Skip to content

ОНОЛ

Сэдэв

  • Атом, молекул (протон, нейтрон, электрон)
  • Потенциал ялгавар
  • Атом дахь электрон бүрхүүлүүд
  • Ион, ионжуулалт
  • Цахилгаан статик
  • Соронзон, соронзон материал
  • Соронзон орон, соронзон тууль, соронзон талбай
  • Цахилгаан энерги
  • Цахилгаан цэнэг, хүчдэл
  • Цахилгаан эсэргүүцэл
  • Резистор
  • Өнгөн код

Матери (Matter)

Матери нь өөрийн гэсэн жинтэй тодорхой орон зайд оршдог. Жингээр материйн хэмжигдэхүүнүүдийг хэмжиж болно. Агаар ус автомашин хувцас гээд бүгд өөрсдийн гэсэн эзэлхүүн, жинтэй бөгөөд материйн бодит жишээ юм. Матери нь хатуу, шингэн, хий гэсэн үндсэн 3 бүтэцтэй оршино.

Элементүүд ба нэгдлүүд

Элемент нь химийн хамгийн бага нэгэн төрлийн бодис юм. Жишээ нь өдөр тутам ашиглагддаг төмөр, мөнгө, алт, зэс болон хүчилтөрөгч юм. Одоогоор мэдэгдээд байгаа зуу(100) гаран элемент бий. Бодисууд  нь нэг болон олон төрлийн өөр өөр элементүүдээс тогтоно. Хоёр ба түүнээс дээш химийн элементийн нэгдлийг нийлмэл бодис гэнэ. Нийлмэл бодис нь химийн элементүүдийн урвалын үр дүн учир химийн аргаас салангад физик аргаар тайлбарлах боломжгүй. Нийлмэл бодисын нийтлэг жишээ нь устөрөгч болон хүчилтөрөгчөөс тогтох ус юм. Мөн давс натрийн хлоридоос тогтоно. Харин өөр талаас нь авч үзвэл элемент ба нэгдлүүдийн хослолыг химийн холимог гэнэ. Химийн холимогийн жишээ бол агаар, азот, хүчилтөрөгч, нүүрстөрөгчийн давхар исэл, мөн хэд хэдэн бага ховор хий, далайн ус, ерөнхийдөө давс болон ус юм.

  1. Матери гэж юу вэ, ямар гурван төрөлд оршдог вэ?
  2. Элемент гэж юу вэ?
  3. Нэгдэл гэж юу вэ?
  4. Нэгдэл ба холимогийн ялгаа?

Молекуль

Хоёр ба түүнээс дээш атомын химийн хослолыг молекуль гэнэ. Молекулын хамгийн жижиг хэсгүүд нь хүртэл уг химийн нэгдлийн шинж чанарыг агуулж байдаг. Усыг жишээ болгон авч үзье. Ус нь матери бөгөөд өөрийн гэсэн жинтэй тодорхой орон зайд оршдог. Температураас хамаараад хатуу(мөс), шингэн(ус), хий(уур) байдалд байна. Ус нь устөрөгчийн хоёр атом, хүчилтөрөгчийн нэг атомоос тогтсон химийн нэгдэл бөгөөд химийн томъъёо нь Н2О гэж илэрхийлэгддэг.

Атом

Молекулыг бүрдүүлж байгаа хамгийн жижиг хэсгийг атом гэнэ. Атом нь элементийн хамгийн жижиг хэсэг ч тухайн элементийн шинж чанарыг хадгалаж байдаг. Атом нь цөм(эерэг цэнэгтэй протон ба сөрөг цэнэгтэй нейтрон) түүнийг хүрээлэн орших электрон үүлнээс тогтоно. Хэрэв атом нь электроныхоо тоотой ижил тооны протонтой бол цахилгаан цэнэгийн хувьд саармаг байна. Үүнийг нейтрал гэнэ. Протоны тоо нь цөмийн цахилгаан цэнэгийг тодорхойлох бол нейтроны тоо нь элементийн изотопыг тодорхойлно. Мөн атом нь хэд хэдэн эгэл бөөмсүүдээс тогтдог. Үндсэн бөөмсүүд нь (эгэл) электрон, протон, нейтрон юм. Эгэл бөөмсөд тухайлбал электрон хасах(-) цэнэгтэй, протон(+) цэнэгтэй, нейтрон(саармаг) байна. аливаа цэнэг нь эгэл цэнэгүүдийн нийлбэр e-г бүхэл тоо дахин агуулна. Устөрөгчийн атом нь 1 электрон, 1 протонтой, атомын дугаар нь 1 юм. Гелий нь 2 протон, 2 электронтой ба атомын дугаар нь 2 юм. Атомын бүтцийн нарийн төвөгтэй байдал нь электрон протоны тоог нэмэгдүүлдэг. (Зураг 1-1)-д 1 устөрөгч болон 1 гелийн атомыг үзүүлэв. Энэ нь харьцангуй энгийн бүтэцтэй. Устөрөгчийн атом нь цөмдөө нэг протон цөмөө тойроод нэг электронтой. Гелий нь бага зэрэг нийлмэл бүтэцтэй бөгөөд цөмдөө 2 протон, 2 нейтрон, цөмөө тойроод 2 электронтой.          

Зураг 1-1. Энгийн атомын бүтэц

Энергийн түвшин

Атом дахь электрон нь өөрийн гэсэн масстай, хөдөлгөөнтэй. Энэ нь кинетик болон потенциал гэсэн 2 төрлийн энергийг агуулдаг. Биеийн хурд U-гаас V хүртэл өөрчлөгдөхөд хийх ажилтай тэнцүү хэмжигдэхүүнийг кинетик энерги гэнэ. Биеийн тайван байх үеийн буюу харилцан үйлчлэлийн энергийг потенциал энерги гэнэ. Өөрөөр хэлбэл деформацийн үед үүсээд, байршлаас хамаарна. Гэрэл нь энергийн нэг хэлбэр юм. Гэвч физикт яг ямар энерги гэдэг нь тодорхойгүй байдаг. Харин үүнийг тодотгох нэг батлагдсан онол нь гэрлийг үүсгэх жижиг багц болох фотон юм. Планкийн тогтмол болон гэрлийн квант тус бүрийн энергитэй харьцуулсан харьцааг фотон гэнэ. Фотонууд нь энергийн янз бүрийн хэмжигдэхүүнийг агуулж байдаг. Өөрөөр хэлбэл фотон нь гэрлийг бүрдүүлэгч юм. (Зураг 1-2)-д хэвийн хэмжээний энергид электрон нь харьцангуй их байхад, цөмөөс шинэ тойрог зам руу үсрэлт(тэсрэлт) хийнэ. Шинэ тойрог замд орсон электроны радиус анхны тойрог замын радиусаас их байна.

Зураг 1-2. Фотоны тэсрэлт(үсрэлт)

  • Дулааны энерги ба жижиг хэсгүүдийн мөргөлдөнөөс үүдэн электрон орбит руу үсэрдэг.
  • Энергийн хөдөлгөөн гэж юу вэ?
  • Үл үзэгдэх гэрэл хэрхэн өдрийн гэрэл дэх үзэгдэх гэрэл болон өөрчлөгддөг вэ?(багшаас асуух)
  • Янз бүрийн дуу чимээ, үг яриа, үйл хөдлөл нь бүгд энерги юм. Энерги нь шинээр үүсдэггүй мөн алга болдоггүй, хөдөлгөөний үүсвэр мөн. Энергийн хөдөлгөөн нь бие болон түүний хэсгүүд тодорхой орон зайд байрлалаа өөрчлөхийг хэлнэ. Хөдлгөөн нь ямар нэг хүчний үйлчлэлийн үр дүнд бий болдог. Энерги хувирах бүрт хөдөлгөөн хувирна. Өөрөөр хэлбэл орон зайд шилжилт хийж байгааг энергийн хөдөлгөөн гэнэ.

Потенциал ялгавар

Ямар нэг метал ялтсыг уусмалд дүрэхэд усны туйлт молекулын нөлөөгөөр металын катион шингэнд шилжиж метал ялтас сөрөг цэнэгтэй болно. Сөрөг цэнэгтэй метал буюу электродыг катод гэнэ. Тодорхой хугацааны дараа уусмал дахь катионууд ба металын илүүдэл электронуудын хооронд цахилгаан таталцлын хүч үйлчилж потенциалын ялгавар үүсдэг. Үүнийг электродын потенциал гэнэ. Тодорхой хэлбэл потенциал ялгавар гэдэг нь цахилгаан орны цэг бүр дээрх вектор утга юм.

