«Айнымалы токтың толық тізбегі үшін Ом заңы. Автотербелістер. Транзисторлы генератор»

 

 

Сабақтың тақырыбы: «Айнымалы токтың толық тізбегі үшін Ом заңы. Автотербелістер. Транзисторлы генератор»

Сабақтың мақсаты:

1.Оқушылардың тақырып бойынша білім алуға жұмысын ұйымдастыру; айнымалы ток тізбегіндегі актив кедергі, айнымалы ток тізбегіндегі конденсатор,айнымалы ток тізбегіндегі индуктивтік катушка тақырыптары бойынша оқушылардың  тәжірибелер жасау арқылы шешімге келуін ұйымдастыру, есептер шығару арқылы практикалық мағынасын ашу.

  1. Оқушылардың эксперименттік дағдыларын дамытуды жалғастыру; актив кедергі, айнымалы ток тізбегіндегі конденсатор және индуктивтік катушка үшін  схемалық сызбасын  сала білуге үйрету.

Сабақтың түрі: Кіріктірілген сабақ.

Сабақтың көрнекілігі: Презентациялық слайдтар. Видео роликтер. Интерактивті тақта. Эксперименталды қондырғы.

Сабақтың эпиграфы ретінде Р.Декарттың мына сөзін аламыз :

Білгенің аз – білетініңді қолдана білу керек!

Сабақтың құрылымы:

  • Сабақты ұйымдастыру.
  • Негізгі білімдерін жетілдіру.
  • Жаңа білімді қабылдау.
  • Жаңа тақырып бойынша алынған білімдерін пысықтау.
  • Эксперименталдық жұмысты ұйымдастыру.
  • Үйге тапсырма беру.
  • Сабақты қорытындылау.

1.Ұйымдастыру бөлімі.

1.1.Сабақтың мақсаты мен қойылатын талаптармен таныстыру.

2.Негізгі білімдерін жетілдіру.Механикалық тербеліс пен электромагниттік тербеліс арасындағы сәйкестікке тоқтала кетеміз.(кесте бойынша)

Механикалық тербелістер Электромагниттік тербелістер
Координата                 х Электр заряды                              q
Амплитуда                  А;Хm Максимал заряд                  qm
Жылдамдық               ν= х’ Ток күші                               i=q’
Үдеу                             а=ν’=х» Ток күшінің өзгеру жылдамдығы    i’=q»
Масса                 m Индуктивтік                         L
Серіппенің қатаңдығы       k Сыйымдылыққа кері шама             1/ С
Күш                              F=kx Кернеу                        U
Потенциалдық энергия  kx²/2 Электр  өрісінің энергиясы           q²/(2С)
Кинетикалық энергия   mυ²/2 Магнит өрісінің энергиясы              LI²/2

 

 

 

3.Жаңа білімді қабылдау.

3.1. Айнымалы ток тізбегіндегі актив кедергіні қарастырамыз.

Резистор мен жалғағыш сымдардан тұратын қарапайым тізбектің қысқыштарындағы  кернеу

u =Umcos ωt  заңымен өзгерсін .Бізге бұрыннан белгілі R кедергіні айнымалы ток тізбегіндегі активті кедергі деп атайды.Ток күші мен кернеудің лездік мәндері үшін Ом заңы орындалады.

Электр тізбегін құрастырамыз. Актив кедергілер — өткізгіштер мен кабельдер.

Сәйкес формулаларды қорытып шығарамыз

;           P= iR;            ;

 

;          ;      ;

;

Сәйкес графиктерін салып, олардың векторлық диаграммасын саламыз.

Актив кедергісі бар өткізгіште ток күшінің тербелісі фаза бойынша кернеудің тербелісімен дәл келеді, фазалық ығысуы 0-ге тең.

3.2 Айнымалы ток тізбегіндегі сыйымдылық кедергі.

 

 

Конденсатор қосылған тізбектен тұрақты ток жүрмейді, себебі бұл жағдайда тізбек тұйық емес, конденсатордың астарларының арасы диэлектрикпен  бөлінген. Бірақ конденсаторды айнымалы кернеу көзіне қосса, ол үнемі қайта зарядталып отырады да тізбек арқылы ток жүреді.

u = Umcosωt;         q= qmcosωt;        i= q;  

 i= q=UmC sinωt = UmC cos(ωt+π/2);     

Im= UmCω;              ;

Бұл  алынған екі теңдеуді салыстыра отырып, мынадай қорытындыға келеміз: тізбектегі ток күшінің тербелістері кернеу тербелістерінен фаза бойынша  π/2 -ге озады.

