Posted in Ֆիզիկա 2019-2020, Uncategorized

Էլեկտրական լարում։ Վոլտաչափ

Վերապատմում․

Ինչպես գիտենք, հոսանքի աղնյուրներում կողմնակի ուժերի աշխատանքի շնորհիվ տեղի է ունենում այս կամ այն տեսակի էներգիայի փոխակերպում էլեկտրական էներգիայի։ Փակ էլեկտրական շղթայում կատարվում է նաև հակառակ պրոցեսը։ Որքա՞ն էլեկտրական էներգիա է տալիս հոսանքի աղբյուրները սպառիչներին և ինչից է կախված այդ էներգիան։ Փակ շղթայի յուրաքանչյուր հաղորդում, նրա մի ծայրից մյուսը լիցք տեղափոխելու ընթացքում էլեկտրական դաշտը կատարում է աշխատանք, որն անվանում են հոսանքի աշխատանք, համեմատական է տեղափոխված լիցքի քանակին։ Հետևաբար այն հաստատուն մեծություն է և կարող է բնութագրել հաղորդչի ներում էլեկտրական դաշտը։ Այդ հարաբերությունն անվանում են լարում, այն նշանակում են U տառով, աշխատանքը՝ A, լիցքերի քանակը՝ q, հետևաբար՝ U = A/q։

Լարում անվանում են այն ֆիզիկական մեծությունը, որը բնութագրում է էլեկտրական դաշտը փակ էլեկտրական շղթայի հաղորդչում և հավասար է այդ դաշտի կատարած աշխատանքի հարաբերությանը հաղորդչով տեղափոխված լիցքերի քանակին։

Լարման միավորը անվանում են վոլտ, ի պատիվ Ալեքսանդրո Վոլտայի։ Մեկ վոլտն այն լարումն է, որի դեպքում շղթայի տվյալ տեղամասով մեկ կուլոն լիք տեղափոխվելիս էլեկտրական դաշտը կատարում է 1 ջոուլ աշխատանք։  Բացի վոլտից կա նաև բազմապպատիկ և մասնային միավորներ՝ կիլովոլտ, մեգավոլտ, միլիվոլտ։

Շղթայի որևէ տեղամասի լարումը չափելու համար օգտագործում են վոլտաչափ սարքը, այն իր տեսքով նման է ամպերաչափի, բայց նրա սանդղակի վրա գրված է V տառը, որով կարողանում են պարբերակել։ Պայմանական նշանը փոքր շրջան է՝ ներսում V տառը։

Երբ էլեկտրական դաշտի սեղմնակներից մեկը միացվում է շղթայի տեղամասի մի ծայրին, իսկ երկրորդը՝ մյուս, ապա այդպիսի միացումն անվանում են զուգահեռ։

Posted in Ֆիզիկա 2019-2020, Uncategorized

Հոսանքի ուժ: Ամպերաչափ:

Էլեկտրական հոսանքի ազդեցությունները կարող են լինել թույլ կամ ուժեղ, ունենալ իրենց քանակական բնութագիրը:

Էլեկտրական հոսանքը քանակապես բնութագրող ֆիզիկական մեծությունը կոչվում է հոսանքի ուժ:
Հոսանքի ուժը ցույց է տալիս հողորդիչի լայնական հատույթով մեկ վայրկյանի ընթացքում անցնող լիցքի քանակը:
Եթե կամայական հավասար ժամանակներում հաղորդչի լայնական հատույթով անցնում են լիցքի նույն քանակը, ապա ադպիսի հոսանքն անվանում են հաստատուն հոսանք:
Հաստատուն հոսանքի ուժը նշանակում են I  տառով:
Հաստատուն հոսանքի ուժը դրական սկալյար մեծություն է, որը հավասար է հաղորդչի լայնական հատույթով հոսանքի ուղղությամբ t ժամանակում անցած q լիցքի հարաբերությանը այդ ժամանակին:
I=qt (1)
Միավորների միջազգային համակարգում հոսանքի ուժի միավորը կոչվում է ամպեր(Ա), ի պատիվ ֆրանսիացի ֆիզիկոս Անդրե Ամպերի (1775-1836թ.): 
  