Бүрхүүлүүд, атом дахь электроны бүрхүүлүүд

Атомуудын хоорондох ялгаа нь тэдгээрийн химийн урвалд орж байгаа хэмжээ болон тогтвортой байдлын холбоо, мөн атомд агуулагдах электронуудын тоо болон байрлалд хамааралтай. Эдгээр электронууд нь атомд хэрхэн байрласан байдаг вэ гэсэн асуулт гарж ирнэ. Электронууд нь бүрхүүл гэж нэрлэгдэх орбитын давхаргуудад(бүлэгт) оршдог. Эдгээр бүрхүүлүүд нь хураангуй(нягт) хэлбэртэй байдаг бөгөөд тогтмол давтамжтайгаар байрладаг. Тиймээс бүрхүүлүүд нь тохирох үе шаттайгаар энергийн түвшинд агуулагддаг. Энгийнээр хэлэхэд, зарчмын хувьд нэг бүрхүүл нь дээд тал нь 2n2 электроныг агуулах ба n нь цөмд хамгийн ойрхон нэг бүрхүүлийн дугаартай тэнцүү. Ө.х тухайн n дүгээр тогтвортой орбит дээр оршиж байгаа электрон нь тодорхой энергитэй байх бөгөөд радиус бүхий тогтвортой орбитоор эргэнэ. Эхний бүрхүүл болох К-ийн квант тоо нь 1 байхад, электроны тоо нь 2 байна. Хоёр дахь бүрхүүл болох L-ийн квант тоо нь 2 байх нөхцөлд электроны тоо нь 8 болж дүүрнэ. Энд S нь 2 электроныг, P нь 6 электроныг агуулж байна. Электрон нь цөмөө тойрон дурын биш харин энергийн хувьд зөвшөөрөгдсөн, тогтвортой байна. Атом дахь эдгээр орбитуудыг 1,2,3 гэсэн араб тоогоор болон K,L,M гэсэн латин үсгээр тэмдэглэнэ. S  нь 2 электрон агуулж байдаг бол P нь 10 электроныг, F нь 14 электроныг агуулдаг. S,P,F нь атом дахь электроны бүрхүүлүүд юм. Хэрвээ s,p дэх электронууд d-гийн атомын электроны бүрхүүлтэй нэгдвэл, нийт 18 электроныг М бүрхүүл нь шууд агуулна. Өөрөөр хэлбэл электроны тоо нь 18 болно гэсэн үг юм.

(Үсгэн тэмдэглэгээ)
(Бүрхүүлийн дугаар)

Зураг 1-3. Бүрхүүлийн тэмдэглэгээ

  • N(квантын тоо) нь ижил хэмжээтэй электронуудыг агуулж байдаг.
  • Эхний бүрхүүл 2 электрон, 2 дахь бүрхүүл 8 электрон, 3 дахь бүрхүүл 18 электрон, 4 дахь бүрхүүл 32 электрон тус тус агуулж байдаг.

(Зураг 1-4)-д зэсийн электроны бүтцийг харуулав. Зэсийн атом нь 29 электронтой, эхний гурван бүрхүүл нь атомын электрон бүрхүүлүүдийг бүрэн хангасан байх ба N бүрхүүлийн “s” атомын  бүрхүүлд нэг электроныг орхиж байна.

(зэс)

Зураг 1-4. Зэсийн атом

Валент

  1. Атомын валентыг юу тодорхойлдог вэ?(юугаар)

Атомын валентыг захын электроны бүрхүүлийн дугаараар тодорхойлдог. Үүнийг атомын захын бүрхүүл буюу валент бүрхүүл болон электронуудыг агуулсан валентын электрон гэнэ. Мөн  атомын валентыг электроны ашигтай чадал эсвэл алдагдалаар тодорхойлох ба атомын цахилгаан болон химийн шинж чанараар тодорхойлж болдог.

Ионжуулалт, ион 

  • Ион гэж юу вэ?

Атом электроноо алдах эсвэл ашигтай электрон гэх электрон солилцооны энэ үйл явцыг ионжуулалт гэнэ. Цахилгаан цэнэг агуулж буй нэг эсвэл олон атомт бөөмийг ион гэнэ. Эерэг цэнэгтэй ионыг катион, сөрөг цэнэгтэй ионыг анион гэж нэрлэдэг. Чөлөөт байдлаар плазмын төлөвт оршдог. Атомын алдагдал болон ашгийн процесс нь ерөнхийдөө ионжуулалт юм. Саармаг бөөмөөс нэг эсвэл хэд хэдэн электроныг салгаж эерэг цэнэгтэй ионыг гарган авдаг. Хийн төлөвт бөөмүүд чөлөөт электроныг нэгтгэх замаар сөрөг цэнэгтэй ионыг үүсгэнэ.

Дамжуулагч, хагас дамжуулагч, тусгаарлагч

  • Дамжуулагч болон тусгаарлагчын аль нь материйг тодорхойлдог вэ?

Бүх элементүүд ямар материалаар хэрхэн хийгдсэн болон цахилгаан дамжуулах чадлаас нь хамаараад (3 төрөл) дамжуулагч, хагас дамжуулагч, тусгаарлагч гэсэн 3 төрөлд хуваадаг. Дамжуулагч элемент нь цахилгааныг маш хурдан дамжуулдаг. Харин үүний эсрэг утга болох цахилгаан үл дамжуулагч элементийг тусгаарлагч буюу диэлектрик гэнэ. Энэ 2-ын шинжийг агуулсан бүх материалыг хагас дамжуулагч гэнэ. Хэвийн дамжуулагч нь 3 эсвэл түүнээс бага валент электронтой, харин тусгаарлагч нь 5 эсвэл түүнээс их валент электронтой, хагас дамжуулагч нь ихэвчилэн 4 валент электронтой байдаг. Металл нь хэр хялбархан электроноо алдаж байна, тэр хирээр цахилгааныг илүү сайн дамжуулдаг. Валентын 3 электронтой хөнгөн цагааныг бодвол зэс нь цахилгааныг илүү сайн дамжуулна. Эсрэг цэнэгүүд таталцаж, ижил цэнэгүүд түлхэлцдэг. Иймээс чөлөөт электрон металлын атомд ойртоход тэрээр гадна тойрог замын электронтой түлхэлцэх болно. Хэрэв чөлөөт электрон хангалттай хурдтай хөдлөхөд тухайн атомын аль нэгэн валентын электроныг мултлан зайлуулах (холдуулах) болно. Эерэг цэнэгтэй цөмийн татах хүчний нөлөөллөөр чөлөөт электрон нь тэрхүү холдсон электроны байршлыг эзлэн авна. Мултарсан (холдсон) электрон нь чөлөөт электрон болох ба ойролцоох атомын нэг электроныг шахан холдуулах болно. Энэхүү түлхэлт, цохилтын үйлдэл нь атомаас атомд шилжих цахилгаан гүйдлийг үүсгэнэ. Металл нь ийм замаар электронуудыг дотуураа хөдлөхийг зөвшөөрдөг. Цахилгаан гүйдэл гэдэг нь цахилгаан цэнэгийн (хөдөлгөөн) урсгал юм.

Зарим металууд нь бусад цахилгаан дамжуулагчуудаас илүү байдаг. Мөнгө, зэс, алт бас хөнгөн цагаан материалууд нь олон чөлөөт электронтой мөн сайн дамжуулагч болдог. Мөнгө,  зэс 2 нь хамгийн сайн дамжуулагчууд юм. Гэхдээ амьдралд зэсийг мөнгөөс илүү ашигладаг, учир нь зэс нь өртөг багатай. Харин хөнгөн цагааныг жингээс нь шалтгаалан өргөн хэрэглэдэг.

Цахилгаан статик

Зураг 1-5. Үрэлтээс цахилгаан цэнэг бий болгох

  • Хэвийн бус биед сөрөг цэнэг хэрхэн үүсдэг вэ?
  • Эгэл(статик) цэнэг хэрхэн бүтдэг вэ?
  • Электроны тоо протоны тооноос их болох үед сөрөг цэнэг үүсдэг.
  • Электроны цэнэг хамгийн бага үеийг эгэл цэнэг гэдэг. Өөрөөр хэлбэл цахилгаан цэнэгийн хамгийн жижиг хэсэг юм.(e) гэж тэмдэглэнэ.

Үслэг эдлэлээр зүлгэсэн саваа цэнэгжинэ, цэнэгжсэн саваа үслэг эдлэлтэй ижил цэнэгтэй үед түлхэлцэж, сөрөг цэнэгтэй үед таталцана. Энэ нь цахилгаан орон үүсэж байна гэсэн үг. Цахилгаан цэнэгүүдийн харилцан үйлчлэлийг дамжуулах орныг цахилгаан орон гэнэ. Цахилгаан статик буюу цахилгаан орны гол хууль нь Кулоны хууль юм.

Кулоны хууль:                

 Цэнэг агуулагч биеийн шугаман хэмжээ цэнэгүүдийн хэмжээнээс асар олон дахин бага байвал тийм цэнэгийг цэгэн цэнэг гэнэ.

Зүлгэсний дараа өөр биетийг өөртөө татах болсон биеийг цахилгаанжсан буюу цэнэглэгдсэн бие гэнэ. 

Цахилгаан статикийн гол хууль нь цэнэгтэй бөөмсийн харилцан үйлчлэлийн хууль юм.

