Электр токи нима?

Демак бошидан бошлаймиз. Ҳамманинг уйида электр розеткалари бор. Иккита михни оламиз… Йўқ, яхшиси, аввал назарий тарафдан, бироз кейинроқ эса амалда синаб кўрганимиз маъқул.

Радиоэлектроника, электротехника, электрика – буларнинг ҳаммаси агар электр токи бўлмаганида, улар умуман мавжуд бўлмас эди. Гарчи сиз Радиоэлектроника фанини тушунмоқчи бўлсангиз, дастлаб электр токининг ўзи нима эканлигини билиб олишингиз керак.

Физика китобларида унга шундай таъриф берилади: электр токи- бу зарядланган зарраларни тўғри йўналган харакати. Харакатланаётган зарядли заррачалар- бу электронлар ва бунда уларнинг зарядлари манфий бўлади. Яна мусбат зарядли зарралар – протонлар ва нейтрал зарядли-нейтронлар ҳам бўлиб, аммо буларнинг иккаласи харакатланмайди. Демак, электр токи хақида гапирганмизда, биз, тасаввуримизда вахшийлар тўдасининг, “А” нуқтадан “Б” нуқтага, жуда катта тезликда харакатланаётган электронларини кўз олдимизга келтиришимиз керак. Бу шунчаки, умуман олиб қараганда.

Қанчалик уринмайлик бу электронларни, ҳатто ўта замонавий микроскоплар остидаги ҳам кўраолмаймиз. Бунинг устига уни қўл билан пайпаслаб кўриш умуман имконсиз. Сиз, муҳтарам ўқувчи, албатта эътироз билдиришингиз мумкин, яъни иккита михни иккита қўлга олиб, розеткага тиқсак, албатта қандайлигини билиш мумкин деб. Ҳаа, шундай қилиб кўрингчи, нима бўлар экан!!! “Ҳеч қанақа, ундай эмас!”-дея, жавоб берамиз сизларга. Агар бундай “услубда” синаб кўрадиган бўлсак, биз танамизнинг тирик тўрларидан токни ўтишини ҳис этамиз ҳалос. Битта электронни алоҳида пайпаслаб (ушлаб) кўриб БЎЛМАЙДИ! Нимага керак шунча гаплар дерсиз. Шунинг учун-ки, физикада бундай виртуал нарсалар тиқилиб ётибди: улар аслида бордай, лекин уларнинг нимага ўхшашлигини ҳеч ким аниқ айтиб беролмайди. Ундай бўлса, буларни қандай ўрганиш мумкин?.. Манашунинг учун ҳам физикани тушунарли бўлмаган (қоронғи) ва умидсизлантирувчи ёвуз фан деган, одамлар орасида гап юради. Аслида эса масала жудда оддий ҳал этилади. Фақатгина бунинг учун ҳар бир инсон хаётида минг маротаба назари тушган, ушлаган, хидлаган, тишлаб кўрган ва х.к. ўзига таниш нарсаларни топиши керак. Бунинг устига, ҳозир биз ўрганётган нарсанинг харакатларига ўхшаган бўлиши керак. Биз эса айни пайтда электр токини ўрганаяпмиз. Келинг, аввало ўрганаётган нарсамизга ўхшаш ва ҳамма кўриб, билиб юрган нарсани топиб оламиз.

Кўпинча “ток оқиб ўтаяпти” дейишади. Бу ўзига ҳос нарсадан дарак беради. Балким биз электр токи оқимини, сув оқими билан солиштириб кўрармиз?

Демак. Электр токи- ўтказгичлар (симлар) орқали, сув эса -трубалар орқали оқиб ўтади, дея қиёслаб кўрамиз. Ток “+”(мусбат) дан “-”(манфий)га, сув эса юқоридан пастга оқиб ўтади… Кўриб турганингиздек- умумий ўхшашликни топдик. Энди эса бошладик!

Бошланишига, келинг сув модели шаклида электр токининг таркибини аниқлаш учун бир кичик хийла билан илмий-тажриба ўтказиш қурилмасини ясаб оламиз. Бунинг учун бизга қуйидаги матохлар керак бўлади:

  • 2 та бир ҳил сиғимдаги қопқоғи билан пластик (баклажка) идиш.
  • Иккита ингичка шланг (тахминан 30 см).
  • 2 та мих.

