Mühazirə №19 Sabit cərəyan. Sabit cərəyan qanunları

- -

Mühazirə № 19
Sabit cərəyan.Sabit cərəyan qanunları
Yüklü hissəciklərin istiqamətlənmiş hərəkətinə elektrik cərəyanı deyilir. Elektrik cərəyanının istiqaməti olaraq müsbət yüklərin hərəkət istiqaməti qəbul olunmuşdur.metallarda elektrik cərəyanı sərbəst elektronların nizamlı hərəkəti nəticəsində baş verir. Elektrik cərəyanının yaranması ilk növbədə sərbəst yüklərin olması və xarici elektrik sahəsinin varlığıdır.

Elektrik cərəyanının əsas xarakteristikası cərəyan şiddətidir.Cərəyan şiddəti skalyar kəmiyyətdir. Cərəyan şiddəti ədədi qiymətcə vahid zamanda naqilin en kəsiyindən keçən elektrik yükünə bərabərdir.

(1)

BS-də cərəyan şiddətinin vahidi 1 Amperdir. ()

Cərəyan şiddətinin qiymət və istiqaməti zamandan asılı olaraq dəyişməzsə, belə cərəyana sabit cərəyan deyilir. Sabit cərəyanın şiddəti

(1`)

ifadəsinə görə təyin olunur.

Naqildən axan cərəyanın şiddətinin bu naqilin cərəyana perpendikulyar olan kəsiyinin sahəsinə olan nisbəti ilə təyin olunan kəmiyyətə cərəyanın sıxlığı deyilir.

(2)

Cərəyan sıxlığı vektorial kəmiyyətdir.BS-də vahidi -dir. Cərəyan sıxlığı vektorunun istiqaməti müsbət yüklərin hərəkət istiqamətində olur. Cərəyanın şiddətini və sıxlığını sərbəst yüklərin nizamlı hərəkətinin orta sürəti ilə əlaqələndirək.

Sərbəst yüklərin konsentrasiyası yükünü ilə işarə etsək onda zamanı ərzində naqilin kəsiyindən keçən elektrik yükünün miqdarı

olar.

Onda uyğun olaraq cərəyanın şiddəti və sıxlığı

(3)

j (4)

ifadəsi ilə təyin olunar.

Elektrik dövrəsində yüklü hissəciklərə ancaq elektrostatik sahənin qüvvəsi təsir edirsə, bu zaman elektrik yükləri potensialın çox olan hissəsindən potensialın azalması istiqamətində hərəkət edir və nəticədə dövrənin bütün nöqtələrdində potensial eyni olur, yəni naqilin daxilində elektrik sahəsi yox olur. Elektrik dövrəsində cərəyanın uzun müddətli axınını təmin etmək üçün, elektrik yüklərini potensialın az olan hissəsindən potensial çox olan hissəyə qaytaran səbəb ancaq kənar qüvvələr ola bilər. Elektrostatik sahənin qapalı trayektoriya boyunca təsiri sıfra bərabər olduğundan cərəyanın elektrik dövrəsindən axması üçün, yüklərə təbiətcə elektrostatik sahə qüvvələrindən fərqli olan qüvvələr təsir etməlidir. Kənar qüvvələrin təsirini müsbət yükün qapalı xətt boyunca hərəkəti zamanı görülən işlə xarakterizə etmək olar. Müsbət vahid yükün dövrədə hərəkəti zamanı kənar qüvvələrin gördüyü işə bərabər olan fiziki kəmiyyətə mənbənin elektrik hərəkət qüvvəsi (e.h.q.) deyilir.

(5)

BS-də e.h.q. vahidi voltdur (V).

Kənar qüvvələrin yükünə təsiri kimi təyin olunar. Burada kənar qüvvələrin intensivliyidir. Beləliklə, kənar qüvvələrin yükün qapalı dövrə boyunca hərəkəti zamanı gördüyü iş

(6)

təyin olunar.

(5) və(6) ifadələrindən

alınır.

Kənar qüvvələrdən əlavə yükə elektrostatik qüvvələr təsir etdiyindən, dövrənin istənilən nöqtəsində yükünə təsir edən qüvvə

bərabər olar.

Dövrənin ixtiyari iki nöqtəsi arasında elektrik yükünün yerdəyişməsi zamanı görülən iş

(7)

Qapalı dövrədə elektrostatik qüvvələrin işi sıfra bərabər olduğundan alınır.Ədədi qiymətcə müsbət vahid yükün kənar və elektrostatik qüvvələrin təsiri ilə yerdəyişməsi zamanı görülən işə bərabər olan kəmiyyətə gərginlik düşgüsü deyilir:

Kənar qüvvələr olmadıqda () gərginlik düşgüsü potensiallar fərqinə bərabər olur, yəni .

Alman alimi Om təcrübələr əsasında müəyyən etmişdir ki, naqildən axan cərəyanın şiddəti onun uclarındakı gərginliklə düz mütənasibdir.

Burada -naqilin keçiriciliyi adlanır. Keçiriciliyin tərs qiymətinə naqilin müqaviməti deyilir.Onda

S (8)

(8) ifadəsi dövrə hissəsi üçün Om qanunuadlanır.

Naqilin müqaviməti onun təbiətindən və həndəsi ölçülərindən asılıdır. Bircinsli düz naqilin müqaviməti

ifadəsindən təyin olunur. Burada -xüsusi müqavimətdir. Xüsusi müqavimətin vahidi (OM.M)-dır.

Nəzərə alsaq ki, və onda (8) ifadəsindən

və ya (9)

olar. Bu ifadə OM qanununun differensial şəkli adlanır.

Təcrübələr göstərir ki, naqilin xüsusi müqaviməti temperaturdan asılı olaraq xətti dəyişir.

Burada --dəki xüsusi müqavimət və müqavimətdir. -müqavimətin termik

əmsalı adlanır. Məlum olmuşdur ki, çox alıçaq temperaturlarda naqillərin müqaviməti sıfra enir. Bu hal ifrat keçiricilik adlanır.(Səkil). Naqildən cərəyan axan zaman naqil qızır. Bu zaman ayrılan istilik miqdarı Coul-Lens qanununa görə

ifadələrinə görə təyin olunur. Naqildən elementar silindrik hərcmində zamanı ərzində istiliyin miqdarı

təyin olunar. Vahid zamanda naqilin vahid həcmində ayrılan istilik miqdarına xüsusi istilik gücü deyilir. Onda

Nəzərə alsaq ki, Om qanununa görə , onda

(10)

Axırıncı ifadə Coul-Lens qanununun differensial şəkli adlanır. Cərəyan mənbəinin daxili müqaviməti olarsa, onda tam dövrə üçün Om qanunu aşağıdakı şəkildə yazılar.

(11)

Dövrənin xarici müqaviməti sıfra yaxınlaşarsa () -cərəyanın bu qiymətinə qısa qapanma cərəyanı deyilir. (11) ifadəsindən

Dövrə açıq olarsa, , onda , yəni dövrə açıq olduqda mənbənin uclarındakı potensiallar fərqi () mənbəyin e.h.q. təyin edir.

Mürəkkəb şəkildə olan elektrik dövrələrində budaqlanma çox olduğundan bu hissələrdən axan cərəyanın şiddətini hesablamaq müəyyən çətinliklərlə bağlı olur.Belə dövrələrdən axan cərəyanın şiddətini müxtəlif budaqlanmalardakı gərginlik düşgülərini təyin etmək üçün Kirxqöfün Verdiyi iki qaydadan istifadə olunur.

Iki və ya daha çox naqilin birləşdiyi nöqtəyə düyün nöqtəsi deyilir.Kirxqöfün birinci qaydasını bu şəkildə ifadə etmək olar: elektrik dövrəsinin budaqlanan hissəsinin istənilən düyün nöqtəsində cərəyan şiddətinin cəbri cəmi sıfra bərabərdir,

Kirxqöfün birinci qaydası elektrik yükünün saxlanması qanunundan müəyyən olunur.

Kirxqöfün ikinci qaydası Om qanununun mürəkkəb dövrlərə tətbiqindən istifadə edilməsi əsasında alınır.Bu qaydaya görə budaqlanmış mürəkkəb dövrənin ayrıayrı qapalı hissələrində gərginlik düşgülərinin cəbri cəmi, bu hissədə iştirak edən mənbənin e.h.q-nin cəbri cəminə bərabərdir, yəni

Qeyd etmək lazımdır ki, Kirxsqöf qaydalarını dövrəyə tətbiq etməzdən əvvəl dövrənin müqavimətlərindən axan cərəyanların istiqamətini təyin etmək lazımdır.

Azərbaycan Dövlət Neft Akademiyası Fizika kafedrası

Mühazirə № 19 Mühazirətçi-dosent: Akif Ağayev