Сәйкес векторлық диаграмасын саламыз.

3.3. Айнымалы  ток  тiзбегiндегi  индуктивтiк  катушка.

Айнымалы ток тізбегінде индуктивтік катушка қосымша кедергі тудырады, мұны өздік индукция құбылысымен түсіндіруге болады.

 

;           R=0;           ;

;          ;

;

;  ;   ;    ;     ;

 

Теңдеулерін салыстыра отырып, мынадай қорытындыға келеміз: катушкадағы ток күшінің тербелісі кернеу тербелісінен фаза бойынша  π/2 -ге  артта қалады.

Индуктивтік кедергідегі ток пен кернеудің сәйкес векторлық диаграмасын саламыз.

3.4. Айнымалы  токтың  толық  тізбегі  үшін  Ом заңы

Бір-біріне тізбектей жалғанған индуктивтігі  L катушкадан,сыйымдылығы С конденсатордан және кедергісі R  резистордан тұратын тізбектің қысқыштарына            u = Umcosωкернеу түсірейік.Ток полюстеріндегі лездік кернеу оның жеке бөліктеріндегі кернеудің лездік мәндерінің қосындысына тең U = UR+UL+UC ;

U=URmcosωt+UCmcos(ωt-π/2)+ ULmcos(ωt+π/2)

Түсірілген  кернеудің  Um амплитудасын векторлардың қосындысы  ретінде табуға болады,  яғни  U=URm+UCm+ ULm ;

;

;

;

;     ;

;             ;          ;

;

 

 

  1. Есептер шығару.

№1. Катушканың индуктивтiлiгi 80 мГн, катушка қосылған әсерлi кернеу 100 В, ток жиiлiгi 1 к Гц. Тiзбектегi токтың амплитудалық мәнiн табыңыз.

Берілгені:

L=80мГн

U=100В

ν=1кГц

ХБЖ:

8*10-2Гн

 

103Гц

Шешуi:
Im-?

 

Циклдiк жиiлiк  ω=2πν     өрнегiмен  анықталады.

мұндағы кернеудiң әсерлiк мәнiнен кернеудің амплитудалық мәнiн анықтаймыз.

;        ;

Тiзбектегi токтың амплитудалық мәнiн табамыз:

Жауабы: 0,28 А

№2. Катушканы, кернеуi 12В тұрақты ток тiзбегiне қосқан кезде, тiзбекте 4А ток күшi пайда болады. Осы катушканы жиiлiгi 50Гц, кернеуi 12В айнымалы ток тiзбегiне  қосатын болсақ, тiзбектегi ток күшi 2,4А-ге тең болады. Катушканың индуктивтiлiгінің шамасы қандай  болады? Егер катушкаға, сыйымдылығы 394мкФ кондесатор тiзбектей жалғасақ, реактивтік қуатты неге тең болады? Осы жағдайға векторлық диаграммасын салыңдар.

Берілгені:

С=394*10-6 Ф

ν = 50Гц

Iа = 2,4А

Uт=12В

Iт=4.0А

Uа=12В

 

Шешуі:

;

;   ;

;

;

;

;

 

І – ? Р – ?

 

 

 

Xc  >XL  болғандықтан кернеудің тербелісі ток тербелісінен  ? бұрышқа қалады.

Векторлық диаграммасын  салайық.

Терминологиялық сөздік

Қазақ тілінде Ағылшын тілінде Орыс тілінде
Индуктивтік кедергі Іnductive reactance Индуктивное сопротивление
Сыйымдылық  кедергісі Сapacitive reactance Емкостное сопротивление
Айнымалы  ток Alternating current Переменный  ток
Актив кедергі Active resistance Активное сопротивление
Жиілік Frequency Частота
Конденсатор Capacitor Конденсатор
Катушка Inductor Катушка

 

5.Үйге тапсырма:  §2.2-2.5

№1. Сыйымдылығы 5мкФ конденсатор мен кедергісі 150 Ом өткізгіш жиілігі 50Гц,кернеудің әсерлік мәні 120В айнымалы ток тізбегіне тізбектей жалғанған.Ток күшінің әсерлік және амплитудалық мәндерін,ток пен кернеу тербелістерінің фазалар айырымын табыңдар.

  1. 6. Сабақты қортындылау