დენი და ძაბვა

ამ გვერდზე იქნება განმარტებული ელეტროობის ორი ყველაზე მთავარი ცნება - დენი და ძაბვა.

http://1.bp.blogspot.com/-IYjeezGxaKk/T2glei2PyHI/AAAAAAAAAVI/qTo6Fw5qBqY/s1600/anim3_wire_current.gif

უმეტესობისათვის დენი ეს არის რაღაც რაც მიედინება ლითონის მავთულში. რეალურად დენი არის ელემენტარული ნაწილაკების - ელექტრონების მოძრაობა. თუმცა მოდით უფრო მარტივი მოდელი შემოვიღოთ რომ ყველასთვის გასაგები იყოს. დავუშვათ რომ მავთული ეს არის ჩვეულებრივი მილი, ხოლო დენი არის მასში გამავალი წყალი.


 

http://2.bp.blogspot.com/-u4nCtigK5pQ/T2gpYLHRzUI/AAAAAAAAAVY/w8ifYRmiuGg/s1600/anim3_manometer1_small.gifიმისათვის მილში წყალმა იმოძრაოს, საჭიროა წნევა. რაც მეტია წნევა, მით უფრო ჩქარა მოძრაობს წყალი მილში. განმარტება: წნევას დავარქვათ ძაბვა (აღნიშვნა U).

ძაბვა იზომება ვოლტებში, ხოლო მოწყობილობას რომელიც ზომავს ძაბვას დავარქვათ ვოლტმეტრი (მანომეტრის ანალოგი).






 



 

http://1.bp.blogspot.com/-m_W6FDKV5S8/T2gvboOtLyI/AAAAAAAAAVw/CxKBcA8Ad8M/s1600/anim3_manometer2_small.gifეხლა გავზომოთ მილში გამავალი წყლის რაოდენობა. ამისათვის მილზე დავაყენოთ მრიცხველი რომელიც დაითვლის გამავალი წყლის რაოდენობას. ეხლა შეგვიძლია დავითვალოთ ერთ წამში მილში გასული წყლის რაოდენობა, რაც ასახავს წყლის დინების სიჩქარეს. ანუ დავუშვათ 1 წამში მილში გაიარა 5 ლიტრმა წყალმა, მაშინ ვამბობთ რომ დინების სიჩქარეა 5 ლიტრი/წამში. დავარქვათ ამ პარამეტრს დენი.








 



http://1.bp.blogspot.com/-qDmi7AiLY3Q/T2hNMDFwgtI/AAAAAAAAAV4/28_hssL2TkM/s1600/anim3_speedmeter_manometer_small.gifგანმარტება: წყლის დინების სიჩქარეს დავარქვათ დენის ძალა (შემდგომში დენი, აღნიშვნა I). დენი იზომება ამპერებში, ხოლო მოწყობილობას რომელიც ზომავს დენს დავარქვათ ამპერმეტრი. სურათზე ნაჩვენებია ამპერმეტრი რომელიც ზომავს წყლის დინების სიჩქარეს. მიაქციეთ ყურადღება რომ ამპერმეტრი რომ მიუერთდეს მილს, ამისათვის საჭიროა მილი გაიჭრას და შუაში ჩაჯდეს იგი, რათა მან გაზომოს მასში გამავალი წყლის რაოდენობა და შესაბამისად დაითვალოს სიჩქარე ანუ დენი. ასეთ ჩართვას ეწოდება მიმდევრობითი ჩართვა.

როცა მავთულს ვადარებთ მილს, ერთი მთავარი დაშვება უნდა გავაკეთოთ, თუ ჩვეულებრივ მილს გადავჭრით, იქიდან წყალი გადმოიღვრება, მაგრამ წარმოვიდგინოთ რომ ჩვენი მილები განსაკუთრებულია, მათი გადაჭრის დროს ბოლოები თავისით შედუღდება და იკეტება, და შესაბამისად ასე გადაჭრილი მილიდან წყალი არ გადმოიღვრება. ზუსტად ანალოგიურად, გაწყვეტილი მავთულიდან დენი ვერ "გადმოიღვრება".


მთავარი პრინციპები

ყოველთვის უნდა გვახსოვდეს ერთი მთავარი პრინციპი! სისტემაში მოძრავი წყლის ოდენობა არ იცვლება, წყალი ცირკულირებს მილებში დანაკარგის გარეშე. რამდენი წყალიც შევა რაიმე სისტემაში, იმდენივე უნდა გამოვიდეს.

რაიმე სქემის აწყობისას ხდება სხვადასხვა მოწყობილობების შეერთება მილებით (მავთულებით), სიმარტივისთვის ჩავთვალოთ რომ შემაერთებელი მილები იმდენად დიდია რომ მათში წყალი მიედინება თავისუფლად, ხახუნის გარეშე და შესაბამისად წნევის ვარდნა არ ხდება.

 

http://3.bp.blogspot.com/-iRoFfbwaXRE/T2l5oXvHaTI/AAAAAAAAAXo/Pm_VBPPA2PY/s1600/serial_sample.gif განვიხილოთ მოწყობილობების მიმდვერობითი ჩართვა. სურათზე ვხედავთ D1 და D2 მოწყობილობებს. ორივე მოწყობილობა ჩართულია ერთ მილზე თანამიმდევრობით, ასეთ ჩართვას ეწოდება მიმდევრობითი. თითოეულ მოწყობილობაში გადის გაკრვეული რაოდენობის წყალი გარკვეული სიჩქარით ანუ დენის ძალით, შესაბამისად I1 და I2, მაგრამ რამდენი წყალიც შედის პირველ მოწყობილობაში ზუსტად იმდენი გავა მეორეში, ეს ნიშნავს რომ ორივეში გადის ერთი და იგივე რაოდენობის წყალი ერთი და იგივე სიჩქარით, ესე იგი ორივეში დენის ძალა ტოლია : I1 = I2 . თუ გავზომავთ წნევებს P1, P2 წერტილებში, მაშინ შეგვიძლია დავითვალოთ წნევის ვარდნა (ძაბვის ვარდნა) D1 მოწყობილობაზე

U1 = P1 - P2 , ანალოგიურად მეორე მოწყობილობაზე U2 = P3 - P4 . თუ გვინდა გავიგოთ ძაბვის ვარდნა ორივე მოწყობილობაზე ერთად, მაშინ ვიყენებთ ფორმულას:

U = P1 - P4 , ამავე დროს დავაკვირდეთ რომ P2 = P3 , იმიტომ რომ ეს წერტილები შეერთებულია მსხვილი მილით. გამოდის რომ U1 + U2 = P1 - P2 + P3 - P4 = P1 - P4 = U .