Платсик (баклажка) идишларнинг остини кесиб ташлаб, қопғоғини тешамиз ва у ерга шлангчани ўрнатамиз. Иккаласини иккита мих билан бир ҳил баландликда деворга осиб қўямиз:

Илмий тажрибани ўтказишга киришамиз.

Ҳар бир тажрибадан сўнг, олинган натижалар бўйича хулоса чиқарамиз. Агар тажриба ва хулосалар сизга аҳмоқоналикдай туюладиган бўлса, -ажабланманг. Аслида ҳам шундай- ҳаммаси аҳмоқлиқнинг ўзгинаси! Бу дегани бизда ҳаммаси ўхшаяпти.

I-тажриба.

Чап тарафдаги баклажкани сув билан тўлдирамиз ва нима бўлаётганлигини кузатамиз. Мана нима ходисани кузатамиз: сув шлангча орқали чап баклажкадан, ўнгдаги баклажкага қараб оқиб ўтади. Дастлаб, чап баклажкадаги сув тўлиб турган пайтда, ўнг тарафдагисида эса сув умуман йўқ бўлган пайтда, чапдан ўнгдагисига сув оқиб ўтаётганда сувнинг тезлиги кучли бўлади. Бироқ, аста-секин ўнг тарафи тўлиб бориб, чап тарафдагиси камайиб, борган сайин, сувнинг тезлиги ҳам пасайиб боради. Иккала баклажка идишдаги сув сатҳи бир ҳил даражада тўлган пайтда, сувнинг харакатланиши ҳам тўхтайди ва нолга тенг бўлади. Бошқача айтганда сувнинг токи шлангда ғойиб бўлади.

Ушбу тажрибадан келиб чиқиб, қуйидаги хулосаларни чиқарамиз:

1-хулоса: Сувининг даражаси нисбатан кўп бўлган идишдан, сув оқиб тушади.

2-хулоса: Идишлардаги сувларнинг сатҳ даражалар фарқи қанчалик катта бўлса, шлангдаги сувнинг токи шунчалик кучли бўлади.

3-хулоса. Агар сувлар сатҳи бир ҳил даражада бўлса, сув умуман оқмайди.

 

II-тажриба. Бунинг учун бизга секундомер керак бўлади.

Энди ўнг идишдаги ҳамма сувни, яна чап идишга қайтариб қуямиз. Яъни, яна илгаригидай чап идишни тўлдириб, ўнг идишни бўш қолдирамиз. Секундомерни ёқамиз. Идишлардаги сувларнинг сатҳ даражаси бир ҳил бўлганда, секундомерни тўхтатамиз. Вақтини ёзиб қўямиз.

Ҳудди шу ишни яна такрорлаймиз. Бу сафар эса қўлимиз билан шлангни оҳиста сиқиб турамиз. Шлангни шундай сиқиш керакки, ундан сув оқиб ўтадиган бўлиши зарур.

Биринчи ва иккинчи босқичдаги тажрибаларнинг вақт ўлчам натижаларини солиштирамиз. Албатта, 2-тажриба вақти кўриниб турганидек, нисбатан катта бўлади.

Хулоса: Шланг қанчалик ингичка бўлса, ундаги сувнинг ток оқими кучи ҳам шунчалик кичик бўлади.

Ўтказилган тажрибалар натижалари бўйича якуний хулоса чиқарамиз. Айнан, шлангдаги ток кучи нимага боғлиқ эканлигини аниқлаб оламиз.

Демак,

1.Баклажкалардаги сув даражаси бир-биридан қанча катта фарқ қилса – токнинг кучи шунчалик катта бўлади.

2.Шлангни қанчалик қаттиқроқ сиқсак, яъни, шлангдан оқиб ўтаётган сувга қанчалик қаршилик кўп бўлса, – ток кучи шунчалик кам бўлади.

Буларни битта қонунга бирлаштирамиз:

Даражалар қанчалик  бир-биридан катта фарқ қилса  ва қаршилик қанча кам бўлса,- ток кучи шунча катта бўлади.

 

 

  Сувдан- электр токига. Ом қонуни

Энди юқорида таъкидлаб ўтганларимизни электр токига ўтказиб кўришга харакат қиламиз. Ёдингизда бўлса, ўтказган тажрибаларимизда биз учта тушунчадан фойдаланган эдик, булар:

-ток кучи,

-даражалар фарқи,

– қаршилик.