mediapreview.jpg 
 
Ամպերի սահմանման հիմքում ընկած է հոսանքի մագնիսական ազդեցությունը: 1Ա-ին զուգահեռ հաճախ գործածվում են 1մԱ =103Ա և 1մկԱ =106Ա  միավորները:
Հոսանքի ուժի միջոցով, եթե այն հայտնի է, կարելի է որոշել t ժամանակում հաղորդիչով անցնող լիցքի մեծությունը.
q=It (2)
(2) բանաձևը թույլ է տալիս սահմանել էլեկտրական լիցքի միավորը՝ կուլոնը (Կլ).  1Կլ=1Ա1վ=1Ավ
Մեկ կուլոնն այն լիցքն է, որն անցնում է հաղորդչի լայնական հատույթով 1 վայրկյանում, երբ հոսանքի ուժը հաղորդչում  1Ա է:
Հոսանքի ուժը չափում են հատուկ սարքի՝ ամպերաչափի կամ միլիամպերաչափի միջոցով:
DOC000697281.jpg               M4250.jpg
Ամպերաչափի պայմանական նշանն է`
el-pr14.gif
Ամպերաչափն այնպես է կառուցված, որ շղթային միացնելիս, հոսանքի ուժը շղթայում գրեթե չի փոխվում: Ամպերաչափը էլեկտրական շղթային միացնելու ժամանակ անհրաժեշտ է պահպանել հետևյալ կանոնները.
Ամպերաչափը միացնում են հաջորդաբար էլեկտրական շղթայի այն բաղադրիչին, որի հոսանքի ուժը պետք է չափեն:
Ընդ որում, ոչ մի նշանակություն չունի ամպերաչափը միացվել է հետազոտվող սպառիչի աջ, թե ձախ կողմում: Հետևաբար, հոսանքի ուժը շղթայի հաջորդաբար միացված տեղամասում նույնն է:
Ամպերաչափի «+» սեղմակը անհրաժեշտ է միացնել այն հաղորդալարի հետ, որը գալիս է հոսանքի աղբյուրի դրական բևեռից, իսկ «» նշանով սեղմակը՝ այն հաղորդալարի հետ, որը գալիս է բացասական բևեռից:
Screenshot_4.png
Posted in Ֆիզիկա 2019-2020, Uncategorized

Հոսանքի աղբյուրներ: Էլեկտրական շղթա:

Եթե լիցքավորված էլեկտրաչափի մետաղե գունդը միացնենք չլիցքավորված էլեկտրաչափի գնդին մետաղալարով, որին միացված է էլեկտրական լամպ, ապա կստանանք կարճատև լուսարձակում՝ այսինքն կարճատև հոսանք: Հոսանքը կտևի այնքան ժամանակ, մինչև էլեկտրաչափի լիցքերը հավասարվեն:
Screenshot_1.png
Որպեսզի հոսանքը տևական ժամանակ գոյություն ունենա, անհրաժեշտ է հոսանքի աղբյուրի առկայություն:

Հոսանքի աղբյուրը հատուկ սարք է, որը հաղորդիչում էլեկտրական դաշտ է առաջացնում:
Առաջին պարզագույն հոսանքի աղբյուրը, որը մինչ այժմ գործածվում է, գալվանական տարրն է, որն այդպես է կոչվում ի պատիվ իտալացի կենսաբան, բժիշկ Լուիջի Գալվանիի:
art232-galvani-luigi.jpg
Գալվանական մարտկոցները միանվագ օգտագործման հոսանքի աղբյուրներ են: Ավտոմեքենայում, բջջային հեռախոսներում մեծ կիրառություն ունեն բազմակի օգտագործման հոսանքի աղբյուրները՝ լիցքակուտակիչները (ակումուլյատորները), որոնք կարելի է լիցքավորել և նորից օգտագործել:
b3.jpg               AASG-166_big.jpg                203087.jpg
Հոսանքի ցանկացած նմանօրինակ աղբյուր երկու բևեռ ունի՝ դրական (+) և բացասական (-): Այդ բևեռների մոտ կուտակված տարբեր լիցքերը պայմանավորված են հոսանքի աղբյուրի ներսում ընթացող քիմիական ռեակցիաներով: Ռեակցիաները տեղի են ունենում հատուկ լուծույթի մեջ խորասուզված հաղորդիչների՝ էլեկտրոդների միջև:

Դրական էլեկտրոդն անվանում են անոդ, իսկ բացասականը՝ կաթոդ:
Եթե հաղորդալարերի միջոցով հոսանքի սպառիչը՝ օրինակ լամպը կամ զանգը միացվի հոսանքի աղբյուրին, ապա նրանց միջով հոսանք կանցնի՝ լամպը կլուսարձակի, զանգը կհնչի:
0004-004-Vyberite-pary.png
Հոսանքի աղբյուրը և հոսանքի սպառիչը միացված հաղորդալարերով կազմում են էլեկտրական շղթա:
Էլեկտրական շղթաները ներկայացնող գծագրերը կոչվում են էլեկտրական սխեմաներ:
Էլեկտրական շղթայի յուրաքանչյուր տարր սխեմայում պատկերվում է հատուկ պայմանական նշանով: Նշաններից մի քանիսը ներկայացված են աղյուսակում:
Screenshot_3.png
Շղթաները բացի հոսանքի աղբյուրից և սպառիչներից, պարունակում են անջատիչներ, որոնց միջոցով կարելի է բացել կամ փակել շղթան՝ կարգավորելով հոսանքի անցումը, և չափիչ սարքեր՝ չափումներ կատարելու համար:
13.gif
Շղթայում էլեմենտները միմյանց կարող են միացվել հաջորդական կամ զուգահեռ: 
Բացի հոսանքի քիմիական աղբյուրից կան նաև հոսանքի ֆիզիկական աղբյուրներ, որտեղ մեխանիկական, ջերմային, էլեկտրամագնիսական, լուսային և այլ էներգիաներ փոխակերպվում են էլեկտրականի: Այդպիսի հոսանքի աղբյուրի օրինակ է էլեկտրական գեներատորը:
 
‘Внутренний вид электрической станции в Гундукуше’ [Иолотань].jpg 
Posted in Ֆիզիկա 2019-2020, Uncategorized

Էլեկտրական հոսանք

Հաղորդիչներում լիցքավորված մասնիկները՝ մետաղներում էլեկտրոնները, էլեկտրոլիտներում` իոնները, կարող են ազատորեն տեղափոխվել մարմնի մի մասից մյուսը: Այդ լիցքավորված մասնիկներին անվանում են ազատ լիցքակիրներ:
Էլեկտրական դաշտի բացակայության դեպքում ազատ լիցքակիրները հաղորդիչում կատարում են քաոսային (ջերմային) շարժում, ուստի կամայական ուղղությամբ նրանք տեղափոխում են  նույն քանակի լիցքեր:
Էլեկտրական դաշտի առկայության դեպքում, նրա ազդեցության տակ, ազատ լիցքակիրները ջերմային շարժման հետ մեկտեղ կատարում են նաև ուղղորդված շարժում և այդ ուղղությամբ ավելի շատ լիցք տեղափոխվում:
electron-mobility1.gif
Լիցքավորված մասնիկների ուղղորդված շարժումն անվանում են էլեկտրական հոսանք:
Նյութի մեջ էլեկտրական հոսանքի գոյության համար անհրաժեշտ են՝
  1. ազատ լիցքակիրներ, որոնք կարող են ազատ տեղաշարժվել մարմնի ողջ ծավալով,
  2. էլեկտրական դաշտ, որը էլեկտրական ուժով կազդի ազատ լիցքակիրների վրա և կստիպի շարժվել որոշակի ուղղությամբ:
Էլեկտրական հոսանքն ունի ուղղություն:
Պայմանականորեն, որպես հոսանքի ուղղություն համարել են այն ուղղությունը, որով շարժվում են դրական լիցքավորված մասնիկները:
current.png
Մետաղներում ազատ լիցքակիրները բացասական լիցք ունեցող մասնիկներն են՝ էլեկտրոնները, հետևաբար մետաղում հոսանքի ուղղությունը հակադիր է նրանց ուղղորդված շարժման ուղղությանը:
Էլեկտրոլիտներում հոսանքի ուղղությունը համընկնում է դրական իոնների և հակառակ է՝ բացասական իոնների ուղղորդված շարժման ուղղությանը:
Հաղորդիչներում շարժվող ազատ լիցքակիրներն անհնար է տեսնել: Հետևաբար, հոսանքը հայտնաբերվում է իր ազդեցություններով, որոնք չորսն են.
1. Ջերմային՝ հոսանքի անցնելու ժամանակ հաղորդիչը տաքնում է:
napryag1.gif           heat1.gif
 