ესე იგი U = U1 + U2. დასკვნა : მიმდევრობით ჩართულ მოწყობილობებში გადის ერთი და იგივე დენი ხოლო მათზე ძაბვის ვარდნების ჯამი არის ორივეზე ერთად ძაბვის ვარდნის ტოლი.


http://1.bp.blogspot.com/-f4_fijiRURc/T2mAbGljTJI/AAAAAAAAAXw/u8OAfFrz9d0/s320/paralel_sample.gif პარალელური ჩართვისდროს მოწყობილობები ინაწილებენ საწყის მილში გამავალ წყალს. შესაბამისად ორივეში ერთად გამავალი წყლის მოცულობა არის ტოლი საერთო მილიდან შემავალი წყლის მოცულობის. ანუ მათში ნაწილდება დენი :

I = I1 + I2

D1 მოწყობილობის შესასვლელზე გვაქვს წნევა P1, ხოლო გამოსასვლელზე - P2, ესე იგი მასზე ძაბვის ვარდნა არის:

U1 = P1 - P2, ანალოგიურად D2 - ზე :

U2 = P3 - P4. მაგრამ P1 და P3 წერტილები შეერთებულია მსხვილი მილით, ესე იგი ამ წერტილებში წნევა ტოლია:

P1 = P3, ანალოგიურად P2 = P4, გამოდის რომ:

U1 = P1 - P2 = P3 - P4 = U2, ანუ ძაბვები ტოლია: U = U1 = U2 , აქ U აღნიშნავს წნევათა სხვაობას (ძაბვის ვარდნას) ორივე მოწყობილობაზე ერთად. დასკვნა : პარალელურად ჩართულ მოწყობილობებში გამავალი დენის ძალების ჯამი ტოლია ორივეში ერთად გავალი დენის ძალისა ხოლო მათზე ძაბვათა ვარდნები ერთმანეთის ტოლია.

 

მცირე შეჯამება

გავაკეთოთ მცირე შეჯამება, ვიცით უკვე ომის კანონი და რეზისტორის მუშაობის პრინციპი, დავხაზოთ ყველაზე მარტივი სქემა. ერთი კვების წყაროთი და ერთი რეზისტორით.


http://3.bp.blogspot.com/-U3PUuThE6lg/T2jrTXlZmgI/AAAAAAAAAXQ/RGNLH4BjndM/s1600/circuit1.GIF



ამ სქემაზე ჩვენ ვხედავთ 12 ვოლტიან კვების წყაროს და 100 ომიან რეზისტორს. წინა გვერდიდან ვიცით ომის კანონით როგორ გამოითვლება რეზისტორში გავალი დენის ძალა I = U / R = 12 / 100 = 0.12 A (ამპერი). ზოგჯერ უფრო მოხერხებულია დენის გასაზომად გამოვიყენოთ მილიამპერი (აღინიშნება ma)რომელიც არის ამპერის მეათასედი ნაწილი, ანუ 0.12 A = 120 ma.

 


 

 http://2.bp.blogspot.com/-Va2I4KUkscE/T2jt2iq4IbI/AAAAAAAAAXY/wUrmkf5b0mI/s1600/circuit2.GIF

მოდით ეხლა დავამატოთ კიდე ერთი რეზისტორი აი ასე როგორც სურათზეა, ასეთ ჩართვას ქვია მიმდევრობით ჩართვა. თუ გავიხსენებთ მილის და წყლის მოდელს, მაშინ ლოგიკურია ვიფიქროთ რომ ეს ორი წინაღობა, ანუ მილის დავიწროვება 2 ადგილას, შეაფერხებს წყლის მოძრაობას ორჯერ მეტჯერ ვიდრე წინა მაგალითში. ანუ დენის ძალა შემცირდება ორჯერ, გახდება 60 მა, ეს ნიშნავს რომ ეს ორი რეზისტორი მოქმედებს ისე როგორც ერთი რეზისტორი 200 ომი წინააღობით (12/200=0.060=60მა). მეორეს მხრივ ჩვენ შეგვიძლია მათემატიკურად გამოვიყვანოთ ამ ორი წინაღობის საერთო წინაღობა ომის კანონზე დაყრდნობით. დავწეროთ ომის კანონი თითოეული რეზისტორისთვის : I1 = U1 / R1 , I2 = U2 / R2 . ახლა უნდა დავეყრდნოთ იმ პრინციპს რომ წყლის ნაკადი რომელიც შედის R1 მილში, ასევე გაივლის R2 მილში, ზუსტად იგივე სიჩქარით რაგდან წყალი არსად არ იღვრება და იკარგება. ესე იგი R1 და R2 გამავალი დენის ძალა ტოლია :

I1 = I2 = I = U1 / R1 = U2 / R2 . ელხა ეს 2 რეზისტორი ჩავანაცვლოთ ერთი ვირტუალური რეზისტორით, წინააღობით R, მაშინ მისთვისაც უნდა იმუშაოს ომის კანონმა I = U / R . აქ I უნდა იყოს იგივე რაც წინა ფორმულაში, რადგან როგორც ვთქვით შემავალი წყალი არსად იკარგება, ხოლო U უნდა იყოს U1 და U2 ჯამი. რატომ? იმიტომ რომ თითოეულ რეზისტორიზე ძაბვა ეს არის წნევების სხვაობა შესასვლელზე და გამოსავლელზე, ამავე დროს პირველი რეზისტორის გამოსასვლელზე წნევა უდრის მეორე რეზისტორის შესავლელზე წნევას. ამიტომ პირველი რეზისტორის შესასვლელის და მეორეს გამოსავლელის წნევების სხვაობა იქნება თითოეულზე წნევების სხვაობების ანუ ძაბვების ჯამი. ესე იგი : R = U / I = ( U1 + U2 ) / I = ( R1 x I + R2 x I ) / I = R1 + R2.

