pi r (o‘tkazgich uzunligi bir xil)
µ 0 - magnit doimiy; I 1 I 2 - joriy kuchlar; r - o'tkazgichlar orasidagi masofa
Faraday qonuni[tahrir]
Faradayning elektromagnit induksiya qonuniga ko'ra (SIda):
O'zboshimchalik bilan tanlangan kontur bo'ylab harakat qiluvchi elektromotor kuch,
- bu konturda cho'zilgan sirt orqali magnit oqim.
Formuladagi minus belgisi aks etadi Lenz qoidasi, rus fizigi E. X. Lenz nomi bilan atalgan:
Yopiq o'tkazgich zanjirida paydo bo'ladigan induksion oqim shunday yo'nalishga egaki, u yaratgan magnit maydon bu oqimga sabab bo'lgan magnit oqimning o'zgarishiga qarshi turadi.
O'zgaruvchan magnit maydondagi g'altak uchun Faraday qonunini quyidagicha yozish mumkin:
Elektromotor kuch,
Burilishlar soni
Bir burilish orqali magnit oqimi,
Bobin oqimining ulanishi.
Shuni ta'kidlash kerakki, Faraday qonuni ushbu shaklda, aniqki, kontaktlarning zanglashiga olib keladigan magnit oqimi vaqt o'tishi bilan kontaktlarning zanglashiga olib keladigan chegaralarini o'zgartirmasdan (harakatlanmasdan) maydonning o'zi o'zgarishi tufayli o'zgarganda yuzaga keladigan EMF ning faqat bir qismini tavsiflaydi. (ikkinchisini hisobga olish uchun quyida ko'ring).
Ushbu shaklda Faraday qonuni Maksvell tenglamalari tizimiga kiritilgan elektromagnit maydon(mos ravishda differensial yoki integral shaklda).
Agar, aytaylik, magnit maydon doimiy bo'lsa va magnit oqim kontaktlarning zanglashiga olib keladigan chegaralarining harakati tufayli o'zgarsa (masalan, uning maydonining oshishi bilan), u holda paydo bo'ladigan EMF zaryadlarni ushlab turadigan kuchlar tomonidan hosil bo'ladi. kontur (o'tkazgichda) va harakatlanuvchi (kontur bilan) zaryadlarga magnit maydonning to'g'ridan-to'g'ri ta'sirida hosil bo'lgan Lorentz kuchi. Shu bilan birga, tenglik 
kuzatish davom etmoqda, lekin chap tomonda EMF endi kamaytirilmaydi (bu aniq misolda odatda nolga teng). IN umumiy holat(magnit maydon vaqt o'tishi bilan o'zgarganda va sxema harakatlansa yoki shakli o'zgarganda) oxirgi formula ham to'g'ri, lekin bu holda chap tomondagi EMF yuqorida aytib o'tilgan ikkala atamaning yig'indisidir (ya'ni, u qisman tomonidan hosil bo'ladi. vorteks elektr maydoni va qisman Lorentz kuchi va harakatlanuvchi o'tkazgichning reaktsiya kuchi).
Induksion oqim- bu kontaktlarning zanglashiga olib kiradigan magnit induksion oqimi o'zgarganda, yopiq o'tkazuvchi zanjirda paydo bo'ladigan elektr toki. Induktiv oqimning kattaligi va yo'nalishi elektromagnit induksiya qonuni va Lenz qoidasi bilan belgilanadi.
magnit oqimi- chekli sirt orqali magnit induksiya vektorining integrali sifatida oqim . Sirt ustidagi integral orqali aniqlanadi
bu holda sirt maydonining vektor elementi sifatida aniqlanadi
qayerda sirtga normal birlik vektor.
Qayerda α magnit induksiya vektori bilan maydon tekisligiga normal orasidagi burchak.
Pastadir orqali o'tadigan magnit oqimi magnit maydonning vektor potentsialining ushbu halqa bo'ylab aylanishi bilan ham ifodalanishi mumkin:
elektr toki urishi elektr zaryadlarining yo'nalishli harakati deyiladi. Farqlash:
a) o'tkazuvchanlik oqimi - harakatsiz makroskopik jism (qattiq, suyuq yoki gazsimon) ichidagi mikroskopik zaryadlarning tartibli harakati. Metalllardagi bunday zaryadlar erkin elektronlar, suyuq o'tkazgichlarda (elektrolitlar) - musbat va manfiy ionlar, shuningdek elektronlar;
b) vakuumdagi tok - makroskopik jismlardan qat'i nazar, zaryadlangan zarrachalarning (elektron yoki ionlarning) vakuumda yo'naltirilgan harakati;
v) konveksiya oqimi - bu zaryadlangan makroskopik jismning yo'naltirilgan harakati.
