1. Электрлік тізбектің элементтерін түсіндіріңіз. Электр тізбегі – бұл электр энергиясын шығаратын, беретін, түрлендіретін және тұтынатын құрылғылардың жиынтығы.Электр тізбегінің әрбір құрылғысы электр тізбегінің элементтері деп аталады.Электр тізбегінің шамаларына электр тоғы, элементегі кернеу, электр қозғаушы күш жатады.Электр тоғы – электр зарядын тасымалдағыштардың бағытталған қозғалысы.Қабылданған белгілеу:тұрақты тоқтың күші;айнымалы тоқтың лездік мәні. Металдардағы және вакуумдық приборларда электр тогы дегеніміз – теріс зарядталған бөлшектердің қозғалысы болса, ал электролидтерде оң және теріс зарядталған бөлшектердің қозғалыстары болады. Өткізгіштің көлденең қимасы арқылы қандай да бір уақыт аралығында тасымалданатын электр мөлшерінің сол уақыт аралығына қатынасынток күші деп атаймыз: I=q/t Халықаралық бірліктер жүйесінде ток күші ампермен (А) өрнектеледі. 1 ампер – вакуумде бір – бірінен 1 м қашықтықта орналасқан, көлденең қимасының ауданы өте аз, шексіз ұзын түзу екі өткізгіштің бойымен өтетін тұрақты ток күші.Кернеу – бұл электр энергиясының қабылдағышындағы әрбір электр зарядына шығындалатын энергия.Қабылданған белгілеу:тұрақты кернеу;айнымалы кернеудің лездік мәні.Электр қозғаушы күш (ЭҚК) – бұл электр энергиясының көзіндегі әрбір электр энергиясы алатын энергия.ЭҚК былай белгіленеді:тұрақты ЭҚК;айнымалы ЭҚК-тің лездік мәні.Тоқтың, кернеудің және ЭҚК-тің шартты-оң бағыттары былай анықталады:тоқтың шартты-оң бағыты – бұл оң зарядтар қозғалысының бағыты (әрі қарай – тоқтың оң бағыты, немесе тоқ бағыты);кернеудің шартты-оң бағыты – бұл потенциалдың кемуінің бағыты (әрі қарай – кернеудің оң бағыты, немесе кернеу бағыты); ЭҚК-тің шартты-оң бағыты – бұл қоректендіру көзіндегі бөгде күштердің бағыты (әрі қарай – ЭҚК-тің оң бағыты, немесе ЭҚК бағыты); Тоқ пен ЭҚК-тің шартты-оң бағыттары сәйкес келеді. Тұтынушы элементтеріндегі тоқ пен кернеудің шартты-оң бағыттары сәйкес келеді. Тоқтың, кернеудің және ЭҚК-тің шартты-оң бағыттары схемада стрелкамен белгіленеді.

2. Пассивті элементтерді түсіндіріңіз. Электр тізбегіндегі кедергі (өткізгіштік), сыйымдылық, индуктивтілік; өзара индуктивтілік оның параметрлері болып табылады.Кедергі () элементтің электр энергиясын жылулық энергияға айналдыру қабілетін сипаттайды. Кейде кедергі ұғымының орнына өткізгіштік ұғымын қолданады.Сыйымдылық () элементтің электр зарядын жинақтауын (яғни электр өрісін қоздыруын) сипаттайды.Индуктивтілік () элементтің магнит өрісін қоздыруын (электр энергиясын магнит өрісіне айналдыруын) сипаттайды.Өзара индуктивтілік () индуктивті параметрлердің бір-біріне әсерімен сипатталады.Индуктивтілік(лат. іnductіo – келтіру, бейімдеу, қоздыру) – электр тізбегінің магниттік қасиетін сипаттайтын шама. Өткізгіш контурмен шектелген бетті қиып өтетін магниттік индукция ағынының (Ф) осы контурда тудыратын ток күшіне (І) қатынасына тең: L=Ф/І. И. Өлшем бірлігі Генри (Гн). Сыйымдылық – өткізгіштің немесе өткізгіштер жүйесінің электр зарядтарын жинау және ұстап тұру қабілетін сипаттайтын физикалық шама. Өткізгіштің (жеке оқшау өткізгіштің) электрлік сыйымдылығы – өткізгіштен шексіз қашықтықта орналасқан нүктенің электр потенциалы нөлге тең деп қабылданған және басқа барлық өткізгіштер шексіз қашықтықта орналасқан деп ұйғарған жағдайда (жеке оқшау өкізгіш деп аталады) өткізгіш зарядының (Q) оның электр потенциалы (U) қатынасына тең скаляр шама: С = Q/U.

3. ЭҚК және ток көзіне анықтама беріңіз. Электр қозғаушы күш (ЭҚК) – бұл электр энергиясының көзіндегі әрбір электр энергиясы алатын энергия.ЭҚК былай белгіленеді:тұрақты ЭҚК;айнымалы ЭҚК-тің лездік мәні. Ток көздерінеэлектр батареялары жатады.Гальвани элементтерінде (эл.батареясы) – химиялық реакция әсерінен зарядттар бөлінеді.Бұл элементте ішкі энергия эл.энегр. түрленеді. Электрофор машинасында оның дискілері металл шеткамен үйкеліп зарядтар оң және теріс полюске жиналады да ток көзі пайда болады, яғни электр энергиясы өндіріледі.Бұл жерде механикалық энергия эл.энегр. түрленеді. Генераторларда магнит өрісінде өткізгішті айналдырғанда электр тогы пайда болады. Бұл жерде өткізгішіті айналдыру үшін, судың, будың, желдің мехнаикалық энегрялары қолданылады.Күн батареясында жылу әсерінен жартылай өткізгіш ішінде зарядттар оң және теріс полюстерге жіктеліп ток көзі пайда болады.Бұл жерде жарық/жылу энергия эл.энегр. түрленеді.

4. Электрлік тізбектің анықтамасы мен жалпы қасиеттерін түсіндіріңіз. Электр тізбегі – бұл электр энергиясын шығаратын, беретін, түрлендіретін және тұтынатын құрылғылардың жиынтығы.Электр энергиясын шығаруға арналған құрылғы электр энергиясының көзі, немесе қоректендіру көзі, немесе электр қозғаушы күш көзі (ЭҚК), немесе тоқ көзі деп аталады.Қоректендіру көздері машиналық (тұрақты және айнымалы тоқ генераторлары);электростатикалық (химиялық, атомдық және т.б.) болады.Электр энергиясын тұтынатын құрылғы электр энергиясын қабылдағыштар, немесе жүктемелер деп аталады.Электр энергиясын қабылдағыштар ретінде әр түрлі түрдегі электр қозғалтқыш жетектер;қыздыру шамдары, қыздыру және жарықтандыру

құралдары;электрохимиялық және радиотехникалық құралдары және т.б. бола алады. Электр энергиясын түрлендіргіштерді электр тізбегінің тоқ көзі сияқты немесе энергияны тұтынушы (мысалы, трансформаторлар) ретінде қарастыруға болады. Электр тізбегіндегі параметрлерде өтетін физикалық процестер:Кедергі () элементтің электр энергиясын жылулық энергияға айналдыру қабілетін сипаттайды. Кейде кедергі ұғымының орнына өткізгіштік ұғымын қолданады.Сыйымдылық () элементтің электр зарядын жинақтауын (яғни электр өрісін қоздыруын) сипаттайды.Индуктивтілік () элементтің магнит өрісін қоздыруын (электр энергиясын магнит өрісіне айналдыруын) сипаттайды.Өзара индуктивтілік () индуктивті параметрлердің бір-біріне әсерімен сипатталады.

5.Электрлік тізбектер классификациясын түсіндіріңіз. Электр тізбегі – бұл электр энергиясын шығаратын, беретін, түрлендіретін және тұтынатын құрылғылардың жиынтығы.Электр энергиясын шығаруға арналған құрылғы электр энергиясының көзі, немесе қоректендіру көзі, немесе электр қозғаушы күш көзі (ЭҚК), немесе тоқ көзі деп аталады.Қоректендіру көздері машиналық (тұрақты және айнымалы тоқ генераторлары);электростатикалық (химиялық, атомдық және т.б.) болады.Электр энергиясын тұтынатын құрылғы электр энергиясын қабылдағыштар, немесе жүктемелер деп аталады.Электр энергиясын қабылдағыштар ретінде әр түрлі түрдегі электр қозғалтқыш жетектер;қыздыру шамдары, қыздыру және жарықтандыру

құралдары;электрохимиялық және радиотехникалық құралдары және т.б. бола алады. Электр энергиясын түрлендіргіштерді электр тізбегінің тоқ көзі сияқты немесе энергияны тұтынушы (мысалы, трансформаторлар) ретінде қарастыруға болады. Электр тізбегіндегі параметрлерде өтетін физикалық процестер:Кедергі () элементтің электр энергиясын жылулық энергияға айналдыру қабілетін сипаттайды. Кейде кедергі ұғымының орнына өткізгіштік ұғымын қолданады.Сыйымдылық () элементтің электр зарядын жинақтауын (яғни электр өрісін қоздыруын) сипаттайды.Индуктивтілік () элементтің магнит өрісін қоздыруын (электр энергиясын магнит өрісіне айналдыруын) сипаттайды.Өзара индуктивтілік () индуктивті параметрлердің бір-біріне әсерімен сипатталады.

6. Ом және Кирхгоф заңдарын түсіндіріңіз. Тізбектің біртекті бөлігі үшін Ом заңын еске түсірейік: біртекті металл өткізгіш бойымен аққан тоқ күші өткізгіштің ұшындағы кернеуге пропорционал:.Пропорциональдық коэффициентөткізгіштіңэлектрлік кедергісі деп аталады. Электрлік кедергінің өлшем бірлігі – ом (Ом).Кирхгофтың екі заңы – бұл электрлік тізбектің негізгі заңдары. Екі заңда көптеген тәжірибелер негізінде тағайындалған.Кирхгофтың І – заңына (тоқтар үшін Кирхгоф заңына) сәйкес электрлік тізбектің түйініндегі тоқтардың алгебралық қосындысы нөлге тең: ,

яғни түйінге бағытталған токтардың қосындысы түйіннен шыққан тоқтардың қосындысына тең.

Бұл заңнан шығатын салдар: элетр тізбегінің түйінінде зарядтар жинақталмайды, керісінше жағдайда түйіндер потенциалы мен тармақтағы тоқтар өзгерер еді.

Кирхгофтың ІІ – заңына (кернеулер үшін Кирхгоф заңына) сәйкес кез келген тұйықталған контурдың ЭҚК – нің алгебралық қосындысы осы контур элементтеріндегі кернеулердің алгебралық қосындысына тең:,мұндағы контурдағы резисторлық элементтердің саны,ЭҚК саны.

7. Қарапайым және күрделі тұрақты токтың сызықты тізбектерінің талдау әдістерін түсіндіріңіз. Электр тізбектерін есептеген кезде,осы тізбектердің схемаларын есептеу үшін ыңғайлы схемаларға түрлендірген дұрыс.Мысалы: контурлы ток, түйін потенциалдар,беттестіру әдістері. Контурлық тоқтар әдісін 1873 жылы Максвелл ұсынған. Контурлық тоқтар әдісін пайдалану тәртібі.Электр тізбегі пайдаланушы үшін ыңғайлы түрге келтіріледі. Түйін саны (У) және тарам саны (В) анықталады.К_т=В-У+1 формуласы бойынша тәуелсіз контур саны анықталады және ол контурлар таңдалып олардың шартты айналу бағыты белгіленеді (сағат тілімен немесе қарсы, әдетте бір бағытта алынады).Берілген тізбектің: контурларының меншікті кедергілері – R₁₁, R₂₂...R_nn, ортақ кедергілері – R_mn =R_nm және электр қозғаушы күштері Е₁₁, Е₂₂,...Е_nn анықталады.Контурлық тоқтар әдісінің теңдеулер системасы құрылады. Оны шешіп контурлық тоқтар анықталады. Егер кейбір тоқтар минус таңбамен шықса, олардың нақты бағыты кері етіп өзгеріледі . Тарамдағы тоқтар контурлық тоқтардың алгебралық қосындысы түрінде табылады. Тәжірибеде: үлкен тоқтан кіші тоқты шегеріп үлкен тоқтың бағыты алынады

8.Контурлы токтар әдісі. Кирхгоф заңдарының көмегімен кез келген электрлік тізбекті есептеуге мүмкіндік бар. Бірақ күрделі тармақталған тізбектер жағдайында өте қолайсыз үлкен теңдеулер жүйесін есептеу қажет. Есептеулерді контурлы тоқтар әдісі жеңілдетеді.

Әдістің мәнісі мынада:Жалған, шартты (есептейтін) контурлы тоқтар туралы түсінік енгізіледі және ол тек өзінің көршілес контурлық тоқтарымен тұйықталған;Контурлы тоқтар тармақтағы нақты тоқпен байланысады (аналитикалық түрде);Контурлы тоқтар үшін Кирхгофтың ІІ – заңы бойынша теңдеулер жүйесі құрылады; нақты тоқтардан контурлы тоқтардың саны едәуір аз, сондай-ақ жүйедегі теңдеулер саны да азаяды;

Теңдеулер жүйесі шешіліп, контурлы тоқтар анықталады;Аналитикалық тәуелділіктер көмегімен нақты тоқтар анықталады.Мысалы: 3.3 – сурета) көршілес контурлар бойынша схеманы бөлеміз және контурлы тоқтардың (,,) бағыттарын анықтаймыз;б) контурлы және нақты тоқтардың арасындағы байланысты табамыз,,,

,,;

в) әрбір контур үшін Кирхгофтың ІІ – заңы бойынша теңдеулер жүйесі құрыламыз:

(1-ші контур) ,

(2-ші контур) (3-ші контур); г) жүйені шешіп, контурлы тоқтард табамыз және тармақтардағы нақты тоқтарды анықтаймыз

9. Беттесу әдісін түсіндіріңіз.

.

Осыған сәйкес,

Сонымен,

;

10. Түйін потенциалдар әдісін түсіндіріңіз.

Э . қ . к — нен тұратын схеманың кез – келген тармағындағы тоқты тізбектің бөлігі үшін Ом заңы бойынша табуға  болады . Ом заңын қолдану үшін , әуелі схеманың түйіндеріндегі потенциалдарды білу керек .  Схемаларда түйіндердің потенциалдарын белгісіз ретінде қабылдап ,  электрлік тізбектерді есептеу әдісін түйіндік потенциалдар әдісі деп атайды . Айталық , схемада n — түйін болсын . Схеманың кез — келген ( бір ) нүктесі , схемада тоқтың   таралуының   өзгерісін тудырмай жермен қосылуы мүмкін болғандықтан , схеманың бір түйінін ойша жермен   қосамыз ,  яғни   оның   потенциалын нөлге тең деп аламыз . Соның   нәтижесінде , белгісіздердің саны n – нен n – 1 — ге   дейін   азаяды .

Кирхгофтың   бірінші заңы бойынша , схема үшін құрылатын қажетті теңдеулер саны ,  түйіндік   потенциалдар   әдісіндегі белгісіздер санына тең теңдеу керек .  Схемадағы   тәуелсіз   контурлардың саны бірге   кем түйіндер санынан аз болған жағдайда ,   бұл   қарастырылатын әдісіміз контурық   тоқтар   әдісіне қарағанда өте тиімді болады .

11. Синусоидалдық ток тізбегін түсіндіріңіз. Айнымалы тоқтың үш фазалық жүйесі жиі қолданылады. Тұрақты тоққа қарағанда айнымалы тоқтың генераторлары мен қозғалтқыштарының құрылымы қарапайым. Айнымалы тоқ әуелі шала өткізгіштер арқылы, ал одан кейін шала өткізгішті инверторлар көмегімен жиілігі реттелмелі басқа айнымалы тоққа түрлендіріледі.

Айнымалы тоқ күшінің лездік мәні (i) синусойдалық заңға сәйкес белгілі бір уақыт (t) ішінде мынадай заң бойынша өзгереді:

i(t)=I_msin(t+), мұндағы I_m-тоқ амплитудасы, ω = 2πf – тоқтың бұрыштық жиілігі,  - бастапқы фаза.

Сондай жиіліктегі кернеу де синусойдалық заң бойынша өзгереді:

u(t)=U_msin(t+), мұндағы U_m- кернеу амплитудасы,  - бастапқы фаза.

Мұндай айнымалы тоқтың әсерлік мәндері мынаған тең болады:

I = I_m/   0,707 I_m,  U = U_m/  0,707 U_m. 

Айнымалы тоқ тізбегінде индуктивтілік не сыйымдылықтың болуына байланысты тоқ күші (i) мен кернеу (u) арасында  фаза ығысуы пайда болады.

Айнымалы тоқтың максималды мәні (ЭҚК немесе кернеу) оның амплитудасы немесе тоқтың амплитудалық мәні деп аталады.

Im, Em және Um — тоқтың, ЭҚК-тің және кернеудің амплитудалары.

i  I_m sin(t+_i); e  E_msin(t+_e); u  U_m sin(t+_u);

12. Үшфазалық тізбектерге анықтама беріңіз. Үшфазалы жүйені ХІХ ғасырдың аяғында алғаш жасаған және енгізген М.О.Доливо-Добровольский. Үш фазалы жүйедегі энергия көзі генератордың үш орамасы болып табылады. Орамалар периодтың үштен біріне ығысқан айнымалы ЭҚК – ті индукциялайтын етіп жатқызылады.

Үшфазалы электр тізбегі – бұл амплитудасы мен жиілігі бірдей синусоидалы ЭҚК-і бар үш электр тізбегінің жиынтығы. ЭҚК фаза бойынша периодтың үштен біріне ығысқан.

Бұл ЭҚК-тер бір қоректендіру көзінен алынады.

Фаза деп бір жүйеге біріктірілген қоректендіру көздері тәуелсіз болатын тәуелсіз электр тізбектерін айтады.

Фаза деп біріге алатын қоректендіру көздері тәуелсіз әрбір тізбекті айтады.

Фаза деп біріге алатын әрбір тізбектегі электр энергиясының қабылдағыштарын айтады.

Үшфазалы жүйенің анықтамасы бойынша фазалық ЭҚК-тердің лездік мәндері:

,

,

.

Тоқ көздерінің фазалары ,,, ал қабылдағыштар фазалары,,әріптерімен белгіленеді. ЭКҚ-тердің векторлық диаграммасы 13–1 суретте келтірілген.

13–1 сурет

Барлық фазалар бойынша бірдей шарттары бар (комплексті кедергісі мен ЭҚК амплитудалары тең) үш фазалы жүйе симметриялы деп аталады.

13. Үшфазалық тізбектің жұлдызша қосылуын түсіндіріңіз. Үш тәуелсіз тізбекті генератор орамасының фазасы және қабылдағыштар фазасының ұштары екі түйін құрайтындай етіп біріктіруге болады. Мұндай біріктіру жұлдыз тәрізді қосу деп аталады.

Екі түйінді қосатын тоқ өткізгіш сымды нейтраль деп атайды. Ал басқа тоқ өткізгіш сымдар (,,)сызықты деп аталады. Генератор фазаларының (немесе жүктемелерінің) қысқаштарындағы кернеу фазалық кернеу деп аталады. Фазалар орамасындағы немесе фазалық жүктемелердегі тоқ – бұл фазалық тоқ. Сызықты тоқ өткізгіш сымдар арасындағы кернеу – сызықтық кернеу. Сызықты тоқ өткізгіш сымдардағы тоқтар сызықты тоқтар деп аталады.

,U- фазалық кернеу, I-фазалық ток.

14. Үшфазалық тізбектің үшбұрыштап қосылуын түсіндіріңіз. Генератор орамасы мен жүктемелерді суретте көрсетілгендей етіп біріктіруге болады. Мұндай қосылу үшбұрыш тәрізді қосу деп аталады. Бұл жағдайда тізбек үш өткізгішті болады.Үшбұрыш тәрізді қосу схемасынан

,

яғни үшбұрыш тәрізді қосу кезінде сызықты кернеу барлық уақытта фазалық кернеу болып табылады.

15. Үшфазалық тізбектің қуатын түсіндіріңіз. Үшфазалы тізбектің қуатын барлық фазалар қуаттары мен нейтраль өткізгіш сымдар қуаттарының қосындысы ретінде анықтауға болады, яғни .

Нейтраль өткізгіш сымда бөлінетін қуатты көбіне ескермеуге болады.

Әрбір фазаның қуаты символдық түрі кернеу комплесін тоқтың сыңарлас комплексіне көбейтіндісімен анықталады .

Бұл теңдеудегі қосылғыштар кәдімгі фазалық қуаттың комплексі сияқты анықталады

,

,

.

Фазалық қуат комплексінің нақты бөлігі фазаның активті қуаты, ал жалған бөлігі – фазаның реактивті қуаты деп аталады:

, , ,

, , .

Сонымен, үшфазалы жүйенің қуаты

.

Үшфазалы тізбектің қуатының комплексінің нақты бөлігі

тізбектің активті қуаты, ал жалған бөлігі –

тізбектің реактивті қуаты деп аталады.

16. Шалаөткізгіштік материалдардың физикалық қасиеттерін түсіндіріңіз.

Шалаөткізгіштер— электр өткізгіштігі (σ) бойынша металдар мен диэлектриктердің арасынан орын алатын (10–8Ом–1см–1<σ<10–6Ом–1см–1) заттар; бөлме температурасында (300ӘК) шалаөткізгіштік қасиеттері анық байқалатын заттар тобы. Шалаөткізгіштерге Менделеевтің периодтық жүйесінің ҚV тобындағы графит (G), кремний (Sі), германий (Ge), сурьма (Sb), қалайы (Sn); V тобындағы фосфор (P), күшәлә (As); П тобындағы селен (Se), теллур (Te) элементтері, сондай-ақ кейбір тотықтар, көптеген қорытпалар, органик. қосылыстар жатады. Шалаөткізгіштердің металдардан ерекшелігі — олардың меншікті кедергілері () мен электр өткізгіштігі (σ) температура жоғарылағанда күрт өзгереді:  — кемиді, σ — артады; ал металдарда олар керісінше өзгереді. ( артады, σ кемиді). Аса төмен темпетурада таза Шалаөткізгіштердің меншікті кедергілері өте жоғары, ал электр өткізгіштігі тым аз болғандықтан олар диэлектриктерге ұқсайды. Төмен температурада олардың атомдарының валенттік электрондары коваленттік байланыста болып, заряд тасымалдаушылар болмайды. Темпертуражоғарылағанда Шалаөткізгіштерде теріс зарядталған бос электрондар мен оң зарядтың рөлін атқаратын жылжымалы “кемтіктер” (электрондары жоқ бос орындар) пайда болып, олардың электр өткізгіштіктері артады. Оларда электр тогын негізгі және қоспа зат атомдарынан босаған валенттік электрондар мен “кемтіктер” құрайды. Токты тасымалдаушыларға кристалл құрылымының әр түрлі ақаулары: кристалл торларындағы вакансиялар (бос орындар), түйінаралық бөгде атомдар, тағы басқа жатады. Қоспалар мен ақаулар донорлар және акцепторлар болып ажыратылады. ҚV топ кристалдарының (Ge, Sі) 4 атомымен ковалентті байланыс жасап, валенттік электрондарының біреуі бос электронға айналатын V топ элементтерінің (As, P) қоспаларын донорлар деп атайды. Донорлар Шалаөткізгіштерде негізінен электрондық немесе n-типтік өткізгіштік тудырады