მიმდევრობით ჩართვის დროს წინაღობები იკრიბება R = R1 + R2, ანუ ორი რეზისტორი მიმდევრობით მუშაობს ისევე როგორც ერთი რომელსაც აქვს მათი ჯამური წინაღობა.


http://2.bp.blogspot.com/-PaavxG3BfMg/T2j0Tobsi8I/AAAAAAAAAXg/8rdRGdCrCPQ/s1600/circuit3.GIF

ამ ნახატზე კი გამოსახულია პარალელური ჩართვა. რა მოხდება თუ წყალს გავატარებთ ორ წვრილ მილში პარალელურად? ეს ორი მილი ერთად გაატარებს ორჯერ მეტ წყალს ვიდრე ერთი. ესე იგი დენის ძალა ამ შეთხვევაში იქნება 240ma. ესე იგი ეს ორი რეზისტორი მუშაობს როგორც ერთი რეზისტორი წინაღობით 50 ომი (12/50=0.24=240ma). ამ შემთხვევაშიც ვიწყებთ ომის კანონით თითოეული რეზისტორისთვის, იგი იგივე იქნება როგორც წინა მაგალითში. ოღონდ ეხლა ორივე რეზისტორზე ერთი და იგივე ძაბვა იქნება U = U1 = U2. რატო? დაუკვირდით ჩართვის სქემა, ორივე რეზოსტორის შესასვლელიც და გამოსასვლელით შეერთებულია მსხვილი მილით ერთმანეთთან, ეს ნიშნავს რომ მათზე წნევები იქნება ერთნაერი, შესაბამისად წნევების სხვაობა (ძაბვება) მათზე იქნება ერთი და იგივე. მაგრამ როგორი იქნება ორივე რზისტორში გამავალი დენი თუ ერთში გადის I1 და მეორეში I2? ორივეში ერთად გავა I = I1 + I2, იმიტომ რომ მილებში გამავალი წყალი იკრიბება მათი გადაერთების ადგილას. ესე იგი:

R = U / I = U / ( I1 + I2 ) = U / ( U / R1 + U / R2 ) = 1 / ( 1 / R1 + 1 / R2 ) = R1 x R2 / ( R1 + R2 ). თუ R1 = R2 = Ra, მაშინ R = Ra / 2.

პარალელური ჩართვის დროს საერთო წინაღობა ითვლება ფორმულით:

R = R1 x R2 / ( R1 + R2 ) , თუ პარალელურად ჩართულია 2 ტოლი წინაღობა, მაშინ საერთო წინაღობა 2-ჯერ ნაკლებია.

 

ცხადია შეიძლება უამრავი სხვა ტიპის ჩართვა მაგრამ ნებისმიერი მათგანი შეგვიძლია დავიყვანოთ პარალელური და მიმდევრობითი ჩართვების კომბინაციებზე და ისე დავითვალოთ საერთო წინაღობა. რეზისტორიბის ჩართვის როგორი სქემაც არ უნდა იყოს, უნდა გამოვიყენოთ ომის კანონი წყლის მილების ანალოგია რომ ინტუციურად მივხვდეთ როგორ დავითვალოთ მათი მოქმედების ეფექტი.

 


კვების წყარო


როგორც უკვე აღვნიშნეთ, წყალმა რომ იმოძრაოს მილებში, საჭიროა წნევა. საჭიროა რაიმე მოწყობილობა რომელიც შექმნის ამ წნევას. ასეთ მოწყობილობას ეწოდება დენის (კვების) წყარო
.
http://1.bp.blogspot.com/-gCc4qMxkoSM/T2iPKQjoHPI/AAAAAAAAAWY/W5tCssVG6MQ/s1600/power_source.gif მაგალითის სახით წარმოვიდგინოთ სურათზე ნაჩვენები წყალსაქაჩი მექანიზმი. მასში შედის წყალი და ზუსტად იგივე რაოდენობით გამოდის ოღონდ უკვე მომატებული წნევით ანუ ძაბვით. გამოსასვლელზე წყლის წნევა მაღალია და აღნიშნავენ "+"-ით (დადებითი პოტენციალი), ხოლო შესასვლელზე დაბალი წნევაა და აღნიჩნავენ "-"-ით (უარყოფითი პოტენციალი). წყალი მოძრაობს დადებითი პოტენციალიდან (მაღალი წნევიდან) უარყოფითი პოტენციალისკენ (დაბალი წნევისკენ). სინამდვილეში ელექტრონები მოძრაობენ პირიქით, უარყოფითი პოტენციალიდან დადებითისკენ, იმიტომ რომ ელექტორნი უარყოფითი მუხტის მქონე ნაწილაკია, მაგრამ როდესაც ელექტროობა აღმოაჩინეს მაშინ არავინ იცოდა ელექტრონის არსებობის შესახებ, ამიტომ შემორჩა ეს არასწორი განმარტება. თუ დააკვირდებით, მიხვდებით რომ კვების წყაროს გამოსასვლელებზე პოტენციალთა სხვაობა (ანუ წნევების სხვაობა) დამოკიდებულია წყალსაქაჩი მექანიზმის სიმაღლეზე, რაც უფრო მაღლა ადის წყალი, მით უფრო მეტი წნევა იქმნება და მით უფრო მეტი ძაბვა იქნება გამოსასვლელზე, ეს განსაზღრვავს კვების წყაროს ძაბვას. მაგრამ წყალსაქაჩის სიმაღლეზე არაა დამოკიდებული ის თუ რამდენი წყალი შეუძლია გადაქაჩოს მან, ეს დამოკიდებულია მისი ელევატორის ბრუნვის სიჩქარეზე და ასევე ელევატორის თასების სიდიდეზე. ანუ ყველა კვების წყაროს ძაბვის გარდა გააჩნია კიდე ერთი მახასიათებელი, რომელზეც დამოკიდებულია გადაქაჩული წყლის მოცულობა და შესაბამისად დინება (დენი ძალა). თუ ჩვენ წყალსაქაჩის გამოსასვლელს პირდაპირ მივაერთეთ შესასვლელზე, მაშინ ამ სისტემაში გამავალი წყლის სიჩქარე (დენის ძალა) იქნება სწორედ ეს მახასიათებელი. თუმცა მომავალში ვნახავთ რომ კვების წყაროს მახასიათებელებში ამ მაქსიმალური დენის მაგივრად იწერება ე.წ. შიდა წინააღობა (მომავალში განვიხილავთ).http://1.bp.blogspot.com/-L9heOJww6J0/T2iQtEmaMJI/AAAAAAAAAWo/koCUvJn8Zx8/s200/Cell_Symbol.png

