Monday, March 26, 2012

Физик 2 лаборатори

Цахилгаан статик орныг судлах
Зорилго:
Цахилгаан статик орныг туршлагаар судлан ижил потенциалт гадаргаарх потенциалын түгэлтийг, хүчний шугамаар цахилгаан орны хүчлэгийг дүрслэн үзүүлнэ.
Хэрэглэгдэх зүйлс: Цахилгаан тусгаарлагч материал органик шилээр хийсэн 50х40х8 см хэмжээтэй сав, ус, электродын цуглууулагч (хавтгай, дугуй), тэг гальванометр (микроамьперметр), шулуутгагч 6V, реостат 30 Ом (200 сантиметр), вольтметр 5V, эсэргүүцлийн хайрцаг р33 (12 сантиметр), түлхүүр, электрод, холбогч утас, уахилгаан орны потенциалын түгэлтийг зурах миллиметрийн хуваарьтай цаас.
Онолын үндэс:
Цахилгаан цэнэгүүдийн харилцан үйлчлэл нь цахилгаан статик орноор дамжина. Ямар нэгэн цэгт цахилгаан  цэнэг байвал түүний орчимд цахилгаан орон байх ба энэ оронд ямар нэгэн цэнэг буюу цэнэгтэй бие оруулбал түүнд орны зүгээс тодорхой хүч үйлчилнэ. Цахилгаан орны шинж чанар ба тоон утгыг нэгж эерэг цэнэгт үйлчлэх хүчтэй тэнцүү  физик хэмжигдэхүүн – хүчлэгээр тодорхойлдог билээ.
Е=F/q
Үүнйи q –гаднаас тухайн цэнэгт оруулсан цэнэгийн хэмжээ, F-орныг үүсгэж байгаа цэнэгүүдийн харилцан үйлчлэлийн хүч. Q ба q цэгэн цэнэг хоорондоо r зйад оршино гэвэл харилцан үйлчлэлийн хүч нь Кулоны хуулиар илэрхийлэгдэнэ.
F=k*(q*Q/r2)
Хүчний шугамаар цахилгаан орныг графикаар дүрсэлж болох ба цахилгаан орон доторх цэг бүрийн хүчлэгт шахагчаар (шүргэгчээр) татсан шугамыг хүчний шугам гэдэг.
Мөн цахилгаан орныг энергийн хувьд тодорхойлдог физик хэмжигдэхүүн-потециал нь орны тухайн цэгээг нэгж (+) цэгэн цэнэгийг хязгааргүйд шилжүүлэхэд хийх ажлаар тодорхойлогддог бол ажил А нь хоёр цэнэгийн хоорондох потенциалын ялгавар байдлаар тодорхойлогдоно.
A=k*q*Q*(1/r1-1/r2)=Q*(U1-U2)=Q*(φ1-φ2)
Тухйан цэгээс ижил зайд орших ижилхэн потенциалтай олон цэгүүдийн геометр байрыг эквипотенциалт (ижил потенциалт) гадарга гэнэ.

Цахилгаан статик орны потенциалын түгэлтийг тодорхойлохдоо саванд буй дамжуулагч орчин –шигнэнийг хэрэглэдэг. Тухйалбал бааг хэмжээтэй жирийн металл электродыг дамжуулагч орчинд оруулахад түүний потенциал нь тэр цэгийнхэээ потенциалтай тэнцэнэ. Цахилгаан статик багажийг бодвол ашиглахад хялбар гүйдэл хэмжигч багажийг энэхүү электродтой холбон уг орныг судалж болно.
Гүйцэтгэх дараалал:
    Лабораторийн ажлыг гүйцэтгэх заавартай нарийвчлан танилцаж онолын мэдлэгтэйгээ холбон бататгана.
    Ажилд хэрэглэгдэх багаж хэрэгсэлтэйгээ 1-р зурагт үзүүлсэн схемийн дагуу угсарч шалган хэлхээнд залгана.
    Схемд аккумлятор ба шулуутгуураас 2-3В хүчдэл өгч, R-реостатын гулгуурыг шилжүүлэн саванд дүрсэн электрод Z-д өгөх  хүчдэлийг 0,3В –ээр ахиулан 5-6 удаа
хэмжилт хийн хүснэгтэд электродуудын х, у координатыг тэмдэглэж авна. Нэг хэмжилтийг гурваас доошгүй  удаа хийнэ.






















1-р зураг
    Ижил потенциалт цэгүүдийг савны ёроолын хуваарь дээр заасан утгуудыг авч, цаасан дээрх хуваарь дээр тэмдэглэж, ижил потенциалт гадаргыг зур.
    Үүний дараа уг цаасан дээрээ судалж буй цахилгаан орны хүчнйи шугамыг зурж үзүүлнэ.
    Хийсэн лабораторийн ажлаа дүгнэн бичнэ.
U    0.3    0.6    0.9    1.2    1.6    1.8
              Координат

байрлал    x    y    x    y    x    y    x    y               

II    1
2
3                                           
OO    1
2
3                                           
IOI    1
2
3                                           
OI    1
2
3                                           

Шалгах асуулт:
    Цахилгаан статик орны тодорхойлолтыг гаргана уу?
    Цахилгаан статик орныг тодорхойлдог үндсэн хэмжигдэхүүнүүдийг нэрлэнэ үү?
    Цахилгаан орны хүчний шугам ба ижил потенциалт гадарга гэж юу вэ?
    Хүчний шугам ижил потенциалт гадаргад үргэлж нормалаар чиглэдэгийн учир юу вэ?
    Цахилгаан статик орны хүчлэгийг шууд хэмжихэд яагаад бэрхшээл гардаг вэ?
    Цахилгаан статик орныг судлах электролиз савны аргын мөн чанар юунд орших вэ?

    Огноо    Үнэлэлт    Багшийн гарын үсэг    Гарын үсэг
Хэмжих зөвшөөрөл               
Хэмжсэн байдал               
Хамгаалсан байдал               






























Хэмжилтийн тооцоо
Лабораторийн ажил:10

Трансформаторын ашигт үйлийн коэффициент, трансформацлах коэффициентыг тодорхойлох
Зорилго: Трансформаторын бүтэц, хийцтэй танилцан, түүний трансформацлах коэффициент, ашигт үйлийн коэффициент, чадлыг тодорхойлоход оршино.
Хэрэглэх зүйл: 220 В хүчдэлийг бууруулах трансформатор, 5А хүртэл хувиартай амперметр, 800В хүртэл хязгаартай жигд хуваарьтай вольтметр, 7-10А гүйдэл даах реостат, 10А хүртэл хэмжих хуваарт бүхий амперметр, 40В хүртэл хэмжих вольтметр, холбох утас, түлхүүр.
Онолын үндэс:
Техникийн болон лабораторын зарим нөхцөлд аливаа генератор ба динамомашины гаргах хүчдэлээс нэлээд  их хүчдэл шаардах бөгөөд ялангуяа цахилгаан энергийг алс хол дамжуулах үед өндөр хүчдэл маш чухал. Үүнд хэлхээний нийт ажил, цахилгаан хөдөлгөгч хүч ба гүйдлийн хүч их болох тутам энергийн алдагдал багасна. Хувьсах гүйдлийн цахилгаан хөдөлгөгч хүч, түүнчлэн хүчдэлийг трансформатораар ихэсгэх буюу багасгаж өөрчилнө.
    Трансформаторын нэгдүгээр ороомогт хэлхээг, хоёрдугаар ороомогт хэрэглэгчийг холбоно. Бүдүүн утсаар хийсэн цөөн ороодос бүхий нэгдүгээр ороомгоор гүйдэл гүйхэд битүү зүрхэвчинд хувьсах соронзон орон үүсэж, нэг ба хоёрдугаар ороомгийг нэвтрэн гарахдаа тэнд индукцийн ЦХХ үүсгэнэ.
                  /1/ эндээс  
Үүний     N1ба N2 нэг ба хоёрдугаар ороомгийн ороодсын тоо юм. Хасах тэмдэг нь нэг, хоёрдугаар ороомгийн цахилгаан хөдөлгөгч хүч харилцан эсрэг фазтай болохыг заана.
    Аливаа трансформаторын ажиллагааг илэрхийлэх үндсэн параметр нь түүний ашигт үйлийн коэффициент ба трансформацлах коэффициент юм. Хоёрдугаар ороомгийн цахилгаан чадлыг нэгдүгээр ороомгийн цахилгаан чадалд харьцуулж процентоор илэрхийлснийг трансформаторын ашигт үйлийн коэффициент гэнэ.
                 /2/
Соронзон индукцын шугам зүрхэвчийн хүрээнээс гадна гарснаас болж ороодсууд халах, зүрхэвчинд хуйларсан гүйдэл үүсэх, зүрхэвч соронзжих зэргээс болж   байна.  Трансформаторын хоёрдугаар ороомгийн хүчдэлийг нэгдүгээр ороомгийн хүчдэлд харьцуулсан харьцаа трансформацлах коэффициент:
        K=U2/U1=N2/N1            /3/
Энэ нь трансформаторынхаа хийцээс хамаарна. Заримдаа трансформаторын нэгдүгээр ороомгийн хэсгийг хоёрдугаар ороомог болгон ашиглах, эсвэл хоёрдугаар ороомгийн хэсгийг нэгдүгээр ороомог болгон ашиглаж болдог ба ингэж хийсэн трансформаторыг автотрансформатор гэдэг.
Гүйцэтгэх дараалал:
Трансформацлах коэффициентыг тодорхойлохдоо:
    Энэ ажилд хоёр бууруулагч, нэг өсгөгч трансформаторыг ашиглана. Бууруулагч хоёр трансформаторыг хослуулан нэг өсгөгч трансформаторыг ашиглана.
    Трансформаторын нэг ба хоёрдугаар ороомгийн чадал ижилхэн байхад АҮК нь гаралтанд залгасан эсэргүүцлээс хамаарахгүй, зөвхөн түүний хийцээс хамаарахыг реостатад янз бүрийн эсэргүүцэл өгч шалгана. Хоёрдугаар ороомогт холбосон хэрэглэгчийн гаралтын хүчдэлийг алгуур өөрчлөх боломжтой.
    Процентоор илэрхийлсэн энэ утга 70-90% байх бөгөөд сүүлийн үеийн трансформаторт 98-99% хүрнэ. 






1-р зураг


    Вольтметрээр оролтын ба гаралтын хүчдэлийг хэмжиж /3/ томъёогоор К-ыг тодорхойлно.
    Оролтын хүчдэлийг өөрчлөн хэмжилтийг 3-5 удаа хийж алдааг тооцно. Үр дүнг хүснэгтэд сийрүүлж бична.
1-р хүснэгт
¹    Нэгдүгээр трансформатор    Хоёрдугаар трансформатор    Гуравдугаар трансформатор
    U1    U2    K    Kg    U1    U2    K    Kg    U1    U2    K    Kg
1                                               
2                                               
3                                               
4                                               
5                                               

Трансформаторын ашигт үйлийн коэффициентыг тодорхойлохдоо:
    Энэ дасгалд өмнөх дасгалын схемыг ашиглана.
    Трансформатор бүрд R-ийг өөрчлөн, I2-ийн тодорхой утганд харгалзах амперметр ба вольтметрийн заалтыг тэмдэглэж аваад хүснэгтэнд бична.
    Ашигт үйлийн коэффициентыг олно. Үүнд хоёрдугаар ороомогтой холбосон амперметр хэрэглэгчийн гүйдэл I2-ийг заах тул түүний тодорхой утганд харгалзах I1, U1 ба U2-ыг хэмжиж авна.

Шалгах асуулт:
    Яагаад трансформаторын зүрхэвчийг цул хийдэггүй вэ?
    Трансформатор нь ямар үзэгдэл дээр үндэслэдэг бэ?
    Трансформацлах коэффициентыг тодорхойлохдоо хоёр хэлхээг саланги байлгаж хүчдэлийг хэмждэгийн учир юу вэ?
    Бидний ажилд хэрэглэсэн трансформаторын ашигт үйлийн коэффициент үйлдвэрт ашигладаг их хүчин чадалтай трансформаторынхаас бага байдгийн учир юу вэ?




    Огноо    Үнэлэлт    Багшийн гарын үсэг    Гарын үсэг
Хэмжих зөвшөөрөл               
Хэмжсэн байдал               
Хамгаалсан байдал               


Хэмжилтийн тооцоо

  Лабораторийн ажил:11
Тогтмол гүйдлийн хэлхээнд Омын хуулийг  шалгах
Зорилго: 1-рт эсэргүүцэл тогтмол (R=const) байхад гүйдлийн хүч I нь хүчдэл U-ээс хэрхэн хамаардгийг, 2-рт хүчдэл тогтмол (U=const) байхад гүйдлийн хүч I нь эсэргүүцэл R-ээс яаж хамаардаг болохыг судлахад оршино.
Хэрэглэгдэх зүйлс: Вольтметр, миллиамперметр, эсэргүүцлийн хайрцаг, 20 Ом-оос дээш эсэргүүцэл бүхий реостат.
Онолын үндэс:
    Цахилгаан цэнэгийн тодорхой зүг чиглэсэн журамтай хөдөлгөөнийг цахилгаан гүйдэл гэнэ. Цэнэг шилжүүлэх ажлыг цахилгаан орны энерги гүйцэтгэнэ. Цахилгаан орны энергийн шинжийг цахилгаан орны энерги гүйцэтгэнэ. Цахилгаан орны энергийн шинжийг цахилгаан орны потенциалаар тодорхойлно. Цахилгаан статик орны тухайн цэгийн потенциал гэдэг нь нэгж эерэг цэнэгийг орны ямар нэгэн цэгээс хязгааргүй хол зайд шилжүүлэхэд цахилгаан хүчний хийсэн ажилтай тоогоороо тэнцүү физик хэмжигдэхүүн юм. Иймд нэгж цэнэгийг цахилгаан орны   потенциалтай цэгээс   потенциалтай цэгт шилжүүлэхэд хийх ажлыг   гэсэн потенциалын ялгавраар илэрхийлнэ. Хэрэв дамжуулагчийн аль нэг хоёр цэгийн хооронд потенциалын ялгавар үүсгэвэл түүгээр гүйдэл гүйнэ. Дамжуулагчийн тухайн хэсгийн хүчдэл гэж нэрлээд U гэж тэмдэглэе.   нэгжийн СИ системд хүчдэлийг Вольт (В) гэдэг нэгжээр хэмжих бөгөөд энэ нь 1Кл цэнэгийг шилжүүлэхэд 1Ж ажил хийх потенциалын ялгавар юм.
    Дамжуулагчийн хөндлөн огтлолоор нэгж хугацаанд урсан өнгөрөх цэнэгийн хэмжээг гүйдлийн хүч гэнэ. Өөрөөр хэлбэл гүйдлийн хүч нь дамжуулагчийн хөндлөн огтлолоор өнгөрөх цэнэгийн өөрчлөлтөөс хугацаагаар авсан уламжлал
        I=dq/dt
-аар тодорхойлогдоно. Хугацаа өнгөрөх бүр гүйдлийн хүч нь өөрчлөгдөхгүй байх гүйдлийг тогтмол гүйдэл гэнэ. Янз бүрийн дамжуулагчид нэгэн ижил хүчдэл өгөхөд түүний шинж чанараас гадна хэлдбэр хэмжээнээс хамаарч өөр өөр хэмжээтэй гүйдэл гүйдэг. Хэлхээний хэсэг дэх Омын хууль ёсоор гүйдлийн хүч
        I=U/R
Томъёогоор тодорхойлогдоно. Үүний пропорционалын коэффициент R нь тухайн дамжуулагчийн цахилгаан эсэргүүцэл юм.










