Robototexnika · Elektronika asoslari · 5–6-sinf

Elektr zanjiri: fonar

Kalit, batareya, lampochka: tok qachon oqadi? Mix o‘tkazadimi, chizg‘ich-chi?

Vaziyat

Cho‘ntak fonari ishlamay qoldi. Uni ochdingiz: ichida ikkita batareya, kichkina lampochka, kalit va simlar. Hammasini stolga yoyib, qaytadan ulaymiz. Tok qachon oqadi, qachon yo‘q? Sim bir joyda uzilsa, lampa yonadimi? Simlar orasiga mix qo‘ysak-chi, plastmassa chizg‘ich-chi? Nega ikki simni batareyaga to‘g‘ridan-to‘g‘ri ulash xavfli? Va ikkita lampani qanday ulasak, bittasi kuysa ham ikkinchisi yonib turadi?

Mavzu

Elektr zanjiri: manba, o‘tkazgich, iste’molchi; tok va kuchlanish. Cho‘ntak fonari: batareya, kalit va lampochka — zanjir qachon yopiq, tok qayerdan qayerga oqadi

Asosiy tushunchalar

Yopiq zanjir
O‘tkazgich va izolyator
Ketma-ket va parallel

Formulalar

manba \to o‘tkazgich \to iste’molchi \to manba

Zanjir yopiq bo‘lsa, tok batareyaning «+» qutbidan simlar va lampa orqali «−» qutbiga oqadi. Bir joyda uzilsa — tok yo‘q.

I = \frac{U}{R}

Tok kuchi $I$ (amper) kuchlanish $U$ (volt) ga to‘g‘ri, qarshilik $R$ (om) ga teskari bog‘liq — bu Om qonuni, 7-sinfda batafsil. Qarshilik katta — tok kichik: grafit lampani xira yoqadi.

P = U \cdot I

Lampaning quvvati: 2,5 V · 0,3 A ≈ 0,75 Vt. Quvvat me’yordan 2 baravar oshsa, tola qizib uziladi.

U = U_{1} + U_{2} (ketma-ket), I = I_{1} + I_{2} (parallel)

Ketma-ket ulanganda kuchlanish lampalar o‘rtasida bo‘linadi; parallelda har lampaga to‘liq kuchlanish tushadi, tok bo‘linadi.

Nazariya

Zanjirning uch qismi

Har qanday elektr zanjirda uchta narsa bor: manba (batareya — tokni «itaradi»), o‘tkazgichlar (simlar — tok yo‘li) va iste’molchi (lampa, motor — tok ish bajaradigan joy). Fonar ichida ham xuddi shu: ikkita batareya, ikki sim va lampochka. Kalit — bu yo‘lni ochib-yopadigan «darvoza».

Yopiq va ochiq zanjir

Tok faqat yopiq zanjirda oqadi: batareyaning «+» qutbidan chiqib, simlar va lampa orqali «−» qutbiga qaytishi kerak. Yo‘l istalgan joyda — kalitda, batareya oldida, lampa oldida yoki lampa bo‘shatilganda — uzilsa, tok butun zanjirda to‘xtaydi, lampa o‘chadi. Shuning uchun kalit zanjirning qayerida turishi farq qilmaydi.

O‘tkazgich yoki izolyator?

Uzilgan joyga mix, tanga yoki qog‘oz qisqich qo‘ysangiz — lampa yonadi: metallar tokni yaxshi o‘tkazadi. Qalam grafiti ham o‘tkazadi, lekin qarshiligi kattaroq — lampa xira yonadi. Plastmassa chizg‘ich, rezinka, quruq yog‘och, havo — izolyatorlar, ular tok o‘tkazmaydi. Vodoprovod suvi ozgina o‘tkazadi — lampa yonmaydi, lekin sezgir asbob tokni ko‘rsatadi; shuning uchun ho‘l qo‘l bilan elektr jihozlarini ushlash xavfli.

Lampochka qanday yonadi va nega kuyadi

Lampa ichida ingichka volfram tola bor. Tok o‘tganda u 2000 °C dan ortiq qizib, yorug‘lik beradi. Bizning lampa 2,5 V va 0,3 A uchun mo‘ljallangan. Ikkita AA batareya (3 V) unga mos. 4,5 V yoki 9 V bersangiz, tola haddan tashqari qiziydi — bir necha soniya juda yorqin yonadi-yu, uziladi. Qisqa tutashuv — sim batareyaning ikki qutbini to‘g‘ridan-to‘g‘ri ulasa: tok bir necha amperga yetadi, lampa o‘chadi, sim va batareya qiziydi. Haqiqiy batareyada bunday qilmang!

Ketma-ket va parallel

Ikki lampa ketma-ket (bir zanjir halqasida) ulansa, kuchlanish ular o‘rtasida bo‘linadi — ikkalasi xira yonadi, bittasini bo‘shatsangiz, zanjir uziladi va ikkinchisi ham o‘chadi. Parallel ulansa (ikkalasi batareyaga alohida yo‘l bilan), har biriga to‘liq kuchlanish tushadi — ikkalasi yorqin, bittasini bo‘shatsangiz, ikkinchisi yonaveradi. Uydagi chiroqlar shuning uchun parallel ulangan.

Model haqida

Zanjir tugunlar usulida hisoblanadi. Lampa oddiy rezistor emas: tolasi qizigan sari qarshiligi oshadi — $I \approx 0,3 \cdot {(U / 2,5)}^{0,6}$ A (haqiqiy volfram lampalar uchun odatiy bog‘lanish). Yorqinlik quvvatga qarab: $P$ me’yordan 2 baravar oshsa, tola 1–2 soniyada uziladi. Namunalar qarshiligi — taxminiy odatiy qiymatlar (qalam grafiti ≈ 6 Ω, suv ≈ 40 kΩ). Batareyaning ichki qarshiligi hisobga olingan (AA ≈ 0,15 Ω, «krona» ≈ 1,7 Ω).

Bilasizmi?

Birinchi cho‘ntak fonari 1899-yilda AQShda ixtirochi Devid Mizell tomonidan patentlangan: quruq batareyalar, lampochka va qog‘oz truba. Batareyalar tez tugagani uchun u faqat qisqa «chaqnash» bera olardi — inglizcha «flashlight» nomi shundan.
Lampochka ichidagi volfram tola yonganda 2000 °C dan ortiq qiziydi — po‘lat eriydigan haroratdan (≈ 1500 °C) ham yuqori. Volfram shuning uchun tanlangan: u metallar ichida eng yuqori haroratda — 3422 °C da eriydi.

Tajribada nima bor

Haqiqiy plata qo‘lda chizilgan rasmda: uni aylantirasiz, qismlarni joylaysiz, zanjirni ulaysiz, kodni yozib yuklaysiz — tok va kuchlanish o‘sha zahoti hisoblanadi, xato ulashda qism kuyadi. Ichida topshiriqlar, nazariya, test va ekskursiya bor.

Shu bo‘limdagi boshqa tajribalar

Maketli plata: qatorlar — 5–6-sinf
LED va rezistor: Om qonuni — 7-sinf
Rezistorlar: rang kodi — 7-sinf
Kuchlanish bo‘luvchi va potensiometr — 7-sinf