 


 

 

კონდენსატორი

წარმოიდგინეთ წყლის დახურული ავზი რომელსაც შუაში აქვს გამყოფი ელასტიური მემბრანა. ეს მემბრანა წყლის ავზს ყოფს 2 იზოლირებულ ნაწილად და წყალი ვერ გადადის ერთი ნაწილიდან მეორეში, ავზს აქვს 2 შესასვლელი თითოეულ ნაწილში. რა მოხდება თუ ასეთ ავზს მივაერთებთ კვების წყაროზე (წყალსაქაჩზე).

http://4.bp.blogspot.com/-y1ZB7l585ls/T2mVyR5aNXI/AAAAAAAAAYI/aLwGoy3cMRQ/s1600/capacitor1.gif

 

როდესაც წყალსაქაჩი ამუშავდება, ავზის ერთ ბოლოზე მოიმატებს წნევა, ხოლო მეორეზე მოიკლებს, ამიტომ წყალი მიაწვება ელასტიურ მემბრანას და შეზნიქავს მას. შესაბამისად ავზის ერთ ნაწილში წყალი შევა ხოლო მეორე ნაწილიდან გამოვა. ამ დროს შემავალ ხვრელთან წყლის წნევა იმატებს ხოლო გამომავალთან იკლებს. ხოლო თავად ავზზე წნევების (პოტენციალთა) სხვაობა ანუ ძაბვა:

U = P1 - P2 იმატებს. რაღაც დროის მერე მემბრანა ისე დაიჭიმება რომ წყალსაქაჩი მეტად ვეღარ შეძლებს მის შეზნექვას და ამ დროს დინება შეწყდება. ამ დროს ავზზე წნევების სხვაობა (ძაბვა) ტოლია კვების წყაროზე წნევების სხვაობის (ძაბვის). არ უნდა დაგაბნიოთ იმან რომ წნევების სხვაობა გამოიყენება როგორც ძაბვის მაჩვენებელი. წყლის მოძრაობის სიჩქარე დამოკიდებულია არა უბრალოდ ერთ მხარეზე წნევაზე არამედ წნევების სხვაობაზე, ამიტომ როგორიც არ უნდა იყოს წნევები ავზის შესასვლელზე და გამოსასვლელზე, მთავარია მათ შორის სხვაობა რაა, ანუ ძაბვა არაა. ანუ თუ დავუშვათ P1 = 4V და P2 = 0V, ეფექტი იქნება ზუსტად იგივე როცა P1 = 2V და P2 = -2V ან როცა P1 = 3V და P2 = -1V იმიტომ რომ ყველა ამ შემთხვევაში P1 = P2 = 4V. ეს პრინციპი გამოიყენება ყოველთვის როცა ლაპარაკია ძაბვაზე ან ძაბვის ვარდნაზე. ამიტომ ვოლტმეტრს აქვს 2 კონტაქტი, იგი ზომავს პოტენციალთა (წნევების) სხვაობას 2 წერტილს შორის და არა კონკრეტული წერტილის ძაბვას (წნევას).

ამ ავზს ვუწოდოთ კონდესატორი (Capacitor). მიაქციეთ ყურადღება იმას რომ თუ ავზს მხოლოდ ერთი ხვრელით მიუერთებთ მილს, მაშინ იგი არ იმუშავებს იმიტომ რომ წყლის დინების წრედი არ შეიკვრება, წყალსაქაჩმა რომ იმუშავოს მანდ უნდა გადაქაჩოს წყალი ერთი ნაწილიდან მეორეში, ამიტომ კონდესატორი წრედში ირთვება 2 კონტაქტით.

როგორც უკვე ვთვქით გარკვეულ ეტაპზე წყლის დინება ავზში შეწყდება, ამ მდგომარეობას ქვია დამუხტული მდგომარეობა, უფრო მეტი წყალი რომ შევიდეს ავზში, საჭიროა მოვუმატოთ წნევა ანუ ძაბვა. ესე იგი რაც მეტია წნევა, მით მეტი წყალი შევა ავზში, მეორეს მხრივ რაც უფრო ელასტიურია მემბრანა, მით ნაკლები წნევაა საჭირო ავზში წყლის შესაშვებად. მემბრანის ელასტიურობა განსზაღვრავს კონდესატორის მთავარ მახასიათებელს: ტევადობას w(Capacity) აღინიშნება C სიმბოლოთი. ტევადობა იზომება ფარადებში და აღინიშნება სიმბოლოთი F.

C = Q / V სადაც Q არის წყლის რაოდენობა რომელიც შევა კონდენსატორში V ძაბვის დროს. რაც მეტ წყალს შეუშვებს კონდესატორი გარკვეულ ძაბვაზე, მით უფრო მეტი ტევადობა აქვს მას.

 

http://1.bp.blogspot.com/-gOJy8zlhzcU/UBi-5C7sjLI/AAAAAAAAAaw/RHy7ED3b5cc/s320/capacitor4.gif

ლოგიკურია ვიფიქროთ რომ ავზის მემბრანა ნებისმიერ წნევას ვერ გაუძლებს, მას გაჩნია ზღვრული წნევა, რომელზე იგი შეიძლება გასკდეს. ანუ კონდენსატორს აქვს კიდე ერთი პარამეტრი - მაქსიმალური ძაბვა. ამ ძაბვის გადამეტების შემდეგ შესაძლოა წყალმა გახეთქოს მემბრანა, ამ მოვლენას ეძახიან გარღვევას. კონდესატორის გარღვევის ძაბვა არის მაქსიმალური დასაშვები ძაბვა რომელზეც შეუძლია იმუშაოს კონდესატორმა. ჩვეულებრივ კონდესატორის ორივე მხარე არის ერთნაერი, ანუ შესაძლებელია ნებისმიერი მიმართულებით წყლის ჩატუმბვა მასში. თუმცა ზოგიერთი ავზის მემბრანა სპეციალურად ისეა მოწყობილი რომ იგი მხოლოდ ერთ მხარეს იზნიქება, ასეთ კონდესატორებს ელექტროლიტურს უწოდებენ და მათ გააჩნიათ ჩართვის პოლარობა, ანუ მასში წყლის (დენის) ჩაქაჩვა მხოლოდ ერთი მიმართულებით შეიძლება, შესაბამისად ასეთი კონდენსატორის ერთი კონტაქტი კვების წყაროს "+"-ზე უნდა ჩაირთოს. ელეტროლიტური კონდესატორები როგორც წესი უფრო მცირეა ზომით, ამიტომ თუ ვიცით რომ კონდესატორზე მხოლოდ ერთი პოლარობის ძაბვა იქნება მიწოდებული, მაშინ შეგვიძლია გამოვიყენოთ ისინი. თუმცა ელეტროლიტების მემბრანა უფრო "ნელია" და ზოგ შემთხვევაში ისინი გამოუსადეგარია.




 



http://4.bp.blogspot.com/-usv4pln_UYM/T2ms43wV9HI/AAAAAAAAAYo/TsWf-uG_bEQ/s1600/Capasitor_simbol.jpg


იკრიბება ტევადობა კონდენსატორების ჩართული პარალელურად რომ ვიგულისხმოთ ლოგიკურია გამომდინარე აქედან, დროს წნევის იგივე დაიტევენ წყალს მეტ უფრო იგი ესე, იზრდება მოცულუბა ავზის ხოლო იგივეა ელასტიურობა მემბრანის დროს ამ, მემბრანით საერთო დიდი ერთი როგორც მუშაობდ ავზი ორივე ჩართვისას პარალელურად კონდესატორების. ელექტროლიტს შეესაბამება ნახატი ქვედა, ასე აღინიშნება კონდესატორი სქემაზე. ძაბვა გარღვევის მინიმალურის ორიდან ამ იქნება ძაბვა გარღვევის დროს ამ
C = C1 + C2.

 

თუ ორ ერთნაერ კონდესატორს შევაერთებთ მიმდევრობით მაშინ ორივე ერთად იმუშავებს როგორც კონდესატორი რომელსაც აქვს ავზი ისეთივე მოცულობით როგორც თითოეულს (და არა ორმაგი, იმიტომ რომ წყალის გადადინება შეზღუდულია ავზის მემბრანით, როცა პირველი ავზის მემბრანა გაჩერდება, მაშინ გაჩერდება წყლის დინება მეორე ავზშიც). ხოლო ორი მემბრანა ჯამში იმუშავებს როგორც ერთი მემბრანა ორჯერ სქელი კედლით და შესაბამისად ორჯერ მეტი წნევა იქნება საჭირო, ესე იგი ტევადობა შემცირდება ორჯერ. მიმდევრობით ჩართული კონდესატროების საერთო ტევადობა ითვლება ფორმულით
 

C = C1 x C2 / ( C1 + C2 ) (შეადარეთ პარალელურად ჩართული რეზოსტორების ფორმულას). ამ დროს საერთო გარღვევის ძაბვა ტოლია თითოეულის გარღვევის ძაბვების ჯამის.
ამ ფორმულების მათემატიკურ გამოყვანას აქ არ განვიხილავთ, რადგან ჩვენ მხოლოდ ელექტრონიკის საწყისებს ვსწავლობთ.
http://2.bp.blogspot.com/-N8MM9z1CbWw/T2mqczxAiQI/AAAAAAAAAYY/kVIKHTB0QX0/s1600/250px-Photo-SMDcapacitors.jpg



კონდენსატორები როგორც წესი გამოიყურებიან ასე

 

 



ინდუქტივობა

კონდენსატორის აღწერისას გავიგეთ რომ კონდენსატორი არის მოწყობილობა რომელიც იგორვებს ძაბვას (წნევას). არსებობს მოწყობილობა რომელიც იგროვებს დენს (დინებას), მას ქვია ინდუქტივობა ანუ ინდუქტორი.

რომ გავიგოთ როგორ მუშაობს იგი, წარმოვიდგინოთ მრგვალი ავზი რომელშიც მოთავსებულია წყლის წისქვილის ბორბლის მაგვარი როტორი. როტორი არის მძიმე და გააჩნია გარკვეული ინერტულობა, მის ამოძრავებას უნდა დრო. წარმოვიდგინოთ რომ ასეთ მოწყობილობაზე მივაერთეთ მილი და შევუშვით წყალი წნევით. წყალი აწვება როტორს და ცდილობს მის ამოძრავებას მარა როტორის ინერტულობის გამო, ამას ჭირდება გარკვეული დრო, ამიტომ თავიდან როტორი არ მოძრაობს და ავზში წყალი არ გაედინება, გამოსასვლელზეც წნევა არის 0. ად დროს ავზზე ძაბვა (წნევათა სხვაობა U = P2 - P1 ) არის მაქსიმალური. შემდეგ როტორი ნელ-ნელა იწყებს ტრიალს და შესაბამისად გამოსავლელზეც ჩნდება წნევა, ამიტომ ძაბვის ვარდნა მცირდება. რაღაც დროის მერე როტორი ამოძრავდება ისე რომ წყალი ავზში გაედინება თავისუფლად, წინააღობის გარეშე, ამ დროს შესასვლელზეც და გამოსასვლელზეც წნევები ტოლია და შესაბამისად ძაბვის ვარდნა ხდება ნულის ტოლი. ამ დროს ინდუქტორი მუშაობს როგორც ჩვეულებრივი გამტარი მილი ნულოვანი წინაღობით.

http://3.bp.blogspot.com/-HQDMQ4twF_M/T2sqtFIuMeI/AAAAAAAAAYw/3NjhahTSQU8/s1600/Inductance1.gi

ხშირად ინდუქტივობას უწოდებენ რეაქტიულ წინაღობას (ჩვეულებრივ რეზისტორს კი უწოდებენ პასიურ წინაღობს) რადგან დროის რაღაც მომენტში იგი იქცევა როგორც წინაღობა, ზოგადად კი იქცევა როგორც ცვლადი წინაღობა. სურათზე ციკლის დასაწყისში ის იქცევა როგორც უსასრულოდ დიდი წინაღობა ხოლო ციკლის ბოლოში როგორც ნულოვანი წინაღობა. ახლა წარმოიდგინეთ რა მოხდება თუ ერთი მრხიდან მილს ჩაჭრით, მაშნ როტორი აგრძელებს ტრიალს და იგი ცდილობს წყლის შესრუტვას, მაგრამ წყლის მიწოდება შეწყვეტილია, ამიტომ დავარდება წნევა და შეიძლება უარყოფითიც გახდეს.


ინდუქტორის მახასიათებელია ინდუქტივობა, რაც მეტია ინდუქტივობა, მით მეტი დენის დაგროვება და შესაბამისად მით მეტი ხნით ძაბვის დაყოვნება შეუძლია მას. ინდუქტივობა იზომება ჰენრებში (Henry). აღინიშნება სიმბოლოთი L.
სქემაზე აღინიშნება ასე





 

http://2.bp.blogspot.com/-AtOWsSTma_A/T2swujX1rgI/AAAAAAAAAZA/m0uDVRf0NsE/s1600/IEC_Inductor_Symbol2small.png

პარალელურად და მიმდევრობით ჩართვისას ინდუქტივობა იქცევა ზუსტად ისე როგორც პასიური რეზისტორი.
L = L1 + L2 მიმდევრობით ჩართვისას;
L = L1 x L2 / ( L1 + L2 ) პარალელური ჩართვისას.


http://4.bp.blogspot.com/-jIbDKIcd_q0/T24fgu_4SHI/AAAAAAAAAZQ/hW4q9lFg8GI/s1600/225px-Electronic_component_inductors.jpgსურათზე ხედავთ ინდუქტორებს (როგორც წესი ინდუქტორი არის ფერიტის გულარაზე დახვეული მავთულის კოჭა, გულარა ძირითადად ფერიტისაა, რგოლის ფორმუს გულარას ტოროიდი ეწოდება).







დიოდი ვისაც სანტექნიკასთან გქონიათ შეხება, ალბათ გაგიგიათ რომ არსებობს ასეთი ნაწილი - უკუსარქველი, რომლის დანიშნულება არის წყლის მხოლოდ ერთი მიმართულებით გატარება, იგი მოწყობილია დაახლოებით ასე.

http://4.bp.blogspot.com/-qgJ_1yoyM-o/T6teBYIorCI/AAAAAAAAAZs/v3Tg19spfMo/s1600/Diode.gif

თუ წყალი მოძროაბს ერთი მიმართულებით მაშინ სარქველი იღება და წყალი გაედინება, ხოლო მეორე მიმართულებით წყალი ვერ გაედინება რადგან სარქველი იხურება წყლის მიწოლის შედეგად. ასეთი მოწყობილობის ანალოგს ელექტრონიკაში უწოდებენ დიოდს. დიოდი არ არის ჩვეულებრივი ელექტროდეტალი, ის მიეკუთვნება ე.წ. ნახევარგამტარების ჯგუფს. ნახევარგამტარებში ომის კანონი არ მოქმედებს. უფრო სწორედ ომის კანონის გარდა სხვა კანონებიც მოქემედებენ და მარტო ომის კანონი არაა

საკმარისი მათ აღსაწერად მაგრამ ჩვენ ასე დეტალურად არ განვიხილავთ ამ კანონებს, ერთადერთი რაც უნდა ვიცოდეთ, მათი მოქმედების ძირითადი პრინციპებია.








 

http://3.bp.blogspot.com/-Ip0Dk8rsCDU/T6tf4xoEoUI/AAAAAAAAAZ0/H80BF_KVBwU/s1600/Diode_pinout.png

როგორც ვხედავთ დიოდს გააჩნია ორი კონტაქტი. სქემაზე ხედავთ რომ ერთს ქვია ანოდი ხოლო მეორეს კათოდი. დიოდის სქემატიკური აღნიშვნა არის ნაჩვენები ამ სურათზე. ისრით აღინიშნება მიმართულება რომელშიც დიოდი ატარებს დენს, ოღონდ! უნდა აღვნიშნოთ რომ სინამდვილეში ელექტრონები მოძრაობენ ამ მიმართულების საპირისპიროდ მაგრამ ეს აღნიშვნა შემორჩა იმის გამო რომ დენის აღმოჩენისას მეცნიერება არ იცოდნენ რომ სადენებში მოძრავი ნაწილაკები იყო ელექტრონები უარყოფითი მუხტებით. მათ ივარაუდეს რომ სადენებში მოძროაბენ დადებითი მუხტის მქონე ნაწილაკები. თუმცა მთავარი პრინციპები მაინც იგივეა, ასე რომ ეს აღნიშვნა უმეტეს შემთხვევაში ხელს არ შეგვიშლის სქემის და კომპონენტების მუშაობის აღწერისას.

ყველა დიოდს გააჩნია რამდენიმე მთავარი პარამეტრი. ესენია:

  • გარღვევის უკუძაბვა, ძაბვა რომელზეც დიოდის ჩამკეტი სარქველი დაზიანდება;
  • გაჟონვის უკუდენი, მართალია სარქველი იკეტება უკუდენის დროს მარა ის ცოტათი მაინც აპარებს, ეს არის გაჟონვის უკუდენი.
  • მაქსიმალური პირდაპირი დენი, ამაზე მეტი დენი დიოდს დააზიანებს.

დიოდების უმეტესობა გამოიყურება ასე
 

http://3.bp.blogspot.com/-gj96kjDbljI/T6thqd76JZI/AAAAAAAAAZ8/SVoyMWiecy0/s1600/220px-Diodes.jpgტრანზისტორი

ტრანსიზტორი არის ასევე ნახევარგამტარული ელემენტი, ის დიოდზე ბევრად რთულია და მისი მოქმედების პრინციპი რომ გავიგოთ, უნდა დავხაზოთ უფრო რთული მოწყობილობა. ნახაზზე ჩანს რომ ამ მოწყობილობას აქვს 3 კონტაქტი: ბაზა, ემიტერი და კოლექტორი.








 

http://2.bp.blogspot.com/-4wN5deu4PW8/T2w7ibveIWI/AAAAAAAAAZI/gUEPQLuvOTE/s320/Transistor1.gif მოწყობილობის შიგნით ვხედავთ რთულ სარქველს რომელიც ზამბარის საშუალებით თავიდან ჩაკეტილია და ამ დროს შეუძლებელია დენმა გაიაროს კოლექტორში. ეხლა ვნახოთ რა მოხდება თუ ბაზაზე მივაწოდებთ წყალს წნევით ემიტერის გავლით. წნევა ბაზაზე გახსნის სარქველს და წყალი გაივლის ბაზაში და გამოვა ემიტერში (ყურადღება მიაქციეთ! ეს რომ მოხდეს, წნევა ბაზაზე უნდა იყოს უფრო მეტი ვიდრე ემიტერზე!). როგორც ნახაზზე ჩანს ბაზის სარქველის გახსნა ერთდოულად ხსნის კოლექტორის სარქველსაც. ეს გამოიწვევს კოლექტორიდან ემიტერისკენ დენს (მწვანე ისრებით აღნიშნულია ბაზური დენი, ხოლო ლურჯით კოლექტორული). და ისევ იმ შემთხვევაში თუ კოლექტორზე წნევა უფრო მეტი იქნება ვიდრე ემიტერზეა, წინააღმდეგ შემთხვევაში ჩაიკეტება ბაზური დენი და შედეგად ჩაიკეტება მთლიანად სარქველი. ყურადღება მიაქციეთ რომ რაც უფრო მეტია დენი ბაზა-ემიტერში, მით უფრო მეტად გაიწევს სარქველი და მით უფრო მეტად გაიხსნება კოლექტორის სარქველი, შესაბამისად მით უფრო მეტი კლექტორული დენი გავა ტრანსიზტორში. ნახაზზე ჩანს რომ საქრველები ისაე მოწყობილი რომ მცირე ბაზური დენი იწვევს დიდი სარქველის გახსნას რაც თავის მხრივ იწვევს დიდ კოლექტორულ დენს. ანუ ტრანზისტორში მცირე ბაზური დენი იწვევს დიდ კოლექტორულ დენს. ანუ ტრანზისტორი არის მოწყობილობა რომელიც აძლიერებს დენს. კოლექტორული დენის შეფარდებას ბაზურ დენთან უწოდებენ ტრანზისტორის გაძლიერების კოეფიციენტს.






http://2.bp.blogspot.com/-nCkg79mBOho/T6trJWMK5oI/AAAAAAAAAaI/HCP8-s9tysA/s1600/150px-BJT_NPN_symbol.svg.png

ტრანზისტორის სქემატური აღნიშვნისას ბაზა ემიტერს აღნიშნავენ ისრით რომელიც უჩვენებს დენის მიმართულებას (ისევე როგორც დიოდში). ასეთ ტრანზისტორებს უწოდებენ NPN ტიპის ტრანზისტორებს (მათი დამზადებისას კეთდება ნახევრაგმტარის 3 ფენა და N, P და N დასახელებებით შესაბამისად).








http://1.bp.blogspot.com/-MKVzpTvrUQ8/T6tsqOtQO1I/AAAAAAAAAaQ/KLiPhyGK91Q/s1600/150px-BJT_PNP_symbol.svg.png

არსებობს ასევე PNP ტიპის ტრანზისტორები. ისინი ზუსტად იგივე პრინციპით მუიშაობენ ოღონდ დენის მიმართულებები არის პირიქით NPN ტრანზისტორთან შედარებით.
როგორც აღვნიშნეთ ტრანზისტორს გააჩნია პარამეტრი გაძლიერების კოფიციენტი, ამის გარდა არის კიდე 2 ძირითადი პარამეტრი

  • მაქსიმალური კოლექტორული დენი, უფრო მეტი დენი ტრანზისტორს დააზიანებს;
  • მაქსიმალური კოლექტორ-ემიტერული ძაბვა, უფრო მეტი ძაბვა მოახდენს სარქველის გარღვევას და დაზიანებას.

არის უამრავი სხვა პარამეტრიც რომელიც ტრანზისტორს გააჩნია მარა მისი მუშაობს მთავარი პრინციპის გასაგებად არაა მნიშვნელოვანი.

 

http://2.bp.blogspot.com/-qMqM8USG0u0/T6tv4lPTfYI/AAAAAAAAAac/ocnEz-kuuts/s1600/200px-Transistorer_(croped).jpg

 

ომის კანონი

წინა პოსტში განვიხილეთ დენის და ძაბვის განმარტება. ეხლა უკვე შეგვიძლია გადავიდეთ პირველ ელექტრონულ მოწყობილობაზე, ეს არის წინაღობა (რეზისტორი)

წყალი მოძრაობს მილებში გარკვეული წნევით (ძაბვა), მილში გავლისას წყლის წნევა ეცემა წყლის და მილის კედლებს შორის ხახუნის გამო. რაც უფრო წვრილია მილი, მით უფრო მეტი1ა ხახუნის ძალა და მით უფრო ნელა გადის მასში წყალი, შესაბამისად მით უფრო ნაკლები იქნება დენის ძალა. მეორეს მხრივ რაც უფრო მაღალია წნევა (ძაბვა) მილის შესასვლელზე მით უფრო მეტი იქნება წყლის სიჩქარე მილში, ესე იგი წვრილი მილი შეგვიძლია დავაკომპენსიროთ მაღალი ძნევით. მილის სისქე და წნევა განსაზღვრავენ მილში გამავალი წყლის სიჩქარეს. განმარტება: მილის თვისებას შეანელოს წყალი და შეამციროს მისი წნევა ეწოდება წინაღობა და იზომება ომებში (Ohm). 1 ომი ისეთი წინააღობის მილია რომელშიც 1 ამპერი დენის (დინების სიჩაქრის) გასვლისას ძაბვის (წნევის) ვარდნა ხდება 1 ვოლტით.

წარმოვიდგინოთ რომ გვაქვს 1 ომი წინაღობის მქონე მილი, რომელშიც გადის წყალი 1 ამპერი სიჩაქრით, შესაბამისად ამ დროს წნევა მის შესასვლელზე თუ 1 ვოლტია, გამოსასვლელზე უნდა იყოს 0. თუ მოვუმატებთ წნევას შესასვლელზე, 2 ვოლტამზე, მაშინ მილში წყალი გაივლის 2-ჯერ ჩქარა - 2 ამპერით. თუ ავიღებთ სხვა მილს რომელიც 2-ჯერ ვიწრია და მისი წინაღობა არის 2 ომი, მაშინ იგივე 1 ვოლტი ძაბვის (წნევის) დროს მასში გაივლის 2-ჯერ ნაკლები წყალი - 0.5 ამპერი. ხოლო 2 ვოლტი წნევის დროს გაივლის 1 ამპერი სიჩქარით.

http://1.bp.blogspot.com/-bD5-SjkJFQQ/T2iLLlZXssI/AAAAAAAAAWI/hCh3StNUqzg/s1600/OhmRule.png ეხლა უკვე შეგვიძლია დავწეროთ მარტივი ფორმულა, თუ აღვნიშვნავთ ძაბვას U-თი, დენს I-თი, ხოლო წინაღობას R-ით, მაშინ გვექნება I = U / R. ამ მარტივი განტოლებიდან შეგვიძლია გამოვიყვანოთ ასევე კიდე ორი მარტივი ფორმულა U = I x R და R = U / I . ესე ეს 3 სიდიდე - დენი, ძაბვა და წინაღობა დამოკიდებული არიან ერთმანეთზე და თუ ვიცით ნებისმიერი ორი, შეგივძლია გამოვიანგარიშოთ მესამე. მაგალითად თუ ვიცით რომ მილში გადის 2 ამპერი დენი და ამ დროს წნევა არის 10 ვოლტი, მაშინ მილის წინაღობა იქნება 5 ომი (5=10/2).


http://2.bp.blogspot.com/-Rwa8_6wdZXw/T2iNbr1fmzI/AAAAAAAAAWQ/lwRtzWIjBE0/s200/resistor+schem.png წინააღობის სიდიდე აღინიშნება ბერძნული ომეგა ასოთი Ω. წინაღობა ანუ რეზისტორი სქემებზე აღინიშნება ძირითადად 2 სიმბოლოთი. R2 აღნიშვნა ძირითადად
გამოიყენება ამერიკაში ხოლო R1 საფრანგეთში და რუსეთში.

მომავალში სქემის დახატვისას ჩვენ აღვნიშნავთ მავთულებს ხაზის საშუალებით და რეზისტორს ფრანგული სიმბოლოთი. გავაკეთოთ დაშვება რომ მავთულს არა აქვს წინაღობა, ანუ არ აფერხებს დენს - ანუ შესაბამისი მილი იმდენად მსხვილია რომ წყალი შიგ მო,ძროაბს შეფერხების და ხახუნის გარეშე. ხოლო რეზისტორი არის წვრილი მილის მონაკვეთი, სადაც ხდება წყლის მოძრაობის შეფერხება მილის სისქის ანუ წინაღობის შესაბამისად.
 

http://1.bp.blogspot.com/-_-Nhb2IWBnc/T2mOlnCnuZI/AAAAAAAAAYA/UJuzS8VDFl4/s1600/200px-Resistor.jpg

 

სიახლის ლინკი : http://www.bt.pvt.ge/blog/deni_da_dzabva_kvebis_tsqaroebi_mimdevrobiti_da_paraleluri_sheerteba_tranzistori_rezistori_omis_kanoni_tsinaghoba_induktivoba/2018-09-26-158
ვებ-გვერდის ლინკი : https://www.bt.pvt.ge/
მსგავსი თემები