2. Քիմիական՝ էլեկտրոլիտներով՝ աղերի, թթուների, հիմքերի լուծույթներով հոսաքնի անցնելու ժամանակ տեղի է ունենում նյութի քիմիական բաղադրության  փոփոխություն, առաջում է նստվածք և մաքուր մետաղներ:
0011-011-KHimicheskoe-dejstvie-elektricheskogo-toka-Vpervye-bylo-otkryto-v-1800g.jpg
 
3. Մագնիսական՝ հաղորդիչը, որի միջով հոսանք է անցնում ձեռք է բերում մագնիսի հատկություններ և սկսում է դեպի իրեն ձգել երկաթյա առարկաներ, ազդում է մագնիսական սլաքի վրա:
amper1.gif
 
4. Կենսաբանական՝ կենդանի մարմնով անցնելու դեպքում հոսանքն առաջացնում է մկանային կծկում, արագացնում է արյան հոսքը անոթներով և նյութափոխանակությունը՝ հյուսվածքներում:
tumblr_inline_naumjypHGD1skr4va.jpg
Փորձը ցույց է տալիս, որ էլեկտրական հոսանքի բոլոր ազդեցություններից միայն մագնիսականն է, որ դրսևորվում է միշտ:
Posted in Ֆիզիկա 2019-2020, Uncategorized

Ատոմի կառուցվածքը

Էլեկտրական երևույթները բացատրելու համար անհրաժեշտ է պարզել ատոմի կառուցվածքը: Այդ ուղղությամբ առաջին հայտնագործությունը կատարեց անգլիացի գիտնական Ջ.  Թոմսոնը: 1898 թվականին նա հայտնաբերեց ատոմի կազմի մեջ մտնող և տարրական լիցք կրող փոքրագույն մասնիկը՝ էլեկտրոնը:
томс.jpg          images.jpg
Էլեկտրոնի լիցքը՝  qe=e=1,61019Կլ, իսկ զանգվածը՝ me=9.11031կգ

Էլեկտրոնը անհնար է «զատել» իր լիցքից, որը միշտ միևնույն արժեքն ունի: Տարբեր քիմիական տարրերի ատոմներում պարունակվում են տարբեր թվով էլեկտրոններ: Շարունակելով ատոմի կառուցվածքի բացահայտման հատուկ փորձերը, անգլիացի գիտնական Էռնեստ Ռեզերֆորդը 1911թ.-ին ներկայացրեց ատոմի կառուցվածքի վերաբերյալ իր մոդելը, որն անվանեցին մոլորակային

REZERFORD_Ernst3.jpg                    atom1.jpg
Ըստ Ռեզերֆորդի նյութի՝ յուրաքանչյուր ատոմ կարծես փոքրիկ Արեգակնային համակարգ է, որի կենտրոնում դրականապես լիցքավորված միջուկն  է: Էլեկտրոնները պտտվում են միջուկի շուրջը նրա չափերից շատ ավելի մեծ հեռավորությունների վրա, ինչպես մոլորակները Արեգակի շուրջը:

Էլեկտրոնները շարժվում են արագացմամբ (մոտ 1022մ/վ2), որի պատճառը միջուկի և Էլեկտրոնի փոխադարձ ձգողությունն է: Էլեկտրոնի և միջուկի գրավիտացիոն փոխազդեցությունը շատ փոքր է` մոտ 1040ն, հետևաբար նրանց փոխազդեցությունը հիմնականում էլեկտրամագնիսական բնույթի է:

Սովորական վիճակում մարմինը, ինչպես և նրա կառուցվածքային տարրերը՝ ատոմները, էլեկտրաչեզոք են: Ուրեմն վերջինիս բոլոր էլեկտրոնների գումարային լիցքի բացարձակ արժեքը հավասար է միջուկի լիցքին:

Տարբեր տարրերի ատոմները միմյանցից տարբերվում են իրենց միջուկի լիցքով և այդ միջուկի շուրջը պտտվող Էլեկտրոնների թվով: 
Screenshot_2.png
Դ. Ի. Մենդելեևի քիմիական տարրերի պարբերական աղյուսակում տարրերի կարգաթիվը՝ Z-ը, համընկնում է սովորական վիճակում տվյալ տարրերի ատոմի մեջ պարունակվող էլեկտրոննեի թվի հետ, հետևաբար էլեկտրոնների գումարային լիցքը ատոմում հավասար է՝
qէլ.=Ze
Միջուկի լիցքը կլինի՝
qմիջ.=+Ze
Ատոմի միջուկը ևս բարդ կառուցվածք ունի. նրա կազմության մեջ մտնում են տարրական դրական լիցք կրող մարմիններ՝ պրոտոններ:

qp=e=1,61019կլ

Պրոտոնի զանգվածը մոտ 1840 անգամ մեծ է էլեկտրոնի զանգվածից: Դատելով միջուկի լիցքից կարելի է պնդել.
Ատոմի միջուկում պրոտոնների թիվը հավասար է տվյալ քիմիական տարրի կարգահամարին՝ Z-ին:
Ինչպես ցույց տվեցին հետազոտությունները, բացի պրոտոններից միջուկի պարունակում է նաև չեզոք մասնիկներ, որոնց անվանում են նեյտրոններ:
 
 Նեյտրոնի զանգվածը փոքր ինչ մեծ է պրոտոնի զանգվածից: Նեյտրոնների թիվը միջուկում նշանակում են N տառով:
Միջուկի պրոտոնների՝  Z թվի և նեյտրոնների N թվի գումարին անվանում են միջուկի զանգվածային թիվ և նշանակում A տառով:
 A=Z+N, որտեղից՝ N=AZ
A-ն կարելի է որոշել Մենդելեևի աղյուսակից՝ կլորացնելով տրված տարրի հարաբերական ատոմային զանգվածը մինչև ամբողջ թիվ:
Այսպիսով, ատոմի կենտրոնում դրական լիցք ունեցող միջուկն է, որը կազմված է Z պրոտոնից և N նեյտրոնից, իսկ միջուկի շուրջը, եթե ատոմը չեզոք է, պտտվում են Z Էլեկտրոններ:
Որոշ դեպքերում ատոմները կարող են կորցնել մեկ կամ մի քանի էլեկտրոններ: Այդպիսի ատոմն այլևս չեզոք չէ, այն ունի դրական լիցք և կոչվում է դրական իոն: Հակառակ դեպքում, երբ ատոմին միանում է մեկ կամ մի քանի էլեկտրոն, ատոմը ձեռք է բերում բացասական լիցք և վեր է ածվում բացասական իոնի:
 