1-р зураг
1-р зурагт үзүүлснээр эсэргүүцлийн хайрцагт ороомог хэлбэрийн резисторуудыг зэс хавтагт бэхэлсэн байх ба уг хайрцагийн хоногт тодорхой эсэргүүцэл бүхий шонг хийхэд түүгээр гүйдэл гүйж, тухайн хэсгийн эсэргүүцэл бүхий шонг хийхэд түүгээр гүйдэл гүйж, тухайн хэсгийн эсэргүүцэл мэдэгдэхгүй болно.
Гүйцэтгэх дараалал:
    Зургийн дагуу хэлхээг угсарна.
    Хэлхээг залгахын өмнө эсэргүүцлийн шонг нэмэх замаар тодорхой утганд эсэргүүцлийг тохируулна.
    Хайрцагт эсэргүүцлийн шонг нэмэх замаар тодорхой утганд эсэргүүцлийг тохируулна.
    Потенциометрийн гулгуурыг хөдөлгөн хүчдлийг 0-6 В хүртэл нэг Вольтоор өөрчилж, гүйдлийн хүчний өөрчлөлтийг ажиглана.
    Нэг вольт тутамд вольтметрийн ба миллиамперметрийн заалтыг 1-р хүснэгтэд бичиж I=f(U) функцийн графикийг байгуулна.
    Эсэргүүцлээс хамаарч гүйдлийн хүч хэрхэн өөрчлөгддөг болохыг судлахын тулд хүчдлийг тогтмол байлган эсэргүүцлийг 20-100 Ом хүртэл өөрчлөөд гүйдлийн хүчний өөрчлөлтийг ажигла. Хайрцагт эсэргүүцэл ба миллиамперметрийн заалтыг 2-р хүснэгтэд бичээд функцийн графикийг байгуулна.
    Хэмжилтийнхээ утгуудыг /2/ томъёонд орлуулан тавьж I=f(R) хамаарлын онолын графикийг байгуулна. Энэ утгаа онолоор олсон утгуудаар байгуулсан графиктай жишнэ.
    Гүйдлийг болон хүчдлийг хэмжихэд гарсан харьцангуй алдааг:
 
Томъёогоор бодож олно.
Шалгах асуулт:
    Цахилгаан гүйдэл гэж юуг хэлэх ба түүнийг ямар ямар хэмжигдэхүүнээр илэрхийлдэг вэ?
    Цахилгаан гүйдэл үүсэх зайлшгүй ба хүрэлцээтэй нөхцлийг томъёолно уу?
    Дамжуулагчийн цахилгаан эсэргүүцэл гэж юу вэ? Ямар нэгжээр хэмжих вэ?
    Тогтмол гүйдлийн Омын хуулийг тайлбарла.
    Лабораторын ажилд хэрэглэсэн схемийг тайлбарла.
R=const байхад гүйдлийн хүч I хүчдэл U-ээс хамаарах хамаарал:
Туршилтын дугаар    1    2    3
U           
R           
I (онолоор)           
I (хэмжилтээр)           

U=const байхад гүйдлийн хүч I эсэргүүцэл R-ээс хамаарах хамаарал:
Туршилтын дугаар    1    2    3
U           
R           
I (онолоор)           
I (хэмжилтээр)           



    Огноо    Үнэлэлт    Багшийн гарын үсэг    Гарын үсэг
Хэмжих зөвшөөрөл               
Хэмжсэн байдал               
Хамгаалсан байдал               

Хэмжилтийн тооцоо


Лабораторийн ажил:12

Цахилгаан энергийн дулааны эквивалентыг тодорхойлох
Зорилго: Халаагуурт өгсөн цахилгаан гүйдлийн энерги түүний дулааны үйлчлэлийн улмаас ус халаах дулааны энергид шилжих процессыг ашиглан энэхүү энергийн дулааны эквивалентыг тодорхойлно.
Хэрэглэгдэх зүйлс: Тогтмол гүйдлийн үүсгүүр, реостат, термометр, вольтметр, амперметр, секундомер, халах мушгиа утас, түлхүүр, мензурк.
Онолын үндэс: Цахилгаан энерги нь бусад хэлбэрийн энергид хялбархан шилжинэ. Ийм шилжилтийн хэмжүүр нь гүйдлийн ажил юм. Өөр хэлбэрийн энергид хувирч буй цахилгаан энергийн ерөнхий хэмжээ нь хэлхээний эсэргүүцлийг давах гүйдлийн ажил ба битүү хэлхээн дэх урвуу цхх-ний эсрэг хийх ажлын нийлбэртэй тэнцүү байдаг.
    Хэлхээний хэсэг дэх гүйдлийн ажил W=Uq бөгөөд q-ыг хэмжихэд төвөгтэй тул q=I  гэж авбал
        W=UI     /1/
гарна. Энэ томъёогоор ямар хэлбэрийн энергид шилжихээс үл хамааран хэлхээний хэсэг дэх цахилгаан гүйдлийн бүрэн ажлыг тодорхойлно.
    Цахилгаан энерги гүйдлийн зөвхөн дулаан үйлчлэл болон хувирч байгааг тооцоолж болох юм. Үүнд хэлхээний хэсгийг халаахад зарцуулах гүйдлийн ажил нь хүчдлийн уналтыг энэ хэсгээр урсан өнгөрч буй цэнэгийн тоо хэмжээгээр үржүүлсэн үржвэртэй тэнцүү:
        W=IR     буюу     W=I2R     /2/
Ер нь цахилгаан энерги дулаан болон хувич байвал /1/ ба /2/ томъёоны алиныг ч хэрэглэсэн болно.
    Цахилгаан энерги дулаан болон хувирч байвал /1/ ба /2/ томъёоны алиныг ч хэрэглэсэн болно.
    Цахилгаан гүйдэл гүйхэд цахилгаан орны үйлчлэлээр дамжуулагч дотор хөдөлж буй чөлөөт цэнэгүүд түүний атом дамжуулагч дотор хөдөлж буй чөлөөт цэнэгүүд түүний атом дамжуулагч дотор хөдөлж буй чөлөөт цэнэгүүд түүний атом молекултай мөргөлдсөнөөс буюу харилцан үйлчлэлд орсны улмаас дамжуулагч халдаг билээ. Ингэж ялгарсан дулааныг Джоулын дулаан гэнэ.
    Гүйдлийн дулааны үйлчлэлийг оросын физикч Э.Х.Ленц, английн эрдэмтэн Р.Джоуль нар тус тусдаа судалж, хэлхээний хэсэгт зарцуулсан цахилгаан энерги Q (жоулаар) ба ялгарсан дулааны W (калориар) хоорондох холбоог дараах байдлаар тогтоосон тул Джоуль-Ленцийн хууль гэж нэрлэх болсон.
        Q=kW                /3/
Үүний k=Q/W-гэсэн коэффициентыг цахилгаан энергийн дулааны эквивалент хэмээн нэрлэдэг.
    Туршлага дээр устай калоритетрт буй мушгиа утсыг хэлхээний хэсэг болгон авах бөгөөд үүгээр цахилгаан гүйдэл гүйхэд ялгарсан дулаан Q нь ус ба калориметрийг халаана.
        Q=(cm+ )(t20-t10)        /4/
Үүний m-усны масс (r), c=кал/град нь усны хувийн дулаан багтаамж, t20 ба t10 калориметр дэх усны анхны ба эцсийн температур,   калориметрийн тогтмол бөгөөд үүнийг тодорхойлохдоо калориметр, хутгуур, термометр зэрэгт өгөх дулааныг тухайн багаждаа урьдчилан тооцоолж гаргасан байвал зохино.
    Зарцуулсан цахилгаан энерги IR ба ялгарсан дулаан (cm+ )(t20-t10) утгыг /5/ томъёонд орлуулан тавьбал цахилгаан энергийн дулааны эквивалент:
        k=(cm+ )(t20-t10)/IR     /5/
Гүйцэтгэх дараалал:
    Цэвэр усны масс m-ийг мензуркээр хэмжих калориметрт юүлнэ.
    Зурагт үзүүлсэн ёсоор хэлхээг холбож, реостатаар гүйдэл I-ийг тодорхой  хэмжээнд тохируулна.










    Усыг сайтар хутгаж эхний температур t10-ыг хэмжиж авна.
    Хэлхээг холбохдоо цаг буюу секундомерийн заалтыг тэмдэглэн авна.
    Хэмжилтийн үед амперметрийн заалт I ба вольтметрийн заалт U-ыг тодорхой утганд реостатаар тохируулан байлгана.
    Усыг байсхийгээд хутгаж байх бөгөөд хэмжилт эхэлснээс хойш 20 минут орчим болгоод хэлхээг тасалж цагаа тэмдэглэнэ. Хэмжилт хийсэн хугацаа  -ыг тэмдэглэн авсан эхний ба эцсийн цагийн зүүний заалтаар авна.
    Усыг хутгаж халсан үеийнх нь температур t20– ыг хэмжинэ.
    Хэмжиж олсон I, U, m,  , t20-t10,   -ын  утгыг /5/  томъёонд орлуулан тавьж цахилгаан энергийн дулааны эквивалент к-ыг бодож, нэгжийг нь калори/жоул –иар гаргана.
Шалгах асуулт:
    Цахилгаан гүйдлийн ажлын тодорхойлолтыг гаргана уу?
    Дамжуулагчаар гүйдэл гүйх үед ялгарах дулааныг тодорхойлно уу?
    Цахилгаан энергийн дулааны эквивалент гэж юу вэ?
    Джоуль-Ленцийн хуулийн физик утгыг тайлбарлана уу?

    Огноо    Үнэлэлт    Багшийн гарын үсэг    Гарын үсэг
Хэмжих зөвшөөрөл               
Хэмжсэн байдал               
Хамгаалсан байдал               





Хэмжилтийн тооцоо













































Лабораторийн ажил:13

Цуглуулагч ба сариулагч линзийн гол
фокусын зайг тодорхойлох
Зорилго: Төвлөрсөн оптик системийн тухай ойлголтоо бататгах, линзийн фокусын зай, гол хавтгайн байрлалыг тодорхойлох.
Хэрэглэгдэх зүйлс: Гулгагч тавиур бүхий оптик суурь, гэрлийн үүсгүүр, тор, хоёр тал нь гүдгэр ба хотгор линз.
Онолын үндэс: Хоёр бөмбөрцөг гадаргаар хязгаарлагдсан тунгалаг биетийг  (нэг гадарга нь хавтгай ч байж болно) линз гэнэ.






1-р зураг

Энд АВ гол оптик тэнхлэг, С1 ба С2 гадаргын муруйлтын төв.











2-р зураг

Гол оптик тэнхлэгийн дагуу авсан, линзийн зузаан буюу хоёр хацрын хоорондох зай нь гадаргынхаа муруйлтынхаа радиус (R1 ба R2)-аас олон дахин бага байх линзийг нимгэн линз гэнэ.
    Цуглуулагч (эерэг) ба сариулагч (сөрөг) нимгэн линзинд үүсэх биет (АВ-сум)-ийн дүрсийг 2-р зурагт байгуулав.
Цуглуулагч нимгэн линзний фокусын зай (f)-ыг линзийн оптик төвөөс биет хүртлэх зай (а), дүрс хүртлэх зай (в)-гээр зургийг ашиглан олох томъёо:
        1/f=1/a-1/b (1)
Линзийн үндсэн тэгшитгэл (1)-ээр а ба b хэрчмийн тэмдгийг анхаарвал цуглуулагч ба сарниулагч нимгэн линзийн фокусын зайг тодорхойлж болно. Гол фокусын зайн урвуу хэмжигдэхүүнийг линзийн оптик хүч (D) гэнэ.
    D=1/f
Нэг метр фокусын зайтай линзийн оптик хүчийг оптик хүчний нэгж болгон авч диоптри (D) гэж нэрлэдэг.
    Сарниулагч линзийн цуглуулагч линзээс ялгагдах гол ялгаа нь хуурмаг фокусын зайтай байдагт оршино. Сарниулагч линзийн гол оптик тэнхлэгт параллелаар тусч сарних цацрагуудыг туссан тал уруу нь үргэлжлүүлэн дүрсэлбэл түүний хуурмаг фокус дээр цугларна. Сарниулагч линзийн хувьд а,в нь сөрөг байх тул /1/ томъёог ашиглан цуглуулагч ба сарниулагч нимгэн линзийн фокусын зайг тодорхойлж болох ажээ.
Гүйцэтгэх дараалал:
Цуглуулагч линзийн гол фокусын зайг тодорхойлохдоо:
    Оптик суурь дээр гэрэлтүүлэгч, бие (тор), шинжлэх линз, дэлгэцийг тогтооно.
    Оптик суурь дээр тор, дэлгэц хоёрыг нэлээд хол зайтай байрлуулан дунд нь линзээ тавина. Ингэхдээ тор, линз, дэлгэцийн төв нэг шулууны дагуу байхаар өндөр намыг нь тохируулна.
    Линзийг хөдөлгөн дэлгэц дээр биет (тор)-ийн хамгийн тод (томорсон буюу жижгэрсэн) дүрсийг гарган аваад оптик суурийн хуваариар а ба в зайг 0.5 мм хүртэл наийвчлалтай тоолон авч хүснэгтэд бичнэ.
    /1/ томъёогоор линзийн фокусын зайг бодож олно.
    Дэлгэцийг хөдөлгөн байрлалыг нь өөрчилж дээрхийн адил хэмжилтийг 3-5 удаа хийж, а,b-ын утгыг хүснэгтэд бичин, f-ыг хэмжилт бүрд тодорхойлно.
    f-ын хэмжилтийн абсолют ба харьцангуй алдааг олно.
    Линзийн оптик хүчийг /2/ томъёогоор  тодорхойлж диоптригоор илэрхийлнэ.





3-р зураг
1-р хүснэгт
N    a    б    fI    fgI     fI

1                   
2                   
3                   
4                   
5                   

Сарниулагч линзийн гол фокусын зайг тодорхойлохдоо:
Сарниулагч линз хуурмаг фокустай байна. Гэхдээ цуглуулагч линзээр гаргаж авсан биетийн бодит дүрсийг, сарниулагч линзийн биет болгон хэрэглэн фокусын нь  байрлалыг тодорхойлж болох юм.
Биетийн дүрсийг цуглуулагч линз В-ээр D байрлалд байгаа дэлгэц дээр гарган авчээ. Хэрэв эерэг (цугуулагч) линз ба дэлгэцийн хооронд сарниулагч линз С-ийг тавибал биетийн дүрс В линзээс холдон E байрлалд очно.
Сарниулагч линз С-гээс дэлгэцийн эхний байрлал D хүртлэх зай а=CD, хоёр дахь байрлал E хүртлэх зай b=CE-ийг хэмжиж аваад /1/ томъёогоор линзийн фокусын зайг олно.
Сарниулагч линзийн хувьд а ба b нь хоёул сөрөг гарахыг анхаараарай.








4-р зураг

    Оптик суурь дээр тор, цуглуулагч линз, дэлгэцийн төвийг нь тохируулан байрлуулна.
    Дэлгэцийг хөдөлгөн тор (бие)-ийн тод дүрсийг гарган аваад суурийн хуваариар дэлгэцийн байрлал D хүртлэх зайг хэмжиж авна.
    Дэлгэц, цуглуулагч линз хоёрын хооронд сарниулагч линз С-ийг тавьж дэлгэцийг холдуулан (сарниулагч линзийг бас хөдөлгөж болно) торын тод дүрсийг дэлгэц дээр дахин гаргаж, суурийн хуваариар сарниулагч линзийн байрлал С, дэлгэцийн шинэ байрлал Е хүртлэх зайг тус тус хэмжиж авна. Хэмжиж олсон утгыг 2-р хүснэгтэд бичнэ.
2-р хүснэгт
¹    D-ийн байр    С-ын байр    Е-ын байр    a[см]    b[см]    f[см]    fg[см]     f[см]

1                               
2                               
3                               
4                               
5                               

    а ба b-ын тэмдгийг анхааран /1/ томъёогоор сарниулагч линзийн фокусын зайг тодорхойлно. Сарниулагч линзийг янз бүрээр байрлуулан хэмжилтийг 3-5 удаа хийж, хэмжилт бүрд f-ыг олж, эцэст нь дундаж (fд)-ыг гаргана.
     f1-ын хэмжилтийн абсолют ба харьцангуй алдааг тодорхойлно.
    Линзийн оптик хүчийг /2/ томъёогоор тодорхойлж, диоптригоор илэрхийлнэ.
Шалгах асуулт:
    Нимгэн линз гэж юу вэ?
    Цуглуулагё ба сарниулагч линзийн ялгаа юм вэ?
    Линзийн гол фокусын зай ба фокусын хавтгайг хэрхэн олох вэ?
    Линзийн оптик хүч юуг илэрхийлэх вэ?
    Линзийг ямар зорилгоор юунд ашиглах вэ?






    Огноо    Үнэлэлт    Багшийн гарын үсэг    Гарын үсэг
Хэмжих зөвшөөрөл               
Хэмжсэн байдал               
Хамгаалсан байдал               

Хэмжилтийн тооцоо





Лабораторийн ажил:14

Шилний хугарлын илтгэгчийг микроскопоор тодорхойлох
Зорилго: Үзэгдэх гэрэлд шилний абсолют хугарлын илтгэгчийг тодорхойлох.
Хэрэглэгдэх зүйлс: МБИ ба МБУ маягийн биологийн микроскоп, микрометр, гэрэлтүүлэгч, шилэн ялтсууд.
Онолын үндэс:
    Хоёр орчны зааг дээр гэрэл тусахад гэрлийн долгионы зарим хэсэг нь тарах чиглэл ба хурдаа өөрчлөн хоёрдугаар орчинд нэвтрэн орно. Хоёр орчны зааг дээр гэрэл хугарах хуулийг томъёолбол:
    Тусгалын өнцгийн синусыг хугарлын өнцгийн синуст харьцуулсан харьцаа нь тухайн хоёр бодисын хувьд тогтмол хэмжигдэхүүн байна.
            Sini/sinr=n21            /1/
Үүний i –тусгалын өнцөг, харьцангуй хугарлын илтгэгч хэмээн нэрлэгдэх n21
нь тухайн хоёр орчинд гэрэл тарах хурдны харьцаагаар тодорхойлогдоно.
            n21=v1/v2            /2/
Тухайн орчинд гэрэл тарах хурдыг вакуумд тарах хурдтай харьцуулсан хугарлын илтгэгчийг абсолют хугарлын итгэгч (n) гэнэ.
            n=C/v                /3/
Үүнд С-вакуум дахь гэрлийн хурд, v-тухайн орчин дахь гэрлийн хурд. (2),(3)-ыг анхаарвал хугарлын хууль (1) нь дараах хэлбэртэй болно.
            Sini/sinr=n2/n1        /4/
n1 ба n2 –нэг ба хоёрдугаар орчны хугарлын (абсолют) илтгэгч.
Хоёр хавтгай гадаргаар хязгаарлагдсан тунгалаг орчин (жишээ нь шилэн ялтас) авч үзье. Ялтасны зузаан нь d бөгөөд хэрэв ялтсын дээд талаас микроскопоор харвал доод талын гадарга NN дээр зурсан дүрс дээш өргөгдөн N’ N’ түвшний байрлалд байгаа юм шиг харагдана.
    Тунгалаг ялтасны NN дээрх ямар нэгэн А цэгээс гарч ажиглагчийн нүдэнд тусч байгаа хоёр туяаг авч үзье. Тохиромжтойг бодож хугаралгүйгээр гадаргад нормалиар явж байгаа нэг туяа АВК-г авбал ACL туяа нь саяын туяатай i ба r өнцөг үүсгэнэ. Зураг дахь i ба r өнцөг нь ACL туяаны С дээр тусах ба хугарах өнцөг юм. Хугарсан туяа CL –ын үргэлжлэлтэй АВ туяаны огтлолцох цэг АI бол А цэгийн хуурмаг дүрс юм. АI –тэй адилхан бүх цэг нийлээд ялтсын доод гадарга NN-ийн хуурмаг дүрс N’ N’ –ийг үүсгэнэ.











1-р зураг

Зургаас үзвэл ялтсын санагдах зузаан dI= AI B нь жинхэнэ зузаан d=AB –аас бага байна. Өөрөөр хэлбэл NN хавтгай а хэмжээгээр дээш өргөгдсөн байна. Энэхүү хуурмаг өргөлтийн хэмжээ а, ялтсын бодит зузаан d ба санагдах зузаан dI, ялтсын хугарлын илтгэгч n-ийн хоорондох  хамаарлыг олъё.    C нь BC гэсэн ерөнхий катеттай гурвалжингууд юм.
 -ээс
                     /4/

 C-ээс
                 /5/
(28) ба (29) томъёоны баруун хэсгүүдийг тэнцүүлэн бичвэл:
            d1tgi=d tgi
болж, эндээс:
            d/d1=sinr/sini            /6/
Өнцгүүдийн хэмжээ бага тул tgi sini, tgr sinr. Иймд:
LCA туяаны хувьд С цэгт хугарлын  хууль;
            Sin r/sin i=n            /7/
болно. Учир нь нэгдүгээр орчин нь агаар (n1=1) нь ялтсын хугарлын абсолют илтгэгч  (n2=1) ба томъёог жишиж үзвэл хугарлын илтгэгч:
            n=d/d1 буюу n=d/d-a    /8/
Учир нь d1=d-a байдаг. Ийнхүү d ба d-ийг, эсвэл d ба а-ыг хэмжин тодорхойлж ялтсын  материалын хугарлын илтгэгчийг олж болно.
Гүйцэтгэх дараалал:
    Шинжлэх шилэн ялтсын дээд, доод гадарга дээр зураас (харилцан перпендикуляр байхаар) гаргах буюу бэхээр тэмдэг тавина. Хэмжилтийн алдааг зурвал ялтсын дээд гадарга дээр бэхээр перпендикуляраар огтлолцох хоёр шугам татаж болно.
    Микроскопын харах талбайн төвд хоёр зураасын огтлолцол таарч байхаар ялтсыг байрлуулаад микроскопыг фокуслан дээд гадарга дээрх зураас (В)-ын тод дүрсийг гаргана. Нарийн фокусыг микрометрийн хүрдээр тааруулаад түүний хуваариар микроскопын хоолойн эхний байрлал m1-ыг тэмдэглэж авна.
    Ялтсыг хөдөлгөхгүйгээр доод гадаргад татсан зураас А-ын хамгийн тод дүрсийг гартал микрометрийн хүрдийг зөв эргүүлнэ. Тэгээд хүрдийн бүтэн эргэлтийн тоог 50 иар үржүүлж дээр нь хагас эргэлтийн хуваарийн эргэлтийн тоог нэмж авна. Энэ нь микроскопын хоолойн хоёр дахь байрлал m2 болно.
    Ялтсын санагдах өргөн dI –ыг dI=c0(m2-m1) томъёогоор олно. Ихэнх микроскопод С0=0.002 мм байдаг.
    Шилний зузаан d-г микрометрээр хэмжинэ.
    d ба m1 m2-ийг хэд хэдэн давтан хэмжих дүнг 1-р хүснэгтэд бичиж, /8/ томъёогоор хугарлын илтгэгч n-ыг тодорхойлно.
Шалгах асуулт:
    Микроскоп физик зарчмыг тайлбарлан, биетийн дүрс хэрхэн үүсдэгийг тайлбарла. /2-р зураг/
    Бодисын хугарлын илтгэгч гэж юу вэ?
    Гэрлийн хугарлын хуулийг томъёолно уу?
    Микроскопоор шилний зузааныг хэрхэн тодорхойлох вэ?

















2-р зураг
1-р хүснэгт
¹    d1=c0(m2-m1)    d    n   
ng+ n

1                   
2                   
3                   



    Огноо    Үнэлэлт    Багшийн гарын үсэг    Гарын үсэг
Хэмжих зөвшөөрөл               
Хэмжсэн байдал               
Хамгаалсан байдал               











Хэмжилтийн тооцоо


















Лабораторийн ажил :15

Гэрлийн долгионы уртыг дифракцын тороор тодорхойлох
Зорилго: Энэ ажилд олон завсрын системээс (дифракцын торноос) үүсэх дифракцын үзэгдэлтэй танилцаж, дифракцын тороор спектр тус бүрд харгалзах гэрлийн долгионы уртыг тодорхойлно.
Хэрэглэгдэх зүйлс : Гулгагч тавиурууд бүхий оптик суурь, дифракцын тор, гэрлийн үүсгүүр, голдоо нарийхан завсар бүхий миллиметрийн хуваарьтай шугам.
Онолын үндэс :
Цахилгаан соронзон долгион- гэрэл нь нүдэнд үзэгдэх 7 өнгийн (улаан, улбар шар, шар, ногоон, цэнхэр, хөх, ягаан) спектрээс бүрдэнэ. Эдгээр өнгийн цацрал бие биеэсээ зөвхөн долгионы уртаар (давтамжаар) ялгагддаг.
Хоорондоо ижил зайд ойрхон байрласан ижил өргөнтэй олон тооны параллель завсрын систем –дифракцын тор нь гэрлийг спектр болгон задалдаг ихээхэн дэлгэрсэн хэрэгсэл юм. Дифракцын тор олон янз байх ба энэ ажилд зураас татагч тусгай машинаар 1мм зайд ижил зайтай олон зураас гаргах аргаар хийсэн шилэн ялтас – дифракцын торыг ашиглав.








1-р зураг
d=a+b .Торын тогтмол d, нэгж уртад гаргасан зураасын тоо  той дараахь хамааралтай:
 (1)
Дифракцын торон дээр монохромат (нэг өнгийн ) багц гэрлийг эгцээр тусгавал хоорондоо дифракцлан тунгалаг завсаруудаас бүх чиглэлд (урагш) тарна. Гэрлийн туяа замд тохиолдох саад (торын зураасууд)-ыг тойрон гарах үзэгдэл- дифракцын торноос гарч байгаа туяануудын замд цуглуулагч линз тавихад түүний фокусын хавтгай дээр дифракцын зураг (тод бүдэг зураасууд) гарна. Торын янз бүрийн завсарт харгалзах цэгүүдээс ирсэн когерент туяанууд интерференцэлсний үр дүнд ийнхүү дифракцын үзэгдэл болжээ.
Интерференцийн максимум буюу минимум үүсэх нь завсруудын харгалзах цэгүүдээс ирэх хос туяаны оптик замын ялгаанаас хамраана. (зураг)
Зургаас үзвэл нэг ба хоёрдугаар туяаны замын ялгаа нь
 (2)
байна.
Тор дээр тусаж байгаа гэрлийн долгионы уртыг  -аар тэмдэглэвэл гол максимумын үүсэх нөхцөл нь:
 (3)
Тусаж байгаа долгионы уртыг (3) томъёоноос олбол:
 (4)
Дээрх томъёоноос үзвэл трын тогтмол d мэдэгдэж байвал n дүгээр эрэмбийн гэрэлт шугам (спектр)-д харгалзах багц гэрэл ба торын хавтгайд нормаль туяаны хоорондох өнцөг  ыг хэмжснээр гэрлийн долгионы урт  ыг тодорхойлж болох нь байна.
Хэрэв торыг цагаан гэрлээр гэрэлтүүлбэл n=0 утга бүрд дифракцын өнцөг янз бүрийн уртад өөр өөр байна. Иймд цагаан гэрэл олон өнгийн спектрт задардаг ажээ. Энэ тохиодолд нэг тодорхой спектр шугамын долгионы уртыг тодорхойлохдоо гэрэл шүүгч хэрэглэх нь тохиромжтой.
Оптик суурь дээр голдоо нарийн завсар бүхий хуваарьт шугамыг гулгагч  тавиурт бэхлэн тогтооно. Шугам оптик суурьт хөндлөн хэвтээ чиглэлтэй байна. Шугамын өмнө нь өөр нэг тавиурт дифракцын торыг бэхэлж байрлуулахдаа торын зураасууд шугамын нарийн завсартай параллель байх ёстойг анхаарна. Мөн хуваарьт шугам, торын хавтгай хоёрыг яг параллелиар, яг нэг ижил өндөрт байрлуулах хэрэгтэй. Завсрын нөгөө талд оптик суурь дээр байрлах гэрэл үүсгэгчээс гарах параллель багц туяа завсрыг гэрэлтүүлнэ.
      Торыг нэвтрэн гарахдаа гэрэл анхныхаа чиглэлээс   өнцгөөр хазайсан ВС туяа А цэгээс гарсан мэт харагдах тул энэ өнцгийн хэмжээг  ээс олбол   болно.
Практикт өнцгө y маш бага тул :

(5)-ыг (4)- т орлуулбал гэрлийн долгионы уртыг тодорхойлох томъёо гарна:
 (6)
Ерийн торны 1мм-д гаргасан зураасны тоо хэдэн зуу хүрдэг. Торын зурагдаагүй үлдсэн тунгалаг зурвас завсар (өргөн нь-а) нь гэрлийг нэвтрүүлж, зураас (өргөн нь -в) нь түүнийг буцааж ойлгодог. Дифракцын торын зураас, зурвас хоёрын нийлбэрийг торын үе үе буюу тогтмол гэнэ:
Гүйцэтгэх дараалал :
    Оптик суурь дээр гэрлийн үүсгүүр, шүүгч шил, шугам, торыг дээр зааснаар байрлуулан эдгээрийн байрлалыг (гулгагч тавиурыг хөдөлгөн) өөрчлөн тод спектр гарган авна. Спектрийг завсраас эхлэн дугаарлана. (n=0,1, 2…гм). Тэгээд OA буюу завсраас n дүгээр спектр хүртэлх зайг шугамын хуваариар OB  буюу завсар , тор хоёрын хоорондох зайг суурийн хуваариар тус тус хэмжиж авна. N ба OB зайг өөрчлөн хэмжилтийг хэд дахин давтан үйлдэнэ.
    Дараа нь шүүгч шилийг сольж өөр өнгийн гэрлийн спектрийг түрүүчийн адил гарган авч OAба OB –ийг хэд хэдэн удаа (n ба OB-г өөрчлөн) хэмжинэ. Энэ мэтээр бүх хэмжилтийг дараалан хийнэ.
    Хэмжилт бүрийн дүнг хүснэгтэд тэмдэглэж авна.
    Хэмжилт бүрд олсон OA ба OB-ын утга болон d, n –ын зохих утгыг (6) томъёонд орлуулан гэрлийн долгионы уртыг бодож гаргана.
    Хэмжилтийн абсолют ба харьцангуй алдааг олно.



N    d    n    OA    OB   




                               
                               
                               
                               
                               

Шалгах асуулт
    Гюйгенс-Френелийн зарчим гэж юу вэ?
    Гэрлйин дифракцын мөн чанарыг тайлбарла
    Ямар долгионуудыг өөр хоорондоо когерент байна гэж хэлэх вэ?
    Интерференцийн үзэгдэл ба максимум, минимумын нөхцлийг томъёол
    Гэрлийн дифракцын үзэгдлийг ямар төхөөрөмжөөр ажиглаж болох вэ?

    Огноо    Үнэлэлт    Багшийн гарын үсэг    Гарын үсэг
Хэмжих зөвшөөрөл               
Хэмжсэн байдал               
Хамгаалсан байдал               























Хэмжилтийн тооцоо









Лабораторийн ажил: 16

Сахарын уусмалын концентрацыг сахариметрээр тодорхойлох
Зорилго: Сахарын уусмалын концентрацыг сахариметр ашиглан тодорхойлж сурах
Хэрэглэгдэх зүйлс: Сахариметр, концентрац нь мэдэгдэх болон үл мэдэгдэх уусмалууд, хоолой
Онолын үндэс:
Гэрлийн цацраг бодисоос ойх ба түүнд хугарахдаа туйшлирдаг. Харин Брюстерийн хууль биелэсэн нөхцөлд бүрэн туйлширна. Гэрэл Исландын жүнш, турмалин, кварц мэтийн тунгалаг кристаллаар нэвтрэхдээ туйлшран хос туяа болно. Энэ хос туяаны нэгийг нь ерийн, нөгөөг нь ерийн биш гэнэ. Практикт туйлшмрсан туяаг николийн призмээр хол салгах хэрэгтэй болдог. Гэрэл туйлшруулагч, туйлшрал шалгагч хавтага хоёрын оптик тэнхлэгүүд паралелль байвал туйлширсан гэрэл шалгагчхавтагаар бүрэн нэвтрэн гарна. Харин оптик тэнхлэгүүд перпендикуляр байвал анализатораар гэрэл нэвтрэхгүй. Туйлширсан гэрлийн цахилгаан вектор байрлах хавтгайг хэлбэлзлийн хавтгай  , түүнд перпендикуляр хавтгайг тулшралын хавтгай гэнэ.  Зарим тунгалаг бодис туйлшралын хавтгайг эргүүлэх чадвартай байх ба тийм биетийг оптикийн хувьд идэвхт бодис гэнэ. Хэрэв туйлшруулагч ба шалгагч хавтагын хооронд кварц хавтагыг оруулбал энэ нь туйлшралын хавтгайг эргүүлдэг болохыг шалгагчаар ажиглаж болно. Сахар, шээс, липид уургийн уусмалууд ийм шинж чанартай.
    Хатуу бодисын хувьд туйлшралын хавтгайн эргэлт түүний зузаан l-аас хамаарах бөгөөд харин уусмалын хувьд зузаанаас гадна концентрац с-аас хамаарна. Тухайлбал с(г/см3)   концентрацтай шингэн, туйлшралын хавтгайг
φ=αcl                 (1)
өнцгөөр эргүүлдэг ажээ (1-р зураг).  Үүнйи α-хувийн эргэлт, l-уусмал бүхий хоолойн урт, l=1дм зузаан, с=1г/см3 концентрацтйа 200С –д байгаа уусмал туйлшралын хавтгайг эргүүлж чадах өнцгийн хувийн эргэлт гэх ба энэ нь бодис бүрт тогтмол байдаг.
Сахарын уусмалын концентрацийг тодорхойлоход зориулсан багажыг сахариметр гэх бөгөөд хагас сүүдэрлэгч поляриметр буюу сахариметрийн бүдүүвчийг 1-р зурагт үзүүлэв.
1-р зураг
S-гэрлийн үүсгүүрээс гарсан гэрлийн   шүүлтүүр Ш-ээр нэвтэрсэн монохромат гэрэл А1 цуглуулагч линзээр нэвтэрч параллель багц болон гарна. Гэрэл Т туйлшруулагчаар нэвтрэхдээ бүрэн туйлширч нарийхан К кварц хавтгайд туссанаар кварц хавтгайд жигд гэрэлтэнэ. Хэрэв С савыг сахарын уусмалаар дүүргэн шалгагчаар (анализатор) –аар харахад гэрэлтэлт нь өөрчлөгдөх бөгөөд энэ нь сахарын уусмал гэрлийн туйшралын хавтгайг эргүүлсний үр дүн юм. Ямар өнцгөөр эргүүлснийг шалгагчийн эргэсэн өнцгөөр олно.
 1-р зургийн а-р зурагт үзүүлсэн багажинд А гэсэн поляриод, Об-объетив, Ок –окулярыг дайхч гарсан гэрэл хоорондоо эрс ялгарсан гурван хэсэг болсныг 1-р зурагийн б-гээс харж болно. Торуулбал энэхүү харах талбайн хоёр захын гэрэлтэй хэсэг нь кварц хавтгаар хаагдаагүй хэсэгт харгалзана.  Харин голын харанхуй хэсгийг шалгагчаар нэвтэрсэн гэрлийн туйлшралын хавтгайг кварц тодорхой өнцгөөр эргүүлсний улиаас эрчим нь буурсанаар тайлбарладаг байна.
Гүйцэтгэх дараалал:
Сахариметрийг гэрэлтүүлэгчийг хэлхээнд залгаж Л2 лнизээр кварц хавтгайг жигд нэг өнгийн гэрэлтэй болтол шалгагчийг эргүүлж тохируулна. Шалгагч холбоотой хүрд дээрх дугуй наниусын заалтаар тэг цэгийг тэмдэглэнэ.
    С савыг концентрац иь мэдэгдэж байгаа схарын уусмалаар дүүргэж шалгагчаар харахад кварц жигд гэрэлтэн өөрчлөгдсөнийг наниусын  заалтын эргэлтийн өнцөг φ-ээр олно. Сахарын хувийн эргэлтийг 1-томъёонд орлуулан бодож гаргана. Уусмалын зузаан l-ыг шугамаар хэмжинэ.
    С саванд байгаа сахарын уусмалаа юүлэн авч нэрмэл усаар зайлж цэвэрлээд үл мэдэгдэх концентрацтйа сахарын уусиалаар дүүргэж өмнөхийн адил үйлдлээ давтан сахарын уусмалын концентрацыг олно. Хэмжилтийг 3-4 удаа давтан хйиж дундаж утга, алдааг олно.
Шалгах асуулт:
     Туйлшарсан ба тулшраагүй гэрлийн ялгааг хэлнэ үү?
    Брюстерийн хуулийг томъёолно уу?
    Ерийн ба ерийн биш туяаны ялгаа, онцлог юу вэ?
    Поляриод гэж юу вэ? Түүнийг юунд ямар зорилгоор ашигладаг вэ?
    Николийн призм гэж юу вэ?
    Хагас сүүдэрлэгч поляриметрийг юунд хэрхэн ашигладаг вэ?

    Огноо    Үнэлэлт    Багшийн гарын үсэг    Гарын үсэг
Хэмжих зөвшөөрөл               
Хэмжсэн байдал               
Хамгаалсан байдал               










Хэмжилтийн тооцоо






Tuesday, January 31, 2012

Лаборатори-3

Лабораторийн ажил 1
Тогтмол гүйдлийн хэлхээнд Омын хуулийг  шалгах
Ажлын зорилго
    эсэргүүцэл тогтмол (R=const) байхад гүйдлийн хүч I нь хүчдэл U-ээс хэрхэн хамаардгийг судлахад оршино.
    хүчдэл тогтмол (U=const) байхад гүйдлийн хүч I нь эсэргүүцэл R-ээс яаж хамаардаг болохыг судлахад оршино.
Хэрэглэгдэх зүйлс: Вольтметр, миллиамперметр, эсэргүүцлийн хайрцаг, 20 Ом-оос дээш эсэргүүцэл бүхий реостат.
Онолын үндэс:
    Цахилгаан цэнэгийн тодорхой зүг чиглэсэн журамтай хөдөлгөөнийг цахилгаан гүйдэл гэнэ. Цэнэг шилжүүлэх ажлыг цахилгаан орны энерги гүйцэтгэнэ. Цахилгаан орны энергийн шинжийг цахилгаан орны энерги гүйцэтгэнэ. Цахилгаан орны энергийн шинжийг цахилгаан орны потенциалаар тодорхойлно. Цахилгаан статик орны тухайн цэгийн потенциал гэдэг нь нэгж эерэг цэнэгийг орны ямар нэгэн цэгээс хязгааргүй хол зайд шилжүүлэхэд цахилгаан хүчний хийсэн ажилтай тоогоороо тэнцүү физик хэмжигдэхүүн юм. Иймд нэгж цэнэгийг цахилгаан орны   потенциалтай цэгээс   потенциалтай цэгт шилжүүлэхэд хийх ажлыг   гэсэн потенциалын ялгавраар илэрхийлнэ. Хэрэв дамжуулагчийн аль нэг хоёр цэгийн хооронд потенциалын ялгавар үүсгэвэл түүгээр гүйдэл гүйнэ. Дамжуулагчийн тухайн хэсгийн хүчдэл гэж нэрлээд U гэж тэмдэглэе.   нэгжийн СИ системд хүчдэлийг Вольт (В) гэдэг нэгжээр хэмжих бөгөөд энэ нь 1Кл цэнэгийг шилжүүлэхэд 1Ж ажил хийх потенциалын ялгавар юм.
    Дамжуулагчийн хөндлөн огтлолоор нэгж хугацаанд урсан өнгөрөх цэнэгийн хэмжээг гүйдлийн хүч гэнэ. Өөрөөр хэлбэл гүйдлийн хүч нь дамжуулагчийн хөндлөн огтлолоор өнгөрөх цэнэгийн өөрчлөлтөөс хугацаагаар авсан уламжлал
I=dq/dt
-аар тодорхойлогдоно. Хугацаа өнгөрөх бүр гүйдлийн хүч нь өөрчлөгдөхгүй байх гүйдлийг тогтмол гүйдэл гэнэ. Янз бүрийн дамжуулагчид нэгэн ижил хүчдэл өгөхөд түүний шинж чанараас гадна хэлдбэр хэмжээнээс хамаарч өөр өөр хэмжээтэй гүйдэл гүйдэг. Хэлхээний хэсэг дэх Омын хууль ёсоор гүйдлийн хүч
I=U/R
Томъёогоор тодорхойлогдоно. Үүний пропорционалын коэффициент R нь тухайн дамжуулагчийн цахилгаан эсэргүүцэл юм.







Зураг 1
1-р зурагт үзүүлснээр эсэргүүцлийн хайрцагт ороомог хэлбэрийн резисторуудыг зэс хавтагт бэхэлсэн байх ба уг хайрцагийн хоногт тодорхой эсэргүүцэл бүхий шонг хийхэд түүгээр гүйдэл гүйж, тухайн хэсгийн эсэргүүцэл бүхий шонг хийхэд түүгээр гүйдэл гүйж, тухайн хэсгийн эсэргүүцэл мэдэгдэхгүй болно.
Гүйцэтгэх дараалал:
    Зургийн дагуу хэлхээг угсарна.
    Хэлхээг залгахын өмнө эсэргүүцлийн шонг нэмэх замаар тодорхой утганд эсэргүүцлийг тохируулна.
    Хайрцагт эсэргүүцлийн шонг нэмэх замаар тодорхой утганд эсэргүүцлийг тохируулна.
    Потенциометрийн гулгуурыг хөдөлгөн хүчдлийг 0-6 В хүртэл нэг Вольтоор өөрчилж, гүйдлийн хүчний өөрчлөлтийг ажиглана.
    Нэг вольт тутамд вольтметрийн ба миллиамперметрийн заалтыг 1-р хүснэгтэд бичиж I=f(U) функцийн графикийг байгуулна.
    Эсэргүүцлээс хамаарч гүйдлийн хүч хэрхэн өөрчлөгддөг болохыг судлахын тулд хүчдлийг тогтмол байлган эсэргүүцлийг 20-100 Ом хүртэл өөрчлөөд гүйдлийн хүчний өөрчлөлтийг ажигла. Хайрцагт эсэргүүцэл ба миллиамперметрийн заалтыг 2-р хүснэгтэд бичээд функцийн графикийг байгуулна.
    Хэмжилтийнхээ утгуудыг /2/ томъёонд орлуулан тавьж I=f(R) хамаарлын онолын графикийг байгуулна. Энэ утгаа онолоор олсон утгуудаар байгуулсан графиктай жишнэ.
    Гүйдлийг болон хүчдлийг хэмжихэд гарсан харьцангуй алдааг:
 
томъёогоор бодож олно.

Шалгах асуулт:
    Цахилгаан гүйдэл гэж юуг хэлэх ба түүнийг ямар ямар хэмжигдэхүүнээр илэрхийлдэг вэ?
    Цахилгаан гүйдэл үүсэх зайлшгүй ба хүрэлцээтэй нөхцлийг томъёолно уу?
    Дамжуулагчийн цахилгаан эсэргүүцэл гэж юу вэ? Ямар нэгжээр хэмжих вэ?
    Тогтмол гүйдлийн Омын хуулийг тайлбарла.
    Лабораторын ажилд хэрэглэсэн схемийг тайлбарла.

R=const байхад гүйдлийн хүч I хүчдэл U-ээс хамаарах хамаарал:
Туршилтын дугаар    1    2    3
U          
R          
I (онолоор)          
I (хэмжилтээр)          
U=const байхад гүйдлийн хүч I эсэргүүцэл R-ээс хамаарах хамаарал:
Туршилтын дугаар    1    2    3
U          
R          
I (онолоор)          
I (хэмжилтээр)          




    Огноо    Үнэлэлт    Багшийн гарын үсэг    Гарын үсэг
Хэмжих зөвшөөрөл              
Хэмжсэн байдал              
Хамгаалсан байдал              
Хэмжилтийн тооцоо


Лабораторийн ажил 2
Цахилгаан хэлхээний чадал, энергийн тодорхойлох
Ажлын зорилго
    Салбарласан цахилгаан хэлхээнд вольтметр (V) милламперметр (mA) ашиглан ачаалал тус бүрийн эсэргүүцлийн утга болон хэлхээгээр гүйж байгаа гүйдэл болон хүчдэлийн уналтыг хэмжих дадал эзэмших.
    Салбарласан цахилгаан хэлхээн дэх Oм-ын хуулийн биелэлтийг шалгах.
    Хэлхээнд ачаалагдсан эсэргүүцэл тус бүрийн чадал, энергийг тодорхойлох .
    Хэмжилтийн үр дүнг ашиглан ачаалал тус бүрийн болон нийлбэр чадлыг тооцооны  аргаар тодорхойлох .

Зарим элементүүдийн томъёолсон тэмдэглэгээ





Онолын товч мэдэгдхүүн.
Хэрэглэгч нэг үүсгэврээс тэжээл авч байвал энгийн цахилгаан хэлхээ гэнэ. Ийм хэлхээнд тооцоо хийхдээ  Омын хуулийг хэрэглэнэ. Салбарласан хэлхээнд  эсэргүүцлүүд  зэрэгцээ ба  холимог холболтоор холбогдсон байдаг.
Зэрэгцээ холболт. Хэд хэдэн  эсэргүүцэл зэрэгцээ холбогдсон байвал эсэргүүцэл  тус бүр дээрхи хүчдлийн уналт нь ижил утгатай харин тэдгээрээр гүйх гүйдлийн утгууд нь харилцан адилгүй байна.
UНИЙТ=U1=U2=U3=. . .=Un          буюу
UНИЙТ=R1I1=R2I2=R3I3=. ..=RUIN
IНИЙТ=∑I1=I1+I2+I3+. ..+In
IНИЙТ  = ∑I1=U/R1+U/R2+U/R3+. ..+U/R n
Зэрэгцээ холбогдсон хэлхээний ерөнхий  эсэргүүцлийг дараах томъёогоор олно.
Σ 1/R_i =1/R_1 +1/R_2 +⋯+1/R_n
Энэрги ба чадал. Цахилгаан хэлхээнд  энергийн солилцоо явагддаг. Бидний дээр үзсэнээр цахилгаан хэлхээг битүүрүүлэхэд ЦХХ-ний нөлөөгөөр цэнэгүүд хөдөлгөөнд орж тодорхой хэмжээний ажил хийх ба энерги авч эхлэнэ.
P=U*1
Омын хууль ашиглан чадлын томъёог дараах байдлаар бичиж болно.
P=12*R=U2/R
  Чадлын нэгж (1BT=(B*A/c) Английн зохион бүтээгч Джеймс Уаттын нэрээр  Baтт гэж нэрлэгджээ. 1 секунтэд 1 джоуль ажил хийгдсэнийг 1 Bатт T чадал гэж тооцдог.
                   W=P*t  [Bt*цаг]                  W-хэрэглэсэн энерги

Ашиглах багаж хэрэгсэл
    Тэжээлийн үүсгүүр- ( ≈ 220B)
    Улайсах чийдэн ба эсэргүүцэл R1,  R2, R3 (220B) -3 ш
    Миллапертетр (A) -1ш
    Вольтметр (U) -1ш
    Холболтын утас -2ш




Туршилт явуулах схем










Туршилт явуулах заавар
    Схемийн дагуу улайсах чийдэн болон вольметрийг хэлхээнд холбоно.
    Цахилгаан хэлхээг зөв угсарсан эсэхийг багш, лаборантаар шалгуулсний дараа тэжээлийн үүсгэврийг холбоно.
    Түлхүүрүүдийг нэг нэгээр  ээлжлэн залгаж ачаалал тус бүрээр гүйх гүйдэл, хүчдлийн утгыг хүснэгтэд тэмдэглэнэ.
    Бүх ачааллуудыг зэрэг залгаж миллаперметр, вольметрийн заалтыг хүснэгтэд  тэмдэглэнэ.
    Хэмжлэгийн багажийн зүү тогтвортой  үед  хэмжилтийн утгыг тэмдэглэнэ.
Хүснэгт-1
    Хэмжилт хийх ачаалал    Хэлхээгээр гүйх гүйдэл    Хүчдэлийн уналт    Тооцоо
                Ra    P    W
        A[mA]    U[B]    [Ω]    [Bт]    [Bт*цаг]
1.    Sw1,Sw2    On
    Ламп1                  
2.    Sw1,Sw3    On    Ламп2                  
3.    Sw1,Sw4    On    Ламп3                  
4.    Sw1,Sw2
Sw3,Sw4    On    Ламп1,2,3                  

Туршилтын дүнг боловсруулах, дүгнэлт гаргах
    Хэмжилт  тус бүрийн үр дүнгээр ачаалал тус бүрийн халсан үеийн эсэргүүцлийг (Ra) олж хүснэгтэнд тэмдэглэнэ.
    Хэмжилт тус бүрийн үр дүнгээр ачаалал тус бүрийн чадлыг (Pn) олж хүснэгтэнд тэмдэглэнэ.
    Хэмжилт тус бүрийн үр дүнгээр ачаалал тус бүрийн хэрэглэсэн энергийг тодорхойлж хүснэгтэнд тэмдэглэнэ. (Ачаалал тус бүрийг 20сек залгасан үед гэж тооцоо хийнэ)
    Хэлхээн дэх эсэргүүцлийн утгаас хамаарсан гүйдлийн хамаарлыг I=f(R) графикаар үзүүлэх.

Шалгах асуулт
    Зэрэгцээ холбогдсон цахилгаан хэлхээнд ачаалал тус бүр дээр хүчдлийн уналт ямар байх вэ?
    Ямар хэлхээг холимог холболттой гэх вэ?
    Салбарласан болон салбарлаагүй цахилгаан хэлхээний нийт чадлыг  яаж олдог вэ?
    Дамжуулагчийн халсан үеийн эсэргүүцлийг хэмжилтийн багажаар шууд тодорхойлж  болох уу?  Жишээ нь :Улайсах чийдэнгийн халсан үеийн эсэргүүцэл.
    Огноо    Үнэлэлт    Багшийн гарын үсэг    Гарын үсэг
Хэмжих зөвшөөрөл              
Хэмжсэн байдал              
Хамгаалсан байдал              

Хэмжилтийн тооцоо


Лабораторийн ажил 3
Материалын хувийн эсэргүүцэл ба эсэргүүцэл температураас хамаарахыг судлах
Ажлын зорилго
    Цахилгаан хэлхээнд амперметр (А), мультиметр ашиглан эсэргүүцлийн утга болон хэлхээгээр гүйж байгаа  гүйдэл болон хүчдэлийн уналтыг хэмжих дадал эзэмших .
    Энгийн цахилгаан хэлхээнд Ом-ын хуулийн биелэлтийг шалгах.
    Хэмжилтийн үр дүнг ашиглан цахилгаан хэлхээн дэх  R-улайсах чийдэнгийн халсан үеийн эсэргүүцэл ба температурыг тооцооны аргаар тодорхойлох.
    Тооцооны үр дүнг ашиглан дамжуулагч материалын хувийн эсэргүүцлийг олж тэндээс  уг дамжуулагчийг ямар материалаар хийснийг олох.
Хүнснэгт -1

Материалын нэр    Хувийн эсэргүүцэл    Хувийн дамжуулах чадвар
Монгол    English    Sm    ρ  [Ом*см]    γ [Cм*м/м2]
Conductors / Дамжуулагч
Мөнгө    Silver    Ag    1.65*10-6  
Зэс    Copper    Cu    1.72*10-6  
Алт    Gold    Au    2.44*10-6  
Хөнгөн цагаан    Aluminum    Al    2.83*10-6  
Вольфрам    Tungsten    W    5.49*10-6  
Никель    Nickel    Ni    7.81*10-6  
Төмөр    Iron    Fe    1.23*10-5  
Константан    Constantan        4.90*10-5  
Нихром    Nichrome    Ni    9.97*10-5  
Хагас дамжуулагч / Semicondutors
Нүүрс төрөгч    Carbon    C    3.49*10-3  
Германи    Germenanium    Ge    4.70*101  
Цахиур    Silicon    Si    6.40*104  
Тусгаарлагч / Insulators
Гялтагнуур    Mica        >1012  
Кварц    Quartz        >1017  

Цуваа  холболт. Цахилгаан  хэлхээнд хэд  хэдэн  эсэргүүцэл  цуваа  холбогдсон  байвал  хэлхээний  R-ep  нь  бүх  эсэргүйцлийн  нийлбэртэй  тэнцүү
R_ok=∑▒〖R=R_1+R_2+R_3+...〖+R〗_n 〗
Хэлхээний  эсэргүүцэл  тус  бүр дээр  унах  хүчдэлийн  уналт,  хэлхээний  гүйдлийн  утгыг  Омын  хуулиар  олж болно.
       Цуваа  холбогдсон  эсэргүүцэл  тус  бүр  дээрхи  хүчдэлийн  (U_1) уналтын  нийлвэр  үүсгэврийн  хүчдэлтэй  тэнцүү  бөгөөд  тэдгээрээр өнгөрөн  гарах  гүйлдлийн  утга  адилхан  байна.
                               U=∑▒〖U_1=U_1+U_2+U_3+⋯〗+U_n
Салбарлаагүй  хэлхээгээр  гүйх  ерөнхий  гүйдэл  (Uep)   нь  эсэргүйцэл  тус  бүрээр  гүйх  гүйдлтийн  утгатай  тэнцүү  байна .
                                   I_ep=I_1=I_2=I_3=⋯=I_n
                                 U=R_1 I+R_2 I+R_3 I+...+R_n I=IR_(ep )
Энэ  хэлхээ нь  энгийн  хялбархан  боловч   хэлээний  аль  нэг  эсэргүүцэл  гэмтсэн  тохиолдолд  бүх  хэлхээ  тасардаг  тул  практикт  бага  хэрэглэдэг. Эсэргүүцэлийн  урвуу  хэмжигдэхүүнийг  цахилгаан   дамжуулах  чадвар  гэнэ
g =1/R       ⌈Cм⌉⌈1/Ом⌉
Дамжуулах  чадварын  нэгжийг  Германы  цахилгаан  техникч  Эрнэст  Вернер  Сименсын  нэрээр  Сименс  ⌈Cм⌉  гэж  нэрлэжээ. Mатериалын  хувийн  эсэргүүцлийн  урвуу  хэмжигдхүүнийг   хувийн  дамжуулах  чадвар  гэнэ.
γ=1/p                              ⌈Cm*m/mm^2 ⌉
СИ  системд  р=Oм^* см  ;   γ=См/м   -ээр  хэмжигдэнэ.                        Бүх  материалын  хувийн  эсэргүүцэл  дамжуулах  чадварыг  туршалтын  аргаар  тодорхойлдог. Жишээ нь  1〖см〗^3 эзэлхүүнтэй  мөнгөний  хувийн  эсэргүүцэл  1.65^* 〖10〗^(-6)   Ом  см  байх  ба  кварцийн  хувийн  эсэргүүцэл  хамгийн  их  буюу  〖10〗^17  〖Ом〗^* см     байдаг
Материалын  хувийн  эсэргүүцэл
Дамжуулагчийн  эсэргүүцэл  нь  түүний  урт  хөндлөн  огтлолын  талбайгаас  гадна  температураас хамаарна. Лавлах  тольд  ихэвчлэн  〖20〗^0 см  температуртай   байх  үеийн  эсэргүүцэл  өгөгдсөн  байдаг.  Дамжуулагчийн  температур  дээр  дурьдсанаас  өөрчлөгдвөл  эсэргүүцэлийн  дараах  томъёогоор  тодорхойно.
R_0=R_20 ⌈1+α(θ-θ_20)⌉=R_20 (1+α_∆ θ)
α  - цахилгаан эсэргүүцлийн  температурын  коэффициент ихэнх цэвэр  металлд              α=0.004⌈Ом/С⌉   байлдаг
(_∆^)θ-дамжуулагчийн  температурын  ⌈(_^0)С ⌉  ялгаа
Хоёр  хавчуурын  хоооронд  байгаа  хүчдлийн  уналт  1В байхад  түүгээр  гүйх  гүйдлийн  утга  1А-тай  тэнцүү  үеийн  дамжуулагчийн  цахилгаан эсэргүүцлийн  1 Ом гэнэ.  Дамжуулагчийн эсэргүүцлийг дараах томъёогоор тодорхойлно.
R=ρ  L/( S)     [Oм]
Энд:  L - дамжуулагчийн урт, m;
         S - дамжуулагчийн хөндлөн огтлолын талбай, cм2
          ρ - материалын хувийн эсэргүүцэл (rho). Oм*cм2
       
Ажиглах багаж хэрэгсэл
    Тэжээлийн үүсгэвэр (220B)
    Улайсах чийдэн ба эсэргүүцэл R (220B)- 1ш
    Цахилгаан дамжуулагч материал -3ш
    Мультиметр -1ш
    Милламперметр (A)-1ш

Туршилт явуулах схем











Туршалт явуулах заавар
    Цахилгаан хэлхээг зөв угсарсан эсэхийг багш, лаборантаар шалгуулсний дараа тэжээлийн үүсгэврийг холбоно.
    Милламперметр (тестер) буюу Омметр ашиглан цахилгаан хэлхээнд цуваа холбогдсон 3 төрлийн цахилгаан материал ба улайсах чийдэнгийн эсэргүүцлийг хэмжиж хүснэгтэнд тэмдэглэх.
    Сүлжээний хүчдлийн уналтыг хэмжиж хүснэгтэд тэмдэглэнэ.
    Милламперметрийн заалтыг
    Дан улайсах гэрэл(1-2 зангилаа богино холбоотой)
    Улайсах гэрэл- материaл 1 (Sw1-түлхүүр залгаатай)
    Улайсах гэрэл- материaл 2  (Sw2-түлхүүр залгаатай)
    Улайсах гэрэл- материaл 3 (Sw3-түлхүүр залгаатай)
гэсэн тавилуудад ээлжлэн залгаж хэлхээгээр гүйх гүйдлийн утгыг хүснэгтэд тэмдэглэнэ.
5. Хэмжэлгийн багажийн зүү тогтвортой  үед хэмжэлтийн утгыг тэмдэглэнэ.
6. Туршилтын хэжилтийн утгыг хүснэгтэнд тэмдэглэнэ.
    Материал 1,2,3 цахилгаан дамжуулагч  материалуудын урт хөндлөн огтлолын талбайг ижил гэж тооцно.
L=……….м;                                 S=……………〖см〗^2
 Хүснэгт -2
Тавил    Хүйтэн үеийн эсэргүүцэл    Хүчдлийн уналт    Хэлхээгээр гүих гүидэл    Тооцоо
                Дамжуулагчийн хувийн эсэргүүцэл    Meталлын нэр
    R20  [Ω]    U [B]    A [mA]    ρ [ Ом*cм]  
Улайсах чийдэн                  
Материал 1                  
Материал 2                  
Материал 3                  

Туршилтын дүнг боловсруулах,  дүгнэлт гаргах
Материал 1,2,3 цахилгаан дамжуулагч матеиралуудын хувийн эсэргүүцлийг  тооцоогоор олж хүснэгтэд тэмдэглэх ба эндээс дээрхи лавлахыг ашиглан ямар металл болохыг ойролцоогоор олж хүснэгтэд тэмдэглэнэ.

Шалгах асуулт
    Цуваа холбогдолтой цахилгаан хэлхээний жишээг олно уу ?
    Цахилгаан дамжууламж гэж яу вэ? Түүний нэгжийг нэрлнэ үү?
    Хэрэглэгчийн тоо, чадал нэмэгдэхэд дамжуулагчийн юуг нэмэгдүүлвэл зохих вэ?
    Ямар тохилдолд Омметрээр хэмжилт хийж болох вэ?
    Хэлхээнд  цуваа холбогдсон конденсаторуудын багтаамжийг  яаж олох вэ?
    Тогтмол гүйдэл гэж юу вэ?
    Омын хуулийн физик утгыг хэлнэ үү?
    Цахилгаан энерги  бусад энергээс ашигтай талыг нэрлнэ үү?
    AC, DC гэдэг үгийн утагыг тайлбарла.


    Огноо    Үнэлэлт    Багшийн гарын үсэг    Гарын үсэг
Хэмжих зөвшөөрөл              
Хэмжсэн байдал              
Хамгаалсан байдал              
Хэмжилтийн тооцоо  
Лабораторийн ажил 4
Микроамперметрийн хэмжих хязгаарыг ихэсгэх
 Ажлын зорилго
    Микроамперметрийг миллиамперметр болгох
    Микроамперметрийг вольтметр болгох

Ажилд хэрэглэгдэх багаж , хэрэгслүүд
    Эсэргүүцлийн хайрцаг
    Микроамперметр
    Миллиамперметр
    вольтметр
    Тогтмол гүйдлийн үүсгүүр
    Лабораторийн ажлын төхөөрөмж

Зураг схем болон томёонууд



Гүйцэтгэх дасгал ажлууд

    Микроамперметрийг миллиамперметр болгох
    Микроамперметрийг 100 дахин ихэсгэх миллиамперметр болгох шүнтийн эсэргүүцлийг бодох
    Зурагт үзүүлсэн схемийг холбож багшид шалгуулах
    Микроамперметрийн заалтыг милламперметрийн заалттай харьцуулжтэмдэглэн авч хуваарийн үнийг тогтооно.( грубо, точно потенциаметрүүдийгашигла)
























Дүгнэлт
................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................................................................................................................................




    Микроамперметрийг вольтметр болгох:
    Микроамперметрийг вольтметр болгох нэмэлт эсэргүүцлийг бодох
    Зурагт үзүүлсэн схемийг холбож багшид шалгуулах
    Микроамперметрийн заалтыг вольтметрийн заалттай харьцуулж тэмдэглэн авчхуваарийн үнийг тогтооно.(грубо, точно потенциаметрүүдийг ашигла)






















Дүгнэлт
................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

    Огноо    Үнэлэлт    Багшийн гарын үсэг    Гарын үсэг
Хэмжих зөвшөөрөл              
Хэмжсэн байдал              
Хамгаалсан байдал              
Хэмжилтийн тооцоо

Лабораторийн ажил 5
Трансформаторын ашигт үйлийн коэффициент, трансформацлах коэффициентыг тодорхойлох
Ажлын зорилго
Трансформаторын бүтэц, хийцтэй танилцан, түүний трансформацлах коэффициент, ашигт үйлийн коэффициент, чадлыг тодорхойлоход оршино.
Хэрэглэх зүйл: 220 В хүчдэлийг бууруулах трансформатор, 5А хүртэл хувиартай амперметр, 800В хүртэл хязгаартай жигд хуваарьтай вольтметр, 7-10А гүйдэл даах реостат, 10А хүртэл хэмжих хуваарт бүхий амперметр, 40В хүртэл хэмжих вольтметр, холбох утас, түлхүүр.
Онолын үндэс:
Техникийн болон лабораторын зарим нөхцөлд аливаа генератор ба динамомашины гаргах хүчдэлээс нэлээд  их хүчдэл шаардах бөгөөд ялангуяа цахилгаан энергийг алс хол дамжуулах үед өндөр хүчдэл маш чухал. Үүнд хэлхээний нийт ажил, цахилгаан хөдөлгөгч хүч ба гүйдлийн хүч их болох тутам энергийн алдагдал багасна. Хувьсах гүйдлийн цахилгаан хөдөлгөгч хүч, түүнчлэн хүчдэлийг трансформатораар ихэсгэх буюу багасгаж өөрчилнө.
    Трансформаторын нэгдүгээр ороомогт хэлхээг, хоёрдугаар ороомогт хэрэглэгчийг холбоно. Бүдүүн утсаар хийсэн цөөн ороодос бүхий нэгдүгээр ороомгоор гүйдэл гүйхэд битүү зүрхэвчинд хувьсах соронзон орон үүсэж, нэг ба хоёрдугаар ороомгийг нэвтрэн гарахдаа тэнд индукцийн ЦХХ үүсгэнэ.
                  /1/ эндээс 
Үүний     N1ба N2 нэг ба хоёрдугаар ороомгийн ороодсын тоо юм. Хасах тэмдэг нь нэг, хоёрдугаар ороомгийн цахилгаан хөдөлгөгч хүч харилцан эсрэг фазтай болохыг заана.
    Аливаа трансформаторын ажиллагааг илэрхийлэх үндсэн параметр нь түүний ашигт үйлийн коэффициент ба трансформацлах коэффициент юм. Хоёрдугаар ороомгийн цахилгаан чадлыг нэгдүгээр ороомгийн цахилгаан чадалд харьцуулж процентоор илэрхийлснийг трансформаторын ашигт үйлийн коэффициент гэнэ.
         /2/
Соронзон индукцын шугам зүрхэвчийн хүрээнээс гадна гарснаас болж ороодсууд халах, зүрхэвчинд хуйларсан гүйдэл үүсэх, зүрхэвч соронзжих зэргээс болж   байна.  Трансформаторын хоёрдугаар ороомгийн хүчдэлийг нэгдүгээр ороомгийн хүчдэлд харьцуулсан харьцаа трансформацлах коэффициент:
K=U2/U1=N2/N1            /3/
Энэ нь трансформаторынхаа хийцээс хамаарна. Заримдаа трансформаторын нэгдүгээр ороомгийн хэсгийг хоёрдугаар ороомог болгон ашиглах, эсвэл хоёрдугаар ороомгийн хэсгийг нэгдүгээр ороомог болгон ашиглаж болдог ба ингэж хийсэн трансформаторыг автотрансформатор гэдэг.
Гүйцэтгэх дараалал:
Трансформацлах коэффициентыг тодорхойлохдоо:
    Энэ ажилд хоёр бууруулагч, нэг өсгөгч трансформаторыг ашиглана. Бууруулагч хоёр трансформаторыг хослуулан нэг өсгөгч трансформаторыг ашиглана.
    Трансформаторын нэг ба хоёрдугаар ороомгийн чадал ижилхэн байхад АҮК нь гаралтанд залгасан эсэргүүцлээс хамаарахгүй, зөвхөн түүний хийцээс хамаарахыг реостатад янз бүрийн эсэргүүцэл өгч шалгана. Хоёрдугаар ороомогт холбосон хэрэглэгчийн гаралтын хүчдэлийг алгуур өөрчлөх боломжтой.
    Процентоор илэрхийлсэн энэ утга 70-90% байх бөгөөд сүүлийн үеийн трансформаторт 98-99% хүрнэ.







Зураг 1
    Вольтметрээр оролтын ба гаралтын хүчдэлийг хэмжиж /3/ томъёогоор К-ыг тодорхойлно.
    Оролтын хүчдэлийг өөрчлөн хэмжилтийг 3-5 удаа хийж алдааг тооцно. Үр дүнг хүснэгтэд сийрүүлж бична.






  Хүснэгт-1
¹    Нэгдүгээр трансформатор    Хоёрдугаар трансформатор    Гуравдугаар трансформатор
    U1    U2    K    Kg    U1    U2    K    Kg    U1    U2    K    Kg
1                                              
2                                              
3                                              
4                                              
5                                              
Трансформаторын ашигт үйлийн коэффициентыг тодорхойлохдоо:
    Энэ дасгалд өмнөх дасгалын схемыг ашиглана.
    Трансформатор бүрд R-ийг өөрчлөн, I2-ийн тодорхой утганд харгалзах амперметр ба вольтметрийн заалтыг тэмдэглэж аваад хүснэгтэнд бична.
    Ашигт үйлийн коэффициентыг олно. Үүнд хоёрдугаар ороомогтой холбосон амперметр хэрэглэгчийн гүйдэл I2-ийг заах тул түүний тодорхой утганд харгалзах I1, U1 ба U2-ыг хэмжиж авна.

Шалгах асуулт:
    Яагаад трансформаторын зүрхэвчийг цул хийдэггүй вэ?
    Трансформатор нь ямар үзэгдэл дээр үндэслэдэг бэ?
    Трансформацлах коэффициентыг тодорхойлохдоо хоёр хэлхээг саланги байлгаж хүчдэлийг хэмждэгийн учир юу вэ?
    Бидний ажилд хэрэглэсэн трансформаторын ашигт үйлийн коэффициент үйлдвэрт ашигладаг их хүчин чадалтай трансформаторынхаас бага байдгийн учир юу вэ?
    Огноо    Үнэлэлт    Багшийн гарын үсэг    Гарын үсэг
Хэмжих зөвшөөрөл              
Хэмжсэн байдал              
Хамгаалсан байдал              
Хэмжилтийн тооцоо

Лабораторийн ажил 6
Идэвхтэй  эсэргүүцэл,  нөлөөмж,  багтаамжийн эсэргүүцлүүд
цуваа холбогдсон цахилгаан хэлхээ
 Ажлын зорлиго
    Нөлөөмж ороомог, багтаамж эсэргүүцлүүд цуваа холбогдсон  хэлхээний онцлогтой танилцах
    Хүчдэлийн резонансын үзэгдлийг  туршилтаар батлах.
    Хувьсах гүйдлийн салбарлаагүй цахилгаан хэлхээний резонансын өмнөх, резонансын дараах, резонансын үеийн горимууд  дахь вектор диаграмм байгуулах.
Онолын товч мэдэгдхүүн
        Хувьсах гүйдлийн салбарлаагүй цахилгаан хэлхээнд идэвхтэй эсэргүүцэл (бодит) R, нөлөөмжийн ороомог L, багтаамж элемент C цуваа холбогдсон. Цуваа  холбогдсон хэлхээний гүйдэл нь ижил утгатай эсэргүүцэл тус бүр дээрхи хүчдэлийн уналтын утга өөр өөр байна.          

Зураг-1

Хувьсах гүйдлийн цахилгаан хэлхээнд бодит эсэргүүцэл r, нөлөөмж L, багтаамж C цуваагаар холбогдож  ХL=ХC болсон үед хүчдэлийн резонанс үүсдэг байна.
                       ωL=1/ωC                         ω^2 LC=1                                  ω=1/√LC
Эндээс гүйдэл үүсгэгчийн резонансын давтамжийг олбол
f=ω/2π=1/(2π√(L∁))=f0

                              f0-Хэлбэлзэлийн хүрээний хувийн давтамж
Тэжээл үүсгэгчийн давтамж нь уг хүрээний хэлбэлзэлийн хувийн давтамжтай тэнцэх үеийг резонанс гэдэг. Энэ үед идэвхтэй эсэргүүцэл маш бага бараг байхгүйтэй адил гэж тооцдог.
Резонанс болох нөхцөл:
    Хэлхээний бүрэн эсэргүүцэл хамгийн бага бодит эсэргүүцэлтэй тэнцэнэ.
Z=√(r^2 )+(X-X)^2=r
    Хэлхээний гүйдэл нь хамгийн их утгаа авч хүчдэлтэй фазаараа давхцана. Энэ үед хуурмаг эсэргүүцлүүд тэг болно.
I_p=U/R                           XL=XC=0
    Нөлөөмжийн ороомгийн хүчдэл багтаамжийн хүчдэлтэй фазаараа эсрэг, хэмжээгээрээ тэнцүү байна.
UL=UC                                        U=UR
    Хэлхээний бүрэн чадал нь хоорондоо адил утгатай болсноор бие биенээ устгана.
S=P                                     Q=QL-QC=0
Резонансын үед нөлөөмжийн ороомог, багтаамж дээр үүссэн хүчдэл хэлхээний үүсгэврийн хүчдэлээс олон дахин их байдаг. Энэ үед тэжээл үүсгэврийн хүчдэл  нь зөвхөн хүрээний алдагдлыг нөхөхөд  зарцуулагдана.
Ороомог ба багтаамжийн хүчдэл нь тэдгээрт хуримтлагдсан энергээс үүсдэг. Хэлхээний алдагдал хэдий чинээ бага байвал ороомог, багтаамж дээр хуримтлагдсан энергийн утга төдий чинээ их байна. Нөлөөмжийн ороомог ба багтаамжийн хүчдэлийг сүлжээний хүчдэлд харцуулсан харьцаа нь хүрээний унтраах  чанарыг К-аар тодорхойлдог.
U_L/U=U_c/U=(I_p  X_L)/(I_p r)=X_L/r=X_C/r=Z_a/r=K
     
Резонансын үед      I/ωC=ωL= I/(2π√(LC∙L))=√(L/C=Z_A )        тэнцүү бөгөөд Zд-г хүрээний    долгионы эсэргүүцэл гэж нэрлэдэг.

Хүрээний эсэргүүцлийн томъёог ашиглан X=f(f0) хамаарлын муруйг байгуулж болно.
                                                         
Векторын диаграмм
                         
  
                          ХС>XL                                               ХС>XL                                                       XC=XL




Ашиглах  багаж хэрэгслэл
    Хүчдэл хувиргагч лабораторын автотрансформатор (0..220B)
    Бодит эсэргүүцэл (улайсах чийдэн ) R(110B)-1ш
    Амперметр (A)-1ш
    Вольтметр (U)-3ш
    Холболтын утас -5ш
Туршилт  явуулах схем

Хүснэгт 1
Цахилгаан элемент    Тэмдэглээ    Тоон утга    Түлхүүр

Конденсатор    С1    30μF  
    С2    30μF    SW1
    С3    20μF    SW2
    С4    10μF    SW3
Нөлөөмжийн ороомог    L    1.27mГн  
Улайсах чийдэн    Lamp    100B, 100Bt  

Туршилт явуулах  заавар
    Схемийн дагуу  улайсах чийдэн  болон вольтметрийг хэлхээнд  холбоно.
     Автотрансформаторын  хүчдлийг  лабораторын  вольтметр  ашиглан хэмжиж   120 В-д  тохируулж тавина.
    Эхний хэмжилтийг Sw1, Sw2,  Sw3 гэсэн  түлхүүрийг салгаатай  байхад  хийнэ. Энэ тохиолдолд  С1  конденсатор  хэлхээнд  цуваа  холбогдсон  байна.
    Цахилгаан  хэлхээг зөв  угсарсан  эсэхийг  багш,  лаборантаар  шалгуулсний  дараа  тэжээлийн  үүсгэвэрийг  холбоно.
    Автотрансформаторын  хүчдлийг  улайсгах  чийдэн  дээр  унах  хүчдлийг  120В-иос  хэтрэхгүйгээр  тохируулна.
    С1С2,  С1С2С3, С1С2С3С4  конденсаторуудыг  дараалан  хэлхээнд  зэрэгцээгээр  цуваа  холбож  элемент  тус  бүр дээрх  хүчдлийн  уналт,  гүйдлийн  утгыг  хэмжиж  хүснэгт 2-т тэмдэглэнэ.
    Хүчдлийн  резонанс  үүссэхэд  ойртсон  тохиолдолд   L Тэмдэглээнд  нөлөөмжийн  ороомгийн  ган  зүрхэвчийг  аажим хөдөлгөж  цахилгаан  хэлхээнд  резонанс  үүсэх  үед  хэмжилтийн  үр дүнг  хүснэгтэд  тэмдэглэнэ.
Хүснэгт 2
                                  Холболт    Хэмжилт
    Түлхүүр    Тавил    Конденсаторын  холболт    I    UR    UL    Uc
                [A]    [B]    [B]    [B]
1    SW1, SW2, Sw3    Оff                    C1              
2    Sw1    On                 C1//C2              
3    Sw1,Sw2    On              C1//C2//C3              
4    Sw1, Sw2, Sw3    Оn           C1//C2//C3//C1              
5    L (нөлөөмжийн  ороомгийн  ган  зүрхэвчийг   хөдөлгөж  хүчдлийн  резонанс  үүсгэнэ.)              

Хүснэгт 3
                                                              Тооцоо
    P    QL    QC    S    U    L    r    XC    XL    Z    φ
    [Bт]    [Bap]    [Bap]    [BA]    [Ω]    [Гн]    [Ω]    [Ω]    [Ω]    [Ω]  
1                                          
2                                          
3                                          
4                                          
5                                          

Туршилтийн  дүнг  боловсруулах, дүгнэлт  гаргах
    Хэмжилт  тус  бүрийн  үр дүнгээр  нийт  хүчдлийн  утга  U, идэвхтэй  эсэргүүцэл  (бодит)  R, нөлөөмжийн  эсэргүүцэл  L, багтаамжийн  эсэргүүцэл  С-ийн  утгыг  олж  хүснэгтэд  тэмдэглэнэ.
    Идэвхтэй  эсэргүүцэл (бодит)  R, нөлөөмжийн  эсэргүүцэл  L, багтаамжийн  эсэргүүцэл XC, бүрэн  эсэргүүцэл  Z-ийн  утгыг олж  хүснэгтэд тэмдэглэнэ.
    Хэмжилт тус  бүрийн  үр дүнгээр  ачаалал  тус бүрийн чадлыг  (P, QL, QC, S) олж хүснэгтэд  тэмдэглэнэ.
    Хэмжилтийн  болон  тооцооны үр дүнг  ашиглан  эсэргүүцэл, хүчдэл чадлын  векторын  диаграммыг масштабаар  байгуулна.
    Хүчдэлийн  резнанс болсон  үеийн  хэлхээний   I, UL, UC -ийн эгшин зуурын  графикийг  масштабаар  байгуулна.
Шалгах асуулт
    Хүчдэлийн  резонанс  ямар үед үүсдэг вэ?
    Бодит  болон  хуурмаг эсэргүүцлийн  ялгаа хэлнэ үү?
    Огноо    Үнэлэлт    Багшийн гарын үсэг    Гарын үсэг
Хэмжих зөвшөөрөл              
Хэмжсэн байдал              
Хамгаалсан байдал              
Хэмжилтийн тооцоо

Лабораторийн ажил 7
Нэг фазын трансформаторыг судлах
Ажлын зорилго
    Нэг фазын трансформаторын хийц, бүтэц ажиллах зарчимтай танилцах
    Трансформаторын хоосон явалт, богино холболтын туршилт хийх
    Трансформаторын орлуулгын схемийн параметрүүдийг тодорхойлж туршилтыг онолтой харьцуулсан дүгнэлт
Онолын товч мэдэгдэхүүн
Хувьсах гүйдлийн давтамжийг нь өөрчлөхгүйгээр хүчдэлийг нь өсгөх бууруулахад зориулагдсан цахилгаан соронзон статик төхөөрөмжийг трансформатор гэнэ. Цахилгаан эрчим хүчийг алс дамжуулахад  трансформатор гол үүрэг гүйцэтгэнэ. Трансформатор нь соронзон зүрхэвч дээр байрласан бие биеэсээ үл хамаарах 2 ороомгоос бүрдэнэ. Соронзон зүрхэвчийг цахилгаан техникийн нимгэн (0,3..0,5 мм) ган хуудсуудыг хооронд нь лакаар тусгаарлаж хийдэг. Цахилгаан үүсгэвтэй холбогдсон хэсгийг 1-р ороомог, хэрэглэгчтэй холбогдсон хэсгийг 2-р ороомог гэнэ. Хоёр ороомгийн тоо хоорондоо ямагт зөрүүтэй ба ороодсын тоог W_1, W_2 үсгээр (зураг 1 ) тэмдэглэдэг. Трансформатор соронзон индукцын үзэгдэлд үндэслэгдсэн төхөөрөмж юм. Трансформаторын 1-р ороомгийг гүйдэл үүсгэгчтэй залгахад тэр ороомгоор I_1 гүйдэл гүйх ба түүний нөлөөгөөр зүрхэвчинд соронзон урсгал Ф үүснэ. Энэ соронзон урсгал нь 1 ба 2-р ороомогт Е_1, Е_2 цахигаан хөдөлгөгч хүчийг (ЦХХ) индукцлэнэ. 1-р ороомогт үүссэн ЦХХ-ийг өөрийн индукцийн, 2-р ороомогт үүссэн ЦХХ-ийг харилцан индукцийн гэнэ.


Зураг 1. Нэг фазын трансфорамторын бүтэц
Хэрэв хоёрдугаарт ороомогт хэрэглэгч залгавал хэлхээ битүүрч I_2  гүйдэл гүйнэ. Ийнхүү цахилгаан соронзон замаар хоёрдугаар ороомогт хүчдэлийн утгыг өөрчлөн индукцын хуулиар дамжуулж байгаа юм. Ороомгуудын хооронд цахилгаан соронзон холбоог тогтооход ган зүрхэвч гол үүрэг гүйцэтгэнэ. ЦХХ-ний үйлчлэх утга дараах томъёогоор илэрхийлэгдэнэ.
E_1=4,44 〖f 〗_1 w_(1 ) Ф_m        E_2=4.44f_2 w_2 Ф_т
f_1   - трансформаторын нэгдүгээр ороомгийн гүйдлийн давтамж
Ф_m- зүрхэвчинд үүссэн соронзон орны хамгийн их утга
W_1, W_2 - ороомгуудын ороодсын тоо
Трансформаторын хоосон явалтын туршилт
Трансформаторын нэгдүгээр ороомог гүйдэл үүсгэгчтэй, хоёрдугаар ороомог хэрэглэгчгүй  задгай байх тохиолдлыг хоосон явалтын горим гэнэ. Энэ нь хоёрдугаар ороомгийн эсын эргүүцэл хамгийн их, гүйдэл нь тэгтэй тэнцүү бөгөөд хүчдэл нь бараг хэвийн хүчдэлтэйгээ тэнцүү байдаг.
Трансформаторын тооцоог хийхийн тулд орлуулгын схемийг хэрэглэдэг. Оруулгын схемд нэг, хоёрдугаар ороомог, соронзон зүрхэвчний идэвхитэй ба хуурмаг эсэргүүцлийг дүрслэн үзүүлэв.

Зураг 2. Трансформаторын хоосон явалтын орлуулгын схем
Хоосон явалтын горимын үед үүсгэвэрээс авсан чадлын нилээд хэсэг соронзон зүрхэвчинд алдагддаг учир түүнийг гангийн алдагдал гэж нэрлэдэг. Трансформатор хоосон ажиллаж байхад нэгдүгээр ороомгоор гүйх гүйдлийн хэмжээ маш бага                 I_0=0,02..0,15I_01 бөгөөд хүчдэл нь бараг хэвийн утгатайгаа (U_1=U_хэв) тэнцүү байдаг.
Трансформаторын хоосон явалтын үеийн параметрүүдийг тодорхойлбол:

U_1=E_1+I_01 r_01+I_01 〖ix〗_01       U_20=E_2                      I_1=I_01

〖               cos〗⁡〖φ_0=P_0/U_1 〗 I_(01    )               Z_01=U_1/I_01                r_01=Z_01  cos⁡〖φ_0 〗
Z_01=√(r_01^2+X_01^2 )                             X_01=√(Z_(01  )^2-) r_01^2
             Хоосон явалтын горимын үед нэгдүгээр ороомгийн бодит , хуурмаг  эсэргүүцлийн утга соронзон  зүрхэвчийн идэвхтэй ба хуурмаг эсэргүүцлийн утгаас олон дахин бага учир тооцонд түүнийг тооцохгүй байж болно.
r01=r1+r0           x01=x1+x0        r01=r0        x01=x0
Энэ туршилтын дүнгээр трансформаторын трансформацлах  коэффициентийг дараах томъёогоор тодорхойлж болно.
K_TP=U_1/U_2 =W_1/W_2 =E_1/E_2 =I_2/I_1
Трансформаторын богино холболтын туршилт
    Трансоформаторын  нэгдүгээр   ороомог  гүйдэл  үүсгэгчтэй,  хоёрдугаар  ороомог  нь хэрэглэгчгүйгээр  богино холбогдосныг  богино холболтын  горим  гэнэ.  Богино холболтын  горим нь  судалгааны  чанартай  учраас  нэгдүгээр  ороомогт их  хүчдэл өгч болохгүй  тул  автотрансоформаторын  тусламжтайгаар  хүчдэлийг  аажмаар  өөрчилнө. Богино  холболтын  горимын  үед хоёрдугаар ороомгийн эсэргүүцлийн утга бага учраас  түүгээр  их  хэмжээний гүйдэл  гүйж  тоног  төхөөрөмжийг эвдэх  аюултай.  Энэ үед чадлын  алдагдал  ороомогт  алдагдах тул  түүнийг  цахилгаан  алдагдал  гэж нэрэлдэг.  Богино  холболтын үед  трансформаторын ороомгуудаар  гүйх гүйдлийн хэмжээ  хэвийн  утгатай  тэнцүү  байх  үеийн нэгдүгээр  ороомог дээрх хүчдэлийг  богино холболтын  хүчдэл гэдэг. Энэ хүчдэл нь процентоор илэрхийлэгддэг ба хэвийн хүчдэлийн  5..10% -ийг  эзэлдэг.





Зураг 3. Трансформаторын богино холболтын орлуулгын схем
    Энд : U_(бх- )богино  холболтын  хүчдэл
Богино холболтын  үед  соронзон  зүрхэвчийн  идэвхтэй  ба  хуурмаг  эсэргүүцэл  ороомгийнхоос   олон   дахин  их  учир  түүгээр  гүйдэл гүйхгүй   тул  тооцоонд  соронзон   хэлхээг  тооцдоггүй.
Трансформаторын  богино  холболтын  үеийн  параметрүүдийг  тодорхойлбол:
I_бх=I_бх                r_бх=r_(1=) r_2           Z_TP=√(r_бх^2 )+X_бх^2               r_бх=Z_бх 〖cosp〗_бх
Z_бх =U_бх / I_1бх             r_6x=P_(6x )/I_6x                x_(6x )– √(Z_(6x-)^2 ) r_6x^2
Дээрх эсэргүүцлийн  утгуудыг  ажлыг  температур  (t_(1=) 〖20〗^0 C).   Дээрхи   томъёогоор   тооцоо   хийсний   дараа   график байгуулж   болно.

Зураг 4
Тоног  төхөөрөмжийн  заавар
          Нэг  фазын  трансформаторыг   туршихад  дараах  тоног  төхөөрөмж  шаардагдана. Үүнд: Судлах  трансформатор,  нэгдүгээр   ороомгийн   хүчдэл  гүйдлийг хэмжих  вольтметр  (V_1) амперметр (A_1), чадалыг  хэмжих  ваттметр  (W_1),  хүчдэлийн утгыг өөрчлөх  лабораторийн  автотрансформатор  (ЛАТР), гүйдлийн  трансформатор (ГТ) (хэмжүүрийн  багажын  хэмжих хязгаарыг  өргөтгөх  зориулалттай),  автомат  залгуур (АП),  богино  холболтын  үед   хоёрдугаар  ороомгийн гүйдлийг  хэмжих  амперметр  (A_2),  хоосон  явалтын үеийн хүчдэлийг  хэмжих вольтметр  (V_2) хэрэглэгдэнэ.
  


Туршилт  явуулах  цахилгаан  хэлхээний  схем

Туршилт явуулах  заавар
    Лабораторийн  ажлын  схемтэй  танилцаж  багажуудыг  сонгох.
    Дээрх схемийн  дагуу хэлхээг холбох
    ЛАТР –ын байгауулыг 0-д байрлуулж  зөв эсэхийг  багшаас асуух.
    Хоосон явалтын  туршилт явуулахдаа  амперметрийн  заалтын  бага хэмжих  хязгаартай, ваттметрийн  хязгаарыг  гүйдэлтэй  уялдуулж  сонгох ба  нэгдүгээр  ороомгийн   вольтметрийн  заалтыг  240B   хүчдэлийг   хэмжихээр  сонгож авна.
    Хоосон  явалтын туршилт  явуулахадаа  ЛАТР-ын  бариулыг  аажмаар  эргүүлж  нэгдүгээр ороомгийн  вольтметрийн  заалтыг  80..240B   хүртэл  ахиулж  3-4 удаа хэмжилт  хийж  1-р  хүснэгтэнд бичих
    Богино   холболтын  туршилт  явуулахдаа  амперметрийн   хэмжих  хязгаарыг 5А ,  ваттметрийн  хязгаарыг  гүйдэлтэй  уялдуулж  сонгон  схемийг дахин  угсарна.   Туршилт  явуулахдаа  дээрхийн  адил  хоёрдугаар ороомгийн   амперметрийн  заалтыг  2А–аас   0.5   хэмжээгээр  нэмэгдүүлж  6-7  удаа  хэмжилт  хийж   2-р  хүснэгтэнд  бичих.
      Хүснэгт 1
    Хэмжилтийн дүн    Тооцооны дүн
    U10    I10    P10    U20     Z0    r0    X0    Сosφ
    [B]    [A]    [Bт]    [B]    [Ω]    [Ω]    [Ω]  
1                              
2                              
3                              
4                              
   


      Хүснэгт 2
    Хэмжилтийн дүн    Тооцооны дүн
    U1бх    I1бх    P1бх    U2бх     Zбх    Rбх    Xбх    Сosφ
    [B]    [A]    [Bт]    [B]    [Ω]    [Ω]    [Ω]  
1                              
2                              
3                              
4                              

Туршилтын   дүнг  боловсруулах
    Тооцоог  хийхийн өмнө  багажуудын   хуваарийн  үнэлгээг  зөв  олгох.
    Гүйдлийн  трансформаторын  коэффициентыг   олж  түүнтэй    холбогдож    байгаа   амперметр,   ваттметрийн     бодит  утгыг  үржүүлэх.
    Трансформаторын  параметрийг  олохдоо  онолын  хэсэгт  өгсөн  томъёог  ашиглаж   олох.
    Трансформаторын  коэффициентыг    хоосон   явалтын  туршилтаар  тодорхойлох.
    Тооцоогоор   хоосон   явалт,   богино  холболтын    график        байгуулах.
 Шалгах  асуулт
    Трансформаторын  хийц  бүтэц,  зориулалт  ажиллах  зарчим
    Хоосон  явалтын   горим  туршилтыг   яаж  явуулах  вэ?
    Богино  холболтын  хүчдэл  гэж юу  вэ?
    Трансформаторын  ЦХХ  ба  коэффициентын  тухай.
    Автотрансформатор,   хүчний    болон     хэмжүүрийн     трансформаторын  ялгааг  мэдэх.
    Огноо    Үнэлэлт    Багшийн гарын үсэг    Гарын үсэг
Хэмжих зөвшөөрөл              
Хэмжсэн байдал              
Хамгаалсан байдал              


Хэмжилтийн тооцоо

Лабораторийн ажил 8
Гурван фазын гурвалжин холбогдсон
цахилгаан хэлхээг судлах
Ажлын зорилго
    Гурван фазын гурвалжин  холбогдсон цахилгаан хэлхээ тэгш хэмтэй горимд ажиллаж байхад шугамын болон фазын хүчдэл, гүйдлийн өөрчлөлтийг ачаалал дээр хэмжиж тодорхойлох харьцааг тодорхойлох.
    Дээрх цахилгаан хэлхээний тэгш хэмгүй горимын үеийн шугамын болон фазын хүчдэл, гүйдлийн өөрчлөлтийн ачаалал дээр хэмжиж онолын хэсэгтэй харьцуулж жиших.
    Тэгш хэмтэй горимоор ажиллаж байсан цахилгаан хэлхээний нэг фаз тасрах, богино холболт болсон үеийн шугамын болон фазын гүйдэл хүчдэлийн өөрчлөлтийг ачаалал дээр хэмжих.
Онолын товч мэдэгдэхүүн
Гурван фазын цахилгаан хэлхээ гүйдэл үүсгэх гурван фазын генератор, трансформатор, дамжуулагч, хэрэглэгчээс бүрдэнэ. Хэрэглэгчийн ачаалал хоорондоо тэнцүү бол тэгш хэмтэй  эсрэг тохиолдолд тэгш хэмгүйдсистем гэдэг. Гурван фазын системийн ЦХХ-ний давтамж ба далайц нь ижил, фаз нь бие биеээсэээ 1200 градусийн харьцаатай оршдог.
Хэрэглэгчийг гурвалжин холбохдоо А фазын төгсгөлийг В фазын эхлэлтэй түүний төгсгөлийг С фазын эхлэлтэй, түүний төгсгөлийг А фазын эхлэлтэй холбоно. Гурвалжин холбогдсон цахилгаан хэлхээнд ачаалалтай фазууд нь шууд шугаман дамжлагчдад холбогддог учраас фазын хүчдэлүүд нь харгалзсан шугамын хүчдэлтэйгээ тэнцүү байна.
Uш=Uф
Хоёр дамжуулагчийн хоорондын хүчдэлийг шугамын хүчдэл гэнэ. Шугамын хүчдэлийг UAB, UBC, UCA  гэж  тэмдэглэнэ. Ачаалал дээрх хүчдэлийн фазын хүчдэл гэх бөгөөд Uab , Ubc,   Uca гэж тэмдэглэнэ. Шугамын  дамжуулагчаар гүйх гүйдлийг шугамын, ачааллаар гүйх гүйдлийг фазын гэж нэрлэдэг. Эдгээр гүйдлүүдийг нэмэх чиглэлийг сонгож авахдаа шугамын генератораас хэрэглэгч рүү фазын гүйдлүүдийг ачааллын гурвалжинд цагийн зүүний дагуу эргэхээр сонгож авна.
 Зураг 1
Крихгрофын 1-р хуулиар шугамын гүйдлүүд нь фазын гүйдлийн ялгавраар илэрхийлэгдэнэ.
IA= IBC - IAB       IB = IBC – IAB             IC = IAC –IBC
Дээрх харицааг ашиглан гүйдлийн векторын диаграммыг байгуулдаг.

Зураг 2. Гүйдлийн векторын диаграмм
Гурвалжин холбогдсон цахилгаан хэлхээ тэгш хэмтэй системд шугамын гүйдэл фазын гүйдлээс √3  -аар их байна.  
Iш= √3 I_Ф
Дээрх харьцааг (Iш = √3 Iф) гүйдлийн векторын диaграммаас олж болно. Векторын диаграммаас харахад шугамын  (IA=IB=IC ) болон фазын   (IAB=    IBC=ICA)
гүйдлүүд өөр хоорондоо тэнцүү бөгөөд шугамын гүйдлийн хагас   IШ/2=IФcos300 тэнцүү учир (cos300=√(3/2) )   дээрх харилцаа биелэгдэж байна. Хэрэглэгчийн ачаалал тэгш хэмгүй үед фазын гүйдлүүдийн тэгш хэм алдагдах учир шугамын гүйдэлч харилцан адилгүй утгатай болно. (зураг 2b).  Энэ үед хүчдэлийн утга өөрчлөгдөхгүй. Гурвалжин холбогдсон хэлхээний аль нэг фаз тасарвал үлдсэн хоёр фаз урьдын адил шугамын хүчдэлээс тэжээгдсэн хэвээр байх тул тэр фазын ажлын горимд өөрчлөлт орохгүй харин тасарсан фазын гүйдэл 0 болно.
Шугамын  дамжуулагчийн аль нэг нь  тухайлбал c шугам тасарвал Zcaба Zbc эсэргүүцлүүд цуваагаар  залгагдаж    Zab-д ямарч өөрчлөлт гарахгүй. Энэ үед цуваа залгагдсан эсэргүүцлийн гүйдэл нь адил болно. (Зураг 2с). Гурвалжинд холбогдсон хэлхээнд фазын эсэргүүцлийг мэдсэн тохиолдолд фазын гүйдлийг Омын хуулиар олж болно.
                               I_BC =U_BC/Z_BC                               I_AB=U_AB/Z_AB                         I_CA=U_CA/Z_CA


 Тоног  төхөөрөмжийн заавар
               Туршилт явуулах стенд дараах төхөөрөмжөөс бүрдэнэ. Үүнд бууруулах трансформатор Тр380/110, автомат залгуур AП-50, хэрэглэгчийг төлөөлөх  улайсах чийдэн R_1, R_2 〖,R〗_3 амперметр, А1, А2, А3 вольтметр B1, B2, B3 орно.
Туршилт явуулах цахилгаан хэлхээ
Туршилт явуулах стенд гурван фазын хүчдэлээс тэжээгдэнэ. Трансформаторын ороомгууд одон холболтоор холбогдсон байх ба 2-р ороомгийг хэрэглэгчтэй дамжуулагчаар гурвалжин холбож  ачааллын гүйдлийг хэмжих амперметрүүдийг залгах.
Туршилт явуулах заавар:
    Туршилт явуулах стендтэй танилцах.
    Цахилгаан схемийг зургийн дагуу угсрах.
    Холболтын зөв бурууг багшаар шалгуулсны дараа хэлхээг хүчдэлд залгана.
    Гурван фазын трансформаторын холболтыг  /ү  холбоно
    Туршилтыг эхлээд тэгш хэмтэй горимд явуулна. Шугамын болон фазын гүйдэл хүчдэлийг хэмжих 1-р хүснэгтэнд бич.
    Дараа нь тэгш хэмгүй горимын 2 вариантыг сонгож 1-р хүснэгтэнд бич.
    Эцэст нь аль 1 фаз буюу хэрэглэгчийг таслаж хэмжилтийг 1-р хүснэгтэнд бич.
Анхааруулга: хэлхээнд өөрчлөлт ороход хучдлийг  заавал салга
   Хүснэгт 1
    Хэмжилт
    Шугамын гүйдэл Iш    Шугамын хүчдэл Uш    Фазын гүйдэл Iф
    IA (A)    IB (A)    IC (A)    UAB (A)    UBC     UAC     IAB    IBC    ICA
    [A]    [A]    [A]    [B]    [B]    [B]    [A]    [A]    [A]
1                                  
2                                  
3                                  
4                                  
Туршилтын дүнд боловсруулах, дүгнэлт гаргах
    Тэгш хэмтэй ачаалалтай үеийн шугамын болон фазын гүйдлийн векторын диаграммыг байгуулж харьцааг тодорхойлох.
    Тэгш хэмгүй ачаалалтай үеийн гүйдлийг векторын диаграммыг хэмжилт бүр дээр байгуулах.
    Нэг  шугам буюу хэрэглэгч тасарсан богино холболт болсон үеийн хүчдэлийн векторын диаграммыг байгуулах.
    Тэгш хэмтэй ачаалалтай үеийн шугамын болон фазын хүчдэлийн векторын диаграммыг байгуулах.
    Дүгнэлт хийж туршилтыг онолтой харьцуулах.

Шалгах асуудалт
    Гурван фазын систем юунаас бүрдэх вэ?
    Шугамын болон фазын гүйдэл,  хүчдэл гэж юуг хэлэх вэ?
    Гурван дамжуулагчтай сиситем тэгш хэмтэй, тэгш хэмгүй горимд ажиллахад шугамын болон фазын гүйдэл хүчдэл яаж өөрчлөгдөх вэ?
    1 фаз тасарсан буюу богино холболт болсон үед гүйдэл, хүчдэл хэрхэн өөрчлөгдөх вэ?
    Хүчдэл, гүйдлийн вектор диаграммыг ачааллын шинж чанараас хамааруулан яаж байгуулах вэ?
    Гурвалжин холболтыг ямар үед хэрэглэх, түүний давуу, дутагдалт талууд.

    Огноо    Үнэлэлт    Багшийн гарын үсэг    Гарын үсэг
Хэмжих зөвшөөрөл              
Хэмжсэн байдал              
Хамгаалсан байдал              




Хэмжилтийн тооцоо




№    Ажлын нэр    Гүйцэтгэсэн огноо    Хуудас    Багшийн үнэлгээ    Багшийн гарын үсэг
1    Тогтмол гүйдлийн хэлхээнд Омын хуулийг  шалгах
              
2    Цахилгаан хэлхээний чадал, энергийн тодорхойлох
              
3    Материалын хувийн эсэргүүцэл ба эсэргүүцэл температураас хамаарахыг судлах
              
4    Микроамперметрийн хэмжих хязгаарыг ихэсгэх
              
5    Трансформаторын ашигт үйлийн коэффициент, трансформацлах коэффициентыг тодорхойлох
              
6    Идэвхтэй  эсэргүүцэл,  нөлөөмж,  багтаамжийн эсэргүүцлүүд
цуваа холбогдсон цахилгаан хэлхээ
              
7    Нэг фазын трансформаторыг судлах
              
8    Гурван фазын гурвалжин холбогдсон
цахилгаан хэлхээг судлах