Биесүүдийн цахилгаан цэнэгийн хэмжээ нь түүнийг бүрдүүлэгч бөөмсийн цахилгаан цэнэгүүдийн нийлбэрээр тодорхойлогддог. Ихэвчилэн нийт цахилгаан цэнэгийн хэмжээ тэг (0) байдаг. Учир нь байгаль дээр атом бүрийн электронуудын тоо нь протонуудын тоотой тэнцүү байдаг. Нийт цэнэгүүд нь тэг биш байх тохиолдлуудыг голдуу цахилгаанжих гэдэг. Ийнхүү цахилгаан цэнэг үүсэж хуримтлагдах процессыг цахилгаан цэнэгжилт гэнэ. Энэ нь протон электроны тооноос хамаарна. Цахилгаан цэнэгийг электрометр гэдэг багажаар илэрүүлдэг(хэмждэг). Цахилгаан цэнэгийг дамжуулдаггүй нэгэн төрлийн бодисыг хөндийрүүлэгч буюу диэлектрик гэнэ. Энэ нь хатуу, шингэн байж болно.

Цэнэг хадгалагдах хууль:

Нэг болон хэд хэдэн бие нийлж нэг систем болно. Систем доторх биес (бөөмс)-ийн хооронд цахилгаан цэнэгийн шилжилт явагдаж байвал уг системийг битүү тусгаарлагдсан систем гэнэ. Ийм тусгаарлагдсан системд ямарч процесс явагдсан цахилгаан цэнэгүүдийн нийлбэр тогтмол байна. Энэ нь цэнэг шинээр бий болохгүй, устаж үгүй болдоггүй гэсэн үг. Үүнийг цэнэг хадгалагдах хууль гэнэ (I). Шингэн дотор бодис уусахад эерэг сөрөг ионууд үүсдэг үзэгдлийг электролитийн диссоциац гэнэ. Электролитийн уусмал дотор цахилгаан цэнэг зөөгч нь эерэг сөрөг цэнэгтэй ионууд болдог. Үүнийг ионт дамжуулал гэнэ. Энэ нь зөвхөн усан дотор явагдана. Сөрөг ионууд анод руу, эерэг ионууд катод руу шилжин хөдөлнө. Цахилгаан орны үйлчлэлээр эерэг, сөрөг ионуудын чиглэлт хөдөлгөөнийг электролит доторх цахилгаан гүйдэл гэнэ. Цахилгаан гүйдлээр электрод дээр гүйдлээр бодис ялгардаг үзэгдлийг электролиз гэдэг.

Цэнэгийн шинж чанар:

Ердийн нөхцөлд электрон (e), протоны (p) тоо тэнцүү байна. Ийм атомыг саармаг атом гэнэ. Бие цахилгаанжих ба цэнэглэгдэхэд электрон гол үүрэгтэй. Хэрэв протон электроны тооноос их тоотой байвал эерэг цэнэгтэй, протон электроны тооноос бага тоотой байвал сөрөг цэнэгтэй бие гэнэ. Цахилгаан саармагжилт нь атомын саармагжилттай ижил ойлголт юм. Хэрвээ эерэг ионы тоо, сөрөг ионы тооноос их байвал энэ нь эерэг цэнэгт материал болно.

Биеийг цэнэглэх үндсэн 3 арга:

  1. Үрэлтээр цэнэглэх: Саармаг байсан дамжуулагч биш хоёр биеийг өөр хооронд нь үрвэл ерөнхийдөө нэг бие нь нөгөөгөө бодвол электроныг илүү хүчтэй татах тул нөгөөгийнхөө электронуудыг нэгтгэн авна. Цахилгаан хадгалагдах хууль ёсоор электроны нийт тоо хэвээр байна. Энэ хоёр биеийг хамтад нь авч үзвэл нийт цэнэг нь тэг (0) байна.
  2. Шүргүүлж цэнэглэх: Цэнэглэгдсэн биеийг саармаг биед хүргэвэл ижил цэнэгүүдийн хоорондын түлхэлцэх хүчний улмаас зарим цэнэг бага цэнэгтэй бие рүү шилжиж, ижил цэнэгүүд бие биеээсээ аль болох хол орших болно. Энэ үзэгдэл (conductor) дамжуулагч материалд илүү хүчтэй илэрнэ.
  3. Индукцээр цэнэглэх: Ийм төлөвт “туйлшрал” явагдах бөгөөд энэ нь бие “туйлтай” болж байгааг өөрөөр хэлбэл бие бүхэлдээ урьдийн адил саармаг байгаа хэдий ч эсрэг талууд нь өөр өөр цахилгаан төлөвтэй болж буйг харуулна. Хэрэв дамжуулагчийг туйлширсан биед шүргүүлбэл зарим цэнэг дамжуулагч руу шилжин орно. Дамжуулагчийг холдуулбал биеийн үлдсэн нийт цэнэг анхныхаасаа ялгаатай болно.

Цэнэглэгдсэн биес

Цэнэгжсэн биеийг туршилтаар үзүүлбэл: Модноос дүүжилсэн хоёр цахилгаанжсан бөмбөгийг хооронд нь ойртуулбал (Зураг 1-6)-д үзүүлэв.

Зураг 1-6. Цэнэглэгдсэн биесийн хоорондын үйлчлэл(нөлөөлөл)

Кулоны хууль(цэнэгийн)

Цэнэглэгдсэн биесийн таталцах болон түлхэлцэх холбоо хамаарлыг анх нээж бичсэн хүн бол Францын эрдэмтэн Чарлес А.Кулон юм. Өөр хоорондоо “r” зайд орших үл хөдлөх 1 ба 2 цэгэн цэнэгийн хоорондын харилцан үйлчлэлийн хүч F нь эдгээр цэнэгийн үржвэртэй шууд, хоорондох зайн квадраттай урвуу хамааралтай. Энэ нь Кулоны хууль юм. Иймд цэнэгтэй биесийн цахилгаан харилцан үйлчлэлийн хүчний хэмжээ эдгээрийн оршин байгаа орчны шинж чанараас хамаарна. Кулоны хуулиар илэрхийлэгдэж байгаа үл хөдлөх цэгэн цэнэгүүдийн харилцан үйлчлэлийн хүчийг Кулоны хүч гэнэ. Энэ нь хоёр цэнэгийг холбосон шулууны дагуу чиглэнэ.

     Цахилгаан орон 

Цахилгаан орон доторх цэг бүрийн хүчлэгт шүргэгчээр татсан шугамыг хүчний шугам гэдэг. Харин биесийн хооронд цахилгаан үйлчлэл илэрч байгаа орон зайг цахилгаан орон гэнэ. Цахилгаанжсан биеийн орчимд цахилгаан орон үүсдэг. Цахилгаан орны гол шинж нь цэнэгтэй биед хүчээр үйлчилдэгт оршино. Цахилгаан орныг хүчний үйлчлэлээр нь илрүүлдэг. Мөн хүчний шугамаар дүрсэлж зурна. Зураг 1-7-д цэнэглэгдсэн биесийн хүчний шугамыг дүрсэлж үзүүлэв.

Цэнэглэгдсэн биесийн хоорондын хамаарал нь юу вэ?

Цахилгаан орон гэж юу вэ?

Хүчний шугамыг ямар байрлалд зурдаг вэ?

Зураг 1-7. Цахилгаан статик хүчний шугам.

  1. Ижил цэнэгтэй цэнэглэгдсэн биес түлхэлцэж байгааг харуулж байна.
  2. Сөрөг цэнэгтэй цэнэглэгдсэн биес таталцаж байгааг харуулж байна.

Соронзон орон (татах хүч)

  1. Зарим жишээнд соронзон орон ямар цахилгаан тоног төхөөрөмжид ашиглагддаг (хэрэглэгддэг) вэ?

Цахилгаанжилтын зарчмыг мэдэхийн тулд соронзон орон болон цахилгаан тоног төхөөрөмжиндөх соронзон орны нөлөөлөлийг мэдэх шаардлагатай.

Орчин үед компьютер, хальс бичигч мөн бичлэг хийгч хэрэгсэлд соронзон ороомгийг ашигладаг. Өндөр чадалтай спикерт соронзон өсгөгчнөөс дуу авиа гаргахад ашигладаг. Цахилгаан моторт сорорнзыг механик хөдөлгөөн, цахилгаан хүч болгон ашигладаг. Генераторт цахилгаан хүчний механик хөдөлгөөн болгон ашигладаг.

Соронзон материал

Соронзон нь (гол төлөв) ерөнхийдөө төмрийг маш ихээр өөртөө татдаг шинж чанартай материал байдаг. Уг материалыг бид соронз гэдэг. Эртний грек үгнээс гаралтай ба тухайн үеийн эрдэмтэд энэ чулуу нь юмсыг өөртөө татах чадвартайг олж нээсэн. Соронзон гэх матери нь төмөр, ган, никель, кобальт зэргийг илүү сайн татах ба соронзон үүсгэх чадвартай. Мэдээж соронзон материал нь цаас, мод, шил мөн лааз зэргийг татдаггүй. Эдгээрийг соронзон бус гэж үздэг.

  • Соронзон материал гэж юу вэ?

Ферро (төмөр) соронзон материал

Ферросоронзон материал нь хамгийн чухал нэгдэл бөгөөд электрон ба цахилгаан оронтой холбоотой. Ферросоронзон материал нь төмөр, гөн, кобальт мөн Alnico ба Permally-ын хайлштай харьцангуй хялбар соронзлогддог. Хайлш нь 2 ба түүнээс дээш элементүүд, зарим нэг металын холимогоос бүтдэг.