 

Энди электроникада фойдаланиладиган учта иборани келтириб ўтамиз:

-ток кучи,

– потенциал (мумкин бўлган) фарқ, ёки кучланиш,

– электр қаршилик.

Энди эса- кичк ўйин: “10 та фарқни топ”

1-фарқ- барча “сув” деб қараганларимиз- “электр”га айланди. Электр токи, электр қаршилик.

2-фарқ- бизга тушунрасиз “потенциаллар фарқи” пайдо бўлди. Буни нима дегани??? Тушунтирамиз.

Потенциал – бу, глобал нўлга нисбатан ўлчанадиган, қандайдир зарраларнинг заряди. Вольтларда ўлчанади. Глобал нўл деб эса, ҳар доим она Еримизни тушуниш керак бўлади.

   Демак бундай: иккита темирчани оламиз, масалан, иккита Беларус тракторининг гайкасини топиб, уни шундай зарядлайликки, унда биттасининг потенциали 10 Вольт, бошқасиники -15 Вольт бўлсин.

Шубҳасиз, иккала гайканинг ўзаро потенциаллар фарқи 5 Вольтни ташкил этади. Потенциаллар фарқи  – бу, айнан шу гайкалар орасидаги электр кучланишнинг ўзгинасидир. Агар гайкаларни бир-бири билан ўзаро сим ўтказгич билан боғлайдиган бўлсак, сим ўтказгич бўйлаб ток оқиб ўта бошлайди. Гайкаларнинг потенциаллари ўзаро тенглашмагунча, яъни, уларнинг фарқи нўлга тенглашмагунча, бу ток оқиб ўтаверади. Эътибор берганингиздай, улар худди илгариги баклажкалардаги сувлар даражасига ўхшар экан! Зарядланган гайкалар=баклажкалардаги сувга, сим ўтказгич = шланг.

Кўриб турганимиздек ҳаммаси бир-бирига ўхшар экан ва ҳаммаси оддийгина экан- хўш, бизга худди илгаригидай қонун қабул қилишга нима халақит беради.

Демак:

Кучланиш қанчалик катта бўлса ва қаршилик кам бўлса, электр токи ҳам шунчалик катта бўлади.

Умуман физикада, жумладан –электротехникада, ҳар бир катталиклар харфлар билан белгиланади ва маълум бирликларда ўлчанади. Масалан, масса “m” билан белгиланиб, грамм (г)ларда ўлчанади, тезлик – “v”  [м/с] билан, ва х.к. Худди шулар каби ток кучи, кучланиши ва қаршилик билан ҳам холат шундай.

Энди бу қонунларни барисини харфлар ёрдамида илмийчасига ёзиб кўрамиз. Бу маншундай кўринади:

I = U/R
Ампер = Вольт / Ом

Ток кучи (I) тўғридан-тўғри кучланиш (U)га пропорционалдир ва қаршилик (R) тескари пропорционалдир. Биз ҳосил қилган ушбу формуламиз “Ом қонуни” деб аталади. Бу электротехниканинг энг асосий қонунидир. Буни ўзимизнинг уй манзилимиз ва туғилган йилимиздан ҳам кўпроқ эсимизда сақлашимиз керак…

Якунида Ом қонунидан келиб чиқадиган иккита формулани келтириб ўтамиз. Улар орқали кучланиш ва қаршиликни мувофиқ даражада ҳисоблаб олишимиз мумкин.

U = I*R
R = U/I

Бу формулаларни (агарда уларни аниқлаб олишни билсак) ёдлаб қолиш унчалик шарт эмас. Агар аниқлаб олишни билмасак, эслаб қолишга эринсак, яна бир осон – учбурчак услуби бор:

Бундан фойдаланиш жуда осон. Фақатгина ўзимизга керакли бўлиб, излаётган катталикни устини бармоғимиз билан ёпсак бўлди. Шунда агар қолган иккита катталик битта даражада турган бўлса -демак уни бир-бирига кўпайтирамиз. Агар бошқа биттаси, иккинчисини устида бўлса-демак тепадагисини пастдагисига бўлиб ташлаймиз.

Ҳозирча тамом.