☰ Mundarija · Fizika

Kondensator va g‘altak o‘zgaruvchan tok zanjirida

Darslar 15–16 · 2 ta dars · N. Sh. Turdiyev, K. A. Tursunmetov, A. G. Ganiyev, K. T. Suyarov, J. E. Usarov, A. K. Avliyoqulov. Fizika 11-sinf, 1-nashr. «Niso Poligraf» nashriyoti, Toshkent, 2018
15

O‘zgaruvchan tok zanjiridagi kondensator

Darslik: 55–56-betlar
MaqsadO‘zgaruvchan tok zanjiridagi kondensatorni tushuntirish: sig‘im qarshilik X_C = 1/(ωC), tok kuchlanishdan π/2 ga oldinda, Iₘ = Uₘ/X_C.
Yangi so‘zlar
sig‘im qarshilik · capacitive reactancereaktiv qarshilik · reactancefaza oldinga o‘tishi · phase leadsiklik chastota ω = 2πν · angular frequency ω = 2πν
Tushuntirish

Kondensator orqali o‘zgarmas tok o‘tmaydi (qoplamalar orasida dielektrik bor), lekin o‘zgaruvchan tok o‘tadi: kondensator navbat bilan zaryadlanadi va razryadlanadi, simlarda zaryadlar harakatlanib turadi. Kondensatorga u = Uₘcosωt kuchlanish berilsa, zaryad q = C·u = CUₘcosωt, tok esa zaryadning o‘zgarish tezligi: i = Iₘcos(ωt + π/2), Iₘ = ωC·Uₘ. Demak, tok kuchi kuchlanishdan faza bo‘yicha π/2 (chorak davr) oldinda. Om qonuni Iₘ = Uₘ/X_C ko‘rinishida yoziladi, bunda sig‘im qarshilik X_C = 1/(ωC) = 1/(2πνC) ohmlarda (Ω) o‘lchanadi. Chastota va sig‘im qancha katta bo‘lsa, X_C shuncha kichik va tok shuncha katta; o‘zgarmas tokda (ν = 0) X_C cheksiz. X_C reaktiv qarshilik: unda energiya issiqlikka aylanmaydi, balki davr davomida elektr maydon energiyasi sifatida yig‘ilib, manbaga qaytariladi, shuning uchun o‘rtacha quvvat nolga teng.

Namunalar
Kondensator C = 20 μF, ω = 1000 rad/s, Uₘ = 100 V. X_C = 1/(ωC) = 1/(1000·20·10⁻⁶) = 50 Ω; Iₘ = Uₘ/X_C = 100/50 = 2 A.
Tarmoq (ν = 50 Hz, ω ≈ 314 rad/s) ga C = 100 μF ulangan: X_C = 1/(314·10⁻⁴) ≈ 32 Ω. Chastota 2 marta ortsa X_C ham 2 marta kamayadi (≈ 16 Ω), tok esa 2 marta ortadi.
Sinfda faoliyat

Faqat o‘qituvchi bilan: past kuchlanishli o‘zgarmas va o‘zgaruvchan manbaga lampochka va kondensatorni ketma-ket ulab, qaysi holda lampochka yonishini kuzating. Natijani X_C = 1/(ωC) bilan izohlang. Katta sig‘imli zaryadlangan kondensatorlar xavfli bo‘lishi mumkin, ularni o‘zingiz razryadlamang va tarmoqqa ulamang.

Mashq
1
Kondensator nima uchun o‘zgarmas tokni o‘tkazmaydi-yu, o‘zgaruvchan tokni o‘tkazadi?
2
ω = 500 rad/s, C = 40 μF. Sig‘im qarshilik necha Ω?
3
Shu zanjirda Uₘ = 100 V. Tokning amplitudasi necha A?
4
Tok kuchi kuchlanishdan qanday faza siljishida va nima uchun o‘rtacha quvvat nolga teng?