Байгалийн соронз

Байгалийн соронз нь эртний Грекээс үүсэлтэй соронзон чулуулаг юм. Энэ чулуулаг нь төмөр татах чадвар маш бага ч өнөөдрийн соронзтой төстэй (адил) хэв шинжтэй. Хятадууд хэлэхдээ манай эрний өмнөх 2600 онд соронзны нөлөөлөлийг мэдэж байсан гэдэг. Тэд энэ чулуу нь соронзон гүртэй адил төстэйг олж мэдсэн ба өмнөд болон хойд туйлтай хэмээн таамаглал дэвшүүлж байсан. Байгалийн соронзыг одоо үед АНУ, Норвеги, Швед зэрэг улсаас олох боломжтой. Мөн практикт ямар нэг илүү хүчтэй соронзыг хялбархан бүтээх боломжтой болсон.

  • Нийгэмд ферросоронзон материалууд ямар (шинж чанаруудтай) онцлог шинжтэй вэ?

Хиймэл (бодит бус) соронзон

Соронзон материалууд нь соронзон оронг үүсгэдэг ба үүнийг хиймэл соронзон гэнэ.

  • Соронзон материалын ямар төрөл нь түр соронзон үүсгэхэд ашигладаг вэ?
  • Тогтоон барих чадвар гэж юу вэ?

Бага эсэргүүцэлтэй материал болох хөнгөн төмөр эсвэл давтсан цахиур ган зэрэг нь харьцангуй хялбар соронзлогдох боловч соронзон татах хүчний жижиг хэсгийг агуулж байдаг тул соронзлох хүчний хувьд сул байна. Эдгээр соронзон хүчээ амархан алддаг материалыг түр соронзон гэнэ. Түр соронзлолтоос үлдсэн татах хүчний хэмжээ нь үлдэгдэл соронзон татах хүчээс хамаардаг. Хэмжээ нь хэвээр үлдэгдэл соронзон материалын чадварыг тогтоон барих чадвартай материал гэнэ.

Соронзон туйлууд

Соронзны эргэн тойрон дахь соронзон хүчнүүд нь жигд бус байдаг. Соронзны төгсгөлд хүч ихээр төвлөрсөн байдаг бол төвд нь маш сул хүч төвлөрдөг. Төмрийн үртэс соронз руу уусаж байгааг туршилтаар батлав(зураг 1-8). Энд маш олон үртэс соронзны төгсгөл рүү буюу зах руу цөөн хэсэг нь төв рүү соронзлогдсон байгааг харж болно. Хоёр захын хүчний төвлөрсөн шугамуудын бүсийг соронзон туйл гэнэ. Соронзон нь иймээс 2 соронзон туйлтай, тэдгээр нь 2-лаа адил (тэнцүү) соронзон татах хүчтэй.

Зураг 1-8. Соронзон туйлуудад наалдсан төмрийн үртсүүд.

Соронзон туйлын дүрэм(хууль)

Туршилтаар нарийн (савхан) соронзыг ямар нэг утаснаас чөлөөтэй дүүжилбэл, (зураг 1-9)-д харуулснаар энэ нь хойд болон өмнөд зүгт хэрхэн өөрийгөө чиглүүлж байгааг харж болно. Энэхүү туршилтыг ахин давтахад, соронзны нэг туйл нь үргэлж дэлхийн хойд соронзон туйл руу чиглэлээ өөрчилнө. Тиймд үүнийг хойд зүг руу тэмүүлэгч туйл эсвэл энгийнээр хойд туйл гэнэ. Соронзны нөгөө туйлыг эсэргээрээ өмнөд рүү тэмүүлэгч буюу өмнөд туйл гэнэ.

Зураг 1-9. Нарийн (савхан) соронзны луужингийн дагуух хөдөлгөөн.

  • Соронзон туйлын дүрэм бол: “Туйл шиг түлхэж, туйл биш мэт тат”

Дэлхийн соронзон туйл

Дэлхийн хойд хагаст өмнөд соронзон туйл буюу S туйл, өмнөд хагаст хойд соронзон туйл буюу N туйл оршино. Мөн дэлхийн газарзүйн туйл болон соронзон туйлууд давхцдаггүй. Соронзон хүчний шугамын уулзварыг дэлхийн соронзон туйл гэнэ. Дэлхийн соронзон туйлыг луужингаар тодорхой ажиглаж болно. Луужингийн зүү ямагт соронзон хүчний шугамын дагуу чиглэнэ. Иймд луужингийн зүү нь газарзүйн туйлыг бус, дэлхийн соронзон туйлыг заадаг. Соронзон туйлуудыг холбож буй шулуун нь соронзон голдож болно. Соронзон голдож ба газарзүйн жинхэнэ голдожын хооронд өнцөг үүсдэг. Энэ өнцгийг соронзон хэвийлт гэж нэрлэдэг. Соронзон зүү газарзүйн голджоос зүүн тийш хазайж байвал эерэг(+), баруун тийш хазайж байвал сөрөг(-) хэвийлт гэж ялгана. Соронзон хэвийлтээр ижил шугамыг изогон гэнэ. Тэгтэй (0) тэнцүү утга бүхий изогон нь баруун ба зүүн хэвийлтийн мужийг зааглаж байдаг.

Дэлхийн соронзон тэнхлэг нь газарзүйн тэнхлэгт 15  хазгай орших ба энэ нь байнга өөрчлөгдөж байдаг. Луужингийн зүү хэвтээ хавтгайтай үүсгэж буй өнцгийг соронзон хазайлт гэж нэрлэдэг. Соронзон туйл руу ойртох тутам луужингийн энэхүү соронзон хазайлтын өнцөг ихэссээр соронзон туйл дээр 90  болно. Өөрөөр хэлбэл соронзон хазайлт нь 90 -тай тэнцэж буй цэг болох дэлхийн соронзон туйл юм. Ижил хазайлттай цэгүүдийг холбосон шугамыг изоклин гэдэг. Соронзон хазайлтын утга нь тэгтэй (0)-тэй тэнцүү шугамыг соронзон экватор гэнэ. Дэлхийн соронзон хүчний хуваарилалт нь аварга том соронзны үйл явцтай адил дэлхийн төвөөр гүйж байгааг (зураг 1-10)-д үзүүлэв. Соронзны тухай бидний өнөөгийн мэдлэг нь: луужингийн зүү (жижиг нарийн соронз) хойд туйл руу татагдахад ганцхан соронзон бус туйл байдаг, энэ нь өмнөд туйлын “соронзон туйлшрал” гэх ойлголт билээ.

Луужин газарзүйн хойд туйлд байрладаг. Зүү нь аль чиглэлд заадаг вэ?Газарзүйн өмнөд туйл

Газарзүйн хойд туйл

Хойд соронзон (өмнөд зүгийн туйлшралт)

Өмнөд соронзон(хойд зүгийн туйлшралт)

Зураг 1-10. Дэлхийн соронзон.

Соронзон орны онол

  • Веберийн онол

Нийтлэг онол нь соронзонд харгалзах материалын молекулын холбоо юм. Энэ нь бидний мэдэх Веберийн онол юм. Энэ онол бүх соронзны мөн чанар агуулга нь маш өчүүхэн соронзон молекулуудаас бүрдсэн гэж таамагласан. Ямар нэг үл соронздох материалын соронзон хүчнүүд нь (түүнтэй зэргэлдээ) соронзон молекулуудын зэргэлдээх соронзон молекулуудын саармагжилт болно. Ингэснээр зарим соронзон нөлөөллийг устгаж байдаг. Соронздох материалуудын ихэнхи нь соронзон молекулын шугамтай бөгөөд хойд туйлын молекулын цэг бүр нь нэг чиглэлд, харин өмнөд туйл нь эсрэг чиглэлд байна гэсэн үг юм. Веберийн онолыг (зураг 1-11)-д харуулав. Төмөр савааг үрэхэд хэсэг хугацааны дараа соронзтой нэг чиглэлтэй болж, соронзны хойд туйлын соронзон хүч нь өөртэйгөө адил молекултай болгов.

Зураг 1-11. Веберийн соронзон молекулын онол.
  • Зарим орчин үеийн соронзон орны онол нь электрон хөдөлгөөн, эргэлтийн зарчмаас сэдэвлэсэн байдаг.

Соронзон талбай

Соронзон орон зайд оршдог соронзон хүчний хөдөлгөөний байрлал бол мэдээж соронзон талбай юм.