p-08a-2.gif
Posted in Ֆիզիկա 2019-2020, Uncategorized

Մարմինների Էլեկտրականացումը: Էլեկտրական լիցք: Կուլոնի օրենքը

Դեռ հին ժամանակներից հայտնի էր, որ մի մարմինը մյուսով շփելիս, օրինակ՝ սաթը բրդով կամ ապակին մետաքսով, նրանք ձեռք են բերում այլ մարմիններ դեպի իրենց ձգելու հատկության:
1m.gif 5jj.png
Ակնհայտորեն երևում է նաև, որ ձգողության այդ ուժը բազմաթիվ անգամ գերազանցում է նույն մարմինների գրավիտացիոն փոխազդեցության ուժը: Այս նոր փոխազդեցությանն անվանում են էլեկտրական (հուներեն «էլեկտրոն» բառը նշանակում է սաթ), փոխազդող մարմիններին՝ էլեկտրականացած, իսկ պրոցեսը՝ էլեկտրականացում:
Մարմինների էլեկտրական փոխազդեցությունը քանակապես բնութագրող ֆիզիկական մեծությունը կոչվում է էլեկտրական լիցք և նշանակվում q տառով:
ՄՀ-ում էլեկտրական լիցքի միավորը Կուլոնն է (1 Կլ)՝ ի պատիվ Շառլ Կուլոնի (17361806 թթ.), ով ձևակերպել է էլեկտրական լիցքերի փոխազդեցության օրենքը:
coulonb1.jpg
Ինչպես ցույց տվեցին փորձերը, բրդով շփված 2 սաթե կամ մետաքսով շփված 2 ապակե միատեսակ ձողերը իրար վանում են, իսկ ապակե և սաթե ձողերը՝ իրար ձգում:
Screenshot_1.png
Նշանակում է գոյություն ունի երկու տեսակի էլեկտրական լիցք: Ամերիկացի ֆիզիկոս Բենջամին Ֆրանկլինի առաջարկով մետաքսով շփված ապակու վրա առաջացած լիցքն անվանեցին դրական և վերագրեցին «+» նշան, իսկ բրդով շփված սաթի վրա առաջացած լիցքին՝ բացասական և վերագրեցին «» նշան: Այս նշանակումից հետո կարելի է սահմանել լիցքավորված մարմինների փոխազդեցության կանոնը:
3.png   4.png
Նույն նշանի (կամ նույնանուն) լիցքեր ունեցող մարմինները փոխադարձաբար վանում են, իսկ հակառակ նշանի (կամ տարանուն) լիցքեր ունեցող մարմինները փոխադարձաբար ձգում են միմյանց:
Новый рисунок (3).png
Էլեկտրական փոխազդեցության ուժի գոյությունը պայմնավորված է մարմինների վրա ստատիկ լիցքերի առկայությամբ, այդ ուժի ուղղությանը՝ լիցքերի նշանով: Փորձը ցույց է տալիս, որ լիցքավորված մարմինների փոխազդեցության ուժի մեծությունը  ախված է նրանց լիցքերի մեծություններից և լիցքավորված մարմինների միջև եղած հեռավորությունից:
Երկու անշարժ, կետային (փոքր չափեր ունեցող) լիցքերի փոխազդեցության ուժի մեծությունը ուղիղ համեմատական է լիցքերի մոդուլների արտադրյալին և հակադարձ համեմատական է դրանց հեռավորության քառակուսուն:
F=Kq1q2R2
որտեղ q1-ը և q2-ը փոխազդող մարմինների էլեկտրական լիցքերի մեծություններն են, R-ը՝ նրանց միջև եղած հեռավորությունը: k-ն համեմատականության գործակից է, հաստատուն մեծություն, որը հավասար է k=9109Նմ2/Կլ2
Փորձնական ճանապարհով ստացված այս օրենքը կոչվում է Կուլոնի օրենք:
Posted in Ֆիզիկա 2019-2020, Uncategorized

Մարմինների Էլեկտրականացումը: Էլեկտրական լիցք: Կուլոնի օրենքը

Դեռ հին ժամանակներից հայտնի էր, որ մի մարմինը մյուսով շփելիս, օրինակ՝ սաթը բրդով կամ ապակին մետաքսով, նրանք ձեռք են բերում այլ մարմիններ դեպի իրենց ձգելու հատկության:

5jj

Ակնհայտորեն երևում է նաև, որ ձգողության այդ ուժը բազմաթիվ անգամ գերազանցում է նույն մարմինների գրավիտացիոն փոխազդեցության ուժը: Այս նոր փոխազդեցությանն անվանում են էլեկտրական (հուներեն «էլեկտրոն» բառը նշանակում է սաթ), փոխազդող մարմիններին՝ էլեկտրականացած, իսկ պրոցեսը՝ էլեկտրականացում:

Մարմինների էլեկտրական փոխազդեցությունը քանակապես բնութագրող ֆիզիկական մեծությունը կոչվում է էլեկտրական լիցք և նշանակվում q տառով:

ՄՀ-ում էլեկտրական լիցքի միավորը Կուլոնն է (1 Կլ)՝ ի պատիվ Շառլ Կուլոնի (17361806 թթ.), ով ձևակերպել է էլեկտրական լիցքերի փոխազդեցության օրենքը: