2.1-MA'RUZA

O'zgarmas elektr tok. Galvanik elementlar

Tok kuchi va zichligidan Om qonuni va qarshilikkacha — hamda galvanik elementlar va batareya turlarini ekologik kompetentlik nuqtai nazaridan baholash.

Ma'ruzalar

MA'RUZA REJASI

Reja

01Tok kuchi va zichligi

02Elektr tokining mavjud bo'lish shartlari

03O'tkazgichlarni ketma-ket va parallel ulash

04Galvanik elementlar va batareykalar

1. Tok kuchi va zichligi

Zaryadli zarralarning tartibli harakati elektr tok deb ataladi (yo'nalish sifatida musbat zaryad harakati qabul qilingan). O'tkazgich ko'ndalang kesimidan vaqt birligida o'tgan zaryad miqdori — tok kuchi:

I = \dfrac{q}{t}

(2)

SI da birligi — amper (A):

1\,\text{A} = \dfrac{1\,\text{Kl}}{1\,\text{s}}

(3)

Ko'ndalang kesim yuza birligidan o'tgan tok kuchi — tok zichligi (A/m²); u tokning kesim bo'ylab taqsimlanishini ko'rsatadi:

j = \dfrac{I}{S}

(4)

Tok zichligi o'tkazgich yo'g'onligiga mos bo'lishi kerak — aks holda o'tkazgich qizib ketadi va keraksiz energiya yo'qotiladi.

2. Elektr tokining mavjud bo'lish shartlari

Tok bo'lishi uchun: (1) muhitda erkin zaryadli zarralar bo'lishi (metallarda elektronlar, suyuqliklarda ionlar); (2) muhit uchlarida potensiallar ayirmasi (kuchlanish) noldan farqli bo'lishi kerak. Tokni saqlab turish uchun esa tashqi kuchlar — tok manbai zarur.

Tok manbalarida mexanik, kimyoviy va boshqa energiyalar elektr energiyaga aylanadi: galvanik element va akkumulyatorda — kimyoviy, fotoelementda — yorug'lik, termoelementda — ichki energiya hisobiga.

3. Om qonuni va qarshilik

Zanjirning bir jinsli qismidan o'tayotgan tok kuchi shu qismga qo'yilgan kuchlanishga to'g'ri, qarshilikka teskari proporsional:

I = \dfrac{U}{R}

(7)

Qarshilik birligi — Om (1 V kuchlanishda 1 A tok bo'lsa, qarshilik 1 Om). O'tkazgich qarshiligi uning uzunligi, kesimi va materialiga bog'liq:

R = \rho\,\dfrac{l}{S}

(9)

Bunda ρ — solishtirma qarshilik. O'tkazgich uzun bo'lsa qarshilik ortadi, yo'g'on bo'lsa kamayadi. Qarshilik haroratga ham bog'liq:

R = R_0\,(1 + \alpha t)

(11)

Metallar qarshiligining haroratga bog'liqligidan qarshilik termometrlari (masalan platina simli) yasaladi.

4. O'tkazgichlarni ulash

Ketma-ket ulash

Barcha qismdan bir xil tok o'tadi; umumiy qarshilik — qarshiliklar yig'indisi, kuchlanishlar esa qo'shiladi (U = U₁ + U₂ + U₃):

R = R_1 + R_2 + R_3

(12)

Parallel ulash

Barcha qismda kuchlanish bir xil; teskari qarshiliklar yig'indisi umumiy teskari qarshilikka teng, toklar esa qo'shiladi (I = I₁ + I₂ + I₃):

\dfrac{1}{R} = \dfrac{1}{R_1} + \dfrac{1}{R_2} + \dfrac{1}{R_3}

(13)

AMALIY × EKOLOGIK

5. Galvanik elementlar va batareyalar

Batareyalar kimyoviy energiyani elektr energiyaga aylantiradi. Birlamchi batareyalarni faqat bir marta, ikkilamchilarni (akkumulyator) esa qayta zaryadlash mumkin. Tur tanlashda energiya tejamkorligi va ekologik ta'sir muhim mezondir.

Birlamchi (bir martalik)

Tuzli (Zn–C): Eng arzon va oddiy; kichik tok beradi, tez tugaydi, sovuqda deyarli ishlamaydi. Devor soatlari, pultlar, tarozilar.
Ishqoriy (Alkaline): Tuzliga nisbatan 3–5 barobar ko'p energiya, kattaroq uzluksiz tok, uzoq xizmat, oqish xavfi kam. O'yinchoq, fonarik, tonometr.
Litiyli (bir martalik): Zaryadini 10–15 yilgacha saqlaydi, sovuqqa juda chidamli, «tugmacha» shaklida. BIOS batareyasi, qo'l soati, avto pult.

Ikkilamchi (qayta zaryadlanuvchi)

Qo'rg'oshin-kislotali: Og'ir va katta, lekin qisqa vaqtda juda katta tok beradi; arzon, ammo qo'rg'oshin sababli ekologik zararli. Avtomobil, UPS, quyosh stansiyalari.
Nikel-metallogidrid (Ni-MH): AA/AAA qayta zaryadlanuvchi; ekologik toza (kadmiysiz), 500–1000 marta zaryadlanadi. Fotoapparat, simsiz sichqoncha.
Litiy-ion (Li-ion): Yengil, yuqori energiya zichligi, «xotira effekti» yo'q. Smartfon, noutbuk, elektromobil (Tesla, BYD).
Litiy-polimer (Li-Po): Li-ionning takomillashgani; jelsimon qattiq polimer elektrolit — yupqa va istalgan shaklda. Flagman telefon, dron, aqlli soat.

Asosiy xulosa

O'zgarmas tok bilimlari nafaqat fizik qonuniyatlarni, balki energiya resurslaridan oqilona foydalanish madaniyatini ham shakllantiradi. To'g'ri ulanish sxemasi va mos batareya tanlash energiya yo'qotishlarini, xarajatni va ekologik yuklamani kamaytiradi.

Amaliyotga o'tamiz

Tok va energiya samaradorligini virtual laboratoriyada sinab ko'ring.

Topshiriqlar Laboratoriya

Bilimingizni sinab ko'ring

Ushbu ma'ruza bo'yicha 10 ta savol — osondan murakkabga. Testni yakunlaganingizda natijangiz (foiz va ball) ko'rsatiladi.

Testni boshlash