Хүчний чиглэлийг төмрийн үртсийг ашиглан туршилтаар судалж мэдэж болно. Шилэн хавтан дээр соронзон саваа болон төмрийн үртсийг байрлуулахад пүргэж (цацарч) шилийг бүрхдэг. Соронзны соронзлогдох хүч нь шилийг чөлөөтэй бүрхэн мөн төмрийн үртэс бүр нь түр зуурын соронзон үүсгэдэг. Уг үртэс нь хэлбэр дүрстэй болж, хүчний харагдахуйц дүрслэлтэй соронзон талбайг бий болгодог. (Зураг 1-13)-д төмрийн үртсийн соронзон талбай дахь туйлын хүч нь өөр туйл хүртэлх зайд (нэгээс нөгөөд хүрэх хүртэл) суларч, ихэсдэг гэдгийг харуулж байна. Энэ нь соронзон талбайн тодорхой нэг болон буёад туйлыг ихэсгэж байгаа болон соронзонг бүрдүүлж буй гогцоо юм.

Зураг 1-13. Төмрийн үртсийг бүрдүүлж буй загвар.

  • Зураг 1-13-аас харвал, ямар зорилгоор шилэн хавтан дээр төмрийн үртсийг цацсан бэ?
  • Хэрвээ төмрийн үртэсний оронд модны үртсийг шилэн дээр цацсан бол ямар загвартай болох вэ?

Хүчний шугам

Цэг болгонд татсан шүргэгч вектор нь хүчлэг вектортой давхцаж байдаг шугамыг хүчний шугам гэнэ. Энэ нь эхлэл төгсгөлгүй битүү шугам байдаг. Соронзон орны эргэн тойрон дахь хүчний нөлөөлөл хүчний шугамаас хамааран хэрхэн уялдаа холбоотой ажиллаж байгааг тайлбарлав(зураг 1-14 үзүүлэв).

Энэ шугамыг соронзон хүчний шугам гэх бөгөөд огт байдаггүй зохиомол шугамыг (ашиглан) харуулахад мөн соронзон талбайн загварыг тодорхойлоход ашигладаг. Соронзон хүчний шугам нь соронзон хойд туйлаас үүдэлтэй гэж үзсэн ба орон зайд дамжин өмнөд туйл руу ордог. ХШ нь өмнөд болон хойд туйлын соронзон орон дотор эргэлдэн, thus completing a closed loop.

Соронзон саваа(Bar magnet)

Зураг 1-14. Соронзон савааны хүчний шугамыг харуулав.

Хоёр соронзон туйл бие биедээ ойртоход харилцан таталцах эсвэл түлхэлцэх бөгөөд ганц соронзон загварыг бий болгохоос илүү төвөгтэй. (зураг 1-15)-д хоорондоо ойр байрласан соронзон туйлуудын диаграммыг үзүүлэв.

Туйлын түлхэлт (ижил туйл хооронд)
Туйлын бус таталцал(эсрэг туйл хоорондын)

Зураг 1-15. Асар ойрхон соронзон туйлууд.

  • Дараах зүйлс нь соронзон хүчний шугамын шинж чанарыг тайлбарласан:
  • Соронзон хүчний шугам нь үргэлжилсэн болон хаалттай гогцоог үргэлж бий болгодог.
  • Соронзон хүчний шугам нь хэзээ ч нэг нэгэнтэйгээ солигддоггүй.
  • Зэрэгцээ соронзон хүчний шугам нь нэг нэгэнтэйгээ адил чиглэлд түлхэх (түлхэлцэх) хөдөлгөөн хийдэг. Эсрэг чиглэлд өөр хоорондоо нэгдэх хандлагатай ба хүчний шугамыг бий болгох соронзон туйлууд нь нэг чиглэлд, нэг шугамаар хөдөлдөг гэж тодорхойлсон.
  • Соронзон хүчний шугам нь өөрөө өөрийгөө богиносгох хандлагатай. Тиймээс хоорондоо ялгаатай 2 туйлыг хамтад нь татаж нэг хүчний шугам болгодог.
  • СХШ нь соронзон болон үл соронзон бүх материалаар дамждаг (дамжин өнгөрдөг).
  • Magnetic lines of force always enter or leave a magnetic material at right angles to the surface.
  1. Соронзон хүчний шугам гэж юу вэ?
  2. СХШ, цахилгаан хүчний шугамаас юугаараа, ямар аргаараа ялгаатай вэ?

Соронзон нөлөөлөл

Соронзон туйлын орж гарч байгаа хүчний шугамын нийт дугаарыг соронзон урсгал гэдэг. Нэгж талбайд ногдох урсгал шугамын тоог урсгалын нягтрал гэнэ. Соронзон талбайн хүчдэл нь талбайн соронзон хүчтэй шууд холбоотой.

Соронзон туйлуудын хоорондын татах болон түлхэх хүчийг цэнэглэгдсэн биеийн Кулоны хуультай адил хуулиар тодорхойлж болно. Туйл хоорондын зайн талбай нь 2 туйлын хоорондын хүчтэй шууд пропорциональ, туйлын хүчний үржвэртэй урвуу пропорциональ хамааралтай.

Соронзон индукьц

Соронзонд татагддаг бүх бодис нь өөрсдөө соронздох чадвартай байдаг. Ийм төрлийн материал нь соронзонд татагддаг ба тодорхой хугацаанд өөрөө соронздох материал байдаг. (Зураг 1-16)-д соронзон саваанд хадаасыг ойртуулахад, хойд туйлын зарим нэг урсгал шугам төмөр хадаасыг дайран соронзон зам үүсгэж байна. Энд одоо 2 соронз хоорондоо таталцаж байгааг харуулав.

Соронзлогдож буй хадаас
Туйлын бус таталт (эсрэг туйлын)

Зураг 1-16. Соронзлогдсон хадаас.

Соронзон хаалт

Ямар ч соронзон урсгалд тусгаарлагч байна. Хэрвээ соронзон бус материал нь соронзон талбайд байрладаг бол, энэ нь урсгалын үл мэдэгдэх өөрчлөлт ба соронзон бус материалд урсгалыг нэвтрүүлнэ. Жишээ нь, шилэн хавтанг тах соронзны туйлын хооронд байрлуулахад талбайд үл мэдэх нөлөө үзүүлдэг нь шил нь өөрөө цахилгаан хэлхээнд сайн тусгаарлагч юм. Хэрвээ соронзон материалыг (жишээ: хөнгөн төмөр) соронзон талбайд байрлуулбал, урсгал магадгүй нэвтрэх чанарын хувьд илүү ашигтай руу чиглэнэ, зураг 1-17-д харуулав. Нэвтрүүлэх чанар, өмнө нь хэлсэнчлэн, бодисын чанар нь аль нь илүү хялбар соронзлогдсоноос тодорхойлогддог.

Зураг 1-17. Соронзон талбай дахь соронзны нөлөөлөл.

Цахилгаан хэрэглэл болон метрийн мэдрэгч механизм нь соронзон талбайн нөлөөлөлд орж ажиллаж байхад зарим алдаа гардаг. Учир нь хэрэглэлийн механизм соронзон урсгалын эсрэг тусгаарлагдах ёсгүй, энэ нь хэрэглэлийн орчимд соронзон урсгалыг чиглүүлж байгаа зарим аргыг хэрэглэх шаардлагатай. Энэ бол хөнгөн төмөрний хүрээнд байрласан, үүнийг хэрэглэлийн соронзон халхавч эсвэл хамгаалалт гэдэг. Зураг 1-18-д цаг болон хөнгөн төмрийн халхавчыг харуулав.

Зураг 1-18. Соронзон халхавч.

Соронзон төлөв

Учир нь соронз нь өргөн хэрэглэгддэг, янз бүрийн хэлбэр дүрс болон хэмжээтэй байдаг. Гэсэн хэдий ч, соронзыг ерөнхийд нь 3 ангилдаг: цагираг соронз, тах соронз мөн саваа соронзууд. Соронзон савааг ихэвчилэн сургууль болон лабораторид түүний нөлөөлөл ба шинж чанарыг судлах зорилгоор ашигладаг. Өмнөх материалд, соронзон савааны нөлөө нь ямар их үр ашигтай нь батлагдсан. Соронзны өөр төрөл болох цагираг соронзоор компьютерийн санах ойн цөмийг хийхэд ашигладаг. Цахилгаан болон электрон тоног төхөөрөмжид өргөн ашигладаг соронзон төлөвийг тах соронз гэнэ. Тах соронз нь саваан соронзтой төстэй боловч тах хэлбэртэй тахийсан байдаг. Тах соронз нь саваан соронзтой ижил хэмжээ болон материалтай ч арай илүү соронзолох чадвартай байдаг ба учир нь соронзон туйлууд нь ойр байдаг. Нэг туйлын соронзодох хүч нь бусад жижиг бүс дэх соронзон талбайн багтаамжаас болж ихээр нэмэгддэг. Цахилгаан хэмжих  төхөөрөмжүүд нь маш олон тах төрлийн соронзыг ашигладаг.

Цахилгаан эрчим хүч буюу энерги

Физикийн шинжлэх ухааны талбарт, хүч болон шилжилтийн үр дүн байх ёстой гэж үздэг. Энэ бол, объектыг хөдөлгөхөд хүч хэрэглэдэг мөн объектын зай нь ажлын хөдөлгөөний үр дүнгээс шалтгаалдаг гэсэн үг. Ажил хийгдээгүй бол үр дүн үгүй хэрэв хүч үйлчлэвэл тайван байсан объектын байрлалд өөрчлөлт орно, эсвэл хөдөлгөөнт объектын хурдны өөрчлөлт болно. Ажилчин магадгүй хүнд модон хайрцагаар хаймран дугуйн эсрэг тулав, гэхдээ хайрцаг хөдөлвөл ямар ч ажил хйиж  болно.

Энерги

Ажил болон энергийг судалснаар, энерги нь ямар нэг ажил хийх чадвар гэж тодорхойлно. Ямар нэг ажлын төрөл зүйлийг хийхдээ, энерги зарцуулдаг(өөр ямар нэг хэлбэрт шилжүүлдэг). Энерги-ээр хангахад чадал, эсвэл эрчим хүч, ямар нэг ажлыг хийж гүйцэтгэдэг. Энерги нь хэд хэдэн төлөвт орших бөгөөд тухайлбал кинетик, потенциал, дулааны, цахилгаан, соронзон, химийн, цөмийн гэх мэт байдаг бөгөөд эдгээр нь байгалд мэдэгдэж буй үзэгдлүүдийг тайлбарлахаар тодорхойлогдсон. Энерги нь нэг төлөвөөс нөгөө төлөвт хувирах бөгөөд харин хэзээ ч шинээр үүсч бий болдоггүй, мөн устаж үгүй болдоггүй. Хамгийн түгээмэл хэрэглэгддэг энерги-үүд бол кинетик ба потенциал энерги юм. Биеийн хурд U-гаас V хүртэл өөрчлөгдөхөд хийх ажилтай тэнцүү хэмжигдэхүүнийг кинетик энерги гэнэ. Биеийн тайван байх үеийн буюу харилцан үйлчлэлийн энергийг потенциал энерги гэнэ. Потенциал энерги нь өндөр (h) болон хүндийн хүч(mg)-нээс хамаардаг. Томъёо ёсоор: “ ” болно. Кинетик энерги нь биеийн масс(m) болон хурд(v)-аас хамаарах бөгөөд томъёолол нь: “ = /2 “

  1. Энерги гэж юу вэ?
  2. Энергийн ямар ямар төрөл байдаг вэ?
  3. Энергийн ямар төрлийн чулуулаг байдаг, хэрвээ тэр нь толгодын оройн хэсэгт байдаг бол?

Цахилгаан цэнэг

Цахилгаан цэнэг гэдэг нь зарим атомаас жижиг бөөмсийн цахилгаан соронзон харилцан үйлчлэлийг тодорхойлдог тэдгээрийн тулгуур хадгалагдах шинж чанар юм. Цахилгаан цэнэгжсэн бие нь цахилгаан соронзон оронг үүсгэдэг мөн түүнд цахилгаан соронзон орон нөлөөлдөг. Хөдөлж буй цэнэг болон цахилгаан соронзон орон хоёрын харилцан үйлчлэл нь цахилгаан соронзон хүчний эх үүсвэр болдог. Энэ нь дөрвөн тулгуур хүчний нэг юм.

Цахилгаан цэнэг нь зарим атомаас жижиг бөөмсийн онцлог шинж чанар бөгөөд түүний хэмжээг эгэл цэнэг гэгдэх e-ээр хэмждэг. Электронуудыг -1 цэнэгтэй хэмээн хэвшсэн бөгөөд харин протонууд эсрэгээр +1 цэнэгтэй. Кваркууд нь бутархай −1/3 эсвэл +2/3 гэсэн цэнэгтэй байдаг. Эдгээрийн эсрэг бөөмс нь мөн харгалзан эсрэг цэнэгүүдтэй байна. Мөн бусад цэнэгжсэн эгэм бөөмс оршин байдаг.

Ерөнхийдөө ижил цэнэгтэй бөөмс нь бие биентэйгээ түлхэлцдэг бол эсрэг цэнэгтэйнүүд нь хоорондоо таталцдаг. Үүнийг Кулоны хууль харуулдаг. Кулоны хуулиар харилцан үйлчлэлийн хүч нь хоёр цэнэгийн хэмжээнээс шууд, хоорондын зайн квадратаас урвуу хамаардаг.

Макро биесүүдийн цахилгаан цэнэгийн хэмжээ нь түүнийг бүрэлдүүлэгч бөөмсийн цахилгаан цэнэгүүдийн нийлбэрээр тодорхойлогддог. Ихэвчлэн нийт цахилгаан цэнэгийн хэмжээ тэг байдаг. Учир нь байгаль дээр атом бүрийн электронуудын тоо нь протонуудын тоотой тэнцүү байдаг. Нийт цэнэг нь тэг биш байх тохиолдолуудыг голдуу цахилгаанжих гэдэг. Цаашилбал нийт цэнэг нь тэг боловч цэнэгүүд нь жигд биш хуваарьлагдаж (жишээлбэл хөндлөнгийн цахилгаан орны нөлөөгөөр) улмаар материал ын цэнэг туйлширдаг. Туйлширсан цэнэгийг чөлөөт бус цэнэг гэдэг (харин нэмэгдэж орж ирсэн цэнэгийг чөлөөт цэнэг гэдэг). Цэнэгтэй эгэл бөөмсийн тодорхой чиглэлийн (металуудад бол электронууд байдаг) дагуу эмх замбараатай хөдөлгөөнийг цахилгаан гүйдэл гэж нэрлэдэг. “Майкл Фарадей” өөрийн электролизийн туршилтын ажилдаа цахилгаан цэнэг нь дискрет шинж чанартай гэдэг санааг гаргаж ирсэн бөгөөд улмаар “Роберт Милликан” өөрийн тосон дуслын туршилтаараа шууд шалгасан.

Цахилгаан цэнэгийн СИ системийн нэгж нь кулон бөгөөд энэ нь ойролцоогоор

6.24 х 1018 ширхэг эгэл цэнэгүүдийн хэмжээтэй (нэг ширхэг электрон эсвэл протоны цэнэгийн хэмжээ) тэнцүү байдаг. Кулон нь цахилгаан дамжуулагчийн хөндлөн огтлолоор нэг секундэд дамжин өнгөрөх нэг ампер гүйдлийн нийт цэнэгийн хэмжээгээр тодорхойлогддог. Q тэмдэглэгээ нь голдуу цахилгаан эсвэл цэнэгийн хэмжээг заахад ашиглагддаг. Цахилгаан цэнэгийн хэмжээг электрометрээр шууд хэмжиж болох ба мөн баллистик гальванометрээр шууд бусаар хэмжиж болно. Вольт (тэмдэглэгээ: V) бол цахилгаан потенциал, потенциалын ялгавар мөн цахилгаан хөдөлгөгч хүчийг илэрхийлдэг СИ системийн уламжлагдсан нэгж юм. Вольт нь Италийн физикч Алессандро Вольта (1745–1827)-ийн дурсгалыг хүндэтгэж түүний нэрээр нэрлэгдсэн ба тэрээр анхны химийн батерей байж болох батерейг зохиосон билээ. Нэг вольт нь нэг ваттын чадлыг нэг ампер гүйдлээр дамжуулагчаар дамжуулах үеийн потенциалын зөрүүг хэлнэ. Мөн нэг ньютон/кулон соронзон орон үүсгэж буй хоорондоо 1 метр зайтай хязгааргүй ялтсан хавтангуудын хоорондын потенциалын зөрүүтэй тэнцүү юм. Нэмж хэлхэд нэг вольт нь нэг жоуль/кулон энергийг дамжуулах хоёр цэгийн хоорондох потенциалийн зөрүү юм. Хоолой болон хавхлагаар холбогдсон 2 усны савны загвар хэмжээг зураг 1-19-д харуулав. Эхлээд хавхлага хаалттай байхад бүх ус А саванд байна. Энэ, усны даралтын нөлөөгөөр хавхлага максимум байна. Тэгээд хавхлага онгойж, ус хоолойгоор дамжин А-аас Б савруу урсаж 2 савны усны түвшин 2-лаа ижил болно. Ус хоолойгоор урсахаа болино, учир нь 2 савны хоорондох усны даралтын зөрүү их ялгаагүй болсон байна.

Зураг 1-19. Усны цахилгаан аналогын потенциалын ялгаа.

Хүчдэлийг хэрхэн гаргаж авах вэ

Нарийн саваа болон үслэг эдлэлийг хооронд нь үрэн цэнэг үүсгэж болно. Учир нь үрэлтээс хамааран, саваа нь үслэг эдлэлээс цэнэг аван сөрөг цэнэгтэй болж, үслэг эдлэл нь эерэг цэнэгээ алддаг. Энэ нь нарийн саваа ба үслэг эдлэлийн хоорондын потенциалын зөрүүний тоо хэмжээг бүрдүүлдэг. Ийм цэнэг алдалтын үед энэхүү потенциалын зөрүү идэвхитэй байдаг учир цэнэгийг бүрдүүлдэг. Өнөө үед, хүчдэл ба цахилгаан хөдөлгөгч хүч гаргах 6 түгээмэл арга байдаг. Энэхүү 6 аргын заримыг ихэвчилэн хэрэглэж, мөн заримыг нь онцгой хэрэглэлд хэрэглэдэг. Доорхи жагсаалтанд энэхүү 6 аргыг харуулав:

  1. Үрэлт – 2 материалыг хооронд нь үрэх аргаар.
  2. Даралт (өндөр хүчдэлийн цахилгаан хүч) – хатуу бодисыг шахах аргаар.
  3. Халаах (дулааны цахилгаан хүч) – 2 материалыг хооронд нь нэгтгэх(холбох, нийлүүлэх) аргаар.
  4. Гэрэл – гэрэлд мэдрэмтгий материалд цохилт өгөх арга.
  5. Химийн урвал – баттерейн цэнэгүүдийн химийн урвал.
  6. Соронзлолт – соронзон талбай дахь харилцан үйлчлэл.
  1. Үрэлтээс хүчдэл гаргаж авах
  • Даралтаар хүчдэл гаргаж авах
  • Халаах аргаар хүчдэл гарган авах

  • Гэрлээс хүчдэл гаргаж авах

  • Химийн урвалаар хүчдэл гаргаж авах

Зураг 1-23-д анхдагч элементийн энгийн жишээ болох гальваник элементийг үзүүлэв.  

  • Соронзлолтоос хүчдэл гарган авах
  • С хэлбэрийн соронзон туйлын хооронд орших соронзон талбай.
  • Дамжуулагч (зэс утас).
  • Харьцангуы хөдөлгөөн. Зэс утас нь соронзон талбайн хөндлөнгөөр урагш болон хойш хөдөлгөөн хийнэ.

Зураг 1-24-д, хүчдэл 3 төрлийн нөхцөлд үүсэж бий болж байна.

Цахилгаан соронзон индукцийн генератор

Хүчдэлийг соронзонгийн аргаар гаргаж авахад, 3 нөхцөлийг хангах ёстой. Үүнд хүчдэлийг дамжуулагч, дамжуулагчын орчим дахь соронзон талбай, дамжуулагч болон соронзон талбай 2 – ын хоорондын харьцангуй хөдөлгөөн юм. Эдгээр нөхцөлийг хангаж байвал, дамжуулагч доторх электрон нэг эсвэл өөр зүгт хөдөлж, цахилгаан хөдөлгөгч хүч эсвэл хүчдэлийг бий болгоно.   

Цахилгаан гүйдэл

Цахилгаан гүйдэл нь цахилгаан цэнэгийн урсгал (хөдөлгөөн) юм. Гүйдлийн СИ систем дэх нэгж нь Ампер бөгөөд нэг ампер нь нэг секундэд урсан өнгөрөх нэг кулон цэнэгийн хэмжээгээр илэрхийлэгдэнэ. Тухайлбал зэс дамжуулагчийн хөндлөн огтлолоор урсан өнгөрөх цахилгаан гүйдлийн хэмжээг (Ампераар хэмжигдсэн) тухайн хөндлөн огтлолоор тодорхой хугацаанд урсан өнгөрөх цахилгаан цэнэгийн хэмжээгээр (Кулоноор хэмжигдсэн) тодорхойлно. Хэрэв цэнэгийн хэмжээ Q, түүний тухайн хөндлөн огтлолоор урсан өнгөрсөн хугацааг t гэвэл дундаж гүйдлийн хэмжээ I нь:

I=

болно. T хугацааг тэгрүү дөхүүлбэл тухайн агшин зуурын гүйдлийг i(t) дараах байдлаар гаргаж авч болно:

i(t)=

Цахилгаан гүйдлийн нэгж болох Ампер нь СИ системийн суурь нэгж бөгөөд эндээс цахилгаан цэнэгийн хэмжээг тодорхойлогч кулоныг гаргаж авдаг. Кулоныг Австрын нэрт эрдэмтэн Моцарт гарган авсан. Байгаль дээр 2 төрлийн цахилгаан цэнэг байдаг. (эерэг, сөрөг) Ижил цэнэг түлхэлцэнэ, эсрэг цэнэгүүд таталцана. (+)>(-) Энэ үед эерэгээр цэнэглэгдэнэ, (-)>(+) үед сөргөөр цэнэглэгдэнэ, (+)=(-) тэнцүү үед цахилгаан саармаг буюу цэнэггүй орчин үүснэ. Эерэг, сөрөг цэнэгүүдийн нэгэн зүгт чиглэсэн цэгцтэй хөдөлгөөнийг цахилгаан гүйдэл гэнэ. Цахилгаан үүсгүүр бүр хүчдэлтэй байдаг. Хэлхээнд залгасан элемент бүр эсэргүүцэлтэй. Цахилгаан хэлхээг энергиэр илэрхийлэх: Цахилгаан хэлхээ нь энерги дамжуулагч систем бөгөөд гол хэмжигдэхүүн нь энерги юм.

Чиглэсэн хөдөлгөөн

Зураг 1-25-д эмх замбараагүй чиглэсэн потенциалын ялгаварыг нэг чиг болгов.

Цахилгааны шилжилтийн  буюу чиглэсэн шилжилтийн потенциалын ялгаврыг чиглэсэн хөдөлгөөн (урсгал) гэнэ. Электроны чиглэсэн хөдөлгөөнийг өөрөөр харьцангуй доод хурд гэнэ (гол чиглэл дэх хөдөлгөөний хэмжээ).

Энэхүү чиглэсэн хөдөлгөөний нөлөөлөл, нь тэр дороо дутагдалд хүргэнэ, үүнийг зураг 1-26-д үзүүлэв.

Гүйдлийн хэмжүүр

Цахилгаан гүйдлийн хүчийг Ампераар хэмждэг ба энэ нь Олон улсын нэгжийн системийн үндсэн нэгж юм. Францын физигч Андре Мари Амперын нэрээр нэрлэгдсэн. Нэг ампер нь ямарваа нэгэн цэгээр нэг кулон цахилгаан цэнэг нэг секундэд дамжин өнгөрөх хэмжээний цахилгаан гүйдлийн хүч юм.

1A=1

Электроны 6.28*  цэнэг нь нэг кулонтой тэнцүү байна. Амперийн гүйдлийн хэмжүүрийн нэгж нь их байдаг. Иймээс ампер 1000 үед Миллампер(mA), ампер 1000000 үед Микроамперыг(µA) ашигладаг.

Цахилгаан эсэргүүцэл

Цахилгаан дамжуулагчаар цахилгаан гүйдэл гүйх үед дамжуулагчаас цахилгаан гүйдэлд саад болж буй хэмжигдэхүүнийг цахилгаан эсэргүүцэл гэнэ. Латин цагаан толгойн R үсгээр тэмдэглэдэг. Эсэргүүцлийн урвуу хэмжигдэхүүнийг цахилгаан дамжуулал гэдэг. Хэт дамжуулагчаас бусад бүх биет цахилгаан эсэргүүцэлтэй байна. Нэгэн жигд хөндлөн огтлолын талбайтай биетийн эсэргүүцэл нь түүний цахилгаан эсэргүүцэх чадвар болон уртад шууд пропорциональ, хөндлөн огтлолын талбайд урвуу пропорциональ хамааралтай байдаг.

R=

Энд “l” нь биеийн урт, “p” нь материалын цахилгаан эсэргүүцэх чадвар, “А” нь биеийн хөндлөн огтлолын талбай юм.

Цахилгаан эсэргүүцэл нь зарим талаараа механикийн үрэлтийн ойлголттой төстэй байдаг. Цахилгаан эсэргүүцэлийн СИ системийн нэгж нь “Ом” бөгөөд түүнийг “Ω” грек үсгээр томъёолдог. Биеийн эсэргүүцэл нь тухайн биеийн өгөгдсөн хэсгийн потенциалын ялгаварын хувьд түүгээр нэвтрэн өнгөрөх цахилгаан гүйдлийн хэмжээг тодорхойлдог.

R=

Энд “R” нь биеийн эсэргүүцэл, Омоор хэмжигдсэн бөгөөд Омыг J*s/ – аар илэрхийлж болно, “V” нь биеийн тухайн хэсгийн потенциалын ялгавар, вольтоор илэрхийлэгдэнэ, “I” нь биеээр гүйх цахилгаан гүйдэл, ампер юм.

Энэхүү харьцааг Омын хууль гэнэ.

Олон янзын материал, мөн нөхцөлөөсөө хамаараад цахилгаан эсэргүүцлийг потеэциалын ялгаварын хэмжээ болон гүйдлийн хэмжээнээс хамаардаг гэж үзэж болохгүй. Эсэргүүцэл “R” нь потенциалын ялгаварын хэмжээ болон гүйдлийн хэмжээнээс хамаарахгүй тогтмол бөгөөд тухайн биетийн хувийн шинж чанараас хамаардаг.

Материалын төрөл

Энгийн төмөрлөг бодисыг авч үзье. Ихэнхи металлууд талстлаг бүтэцтэй ба торлог бүтэцтэй атомын нягтаас бүрддэг. Дамжуулагч доторх атомын орон зайг зураг 1-27-д харуулав.

  • А зурагт гадна талын электроны хувийн атомын нэгдэх хүч нь бараг л тэг байдаг.
  • B зурагт гадна бүрхүүлийн электроны хэд хэдэн атом тэдгээрийн орбитын цөмийн нэгдэл нь тэнцүү биш байна.