Shunday qilib, elektr tokining mavjudligi uchun oqim tashuvchilari deb ataladigan zaryadlangan zarralar va harakatlantiruvchi kuch bo'lishi kerak. Birinchi ikki holatda harakatlantiruvchi kuch hisoblanadi elektr maydoni, uning energiyasi zaryadlarning harakatiga sarflanadi. Zaryadlarning yo'naltirilgan harakati uchun elektr maydonini yaratadigan va uning energiyasini to'ldiradigan qurilma deyiladi manba elektromotor kuch (emf) yoki joriy manba.
Vaqt birligida o'tkazgichning kesimidan o'tadigan zaryad miqdori bilan aniqlangan I ning qiymati deyiladi joriy quvvat. Agar teng vaqt oralig'ida bir xil zaryad kesma orqali o'tsa, oqim deyiladi doimiy va sifatida belgilanadi. Joriy kuch I skalyar fizik miqdordir. Elektr toki ham musbat, ham manfiy tashuvchilarning harakatidan kelib chiqishi mumkin. Elektr tokining yo'nalishi sifatida musbat zaryadlarning harakat yo'nalishini olishga kelishib olindi. Agar manfiy zaryadlar haqiqatda harakatlanayotgan bo'lsa (masalan, o'tkazgichdagi o'tkazuvchan elektronlar), u holda elektr tokining yo'nalishi ularning harakat yo'nalishiga qarama-qarshi deb hisoblanadi.
Oqim birligi amper (A) dir. Bu to'g'ridan-to'g'ri oqim kuchi, unda bitta kulonning zaryadi bir soniyada o'tkazgichning istalgan kesimidan o'tadi.
Elektr tokining o'tkazgich kesimida taqsimlanishini tavsiflash uchun biz kiritamiz oqim zichligi vektori. Joriy zichlik vektori zaryad harakati yo'nalishiga normal joylashgan birlik maydoni orqali vaqt birligida uzatiladigan zaryadga son jihatdan teng. Agar oqim doimiy bo'lsa, Joriy zichlik vektori harakat tezligi bo'ylab yo'naltiriladi ijobiy zaryadlar.
Keling - o'tkazgichdagi zaryad tashuvchilarning tartibli harakatining o'rtacha tezligi, n 0 - ularning konsentratsiyasi, e - joriy tashuvchining zaryadi. Keyin, dt vaqt ichida o'tkazgichning S kesimi orqali zaryad o'tkaziladi 
. Hozirgi kuch 
, oqim zichligi. Vektor shaklida biz olamiz. Oqim zichligining SI birligi A/m 2 ga teng.
To'g'ridan-to'g'ri elektr tokining moddaga ta'siri ko'plab elektrofizik usullar - elektrodializ, elektroforez, elektroflotatsiya va boshqalar asosida yotadi.
Elektrodializ tez va samarali usul dializ: kolloid moddalarni g'ovakli membrana yordamida haqiqiy erigan moddalardan ajratish usuli. Elektrodializ shakarni, turli tibbiy kolloid preparatlarni tozalashda, elim va jelatin tayyorlashda, oqava suvlarni tozalashda keng qo'llaniladi. Teri elektrodializ usulida tanlanadi.
Elektrotroflotatsiya suyuqlikning bir hil bo'lmagan tizimlarini ajratish imkonini beradi. Usulning mohiyati doimiy ravishda kengayishda yotadi elektr toki urishi suvni vodorod va kislorodga qattiq faza (ya'ni, turli zarralar) yuzasiga yotqizilgan juda kichik pufakchalar shaklida va uni yuqoriga olib boradi. Ushbu usulni qo'llash meva sharbatlari, vino va boshqa mahsulotlarni tozalashda yuqori ishlab chiqarish samarasini beradi. Go'shtni qayta ishlash zavodida oqava suvlarni elektroflotatsiya qilish bilan ulardan 90-95% yog'ni ajratib olish va olib tashlash mumkin.