Дамжуулах чадвар

Electricity is a study that is frequently explained in terms of opposites. The term that is the opposite of resistance is CONDUCTANCE. Conductance is the ability of a material to pass electrons. The factors that affect the magnitude of resistance are exactly the same for conductance, but they affect conductance in the opposite manner. Therefore, conductance is directly proportional to area, and inversely proportional to the length of the material. The temperature of the material is definitely a factor, but assuming a constant temperature, the conductance of a material can be calculated. The unit of conductance is the MHO (G), which is ohm spelled backwards. Recently the term mho has been redesignated SIEMENS (S). Whereas the symbol used to represent resistance (R) is the Greek letter omega (Ω), the symbol used to represent conductance (G) is (S). The relationship that exists between resistance (R) and conductance (G) or (S) is a reciprocal one. A reciprocal of a number is one divided by that number. In terms of resistance and conductance:

R=    G=

Цахилгаан резистор

Резистор бол электрон төхөөрөмжийн хамгийн түгээмэл элемент юм. Резисторыг хэрэглэдэг учир нь хэлхээний I гүйдлийг тогтоосон хэмжээнд бууруулах эсвэл хүссэн хэмжээний IR хүчдэлийн уналтыг үүсгэх явдал юм. Резисторын эсэргүүцэл, гүйдэл хүчдэлийн хамаарал нь:

V=I*R

Резистор тогтмол ба хувьсах гүйдэлд адилхан үйлчлэх онцлогтой. Резисторын үндсэн хоёр үзүүлэлт нь 1. Түүний эсэргүүцэл R, Ом,  2. Түүн дээр ялгарах чадал-Bm юм.

Резисторын төрөл хэрэглээ

Үүнийг үйлдвэрлэдэг 2 гол арга нь утсан ба нүүрсэн билээ. Утсан резисторыг сарних чадал 5 Bm аас их болон нарийвчлал өндөр тохиолдолд хэрэглэнэ. Харин 2 Bm – аас бага үед нүүрсэн резисторыг хэрэглэхэд тохиромжтой байдаг. Учир нь хэмжээ бага, үнийн хувьд хямд байдаг. Электрон төхөөрөмжинд 1 Bm – аас бага чадалтай нүүрсэн резистор хамгийн өргөн хэрэглэгддэг. Резистор овор багатай учир эсэргүүцлийн хэмжээг өнгөт кодоор үзүүлдэг.

Резисторыг сонгон авах

Резисторыг 2 үзүүлэлтээр сонгон авдаг. Нэг нь эсэргүүцлийн хэмжээ R, чадлын утга P юм. Мөн эсэргүүцэл нь дотроо олон ангилагддаг. Шугаман эсэргүүцэл(тогтмол эсэргүүцэл(нүүрсхүчлийн нэгдэл, зузаан хальсан эсэргүүцэл(металлкерамик хальсан, хайламтгай, металын исэл), нимгэн хальсан эсэргүүцэл, нарийн утсан эсэргүүцэл(нүүрсэн, метал)), хувьсах эсэргүүцэл(потенциометр, реостат, триммер)), шугаман бус эсэргүүцэл(фотоэсэргүүцэл, дулааны, varistor) гэх мэт. Зураг 1-29-д резисторын төрлийг ерөнхийд нь дүрслэн харуулав.

A зурагт тогтмол нүүрсэн резистор

B зурагт тогтмол утсан ороомгон резистор

C зурагт тохируулгатай ороомгон эсэргүүцэл

D зурагт потенциометр

E зурагт реостатыг тус тус тэмдэглэгээний хамт харуулав.

Нүүрсэн эсэргүүцэл

Нүүрсэн эсэргүүцэл нь механик үйлчлэлийн нөлөөгөөр өөрийн эсэргүүцлээ өөрчилдөг ба нүүрсээр хийгдсэн шайб бүхий баганатай байдаг. Энэ шайбуудыг шалгахын тулд цахилгаан соронзон оронг ашигладаг. Цахилгаан соронүог орны ороомог дээрхи хүчдэлийг өөрчилсөнөөр шайбуудыг шахаж эсэргүүцлийг өөрчилдөг. Ийм эсэргүүцлийг хүчдэл тохируулагчид болон тогтворжуулагчид хэрэглэнэ. Нүүрсэн эсэргүүцлийн таних тэмдэг нь механик хүчний даралтын P үсгээр тэмдэглэгддэг.

Тогтмол ба хувьсах эсэргүүцэл

Энэ төрлийн эсэргүүцэлүүд нь тодорхой заагдсан эсэргүүцэлээр хэлхээнд тогтмол үйлчлэл үзүүлдэг. Тогтмол эсэргүүцэлийг түүний дотоод бүтцээс хамаарахгүйгээр дурын эсэргүүцлийг тэгш өнцгтөөр схемд тэмдэглэн дүрслэдэг. Харин хувьсах төрлийн эсэргүүцэлүүд нь тодорхой заагдсан хэмжээнд эсэргүүцэлийн хэмжээгээ гадны нөлөөгөөр өөрчилдөг. Эсэргүүцлийн хэмжээг хэрэглэгчид өөрсдийн шаардлагатай хэмжээнд эсэргүүцлийнхээ хязгаарын дотор чөлөөтэй өөрчлөх боломжтой. Үүнийг потенциометр гэнэ. Хувьсах эсэргүүцэл нь гүйдэл дамжуулагч элементийн төгсгөлөөс болон түүн дээр шилжих контактаас авсан 3 оролттой байдаг. Гүйдэл дамжуулагч элемент нь тал дугариг хэлбэртэй. Харин контакт нь төвд байрлах голд бэхлэгдэнэ. Гол эргэх үед гүйдэл дамжуулагч давхар дээгүүр контакт шилжинэ. Үүний дүнд захын гаралтан дахь эсэргүүцэл өөрчлөгдөнө. Утсан биш хувьсах эсэргүүцлийн гүйдэл дамжуулагч биеийг нум хэлбэрийн крамик суурин дээр болон тах хэлбэрийн гетонакс, текстолит хавтан дээр суулгасан байдаг. Утсан эсэргүүцэл дугариг хэлбэрийн нэг үетэй дамжуулагч дээр өндөр “Ом”-ын дамжуулагч үүсгэдэг. Цахилгаан хэлхээнд хувьсах эсэргүүцлийг 2 зориулалтаар ашигладаг. 1. Хэлхээний гүйдэл тохируулах 2. Хүчдэл тохируулах.

Ваттын (чадлын) хэмжээ  

Нэгж хугацаанд цахилгаан гүйдлийн хийх ажлыг чадал гэдэг нэгжээр хэмжинэ. Өөрөөр хэлбэл гүйдлээр тодорхой энерги зөөгдөх бөгөөд энэ энергийг тодорхойлдог хэмжигдэхүүнийг чадал гэнэ. Гүйлээр зөөгдөх цахилгаан энергийг энергийн өөр хэлбэрт шилжүүлэн ашиглаж болно. Жишээ нь гэрэл, дулааны энерги болгох гэх мэт. Энэ чанарыг ашиглан энгийн чийдэнг хийдэг. Чадлыг ватт /watt/ гэдэг нэгжээр үнэлнэ. 1Bт гэдэг нь тогтмол 1H хүчний эсрэг 1м/с тогтмол хурдтай хөдлөх үед 1с-д хийгдэх ажил юм.

Вт = Ж/с = Н*м*  = кг*

Цахилгаан соронзонгийн үүднээс 1Вт нь 1A гүйдэл 1В потенциалын ялгавараар гүйх үед 1с-д хйигдэх ажил юм.

Вт = В*А

Зураг 1-30-д өөр өөр чадалтай резисторуудыг харуулав.

Стандарт өнгөний кодон систем

Энэхүү өнгөний кодон системд резисторууд 4 төрлийн өнгөөр будагдсан байгааг зураг 1-31-д үзүүлэв.

Өнгөний эхний хэсэг нь анхны тоог илтгэдэг. Харин дараагийн өнгө нь хоёрдогч тоог илэрхийлнэ. Гурав дахь өнгө нь 1 ба 2-ын үржигдэхүүн юм. 4 дэх өнгө нь резисторын хэрэглэлийн хязгаарыг заана. Өнгө болон тэдгээрийн зохицолыг хүснэгт 1-1-д үзүүлэв.

Хялбар өнгөний код

Хар, бор, улаан, улбар шар, шар, ногоон, цэнхэр, ягаан, саарал, цагаан – эдгээр өнгөний дарааллыг цээжээр мэддэг байх шаардлагатай. Үүнийг мэдсэнээр өнгөний кодыг уншихад хялбар дөхөм болно. Өнгөний эхний үсгээр нэршил нь эхэлдэг. Хэрвээ үүнийг өнгөтэй нь холбож цээжилбэл, кодыг мартахгүй.

Bad Boys Run Over Yellow Gardenias Behind Victory Garden Walls

Эсвэл:

Categories

Онол

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out /  Change )

Google photo

You are commenting using your Google account. Log Out /  Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out /  Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out /  Change )

Connecting to %s

%d bloggers like this: