Wikibooks:Рафи китобҳои Физика

Аз Wikibooks
Ҷаҳиш ба: гаштан, Ҷустуҷӯ

Умаров У.С., Исупов Љ., Икромов М. Ф И З И К А китоби дарсї барои синфи 8 Њодисањои њароратї Њодисањои электрї Њодисањои магнитї 2 ББК 31,2 тољик Я 74 А-57 Муаллифон: Умаров У.С., Исупов Љ., Икромов М. ФИЗИКА. Китоби дарсї барои синфи 8-уми мактабњои миёнаи тањсилоти умумї. ш. Душанбе. Нашриёти Алиф -2009, 238 сањифа. Китоби мазкур аз њисоби маблаѓњои Маркази идораи Лоињаи ислоњоти системаи маорифи Тољикистон ба чоп расонида шудааст. Мушовараи Вазорати Маорифи Љумњурии Тољикистон тавсия намудааст. Хонандаи азиз! Китоб манбаи донишу маърифт аст, аз он бањрабар шавед ва эњтиёт намоед. Кўшиш намоед, ки соли хониши оянда њам ин китоб бо намуди аслиаш дастраси додару хоњарчањоятон гардад ва ба онњо низ хизмат расонад. Истифодаи иљоравии китоб Њолати китоб (бањои китобдор) № Ному насаби хонанда Синф Соли хониш Аввали сол Охири сол 1 2 3 4 5 6 7 3 Боби I ЊОДИСАЊОИ ЊАРОРАТЇ § 1. Ду методи омўхтани њодисањои њароратї Дар табиат њодисањое рўй медињанд, ки барои шарњ доданашон ќонунњои механика кифоя нестанд. Масалан, аз гармї васею аз хунукї фишурда шудани љисмњо, бухор гардидани моеъњо, ба моеъ табдил ёфтани љисмњои сахт ва ѓайрањо, ки њодисањои њароратї номида мешаванд (аз арабии-гармї). Таърихан њодисањои њароратї аз ду нуктаи назар: термодинамикї (аз юнонии гармї, тафсон ва ќувва) ва молекулї–кинетикї омўхта мешаванд. Њанўз дар Юнони ќадим одамон љисмњои гарму хунукро бо мављудияти гавњар (модда)-и махсус – оташ дар ин љисмњо фањмониданї мешуданд. Дар илми асрњои миёна ин тасаввурот чун фарзияи мављудияти флогистон (аз юнонии сўзанда) аз нав зинда гашту то охирњои асри XVIII њукмрон буд. Мувофиќи ин тасаввуроти юнонињо оташ дар шўъла бисёру дар ях камтарин ва гарм шудани љисми сард натиљаи гузариши оташ аз љисми гарм ба љисми сард аст. Моњияти ин гавњар (оташ ё флогистон)-ро надониста, одамон барои њисобу китоби миќдорї бо далелњои таљрибавї мањдуд мешуданд. Ба чунин њисобу китоб истењсолоти саноатї, ки асоси инкишофи онро дар асрњои XVII-XVIII мошинњои буѓї ташкил медоданд, эњтиёљманд буд. Њамин аст, ки дар аввали асри XIX илми махсуси бо ном термодинамика бунёд карда шуд. Дар механика, чї тавре ки маълум аст, њаракати љисмњои макроскопї (аз юнонии–калон, дароз) новобаста ба сохти дохилии онњо омўхта мешавад. Ин тарзи тадќиќ дар термодинамика идома ёфт, ки дар он ба далелњои умумии таљрибавї ва ќонуни баќои энергия такя намуда, як ќатор њодисањою хосиятњои моддањо, хусусан моею буѓњо омўхта шуданд. Асоси термодинамикаро ќонунњои 4 фундаменталї (асосї, бунёдї)-е ташкил медињанд, ки ќонун ё ибтидо (баъзан принсип)-њо ном доранд. Дар термодинамика гармї чун њаракати дохилие пиндошта мешуду лекин он чї гуна њаракат аст, табиати он чист, нињон монда буд. Табиати гармиро ошкор карда натавонистани термодинамика физикони асри XIX-ро маљбур сохт, ки назарияи молекулї-кинетикии сохти моддаро бунёд намоянд. Дар ин кор сањми олими бузурги рус М.В. Ломоносов (1711-1765), кимиёшинос ва физики англис Љ. Далтон (1766-1844), олими итолиёвї А. Авогадро (1776-1856), физики олмонї Р. Клаузиус (1822-1888), олими англис Љ. Максвелл (1831-1879), физики австриягї Л. Болсман (1844-1906) калон аст. Абўали Ибни Сино (16.08.980-18.06.1037) – Абўалї Њусайн ибни Абдуллоњ ибни Њасан ибни Алї–файласуф, табиб, табиатшинос ва адиби бузурги тољик. Чуноне ки аз њуљљатњои мављуда, аз љумла аз мукотиба ва мунозираи Ибни Сино ва Берунї (с. 997) бармеояд, ў аз синни 17–солагї чун олими баркамол ба воя расида будааст. Ибни Сино њангоми тањлили моњияти њаракат ду фикри аз љињати илмї муњимро баён кардааст. Яке аз онњо тасаввуроти вай дар бораи «майл» аст. «Майл ќувваест–навишта буд ў, ки аз љисми мутањаррик ба муњаррик мегузарад ва љисм то тамом шудани он њаракат мекунад». Дар ин аќида ѓояи инерсия ифода ёфтааст, ки онро танњо дар асри 17 Галилей кашф намуд. Дуюм ин, ки Ибни Сино суръати «њаракати маконї»-ро ба муќовимати љисмњои дигар ва вазни хоси љисми мутањаррик вобаста медонист. Ибни Сино дар дигар соњањои табиатшиносї низ осори зиёде дорад. Вай њодисањои гуногуни табиат (раъд, барќ, борон, барф, жола, ќусуфи Офтобу хусуфи Моњ, субњи содиќ ва козиб, зилзила, фавворањо, гармї ва ѓ.)–ро илмї шарњ додааст. Дар баъзе асарњои ў як ќатор масъалањои илми манозир ва мароё, аз љумла моњияти нур, инъикос ва инкисофи (шикасти) шуоъ, физикаи моеъ, набототшиносї (ботаника), њайвоншиносї (зоология) ва риёзиёт мавриди бањс ќарор гирифтаанд. 5 Мутафаккирони тољику форс низ доир ба њодисањои њароратї фикру аќидањои худро баён карда, барои шарњу эзоњи ин њодисањо кўшиш намудаанд. Масалан, ба аќидаи Ал–Форобї (873-950) њарорати љисм ба њаракати заррањои таркиби он вобастагї дорад. Абўалї ибни Сино (980-1038) њодисаи конвексияро шарњ додааст. Абўрайњони Берунї (973-1048) аз гармї васеъшавии љисмњо ва аз хунукї фишурдашавии онњоро шарњ додааст. Умуман, Синою Берунї доир ба бисёр њодисањои њароратї тавассути мукотиба бањсњо кардаанд. Сино љавобњояшро ба саволњои Берунї дар асараш «Ќурозаи табииёт» муфассалтар баён намудааст. Њанўз дар замонњои хеле ќадим сохти мураккаб доштани кулли моддањо тахмин карда шуд. Ќариб 2500 сол ќабл аз рўзњои мо олими Юнони ќадим Демокрит таълимоте пешнињод карда буд, ки мувофиќи он љисмњои олами атрофамон аз заррањои хурдтарини ба чашми инсон нонамоён таркиб ёфтаанд. Ў ин гуна заррањоро атом номида буд (аз юнонии таќсимнашаванда). Яклухтии љисмњо танњо намуди зоњирии онњо буда, дар њаќиќат љисмњо аз атомњо иборатанд, вале муддати тўлонї ин таълимот фаромўш гардид. Дар ин замон таълимоти Арасту (Аристотелис) њукмрон буд, ки мувофиќи он кулли љисмњо аз чор элементи зайл: замин, об, њаво ва оташ иборат дониста мешуд. Физикаи Арасту, гарчанд баъзе унсурњои дуруст дошта бошад њам, ѓояњои пешќадами гузаштагон, аз љумла атомизмро инкор мекард. Таълимоти Арастуро диндорон ба манфиати худ истифода карда, ба инкишофи минбаъдаи илм монеъ мешуданд. Танњо дар нимањои дуюми асри XVII олим ва файласуфи фаронсавї И. Гассенди (1592-1655) дар навбати худ таълимоти Арастуро инкор намуда, сохти атомї доштани моддањоро дастгирї ва таълимоти атомистони ќадимро такмил дод. Мувофиќи таълимоти ў атом хишти асосии сохтмонї мебошад ва чуноне ки аз хишт хонањои гуногунњаљму гуногуннамуд сохтан мумкин аст, аз дањњо атомњои гуногун табиат љисмњои мухталифро бунёд карда метавонад. Атомњои мухталиф гурўњњоеро ташкил 6 медињанд, ки онњоро Гассенди молекула номида буд (аз лотинии масса ва пасоянди нишондињандаи хурдї ба монандї –ча, -ак, -як), вале таълимоти Гассенди низ баъзе камбудињои ба замонаш хос дошт. Ў, масалан, арз мекард, ки барои гармї, сардї, маззаю бўй атомњои навъњои махсус мављудаднд. Як ќатор мутафаккирон ѓояњои сохти атомию молекулї доштани моддањоро мантиќан асоснок ва ин таълимотро дастгирї менамуданд. Дар ибтидои асри гузашта Љ. Далтон нишон дод, ки бисёр ќонуниятњои њодисањои табиатро дар асоси тасаввурот оид ба атому молекулањо шарњ додан мумкин аст. Ў сохти молекулии моддањоро асоснок кард. Мањз аз замони Далтон сар карда дар илм мафњуми атом мустањкам љойгир шуд ва дар ибтидои асри ХХ назарияи молекулї–кинетикии сохти модда ба назарияи мукаммал ва эътимоднок табдил ёфт. Таъкид кардан љоиз аст, ки назарияи молекулї– кинетикї методњои термодинамикаро инкор накарда, онро пурратар мегардонад ва такомул медињад. Назарияи молекулї-кинетикї таълимотест, ки њодиса- њои њароратї, хосиятњои физикии љисм ва моддањоро дар асоси сохти молекулї шарњ медињад. Нуктањои асосии назарияи молекулї-кинетикии сохти модда инњоянд: 1. Њар гуна модда аз заррањои микроскопї (юнонии хурд): атом, молекула, ионњо иборат аст. 2. Заррањои моддањо дар њаракати ќатънашавандаи бетартибонаанд. 3. Заррањо ба њамдигар таъсироти мутаќобил мекунанд. Саволњо 1. Доир ба њодисањои њароратї мисолњо оред. 2. Аввалин аќидањо доир ба табиати гармї дар куљо пайдо шуда буд? 3. Кадом ду усули омўзиши њодисањои њароратї мављуданд? 4. Дар бунёди назарияи молекулї–кинетикї кадом олимон сањм гузоштаанд? 7 5. Доир ба аќидањои П. Гассенди маълумот дињед. 6. Нуктањои асосии назарияи молекулї–кинетикиро номбар кунед. § 2. Њаракати њароратии молекулањо Чї тавре ки аз физикаи синфи 7-ум медонед, моддањо аз молекулањо иборатанд. Молекулањо ба чашми оддї нонамоён бошанд, њам мављудият ва њаракати онњоро бо таљрибањои сершумор тасдиќ кардан мумкин аст. Мављудияти воќеии молекулањоро далелњои сершумори таљрибавї тасдиќ менамоянд, чунончи: омехташавии моеъњо, назар ба суммаи њаљмњои моеъњои гуногуни омехташаванда хурд будани њаљми њосилшуда, пањншавии бўйњо, бухор гардидани моеъњо ва ѓайрањо. Исботи бевоситаи њаракати молекулањо њаракати броунї, њал шудани моддањо, њодисаи диффузия ва ѓайрањоянд. Соли 1827 ботаники англис Броун (1773-1858) бо микроскоп рафтори гардчањои гиёњеро, ки дар моеъ омехта шуда буд, мушоњида карда ошкор сохт, ки онњо дар њаракати беисти бетартибона мебошанд. Таљрибањои сершумор нишон доданд, ки ин њаракат њељ гоњ ќатъ намегардад. Шиддати ин њаракат бо баланд шудани њарорат меафзояд. Ќайд кардан бамаврид аст, ки заррањои мушоњиданаму- даи Броун молекула набуда, заррањои нисбатан хеле калоне мебошанд, ки онњоро бо воситаи микросокоп мушоњида кардан имконпазир аст. Бинобар ин чунин заррањоро заррањои броунї номиданд. Молекулањо бошанд аз заррањои броунї хеле хурд буда, онњоро бо микросокопњои муќаррарї мушоњида намудан ѓайриимкон аст. Њаракати заррањои броунї натиљаи зарбањои бетартибонаи молекулањои њаракатманди моеъ мебошад. Ду намунаи чунин њаракат дар расми 1 тасвир ёфтааст. Дар Расми 1 8 расм мавќеи заррањо пас аз фосилаи ваќти нимдаќиќагї бо нуќтањо ишорат шудаанд. Нуќтањо бо хатњои рост пайваст шудаанд, ки дар натиља хати шикаста њосил шудааст. Ин нишон медињад, ки траекторияи њаракати заррањо хеле мураккаб аст. Таљрибањо нишон доданд, ки њаракати молекулањо боз њам бетартибонатаранд. Њаракати бетартибонаи молекулањоро дар газњо мушоњида кардан мумкин аст. Заррањои дар њаво муаллаќи чанг ё дуд њамин тавр њаракат мекунанд. Њаракати њар як молекулаи људогона њаракати механикї аст. Роњи тайкарда ва суръати миёнаи њар як молекуларо муайян кардан мумкин аст. Адади молекулањо дар таркиби моддањо хеле бисёранд ва њаракати онњо бо сабаби ба якдигар бархўрданашон хеле мураккаб аст. Ба мо маълум аст, ки њарорати љисм ба суръати њаракати молекулањои он вобастагї дорад. Аз ин рў њаракати бетартибонаи заррањоро, ки љисмњо аз онњо таркиб ёфтаанд, њарактаи њароратї меноманд. Њаракати њароратї аз механикї бо он фарќ мекунад, ки дар он миќдори зиёди заррањо иштирок мекунанд ва њаракати њар як зарра бетартибона аст. Саволњо 1. Кадом таљрибањо мављудияти молекулањоро тасдиќ мекунанд? 2. Кадом далелњо њаракати молекулањоро тасдиќ мекунанд? 3. Доир ба њаракати броунї маълумот дињед. 4. Расми 1-ро шарњ дињед. 5. Чї гуна њаракатро њаракати њароратї меноманд? 6. Њаракати њароратї аз механикї бо чї фарќ мекунад? § 3. Васеъшавии хаттї ва њаљмии љисмњо Њангоми гарм кардани љисми сахт фосилаи байни заррањои он ба њисоби миёна меафзояд, чунки амплитудаи лаппишњои заррањо зиёд мегардад. Ин боиси васеъшавии 9 љисм мегардад. Баръакс, њангоми хунукшавї љисм фишурда, яъне андозањои он хурд мегарданд. Аз натиљањои таљрибањои сершумор ба хулосае омадан мумкин аст, ки васеъшавии љисмњои сахт ба њама тарафњо якхела мебошад. Бузургии васеъшавии њаљмии ин гуна љисмњоро чун дар моеъњо мувофиќи формулаи V=V0(1+βΔT) (3.1) муайян кардан мумкин аст. Дар ин љо V0 –њаљми ибтидоии љисм дар њарорати Т0, V-њаљми њамин љисм дар њарорати Т, ΔT=Т–Т0 –таѓйирёбии њарорат ва β-коэффитсиенти васеъ- шавии хаљмї мебошанд. Дар бисёр мавридњо лозим меояд, ки васеъшавї танњо дар як самт ба инобат гирифта шавад. Масалан, њангоми кашидани хати баландшиддати электр, роњи оњан, гузаронидани ќубурњои оби гарму буѓ зарурати донистани таѓйироти дарозии ноќилњо, релс, ќубурњо ба миён меояд. Ба ин муносибат дар бораи васеъшавї ё фишурдашавии хаттї сухан рондан маъмул гаштааст. Фарз мекунем, ки l0 –дарозии аввалаи ягон љисми сахт (масалан, мила) дар њарорати Т0 бошаду баъди онро ба ΔT (ΔT=Т–Т0) гарм кардан, дарозии љисм ба бузургии Δl таѓйир ёбад, яъне дарозиаш l=l0+Δl шавад. Таљрибањо нишон медињанд, ки бузургии таѓйироти дарозии љисм (Δl) дар њароратњои на он ќадар баланд (то 200–3000С) ба афзоиши њарорат ΔT ва дарозии ибтидої (l0) вобаста аст, яъне Δl = l ΔT 0 α (3.2) ё (1 ) 0 l = l +α ΔT (3.3) Дар ин љо α − коэффитсиенти мутаносибї буда, коэффитсиенти васеъшавии хаттї ном дорад. Он њам мисли коэффитсиенти васеъшавии њаљмї таѓйироти нисбии дарозиро бар таѓйироти њарорат муайян мекунад ва дар Системаи воњидњои байналхалќї (СИ) воњидаш 1 1 = К− К аст. 10 Ќиматњои коэффитсиенти васеъшавии хаттии љисмњои гуногун ба таври таљрибавї муайян карда шуда, дар маълумотномањо дода мешаванд. Ќиматњои таќрибии коэффитсиенти васеъшавии хаттии баъзе љисмњо дар љадвали 1 оварда шудааст. Љадвали 1 Модда К α ,⋅10−5 1 Модда К α ,⋅10−5 1 Сурб 2,9 Пўлод 1,1 Рўњ 2,6 Бетон 1,0 Алюминий 2,4 Чўян 1,0 Латун 1,9 Шиша 0,9 Мис 1,7 Инвар 0,15 Оњан 1,2 Кварс 0,04 Коэффитсиенти васеъшавии хаттии љисмро дониста, коэффитсиенти васеъшавии њаљмии ин љисмро аз рўйи формулаи зайл муайян кардан мумкин аст: β = 3α (3.4) Васеъшавии љисмњои сахт чун васеъшавии газњою моеъњо дар табиат наќши муњим мебозад. Масалан, њангоми васею фишурдашавии љинсњои кўњї, ки таркиби мураккаб доранд ва бо сабаби гуногун будани коэффитсиентњои васеъшавии моддањои ин љинсњо, онњо мекафанд ва оњиста–оњиста вайрон мешаванд. Васеъшавии љисмњо бояд дар техника ба инобат гирифта шавад. Њангоми таѓйир ёфтани њарорат аз гармї васеъшавии љисмњо боиси ба вуљуд омадани ќуввањои бузурге мегардад, гарчанд дар ин ваќт андозањои љисм хеле кам таѓйир меёбад. Аз њамин сабаб њангоми сохтмони кўпрукњо яке аз нўгњо озод дар болои ѓалтак ё ѓўла љойгир карда мешаваду нўги дигари Расми 2 11 онро сахт махкам мекунанд (расми 2). Дар роњи оњан байни нўгњои релсњо фосилаи махсус мегузоранд (расми 3). Инро бо ёрии чунин таљрибаи содда намоиш додан мумкин аст: як нўги милаи пўлодин ё алюминиро дар ѓўлаи чортароши чўбин махкам карда (нуќтаи А, расми 4), нўги озоди онро дар болои сўзани рўйи ѓўлаи чортароши дуюм мегузорем (нуќтаи В). Дар охири сўзан аќрабаки коѓазини сабук насб карда шудааст. Њангоми гарм кардани мила он дароз шуда, сўзанро чарх мезанонад ва аќрабак ба ягон кунљ майл мекунад. Аз рўйи майлкунии аќрабак (С) доир ба дарозшавии мила хулоса баровардан мумкин аст. Саволњо 1. Сабаби аз гармї васеъшавии љисмњо чист? 2. Сабаби аз хунукї фишурдашавии љисмњо чист? 3. Бузургии васеъшавии њаљмии љисмњоро аз рўйи кадом формула муайян мекунанд? 4. Бузургии таѓйироти дарозии љисм ба кадом бузургињо вобаста аст? 5. Љадвали 1-ро муоина карда гўед, ки коэффитсиенти васеъшавии хаттии кадом модда калонтарин асту кадомаш хурдтарин? 6. Бо донистани коэффитсиенти васеъшавии хаттї коэффитсиенти васеъшавии њаљмии љисмњоро чї тавр муайян мекунанд? 7. Доир ба аз гармї васеъшавї ва аз хунукї фишурдашавии љисмњо аз табиат ва техника мисолњо оред. 8. Аз гармї васеъшавии љисмњо ва аз хунукї фишурдашавии онњоро дар куљо ба инобат мегиранд? Намунаи њалли масъалањо 1. Љадвали оњанин дар њарорати 15 0С 1 м дарозї дорад. Њангоми то -35 0С хунук кардани он дарозиаш чї ќадар таѓйир меёбад? Расми 4 Расми 3 12 1м(288К 238К) 0,0006 К ( ) 1,2 10 5 1 1 1 2 Δl =α l T −T = ⋅ − ⋅ − ≈ м Љавоб: Δl = 0,0006 м 2. Дарозии сими мисин њангоми аз 0 0С то 100 0С гарм кардан 85 мм дароз шуд. Агар дарозии ибтидоии сим 50 м бошад, коэффитсиенти васеъшавии хаттии мисро муайян кунед. К 0,000017 1 5000 0,085 50м 100К 0,085м 0

[вироиш]

⋅ = Δ Δ = l T α l Љавоб: К α = 0,000017 1 Машќи 1 1. Дарозии сими пўлодин дар њарорати 0 0С 10 м аст. Агар ин сим то њарорати 30 0С гарм карда шавад, дарозиаш чї ќадар таѓйир меёбад? (Љавоб: 3,6 мм ) Њал Барои њалли масъалаи мазкур аз формулаи Δl = l ΔT 1 α (1) истифода мекунем. Дар ин љо ΔT=Т1–Т2 аст. Аз ин рў ифодаи (1) намуди зеринро мегирад: ( ) 1 1 2 Δl =α l T −T (2) Ќиматњои ададиро гузошта њисоб мекунем: Њал Аз формулаи Δl = l ΔT 0 α (1) коэффитсиенти васеъшавии хаттии мис α-ро меёбем l T l Δ Δ = 0 α (2) Дар ин љо ΔT=Т2–Т1 =373-273=100 К аст. Ќиматњои ададиро ба (2) гузошта α-ро њисоб мекунем: Дода шудааст t1=0 0C T1=273 K t2=100 0C T2=373 K Δl=85 мм=0,085 м l0 =50 м α−? Дода шудааст t1=15 0C T1=288 K l1=1 м t2=−35 0C T2=238 K α=1,2⋅10-5 Δl −? К 1 13 2. Дарозии болори оњанин дар њарорати 30 0С ба 50 м баробар аст. Агар зимистон њаво то -30 0С хунук шавад, даро- зии болор чї ќадар таѓйир меёбад? (Љавоб: 0,036 м ) 3. Дар њарорати 0 0С дарозии милаи оњанин 40 см аст. Њангоми гарм кардан он 4 мм дароз шуд. Мила то кадом њарорат гарм карда шудааст? (Љавоб: 833 0С ) 4. Дар њарорати 0 0С масоњати вараќаи мисин 12х70 см2 мебошад. Агар њарорат то 100 0С баланд шавад, масоњати он чї ќадар таѓйир меёбад? (Љавоб: ≈2,9 ⋅10-3 м2) 5. Вараќаи алюминиеро, ки дар њарорати 00С масоњаташ 2000 см2 буд, то 500 0С гарм карданд. Масоњати вараќаро пас аз гармкунї муайян кунед. (Љавоб: ≈2100 см3) 6. Дар њарорати 0 0С дарозии сими алюминї 79,5 см ва оњанин 80 см аст. Дар кадом њарорат дарозии онњо баробар мешавад? (Љавоб: 803 К) § 4. Энергияи дохилї Аз омўзиши физикаи синфи 7 Шумо фањмидед, ки ду навъи энергияи механикї мављуд будааст: энергияи кинетикї ва потенсиалї. Энергияе, ки љисм дар натиљаи њаракати худ соњиб мешавад, энергияи кинетикї меноманд. Автомобили њаракаткунанда, тири парон, тўби ѓелон, оби равон, шамол дорои энергияи кинетикианд. Энергияеро, ки бо вазъияти байнињамдигарии љисмњои мутаќобил таъсиркунанда ё ќисмњои њамон як љисм муайян карда мешавад, энергияи потенсиалї меноманд. Љисми аз сатњи Замин дар ягон баландї воќеъбуда, пружинаи фишурда ё ёзонидашуда дорои энергияи потенсиалианд. Љисмњо метавонанд дар як ваќт њам дорои энергияи кинетикї бошанду њам дорои энергияи потенсиалї. Масалан, самолёти парвозкунанда, љисми ба боло ё ба поён 14 њаракаткунанда њам дорои энергияи кинетикианду њам дорои энергияи потенсиалї. Ба мо маълум аст, ки њамаи љисмњо аз молекулањо иборатанд. Молекулањо дар њаракати бефосилаю бетартибона мебошанд, пас онњо дорои энергияи кинетикианд. Инчунин молекулањои таркиби љисмњо байни худ таъсироти мутаќобил мекунанд. Аз ин рў онњо боз дорои энергияи потенсиалї низ мебошанд. Пас, молекулањои таркиби љисмњо дар як ваќт њам дорои энергияи кинетикианду њам дорои энергияи потенсиалї. Энергияи кинетикии њаракати бетартибонаи молекулањои таркиби љисм ва энергияи потенсиалии таъсироти мутаќобили онњо энергияи дохилии љисмро ташкил медињанд. Энергияи њаракат ва таъсироти мутаќобили заррањоеро, ки аз онњо љисм таркиб ёфтааст, энергияи дохилї меноманд. Љисм њамеша дорои як миќдор энергияи дохилї мебошад. Ба ин аз мушоњидаи таљрибаи зайл боварї њосил намудан мумкин аст. Дањони пробиркаро бо пўк махкам карда, ба зери сарпўши шишагини насоси њавойї љойгир мекунем. Бо воситаи насоси Камовский њавойи дохили сарпўши шишагинро кашида мегирем. Пас аз чанде мушоњида мешавад, ки пўки дањони пробирка мепарад (расми 5). Паридани пўк гувоњи он аст, ки њавои дохили пробирка кор иљро кард. Пас, њавои дохили пробирка дорои энергия будааст. Ин энергияро энергияи дохилї мегўянд. Энергияи дохилї аз энергияи механикї бо он фарќ мекунад, ки он ба њаракати љисм ва вазъи он нисбат ба љисмњои дигар вобастагї надорад. Энергияи дохилї ба суръати њаракати молекулањои таркиби љисм ва вазъи љойгиршавии онњо вобастагї дорад. Истифодаи энергияи дохилии љисм на њамеша имконпазир аст. Дар замони муосир барои њалли проблемаи энергетикї ба истифодаи ин навъи Расми 5 15 энергия ањамияти калон дода мешавад. Муваффаќиятњои илму техника ба он алоќаманд аст, ки то чї андоза инсон истифодаи энергияи дохилиро омўхтааст. Ба энергияи дохилї энергияи атомиро низ мансуб медонанд. Њангоми омўхтани њодисањои њароратї бошад, танњо энергияи молекулањоро ба назар мегиранд, чунки дар њодисањои мазкур асосан њамин энергия таѓйир меёбад. Бинобар ин минбаъд мо дар бораи энергияи дохилии љисм сухан ронда, тањти мафњуми он энергияи кинетикии њаракати њароратї ва энергияи потенсиалии таъсироти мутаќобили молекулањои таркиби љисмро дар назар хоњем дошт. Саволњо 1. Дар кадом њолат љисм дорои энергияи кинетикї њасту дар кадом њолат дорои энергияи потенсиалї? 2. Оё љисм дар як ваќт њам дорои энергияи кинетикї ва њам дорои энергияи потенсиалї буда метавонад? 3. Молекулањои таркиби љисм дорои чї гуна энергияанд? 4. Чї гуна энергияро энергияи дохилии љисм меноманд? 5. Энергияи дохилї аз энергияи механикї бо чї фарќ мекунад? § 5. Табдили энергияи механикї ба энергияи дохилї Шумо мисоли аз як навъ ба навъи дигар табдилёбии энергияи механикиро дар синфи 7-ум омўхта будед. Боз як мисоли табдилёбии энергияро дида мебароем. Акнун мебинем, ки энергияи механикї чї тавр ба энергияи дохилї табдил меёбад. Дар болои лавњаи сурбї саќќои сурбї истодааст. Саќќоро боло бардошта, баъд онро сар медињем (расми 6). Саќќои аз сатњи Замин боло бардошташуда дорои энергияи потен- сиалї мешавад. Њангоми афтиши саќќо энергияи потенсиалии он кам мешавад, зеро саќќо торафт поён мефарояд. Расми 6 16 Баръакс, дар ин маврид энергияи кинетикии саќќо тадриљан меафзояд, зеро суръати он зиёд мешавад. Дар ин њолат, энергияи потенсиалии љисм ба энергияи кинетикї табдил меёбад. Саќќо ба лавњаи сурбї бархўрда меистад (расми 7). Энергияи кинетикї ва энергияи потенсиалии саќќо дар ин лањза нисбат ба лавњаи сурбї ба сифр баробар мешаванд. Ин гўвоњи он аст, ки гўё энергияи механикии саќќо бенишон гум шудааст, вале дар асл ин тавр нест. Мувофиќи ќонуни баќои энергия –энергия нест намешавад, он аз як навъ ба навъи дигараш табдил меёбад. Пас, дар ин таљриба энергияи механикии саќќо ба кадом навъи энергия табдил ёфт? Барои ба ин савол љавоб додан баъди зарба саќќо ва лавњаи сурбиро аз назар мегузаронем. Мебинем, ки саќќо каме пачаќ ва дар лавња чуќураки хурде пайдо шудааст, яъне њам саќќо ва њам лавња њангоми зарба деформатсия шудаанд. Њангоми зарба суръати њаракати молекулањои њам саќќо ва њам лавња зиёд мешавад, яъне энергияи кинетикии онњо меафзояд. Њангоми деформатсия шудани саќќо ва лавња бошад, энергияи потенсиалии молекулањои онњо меафзояд. Ин гувоњи он аст, ки энергияи дохилии њам саќќо ва њам лавња афзудааст. Баъди зарба њарорати саќќо ва лавњаи сурбиро њамоно чен карда, ошкор мекунем, ки онњо гарм шудаанд. Аз таљрибаи мазкур ба хулосае омадан мумкин аст, ки энергияи механикии саќќо ба энергияи дохилї табдил ёфтааст. Табдилёбии энергияи меха- никиро ба энергияи дохилї дар њаёти њаррўза бисёр мушоњида кардан мумкин аст. Њангоми ќату рост кардани сим љойи ќатшудаи он гарм мешавад ё ваќте ки мехро дар болои сангдон гузошта, бо болѓа кўбем, дар натиља љойи кўфтагиамон гарм мешавад. Њангоми бо сўњон тез кардани ягон асбоб, мавриди бо арра-арра Расми 7 17 кардани чўб онњо гарм мешаванд. Дар ин мавридњо энергияи механикї ба энергияи дохилї табдил меёбад. Энергияи дохилї ба энергияи механикї табдил ёфта метавонад. Масалан, дар муњаррикњои дарунсўз энергияи дохилии сўзишворї ба энергияи механикї табдил меёбад. Саволњо 1. Њангоми ба боло партофтан ва ба поён афтидани саќќо чї гуна табдилёбии энергия рўй медињад. 2. Дар натиљаи ба лавњаи сурбї бархўрдани саќќои сурбї њолати ин љисмњо чї гуна таѓйир меёбад? 3. Энергияи механикии саќќо њангоми ба лавња бархўрдан ба кадом навъи энергия табдил меёбад? 4. Доир ба табдилёбиии энергияи механикї ба энергияи дохилї мисолњо биёред. 5. Оё энергияи дохилї ба энергияи механикї табдил ёфта метавонад? Озмойиш дар хона 1. Мушоњида кунед: њангоми бо сўњон тез кардани ягон асбоб (корд, теѓи ќайчї, искана ва ѓ.) он гарм мешавад. Чаро? 2. Мушоњида кунед: сабаб чист, ки арра њангоми бо он арра кашидан гарм мешавад? 3. Ба ягон мехи оњанин тавассути болѓа зарба занед. Мех гарм мешавад. Чаро? § 6. Усулњои таѓйир ёфтани энергияи дохилї Энергияи дохилии љисм ягон хел бузургии доимї нест, дар худи њамон як љисм он таѓйир ёфта метавонад. Њангоми баланд шудани њарорати љисм энергияи дохилии он зиёд мешавад, чунки суръати миёнаи молекулањо зиёд мешавад. Аз ин бармеояд, ки энергияи кинетикии молекулањои њамин љисм њам зиёд мешавад, вале бо паст шудани њарорат, баръакс энергияи дохилии љисм кам мешавад. Ба њамин тариќ, энергияи дохилии љисм дар мавриди таѓйир ёфтани суръати молекулањои он таѓйир меёбад. Ин суръатро бо кадом усулњо зиёд ё кам кардан мумкин аст? Инро дар таљриба месанљем. 18 Ба тагмонак найчаи тунукдевори латунї шинонда шудааст (расми 8). Найча каме эфир дорад ва дањонаш бо пўк махкам аст. Ба найча канаб печонда, онро босуръат гоњ ба як тараф ва гоњ ба тарафи дигар мекашем. Баъди фосилае эфир љўшида буѓи он пўкро мепаронад. Ин таљриба нишон медињад, ки энергияи дохилии эфир зиёд шудааст. Дар њаќиќат он гарм шуда, њатто мељўшад. Зиёдшавии энергияи дохилї дар натиљаи коре ба амал омад, ки он њангоми соиш хўрдани канаб бо найча иљро гардид. Љисмњо инчунин дар ваќти зарбхўрї, ќатшавї ва тобхўрї, умуман њангоми деформатсия шудан гарм мешаванд. Дар њамаи ин мавридњо аз њисоби кори иљрошуда энергияи дохилии љисм меафзояд. Њамин тариќ, энергияи дохилии љисмро бо роњи иљрои кор бар љисм зиёд намудан мумкин аст. Энергияи дохилии љисмро бо роњи дигар њам таѓйир додан мумкин аст. Маълум аст, ки зарфи обдори ба болои оташдон гузошташуда, ќошуќи оњанини ба пиёлаи чояш гарм андохташуда, оташдони ба он алав мондашуда, боми ба он шуоъњои офтоб афтанда, гарм мешаванд. Дар њамаи мавридњои номбаршуда њарорати љисм меафзояд ва бинобар ин энергияи дохилии онњо низ зиёд мешавад. Дар аввал суръат ва энергияи кинетикии молекулањои оби гарм аз суръат ва энергияи кинетикии заррањои ќошуќчаи оњанин зиёд аст. Дар он љойњои ќошуќ, ки ба об мерасанд, заррањои оби гарм як ќисми энергияи кинетикии худро ба заррањои ќошуќи оњанин медињанд. Бинобар ин суръат ва энергияи молекулањои об ба Расми 8 Расми 9 19 њисоби миёна кам мешаваду суръат ва энергияи заррањои ќошуќ бошад, зиёд мешавад. Њарорати об паст шуда, њарорати ќошуќ баланд мешавад ва оњиста-оњиста њарорати онњо баробар мешавад (расми 9). Аз гуфтањои боло бармеояд, ки энергияи дохилии љисми нисбатан гарм ба љисми хунук дода мешавад. Дар натиља энергияи дохилии њарду љисм таѓйир меёбад. Дар ин маврид энергияи дохилии љисмњо бе иљрои кори механикї таѓйир ёфт. Ин равандро наќли гармї мегўянд. Раванди бе иљрои кори механикї таѓйир ёфтани энергияи дохилии љисмро наќли гармї ё гарминаќлкунї меноманд. Се навъи наќли гармиро аз њамдигар фарќ мекунанд: гармигузаронї, конвексия ва афканишот. Њамин тариќ, энергияи дохилии љисмро бо ду тарз: бо тарзи иљро кардани кори механикї, ё бо наќли гармї таѓйир додан мумкин аст. Ваќте ки љисм аллакай гарм бошад, мо гуфта наметавонем, ки он бо кадом тарз гарм шудааст. Масалан, мо љисми тафсони дар наздамон истодаро дида, гуфта наметавонем, ки он бо кадом тарз гарм карда шудааст. Саволњо 1. Њангоми баланд шудани њарорати љисм, энергияи дохилии онњо чї гуна таѓйир меёбад? 2. Энергияи дохилии љисмњоро бо тарзи кориљрокунї чї тавр таѓйир додан мумкин аст? 3. Энергияи дохилии љисмро бе иљрои кори механикї чї тавр таѓйир додан мумкин аст? Бо мисолњо фањмонед. 4. Доир ба таѓйирёбии энергияи дохилии љисм бо тарзи иљро кардани кори механикї ва бо тарзи наќли гармї мисолњо биёред. 5. Наќли гармї чист? Машќи 2 1. Њангоми тормозхўрии ќатора энергияи кинетикии он ба кадом намуди энергия мубаддал мешавад? 2. Чаро њангоми арра кардан, он гарм мешавад? 3. Дар як зарф оби хунук ва дар зарфи дигар оби љўш мављуд аст. Энергияи дохилии кадоме аз зарфњо зиёд мебошад? 20 4. Њангоми бо насос дам кардани камераи чархи велосипед, насос гарм мешавад. Сабаби онро шарњ дињед. § 7. Гармигузаронї Гармигузаронї на танњо аз як љисм ба љисми дигар, балки дар байни ќисмњои гуногуни њамон як љисм њам ба амал омада метавонад. Масалан, агар як нўги милаи пўлодинро дар оташ тафсонем, он гоњ нўги дигари он, ки дар дастамон аст, тафсида дастро месўзонад. Аз як љисм ба љисми дигар ё аз як ќисми љисм ба ќисми дигари он гузаштани гармиро гармигузаронї меноманд. Гармигузаронї њамеша аз љисмњои њарораташон баланд ба љисмњои њарораташон паст ба амал меояд. Ваќте ки њарорати љисмњо баробар мешавад, гармигузаронї ќатъ мегардад ва мувозинати гармї ба амал меояд. Барои гармигузаронї љисмњои њарораташон гуногун бояд бевосита ба тамос оварда шаванд. Дар ин маврид заррањои таркибии љисмњо ба њам бархўрда, боиси наќли энергия мегарданд, вале наќли худи заррањои модда ба амал намеояд. Пас, њангоми гармигузаронї заррањои моддае, ки аз он љисм сохта шудааст, аз як нўги љисм ба нўги дигараш наќл намеёбанд. Вобаста ба суръати интиќоли энергияи дохилї моддањоро аз љињати гузаронандагии гармї ба ду гурўњ људо мекунанд: моддањое, ки гармиро бад мегузаронанд ва моддањое, ки гармиро хуб мегузаронанд. Барои тасдиќи гуфтањои боло якчанд таљрибаро муоина мекунем. Агар як нўги чўбро ба оташ дорем, вай аланга мегирад, аммо нўги дигараш, ки аз оташ дур аст, дар њолати хунукї мемонад. Пас, чўб гармиро бад мегузаронад. Нўги милаи борики шишагинро ба шўълаи оташи чароѓчаи спиртї дорем, он пас аз чанд ваќт то сурхшавї метафсад, вале нўги дигараш дар њолати хунукї мемонад. Пас, шиша њам гармиро бад мегузаронидааст. Металлњо бошанд, гармиро хуб мегузаронанд. Аз як нўги љисми сахт ба нўги дигари он наќл гардидани 21 гармиро дар таљрибаи зерин мушоњида кардан мумкин аст. Як нўги сими ѓафси мисинро дар штатив махкам карда, ба он якчанд мехчаро бо мум мечаспонем (расми 10). Њангоми дар шўълаи чароѓчаи спиртї гарм кардани нўги озоди сим мум об мешаваду мехчањо оњиста-оњиста канда шуда афтидан мегиранд. Аввал мехчањои ба шўълаи оташ наздикбуда канда мешаванд ва баъд мехчањои боќимонда бонавбат канда шуда афтидан мегиранд. Наќли гармї дар сим чї гуна ба амал меояд? Аввал суръати њаракати заррањои лаппандаи металл дар он нўги сим, ки ба аланга наздик аст, меафзояд. Њарорати ин ќисми сим баланд мешавад. Аз таъсири мутаќобил суръати њаракати заррањои њамсоя афзуда, боиси баланд шудани њарорати ќисмњои баъдинаи сим мегардад. Ба њамин минвол суръати лаппиши заррањои минбаъда зиёд шудан мегиранд ва ѓайра. Таљрибањои муоинашуда тасдиќ мекунанд, ки гармигузаронии моддањои гуногун њар хел аст. Инро боз дар таљрибае санљидан мумкин аст, ки дар он гармї дар шароити якхела аз љисмњои гуногун мегузарад. Барои ин як нўги симњои мисину пўлодин ва милаи шишагинро, ки Расми 10 Расми 11 22 ѓафсиашон якхела аст дар штативњо махкам мекунем (расми 11). Ба милањо якчанд мехчаро бо мум мечаспонем ва нўгњои озоди онњоро ба алангаи оташи чароѓчаи спиртї медорем. Мебинем, ки мехчањо аз сими мисин нисбат ба сими пўлодин хеле тезтар канда шуда меафтанд, вале аз шиша намеафтанд. Ин таљриба нишон медињад, ки мис нисбат ба пўлод ноќили хуби гармї буда, дар айни њол мис ва пўлод назар ба шиша гармиро хубтар мегузаронанд. Чї хеле ки аз таљрибањои боло маълум гардид металлњо хосияти хуби гармигузаронї доранд. Моеъњо ба ѓайр аз металлњои гудохташуда гармигузаронии бад доранд. Газњо низ гармиро хеле бад мегузаронанд, зеро молекулањои онњо аз њамдигар дур љойгир шудаанд. Ба њамдигар бархўрдани молекулањо кам аст ва энергия аз як молекула ба молекулаи дигар хеле суст дода мешавад. Пашм, пахта, тибит, мўина ва љисмњои ковок гармиро бад мегузаронанд, зеро дар байни нахњояшон њаво мављуд аст. Вакуум, яъне фазои бењаво гармиро хеле бад мегузаронад. Сабаб он аст, ки гармигузаронї, яъне наќли гармї аз як ќисми љисм ба ќисми дигари он тавассути молекулањо ё заррањои дигар ба амал меояд. Аз ин рў дар он љое, ки чунин заррањо каманд, гармигузаронї суст ба амал меояд. Љисмњое, ки гармиро бад мегузаронанд, хунукиро низ бад мегузаронанд, бинобар ин онњо барои аз гармову сармо муњофизат кардани љисм истифода мешаванд. Масалан, одамон дар фасли зимистон пўстин пўшида худро аз сармо муњофизат мекунанд; деворњои хиштин њавои хонаро аз хунукшавї нигоњ медоранд; барои аз сармои ќањратун муњофизат кардани дарахтони мевадињанда бехи онњоро бо хасу хошок, пору ва торф мепўшонанд; дар тањхонањо барои аз сармову гармї муњофизат кардани сабзавоту меваљот онњоро бо хас, аррамайда ва хоки ковок мепўшонанд; бо ин маќсад байни деворњои мошинњои меваву сабзавоткашон ва яхдонњоро 23 бо љисмњои масомадор (намад, тахта, шиша ва ѓ.) пур мекунанд. Саволњо 1. Энергия аз як љисм ба љисми дигар бо кадом роњњо мегузарад? 2. Аз сими металлї гармї чї тавр мегузарад? 3. Оё њамаи љисмњо гармиро як хел мегузаронанд? 4. Љисмњоеро номбар кунед, ки гармигузаронии хуб доранд. 5. Љисмњое, ки гармиро бад мегузаронанд, бо кадом маќсад истифода бурда мешаванд? 6. Доир ба гармигузаронї аз таљрибањои њаррўзаатон мисолњо биёред. Озмойиш дар хона 1. Њамаи ашёњои дар хона воќеъбуда њарорати якхела доранд. Ба њар яке аз ин ашёњо даст расонед (масалан, бо як даст ба дари хона ва бо дасти дигар ба дастаки оњанини он). Оё дастони Шумо гармии якхеларо њис мекунанд? Чаро? Ба дафтаратон номи якчанд ашёи хонаро бо тартиби зиёдшавии гармигузарониашон нависед. 2. Мушоњида кунед: њангоми бо пиёлаи металлї чой нўшидан лабонатон месўзанд, вале пиёлаи фахфўрї лабро намесўзонад. Барои чї? 3. Мушоњида кунед: пеш аз он, ки ба истакони шишагин оби љўш резанд, дар он як ќошуќчаи металлї љойгир мекунанд. Шумо ин тадбирро чї тавр шарњ медињед? § 8. Конвексия Чї хеле ки медонед газњо гармиро бад мегузаронанд. Агар мо дастамонро ба болои оташдони гарм ё болои лампаи электрии фурўзон нигоњ дорем, њис мекунем, ки аз онњо љараёни њавои гарм ба боло мебарояд. Фирфираки хурди ќоѓазине, ки болои лампаи фурўзон гузошта шудааст, бо таъсири њавои гарми болобароянда чарх мезанад (расми 12). Либосе, ки дар болои оташдон Расми 12 24 гузошта шудааст, бо њавои болобароянда хушконида мешавад. Ин њодисањоро чунин шарњ додан мумкин аст. Њавои хунук ба оташдон ё лампа расида гарм ва васеъ мешавад. Зичии њавои васеъшуда назар ба зичии њавои хунук хурд аст. Дар натиља њавои болои оташдон ё лампа дар њавои хунук боло бардошта мешаваду љойи онро њавои хунук ишѓол мекунад. Дар воќеъ ќувваи архимедие, ки аз поён аз тарафи њавои хунук ба боло ба њавои гарм таъсир мерасонад, назар ба ќувваи вазнинии њавои гарми ба поён самтдошта зиёд аст. Њамин тавр, њавои гарм ба боло бардошта мешаваду љойи онро њавои хунук ишѓол мекунад. Сонї ќабати навбатии њавои хунук гарм шуда, ба боло њаракат мекунад ва ѓайра. Чунин намуди наќли гармиро конвексия мегўянд. Конвексия аз калимаи лотинї гирифта шуда, маънои кўчидан ё гузаронданро дорад. Бо љараёни моеъ ё газ интиќолёбии гармиро конвексия меноманд. Аз сабаби нобаробар гарм шудани њаво ба вуљуд омадани шамолро дар соњили бањр баръало эњсос намудан мумкин аст. Дар рўзњои тобистон офтоб хушкиро назар ба оби дарёњо, кўлњову бањрњо зудтар гарм мекунад. Њавои дар хушкї тафсида боло бардошта мешавад. Ба љойи он аз болои бањр ба сўйи соњил њавои хунук мекўчад, яъне шамол мевазад. Инро насими рўзонаи бањр мегўянд. Шабона, баръакс, сатњи хушкї назар ба оби дарёњо, кўлњо ва бањрњо тезтар хунук мешавад ва шамол самти вазиши худро таѓйир медињад, яъне аз хушкї ба сўйи бањр мевазад. Инро шаббода мегўянд. Конвексия на фаќат дар газњо, балки дар моеъњо низ рўй медињад. Конвексия дар моеъро бо ёрии таљрибаи зерин муоина мекунем. Зарфи шишагини обдорро болои оташи чароѓчаи спиртї мегузорем (расми 13). Барои мушоњида кардани он, ки ќабатњои моеъ њангоми гарм шудан љой иваз мекунанд ё не, ба ќаъри зарф кристаллчаи Расми 13 25 переманганати калийро меандозем. Мебинем, ки ќабатњои гармшудаи сатњи поёни обро ќабатњои хунуки об тела медињанд ва онњо боло мебароянд. Дар натиљаи чунин њаракат об мунтазам гарм мешавад. Ин љо низ чун дар газњо гармї аз як љой ба љойи дигар ба воситаи љараёни об интиќол меёбад. Љараёни конвексионї њамеша аз поён ба боло самт дорад. Бинобар ин моеъ ва газњоро аз поён гарм мекунанд. Барои гарм кардани оби чойник онро болои оташ мегузоранд, батареяњои гармкунандаи обї ва печњои электриро, ки бо воситаи онњо њавои хона гарм карда мешавад, дар назди тирезањо рўйи фарши хона мегузоранд. Ба ин аз таљрибаи зерин боварї њосил намудан мумкин аст. Агар зарфи найчашакли обдореро, ки дар ќаъраш як порча ях дорад (расми 14) аз ќисми болояш гарм кунем, ќабати болоии об мељўшад, аммо ях гудохта намешавад. Сабаб чист? Сабаб он аст, ки њангоми бо чунин усул гарм кардани об конвексия ба амал намеояд, зеро ќабати гармшудаи об поёнтар аз ќабатњои хунук, ки нисбатан вазнинтаранд фаромада наметавонад. Конвексия дар љисмњои сахт рўй намедињад. Ба мо маълум аст, ки њар як зарраи љисми кристаллї дар назди заррањои дигар бо љозибаи пурзўри мутаќобил нигоњ дошта мешаваду танњо дар як нуќта лаппиш мекунаду халос. Аз ин рў њангоми гарм кардани љисми сахт дар он љараёни модда– љараёни конвексионї ба амал омада наметавонад. Энергия дар љисмњои сахт бо роњи гармигузаронї интиќол меёбад. Ду навъи конвексияро аз њамдигар фарќ мекунанд. Конвексия- еро, ки мо тавассути таљрибањои боло муоина намудем, конвексияи табиї ё озод буд. Агар газ ё моеъи номунтазам гармшударо бо насос ё чўбча омезиш дињем, конвексияи маљбурї ба амал меояд. Расми 14 26 Саволњо 1. Барои чї њавои болои шамъи фурўзон љой иваз мекунад? 2. Аз чї сабаб либоси дар болои оташдон овезонбуда зудтар хушк мешавад? 3. Њодисаи конвексияро шарњ дињед. 4. Сабаби ба амал омадани насими бањр ва шаббодаро шарњ дињед. 5. Барои чї моеъ ва газњоро аз поён гарм мекунанд? 6. Чаро дар љисмњои сахт конвексия рўй намедињад? 7. Кадом навъњои конвексияро медонед? Озмойиш дар хона Мушоњида кунед: барои чї радиаторњои гармидињан- даро дар таги тиреза мешинонанд? § 9. Афканишот Ба намуди дигари гарминаќлкунї шинос мешавем. Барои ин таљрибаи зеринро муоина мекунем. Зарфи шишагини на он ќадар калонро, ки як тарафаш бо дуд сиёњ карда шудааст, гирифта, дањони онро бо пўки аз дохилаш найчаи борики шишагин гузаронидашуда махкам мекунем. Найча тањти кунљи рост ќат карда шудаасту дар он шкалаи таќсимотдори аз ќоѓаз тайёр кардашуда, насб карда шудааст. Ба дохили найча як чакра оби рангин дохил мекунем. Ин асбобро шартан термоскоп меномем (расми 15). Аз пањлўи термоскоп рў ба рўйи тарафи сиёњи он дар масофаи 0,5-1м дарзмоли сахт тафсондашударо наздик меоварем. Мебинем, ки чакраи оби рангин дар найча ба тарафи рост љой иваз мекунад. Маълум мешавад, ки њавои дохили зарфи шишагин гарм ва васеъ шудааст. Гарм шудани њаво дар зарфи шишагин танњо бо он шарњ дода мешавад, ки гармї аз дарзмол ба зарфи шишагин интиќол ёфтааст. Дар ин маврид гармї чї хел интиќол ёфт? Маълум аст, ки ин њодиса бо роњи гармигузаронї ба амал наомадааст, Расми 15 27 зеро дар байни љисми тафсон (дарзмол) ва зарфи шишагин њаво мављуд аст, ки гармиро бад мегузаронад. Ин љо конвексия њам љой надорад, зеро термоскоп на дар болои љисми тафсон, балки дар пањлўи он воќеъ буд. Пас, гармї аз љисми тафсон ба термоскоп бо навъи дигари наќли гармї интиќол ёфтааст. Ин навъи наќли гармиро, ки ба њамаи љисмњои тафсон хос аст, афканишот меноманд. Интиќоли энергия бо афканишот аз дигар навъњои наќли гармї бо он фарќ мекунад, ки он дар вакуум низ ба амал омада метавонад. Масалан, Замин аз Офтоб бо фазои бењаво људо аст, вале аз он миќдори азими гармї мегирад. Ин гармї ба роњи афканишот интиќол меёбад. Њамаи љисмњо дар њар гуна њарорат аз худ энергия меафкананд. Њарорати љисм њар ќадар баланд бошад, он бо роњи афканишот њамон ќадар бештар энергия хориљ мекунад. Энергияи афканишот аз љисм ба муњити атроф пањн мегардад ва ќисман инъикос меёбад. Ќисми дигарашро љисмњои атрофаш фурў мебаранд ва он ба энергияи дохилї табдил меёбад. Дар натиља љисмњо гарм мешаванд. Дар ин маврид љисмњо вобаста ба њолати сатњашон њар хел гарм мешаванд. Агар дар таљрибаи бо термоскоп гузаронидаамон дарзмоли тафсонро аввал ба тарафи сиёњкардашуда ва баъд ба тарафи тозаи зарфи шишагин наздик орем мебинем, ки ќатраи оби рангини дохили найча дар њолати аввал назар ба њолати дуюм зиёдтар љой иваз мекунад. Ин нишон медињад, ки љисмњои сатњашон сиёњ нисбат ба љисмњои сатњашон сафед гармиро хубтар фурў бурда зиёдтар гарм мешаванд. Ѓайр аз ин љисмњои сатњашон сиёњ назар ба љисмњои сатњашон сафед бо роњи афканишот зудтар хунук мешаванд. Инсон ќобилияти аз тарафи љисмњои гуногун њар хел фурў бурдани энергияи афканишотро ба нафъи худ истифода мебарад. Масалан, сатњи самолётњоро ранги нуќрафом мекунанд, то ки аз тобиши Офтоб зиёд гарм 28 нашавад, вале барои гарм нигоњ доштани баъзе асбобњои радифњои маснўъи Замин, сатњи онњоро сиёњ мекунанд. Саволњо 1. Термоскоп чї тавр сохта шудааст? 2. Мо дар назди гулхан ё печи тафсон истода бо кадом навъи наќли гармї гарм мешавем? 3. Оё дар вакуум интиќоли энергия ба амал меояд? 4. Чаро сатњи зарфњои бо нури Офтоб гармшавандаро сиёњ мекунанд? 5. Чаро одамон дар фасли тобистон бештар либоси сафед мепўшанду зимистон либоси тираранг? Озмойиш дар хона 1. Ду бутилкаи якхеларо гирифта, якеро ба воситаи оњакоб сафед кунеду дигареро дар оташи дуднок дошта сиёњ кунед. Њардуи ин бутилкањоро сарнишеб ба ду банкаи яклитраи обдор ѓўтонед. Њарду банкаро дар назди тиреза љойгир кунед, то ки ба онњо нурњои Офтоб расанд. Банкањоро мушоњида карда, њодисаи мушоњида кардаатонро шарњ дињед (расми 16). Аз кадом бутилка њаво тезтар мебарояд? Чаро? 2. Ин бутилкањоро 15-20 даќиќа дар Офтоб нигоњ дошта, сонї онњоро дар соя гузоред. Њангоми хунук шудан ба кадоми бутилкањо оби зиёдтар дохил мешавад? Чаро? 3. Њардуи бутилкањоро тавассути ба онњо рехтани оби љўш гарм кунед. Оби љўши дохили бутилкањоро холї карда, онњоро сарозер ба банкањои обдор ѓўтонед. Њангоми хунук шудан ба кадоме аз ин бутилкањо оби зиёдтар дохил мешавад? Чаро? § 10. Гарминаќлкунї дар табиат ва техника 1. Гарминаќлкунї дар олами наботот Њарорати ќабати поёнии њаво ва сатњи болоии хок барои инкишофи растанињо ањамияти калон дорад. нурњои Офтоб Расми 16 29 Њарорати ќабати њавои ба сатњи Замин наздик буда ва ќабатњои болоии хок бефосила таѓйир ёфта меистад. Рўзона хок бештар гармї фурў бурда гарм мешавад. Мављудияти наботот ба гарм ва хунук шудани хок таъсир мерасонад. Чунончи, аз нури Офтоб майдони шудгоршуда назар ба майдони растанидор бештар гарм мешавад. Шабона ин майдон нисбат ба майдони растанидор тезтар хунук мешавад. 2. Бод Њамаи бодњои атмосфера аз љараёнњои бузурги конвексионї иборатанд (расми17 (а, б)). Масалан, насими рўзонаи бањр ва шаббода, ки дар соњилњои бањрњо пайдо мешаванд, њодисаи конвексионї аст. Бо сабабњои пайдоиши насими рўзонаи бањр ва шаббода мо њангоми омўзиши мавзўи конвексия (§8) шинос шуда будем. 3. Кашиш Барои дар оташдонњо сўхтани сўзишворї њаво зарур аст. Он ба сўхтани сўзишворї ёрї медињад. Њангоми сўхтани сўзишворї њавои дохили оташдону дудбаро гарм ва Расми 17 Расми 18 30 васеъ мешавад. Аз ин рў зичии њавои тафсони дохили оташдон ва дудбаро назар ба њавои сарди берун хурд мешавад. Бинобар ин фишори њавои дохили оташдон ва дудбаро назар ба фишори њавои беруна паст мебошад. Дар сўрохии дањони оташдон фишори њавои сард назар ба фишори њавои тафсони дохили он зиёдтар мешавад (расми 18). Дар натиљаи ин фарќияти фишор њавои хунук ба оташдон даромада њавои тафсонро тела дода, кашишро ба амал меоварад. Газњо њар чї ќадар гарм ва дудбаро чї ќадар баланд бошад, фарќи байни фишори њавои тафсон ва њавои берунї њамон ќадар калон шуда, ќувваи кашиш низ меафзояд. 4. Гарм ва сардкунии биноњои истиќоматї Дар зимистон хонањоро гарм ва дар тобистон бошад, сард кардан лозим аст. Дар тобистон асбоберо истифода мебаранд, ки онњо њавои хонаро сард мегардонанд. Њам гармкунї ва њам сардкунии њавои хона ба конвексия асос ёфтааст. Одатан асбобњои сардкунї, масалан бодбезакро дар боло, назди саќфи хона мешинонанд, ки конвексияи табиї љараён гирад. Азбаски зичии њавои сард назар ба зичии Расми 19 Расми 20 31 њавои гарм калонтар аст, бинобар ин њавои хунук ба поён њаракат мекунаду њавои гарм ба боло. Дар натиља њавои хона салќин мешавад. Асбобњои гармкунанда-оташдонро бошад, баръакс аз поён мегузоранд. Дар бештари биноњои калони њозиразамон дегњои буѓї мешинонанд. Дар он гардиши об ва гармшавии њавои хона бо роњи конвексия ба амал меояд (расми 19). 5. Хунуккунии муњаррикњои дарунсўз Муњаррикњои дарунсўзи автомобилу тракторњоро бештар бо об хунук мекунанд (расми 20). Об моеъи хунуккунанда мебошад. Об дар системаи хунуккунии муњаррик бо сабаби конвексия њаракат мекунад. Оби гарм бо оби сарди радиатор танг карда, боло бароварда мешавад. Муњаррик баробари ба он андохтани об њама ваќт як ќисми гармиашро ба об медињад. Об дар радиатор бо љараёни њавое, ки онро бодбезак ба вуљуд меорад, хунук карда мешавад. 6. Термос Наќли гармї аз љисми бештар гарм ба љисми хунук ба баробар шудани њарорати онњо оварда мерасонад. Барои он ки љисм хунук ё гарм нашавад, наќли гармиро кам кардан лозим аст. Дар ин маврид тавре амал мекунанд, ки энергия бо њељ кадоме аз се намуди гарминаќлкунї: конвексия, гармигузаронї ва афканишот интиќол наёбад. Барои гарм нигоњ доштани об, хўрок ва ё баръакс барои об нашудани ях ё яхмос термосро истифода мебаранд. Дар расми 21 термос тасвир Расми 21 Расми 22 32 ёфтааст. Он аз зарфи шишагини дуќабата иборат аст (расми 22). Сатњи берунии девори он (4) бо ќабати металлии љилодор пўшонда ва њавои байни ќабатњояш кашида гирифта шудааст. Фазои бењавои байни ќабатњо гармиро намегузаронад, ќабати љилодор бошад, бо туфайли инъикос ба наќли энергияи афканиш монеъ мешавад. Дањони зарфро бо пўк (2) ва дањони термосро бо сарпўши печдор (1) махкам мекунанд. Гармигузаронию афканишотро низ дар техника, рўзгор ва њаёти њамарўза ба эътибор мегиранд. Масалан, гармигузарониро њангоми сохтани биноњои истиќоматї ба эътибор мегиранд. Барои сохтани биноњои истиќоматї аз маводи гармигузарониашон бад: хишт, чўб, маводи масомадор ва ѓ. истифода мекунанд. Бо баробари фаро расидани фасли сармо одамон либос ва пойафзоли пашмин мепўшанд. Барои зиёд кардани наќли гармї аз маводи гармигузарониашон хуб истифода мекунанд. Масалан, радиатори автомобилњо ва ќисми гармкунии асбоби лањимкориро аз мис месозанд. Фаслњои бањору тирамоњ барои аз сармо муњофизат кардани дарахтони мевадињанда дар боѓњо оташ гиронда дуд мекунанд. Њавои дудолуд назар ба њавои тоза гармии афкандаи заминро зиёдтар фурў бурда, дарахтони мевадињандаро аз сармо муњофизат мекунад. Саволњо 1. Доир ба истифодаи наќли гармї дар табиат, техника ва рўзгор мисолњо оред. 2. Бо кадом маќсад дудкашњои заводњоро баланд месозанд? 3. Одатан асбобњои сардкуниро дар куљои хона мешинонанд? 4. Муњаррикњои дарунсўзро бештар бо кадом моеъ хунук мекунанд? 5. Термос бо кадом маќсад истифода бурда мешавад? Машќи 3 1. Мехњои оњанин ва мисин массаву њарорати якхела доранд. Њарду мехро ба оби хунук андохтанд. Кадоми онњо зудтар хунук мешавад? 33 2. Об дар чойљўши нав зуд ба љўш меояд ё дар чойљўши кўњнаи деворњояш карахшбаста? 3. Чарост, ки либоси пашмин назар ба либоси пахтагин гармиро хубтар нигоњ медорад? 4. Дар гармии тобистон баъзењо телпак ва љомаи пахтагин мепўшанд. Ин чї фоида дорад? 5. Бинои чўбин гармтар аст ё сангин? (ѓафсии деворњо якхела аст) 6. Барои чї шўълаи шамъ дар лањзаи бешамолї рафти амудї мегирад? 7. Чаро камераи хунуккунандаи яхдонро дар ќисми болоии он љойгир мекунанд? 8. Оё термосро ба сифати яхдон истифода бурдан мумкин аст? 9. Чаро дар рўзњои офтобї барфи чиркин назар ба барфи тоза зудтар об мешавад? 10. Дар гармии тобистон одамро либоси сафед салќинтар мегирад ё либоси сиёњ? Љавобатонро шарњ дињед. § 11. Калориметр. Гармиѓунљоиши хос Дар бисёр таљрибањо доир ба њодисањои њароратї талафоти энергияро ба муњити атроф њарчї кам кардан лозим аст. Барои ин аз асбобе истифода мекунанд, ки калориметр (аз юнонии «гармї» ва «чен мекунам») ном дорад. Калориметр аз истакони металлї, ки андаруни истакони муњофизи бо ќабати њавою тагмонаки гарминагузарон (одатан чунин тагмонакро аз чўб тайёр мекунанд) људошуда, иборат аст. Истакони дохилї ба берунї намерасад. Онњоро аз њамдигар фазои њавої људо мекунад (расми 23). Чунин сохт доштани калориметр имконият медињад, ки мубодилаи гармї байни маводи зарф ва муњити беруна камтарин бошад. Одатан дар истакони дохилї, ки мањз њамин истакон калориметр аст, ягон навъ моеъ (об ё равѓан) мерезанд. Дар дохили моеъ њароратсанљ ё термопара љойгир менамоянд. Бо ёрии ин асбоб гармиѓунљоиши хоси моддањоро муайян кардан мумкин аст. Расми 23 34 Гармиѓунљоиши хоси модда чиро нишон медињад? Њангоми омўзиши њодисањои њароратї донистан лозим аст, ки мавриди ба 10С таѓйир ёфтани њарорат энергияи дохилии 1 кг модда чї ќадар таѓйир меёбад. Таљрибањо нишон медињанд, ки ин бузургї барои моддањои гуногун ќимати њархела дорад. Ду истакони деворњояшон тунукро мегирем. Ба яке аз онњо пораи оњанро љойгир карда, онро то он даме бо об пур мекунем, ки оњан пурра дар об ѓўтад. Ба истакони дигар њамон миќдор об мерезем, ки массаи он ба массаи об ва оњани истакони якум баробар бошад. Истаконњоро ба болои манќали электрї гузошта, онњоро дар шароити якхела гарм мекунем. Оби истаконе, ки дар дохилаш пораи оњан дорад, назар ба истакони дуюм тезтар мељўшад. Азбаски ба њарду истакон миќдори якхелаи энергия дода шудааст, ба хулосае омадан мумкин аст, ки барои гарм кардани оњан нисбат ба гарм кардани оби њамон ќадар массадош- та, миќдори энергияи камтар зарур будааст. Њангоми ба њамон як дараља хунук кардани моддањои гуногуни массаашон яккилограммї миќдори гуногуни энергия хориљ мегардад. Инро бо ёрии таљрибаи зерин санљидан мумикин аст (расми 24). Силиндрњои аз металлњои гуногун сохташударо, ки массаи якхела доранд дар оби љўш гарм мекунем, яъне ба онњо миќдори гармии баробар медињем. Силиндрњои дар ќаппак махкамбударо ба болои лавњаи парафинї мегузорем. Силиндрњо хунук шуда, миќдори гуногуни парафини дар зерашонбударо мегудозанд, яъне ба чуќурињои гуногун дар парафин меѓўтанд. Ин нишон медињад, ки њангоми ба њамон як дараља хунук шудани металлњои гуногун, энергияи дохилии онњо њар хел таѓйир ёфтааст. Аз ин љост, ки барои ба 1 0С таѓйир додани њарорати њар гуна моддаи массааш 1 Расми 24 35 кг миќдори гармии муайяне зарур аст. Ин миќдори гармиро гармиѓунљоиши хоси модда мегўянд. Миќдори гармие, ки барои ба 1 0С таѓйир додани њарорати моддаи массааш 1 кг зарур аст, гармиѓунљои-ши хоси модда номида мешавад. Гармиѓунљоиши хоси моддањоро ба таври таљрибавї муайян мекунанд. Онро бо њарфи с (тсе) ишорат кардан маъмул гаштааст. Воњиди гармиѓунљоиши хоси модда дар Системаи воњидњои байналхалќї (СИ) мебошад. Гармиѓунљоиши хоси моддањои гуногун дар љадвали зер дода шудааст. Љадвали 2 Модда с, Љ/(кг ⋅0С) Модда с, Љ/(кг ⋅0С) Тилло 130 Графит 750 Сурб 140 Шишаи лабораторї 840 Симоб 140 Алюминий 920 Ќалъагї 230 Њаво 1000 Нуќра 250 Ях 2100 Мис 380 Равѓани растанї 1700-2000 Рўњ 380 Карасин 2100 Латун 400 Эфир 2350 Чўян 540 Чўб (бўлут) 2400 Оњан 460 Спирт 2500 Хишт 880 Об 4200 Аз љадвал дида мешавад, ки гармиѓунљоиши хоси оњан 460 аст. Ин чунин маъно дорад, ки барои ба 1 0С гарм кардани 1кг оњан 460 Љ миќдори гармї зарур аст. Ё худ њангоми ба 10С хунук шудани 1 кг оњан 460 Љ миќдори гармї хориљ мегардад. Пас, њангоми ба 1 0С таѓйир ёфтани њарорати 1 кг оњан он 460Љ миќдори гармї фуру мебарад ё хориљ мекунад. Гармиѓунљоиши хоси моддањо дар њолатњои гуногуни агрегатї њар хел аст. Масалан, гармиѓунљоиши хоси об 4200 асту гармиѓунљоиши хоси ях 2100 мебошад. Љ 1 кг⋅0С Љ кг⋅0С Љ Љ кг⋅0С кг⋅0С 36 Аз байни моеъњо гармиѓунљоиши хоси об аз њама калон аст, бинобар ин обро њам ба сифати моддаи гармкунанда (дар радиаторњои системањои марказгармї) ва њам ба сифати моддаи хунуккунанда (дар муњаррикњои дарунсўз) истифода мекунанд. Саволњо 1. Калориметрро бо кадом маќсад истифода мебаранд? 2. Доир ба сохти калориметр маълумот дињед. 3. Гармиѓунљоиши хоси модда чиро нишон медињад? 4. Воњиди гармиѓунљоиши хоси модда чист? 5. Гармиѓунљоиши хоси мис ба 380 баробар аст. Ин чї маъно дорад? 6. Барои чї обро њам ба сифати моддаи гармкунанда ва њам хунуккунанда истифода мекунанд. Озмойиш дар хона 1. Симеро гирифта аз миёнаљояш ќат кунеду онњоро то нимашон ба њам тобед. Нўги љойи натофтаи симро дар шакли њалќа ќат кунед. Нўги тофтаи симро ба болои ягон љисми аз сатњи замин боло љойгирбуда гузореду дар рўйи он ягон бори вазнин гузоред. Ба рўйи яке аз њалќањои сохтаатон тангаи панљоњдирама ва ба рўйи дигараш тангаи бистдирама гузоред. Аз поёни тангањо ба таври амудї тавассути пластилин ё мум ду гўгирдчўбро часпонед. Сонї љойи тофташудаи симро тавассути шамъ гарм карда мушоњида кунед, ки гўгирдчўби кадоме аз тангањо тезтар меафтад (расми 25). Барои чї? Расми 25 Љ кг⋅0С 37 2. Ба яке аз њалќањо тангаи панљоњдирамаро гузошта дар поёни он тавассути мум ё пластилин гўгирдчўбро часпонед. Љойи тобдодаи симро бо ёрии шамъ гарм карда, ќайд кунед, ки гўгирдчўб пас аз чанд ваќт меафтад? Се –чор тангаи панљоњдирамаро рў– рўйи њам гузошта таљрибаро такрор кунед. Натиљаи њосил кардаатонро ба натиљаи пешина муќоиса намуда, хулоса бароред. § 12. Миќдори гармї Энергияи дохилии љисмро бо ду роњ таѓйир додан мумкин аст: 1. Иљрои кор; 2. Наќли гармї. Њангоми наќли гармї бо роњи гармигузаронї, конвексия ва афканишот энергия аз як љисм ба љисми дигар интиќол меёбад. Энергияе, ки љисм бе иљрои кор бо роњи наќли гармї ќабул ё хориљ мекунад, миќдори гармї номида мешавад. Миќдори гармиро бо њарфи Q (ќу) ишорат мекунанд ва он њамчун энергия дар Системаи воњидњои байналхалќї бо Љоул (ишораташ Љ) чен карда мешавад. Пештар миќдори гармиро бо воњиди махсуси ѓайрисистемавї, ки калория (мухтасар кал) мегўянд, чен мекарданд. Миќдори гармие, ки барои 1г оби тозаро ба 10С гарм кардан зарур аст, њамчун 1кал ќабул кардаанд. Мувофиќи далелњои муосир 1кал≈4,2Љ аст. Агар мо хоњем, ки масалан хишт на Расми 26 38 он ќадар тафсон шавад, онро камтар гарм мекунем. Агар хоњем, ки хишт тафсон шавад, ба он зиёдтар гармї медињем. Аз ин рў мо хиштро ба дараљаи зиёдтар гарм карданї бошем, ба он њамон ќадар бештар миќдори гармї доданамон лозим аст. Њангоми хунук шудан бошад, хишти тафсон миќдори гармии зиёдтар хориљ мекунад. Њамин тариќ, миќдори гармие, ки љисм њангоми гармкунї ќабул мекунад ё њангоми хунукшавї хориљ мекунад ба таѓйироти њарорат вобаста будааст. Њамаи мо обро гарм кардаем ва медонем, ки массаи об њар ќадар зиёд бошад, барои гарм кардани он њамон ќадар зиёдтар гармї сарф кардан лозим меояд. Ба болои манќали электрї ду зарфи обдорро мемонем. Зарфи якум то нисфаш об дораду зарфи дигар пури об аст. Њангоми як хел будани шароити гармкунї оби зарфи якум назар ба оби зарфи дуюм зудтар мељўшад. Зарфи якумро аз болои манќал мегирем ва зарфи дуюмро мушоњида мекунем. Баъд аз фосилаи ваќте оби он низ мељўшад. То љўшидани оби зарфи дуюм лозим меояд, ки боз ба он миќдори гармї дињем. Бинобар ин миќдори гармие, ки барои гарм кардани љисм сарф мешавад, ба массаи он вобаста будааст. Массаи љисм њар ќадар калон бошад, барои гарм кардани он њамон ќадар зиёдтар миќдори гармї додан лозим аст. Оби гарм њангоми хунук шуданаш ба љисмњои муњити атроф гармї медињад. Массаи об њар чї ќадаре ки калон бошад, он ба љисмњои муњити атроф њамон ќадар бештар гармї медињад. Массаи љисмњои хунукшаванда њар ќадар калон бошад, он ба љисмњои атроф њамон ќадар зиёд гармї медињад. Чунончи, массаи оташдонњои хиштин њар ќадар калон бошад, он ба хона њамон ќадар зиёдтар миќдори гармї медињад. Бо ёрии ду чароѓчаи спиртии якхела зарфњоеро, ки яке 300 грамм об ва дигаре 300 грамм равѓани растанї доранд, гарм мекунем. Њамин тариќ, дар њарду зарф 300 граммї модда њаст, яъне массаи љисмњои гармшаванда якхелаанд 39 (расми 26). Шароити гармшавии онњо низ якхела аст, зеро зарфњо бо чароѓчањои спиртии якхела гарм карда мешаванд. Фарќ танњо дар он аст, ки ба зарфи якум об ва ба зарфи дуюм њамон ќадар равѓан андохта шудааст. Њароратсанљ нишон медињад, ки зарфи равѓандор зудтар гарм мешавад. Барои он ки њарорати об ба њарорати равѓан баробар шавад, ба он миќдори гармии иловагї додан лозим аст. Маълум мешавад, ки барои ба њарорати якхела гарм кардани массањои баробари об ва равѓан миќдори гармии гуногун лозим будааст: он барои об зиёд ва барои равѓан кам мебошад. Аз ин љо миќдори гармие, ки њангоми гармшавї ба љисм дода мешавад, њамчунин аз љинси моддаи љисм вобаста мебошад. Њангоми хунук шудан бошад, об назар ба равѓан бештар гармї хориљ мекунад. Аз гуфтањои боло ба чунин хулоса меоем: миќдори гармие, ки барои гарм кардани љисм дода мешавад (ва ё њангоми хунукшавї љисм аз худ хориљ мекунад), ба љинси моддае, ки љисм аз он сохта шудааст, ба массаи ин љисм ва ба таѓйирёбии њарорати он вобаста будааст. Саволњо 1. Миќдори гармиро таъриф дињед. 2. Ба сифати воњиди миќдори гармї чї ќабул карда шудааст? 3. 1 калория ба чанд љоул баробар аст? 4. Миќдори гармї ба таѓйироти њарорати љисм чї гуна вобастагї дорад? 5. Миќдори гармї ба массаи љисм чї гуна вобастагї дорад? 6. Миќдори гармї ба љинси модда чї гуна вобастагї дорад? § 13. Њисоб кардани миќдори гармї Мо фањмидем, ки миќдори гармї ба кадом бузургињо вобастагї дорад ва онњо бо кадом воњидњо чен карда мешаванд. 40 Барои њисоб кардани миќдори гармї гармиѓунљоиши хос, масса, ва фарќияти њароратњои аввала ва охираи љисмро донистан лозим аст. Масалан, њангоми ба 500 0С гарм кардани љисми сурби массааш 3 кг чї ќадар миќдори гармї лозим аст? Гармиѓунљоиши хоси сурб 140 аст. Ин чунин маъ- но дорад, ки барои ба 1 0С гарм кардани 1 кг сурб 140 Љ миќдори гармї лозим будааст. Пас, барои ба 1 0С гарм кардани 3 кг сурб 3 маротиба зиёдтар, яъне 140 Љ . 3=420 Љ миќдори гармї лозим мешавад. Барои ба 500 0С гарм кардани сурби массааш 3 кг боз 500 маротиба зиёдтар, яъне 420 Љ . 500 = 210000 Љ миќдори гармї лозим мешавад. Њисобкунињо нишон медињанд, ки њангоми ба 500 0С хунук шудани љисми сурби тафсони массааш 3 кг њамин ќадар миќдори гармї хориљ мешавад. Пас, миќдори гармие, ки љисм њангоми гарм шуданаш ќабул мекунад ва ё њангоми хунук шуданаш хориљ менамояд ба гармиѓунљоиши хоси моддае, ки љисм аз он сохта шудааст, масса ва таѓйирёбии њарорати љисм мутаносиби роста будааст. Њамин тариќ, барои њисоб кардани миќдори гармие, ки барои гарм кардани љисм зарур аст ва ё њангоми хунукшавї он аз худ хориљ менамояд, гармиѓунљоиши хосро ба массаи љисм ва ба фарќи њарорати охираю аввалаи љисм зарб кардан лозим аст. Агар дар ќоидаи боло миќдори гармиро бо њарфи Q, гармиѓунљоиши хоси моддаро бо c , њарорати охираи љисмро бо 2 t ва њарорати аввалаи онро бо 1 t ишорат кунем, он гоњ барои њисоб кардани миќдори гармие, ки барои гарм кардани љисм зарур аст ва ё њангоми хунук шудани љисм хориљ мегардад, формулаи зерин њосил мешавад: ( ) 2 1 Q = cm t − t (13.1) Агар фарќияти њарорати охираю аввалаи љисмро бо Δt ( ) 2 1 Δt = t − t ишорат кунем, он гоњ формулаи (13.1) –ро чунин навиштан мумкин аст: Љ кг⋅0С 41 Q = cmΔt (13.2) Аз формулаи 13.1 гармиѓунљоиши хоси модда (c ), массаи љисм (m), њарорати охира ( 2 t ), њарорати аввала ( 1 t ), инчунин таѓйирёбии њарорат (Δt ) –ро ёфтан мумкин аст. Саволњо 1. Миќдори гармие, ки њангоми гарм кардани љисм ќабул мекунад ва ё њангоми хунук шуданаш хориљ менамояд ба чї вобаста аст? 2. Формулаи њисоб кардани миќдори гармиро нависед. Намунаи њалли масъалањо 1. Њангоми аз 100 то 50 0С паст шудани њарорати 20 кг об, чї миќдор гармї хориљ мешавад? ( ) 4200 х 2 1 Q = cm t − t = х 20кг (50 −100)0С = −4200000 Љ= −4200 кЉ Љавоб: Q = − 4200 кЉ Аломати «−» нишон медињад, ки миќдори гармї хориљ шудааст. 2. Барои аз 30 то 530 0С гарм кардани љисми мисини массааш 6 кг чї миќдор гармї зарур аст? Дода шудааст t1=100 0C t2=50 0C m=20 кг с=4200 Q −? Њал Барои њисоб кардани миќдори гармии хориљкардаи об, аз формулаи ( ) 2 1 Q = cm t − t истифода мекунем. Ќиматњои ададиро гузошта њисоб мекунем: Љ кг⋅0С Дода шудааст t1=300C t2=5300C m=6кг с=380 Q−? Њал Барои њисоб кардани миќдори гармии барои гарм кардани љисм зарурбуда, аз формулаи ( ) 2 1 Q = cm t − t истифода мекунем. Ќиматњои ададиро гузошта њисоб мекунем:

( − ) = 380 ⋅6кг(530 −30)0С[вироиш]

2 1 Q cm t t = 380⋅6⋅500Љ =1140000 Љ=1140 кЉ Љавоб: Q = 1140 кЉ Љ кг⋅0С Љ/(кг⋅0С) Љ/(кг⋅0С) 42 3. Бо энергияи 178,5 кЉ чї ќадар оби њарораташ 150С –ро љўшонидан мумкин аст? гузошта њисоб мекунем: 0,5кг 500г 4200 (100 15) 178500 ( ) 2 1

[вироиш]

− = − = c t t m Q Љавоб: m = 500 г 4. Барои аз 20 то 40 0С таѓйир додани њарорати маснуоти металлии массааш 100 г энергияи 280 Љ зарур шуд. Муайян кунед, ки маснуот аз кадом металл сохта шудааст. ( ) 2 1 m t t c Q − = (2) Ба формулаи (2) ќиматњои ададиро гузошта њисоб мекунем: 140 2 280 0,1 20 280 0,1кг (40 20) 280 ( ) 2 1

[вироиш]

⋅ = ⋅ − = − = m t t c Q Аз муќоисаи ќимати њосилшудаи с бо ќиматњои љадва- лї маълум мешавад, ки маснуот аз металли сурб сохта шу- дааст, зеро гармиѓунљоиши хоси сурб c = 140 аст. Њал Барои њалли масъала аз формулаи ( ) 2 1 Q = cm t − t (1) истифода мекунем. Аз ин формула масса (m) –ро меёбем: ( ) 2 1 c t t m Q − = (2) Ќиматњои ададиро ба формулаи (2) Дода шудааст Q=178,5кЉ=178500Љ t1=150C t2=1000C с=4200 m −? Љ кг⋅0С Дода шудааст t1=20 0C t2=40 0C m=100 г=0,1 кг Q=280 Љ с −? Њал Барои муайян кардани он, ки маснуот аз кадом металл сохта шудааст, аз формулаи ( ) 2 1 Q = cm t − t (1) гармиѓунљоиши хос (с) –ро меёбем: Љ кг⋅0С Љ кг⋅0С Љ Љ/(кг⋅0С) 0 С Љ 0 С 43 5. Дар зарфе 5 л оби љўш њаст. Ин миќдор об њангоми хунук шудан ба муњити атроф 1680 кЉ энергия дод. Об то кадом њарорат хунук шудааст? ( ) 2 1 −Q = cm t − t 2 1 −Q = cmt − cmt 1 2 cmt −Q = cmt ; аз ин љо cm t cmt Q − = 1 2 (2) Дар ифодаи (2) ба љойи m , m = ρV -ро гузошта ва њарорати оби љўшро ( 100 1 t = 0C) –ро ба эътибор гирифта њисоб мекунем: = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ − = − = 3 3 0 1 2 4200 1000 0,005м 4200 1000 0,005м 100 С 1680000 c V t c Vt Q ρ ρ С 20 С 21000 2100000 1680000 0 = 0 − = Љавоб: 20 2 t = 0С 6. Њангоми то њарорати 200С хунук шудани кова ё худ кафшеркаш 30,4 кЉ энергия хориљ гашт. Агар массаи кова 200 г бошад, њарорати аввалаи кова чї ќадар будааст? Њал Аз њалли масъалаи пешина истифода карда, чунин навишта метавонем: ( ) 2 1 −Q = cm t − t 2 1 −Q = cmt − cmt cmt = cmt +Q 1 2 аз ин љо cm t cmt Q + = 2 1 Дода шудааст t1=30 0C с=380 Q =30,4 кЉ =30400 Љ m=200 г =0,2 кг t1 -? Љ кг⋅0С Њал Аз формулаи ( ) 2 1 Q = cm t − t (1) истифода карда, то кадом њарорат хунук шудани об (t2) –ро меёбем. Азбаски њангоми хунукшавї миќдори гармї хориљ мешавад, бинобар ин формулаи (1)-ро чунин менависем: Дода шудааст V=5л=0,005 м3 ρ=1000 кг/м3 t1=100 0C Q=1680кЉ= 1680000Љ с=4200 t2 −? Љ кг⋅0С Љ кг⋅0С кг м3 Љ Љ/(кг⋅0С) кг/м3 44 Ќиматњои ададиро гузошта њисоб мекунем: 420 380 0,2кг 380 0,2кг 200С 30400 2 1 = ⋅ ⋅ ⋅ + = + = cm t cmt Q 0С Љавоб: 420 1 t = 0С 7. Агар ба љисми алюминии массааш 2 кг њамон ќадар энергия дињем, ки барои љўшонидани 800 г оби њарораташ 0 0С сарф мешавад, њарорати љисми алюминї чї ќадар таѓйир меёбад? 1 1 1 2 2 2 c m Δt = c m Δt (3) мешавад. Аз ифодаи (3) 1 Δt -ро меёбем ва ќиматњои ададиро гузошта њисоб мекунем: 200 С 920 2кг ( ) 4200 0,8кг(100 0) С 0 0 1 1 2 2 2 1 1 1 2 2 2 1 = ⋅ ⋅ − = ′ − ′ = Δ Δ = c m c m t t c m t c m t Љавоб: 200 1 Δt = 0С Машќи 4 1. Барои чї сатили пуробро бо шўълаи шамъ љўшонидан муяссар намегардад? 2. Ѓўлањои баробармассаи пўлодин ва сурбиро ба миќдори баробар болѓа заданд. Кадоми онњо бештар гарм мешавад? Њал 1) Барои гарм кардани љисми алюминї миќдори гармии 1 1 1 2 1 1 1 1 Q = c m (t − t ) = c m Δt (1) зарур аст. 2) Барои љўшонидани об миќдори гармии 2 2 2 2 1 2 2 2 Q = c m (t′ − t′) = c m Δt (2) зарур аст. 3) Мувофиќи шарти масъала Q1=Q2 мебо- шад, пас Дода шудааст m1=2 кг c1=920 m2=800 г=0,8 кг с2=4200 ′ = 1 t 0 0С = ′2 t 100 0С Q1=Q2 Δt1 -? Љ кг⋅0С Љ кг⋅0С Љ Љ/(кг⋅0С) Љ кг⋅0С Љ/(кг⋅0С) Љ кг⋅0С 45 3. Барои 1 0С гарм кардани оби њаљмаш 0,5 л, нуќраи њаљмаш 2 см3, пўлоди њаљмаш 0,5 м3 ва латуни массааш 0,2 т чї миќдор гармї зарур аст? (Љавоб: 2,1кЉ; 5,25Љ; 1950кЉ; 76кЉ) 4. Барои аз 20 то 1120 0С гарм кардани љисми пўлодини массааш 30 кг чї миќдор гармї лозим аст? 5. Санги тафсони массааш 5 кг дар об 1 0С хунук шуда, ба он 2,1 кЉ энергия медињад. Гармиѓунљоиши хоси санг чї ќадар аст? (Љавоб: 420 Љ/(кг⋅0С)) 6. Ба сатил 5 л оби њарораташ 9 0С андохтанд. Барои он ки оби њарораташ 30 0С њосил шавад, ба сатил чї ќадар оби љўш њамроњ кардан мебояд? (Љавоб: 1,5 кг) 7. Њарорати оби њаљмаш 200 см3 дар натиљаи ба он 10 Љ энергия додан, чї ќадар таѓйир меёбад? (Љавоб: ба ќадри ≈0,01 0С меафзояд) 8. Барои ба ќадри 63 0С гарм кардани хишти массааш 4кг он ќадар миќдори гармї зарур аст, ки барои ба ќадри 13,2 0С гарм кардани њамон ќадар об сарф мешавад. Гармиѓунљоиши хоси хиштро муайян кунед. (Љавоб: 880 Љ/(кг⋅0С)) § 14. Энергияи сўзишворї. Гармии хоси сўзиши сўзишворї Барои гарм кардани љисмњо энергия лозим аст. Аксаран энергияро њангоми сўзондани сўзишворї њосил мекунанд. Аз љињати хосиятњои химиявї ва физикии худ сўзишворињо ба се намуд људо мешаванд: 1. Сўзишвории сахт. Ба ин намуди сўзишворї: ангиштсанг, њезум, торф ва ѓайрањо дохил мешаванд. 2. Сўзишвории моеъ. Ба ин намуди сўзишворї: нефт ва моеъњои аз он тайёркардашуда (карасин, бензин, мазут, солярка) ва ѓайрањо дохил мешаванд. 3. Сўзишвории газмонанд. Ба ин намуди сўзишворї: метан, газњои табиї, газњои равшанидињанда ва ѓайрањо дохил мешаванд. 46 Њангоми сўзондани сўзишворї атомњои карбони таркиби он бо атомњои оксигени њаво пайваст мешаванд. Ду атоми оксиген бо як атоми карбон пайваст шуда, гази карбонат њосил мекунанд. Њангоми ба амал омадани чунин реаксияи химиявї миќдори гармии муайян хориљ мешавад. Њар ќадаре ки дар таркиби сўзишворї гази карбон зиёд бошад, ќобилияти гармидињии он њамон ќадар зиёд аст ва њамон ќадар боќимондаи сўзишворї ба тариќи хокистар кам мешавад. Сўзишворињое, ки пас аз сўхтан боќимондаашон зиёд аст, дар таркиби онњо атоми карбон кам буда, ќобилияти гармидињиашон кам мебошад. Њангоми сўзондани навъњои гуногуни сўзишворињои массаашон баробар миќдори гармии гуногун хориљ мегардад. Барои ба ин бањо додан дар физика мафњуми гармии хоси сўзиши сўзишворї дохил карда шудааст. Миќдори гармиеро, ки њангоми пурра сўхтани 1 кг сўзишворї хориљ мешавад, гармии хоси сўзиши сўзишворї меноманд. Агар гармии хоси сўзиши сўзишвориро бо q, массаи сўзишвориро бо m ишорат кунем, он гоњ миќдори гармии њангоми пурра сўхтани сўзишворї хориљшуда бо формулаи зерин њисоб карда мешавад: Q = q ⋅m (14.1), аз ин љо m q = Q (14.2) Дар Системаи воњидњои байналхалќї ба сифати воњиди гармии хоси сўзиши сўзишворї 1Љ/кг ќабул карда шудааст. Гармии хоси сўзиши сўзишворињои гуногун ба таври таљрибавї муайян карда шудаанд ва дар маълумотномањо дода мешаванд. Гармии хоси сўзиши баъзе сўзишворињо Љадвали 3 Сўзишворї q, Љ/кг Сўзишворї q, Љ/кг Ангиштсанг 2,9.107 Ангишти чўб 3,0.107 Чўби хушк 1,0.107 Антрасит 3,4.107 Торф 1,4.107 Гази табиї 4,4.107 Спирт 2,7.107 Нефт 4,0.107 Карасин 4,6.107 Бензин 4,6.107 47 Аз љадвал маълум аст, ки гармии хоси сўзиши ангиштсанг ба 2,9.107 Љ/кг баробар мебошад. Ин чунин маъно дорад, ки њангоми пурра сўхтани 1 кг ангиштсанг 2,9.107 Љ, ё ки 29000000 Љ миќдори гармї хориљ мешавад. Њангоми њисоб кардани тавоноии муњаррикњои гуногун муњандисон бояд сањењ донанд, ки сўзишвории истифодашаванда чї ќадар миќдори гармї хориљ мекунад. Саволњо 1. Намудњои сўзишворињоро номбар намоед. 2. Аз љадвали 3 истифода карда гўед, ки ќобилияти гармидињии кадом сўзишворї зиёд аст. 3. Гармии хоси сўзиши сўзишвориро таъриф дињед. 4. Формулаи гармии хоси сўзиши сўзишвориро навишта шарњ дињед. 5. Гармии хоси сўзиши бензин 4,6⋅107Љ/кг аст. Ин чї маъно дорад? Намунаи њалли масъала 1.Чї ќадар спиртро сўзондан мебояд, ки аз гармии хориљкардаи он 2 кг оби њарораташ 14 0С –ро то 50 0С гарм кардан мумкин бошад? Миќдори гармиеро, ки њангоми пурра сўхтани спирт хориљ мешавад, аз рўйи формулаи зерин муайян мекунем: 1 1 Q = qm Миќдори гармиеро, ки барои гарм кардани об сарф мешавад мувофиќи формулаи зайл муайян мекунем: ( ) 2 2 2 1 Q = cm t − t Миќдори гармие, ки њангоми пурра сўхтани спирт хориљ мегардад, барои афзоиши энергияи дохилии об сарф мешавад. Пас, Q1=Q2 ё qm1=сm2(t2-t1) мешавад. Аз ин љо Дода шудааст m1=2кг t1=140C t2=500C m1 −? Њал Аз љадвали 3 истифода карда, гармии хоси сўзи- ши спиртро муайян мекунем: q=27.106 Љ/кг. Гармиѓунљоиши хоси об c = 4200 аст. Љ кг⋅0С 48 = ⋅ ⋅ − = − = 6 0 2 2 1 1 27 10 ( ) 4200 2 кг (50 14) С q m cm t t =11200⋅10−6 кг =11,2 г Љавоб: 11,2 г Машќи 5 1. Њангоми пурра сўхтани 5 кг бензин чї миќдор гармї хориљ мегардад? (Љавоб: 2,3⋅105 кЉ) 2. Миќдори гармиро њисоб кунед, ки њангоми пурра сўхтани 1,5 кг ангишти чўб хориљ мегардад. (Љавоб: 4,5⋅104 кЉ) 3. Њангоми пурра сўхтани 10 кг чўб (булут) 1,5.108 Љ миќдори гармї хориљ мегардад. Гармии хоси сўзиши чўб чї ќадар аст? (Љавоб: 1,5⋅107 Љ/кг) 4. Чї ќадар ангиштсангро сўзондан мебояд, ки 1,5.108 Љ миќдори гармї хориљ гардад? (Љавоб: ≈5 кг) 5. 3 кг спиртро бо 2 кг бензин омехтанд. Њангоми пурра сўхтани ин сўзишворї чї миќдор гармї хориљ мешавад? (Љавоб: 1,73⋅105 кЉ ) § 15. Њолатњои агрегатии модда. Гудозиш ва сахтшавї. Њарорати гудозиш Аз физикаи синфи 7 ба мо маълум аст, ки њамон як модда дар се њолат воќеъ шуда метавонад: сахт, моеъ ва газ. Ях, об ва буѓи об мисоли ин шуда метавонад. Чунин њолатњоро њолатњои агрегатии модда меноманд. Њолатњои агрегатї бо тарзи љойгиршавии молекулањо алоќаманд мебошанд. Молекулањои њамон як модда дар њолати сахт, моеъ ва газ якхелаанд ва аз якдигар њељ фарќияте надоранд. Дар фишори мўътадили атмосферї масофаи байни молекулањои газњо аз андозаи молекулањо якчанд маротиба калон мебошад. Љ/кг Љ кг⋅0С 49 Дар моеъњо ва љисмњои сахт, ки зичии онњо аз зичии газњо калон аст, молекулањо бо њамдигар наздик љойгир шудаанд. Њангоми аз њолати сахтї ба њолати моеъгї ва аз њолати моеъгї ба њолати газї мубаддал шудани модда энергияи дохилии он меафзояд. Дар мавриди баръакс, яъне њангоми аз њолати газї ба моеъгї ва аз њолати моеъгї ба њолати сахтї гузаштани модда он як миќдори энергияашро ба љисмњои атроф медињаду дар натиља энергияи дохилиаш кам мешавад. Дар амалия аз як њолат ба њолати агрегатии дигар гузаштани моддаро васеъ истифода мебаранд. Масалан, дар металлургия барои њосил кардани хўлањо (чўян, пўлод, латун ва ѓайра) металлњоро мегудозанд. Буѓи обро дар турбинањои нерўгоњњои барќї истифода мебаранд. Газњои ба моеъ гардондашударо дар яхдонњо кор мефармоянд. Таѓйир ёфтани њолати агрегатии модда дар табиат бештар мешоњида мешавад. Аз сатњи дарё ва кўлу уќёнусњо об бухор мешавад ва дар ваќти хунук шудани буѓи об абр, шабнам, туман, борон ва барф њосил мегардад. Њангоми гарм кардани ях, сурб, алюминий ва дигар љисмњо онњо аз њолати сахтї ба њолати моеъгї ва аз њолати моеъгї ба њолати газї мегузаранд. Масалан, њангоми яхро гарм кардан, он ба об мубаддал мешавад ва њангоми обро боз гарм кардан ба буѓ табдил меёбад. Дар њолати баръакс, агар мо буѓро хунук кунем ба об табдил меёбад ва њангоми обро хунук кардан ба ях мубаддал мешавад. Аз њолати сахт ба моеъ табдил ёфтани моддаро гудозиш меноманд. Барои гудохтани љисмњои сахт онњоро то њарорати муайян гарм кардан лозим аст. Њароратеро, ки дар он модда гудохта мешавад, њарорати гудозиш меноманд. Љисмњои сахт, масалан ях, сурб, чўян, пўлод њарорати гудозиши муайян доранд. Масалан, ях дар 00С, сурб дар 327 0С, чўян дар 1200 0С ва пўлод дар 1300 то 1500 0С гудохта мешаванд. Найчаи шишагини дар дохилаш 50 нафталиндоштаро ба оби љўшидаистода андохта, нафталини моеъ њосил кардан мумкин аст. Як порча сурбро ба ќошуќи пўлодї андохта, онро ба шўълаи оташ дошта, гудохтан мумкин аст. Аз њолати моеъ ба њолати сахт табдил ёфтани моддаро сахтшавї меноманд. Њароратеро, ки дар он модда сахт мешавад, њарорати сахтшавї меноманд. Љисмњои сахт дар кадом њарорате, ки гудохта шаванд, дар њамон њарорат сахт мешаванд. Масалан, алюминий дар 658 0С гудохта ва сахт мешавад. Мушоњидањо нишон медињанд, ки њангоми гарм кардани љисми сахт њарорати он то лањзаи саршавии гудозишаш меафзояд, вале аз оѓози гудозиш то пурра гудохта шудани љисм њарорат баланд намешавад. Ваќте ки љисми сахт ба гудохтан сар мекунад, он дар як ваќт њам дар њолати сахтї ва њам дар њолати моеъгї воќеъ гардида њарораташ доимї мемонад. Пас аз тамоман ба њолати моеъ гузаштани модда, энергияи минбаъд додамешуда барои баланд шудани њарорати моеъ сарф мешавад. Барои мисол, дар расми 27 вобастагии њарорат аз ваќт њангоми гудозиши нафталин нишон дода шудааст. Расми 27 51 Њангоми 20 0С будани њарорати нафталин мушоњидаро оѓоз карданд. Њангоми гарм кардани нафталин њарорати он то ба 80 0С меафзояд (ќитъаи АВ). Нафталин дар њарорати 80 0С ба гудохтан сар мекунад. Дар давоми ваќте, ки нафталин гудохта мешавад, њарорати он таѓйир намеёбад. Ба ин ќитъаи ВС-и расм мувофиќат мекунад. Баъд аз он ки њамаи нафталин пурра гудохта шуд, яъне ба моеъ мубаддал гардид, њарорати он ба афзудан сар карда, то ба 90 0С мерасад (ќитъаи СД). Дар ин њолат оташ хомўш карда мешавад ва њарорати нафталини моеъ ба пастфарої сар мекунад, яъне он хунук шудан мегирад. Ваќте ки њарорати он то 800С паст мешавад, раванди сахтшавї оѓоз мегардад ва то пурра сахт шудани нафталин њарораташ таѓйир намеёбад (ќитъаи ВС). Баъди пурра сахт шудани нафталин њарорат то 200С паст мешавад (ќитъаи СД). Гўдозиши љисмњои сахтро дар асоси назарияи молекулї-кинетикї шарњ додан мумкин аст. Њангоми гарм кардани љисми сахт лаппиши атому молекулањо тез ва басомади лаппиши онњо меафзояд. Энергияи кинетикї ва потенсиалии онњо зиёд мешаваду энергияи дохилии љисм меафзояд. Дар њарорати муайян барои њар як модда, ин энергия барои бартарф кардани ќуввањои таъсироти мутаќобили атому молекулањои модда сарф мешавад. Дар натиља сохтори љисми сахт вайрон шуда, љисм ба гудохташавї сар мекунад. Њангоми раванди гудохташавї њарорат таѓйир намеёбад. Миќдори гармии дода мешуда барои бартараф кардани ќуввањои таъсироти мутаќобили молекулањо, яъне барои вайрон кардани сохтори љисми сахт, сарф мешавад. Ваќте ки љисм пурра гудошта мешавад, суръати њаракати бетартибонаи моеъи њосилшуда зиёд шуда, њарорати он меафзояд. Њангоми сахтшавии моеъ раванди баръакс мушоњида мешавад. 52 Њарорати гудозиш ва сахтшавии моддањои гуногун Љадвали 4 Номи модда Њарорати гудозиш ва сахтшавї, (0С) Номи модда Њарорати гудозиш ва сахтшавї, (0С) Ангиштсанг 3300 Магний 650 Волфрам 3370 Рўњ 419 Платина 1774 Сурб 327 Оњани холис 1530 Висмут 271 Чўяни сафед 1200 Ќалъагї 232 Мис 1083 Калий 63 Тилло 1063 Об 0 Латун 1000 Симоб -39 Нуќра 961 Оксиген -219 Биринљї 900 Гидроген -257 Алюминий 658 Гелий -272 Саволњо 1. Кадом њолатњои агрегатии моддаро медонед? 2. Доир ба таѓйирёбии њолатњои агрегатии модда мисолњо оред. 3. Кадом равандро гудозиш меноманд? 4. Њарорати гудозиш чист? 5. Кадом равандро сахтшавї меноманд? 6. Кадоме аз ќитъањои график ба гудозиш ва сахтшавии нафталин мувофиќ меоянд? Чаро ќитъаи ВС ба тири ваќт параллел аст? 7. Гудозиш ва сахтшавии љисмњои сахтро дар асоси назарияи молекулї-кинетикї шарњ дињед. Озмойиш дар хона 1. Дар шўълаи шамъ ягон моддаи сахтро (кадоме, ки ба Шумо дастрас аст масалан, парафин, равѓани маска, креми пойафзол, ќалъагї ва ѓ.) гудозед. Барои гудохтани ин моддањо банкачаи аз вазелин холишударо истифода кардан мумкин аст. Ба дафтаратон, моддањоеро нависед, ки онњо гудохта мешаванд. Моддањоеро нависед, ки онњо гудохта намешаванд. 53 Ба саволњои зайл љавоб дињед: оё њамаи љисмњои сахт гудохта мешаванд? Оё оњанро дар шўълаи шамъ гудохтан мумкин аст? 2. Пораи парафин (ё равѓани маска) –ро дар ќуттичаи аз вазелин холишуда, то пур шудани он гудозед. Сонї онро дар љойи хунук гузоред, то ки он сахт шавад. Њаљми парафин чї хел таѓйир ёфт? 3. Пораи ин ё он моддаро (масалан, парафин, ях) ба моеи њамон модда ѓўтонед. Дар кадом моеъњо пораи њамон модда (моддаи моеъ) меѓўтад ва дар кадомаш шино мекунад? Мушоњидањои гузаронидаатонро шарњ дињед. 4. Пораи яхро аз яхдон бароварда, дар хонаи гарм гузоред. Мушоњида кунед: яхпора на якбора, балки оњиста –оњиста об мешавад. Сабаб чист? § 16. Гармии хоси гудозиш Таљрибањо нишон медињанд, ки барои дар њарорати гудозиш гудохтани моддањои гуногуни массаашон якхела миќдори гармии гуногун лозим аст. Масалан, барои дар њарорати гудозиш гудохтани 1 кг ях 3,4⋅105 Љ, барои гудохтани 1кг сурб 0,25⋅105 Љ ва барои гудохтани 1 кг алюминий 3,9⋅105 Љ миќдори гармї лозим аст. Ин чунин шарњ дода мешавад: ќувваи љозибаи байни молекулањои моддањои гуногун њархела аст ва аз ин рў барои бартараф кардани ин ќуввањо миќдори энергияи гуногун лозим аст. Инро бо бузургие тавсиф мекунанд, ки гармии хоси гудозиш ном дорад. Миќдори гармиеро, ки дар њарорати гудозиш барои ба моеъ табдил додани 1кг моддаи сахти кристаллї зарур аст, гармии хоси гудозиш меноманд. Гармии хоси гудозиш бо њарфи λ (ламбда) ишорат карда шуда, дар Системаи воњидњои байналхалќї бо чен карда мешавад. Гармии хоси гудозиши моддањои гуногун бо роњи таљрибавї муайян карда шудаанд. Гармии хоси гудозиши баъзе моддањо дар љадвали 5 дода шудааст. Љ кг 54 Гармии хоси гудозиши баъзе моддањо (дар фишори мўътадил) Љадвали 5 Модда λ, Љ/кг Модда λ, Љ/кг Алюминий Ях Оњан Мис Рўњ 3,9.105 3,4.105 2,7.105 2,1.105 1,2.105 Тилло Сурб Пўлод Ќалъагї Симоб 0,67.105 0,25.105 0,84.105 0,59.105 0,12.105 Чї хеле ки аз графики расми 27(б) дида мешавад, гарчанде њангоми сахтшавї энергия дар шакли гармї хориљ гардад њам, вале њарорати модда таѓйир намеёбад. Пас, энергияи хориљшуда аз кадом њисоб аст? Ба таври таљрибавї исбот шудааст, ки энергияи дохилии модда дар њолати моеъгї назар ба њолати сахтиаш зиёдтар аст. Масалан, энергияи дохилии 1кг миси моеъ (гудохтаи мис) дар њарорати гудозиш назар ба энергияи дохилии 1 кг миси сахт дар њамон њарорат 210000Љ зиёдтар аст. Ана њамин фарќияти энергия њангоми сахтшавї хориљ мегардад. Молекулањои моеъ ба њамдигар зич шуда сохтори муайянро соњиб мешаванд. Дар ин њолат энергияи потенсиалии онњо кам шуда, фарќияти энергияи дохилї ба муњити атроф хориљ мегардад. Бо ёрии таљрибањо муќаррар карда шудааст, ки модда њангоми сахтшавиаш њамон ќадар энергия хориљ мекунад, ки њангоми гудозишаш дар њарорати доимї ќабул кардааст. Барои њисоб кардани миќдори гармии Q, ки барои гудохтани љисми кристаллии массааш m дар њарорати гудозиш ва фишори атмосферии мўътадил зарур аст, гармии хоси гудозиш λ -ро ба массаи он зарб бояд кард, яъне: Q = λ ⋅m (16.1) Миќдори гармие, ки њангоми сахтшавии љисми массааш m хориљ мегардад, аз рўйи формулаи Q = −λ ⋅m (16.2) 55 муайян карда мешавад. Ин љо аломати «−» нишон медињад, ки энергия хориљ мегардад. Саволњо 1. Гармии хоси гудозиш чист? 2. Гармии хоси гудозиши пўлод 0,84⋅105 аст. Ин чї маъно дорад? 3. Дар асоси таълимоти сохти модда раванди сахтшавиро фањмонед. 4. Миќдори гармиеро, ки барои гудохтани љисми кристаллии дар њарорати гудозиш гирифташуда зарур аст, чї тавр њисоб мекунанд? 5. Миќдори гармиеро, ки дар ваќти ташаккул ёфтани кристалли љисм хориљ мешавад ва њарорати гудозишро доро аст, чї тавр њисоб карда мешавад? Намунаи њалли масъалањо 1. Барои гудохтани хўлаи пўлодини массааш 100 кг, ки дар њарорати гудозиш гирифта шудааст, чї ќадар энергия сарф мешавад ? Љавоб: Q = 84⋅105Љ 2. Барои гудохтани љисми мисини массааш 6 кг ва темпе- ратурааш 200С чї миќдор гармї зарур аст? Дода шудааст λ=0,84⋅105 m=100 кг Q −? Њал Барои њалли масъала аз формулаи (16.1) истифода мекунем: Q = λ ⋅m = 0,84⋅105 ⋅100кг = 84⋅105Љ Љ кг Њал 1) Барои гудохтани љисми мисини њарораташ 20 0С аввалан онро то њарорати гудозишаш 10830С гарм кардан лозим аст. Барои ин чунин миќдори гармї зарур аст:

( − ) = 380 ⋅6кг ⋅ (1083− 20)0С[вироиш]

1 г 1 Q cm t t = 2423640Љ 2) Барои дар њарорати гудозиш гудохтани љисми мисин ин ќадар миќдори гармї зарур аст: Q = λm = 210000 ⋅6кг =1260000Љ Дода шудааст m=6 кг λ=210000 Љ = 1 t 20 0С ′ = г t 1083 0С с=380 Q -? Љ кг⋅0С Љ кг Љ кг Љ кг Љ кг⋅0С 56 3) Барои гудохтани љисми мисини њарораташ 20 0С ин ќадар миќдори гармї зарур будааст: 2423640 1260000 3683640 1 2 Q = Q +Q = + = Љавоб: Q = 3683640 Машќи 6 1. Барои яхи массааш 4 кг-ро дар њарорати 0 0С об кардан, чї миќдор энергия сарф мешавад? (Љавоб: 1360 кЉ ) 2. Барои гудохтани рўњпораи массааш 0,5 кг ва њарораташ 20 0С чї ќадар энергия лозим аст ? (Љавоб: 136 кЉ ) 3. Дар сатили обдор порањои ях шино мекунанд. Њарорати умумии обу ях 0 0С аст. Дар ин маврид ях об мешавад ё об ях мекунад? Ин ба чї вобаста аст? 4. Барои гудохтани сурби массааш 2 кг дар њарорати гудозиш чї миќдор энергия сарф намудан лозим аст? Агар њарорати ибтидоии сурб 27 0С бошад, барои гудохтани он чї миќдор энергия зарур аст? (Љавоб: 50 кЉ; 134 кЉ) § 17. Бухоршавї ва конденсатсия Аз таљрибаи њаррўзаамон медонем, ки агар об, спирт, эфир, бензин ва дигар моеъњои дилхоњро дар зарфњои кушод нигоњ дорем, бо гузаштани ваќт аз миќдори аввалаашон кам мешаванд, яъне буѓ мешавад. Агар моеъ дар зарфи махкам нигоњ дошта шавад, он кам намешавад. Њодисаи ба буѓ табдил ёфтани моеъро буѓњосилшавї меноманд. Як тарзи ба њолати газ гузаштани моеъ бухоршавї аст. Буѓњосилшавие, ки дар сатњи моеъ ба амал меояд, бухоршавї меноманд. Њодисаи бухоршавї дар асоси назарияи молекулї- кинетикї чунин фањмонида мешавад. Ба мо маълум аст, ки молекулањои моеъ низ чун ба монанди молекулањои газњо ва љисмњои сахт дар њаракати Љ Љ Љ Љ 57 бефосилаю бетартибонаанд. Дар байни ин молекулањо молекулањое низ мављуданд, ки суръати калон доранд, аз ин рў энергияи кинетикии чунин молекулањо ба кори бартарафкунии ќувваи љозибаи байни молекулањо баробар ва ё аз он зиёд аст. Чунин молекулањо ќувваи љозибаи молекулањои њамшафатро бартараф намуда, аз сатњи моеъ парида баромада, дар сатњи он буѓро ба вуљуд меоранд. Молекулањои боќимондаи моеъ ба њамдигар бархўрда суръаташон таѓйир меёбад. Дар ин маврид баъзе молекулањо суръатеро соњиб мешаванд, ки њангоми дар сатњи моеъ воќеъ гардидан, метавонанд аз сатњи моеъ парида раванд. Ин раванд пай дар пай давом меёбад ва моеъ тадриљан бухор шудан мегирад. Њамаи моеъњо бухор мешаванд. Суръати бухоршавии моеъњо аз якчанд омил вобастааст. Бухоршавї дар њар гуна њарорат ба амал омада метавонад, вале бо афзудани њарорат бухоршавї њамон ќадар тезтар сурат мегирад. Масалан, дар њавои гарм либоси тар назар ба њавои хунук тезтар хушк мешавад, фарши тари хонаи гарм назар ба хонаи хунук тезтар хушк мешавад ва ѓ. Инро дар таљрибаи зерин низ мушоњида намудан мумкин аст: ба паллањои тарозу ду катализатори якхеларо гузошта, ба яке аз онњо оби хунук ва ба дигараш оби љўш мерезему тарозуро ба мувозинат меорем. Пас аз чанд ваќт мушоњида мешавад, ки мувозинати тарозу вайрон шуд. Паллаи оби љўшдоштаи тарозу ба боло мебарояду паллаи оби хунукдоштаи он ба поён мефарояд. Ин нишон медињад, ки массаи оби љўш дар натиљаи бухоршавї назар ба массаи оби хунук тезтар кам шудааст. Ин ва мисолњои боло бо он фањмонида мешаванд, ки њарорати моеъ њар ќадар баланд бошад, дар он миќдори молекулањои тезњаракат њамон ќадар зиёдтаранд. Ин молекулањо ќуввањои љозибаи молекулањои њамсояро бартараф намуда, аз сатњи моеъ парида мераванд. Њар ќадаре ки масоњати сатњи озоди моеъ калон бошад, бухоршавї тезтар ба амал меояд. Масалан, оби табаќча назар ба њамон ќадар оби истакон, ки њарорати якхела доранд, тезтар бухор мешавад; либоси овезонбуда назар ба 58 либоси ѓиљим зудтар хушк мешавад ва ѓ. Инро дар таљрибаи зерин мушоњида намудан мумкин аст: ба паллањои тарозу пробирка ва катализатори миќдори баробари моеи зудбухоршаванда (масалан, эфир) доштаро мегузорем. Њарорати моеъ доимї аст. Пас аз чанд лањза мушоњида мешавад, ки мувозинати тарозу вайрон шуд. Паллаи катализатордори тарозу боло мебарояду паллаи пробиркадор поён мефарояд. Ин гувоњи он аст, ки массаи моеъи катализатор дар натиљаи бухоршавї назар ба моеи пробирка тезтар кам шудааст. Шарњи ин њодиса чунин аст: масоњати сатњи озоди моеъ њар ќадар зиёд бошад, аз сатњи он дар як ваќт миќдори зиёди молекулањо ба њаво парида мераванд. Суръати бухоршавї аз вазидани бод (шамол) низ вобастагї дорад. Њангоми бухоршавї як ќисми молекулањо дар наздикињои сатњи моеъ њаракати бетартибонаи худро идома дода, баъзеи онњо бозгашта ба моеъ меафтанд, ки ин суръати бухоршавиро суст мекунад. Шамол бошад, молекулањои аз сатњи моеъ парида баромадаро гирифта мебарад. Ин аст, ки дар ваќти вазидани шамол бухоршавии моеъ тезтар ба амал меояд. Ин њодисаро дар таљрибаи зайл мушоњида намудан мумкин аст: ду вараќаи ќоѓази намчинакро бо спирт тар карда, рўйи миз мегузорем. Ба яке аз онњо шамоли бодбезакро равона мекунем. Мушоњида мешавад, ки вараќи ба он шамол равона кардашуда назар ба вараќи дигар тезтар хушк шудааст. Дар шароити якхела суръати бухоршавии моеъњои гуногун њархела аст. Барои ба ин боварї њосил кардан чунин озмоиш мегузаронем. Ба як ќисми вараќи ќоѓази сафедро эфир, ба ќисмњои дигараш спирт, об ва равѓан молида ба оинаи тирезаи синфхона мечаспонем. Дар равшании табиї љойњои бо моеъњои гуногун таркардашудаи вараќ баръало намоён аст. Мушоњида мешавад, ки аввал доѓи эфир, баъдан доѓи спирт, сонї доѓи об ва аз њама охир доѓи равѓан гум мешаванд. Ин нишон медињад, ки суръати бухоршавии моддањои гуногун њархела будааст. Њамон моеъ тезтар бухор мешавад, ки ќувваи љозибаи молекулањояш кам бошад. Аз чунин моеъњо 59 миќдори зиёди молекулањо метавонанд ќуввањои љозибаи молекулањои њамсояро рафъ намуда, аз моеъ парида раванд. Њамин тариќ, суръати бухоршавии моеъњо аз њарорат, аз масоњати сатњи озоди он, аз вазидани шамол ва аз љинси моеъ вобастагї доштааст. Мушоњидаву таљрибањо нишон медињанд, ки љисмњои сахт низ бухор мешаванд. Масалан, нафталин бо мурури замон бухор мешавад. Ин аст, ки мо бўйи онро њис мекунем. Бухоршавии љисмњои сахтро бо ёрии таљрибаи зерин мушоњида намудан мумкин аст. Ба ќаъри колба якчанд кристаллчањои йодро љойгир карда, дањони онро бо пўк махкам мекунему колбаро дар шўълаи чароѓчаи спиртї метафсонем. Пас аз лањзае мушоњида мешавад, ки тамоми колбаро гази рангаш бунафш пур мекунад. Ин буѓњои йод аст. Бухоршавии љисмњои сахтро сублиматсия меноманд. Дар табиат бо баробари бухоршавї раванди баръакс низ ба амал меояд. Як миќдор молекулањое, ки аз сатњи моеъ канда шуда буданд, дар сатњи он бетартибона њаракат карда боз ба моеъ бармегарданд. Чунин раванди аз буѓ ба моеъ баргаштани молекулањоро конденсатсия меноманд. Ин њодисаро дар таљрибаи зайл мушоњида намудан мумкин аст: зарфи сарбастае гирифта 1/4 њиссаи онро бо об пур мекунем. Пас аз фосилаи ваќт мушоњида мешавад, ки буѓшавие ки дар зарфи сарбаста рўй медињад, дар он миќдори молекулањои аз сатњи моеъ кандашуда ба миќдори молекулањои буѓ, ки ба моеъ бармегарданд, баробар мешавад. Аз ин сабаб дар зарфи сарбаста миќдори моеъ таѓйир намеёбад (расми 28). Мисоли дигар боридани борон натиљаи конденсатсияи буѓњои оби таркиби атмосфера мебошад. Расми 28 60 Саволњо 1. Кадом њодисаро буѓњосилшавї меноманд? 2. Кадом њодисаро бухоршавї меноманд? 3. Њодисаи бухоршавиро дар асоси назарияи молекулї-кинетикї фањмонед. 4. Суръати бухоршавии моеъњо аз кадом омилњо вобастагї дорад? Њар яки онњоро шарњ дињед. 5. Раванди баръакси бухоршавиро чї меноманд? 6. Оё љисмњои сахт њам бухор мешаванд? Мисолњо оред. Машќи 7 1. Кўлмаки борон дар кадом њаво: дар њавои ором ё шамол, дар њавои гарм ва ё хунук зудтар хушк мешавад? Инро чї тавр фањмондан мумкин аст? 2. Чаро араќи бадан дар њавои гарм одамро салќин медорад? 3. Чаро дар њавои хушк назар ба њавои нам ба гармї тоќат кардан осонтар аст? 4. Чаро алафи даравида њини вазидани шамол назар ба мавриди бешамолї зудтар хушк мешавад? Озмойиш дар хона 1. Ба рўйи шишапораи хушк як чакрагї об ва одекалон (духи) чаконед. Шишаро ба љойе, ки рўшноии Офтоб мерасад гузошта, мушоњида кунед, ки кадоме аз чакрањо тезтар бухор мешавад? Чаро? 2. Дар рўйи шишапораи хушк ду чакраи якхелаи одекалонро чаконед. Дар байни ин чакрањо вараќи ќоѓаз ё картонро ба таври амудї нигоњ дошта, ба яке аз чакрањо тавассути лўлаи аз ќоѓаз тайёркардашуда њаво пуф кунед. Кадоме аз чакрањо зудтар бухор мешавад? Чаро? 3. Дар рўйи шишапораи хушк боз ду чакраи якхелаи одекалонро чаконед. Масофаи байни чакрањо бояд калонтар бошад. Аз поёни шиша яке аз чакрањоро дар шўълаи шамъ гарм кунед. Кадоме аз чакрањо тез бухор мешавад? Чаро? 4. Дар ду шишапораи хушк якчанд чакрањои оби якхела чаконед. Яке аз шишапорањоро каме моил кунед, то ки чакрањои он љорї шаванд. Сонї њардуи шишапорањоро 61 пањлўи њам гузошта мушоњида кунед, ки дар кадоме аз онњо бухоршавї зудтар ќатъ мегардад. § 18. Љўшиш. Вобастагии њарорати љўшиш аз фишор Акнун тарзи дигари буѓњосилшавї – љўшишро муоина менамоем. Ин њодисаро дар таљрибаи зерин мушоњида мекунем. Ба колба об рехта, онро бо воситаи чароѓчаи спиртї гарм мекунем (расми 29 а). Аввалан дар ќаър ва деворњои колба њубобакњо пайдо мешаванд. Ин њубобакњои њаво мебошанд, ки њамеша дар об њал шудаанд. Бо баланд шудани њарорати об андозаи ин њубобакњо афзуда, аз ќаър ва деворњои зарф канда шуда ба боло њаракат мекунанд. Ин њубобакњо на фaќат њаво, балки буѓи об њам доранд, чунки об андаруни ин њубобакњо бухор мешавад. Аммо аз сабаби он ки ќабати болоии моеъ хунуктар аст, бинобар ин як ќисми буѓи оби дохили њубобакњо конденсатсия шуда, њаљмашаш хурд мешавад. Њар ќадаре ки об гарм шудан гирад, њубобакњо калон шуда, миќдоран зиёдтар мегарданд. Андозаи њубобакњо меафзояд, дар натиља, ќувваи архимедие, ки њубобакњоро аз об ба боло тела медињад низ меафзояд. Дар ин лањза мо садои фишшосеро мешунавем, ки пеш аз љўшиш пайдо мешавад. Дар як њарорати муайян њубобакњо, ки ба сатњи моеъ наздик меоянд, якбора њаљман калон мешаванд. Онњо ба сатњи об баромада мекафанд ва буѓи дохили онњо ба атмосфера мераванд, яъне об мељўшад (расми 29 б). б) а) Расми 29 62 Њамин тариќ, љўшиш ин бошиддат ба буѓ табдил ёфтани моеъ мебошад, ки дар натиљаи њосил шудан ва миќдоран афзудани њубобакњо ба амал меояд. Бухоршавї дар њама гуна њарорат ба амал омада метавонад, вале љўшиш бошад, дар ягон њарорати муайян ва доимї (барои њар як навъи моеъ) сурат мегирад. Њарорате, ки дар он моеъ мељўшад, њарорати љўшиш номида мешавад. Чунончи, дар фишори мўътадили атмосферї (760 мм сут.сим.) симоб дар 3570С, об дар 1000С, спирт дар 780С, эфир дар 350С, аммиаки моеъ дар -33,40С мељўшад. Њарорати љўшиши баъзе моддањо бо 0С (дар фишори мўътадили атмосфера) Љадвали 6 Гидроген Оксиген Шир Спирт Об Эфир Симоб Сурб Мис Оњан -253 -183 100 78 100 35 357 1740 2567 2750 Таљрибањо нишон медињанд, ки њарорати љўшиши моеъ ба бузургии фишори берунї вобаста аст. Масалан, агар об њангоми фишори атмосферї мўътадил дар 1000С љўшад, дар фишори берунии ду маротиба паст њарорати љўшиши он 800С мебошад. Ин гуна шароит дар кўњњои баланд љой дошта метавонад. Ба зери сарпўши насоси њавої зарфи оби хунукдорро мегузорем. Мушоњида мешавад, ки њангоми ба миќдори муайян кам шудани фишори дохили зери сарпўш оби зарф мељўшад (расми 30). Агар ба рўйи шиша об чаконда, дар зери сарпўши насос гузошта, баъд фишори дохили зери сарпўшро кам кунем, об аввал мељўшад, баъд ях мекунад. Сабаб чист? Њангоми буѓшавї ва љўшиш энергияи дохилии об кам мешавад. Дар натиља њарорати ќатраи об то 0 0С Расми 30 63 паст шуда ях мекунад. Чї тавре ки маълум аст, мо аз сатњи бањр њар ќадар баландтар бароем, фишори атмосферї њамон ќадар паст мешавад. Пас, бо зиёд шудани баландї њарорати љўшиши моеъ паст мешавад. Дар баландии 7134 м (ќуллаи ба номи Исмоили Сомонї дар Бадахшон) фишори атмосферї тахминан ба 300 мм сут.сим. баробар мебошад. Дар ин љо об дар њарорати 700С мељўшад. Њарорати љўшиши об (tљ) дар фишорњои гуногун (аз фишори атмосферии мўътадил паст) Љадвали 7 Фишор Фишор мм сут.сим. tљ , 0С мм сут. сим. tљ , 0С 4,6 0 526 90 9,2 10 634 95 17,5 20 680 97 31,8 30 700 98,1 55,3 40 710 97,7 92,5 50 720 98,5 233,7 70 730 98,9 289 75 740 99,3 403 83 750 99,6 760 100 Саволњо 1. Пеш аз лањзаи љўшиш кадом њодисањоро мушоњида кардан мумкин аст? 2. Њубобакњои дохили моеъ аз куљо пайдо мешаванд? 3. Љўшиш чист? Њарорати љўшиш чист? 4. Баъд аз љўшидан њарорати моеъ таѓйир меёбад? 5. Њарорати љўшиш ба фишори берунаи сатњи моеъ чї гуна вобастагї дорад? 6. Оё дар фишори паст моеъњо мељўшанд? Машќи 8 1. Чаро дар зарфи кушода њарорати об назар ба њарорати њавои хона њамеша андак пасттар аст? 64 2. Бо оби љўшидаистода оромона равѓан рехтан мумкин, вале агар ба равѓани тафсон об чакад, он садо бароварда пош мехўрад. Чаро? 3. Аспи дар натиљаи пойга араќкардаро бо љул мепўшонанд. Ин тадбир чї зарурат дорад? 4. Оби тоза дар як мавзеъ дар 98,5 0С ва дар мавзеи дигар дар 101 0С мељўшад. Чаро? Озмойиш дар хона 1. Ба банкаи шишагини деворњояш тунук оби хунук рехта, онро ба болои манќали электрї тавре гузоред, ки њамаи оби дохили банкаро дидан мумкин бошад. Мушоњида кунед, ки њангоми то љўшиш гарм кардани об чї њодиса рўй медињад? 2. Дар ду чойники алюминї ба миќдори баробар об рехта, ба болои ду манќали электрии якхела гузоред. Дањони яке аз чойникњоро бо сарпўшаш пўшонеду дањони дигарашро напўшонед. Мушоњида кунед: оби кадом чойник тез мељўшад? Чаро? 3. Сарпўши чойникро мушоњида кунед. Он сўрохї дорад. Барои чї? 4. Ба љумаки чойники обаш љўшидаистода ягон лавњаи металлиро наздик оварда, дар поёни он ягон табаќча гузоред. Пас аз чанд ваќт дар табаќча об пайдо мешавад. Ин об аз куљо пайдо шуд? 5. Ба рўйи ду манќали электрии якхела, дар ду чойники якхела ба миќдори баробар об, вале дар як чойник оби љўшонидагию хунуккардашуда ва дар чойники дигар оби «хом» (њарорати ибтидоии обњо баробар) гузоред. Мушоњида кунед, ки оби кадом чойник тезтар мељўшад? Њодисаи мушоњида кардаатонро шарњ дињед. § 19. Гармии хоси буѓњосилкунї ва конденсатсия Гарчанде ки баъди ба нуќтаи љўшиш расидани њарорати моеи сатњаш кушода, боз ба он гармї дињанд њам, њарораташ дигар таѓйир намеёбад. Масалан, агар дар зарфи бесарпўш обро љўшонда, ба нишондоди 65 њароратсанљи дар он ѓўтонидашуда нигарем, мебинем, ки њангоми љўшиш нишондоди њароратсанљ таѓйир намеёбад. Пас, гармии ќабулкардаи моеъ куљо меравад? Аз мисоли боло хулоса баровардан душвор нест, ки он барои ба буѓ табдил додани моеъ сарф мешавад ва гармии хоси буѓњосилкунї ном гирифтааст. Миќдори гармиеро, ки барои 1 кг моеъро дар њарорати љўшиш бе таѓйир додани њарорат ба буѓ табдил додан зарур аст, гармии хоси буѓњосилкунї меноманд. Гармии хоси буѓњосилкуниро бо њарфи L ифода намуда, дар СИ онро бо Љ/кг ифода мекунанд. Дар таљриба муќаррар карда шудааст, ки гармии хоси буѓњосилкунї барои оби њарораташ 1000С ба 2,3.106 Љ/кг, баробар аст. Ин чунин маъно дорад, ки барои ба буѓ табдил додани 1 кг оби њарораташ 1000С энергияи 2,3.106 Љ лозим аст. Дар љадвали зерин ќиматњои гармии хоси буѓњосил- кунї барои баъзе моеъњо дар фишори атмосферии мўътадил дода шудааст. Љадвали 8 Моеъ Об Аммиак Эфир Симоб Спирт L, ⋅106 Љ/кг 2,3 1,4 0,4 0,3 0,9 Гармии хоси буѓњосилкуниро дониста, миќдори гармии дар њарорати љўшиш барои ба буѓ табдил додани моеи дилхоњ зарурбударо њисоб кардан мумкин аст: Q Lm б = (19.1) Њангоми ба ягон ашёи сард бархўрдани буѓи об он конденсатсия мешавад. Мувофиќи ќонуни баќои энергия њангоми конденсат- сияи m кг буѓ њамин ќадар миќдори гармї хориљ мегардад: Q Lm конд = − (19.2) Дар формулањои (19.1) ва (19.2) б Q -миќдори гармие, ки дар њарорати љўшиш барои ба буѓ табдил додани моеъ зарур аст; конд Q –миќдори гармие, ки њангоми конденсатсияи буѓ хориљ мегардад; L –гармии хоси 66 буѓњосилкунї ё гармии хоси конденсатсия; m –массаи моеъ. Дар формулаи (19.2) аломати «−» нишон медињад, ки њангоми конденсатсияи буѓ миќдори гармї хориљ мегардад. Њамин аст, ки агар ангушти даст (ё ягон узви бадан) фаќулодда ба оби њарораташ баланд (масалан, 100 0С) ё ба буѓ расида монад, дар буѓ бештар месўзад. Гап сари он аст, ки дар оби гарм ангушт танњо аз њисоби гармигузаронї як миќдор гармї ќабул мекунад. Дар буѓ бошад, бар замми ин гармии конденсатсия низ хориљ мегардад. Ин нишон медињад, ки энергияи дохилии буѓ назар ба оби њамон ќадар њароратдошта хеле зиёдтар будааст. Энергияеро, ки њангоми конденсатсияи буѓ хориљ мешавад, истифода бурдан мумкин аст. Дар нерўгоњњои барќии њароратї бо буѓи корбастшудаи турбина обро гарм мекунанд. Оби гармшударо барои гарм кардани биноњо, њаммому љомашўйї истифода мебаранд. Саволњо 1. Энергияе, ки дар љараёни љўшидан ба моеъ медињанд, барои чї сарф мешавад? 2. Гармии хоси буѓњосилкунї чист? 3. Ба сифати воњиди гармии хоси буѓњосилкунї чї ќабул карда шудааст? 4. Энергияе, ки дар мавриди конденсатсияи буѓи об хориљ мегардад ба чї баробар аст ва он дар куљо истифода бурда мешавад? Намунаи њалли масъала 1. Барои 5 кг аммиаки моеъро дар њарорати љўшиш ба буѓ табдил додан, чї ќадар энергия сарф мешавад? Дода шудааст Њал: m=5 кг Аз љадвали 8 меёбем, ки гармии хоси буѓњосил- L=1,4.106 Љ/кг кунї барои аммиак ба L=1,4.106 Љ/кг баробар Q -? аст. Аз формулаи 19.1 бармеояд, ки барои 5 кг аммиаки моеъро ба буѓ табдил додан Q = 1,4.106 Љ/кг . 5 кг =7⋅106 Љ энергия сарф мешудааст. Љавоб: 7⋅106 Љ 67 Машќи 9 1. Як килограмм оби њарораташ 100 0С энергияи дохилии зиёд дорад ё њамон ќадар буѓи њарораташ 1000С? 2. Чї миќдор гармї лозим аст, ки оби массааш 10 г ва њарораташ 0 0С аввал то њарорати љўшиш гарм ва баъд ба буѓ табдил дода шавад? (Љавоб: 27200Љ) 3.Њангоми конденсатсия шудани буѓи массааш 10 кг ва њарораташ 100 0С ва баъд то њарорати 20 0С сард шудани оби њосилшуда, чї миќдор гармї хориљ мегардад? (Љавоб: 26360 кЉ) 4. Барои яхпораи массааш 2 кг ва њарораташ -100С –ро ба буѓи њарораташ 100 0С табдил додан чї миќдор гармї зарур аст? (Љавоб: 6162 кЉ) § 20. Фурўбурди энергия њангоми бухоршавии моеъ ва ихрољи он њангоми конденсатсияи буѓ Њангоми ба буѓ мубаддал шудани моеъ молекулањои он ба муќобили ќуввањои љозибаи байни молекулањои њамсоя кор иљро мекунанд, вале на њамаи молекулањо аз сатњи моеъ парида мераванд. Танњо молекулањое аз сатњи моеъ парида мераванд, ки онњо энергияи кинетикии кофї дошта бошанд, яъне молекулањое, ки суръати њаракаташон аз суръати миёнаи тамоми молекулањо зиёд бошад. Азбаски аз моеъ молекулањои суръати калондошта парида мераванд, бинобар ин суръати миёнаи молекулањои боќимондаи моеъ кам мешавад. Аз сабаби он ки њарорати моеъ ба суръати њаракати молекулањо вобастагї дорад, камшавии суръати њаракати молекулањо боиси паст шудани њарорати моеъ мегардад. Ин чунин маъно дорад, ки энергияи дохилии моеъи бухоршаванда кам мешавад. Њангоми бухоршавї хунук шудани моеъро дар таљриба мушоњида кардан мумкин аст. Барои ин нўги симобдори њароратсанљро ба матоъ печонда, онро бо эфир тар мекунем. Эфири зудбуѓшаванда як ќисми энергияи дохилии нўги симобдори њароратсанљро мерабояду дар натиља нишондоди њароратсанљ паст мешавад. 68 Дар њавои гарм мо аз оби њавз баромада, хунукиро њис мекунем. Об аз баданамон бухор шуда, як миќдор гармии баданро мерабояд. Дар амалия њангоми бухор шудани оби истакон мо пастшавии њарорати онро пай намебарем. Барои чї? Гап сари он аст, ки дар ин њолат бухоршавї суст ба амал меояд ва њарорати об дар ин лањза аз њисоби миќдори гармии аз њавои муњити атроф воридшаванда доимї мемонад. Њамин тариќ, барои он ки бухоршавии моеъ бе таѓйир ёфтани њарорати он ба амал ояд, ба моеъ энергияи иловагї додан зарур будааст. Њангоми конденсатсияи буѓ хориљшавии энергия ба амал меояд. Дар њарорати якхела њангоми бухоршавии моеъ чї ќадаре ки энергия фурў бурда шавад, дар ваќти конденсатсияи буѓ њамон ќадар энергия хориљ мегардад. Тирамоњ, ваќте ки њаво салќин мешавад, шабнам мерезад. Ин буѓи оби дар њаво мављудбуда мебошад, ки њангоми хунук шудани њаво ба рўйи сабза ва барги дарахтон дар намуди ќатрањои хурди об мешинад. Абрњо дар натиљаи конденсатсияи буѓ пайдо мешаванд. Буѓи об аз сатњи Замин боло баромада, дар ќабатњои баланд ва бештар сарди њаво абрњоро ба вуљуд меоранд, ки онњо аз маљмўи ќатрањои хурди об иборатанд (расми 31). Саволњо 1. Молекулањое, ки њангоми бухоршавї аз сатњи моеъ канда мешаванд, ба муќобили кадом ќуввањо кор иљро мекунанд ? 2. Њангоми бухоршавї паст шудани њарорати моеъро чї тавр фањмонидан мумкин аст? 3. Дар таљриба чї тавр нишон додан мумкин аст, ки њангоми бухоршавї моеъ хунук мешавад? Расми 31 69 § 21. Намии њаво Маълум аст, ки аз сатњи бањрњову уќёнусњо, дарёву кўлњо об бефосила бухор шуда меистад ва аз ин рў дар таркиби атмосфераи Замин буѓњои об мављуданд. Њисобкунињо нишон доданд, ки дар муддати як сол таќрибан оби миќдораш ба оби бањри Сиёњ баробар бухор мешавад ва чоряки он ба сатњи Замин дар шакли боришот бармегардад. Албатта миќдори буѓњои об дар њама љой як хел нест. Дар наздикии бањрњову уќёнусњо њаво назар ба љойњои аз ин мањалњо дур камтар аст. Миќдори буѓњои оби таркиби њаво барои равандњои дар атмосфера рухдињанда ањамияти бузург дорад. Он ба њаёти њайвоноту растанињо ва амалиёти инсон таъсир расонида метавонад. Њамин аст, ки муайян кардани миќдори буѓњои об дар њаво зарур мебошад. Массаи буѓњои об, ки дар 1м3 њаво мављуд мебошад, яъне зичии буѓњои об намии (рутубати) мутлаќ ном дорад. Барои содда шудани њисобкунињо намии мутлаќро на бо воњидњои зичї дар СИ (кг/м3), балки бо граммњо дар як метри кубї (г/м3) ифода мекунанд. Дар обуњавошиносї намии мутлаќро бо фишори парсиалї (љузъї)-и буѓњои об муайян менамоянд, ки ба зичии буѓ мутаносиб мебошад. Намии мутлаќ њолати буѓњои обро дар њаво комилан тавсиф дода наметавонад. Бинобар ин бузургии ба ном намии нисбї ќабул карда шудааст. Намии нисбии њаво φ гуфта, нисбати бо фоизњо ифодашудаи фишори љузъї (парсиалї)-и оби таркиби њаво Р-ро бар фишори буѓи сер Р0 (дар њамон њарорат) меноманд. 100% Р Р 0 ϕ = ⋅ (21.1) Дар ин љо ϕ -намии нисбї, Р-фишори љузъї (парсиалї)-и буѓи оби њаво ва Р0-фишори буѓи сер мебошанд. Намии мутлаќи њаворо дониста, мо то чї андоза хушк ё намнок будани њаворо пешакї муайян карда наметавонем. Ин љо њарорати њаворо низ ба эътибор гирифтан лозим 70 аст. Агар њарорат паст бошад, миќдори буѓи об дар таркиби њаво зиёд аст, яъне њаво намнок аст. Њангоми баланд будани њарорат њаво хушк аст. Агар намиии нисбї 40-50% бошад, њаво хушк, њангоми 80-90% будан њаво намнок њисоб карда мешавад. Дар њавои нам масолењи чўбї (дару тиреза, љевону миз, курсињо) варам мекунанд ва љойњои ширеш будаашон људо мешаванд. Њангоми њавои намиаш баланд нафасгирї вазнин ва саломатии одам мекоњад. Агар намии њаво зиёду њарорат баланд бошад, одам араќшор мегардад, вале аз тани ў бухоршавї ќатъ меёбад. Дар натиља организм дучори зиёдагармї ва зарбати гармї шуданаш аз эњтимол берун нест. Баръакс, дар њарорати пасту намии зиёд организм бо роњњои конвексияю гармигузаронї энергия гум карда, зиёда сард гаштанаш имконпазир аст. Дар фосилањои 25-300С ва намии нисбии 50-60% фаъолияти мўътадили инсон ва ќобилияти мусоиди коршоямии ў фароњам мерасад. Њангоми аз 30% пас шудани намии њаво њалќу дањони одам ќоќ шуда, лабњо мекафанд, организм хеле суст мегардад. Мушоњидањои дурударози намию њолати њаво имкон медињанд, ки обу њаво пешгўйї карда шавад. Ањамияти ин кор то чї андоза калон аст, њољат ба баён нест. Њоло одамон боришотро идора карда метавонанд. Масалан, ба воситаи самолёт ё ракета ангидриди карбони сахт (яхи «хушк») пањн намуда, борони сунъї ба вуљуд овардан ё жоларо ба борон табдил додан имконпазир аст. Лекин дар хотир бояд дошт, ки агар њаво хушк бошад, «офаридан»-и борони сунъї ѓайриимкон аст, чунки миќдори хеле ками буѓи дар таркиби њаво мављуда ба ин кифоягї намекунад. Саволњо 1. Дар таркиби атмосфераи Замин буѓњои об аз куљо пайдо мешаванд? 2. Чиро намии мутлаќи њаво меноманд? 3. Формулаи намии нисбии њаворо нависед ва онро шарњ дињед. 4. Њангоми намии нисбии њаво аз 30% кам шудан чї њодиса ба амал меояд? 71 5. Њангоми ба 80-90% баробар будани намии нисбии њаво он ба ашёњои рўзгор чї гуна таъсир мерасонад? 6. Борони сунъиро чї тавр њосил мекунанд? § 22. Асбобњои ченкунандаи намии њаво Яке аз усулњои муайян кардани намии мутлаќ – муќаррар сохтани нуќтаи шабнам аст. Њарорати ба њолати серї гузаштани буѓњои мављудаи носери њаворо нуќтаи шабнам меноманд. Барои ин маќсад бештар аз гигрометри Ламбрехт (расми 32) истифода мебаранд (аз юнонии намї, рутубатсанљ). Он аз ќуттии металлие иборат мебошад, ки андарунаш моеи зудбухоршаванда, масалан эфир мављуд аст. Њарорати дохилии ќуттиро њароратсанљи Т, ки ба ќуттї махкам аст, чен мекунад. Агар бо ёрии пуфаки дамкунии П њавои болои эфир дур ва раванди бухоршавии моеъро тезонем, он сард мешавад ва дар сатњи никел андудаи Н-и ќуттї конденсатсияи буѓњои њаво ба шакли ќатрањои об ба вуљуд меояд. Дар ин њолат њароратсанљнуќтаи шабнамро нишон медињад ва бо ёрии љадвал муайян кардани намии мутлаќ душвор нест. Барои на он ќадар сањењ муайян кардани намии нисбї гигрометри мўйини ихтироъкардаи физик ва географи швейтсариягї Х.Б.Сосюр (1740- 1799), ки сохти оддї дорад, истифода бурда мешавад. Ин асбоб аз мўйи беравѓанкардаи одам иборат аст, ки аз ѓалтак гузаронида, дар нўгаш бори сабуке овезон мебошад. Бо афзудани намии њаво мўй дароз мегардаду бори овезон поён фаромада ѓалтакро, ки ба он аќрабак васл шудааст, чарх мезанонад (расми 33). Баръакс, агар намї кам гардад, мўй фишурда мешаваду бор боло меравад. Расми 32 Т П 72 Намии нисбї бо ёрии психрометрњо (аз юнонии сардченкунанда) сањењ муайян карда мешавад. Масалан, психрометри физик ва ихтироъкори олмонї Э.Ф. Август (1795-1870) аз ду њароратсанљи айнан якхела (1, 2) иборат мебошад (расми 34), ки косачаи симобии яке аз онњо (3) докапеч ва нўги ин дока ба зарфи обдор (4) ѓўтонида шудааст. Тавассути капиллярњои дока об ба рўйи косача баромада бухор мегардад, њароратсанљи тар назар ба њароратсанљи хушк вобаста ба намии њаво як ќадар сард мешавад. Фарќи нишондоди ин њароратсанљњоро дониста, бо ёрии љадвали махсуси психрометрї (љадвали 10) намии нисбии њаворо муайян кардан мумкин аст (порчаи ин гуна љадвал дар поён оварда шудааст (љадвали 9)). Масалан, њангоми 22 0С будани њарорати њаво ва 17 0С будани нишондоди њароратсанљи тар, фарќи нишондодњои њароратсанљњо 5 0С мешавад, он гоњ намии нисбї 61% будааст. Расми 33 Расми 34 73 Љадвали 9 Фарќи нишондодњои њароратсанљњо, 0С 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Нишондоди њароратсанљи хушк, 0С Н а м и и н и с б ї, % 0 100 83 63 45 2 100 84 68 51 35 20 4 100 85 70 56 42 28 14


--- --- --- --- --- - --- --- --- --- ---

22 100 92 83 76 68 61 54 47 40 34 28 Љадвали психрометрї Љадвали 10 Фарќи нишондодњои њароратсанљњо, 00С 0 1 2 3 4 5 Нишондоди њароратсанљи хушк, 0С Намии нисбї, % 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 90 90 90 91 91 91 91 92 92 92 92 92 92 93 93 93 80 81 81 82 82 83 83 83 84 84 84 85 85 85 86 86 71 71 72 73 74 74 75 76 76 77 77 78 78 78 79 79 61 62 64 65 65 66 67 68 69 69 70 71 71 72 72 73 52 54 55 56 58 59 60 61 61 62 63 64 65 65 66 67 Саволњо 1. Сохти гигрометр ва тарзи кори онро фањмонед. 2. Психрометри Август аз кадом ќисмњо иборат аст? 3. Психрометр барои чї хизмат мекунад? 4. Муайян кардани намии њаво чї ањамият дорад? 5. Нишондоди њароратсанљи хушк 15 0С, нишондоди њароратсанљи нам 12 0С мебошад. Аз љадвали психометрї истифода бурда муайян кунед, ки намии нисбии њаво чанд %-ро ташкил медињад? 74 Машќи 10 1. Њароратсанљи хушк 200С, њароратсанљи нам 150С-ро нишон медињад. Аз љадвали психрометрї истифода бурда, намии нисбии њаворо муайян кунед? (Љавоб: 59%) 2. Фишори љузъии буѓи об дар њавои њарораташ 190С ба 1,1 кПа баробар буд. Намии нисбиро ёбед? (Љавоб: 50%) 3. Њароратсанљи нами психрометр 100С ва њароратсанљи хушкаш 190С –ро нишон медињад. Намии нисбиро ёбед? (Љавоб: 22% ) 4. Намии нисбии њаво 80 % ва њарораташ 170С мебошад. Фишори љузъии њаво чї ќадар аст? (Љавоб: 12 г/м3) 5. Аз паси самолёти баланд парвоз кардаистода њосил шудани изи абр чї тавр шарњ дода мешавад? 6. Дар шароитњои якхела чї сабуктар аст: 1 м3 њавои хушк ё 1 м3 њавои намнок? Љавобатонро асоснок намоед. (Љавоб: 1 м3 –и њавои намнок) § 23. Кори газ ва буѓ њангоми васеъшавї Инкишофи техника ба моњирона ва ба ќадри имкон пурра истифода бурдани захирањои азими энергияи дохилии сўзишворињо вобаста мебошад. Истифодаи энергияи дохилї чунин маъно дорад, ки аз њисоби он кори фоиданок иљро карда шавад, масалан боло бардоштани бор, кашондани вагонњо ва ѓайрањо. Ин онро мефањмонад, ки барои истифодаи энергияи дохилии сўзишворї онро ба энергияи механикї табдил додан зарур аст. Ба энергияи механикї табдилёбии энергияи дохилиро дар мисоли зерин муоина мекунем. Ба найчаи шишагин то нимаш об андохта, дањонашро бо пўк махкам карда, онро то љўшиданаш гарм мекунем. Баъди чанд муддат об љўшида ба буѓ мубаддал мешавад. Бо гармкунии оянда фишори буѓ меафзояд. Пўк аз таъсири буѓ мепарад Расми 35 (расми 35). Энергияи сўзишворї ба 75 Расми 36 энергияи дохилии буѓ табдил ёфта, буѓ дар навбати худ васеъ шуда кор иљро кард, яъне пўкро паронд. Энергияи дохилии буѓ ба энергияи кинетикии пўк табдил ёфт. Дар ин љо найчаи шишагинро ба сифати силиндри металлї ва пўкро ба поршен иваз мекунем, ки ќад-ќади силиндр њаракат карда тавонад. Мо муњаррики њароратии соддатаринро њосил намудем, ки дар он энергияи дохилии сўзишворї ба энергияи механикии поршен табдил меёбад. Муњаррикњои њароратї мошинњое мебошанд, ки дар онњо энергияи дохилии сўзишворї ба энергияи механикї табдил меёбад. Намудњои гуногуни муњаррикњои њароратї мављуданд, аз он љумла; мошинњои буѓї, муњаррикњои дарунсўз, турбинањои буѓї ва газї, ва муњаррики реактивї. Аз муњаррикњои номбаршуда, мо муњаррики дарунсўз ва турбинаи буѓиро дида мебароем. Кореро, ки газ њангоми васеъшавиаш иљро мекунад њисоб кардан душвор нест. Фарз мекунем, ки дар зери поршени масоњаташ S-и силиндр ягон гази фишораш доимии Р љойгир аст (расми 36). Газ њангоми васеъшавиаш ба поршен бо ќувваи F═PS таъсир мекунад ва дар натиља поршен ба масофаи Δh љой иваз мекунад, ки дар ин љо Δh=h2−h1 аст. Газ кори A═PSΔh- ро иљро мекунад. Дар ин љо SΔh═V2-V1═ΔV–таѓйирёбии њаљми газ мебошад, он гоњ кори иљрокардаи газро чунин ифода кардан мумкин аст: A═P(V2-V1) ё A═P ΔV (23.1) Њамин тариќ, коре, ки газ њангоми васеъшавї муќобили ќуввањои беруна иљро мекунад, ба њосили зарби фишори газ ва таѓйирёбии њаљми он баробар будааст. 76 Саволњо 1. Дар бораи ба энергияи механикї табдил ёфтани энергияи дохилии буѓ мисолњо биёред. 2. Коре, ки газ њангоми васешавї иљро мекунад бо истифодаи кадом формула њисоб карда мешавад? 3. Чї гуна мошинњоро муњаррикњои њароратї меноманд? 4. Кадом намуди муњаррикњои њароратиро медонед? § 24. Муњаррики дарунсўз Пешрафти техникї бевосита ба энергетика алоќаманд аст. Баъди он ки инсоният аз њисоби гармї кори фоиданок иљро карданро ёд гирифт, инќилоби саноатї имконпазир гашт: инкишофи бемисли саноат дар асри XIX бо ихтирои муњаррикњои њароратї – мошинњои буѓї, ки мошинњои аввалини љиддии саноатї буданд, оѓоз ёфт. Бунёди муњаррикњои дарунсўз боиси вусъати наќлиёти автомобилї ва самолётсозї гардид. Турбинањои газї бошанд, дар чор дањсолаи охир табаддулоти ќатъии авиатсияро ба вуљуд оварданд: самолётњои сустњаракати поршенї бо самолётњои баландсуръати реактивї иваз карда шуданд, ки суръати онњо назар ба суръати садо дар њаво (≈1200 км/соат) зиёдтар буда метавонад. Ин дастовардњои техникї танњо пас аз он ки асосњои илмии мошинњои њароратї муќаррар карда шуданд, имконпазир гардиданд. Дар ин соња сањми муњандиси машњури фаронсавї Сади Карно (1796-1832) хеле бузург аст. Муњаррики дарунсўз як намуди хеле пањнгаштаи мошинњои њароратї мебошад. Дар ин гуна муњаррикњо сўзишворї бевосита дар силиндр, дар дохили худи муњаррик месўзад. Аз ин рў онњоро муњаррикњои дарунсўз мегўянд. Муњаррикњои дарунсўз бо сўзишвории моеъ (бензин, карасин, солярка) ё бо гази сўзанда кор мекунанд. Њамаи муњаррикњои дарунсўз (расми 37) аз поршени 3, шатуни 4, наварди зонухами 5, сарчархи вазнини 6, клапанњои 1 ва 2, шамъи 7 иборат мебошанд. 77 Сохт ва кори муњаррики дарунсўзи чортактаи карбюраториро, ки дар автомобилњо васеъ истифода бурда мешавад, дида мебароем. Сўзишворї (бензин) ба карбюратор ворид шуда, бо њаво омехта мешаваду ба як навъ омехтаи газмонанди зудалангагиранда табдил меёбад. Дар ќисми болоии силиндр барои њар як поршен ду клапан мављуд аст, ки онњо дар лањзањои даркорї кушода ва пўшида мешаванд. Клапани якумро клапани даромад ва клапани дуюмро клапани баромад меноманд. Ин омехтаи сўзишворї ба воситаи клапани даромад ба силиндр дохил шуда, сўхтани он пай дар пай ба амал меояд. Дар муддати кўтоњ њарорати мањсулоти газмонанди сўзанда то 1600 0С-1800 0С баланд шуда, фишори газ ба поршен якбора зиёд мешавад. Газњои тафсони васеъшуда поршенро тела дода, кори механикї иљро мекунанд. Дар ин ваќт њарорати газ андак паст мешавад, чунки як ќисми энергияи дохилии он барои иљрои кори механикї сарф мегардад. Дар охир клапани баромад кушода шуда ба воситаи он мањсули сўзиш аз силиндр ба атмосфера хориљ мегардад. Дар силиндр нуќтањои канории поршенро нуќтањои сокин меноманд. Масофае, ки поршен аз як нуќтаи сокин то нуќтаи сокини дигар тай мекунад гашти поршен мегўянд. Дар муњаррик як даври кор дар натиљаи чор гашти поршен ё чор такт ба амал меояд. Аз њамин сабаб чунин муњаррикњоро муњаррикњои чортакта меноманд. Тартиби кори муњаррики дарунсўзи чортактаро муфассал дида мебароем. Такти воридот. Поршен бо воситаи шатун ба наварди зонухам ва ба сарчархи вазнин махкам карда шудааст, ки он номуназзамии гардиши навардро кам мекунад. Њангоми чарх задани наварди зонухам поршен ба поён њаракат мекунад (расми 38 (а)). Расми 37 78 Дар ин ваќт њаљми болои поршен зиёд мешавад ва дар натиљаи ин њавои силиндр тунук мешавад. Дар ин ваќт клапани даромад 1 кушода мешавад ва ба силиндр омехтаи сўзишворї ворид мегардад. Њангоми ба нуќтаи поёнї расидани поршен силиндр бо омехтаи сўзишворї пур шуда, клапани 1 махкам мешавад. Такти фишориш. Њангоми гардиши минбаъдаи наварди зонухам поршен ба боло њаракат мекунад ва омехтаи сўзишвориро мефишорад (расми 38 (б)). Дар охири такти дуюм, ваќте ки поршен ба нуќтаи сокини болої мерасад, мањсулоти газмонанди сўзанда аз шарораи электрии шамъ аланга мегирад ва њамоно месўзад. Такти корї. Газњое, ки њангоми сўхтани омехтаи сўзишворї ба вуљуд меоянд, ба поршен фишор оварда, онро ба поён тела медињанд (расми 38 (в)). Њаракати поршен ба шатун ва бо воситаи он ба наварди зонухам, ки ба он сарчархи вазнин шинонда шудааст, гузаронида мешавад. Сарчарх сахт тела хўрда аз Расми 38 79 рўйи инерсия чарх задан мегирад ва поршени ба он васлшуда дар тактњои оянда мекўчад. Бо таъсири газњои васеъшавандаи гарм муњаррик кор иљро мекунад, аз њамин сабаб такти сеюмро такти корї меноманд. Дар ваќти иљрои тактњои дуюму сеюм њарду клапанњо махкам мебошанд. Такти ихрољ. Њангоми ба нуќтаи сокини поёнии силиндр расидани поршен, клапани дуюм кушода мешавад ва поршен ба боло њаракат карда, мањсулоти сўхташударо аз силиндр ба атмосфера мебарорад (расми 38 (г)). Минбаъд тактњои оянда такрор шудан мегиранд. Њамин тавр, дар муњаррики дарунсўз аз чор такт, яктоаш (такти сеюм) такти корї мебошад. Муњаррикњои дарунсўз аз яксилиндра сар карда, то 12- силиндра мешаванд. Муњаррикњои бисёрсилиндра наварди зонухамро мунтазам чарх мезанонанд ва онњо тавоноии зиёд доранд. Саволњо 1. Чї гуна муњаррикро муњаррики дарунсўз меноманд? 2. Муњаррики дарунсўз аз кадом ќисмњо иборат аст? 3. Як гашти кории муњаррик дар чанд такт ба амал меояд? Ин тактњоро номбар кунед. 4. Сарчарх дар муњаррики дарунсўз кадом вазифаро иљро мекунад? 5. Тавоноии муњаррикњо аз чї вобастагї дорад? Машќи 11 1. Оё туфангро муњаррики њароратї шумурдан мумкин аст? 2. Чаро њарорати газ дар муњаррики дарунсўз дар охири «такти корї»-и поршен назар ба аввали ин такт пасттар аст? 3. Газ дар силиндри муњаррики дарунсўз дар аввали «такти корї»-и поршен энергияи дохилии зиёд дорад ё дар охири он? 4. Дар муњаррики дарунсўзи чортакта њангоми рўй додани кадом тактњо њарду клапан махкаманд? 5. Њангоми гарм кардан њаљми газ ба 0,002 м3 зиёд шуд. Агар фишори газ 10 мПа бошад, кори васеъшавии онро њисоб кунед. (Љавоб: 20 кЉ) 80 § 25. Турбинаи буѓї Дар техникаи њозиразамон турбинањои буѓї васеъ истифода бурда мешаванд. Турбинањои буѓї аз муњаррикњои дарунсўз бо он фарќ мекунанд, ки дар онњо поршен, шатун, наварди зонухам вуљуд надоранд. Наварди турбинањои буѓиро буѓ ё гази тафсон ба њаракат медарорад. Муњаррикњои њароратиеро, ки наварди онњо бо буѓ ё гази тафсон ба њаракат дароварда мешавад, турбинаи буѓї меноманд. Тарзи кори турбинаи буѓї дар расми 39 нишон дода шудааст. Ба наварди А диски В шинонда шудааст, ки дар он паррањои L васл карда шудаанд. Дар наздикии паррањо шайпурањо (соплоњо)-и С љой гирифтаанд, ки ба онњо аз дег буѓ (D) ворид мешавад. Фаври буѓи аз шайпурањо хориљшаванда ба паррањо бархўрда, чархи турбинаро давр мезанонад. Дар турбинањои њозиразамон на як, балки якчанд чархро истифода мебаранд, ки ба наварди умумї насб карда шудаанд. Буѓ пай дар пай аз паррањои њамаи чархњо гузашта, ба њар як кадоми он як ќисми энергияашро медињад. Дар нерўгоњњои барќї ба турбина генератори љараёни электриро насб мекунанд. Басомади даврзании наварди турбина дар як даќиќа то ба 3000 мерасад, ки барои ба њаракат даровардани генераторњои љараёни электрї басо мусоид мебошад. Турбинањои буѓиро дар нерўгоњњои барќии њароратї ва дар киштињо истифода мебаранд. А L B C D Расми 39 81 Саволњо 1. Турбинаи буѓї аз муњаррики дарунсўз бо чї фарќ мекунад? 2. Чиро турбинаи буѓї меноманд? 3. Сохт ва амали турбинаи буѓиро фањмонед. 4. Турбинањои буѓї дар куљо истифода бурда мешаванд? § 26. Коэффитсиенти кори фоиданок Умумияти њамаи мошинњои њарратї аз њисоби энергияи дохилии сўзишворї иљро кардани кори фоиданок мебошад. Фаќат гап дар он аст, ки оё тамоми гармии ќабулкарда ба кор табдил дода мешавад? Њар гуна мошини њароратї танњо як ќисми энергияеро, ки аз њисоби сўхтани сўзишворї хориљ мешавад, ба энергияи механикї табдил медињад, зеро газ ё буѓе, ки кор иљро кардааст, њанўз дорои энергия мебошад. Барои ба кори мошини њароратї бањо додан донистан лозим аст, ки ин мошин кадом њиссаи энергияи сўзишвориро ба кори фоиданок табдил медињад. Њиссаи кори фоиданок њар ќадар зиёд бошад, кори муњаррик њамон ќадар зиёд бошад, кори муњаррик њамон ќадар самаранок њисобида мешавад. Барои тавсифи самаранокии муњаррикњои гуногун мафњуми коэффитсиенти кори фоиданок (ККФ)-и муњаррикро истифода мебаранд. Нисбати бо фоизњо ифодашудаи он ќисми энергияро, ки барои иљрои кори фоиданоки муњаррик сарф шудааст, бар тамоми энергияе, ки њангоми пурра сўхтани сўзишворї хориљ гардидааст, коэффитсиенти кори фоиданок (ККФ)-и муњаррики њароратї меноманд. Коэффитсиенти кори фоиданоки мошинњои њароратї бо њарфи η (эта) ишорат карда шуда, мувофиќи формулаи = ⋅100% п ф А A η ё ин ки 100% 1 = ⋅ Q η A (26.1) муайян карда мешавад. Дар ин љо 1 2 А = Q −Q буданашро ба инобат гирем, он гоњ формулаи (26.1) шакли зайлро мегирад: 82 100% 1 1 2 ⋅ − = Q η Q Q (26.2) Коэффитсиенти кори фоиданоки мошини њароратии идеалї танњо бо њароратњои гармкунак ва хунуккунак (Т1 ва Т2) муайян карда мешавад, яъне 100% 1 1 2 ⋅ − = Т η Т Т (26.3) Масалан, агар муњаррик аз тамоми энергияе, ки њангоми пурра сўхтани сўзишворї хориљ мешавад, барои иљрои кори фоиданок танњо аз чор як њиссаашро сарф кунад, он гоњ мегўянд, ки коэффитсиенти кори фоиданоки муњаррик ба 1/4 ё ба 25% баробар аст. Коэффитсиенти кори фоиданоки муњаррик њамеша аз воњид, яъне аз 100% хурд мебошад, зеро ягон муњаррики њароратие вуљуд надорад, ки тамоми энергияи њангоми сўхтани сўзишворї хориљшударо ба энергияи механикї табдил дињад. Ин аз ќонуни баќои энергия бармеояд. Масалан, ККФ-и муњаррикњои дарунсўз 20-40%, турбинаи буѓї бошад, ќариб 30%-ро ташкил медињад. Саволњо 1. Барои тавсифи самараи кори муњаррикњои њароратї кадом бузургї истифода мешавад? 2. ККФ-и муњаррикњои њароратиро таъриф дињед? 3. ККФ-и муњаррикњои њароратї аз чї вобастагї дорад? 4. Барои чї ККФ-и муњаррикњои њароратї њама ваќт аз 100% хурд аст? Машќи 12 1. Муњаррикњои њароратї аз кадом њисоб кор иљро мекунанд? 2. Дар куљо њарорати моддаи сўзанда баландтар аст: дар силиндри муњаррики дарунсўз ё дар лўлаи газхориљкунанда? 3. ККФ-и муњаррики тракторро муайян кунед, ки барои иљро кардани кори 1,89.107 Љ, 1,5 кг сўзишвории гармии хоси сўзишаш 4,2.106 Љ ⁄ кг сарф кардааст. (Љавоб: 30 %) 83 4. Муњаррики дарунсўз барои иљро кардани кори фоиданоки 2,3.105 кЉ, 2 кг бензин сарф мекунад. ККФ-и ин муњаррикро њисоб кунед. (Љавоб: 25 %) 5. Муњаррики дарунсўз 5 кг бензин сўхта, кори фоиданоки 4,6.104 кЉ-ро иљро кард. ККФ-и муњаррикро муайян кунед. (Љавоб: 20 %) § 27. Масъалањои экологии истифодаи муњаррикњои њароратї Таъкид кардан љоиз аст, ки инкишофи босуръати энергетика, автомобилсозї ва дигар воситањои наќлиёт, истифодаи васеи ангишт, газ, сўзишворњои ядрої ба он оварда мерасонад, ки мањсулоти сўхтаи маводи сўзишворињо муњити атрофро њарчи зиёдтар ифлос мекунанд. Таъсироти манфии мошинњои њароратї ба муњити атроф аз он иборат аст, ки њангоми сўзиш оксигени њаво сарф мешавад ва он дар таркиби њаво батадриљ кам шудан мегирад (гарчанд љангалзорњо як ќадар оксигени њаворо барќарор мекунанд ва дурандешона зиёд гардондани љангалзорњо, на бефикрона буридани дарахтон ањамияти баланддараља дорад). Ѓайр аз ин раванди сўзиш пайваста бо хориљ кардани гази карбонат ба вуљуд меояд, ки он њам ба атмосфера таъсири манфї мерасонад. Молекулањои оксиди карбон афканишоти инфрасурхро наѓз фурў мебаранд ва ин боиси баланд шудани њарорати атмосфера мегардад, ки ба оќибатњои нохуш меорад (масалан, яху барфњо босуръат об мешаванд). Нињоят, њангоми сўхтани ангишту нефт атмосфера бо пайвастагињои нитрогену сулфат ифлос мешавад, ки ба њаёти инсон зарароваранд. Шояд Шумо борњо оид ба боронњои кислотагї аз ахбороти радиову телевизион шунида бошед. Наќлиёт ќариб нисфи ифлосии атмосфераро ба вуљуд меорад. Ѓайр аз ангишту пайвастагињои нитроген муњаррикњои автомобилию дигар мошину механизмњои бо сўзишворињои органикї амалкунанда миќдори зиёди сурб хориљ менамоянд (пайвастагињои сурб, ки ба бензин илова 84 карда мешаванд, онро аз таркиш эмин медоранд). Бар замми инњо хавфи аз нерўгоњњои электрии атомї, дастгоњњои дигари атомї бо мањсулоти радиоактивї ифлос шудани муњити атрофро аз њисоб баровардан нашояд. Барои кам кардани таъсироти манфии мошинњои њароратї чораљўињои ќатъї лозиманд. Масалан, ба љойи бензин истифода кардани сўзишвории дизелї (яъне, ба муњаррикњои дизелї иваз кардани муњаррикњои бензинї), ки ба он сурб илова намешавад; истифода васеи муњаррикњои электрї, дар мошинњои њароратї ба сифати сўзишворї ба кор бурдани гидроген (њангоми сўхтани гидроген њамчун мањлул об њосил мешавад); кофтукови сўзишворињои дигари камзарар њоло роњњои асосии паст кардани таъсироти экологии мошинњои њароратї ба шумор мераванд. Саволњо 1. Таъсироти манфии мошинњои њароратї ба муњити атроф аз чї иборат аст? 2. Њангоми сўхтани сўзишворї ба атмосфера кадом газ хориљ мегардад? 3. Барои кам кардани таъсироти манфии мошинњои њароратї чї гуна тадбирњо андешида мешаванд? 85 Боби II ЊОДИСАЊОИ ЭЛЕКТРЇ § 28. Электрнокшавии љисмњо Ба омўхтани њодисањои физикие сар мекунем, ки дар њаёти њаррўзаамон ањамияти нињоят муњим доранд. Инњо њодисањои электрї мебошанд. Суханони электр, љараёни электрї хаёлоти моро ба чароѓњои электрї, радиову телевизион, муњаррикњои гуногуни электрї, троллейбусу трамвай меоваранд ва гўё ба мо хеле шиносанд. Электр дар рўзгори мо мавќеи љиддитар дорад, зеро мувофиќи назарияи муосири сохти модда ќуввањое, ки байни атому молекулањо амал мекунанд, табиатан электромагнитианд. Тасаввурот оид ба электр ва магнит аз Юнони ќадим ибтидо гирифтааст. Њанўз дар асри VII пеш аз солшумории мо юнонињо мушоњида карда буданд, ки ќањрабои ба матои мўйина соидашуда чизњои майдаро ба худ љазб менамояд (шояд номи тољикии ќатрони хушкгардидаи дарахт– ќањрабо аз њамин бошад!). Муддати тўлонї гумон мерафт, ки ин њодиса фаќат ба ќањрабо мансуб аст ва пайдоиши истилоњи электр низ ба ќањрабо алоќаманд мебошад (юнонињо ќањрабо, ќатронро электрон мегўняд). Ин истилоњро маротибаи нахуст ба илм олими англис У.Гилберт (1544-1603) соли 1600 дохил карда буд. Ў муќаррар сохт, ки зиёда аз 20 моддањои дигар аз љумла алмос, ёќут, лаъли кабуд, булўри кўњї, шиша, абраќ (слюда), гўгирд, сурѓуч, намаки ош дорои хосиятњои ќањрабоянд, яъне онњо низ баъди ба матое соиш додан чизњои майдаро ба худ љазб менамоянд. Њамин буд, ки Гилберт ин гуна моддањоро электрї номид. Минбаъд њодисањои дигари бо мављудият, таъсироти мутаќобили љисму заррањои ба ин хосият алоќамандро электрї меномидагї шуданд. 86 Расми 41 Расми 40 Доир ба њодисањои электрї мутафаккирони тољику форс низ аќидањои худро баён намудаанд. Аз љумла Берунї њодисањои электриву магнитиро мавриди омўзиш ќарор дода, чунин ќайд кардааст: «Њангоми љўшонидани абрешим дар рўйи дег кафки њосилшударо обкаш намуда, ба либосњо наздик бурда шавад, он кафк ба либосњо кашида мешавад. Агар пушту пањлўи гурбаро сила карда навозиш кунем, мўйинаи аз он рехташударо бори дигар ба пушту пањлўи гурба бинињем, он мўйина дар њоле, ки рост меистад, ба сўйи кафи даст бардошта мешавад». Тазаккур бояд дод, ки дар тўли асрњо баъд аз ин њодисаи љозибаи электрї љиддї тадќиќ наёфт ва гўё фаромўш гардид, зеро ќуввањои электрї дар он айём табиатан хеле торик буданду татбиќи амалиашон ба назар намерасид. Фаќат баъди сипарї шудани давраи љањолати асримиёнагї дар нимаи аввали асри XVIII кашфиётњои нав диќќати олимонро боз ба њодисањои аљоибу ѓароиб ва шавќангези табиї, аз љумла ба њодисањои электрї љалб намуданд. Физики олмонї О.Герике аввалин шуда соли 1600 мошини электриро ихтироъ кард, ки мушоњидаи њодисањои электриро содда гардонд. Олими англис Ф.Њауксби (1666-1713) мошини электриро такмил дода, соли 1710 дар атрофи љисмњои заряднок партавафкании њаворо мушоњида кард. Соли 1729 олими њамин сарзамин С. Грей (1666-1736) муќаррар кард, ки электрро ба воситаи ноќили металлї аз як љисм ба љисми дигар наќл кардан мумкин аст. Ў аввалин шуда љисмњоро ба ноќилу ѓайриноќил људо кард. 87 Назарияи миќдориро олими фаронсавї Ш.О.Кулон (1736-1806) муќаррар намуд (оид ба ќонуни Кулон мо дертар алоњида таваќќуф хоњем кард). Агар милаи эбонитиро ба маводи мўйина соиш дињем, он гоњ њам ќаламча ва њам маводи мўйина коѓазпорањоро ба худ љазб мекунанд (расмњои 40 ва 41). Ин нишон медињад, ки дар электрнокшавї њамеша ду љисм иштирок мекунад. Дар мисоли боло милаи эбонитї ва маводи мўйина. Дар ин маврид њарду љисм электрнок мешаванд. Электрнокшавии љисмњо на фаќат њангоми соиш додан, балки дар ваќти бо њам расонидан низ ба амал меояд. Барои ин ба љисми электрнок љисми дигари безарядро расонем, дар ин маврид як ќисми заряди электрї ба ин љисм мегузарад. Саволњо 1. Истилоњи «электр» аз куљо пайдо шудааст? Онро кї ба илм дохил кардааст? 2. Аввалин мошини электриро кї ихтироъ кардааст? Онро кї ва кай такмил додааст? 3. Кї аввалин шуда љисмњоро ба ноќилу ѓайриноќил људо намудааст? 4. Мављудияти ду љинси зарядро кї кашф кардааст? 5. Кї ду љинси зарядро мусбату манфї номидааст? 6. Агар милаи эбонитиро бо маводи мўйина соиш дињем, чї њодиса рўй медињад? § 29. Ду љинси заряд. Таъсири мутаќобили љисмњои заряднок Ваќте ки љисмњо заряднок карда мешаванд онњо бо њамдигар таъсироти мутаќобил мекунанд. Олими фаронсавї Ш. Дюфэ (1698-1739) соли 1733 мављу- дияти ду љинси зарядро кашф карда, онњоро «шишагию ќањра- бої» номид. Ў муќаррар сохт, ки љинсњои њамном якдигарро Расми 42 88 тела медињанду гуногунљинс њамдигарро љазб менамоянд. Ходими давлатї, файласуф ва олими америкої Б. Франклин (1706-1790) ду навъи зарядро мусбату манфї номид. Барои ошкор кардани таъсироти мутаќобили љисмњои заряднок чунин таљриба мегуза-ронем. Ду милаи эбонитиро бо маводи мўйина соиш дода электрнок мекунем. Яке аз онњоро бо воситаи ресмон меовезем ва ба он милаи дуюмро наздик меорем. Мебинем, ки милањои электрнокшудаи эбонитї аз њам тела мехўранд (расми 42). Агар ба љойи милањои эбонитї милањои шишагини бо шоњї соиш додашударо гирем, айнан њамин њодиса рўй медињад, яъне онњо аз њамдигар тела мехўранд. Аз ин љо, ба чунин хулоса омадан мумкин аст: азбаски милањо якхелаанд ва ба њамон як мавод соиш дода электрнок карда шудаанд, бинобар њамин тасдиќ намудан мумкин аст, ки заряди онњо якљинсаанд. Пас, љисмњое, ки зарядашон якљинса аст, якдигарро тела медињанд. Ба милаи эбонитии электрноки овезон милаи ба маводи абрешимї соиш додашудаи шишагинро наздик меорем. Мебинем, ки милаи эбонитї ба милаи шишагин љазб мешавад (расми 43). Аз ин таљриба маълум мешавад, ки љинси заряди милаи шишагин, ки ба матои абрешимї соиш дода шудааст, аз љинси заряди милаи эбонитї, ки ба маводи мўйина соиш дода шудааст, фарќ мекунад. Пас, ду љинси заряди электрї мављуд будааст. Заряди милаи шишагинро, ки ба маводи абрешимї соиш дода шудааст, мусбат ва заряди милаи эбонитиро, ки ба маводи мўина соиш дода шудааст, манфї номидаанд. Баъзе љисмњо, мисли милаи шишагин, мусбат заряднок шуда, љисмњои дигар, чун милаи эбонитї манфї заряднок мешаванд. Љинси заряди милањоро албатта, шартан мусбату манфї номидаанд. Расми 43 89 Дар табиат, ду љинси заряди электрї, яъне мусбат ва манфї вуљуд доранд. Зарядњои мусбатро бо аломати (+) ва зарядњои манфиро бо аломати (−) ишорат мекунанд. Аз таљрибањои гузаронидашуда маълум мешавад, ки зарядњои аломаташон якхела якдигарро тела медињанд ва зарядњои аломаташон гуногун, ба якдигар љазб мешаванд. Саволњо 1. Милањои ба маводи мўйина соишдодашуда, ки заряднок шудаанд ба якдигар чї хел таъсир мекунанд? 2. Милаи зарядноки эбонитї ба милаи зарядноки шишагин чї гуна таъсир мекунад? 3. Дар табиат чанд љинси заряди электрї мављуд аст? 4. Љисмњои аломати зарядашон якхела ба якдигар чї гуна таъсир мекунанд? Љисмњои аломати зарядашон гуногун чї? Машќи 13 1. Сабаб чист, ки њангоми бо шонаи эбонитї шона задани мўйи сар, он шона ќобилияти «мўйрабої» пайдо мекунад? 2. Дар электрнокшавї чанд љисм иштирок мекунад? 3. Њангоми бо маводи абрешимї соиш додани милаи шишагин, он чї гуна заряднок пайдо мешавад? 4. Ду милаи шишагини бо маводи абрешимї соиш додашуда ба якдигар чї гуна таъсир мекунанд? Озмойиш дар хона Ба воситаи шонаи пластмассагини хушк мўйи хушки тозаатонро шона карда, исбот кунед, ки он электрнок шудааст. Барои исбот кардан, таъсири мутаќобили шонаро бо ќоѓазпорањо, фаввораи оби љумаки лўлањои обгузарон, як ќисм ноќили дар ресмон овезон ва ѓайрањо мушоњида кунед. 2. Бутилкаи тозаи хушкро бо ќоѓази рўзнома (газета) соиш дода онро электрнок кунед. Электрнок будани онро исбот кунед (ниг. ба супориши 1). 3. Љадвал, шона ё ручкаи пластмассиро гирифта, онњоро бо ягон матои мўйина соиш дода электрнок кунед. Сонї ин љисмњоро ба пардаи тиреза наздик кунед. Шумо 90 чиро мушоњида мекунед? Њодисаи мушоњида кардаатонро шарњ дињед. 4. Вараќи ќоѓазро ба девор пахш карда, онро бо чутка соиш дињед. Ќоѓаз дар девор «мечаспад». Сабаби ин дар чист? Агар ин гуна вараќи ќоѓазро ба ќоѓазпорањои майда наздик барем, ќоѓазпорањоро ба худ мекашад. Ин љо сабаб чист? § 30. Ќонуни баќои заряди электрї Дар њолати муќаррарї љисмњо безаряд мебошанд, яъне миќдори зарядњои манфии онњо ба миќдори зарядњои мусбаташон баробар мебошад. Њангоми ба њамдигар соиш додани љисмњо аз нав таќсимшавии зарядњои мављуда ба амал меояд. Ќисме аз электронњо аз як љисм ба љисми дигар мегузаранд. Дар таљрибаи гузаронидаамон зарядњои манфї (−) аз маводи мўйина ба эбонит гузашта буд. Њангоми заряднок кардани љисмњо заррањои нави заряднок пайдо намешаванд ва заррањои пештар вуљуддошта нест намегарданд, яъне миќдори заррањои заряднок бетаѓйир мемонад. Њангоми электрнокшавии љисмњо ќонуни баќои заряди электрї иљро мешавад. Ин ќонун дар системањое татбиќ мешавад, ки ба он аз берун заррањои заряднок дохил намешаванд ва ба берун низ намебароянд, яъне ин ќонун дар системаи сарбаст татбиќшаванда мебошад. Дар системаи сарбаст суммаи алгебравии миќдори зарядњои љисмњои система њамон ќадар, ки буд, боќї мемонад. Ин хулоса чун ќонуни баќои миќдори заряд маъмул гаштааст. Агар заряди заррањоро бо q1, q2, q3 ва ѓайрањо ишора намоем, он гоњ q1+q2+q3+…+qn=const мешавад. Агар миќдори заррањои заряднок таѓйир наёбад, он гоњ ќонуни баќои заряд њатман иљро мешавад, вале заррањои электрї ба якдигар табдил ёфта, пайдо ва нобуд гашта, заррањои нав ба вуљуд оварда метавонанд. Дар њама мавридњо заррањои заряднок љуфт-љуфт пайдо мешаванд, ба њар як заряди мусбат як заряди манфї рост меояд, зарядњои онњо аз рўйи модул якхела, вале аз рўйи аломат 91 муќобил мебошанд. Заррањои заряднок боз фаќат љуфт−љуфт нест шуда, ба заррањои безаряд (нейтрал) табдил меёбанд. Дар њама њолатњо суммаи зарядњои системаи сарбаст њамеша як хел мемонад. Саволњо 1. Дар кадом њолат љисмњо безаряданд? 2. Њангоми заряднок шудани љисмњо заррањои заряднок пайдо мешаванд ё не? 3. Ќонуни баќои заряди электриро таъриф дињед. 4. Оё зарядњои пайдошуда аз рўйи модул ва аз рўйи аломаташон як хел шуда метавонанд? § 31. Электроскоп Асбобе, ки бо ёрии он заряднок будани љисмњоро ошкор мекунанд, электроскоп номида мешавад. Электроскоп аз калимаи юнонии «электрон» ва «скопео»-мушоњида кардан (ошкор кардан) гирифта шудааст. Электроскоп, асосан аз милаи оњанини А (расми 44), ки дар як нўгаш кураи В пайваст аст, иборат мебошад. Ба нўги дигари мила ду вараќчаи тунуки ќоѓазини С часпонида шудааст. Агар ягон љисми манфї ё мусбат заряднокшударо ба кураи В-и электроскоп расонем, вараќчањои он ба ду тараф аз њамдигар дур мешаванд. Расми 44 92 Сабаби аз њамдигар дур шудани вараќчањо он аст, ки вараќчањои электроскоп тавассути милаи оњанин заряднок мешаванд. Аз сабаби он ки њарду вараќча якхела (манфї ё мусбат) заряднок мешаванд, бинобар ин аз њамдигар тела мехўранд. Агар ба кураи нўги милаи электроскопи заряднок љисми безарядро расонем, вараќчањои он ба њамдигар наздик мешаванд, яъне безаряд мешаванд. Масалан, агар мо дастамонро ба кураи нўги милаи электроскопи заряднок расонем, он безаряд мешавад. Њангоми заряднок кардани электроскоп вараќчањои он чї ќадаре ки аз њамдигар дур шаванд, ин онро мефањмонад, ки электроскоп њамон ќадар зиёд заряднок шудааст. Намунаи дигари электроскоп низ мављуд аст. Дар он аќрабаки сабуки В аз милаи Д заряд гирифта ба ягон кунљ майл мекунад (расми 45). Агар ягон љисми заряднокро ба милаи электроскоп расонем, он гоњ як ќисми заряди љисм ба мила мегузарад ва аќрабак низ заряднок шуда, аз мила ба ягон кунљ майл мекунад. Чї ќадаре ки заряди электроскоп зиёд бошад кунљи майлкунии аќрабак низ њамон ќадар калон мешавад. Саволњо 1. Электроскоп барои чї хизмат мекунад? 2. Тарзи кори электроскопро шарњ дињед. 3. Сабаби аз якдигар дур шудани вараќчањои электроскоп чист? 4. Агар ба электроскопи заряднок љисми безарядро расонем, чї њодиса рўй медињад ? Озмойиш дар хона 1. Як банкаи нимлитраи тозаи хушки сарпўши пластмассагидоштаро гиред. Сарпўши пластмасагии онро аз миёнаљояш сўрох кунед. Як порча сими мисини Расми 45 Д В 93 дарозиаш 10-15 см гирифта, дар як нўги он ду лентачаи аз ќоѓази тунук сохташударо параллелан овезед. Сонї симро аз сўрохии сарпўши банка гузаронида, дањони банкаро пўшонед. Диќќат кунед, ки лентачањои ќоѓазин ба ќаъри банка нарасанд. Электроскопи сохтаи Шумо тайёр шуд. Љадвал, шона ё ручкаи пластмассагинро ба ягон матои мўйина соиш дода, онњоро электрнок карда ба сими мисин расонед. Њодисаи мушоњида кардаатонро шарњ дињед. Асбоби сохтаатонро ба мактаб оред. 2. Мушоњида кунед: агар ба кураи электроскопи заряднок даст расонем, зарядашро гум мекунад (безаряд мешавад). Чаро? 3. Ба ду мехи дар девор куфташуда, бо воситаи ресмон ду лентачаи сабуки аз ќоѓази тунук сохташударо овезед. Аз поён ба ин лентачањо љисми заряднокро наздик оварда, њодисаи мушоњида кардаатонро шарњ дињед. § 32. Заряди электрии элементарї Таљрибаи зеринро дида мебароем. Кураи оњанини (А) ба милаи электроскоп шинондашударо заряднок мекунем. Кураи А-ро ба воситаи милаи оњанини С, ки дастаи эбонитї дорад, ба кураи В-и электроскопи безаряд пайваст мекунем. Нисфи заряди электроскопи А ба электроскопи В мегузарад, яъне заряди аввала ба ду њиссаи баробар таќсим мешавад (расми 47). Акнун курањоро аз њам људо менамоем ва ба кураи В даст мерасонем. Дар натиља он безаряд мешавад (расми 48). Электроскопи А-ро, ки дар он нисфи заряди аввала боќї монда буд, боз ба электроскопи В пайваст мекунем. Зарядњои боќимонда боз ба ду њиссаи баробар таќсим мешаванд. Дар электроскопи А чоряки заряди аввала боќї мемонад. Ба њамин роњ њаштяк, шонздањяк њиссаи заряди Расми 46 94 аввала ва њоказоро њосил кардан мумкин аст. Дар охир заряди кура чунон хурд мешавад, ки онро бо электроскопи оддї ошкор кардан имконнопазир мегардад. Њамин тариќ таљрибањо тасдиќ менамоянд, ки заряди электрї ќиматњои гуногун дошта метавонад. Ин аст, ки заряди электрї бузургии физикї мебошад. Ба сифати воњиди заряди электрї як кулон ќабул карда шудааст, ки ишораташ 1 Кл аст. Ин воњид ба шарафи физики фаронсавї Ш. Кулон њамин тавр номида шудааст. Барои ба њиссањои бенињоят хурд таќсим кардани заряд онро на ба курањо, балки ба заррањои металл ё ќатрачањои моеъ додан лозим аст. Заряди дар чунин љисмњои хурд њосилшударо чен карда муќаррар намудаанд, ки назар ба зарядњои таљрибањои боло заряди миллиардњо маротиба хурдро њосил кардан мумкин аст. Минбаъд зарядро то ягон ќимати муайян таќсим кардан ѓайриимкон гашт. Ин њолат имкон дод тахмин кунем, ки дар табиат зарраи элемента-рии зарядноке мављуд мебошад, ки заряди он таќсимнашаванда мебошад. Ин зарраро электрон номиданд. Ќимати заряди электрон- ро бори аввал олими америкої Р. Милликен (1868- 1953) муайян намудааст. Заряди электрон манфї буда ба е=−1,6.10-19Кл баробар мебо- шад. Массаи электрон ба 9,1.10-31 кг баробар аст. Расми 48 Расми 47 95 Саволњо 1. Оё зарядњои электриро бењудуд таќсим кардан мумкин аст? 2. Зарраи зарядноки хурдтарини электриро чї номиданд? 3. Бузургии заряди электронро кї муайян кардааст? 4. Массаи электрон ба чанд баробар аст? § 33. Майдони электрї Шумо аллакай медонед, ки љисмњои заряднок дар ягон масофа ба якдигар таъсироти мутаќобил мекунанд. Аз синфи 7-ум медонем, ки таъсири як љисм ба љисми дигар бевосита њангоми ба њам расидани онњо ё ба воситаи љисмњои дигар, масалан об, њаво ва ѓайра ба амал меояд. Таъсироти мутаќобили љисмњои заряднок чї тавр ба амал меояд? Дар таљрибањои муоина кардаамон љисмњои заряднок аз якдигар дур воќеъ гашта буданд. Эњтимол, таъсир аз як љисми заряднок ба дигараш бо воситаи њаво гузарад? Инро дар таљриба месанљем. Барои ин электроскопи заряднокро зери сарпўши шишагини насоси њавої мегузорем ва њавои онро кашида мегирем (расми 49). Таљрибањо нишон медињанд, ки љисмњои заряднок дар фазои бењаво њам ба якдигар таъсир мекунанд. Пас, маълум мешавад, ки таъсири мутаќобили љисмњои заряднок њам дар љойи њаводор ва њам дар љойи бењаво ба амал меояд. Саволе ба миён меояд, ки љисми заряднок ба љисми дигар чї тавр таъсир мекунад? Барои њалли ин масъала бисёр олимони љањон дар давоми солњои зиёде машѓул шудаанд. Якумин шуда, физикњои англис Фарадей ва Максвелл ба ин савол љавоб додаанд. Дар асоси гуфтањои Фарадей ва Максвелл фазое, ки љисми заряднокро ињота кардааст, аз фазои ињотакардаи љисми безаряд фарќ мекунад. Мувофиќи гуфтањои онњо њар як љисми заряднок дар атрофи худ майдони электрї ба Расми 49 96 вуљуд меорад. Љисмњои заряднок ба якдигар бо воситаи майдони электриашон таъсир мерасонанд. Майдони электрї як намуди материя мебошад, ки аз модда фарќ мекунад. Мо бо ёрии узвњои њиссиётамон майдони электриро бевосита дарк карда наметавонем. Мављудияти майдони электриро танњо аз рўйи таъсири он муайян кардан мумкин аст. Дар таљрибањое, ки дар дарсњои гузашта баён шуда буданд, на танњо милаи эбонитии заряднок бо майдони электриаш ба милаи шишагин таъсир мекунад, балки милаи шишагин њам дар навбати худ бо майдони электриаш ба милаи эбонитї таъсир мекунад. Бинобар ин таъсири мутаќобили љисмњои заряднок мушоњида карда мешавад. Таљрибаи зеринро муоина мекунем. Ба ресмон саќќочањои сабукро овехта, онњоро заряднок мекунем. Дар наздикии онњо ягон љисми А-и њамон хел заряднокро љойгир менамоем (расми 50). Њар ќадаре ки саќќочањо ба саќќои А наздик карда шаванд, майдони электрии саќќочањои заряднок ба майдони электрии саќќои А бо њамон ќадар ќувваи калон таъсир мекунад. Дар натиља саќќочањо аз саќќои А њамон ќадар дур мешаванд. Пас, дар наздикии љисмњои заряднок таъсири майдон зўртар ва њангоми аз он дур шудан таъсири майдон суст мешавад. Саволњо 1. Љисмњои заряднок ба якдигар чї гунатаъсир мекунанд? 2. Дар атрофи љисми заряднок чї гуна майдон мављуд аст? 3. Дар љойи бењаво таъсир аз як љисми заряднок ба љисми дигар гузашта метавонад? 4. Кадом олимон майдони электрии зарядњоро шарњ додаанд? 5. Мо майдони электриро њис мекунем ё не? 6. Мављудияти майдони электриро чї тавр ошкор мекунанд? Расми 50 А 97 7. Ваќте ки љисмњои заряднок бо њам наздик шаванд, таъсири мутаќобили онњо чї гуна мешавад? § 34. Ќонуни Кулон Чї тавре ки зикр ёфт, байни љисмњои заряднок ќуввањои зиёди љозибаю теладињї амал мекунанд. Бузургии ќуввањои электриро мувофиќи ќонуни асосии электростатика–фасли электр, ки дар он таъсироти мутаќобили љисмњои ороми заряднок тадќиќ карда мешавад–ќонуни Кулон муќаррар намудан имконпазир аст. Кулон бузургии ќуввањои таъсироти байни зарядњои нуќтагиро (љисмњои зарядноки андозањояшон назар ба масофае, ки дар он таъсироти љисмњои заряднок муайян карда мешаванд, хеле хурданд) бо ёрии тарозуи чархзанандае, ки њамтояшро Г.Кавендиш (1731-1810) барои муќаррар сохтани доимии љозиба истифода бурда буд, чен намуд (расми 51). Бояд таъкид кард, ки Кавендиш ин ќонунро якчанд сол пештар ошкор сохта буд, вале аз сабаби ба чоп надоданаш то кашфи Кулон мањфуз мондааст. Кулон тавассути таљрибањояш муќаррар сохт, ки ќувваи таъсири мутаќобили ду љисми нуќтагии зарядноки ором дар вакуум ба њосили зарби модули зарядњо мутаносиби роста ва ба квадрати масофаи байни онњо мутаносиби чаппа мебошад. Ин ќувваро ќувваи кулонї меноманд. Агар модули зарядњоро бо 1 q ва 2 q , масофаи байни онњоро бо r ишорат кунем, ќонуни Кулонро чунин навиштан мумкин аст: 2 1 2 r q q F k ⋅ = (34.1) Расми 51 98 дар ин ифодаи математикии ќонуни Кулон k − коэффитсиенти мутаносибист, ки ба интихоби системаи воњидњо вобаста аст. Дар таљриба муќаррар карда шудааст, ки дар Системаи воњидњои байналхалќї (СИ) 2 2 9 Кл 9 10 Н м ⋅ k = ⋅ (34.2) яъне бузургии воњиднок мебошад. Дар СИ коэффитсиенти мутаносибии k − ро чун 0 4 1 πε k = (34.3) ќабул кардаанд, ки ин тарзи пешнињоди коэффитсиенти мутаносибї дар бисёр формулањои фасли электростатика ба барњам хўрдани зарбшавандаи 4π меоварад. Дар ифодаи (34.3) бузургии 2 2 12 0 Н м 8,85 10 Кл ⋅ ε = ⋅ − (34.4) доимии электрї ном гирифтааст. Саволњо 1. Дар байни заррањои зарядноки њамном чї гуна ќуввањо амал мекунанд? 2. Таљрибаи Кулонро шарњ дињед. 3. Формулаи Кулонро нависед ва онро шарњ дињед. Намунаи њалли масъала Дар кадом масофа ќувваи таъсироти мутаќобилии зарядњои 1мкКл ва 10 нКл ба 9 мН баробар мешавад. Дода шудааст Њал q1=1 мкКл=10-6 Кл Дар асоси ќонуни Кулон меёбем: q2=10 нКл=10.10-9 Кл F=9 мН=9.10-3 Н r-? 2 2 9 Кл 9 10 Н м ⋅ k = ⋅

2

1 2 r q q F k ⋅

[вироиш]

⋅ ⋅ = F k q q r2 1 2 99 Шарл Огюстен Кулон (1736-1806) – физики фаронсавї, муњандиси њарбї. Кулон дар баробари омўзиши таъсироти мутаќобили љисмњои заряднок, инчунин таъсири мутаќобили ќутбњои магнитњои дарозро низ тадќиќ кардааст. Намудњои гуногуни соишро омўхта, соли 1781 ќонунњои соиши лаѓжиш ва ѓелишро муќаррар намудааст. 2 2 2 3 5 3 6 9 2 2 9 м 10 м 10 10 9 10 Н 10 Кл 10 10 Кл Кл 9 10 Н м − − − − − −

[вироиш]

⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = r = r2 = 10−2м2 =10−1м = 0,1м =10см Машќи 14 1. Ду заряди мусбати бузургияшон баробар аз якдигар дар масофаи 3 см љой гирифта, ба якдигар бо ќувваи 16.10-5 Н таъсир мекунанд. Бузургии њар як заряд ёфта шавад. (Љавоб: 14,4⋅10-9 Кл) 2. Ќувваи таъсири мутаќобили ду заряди њар яке 10 нКл, ки аз њамдигар дар масофаи 3 см воќеанд, чї ќадар аст? (Љавоб: 1 мН) § 35. Шадидият ва потенсиали майдони электрї 1. Шадидияти майдони электрї Ба заряди озмоишии q′ дар нуќтаи масофааш r аз q (расми 52) мувофиќи ќонуни Кулон ќувваи r2 F k q q ′⋅ = (35.1) таъсир мекунад. Агар q –ро дур андохта, дар љойи он бонавбат њамин гуна зарядњои озмоишии бузургиашон q1, q2, q3, …, qn –ро гузорем, ба онњо ќуввањои гуногуни 2 1 1 r F k q q ′⋅ = ; 2 2 2 r F k q q ′⋅ = ; 2 3 3 r F k q q ′⋅ = ;…; r2 F k q qn n ′⋅ = Љавоб: 10 см q q′ r Расми 52 100 таъсир мекунанд, вале нисбатњои r2 k q q F ′ = ; 2 1 1 r k q q F ′ = ; 2 3 3 r k q q F ′ = ; …; r2 k q q F n n ′ = дорои њамон як ќимати ба ин нуќта хоса мебошанд (ба тарафњои рости ин ифодањо диќќат дињед!). Аз ин рў нисбати ќувваи аз тарафи майдон ба заряди нуќтагї таъсиркунанда, бар бузургии њамин заряд шадидияти майдони электрї номида мешавад. Шадидияти майдонро бо њарфи Е r ишорат карда, мувофиќи формулаи q Е F r r = (35.2) муайян мекунанд. Яъне, шадидияти майдони электрї ададан ба ќуввае баробар аст, ки бо он майдон ба заряди воњидии дар нуќтаи муайяни ин майдон љойгир кардашуда таъсир мерасонад. Шадидият њамчун бузургии тавсифдињандаи ќуввагии майдон вектор мебошад, ки он дар нуќтаи муайяни майдон бо вектори ќувваи ба заряди мусбати дар ин нуќта љойгир мекарда таъсировар њамсамт аст (расми 53 а, б) Воњиди шадидият мувофиќи формулаи (35.2) муайян карда мешавад ва дар СИ 1 Нютон бар Кулон (мухтасар 1Н/Кл) мебошад: яъне, 1Н/Кл шадидияти нуќтаи майдонест, ки дар он ба заряди бузургиаш 1Кл аз тарафи майдон ќувваи 1Н таъсир мекунад. 1Н/Кл=1В/м Тадќиќотњо нишон доданд, ки формулаи (35.2) на фаќат барои тавсифи майдони заряди нуќтагї, балки майдони њар гуна љисми заряднок истифода кардан муфид аст. q А В С D + − A E r D E r q C E r В E r б) a) Расми 53 101 Шадидияти майдони электрии заряди нуќтагї мувофиќи формулањои (35.1) ва (35.2) муайян карда мешавад: r2 Е = k q (35.3) яъне, шадидияти майдони электрии заряди нуќтагї ба бузургии заряде, ки майдонаш тадќиќ меёбад, мутаносиби роста буда, ба квадрати масофа мутаносибан кам шуда меравад. 2. Потенсиали майдони электрї Агар дар нуќтаи масофааш r аз заряди нуќтагии q бонавбат зарядњои озмоишии q1, q2, q3, …, qn –ро љойгир намоем, энергияи потенсиалии онњо мувофиќи формулаи r W k q q p ′ = ќиматњои гуногун мегирад, вале нисбатњои r k q q W q W q W q W n p p p pn ′

= = ...[вироиш]

2 2 1 1 (35.4) дар ин нуќтаи майдон њамон як ќимат доранд ва барои ин нуќта хосанд. Њамин аст, ки нисбати энергияи потенсиалии љисми зарядноки дар ягон нуќтаи майдон љойгирбуда бар миќдори заряди ин љисм њамчун бузургии энергетикии тавсифдињандаи ин нуќта ќабул шудааст ва потенсиали нуќтаи майдон ном дорад. Потенсиали нуќтаи майдонро бо њарфи ϕ ишорат карда, мувофиќи формулаи зайл муайян мекунанд: q Wϕ = p (35.5) Пас, потенсиали нуќтаи маълуми майдони электрї ададан ба энергияи потенсиалии миќдори воњидии заряди дар ин нуќтаи майдон љойгирбуда баробар аст. Аз формулаи (35.4) бармеояд, ки потенсиали майдони заряди нуќтагии q дар масофаи r аз он дар вакуум бо формулаи 102 r ϕ = k q (35.6) муайян карда мешавад. Агар потенсиали нуќтаи майдон маълум бошад, энергияи потенсиалии заряди дар ин нуќта љойгирбударо муайян кардан имконпазир мебошад: W = q ⋅ϕ p (35.7) Фарќияти куллии ду бузургии тавсифдињандаи майдони электрї – шадидият ва потенсиал дар он аст, ки якумї бузургии вектори асту дигар бузургии скалярї мебошад. Воњиди потенсиалро мувофиќи формулаи (35.5) муќаррар менамоянд ва дар СИ 1 волт (мухтасар 1В) ном дорад. 1В = 1Љ/1Кл Яъне, 1В потенсиали нуќтаи майдонест, ки дар он заряди миќдораш 1 Кл дорои энергияи потенсиалии 1 Љ мегардад. Саволњо 1. Шадидияти майдони электриро таъриф дињед. 2. Воњиди шадидияти майдони электрї кадом аст? 3. Шадидияти майдони заряди нуќтагї ба чї баробар аст? 4. Потенсиали майдони электриро таъриф дињед. 5. Воњиди потенсиали майдони электрї кадом аст? 6. Потенсиали майдони заряди нуќтагї ба чї баробар аст? Машќи 15 1. Дар нуќтаи майдоне ба заряди 5⋅10-9 Кл ќувваи 3⋅10-4 Н таъсир мекунад. Шадидияти майдонро дар ин нуќта ёбед. (Љавоб: 60 кВ/м) 2. Дар нуќтае, ки шадидияти майдони электрї ба 2 кВ/м баробар аст, ба заряди 12 нКл чї ќадар ќувва таъсир мекунад? (Љавоб: 24 мкН) 3. Шадидияти майдони заряди 36 нКл-ро дар нуќтањое ёбед, ки онњо аз заряд 9 ва 18 см дуранд. (Љавоб: 40 кВ/м; 10 кВ/м) 4. Шадидият ва потенсиали майдони заряди нуќтагии 4⋅10-8 Кл-ро дар нуќтае муайян кунед, ки он аз заряд 2 см дур аст. (Љавоб: 900 кВ/м; 18 кВ) 103 § 36. Ноќилњо, нимноќилњо ва диэлектрикњо Барои заряди электриро ба ду њисса таќсим кардан, электроскопњоро ба воситаи милаи оњанин (расми 47), ки дастаи эбонитї дошт, пайваст карда будем. Агар дар ин таљриба мо ба љойи милаи оњанин милаи шишагинро истифода кунем, зарядњо аз электроскопи А ба электроскопи В наќл карда намешаванд, чунки шиша заряди электриро интиќол намекунад. Моддањо аз љињати ќобилияти гузарондани зарядњои электрї шартан ба ноќилњо, нимноќилњо ва ѓайриноќилњо (диэлектрикњо) људо мешаванд. Моддањое, ки заряди электриро хуб мегузаронанд, ноќилњо номида мешаванд. Металлњо, хок, мањлули намак, кислота ва ишќорњо дар об ба ноќилњо дохил мешаванд. Одаму њайвонот низ ноќиланд. Инро дар таљриба ошкор кардан мумкин аст. Агар ба электроскопи заряднок даст расонем, он безаряд мешавад. Заряд аз электроскоп бо воситаи бадани мо ба замин мегузарад. Аз металлњо нуќра, мис ва алюминий бењтарин ноќилњои электрианд. Симњои шабакаи электриро бештар аз алюминий тайёр мекунанд. Моддањое, ки онњо зарядњои электриро намегузаронанд, диэлектрикњо номида мешаванд. Ба диэлектрикњо эбонит, ќањрабо, чинї, резин, пластмассањо, абрешим, капрон, карасин, равѓанњо дохил мешаванд. Симњои мисин ва алюминии дар хонањо гузаро- нидашавандаро бо ќабати диэлектрикии резинї рўйпўш мекунанд. Симњои шабакаи берунї дар симчўбњо бо ёрии диэлектрикњои чинї махкам карда мешаванд. Инчунин дастаи асбобњои бо энергияи электр коркунанда (дарзмоли электрї, чойники электрї, обљўшонаки электрї)-ро аз пластмасса тайёр мекунанд. Дар табиат боз моддањое мављуданд, ки хосияти онњо аз љињати электргузаронї на ба ноќилњо ва на ба диэлектрикњо монанданд. Чунин моддањоро нимноќилњо мегўянд. 104 Ба моддањои хусусияти нимноќилидошта германий, аксарияти минералњо, кремний, оксидњо, сулфидњо ва ѓайрањо дохил мешаванд. Асбобњои аз нимноќилњо сохташуда дар соњаи радиотехника ва автоматика васеъ ба кор бурда мешаванд. Саволњо 1. Бо мисолњо фањмонед, ки чї тавр зарядњо аз электроскопи заряд- нок ба электроскопи безаряд мегузаранд? 2. Моддањо аз љињати ќобилияти гузарондани зарядњои электрї чанд навъ мешаванд? 3. Ноќил чист? Мисолњо оред. 4. Чиро диэлектрик меноманд? Мисолњо оред. 5. Диэлектрикњоро дар куљо истифода мебаранд? 6. Нимноќилњоро дар куљо истифода мебаранд? Озмойиш дар хона Аз ашёњои хонаатон ба дафтаратон дар шакли зайл ноќилњо ва ѓайриноќилњои электриро нависед. Љадвали 11 № б/т Ноќилњо Диэлектрикњо 1 2 3 4 5 6 105 § 37. Ѓунљоиши электрї. Воњидњои ѓунљоиши электрї Ба мисли он, ки моеи якљинсаи миќдоран баробари ба зарфњои шаклу андозањояшон гуногун андохташуда савияњои нобаробари h1, h2, h3 –ро ишѓол менамояд (расми 54), потенсиали ноќилњои шаклу андозаашон тафовутдоштаи миќдори зарядашон баробар мухталиф мешавад. Агар ба њамон як ноќил миќдорњои гуногуни заряд дода шавад, потенсиали он ќадре таѓйир мепазирад, ки ба шаклу андозањояш вобаста аст ва бузургие, ки ин вобастагиро муайян месозад, ѓунљоиши электрї ном дорад. Ѓунљоиши электриро бо њарфи С ишорат менамоянд: Δq = CΔϕ дар ин ифода 2 1 Δq = q − q миќдори зарядест, ки потенсиали ноќилро ба ќадри 2 1 Δϕ =ϕ −ϕ таѓйир медињад: Δϕ Δ C = q (37.1) яъне, ѓунљоиши электрї ададан ба миќдори заряде баробар аст, ки потенсиали ноќилро ба 1В таѓйир дода метавонад. Агар дар ибтидо ноќил заряднок набошад, Δq = q ( ; 0) 2 1 q = q q = аз ин рў Δϕ =ϕ ( ; 0) 2 1 ϕ =ϕ ϕ = мешавад, он гоњ ѓунљоиши электрии ноќили танњоро мувофиќи формулаи ϕ C = q (37.2) муайян кардан равост. Воњиди ѓунљоиши электриро мувофиќи формулаи (37.1) ё (37.2) муќаррар мекунанд ва дар СИ он 1 фарад (мухтасар 1Ф) ба шарафи М. Фарадей ном гирифтааст: 1Ф=1Кл/1В Расми 54 h1 h2 h3 106 Яъне, 1 Ф ѓунљоиши ноќилест, ки агар онро ба ќадри 1 Кл заряднок гардонем, потенсиалаш 1 В мешавад (ё худ ба 1 В таѓйир мепазирад). Ин воњид хеле бузург аст, аз ин рў ѓунљоиши ноќилњои муќаррариро ба воњидњои хурдтари микро-, нано- ва пикофарадањо (1 мкФ=10-6 Ф, 1 нФ=10-9 Ф, 1 пФ=10-12 Ф) ифода менамоянд. Саволњо 1. Чиро ѓунљоиши электрї меноманд? 2. Формулаи ѓунљоиши электриро нависед. 3. Ѓунљоиши электрї ба чї вобаста аст? 4. Воњиди ѓунљоиши электриро таъриф дињед. Боз кадом воњидњои ѓунљоиши электриро медонед? § 38. Конденсаторњо. Пайвасти конденсаторњо Барои ѓун кардани миќдори зиёди заряд дастгоњњое истифода мешаванд, ки конденсаторњо ном гирифтаанд (аз сухани лотинии зич, ѓализ кардан). Конденсаторњо яке аз љузъњои асосии наќшањои электрианду дар радиотехника, электротехника ва соњањои дигари техника татбиќи васеъ ёфтаанд. Њар гуна конденсатор системаи ду ноќилест, ки аз якдигар бо ќабати тунуки диэлектрик људоянд. Вобаста ба шакли ноќилњо конденсаторњои њамвор, сферї ва силиндриро фарќ мекунанд (масалан, порчаи кабели телевизион чун конденсатори силиндрї дониста шуданаш равост). Истифодаи системаи ду ноќил ѓунљоиши системаро назар ба ѓунљоиши ноќили танњо зиёдтар мегардонад ва бартарињои дигар низ дорад, чунончи майдони электрї танњо дар байни ду ноќили ба миќдорњои баробару гуногунном заряднок вуљуд дорад. Дар воќеъ, агар ба ноќили заряднок (масалан мусбат)-и потенсиалаш ϕ ноќили дигари заряднок набударо наздик орем (расми 55), ба туфайли индуксияи электростатикї дар сатњи ба ноќили заряднок наздикбудаи − − − − − + ++ + + + Расми 55 107 ноќили дуюм зарядњои муќобилаломат (дар мисоли мо манфї) љамъ шуда, майдони ноќили якумро суст мегардонанд (њарчанд зарядњои њамноми нисбатан дур љойгиршудаи ноќили дуюм ин майдонро ќадре пурзўр мекунанд). Њамин аст, ки потенсиали натиљавии ноќили якум ϕ ′ назар ба ϕ паст мефарояд (ϕ′ <ϕ ) . Пас, њарчанд то ин дам ноќили танњои заряднок дигар миќдори заряд ќабул карда метавониста бошад њам, акнун ќудрати миќдори муайяни заряди иловагї гирифтан пайдо менамояд. Ба ибораи дигар, ѓунљоиши системаи ду ноќил назар ба ѓунљоиши ноќили танњо бештар мегардад. Конденсатори соддатарин аз ду лавњаи металлии параллелан љойгирбудаи масоњати њар яке S, ки бо ќабати тунуки диэлектрик (аз љумла њаво)-и ѓафсиаш d људо таркиб ёфтааст ва он конденсатори њамвор ном дорад (расми 56). Бештар конденсатори њамворро аз ду навори тунуки металлї (фолга)-и бо ќабати борики коѓази равѓанолуд ё парафинї људо ва ба шакли чоркунља ќатшуда ё ѓалтакшакл печонидаи бо ќабати муњофизї, масалан сафол рўйпўш тайёр мекунанд. Сатњи пурраи конденсатор хеле бузург асту масофаи байни рўяњо ба ѓафсии диэлектрики коѓазї ё пластмасса баробар аст. Дар конденсатори электролитї масоњати рўяњо чандон бузург нест, вале масофаи байни онњо бо ѓафсии навори химиявие муайян карда мешавад, ки аз 10 то 100 атом иборат буда метавонад. Аз ин рў d чунон хурд аст, ки боиси ѓунљоиши хеле зиёд мегардад, вале дар ин маврид навори тунуки химиявї то замоне боќї мемонад, ки майдони электрї самти муайяне дошта бошад. Њамин аст, ки дар конденсаторњои электролитї ќутбњо њатман нишон дода мешаванд ва риояи онњо зурур мебошад, вагарна ба зудї конденсатор аз кор мебарояд. S S d Расми 56 108 Дар конденсатори сафолї низ масоњати лавњањо бузург нест ва масофаи байни онњо чандон хурд намебошад, вале таъсирпазирии диэлектрикии моддаи дар байни рўяњо љойгирбуда хеле зиёд аст, ки ѓунљоиши калонро боис мегардад. Одатан фосилаи байни рўяњо бо титанати барий, ниобати литий пур карда мешавад. Ѓунљоиши конденсатор бо нисбати миќдори заряди яке аз лавња (рўя)-њои он q бар фарќи потенсиалњои рўяњо чун (37.2) муайян карда мешавад: 1 2 ϕ −ϕ С = q (38.1) Азбаски дар байни ду лавњаи параллелии гуногунному мунтазам заряднок майдон якљинса аст, бинобар ин барои њисоби ѓунљоиши конденсатори њамвор формулаи њосил мегардад: d С 0S εε = (38.2) Пас, шаклу андозањо ва таъсирпазирии диэлектрикии муњити байни рўяњоро дониста, ѓунљоиши конденсатори њамворро ба тарзи назариявї муќаррар кардан имконпазир мебошад. Пайвасти конденсаторњо Аз конденсаторњои мављуда бо усули ба батарея пайваст кардан, ѓунљоишњои гуногун ба даст овардан мумкин аст. Одатан ду навъи пайвасти конденсаторњо: параллелї ва пай дар пай мавриди истифода ќарор меёбад. а) Пайвасти параллелї Агар њама рўяњои чапи якчанд конденсаторро дар як нуќта ва рўяњои рости онњоро дар нуќтаи дигар васл намоем, пайвасти параллелии конденсаторњо њосил мешавад (расми 57). Агар ба чунин батарея заряди умумии миќдораш q -ро дињем, он мувофиќи ѓунљоиши њар як конденсатор дар рўяњо, масалан рўяњои чап тавре таќсим мешавад, ки сатњњои ин рўяњо Расми 57 109 эквипотенсиалї ва потенсиалњояшон баробари 1 ϕ гарданд. Дар рўяњои муќобили конденсаторњо ба туфайли индуксияи электростатикї зарядњои аломаташон муќобил ангезонида, чун дар рўяњои чап таќсим мегарданд ва бигузор потенсиалњояшон 2 ϕ шавад. Мувофиќи ќонуни баќои заряд: q = q + q +...+ qn 1 2 ва бо сабаби ( ); 1 1 1 2 q = C ϕ −ϕ ( );...; 2 2 1 2 q = C ϕ −ϕ ( ); 1 2 = ϕ −ϕ n n q C будан ва айнан њамин тавр ( ) 1 2 = ϕ −ϕ ум q C донистан равост. Аз ин рў ифодаи зайл њосил мешавад: ум n С = C +C +...+C 1 2 (38.3) Яъне, ѓунљоиши чунин батарея назар ба ѓунљоиши конденсатори алоњида меафзояд. Њамин тариќ, барои њосил кардани ѓунљоишњои зиёд аз пайвасти параллелии конденсаторњо истифода бурдан мебояд. б) Пайвасти пай дар пай Агар рўяи рости конденсатори якум ба рўяи чапи конденсатори дуюм, рўяи рости ин конденсатор бо рўяи чапи конденсатори сеюм ва њоказо васл бошанд, пайвасти пай дар пай њосил мешавад (расми 58). Њангоми рўяи чапи конденсатори якумро ба ќадри + q заряднок кардан рўяи рости он ба туфайли индуксияи электростатикї дорои миќдори заряди − q ва њамин аст, ки рўяи чапи конденсатори дуюм ба ќадри + q заряднок мешавад ва рўяи рости он миќдори заряди ба − q баробарро мегирад ва њоказо ба њамин минвол. Пас, њама конденсаторњо љуфт-љуфт дорои миќдорњои якхелаи заряд, вале гуногунном мегарданд: ум n q = q = q = ... = q 1 2 . Њамин аст, ки барои се Расми 58 110 конденсатори пай дар пай васлшуда, ифодаи зайлро навиштан равост: = − = ( − ′ ) + ( ′ − ′ ) + ( ′ − ) = 1 2 1 2 1 2 1 2 ϕ ϕ ϕ ϕ ϕ ϕ ϕ ϕ ум U 1 2 3 =U +U +U (38.4) Аз ин рў n n ум ум С q С q С q С q = + +...+ 2 2 1 1 ё ки ум n С С С С 1 1 1 ... 1 1 2 = + + + (38.5) мебошад. Яъне ѓунљоиши чунин батарея назар ба ѓунљоиши конденсатори алоњида кам мешавад. Пайвасти пайдарпайи ду конденсатор бештар дар амалия дучор меояд, аз ин рў формулаи њисоби ѓунљоиши умумиро барои ин маврид алоњида баррасї карданро лозим медонем: мувофиќи (38.5): 1 2 1 2 С С С С С ум + ⋅ = (38.6) мешавад. Саволњо 1. Конденсатор чї гуна асбоб аст ва барои чї истифода мешавад? 2. Кадом намуди конденсаторњоро медонед? 3. Ѓунљоиши электрии конденсатори њамвор ба чї баробар аст? 4. Пайвасти параллелии конденсаторњоро фањмонед. 5. Пайвасти пайдарпайии конденсаторњоро фањмонед. 6. Конденсаторњоро дар куљо истифода мебаранд? Машќи 16 1. Дар конденсатор навиштаљоти С=100 пФ ва U=300 В чиро ифода мекунад? 2. Агар њангоми то шиддати 1,4 кВ заряднок кардани конденсатор он 28 нКл заряд гирад, ѓунчоишаш чї ќадар будааст? (Љавоб: 20 пФ) 111 3. Ѓунљоиши зиёдтарини конденсатори мактабї 58 мкФ аст. Њангоми онро ба манбаи шиддати доимии 50 В пайваст кардан чї ќадар заряд захира мешавад? (Љавоб: 2,9 мКл) 4. Аз конденсаторњои ѓунљоишашон 2000 пФ, 5000 пФ ва 0,1 мкФ чї ќадар ѓунљоиши зиёдтарин ва камтаринро њосил кардан мумкин аст? (Љавоб: 0,017 мкФ; 0,00125 мкФ) § 39. Энергияи конденсатори заряднок Барои заряднок кардани конденсатор кори муайян иљро карда, зарядњои мусбату манфиро аз њам људо кардан мебояд. Мувофиќи ќонуни баќои энергия ин кор ба энергияи конденсатор баробар мебошад. Заряднокшавии конденсаторро њамчун раванди иљрои кори кўчондани заряд аз як рўя ба рўяи дигар донистан лозим аст. Аз ин рў барои муќаррар сохтани энергияи конденсатор аз ифодаи C W qU CU q 2 2 2 1 2 1 2 = 1 = = (39.1) истифода мекунанд. Исбот кардан мумкин аст, ки ин формулањоро на танњо барои њисоб кардани энергияи конденсатори њамвор, балки барои њисоб кардани энергияи њар гуна конденсатори дигар низ истифода кардан мумкин аст. Саволњо 1. Формулаи энергияи конденсатори заряднокро навишта шарњ дињед. § 40. Сохти атом Моддањо аз заррањои хурд–молекулањо ва атомњо таркиб ёфтаанд. Атомњо низ дорои сохти мураккабанд. Сохти атомро соли 1911 бори нахуст бо роњи таљрибавї физики англис Э. Резерфорд (1871-1937) мавриди омўзиш ќарор дод. Ў ба таљрибањои худ такя намуда, сохти атомро ба таври зайл баён намуд. Агар атоми гидроген, ки дорои сохти соддатарин аст, њамчун љисми куррашакл пазируфта 112 шавад, дар маркази он 1-то зарраи дорои заряди мусбат мављуд аст. Дар атрофи он як зарраи дигар чарх мезанад (расми 59). Ин зарраро электрон номидаанд. Электрон низ дорои заряд буда, аломаташ манфї аст. Зарраи бењаракати дар марказбуда протон номида шудааст. Миќдори протонњо ба миќдори электронњо баробар аст, аз ин рў дар шароити муќаррарї атом аз љињати электрї нейтрал мебошад. Дар маркази атоми элементи гелий 2-то протон ва боз 2-то зарраи безаряд мављуданд (расми 60). Азбаски ин заррањо заряд надоранд, онњоро нейтронњо номиданд. Нейтрон ва протонњои дар маркази атомбударо ядрои атом номидаанд. Њамин тариќ, сохти атом чунин будааст: дар маркази атом ядро љойгир аст, ки он аз протону нейтронњо иборат мебошад. Дар атрофи ядро электронњо њаракат мекунанд. Дар атрофи ядрои гелий ба миќдори баробар ба шумораи протонњо, яъне 2-то электрон чарх мезанад. Њамин чархзанї ба воситаи ќувваи љозибаи протонњо ва электронњо ба амал меояд. Массаи протон тахминан ба массаи нейтрон баробар буда, аз массаи электрон тахминан 1840 маротиба калон мебошад. Аз њамин сабаб массаи асосии атом ба ядрои он рост меояд. Электронњо дар атрофи ядро дар масофањои гуногун љойгиранд. Онњое, ки аз ядро нисбатан дар масофањои дуртар љойгир шудаанд, бо ядро таъсири мутаќобили нисбатан суст доранд. Онњоро электронњои озод меноманд. Атоми электрон гумкардаро ион (иони мусбат) меноманд. Атоми электрон ќабулкардаро иони манфї номидаанд. Саволњо 1. Бори нахуст сохти атомро кї дар таљриба тадќиќ намудааст? 2. Сохти атом чї гуна будааст? Расми 60 Расми 59 113 3. Ядро аз кадом заррањо таркиб ёфтааст? 4. Сохти атоми гидроген ва гелий чї гуна аст? 5. Аз атоми гелий 1-то электрон хориљ шуд, зарраи боќимонда чї ном дорад? 6. Ионњои мусбат ва манфї чї тавр ташкил меёбанд? § 41. Шарњи њодисањои электрї Дар њолати муќаррарї љисмњо безаряданд. Ин чунин маъно дорад, ки миќдори зарядњои манфии љисм ба м и ќ дори зарядњои мусбати он баробаранд. Ваќте ки мо љисмњоро соиш медињем онњо заряднок мешаванд. Дар байни љисмњои соишхўранда мубодилаи электронњои озод ба амал меояд, яъне электронњои озод аз як љисм ба љисми дигар мегузаранд. Дар натиља як љисм мусбат ва дигараш манфї заряднок мешаванд. Љисме, ки адади электронњои он нисбат ба адади зарядњои мусбаташ зиёд аст дорои заряди манфї мегарданд ва баръакс, агар адади электронњо нисбат ба адади зарядњои мусбат кам бошад, љисм мусбат заряднок мешавад. Чї тавре ки аз таљрибањои пешина медонем, њангоми милаи эбонитиро ба маводи мўйина соиш додан, он манфї заряднок мешаваду маводи мўйина бошад, мусбат заряднок мешавад. Инро чунин шарњ додан мумкин аст: њангоми милаи эбонитиро ба маводи мўйина соиш додан, электронњо аз маводи мўйина ба милаи эбонитї Расми 61 а) б) в) 114 мегузаранд. Дар натиља шумораи электронњо дар маводи мўйина кам шуда, дар милаи эбонитї зиёд мешаванд. Аз ин љо маълум мешавад, ки њангоми электрнокшавии љисмњо, зарядњо ба вуљуд наомада, танњо таќсим мешаванд: як ќисми зарядњои манфї (электронњои озод) аз як љисм ба љисми дигар мегузаранд. Таъсири мутаќобили љисмњои зарядноки зарядашон якхела ва ё гуногунро дар таљриба санљидан мумкин аст. Милаи эбонитии заряднокро ба гилзаи металлии безаряди ба ресмон овехташуда мерасонем. Гилзаи безаряд ба милаи эбонитии заряднок љазб мешавад. Мо медонем, ки майдони электрї танњо ба љисмњои заряднок таъсир мекунад. Сабаб дар он аст, ки гилзаи металлї дорои электронњои озод мебошад. Ваќте ки гилза ба майдони электрї дохил мешавад, электронњои озоди он тањти таъсири ќуввањои майдони электрї ба њаракат медароянд. Агар мила мусбат заряднок бошад, он гоњ электронњо ба њамон канори гилза, ки ба мила наздик аст, мегузаранд. Ин канори гилза манфї заряднок шуда, дар канори муќобили он бошад, камии электронњо ба амал омада, мусбат заряднок мешавад (расми 61, а). Аз сабаби он ки канори манфї заряднокшудаи гилза ба мила наздик аст он ба мила љазб мешавад (расми 61, б). Њангоми ба мила расондани гилза як ќисм электронњои он ба милаи мусбат заряднок мегузарад. Дар гилза танњо зарядњои мусбат боќї мемонанд (расми 61, в). Њамин тариќ, њангоми таъсири мутаќобили љисмњои аломаташон якхела ва ё гуногун зарядњои манфї (электронњои озод) аз як љисм ба љисми дигар мегузаранд ва дар натиља њардуи љисм заряднок мешаванд: яке аз љисмњо дорои заряди мусбат мегардаду љисми дигараш бошад, дорои заряди манфї. Саволњо 1. Дар њолатњои муќаррарї љисмњо дорои заряди электрї мебошанд ё не? 2. Љисмњо чї тавр заряднок мешаванд? 115 3. Доир ба заряднокшавии љисмњо мисолњо биёред. 4. Дар кадом маврид љисмњо мусбат ва дар кадом маврид манфї заряднок мешаванд? Машќи 17 1. Барои чї милаи эбонитиро дар даст дошта, тавассути соишдињї заряднок кардан мумкин асту милаи оњанинро не? 2.Одамон њангоми пайваст кардани симњои кандашудаи электрї дастпўшаки резинї мепўшанд.Чаро? 3. Фањмонед, ки њангоми ба маводи мўйина соиш додани эбонит чї њодиса рўй медињад? § 42. Љараёни электр. Шартњои њосил кардани љараёни электр Ваќте ки дар бораи истифодаи энергияи электр: барои равшан кардани хонањо, барои ба кор даровардани дастгоњњо ва муњаррикњои электрї сухан меравад, дар айни њол кори љараёни электрро дар назар доранд. Љараёни электр аз нерўгоњњои барќї бо воситаи симњо ба истеъмолкунандањо наќл карда мешавад. Љараёни электр чист? Барои пайдо шудан ва дар давоми ваќти лозима вуљуд доштани он чї чиз зарур аст? Калимаи «љараён» маънои њаракат ва ё љорї шудани ягон чизро дорад. Масалан, дар дарё ва ќубурњои обљоришаванда-об, дар ќубурњои нефтгузарон-нефт љорї мешаванд. Дар ин мавридњо дар хусуси љараёни об ва нефт сухан меравад. Аз симњое, ки истеъмолкунандагонро бо нерўгоњњои барќї мепайвандад, чї љорї шуда метавонад? Мо њангоми ба электроскопи безаряд пайваст кардани электроскопи заряднок љойивазкунии зарядњоро мушоњида карда будем. Дар ин љо аз ноќили пайвасткунанда электронњои озод тањти таъсири майдони электрии љисми заряднок љорї мешаванд. Њамин тариќ чунин гуфтан мумкин аст: аз симњое, ки истеъмолкунандагонро бо нерўгоњњои барќї мепайванданд, электронњои озод љорї мешаванд. 116 Њаракати ботартиби заррањои заряднокро дар ноќил, љараёни электр меноманд. Љараёни электриеро, ки самт ва ќуввааш бо мурури замон таѓйир намеёбад, љараёни электрии доимї меноманд. Барои дар ноќил пайдо шудан ва вуљуд доштани љараёни электр, аввалан зарур аст, ки заррањои зарядноки озод мављуд бошанд. Фаќат мављуд будани заррањои зарядноки озод барои ба вуљуд омадани љараёни электр кифоя нест. Барои ба вуљуд овардан ва нигоњ доштани њаракати ботартиби заррањои заряднок боз ќуввае зарур аст, ки ба ин зарядњо дар самти муайян таъсир дошта бошад. Ин ќувва аз тарафи майдони электрї ба заррањои заряднок таъсир мекунад. Пас, барои дар ноќил њосил кардани љараёни электр, дар он майдони электриро ба вуљуд овардан лозим будааст. Тањти таъсири ин майдон заррањои заряднок, ки дар ин ноќил озодона љой иваз карда метавонанд, ба самти таъсири ќуввањои электрї ба њаракат меоянд. Дар ин маврид љараёни электр ба вуљуд меояд. Дар ваќти ба Замин пайваст кардани љисми заряднок дар ноќили пайвасткунанда низ љараёни электр пайдо мешавад. Љараёни њосилшуда муддати дароз вуљуд дошта наметавонад, зеро зарядњои љисм дар муддати кўтоњи ваќт ба Замин мераванд ва љисм безаряд мешавад. Бо талаф шудани заряди љисм майдони электрии ноќил низ гум мешавад ва љараёни электр ќатъ мегардад. Њамин тариќ, љараёни электр танњо дар љисме ба вуљуд омада метавонад, ки дар он заррањои зарядноки озод мављуд бошанд ва барои он ки ин заррањо ба њаракати ботартиб дароянд, дар ноќил майдони электрї ба вуљуд овардан лозим аст. Дар амалия майдони электрї бо ёрии манбаъњои љараёни электр ба вуљуд оварда, муддати дароз нигоњ дошта мешавад. Саволњо 1. Љараёни электр чист? 2. Љараёни электрии доимї чист? 117 3. Барои дар ноќил њосил кардани љараён чї бояд кард? § 43. Манбаъњои љараёни электр. Батареяи хушк. Аккумуляторњо Навъњои гуногуни манбаъњои љараён мављуданд, вале дар њар кадоми онњо кори таќсимоти зарядњои мусбату манфї иљро мешавад. Заррањои људошуда дар ќутбњои манбаи љараён ѓун мешаванд. Њамаи манбаъњои љараёни электр аз ду ќутб: мусбат ва манфї иборатанд. Агар ќутбњои манбаъро бо ноќил пайвандем, он гоњ дар ноќил тањти таъсири майдон электрї заррањои зарядноки озод ба њаракат медароянд, яъне љараёни электр пайдо мешавад. Дар манбаъњои љараён дар раванди кори таќсимоти заррањои заряднок энергияи механикї, дохилї ё ягон навъи дигари он ба энергияи электр табдил меёбад. Масалан, дар мошинањои электростатикї (электрофорї) энергияи механикї ба энергияи электр табдил меёбад. Энергияи дохилиро низ ба энергияи электр табдил додан мумкин аст. Агар ду сими гуногунмоддаро кафшер карда, баъд љойи пайвандро гарм кунем, он гоњ дар симњо љараёни электр пайдо мешавад. Њангоми равшан кардани сатњи баъзе моддањо, масалан селен, оксиди мис, силитсий энергияи рўшної бевосита ба энергияи электр мубаддал мешавад. Ин њодисаро фотоэффект меноманд, ки он дар амалия, масалан дар киноњои овоздор, телевизион татбиќи васеъ ёфтааст. Сохт ва кори ду манбаи љараён: батареяњои галванї ва аккумуляторњоро муффасал муоина менамоем. Батареяи хушк Дар охири асри ХVIII олими итолиёвї Алессандро Волта ошкор намуд, ки њангоми ба њам таъсир кардани мис ва кислота људошавии зарядњо ба амал меояд. Расми 62 118 Лавњачаи мисине, ки ба мањлули кислота ѓўтонида шудааст манфї заряднок шуда, худи мањлули кислота бошад, мусбат заряднок мешавад. Ин њодисаро ба асос гирифта Волта якумин манбаи химиявии љараёни электрро сохт, ки он номи элементи галваниро гирифтааст. Элементњои галванї барои фонусњои кисагї, телефонњои мобилї, радиоприёмникњо, телевизорњо чун манбаи љараёни электр хизмат мекунанд. Элементи Волта аз лавњањои рўњин ва мисине, ки ба мањлули обии кислотаи сулфат (Н2SО4) ѓўтонида шудаанд (расми 63) иборат мебошад. Њангоми таъсири мутаќобили кислота ва рўњ, рўњ манфї заряднок шуда, мањлули кислота ва лавњаи мисин бошанд, мусбат заряднок мешаванд. Тањти таъсири майдони электрї электронњо бояд аз лавњаи рўњин ба лавњаи мисин њаракат кунанд. Агар сиќќонакњои элементро, ки ќутбњо номида мешаванд, бо ноќил пайваст кунем, он гоњ дар ноќил љараёни электр пайдо мешавад. Таъсири элементи Волта ба зудї чун манбаи љараён суст мешавад, бинобар ин онро дар амалия кор намефармоянд. Њозир элементи «хушк» татбиќи васеъ ёфтааст. Ин элементро аз он сабаб «хушк» мегўянд, ки дар он ба љойи мањлули кислота хамирае, ки аз орду мањлули навшодир тайёр шудааст, истифода мебаранд. Волта Алессандро (1745 – 1827) – физики итолиёвї, яке аз асосгузорони таълимот дар бораи љараёни электр мебошад. Волта нахустин шуда элементи галваниро сохта, бо њамин ба таълимоти љараёни электр асос гузоштааст. Мањлули кислотаи сулфат Рўњ Мис + Расми 63 119 Дар элементи галвании «хушк» (расмњои 62, 64) реаксияи химиявї ба амал меояд, ки дар натиља энергияи дохилии њангоми реаксия хориљгардида, ба энергияи электр табдил меёбад. Элементи тасвирёфта аз зарфи рўњини А иборат аст, ки ба даруни он милаи ангиштини У гузошта шудааст. Милаи ангиштин дар халтачаи катонии П, ки аз омехтаи оксиди манган (MnО2) ва ангишт пур мебошад, љойгир карда шудааст. Дар ин элемент хамираи К-ро, ки аз орду мањлули навшодир (NH4Cl) тайёр шудааст, истифода мебаранд. Зарфи рўњини хамирадор дар ќуттии катонї љойгир карда шуда, ба болояш як ќабат ќатрони С рехта шудаааст. Барои баромадани газњои њангоми кори элемент њосилшуда, дар ќабати ќатрон сўрохии хурде мављуд аст. Аз якчанд элементи галванї батареяњо тартиб додан мумкин аст. Дар расми 65 батареяи фонуси кисагї тасвир ёфтааст. Дар ин батарея милаи ангиштии элементи якум бо зарфи Расми 65 Расми 64 120 рўњини элементи дуюм ва милаи ангиштии элементи дуюм бошад, ба зарфи элементи сеюм пайваст шудааст. Зарфњои рўњин аз якдигар бо моддањои заряди электриро намегузарондагї људо карда шудаанд. Аз зарфи рўњини элементи якум ва милаи ангиштии элементи сеюм ду лавњаи тунукагї бароварда шудааст, ки онњо ќутбњои батарея њисоб меёбанд. Лавњаи тунукагии кўтоњ ќутби манфї, лавњаи тунукагии дароз ќутби мусбат мебошад. Аккумуляторњо Манбаи љараёни хеле маъмул аккумуляторњо (расми 66) мебошанд. Аккумулятори соддатарин аз ду лавњаи сурбие, ки ба мањлули кислотаи сулфат ѓўтонида шудаанд, иборат аст. Барои он ки аккумулятор манбаи љараён шавад, онро заряднок кардан лозим аст. Барои заряднок кардани аккумулятор љараёни доимии ягон манбаи дигарро аз аккумулятор мегузаронанд. Њангоми зарядгирї дар натиљаи реаксияњои химиявї як электрод мусбат ва электроди дигар манфї заряднок мешавад ва баъд онро чун манбаи мустаќили љараён истифода кардан мумкин аст. Аккумуляторњоро ба таври васеъ ва бо маќсадњои гуногун истифода мебаранд. Онњо барои равшан кардани вагонњои ќаторањо, барои ба кор даровардани муњаррикњои дарунсўз истифода мешаванд. Аккулмуля- торњо киштињои зериобиро бо энергияи электр таъмин менамоянд. Саволњо 1. Чиро манбаи љараёни электр меноманд? Кадом навъи манбаъњои љараёни электрро медонед? 2. Манбаъњои љараёни электр дорои чанд ќутб мебошанд? 3. Дар дохили манбаи љараён чї гуна табдилоти энергия ба амал меояд ? Расми 66 121 4. Сохти элементи галвании хушк чї гуна аст? 5. Сохти аккумулятор чї гуна аст? Озмойиш дар хона 1. Батареяи кўњнаи фонуси кисагиро вайрон карда, аз рўйи навиштаљоти китоби дарсї [сањ. 119] ба ќисмњои он шинос шавед. Наќшаи онро кашед. § 44. Ќувваи электроњаракатдињанда (ЌЭЊ) Њангоми ду курачаи металлии аломати зарядњояшон гуногунро бо воситаи ноќил пайваст кардан (расми 67), тањти таъсири майдони электрии ин зарядњо дар ноќил љараёни электр њосил мешавад, вале ин љараён кўтоњмуддат мебошад. Барои он ки љараён дар занљир доимї нигоњ дошта шавад, дар байни курачањо шиддати доимиро нигоњ доштан лозим аст. Барои доимї нигоњ доштани шиддати байни курачањо манбаи љараён лозим аст, то ки занљирро бо энергия таъмин намояд. Дар ин манбаъ ба ѓайр аз ќуввањои кулонї, ќуввањои беруна, боз ќувваи ѓайрипотенсиалї низ бояд таъсир расонад. Кори ин ќуввањо ќад-ќади контури сарбаст аз сифр фарќ мекунад. Ќуввањои беруна дар манбаъњои љараён генераторњо, элементњои галванї, аккумуляторњо ва ѓайрањо заррањои заряднокро ба њаракат меоранд. Расми 67 122 Бо њамин сабаб дар ќутбњои манбаъ зарядњои гуногуналомат пайдо гардида, дар байни онњо фарќи потенсиалњо ба вуљуд меояд. Баъди сарбаст кардани занљир дар њама ќисмњои занљир майдони электрї пайдо мешавад. Зарядњо дар дохили манбаи љараён бо таъсири ќуввањои беруна ба муќобили ќуввањои майдони электромагнитї (аз мусбат ба манфї) њаракат мекунанд, вале дар њама ќитъањои боќимондаи занљир онњоро майдони электрї ба њаракат медарорад. Дар њама гуна манбаъњои љараён људошавии зарядњои мусбат ва манфї ба вуљуд меояд. Натиљаи коре, ки њангоми ин људошавї иљро мешавад, ба энергияи электр мубаддал шудани ягон намуди энергия мебошад. Масалан, дар элементи галванї энергияи химиявии таъсири мутаќобили моддањо ба энергияи электр мубаддал мешавад. Дар натиљаи таќсимшавии зарядњо дар ќутбњои манбаъ ѓуншавии онњо мушоњида мешавад ва дар натиљаи ин дар ќутбњо фарќи потенсиалњо ба вуљуд меояд. Майдони электрие, ки ин маврид дар дохили манбаи љараён ба вуљуд меояд, ба таќсимшавии зарядњо муќобил таъсир мекунад. Агар занљир канда шавад, он гоњ њангоми дар ќутбњои манбаъ њосил шудани фарќи потенсиалњо таќсимшавии зарядњо ќатъ мегардад. Дар баробари ин кори манбаи љараён низ ќатъ мегардад. Ба воситаи ноќиле, ки ќисми берунии занљирро ташкил менамояд, ќутбњои манбаи љараёнро пайваст намуда, дар он майдони электриро ба вуљуд меорад, ки он ба зарядњои электрии ноќил таъсир мекунад. Зарядњои электрї дар занљири берунї љорї шудан мегиранду дар ќутби мусбат бетарафшавии заряди мусбати он ба вуљуд меояд. Дар ќитъаи берунии занљир тањти таъсири ќувваи майдони электрї кор иљро мешавад ва дар дохили манбаи љараён кор аз њисоби энергияи манбаъњо иљро мегардад. Њардуи ин корњо аз рўйи бузургиашон баробаранд (расми 68). Р а с м и 6 8 123 Ќувваи электроњаракатдињанда (ЌЭЊ) дар занљири сарбаст ададан ба коре баробар мебошад, ки онро ќуввањои беруна барои ќад-ќади занљир кўчондани заряд иљро мекунанд, яъне q ε = Аб Дар ин љо ε-ќувваи электроњаракатдињанда буда, А- кори ќуввањои беруна ва q-бузургии заряд мебошад. Дар Системаи байналхалќї ба сифати воњиди ЌЭЊ як волт (1В) ќабул карда шудааст (1В═1Љ ⁄ Кл). Саволњо 1. Њангоми курачањои металлиро бо воситаи ноќилњо пайваст кардан чї њодиса рўй медињад ? 2. Барои доимї нигоњ доштани љараён дар занљир кадом бузургиро доимї нигоњ доштан лозим аст? 3. Дар манбаъ ба ѓайр аз ќуввањои кулонї ва ќуввањои беруна боз кадом ќувва вуљуд дорад? 4. Доир ба њосил шудани ЌЭЊ мисолњо биёред. 5. ЌЭЊ-ро таъриф дињед ва формулаашро нависед. § 45. Занљири электрї ва ќисмњои таркибии он Барои истифодаи энергияи љараёни электр, ки дар манбаъњои љараён њосил карда мешавад, онњоро тавассути ноќилњо ба истеъмолкунандагон пайваст кардан лозим аст. Муњаррикњои электрї, мошинањои љомашўйї, яхдонњо, телевизорњо, чойљўшонакњои электрї ва ѓайрањо истеъмол- кунандагони энергияи электр мебошанд. Њамаи истеъмол- кунандагон бо воситаи ноќилњо ба манбаъњои љараён васл карда мешаванд. Барои дар мавриди зарурї ба манбаи љараён васлу људо кардани истеъмолкунандагони энергияи электр калидњоро истифода мебаранд. Манбаи љараён, истеъмолкунандагон ва калид, ки байни њам бо воситаи ноќилњо пайваст шудаанд, занљири электриро ташкил медињанд. Наќшаи занљири электрї дар расми 69 нишон дода шудааст. 124 Барои он ки дар занљир љараён пайдо шавад, он бояд сарбаст бошад. Занљир ба воситаи калид сарбаст мешавад. Њангоми пайваст кардани калид занљир сарбаст шуда, аз он љараёни электр љорї мешавад. Тарњњое, ки дар онњо тарзњои ба занљир пайвастани асбобњои электрї тасвир ёфтаанд, наќшањо номида мешаванд. Барои њар як асбоб аломати шартї ќабул шудааст. Баъзеи онњо дар расми 70 нишон дода шудаанд. Аломатњои шартие, ки дар наќшањо истифода мебаранд: 1. Элементи галванї ё худ аккумуляторњо. 2. Батареяи элементњо ва аккумуляторњо. 3. Пайвасти симњо. 4. Буриши симњо. 5. Калид. 6. Лампаи электрї. 7. Занги электрї. 8. Резистор. 9. Элементи гармкунанда. 10. Муњофизаки зудгудоз. Саволњо 1. Таиноти манбаи љараён дар занљири электрї аз чї иборат аст? 2. Шумо кадом истеъмолкунандагони энергияи электриро медонед? 3. Истеъмолкунандагонро ба манбаъњои љараён бо воситаи чї пайваст мекунанд? 4. Чиро занљири электрї мегўянд? 5. Кадом аломатњои шартиро медонед? Озмойиш дар хона 1. Фонуси кисагиро муоина карда, наќшаи занљири электрии онро кашед ва ќисмњои занљирро ба дафтаратон нависед (расми 71). Расми 69 Расми 70 125 2. Занги электрии хонаатонро муоина карда, наќшаи электрии онро кашед. Ќисмњои онро номбар карда, номи онњоро ба дафтаратон нависед. 3. Сохти чароѓи рўимизиатонро муоина карда, наќшаи электрии онро кашед. Ќисмњои онро номбар карда, номи онњоро ба дафтаратон нависед. 4. Мушоњида кунед: дар велосипед барои фурўзон намудани лампаи он аз манбаи љараён ба лампа танњо як ноќил меравад. Гўед, ки чаро ба ноќили дуюм эњтиёљ нест? § 46. Таъсироти љараёни электр Доир ба мављудияти љараёни электр дар занљир танњо аз рўйи он њодисањои гуногуне, ки ба туфайли љараёни электр ба амал меоянд, хулоса баровардан мумкин аст. Чунин њодисањоро таъсироти љараён меноманд. Тавассути таљрибањо ба таъсироти љараёни электр шинос мешавем. 1. Таъсири њароратии љараён Симеро, ки дар байни ду штатив таранг кашида шудааст, бо воситаи калид ба манбаи љараён пайваст мекунем (расми 72). Сим гарм шуда, аз гармї дароз ва овезон мешавад. Симро то сурх шуданаш тафсондан мумкин аст. Масалан, дар лампаи электрї мўяки борики волфрамї аз љараён то дараљаи дурахшонї метафсад. Агар аз мањлули намакњо ё кислотањо љараён гузарад, моеъ низ гарм мешавад ва њатто мељўшад. Таъсири њароратии љараён дар њамин зоњир мегардад. Расми 71 126 2. Таъсири магнитии љараён Љараёни электр ба ѓайр аз таъсироти њароратї боз таъсироти магнитї низ дорад. Ба мехи пўлодин симеро, ки болояш бо диэлектрик рўйпўш карда шудааст, мепечонем ва онро ба манбаи љараёни электр пайваст мекунем. Мех хосияти магнитї пайдо мекунад. Он мехчањои майда ва дигар ашёњои пўлодинро ба худ љазб мекунад. Њангоми људо кардани калид, мехњои љазбшуда њамоно меафтанд. Мех хосияти магнитии худро гум мекунад (расми 73). Таљрибаи дигарро муоина менамоем: ѓалтаки симпечро тавассути калид ба манбаи љараён пайваст карда, ба дохили он милаи пўлодинро, ки бо воситаи пружина дар штатив овезон аст, дохил мекунем. Ваќте ки калидро сарбаст мекунем, аз ѓалтак љараён мегузарад ва милаи пўлодин ба ѓалтак љазб мешаваду пружина дароз мешавад. Агар калидро људо кунем, пружина милаи пўлодинро ба боло мебардорад, чунки ѓалтак хосияти магнитиашро гум мекунад. Таъсири магнитии љараён татбиќи амалии васеъ дорад. Сохту амали муњаррикњои электрї, телефонњо, асбобњои Расми 72 Расми 73 127 электрченкунанда ба таъсири магнитии љараён асос карда шудааст. 3. Таъсири химиявии љараён Њангоми аз баъзе мањлулњои кислотањову намакњо ва ишќорњо гузаштани љараёни электр дар сатњи электродњои ба ин мањлулњо ѓўтонидашуда ќабати тунуки моддањо људо шуда, тањшин мешаванд. Масалан, ба мањлули купороси мис (СuSО4) ду милаи ангиштї (ё мисин), яъне электродњоро ѓўтонда онро ба манбаи љараён пайваст мекунем (расми 74). Пас аз якчанд ваќт электродњоро аз мањлул бароварда мебинем, ки дар рўйи электроди ба ќутби мусбати манбаъ пайвастшуда ќабати тунуки мис пайдо шудааст. Яъне, мис бо таъсири љараён аз мањлули купороси мис људо шудааст. Аз мањлул њарчї зиёдтар љараён гузарад ва ваќти гузаштани он њарчї зиёд бошад, дар рўйи электрод њамон ќадар бештар модда људо мешавад. Њодисаи таъсири химиявии љараён дар амалия васеъ истифода бурда мешавад. Истењсоли алюминий, мис, магний ва як ќатор металлњои холис, бо никелу хром рўйпуш кардани асбобњои металлї (барои аз зангзанї муњофизат кардани онњо) ба таъсири химиявии љараён асос карда шудааст. Њамин тавр маълум шуд, ки љараёни электр таъсироти њароратї, магнитї ва химиявї доштааст. Саволњо 1. Дар таљриба таъсироти њароратии љараёнро чї тавр ошкор кардан мумкин аст? 2. Дар таљриба таъсироти магнитии љараёнро чї тавр ошкор кардан мумкин аст? 3. Дар таљриба таъсироти химиявии љараёнро чї тавр ошкор кардан мумкин аст? Расми 74 128 4. Дар сохту амали асбобњои электрченкунанда кадом навъи таъсироти љараён татбиќ ёфтааст? 5. Дар амалия таъсироти њароратї ва химиявии љараёнро дар куљо истифода мекунанд? § 47. Самти љараёни электр Ба мо маълум аст, ки љараёни электр дар ноќил ин њаракати ботартиби заррањои заряднок мебошад. Дар ноќилњои металлї љараёни электр аз њаракати ботартиби заррањои зарядашон манфї, яъне электронњо иборат аст. Дар мањлулњои кислотањо, намакњо ва ишќорњо бошад, њаракати ионњои аломаташон гуногун боиси пайдоиши љараёни электр мегардад. Пас, саволе ба миён меояд, ки ба сифати самти љараён самти њаракати кадом заррањоро дар майдони электрї ќабул кардан лозим аст? Азбаски дар аксар мавридњо бо љараёни электр дар металлњо кордор мешавем, пас хуб мебуд, ки ба сифати самти љараёни занљир њаракати электронњоро дар майдони электрї ќабул намоем, яъне гўё, ки љараён аз ќутби манфї ба ќутби мусбати манбаъ самт гирифтааст. Масъалаи муайян кардани самти љараён замоне ба миён омада буд, ки он ваќт дар бораи электрону ионњо чизе намедонистанд. Он замон чунин тахмин мекарданд, ки дар њама ноќилњо њам зарядњои мусбат ва њам зарядњои манфї њаракат карда метавонанд. Акнун муќаррар шудааст, ки электронњо дар ноќил ба тарафи муќобил њаракат мекунанд. Њамин тавр, ба сифати самти љараён шартан самтеро ќабул кардаанд, ки аз рўйи он дар ноќил зарядњои мусбат њаракат мекунанд (ё худ њаракат карда метавонистанд), яъне зарядњо аз ќутби мусбати манбаъ ба ќутби манфї самт гирифта метавонанд. Саволњо 1. Дар ноќил ба сифати самти љараён самти њаракати кадом заррањоро ќабул кардаанд? 129 § 48. Љараёни электр дар металлњо Чї тавре ки медонем дар ноќилњо зарядњои электрии озод мављуданд. Ин зарядњои озод электронњо мебошанд. Металлњо дар њолати сахтї сохти кристаллии муайян доранд. Намуд ва шакли кристалл аз шакли панљараи фазоии кристаллї вобаста аст. Дар расмњои 75, 76 панљараи фазоии кристаллї дар шакли куб тасвир ёфтааст. Дар гирењњои панљараи кристаллии металл ионњои мусбат ва дар фазои байни онњо электронњои озод бетартибона њаракат мекунанд, ки ба ядрои атоми худ робитаи суст доранд. Заряди манфии њамаи электронњои озод бо бузургии мутлаќи худ ба заряди мусбати њамаи ионњои панљара баробар аст. Аз ин сабаб дар шароити муќаррарї металл аз љињати электрї нейтрал мебошад. Дар мавриди набудани майдони электрї электронњои озоди металл бетартибона њаракат мекунанд. Њангоми мављуд будани майдон бо таъсири он электронњои озод дорои самти муайян мегарданд. Дар натиља љараёни электр пайдо мегардад. Њамин тариќ, љараёни электр дар металлњо аз њаракати бонизом ва самти муайяндоштаи электронњои озод иборат будааст. Суръати њаракати электронњои озоди ноќил њангоми набудани майдони электрї он ќадар бузург нест. Дар як сония 0,5 миллиметр, дар баъзе мавридњо аз ин њам хурдтар аст, вале баробари дар ноќил пайдо шудани майдони электрї, ин майдон бо суръати беандоза бузург, яъне бо суръати ба суръати рўшної дар вакуум баробар (300000 км/с) дар тамоми дарозии ноќил пањн мешавад. Расми 75 Расми 76 130 Саволњо 1. Металлњо дар њолати сахтї чї гуна сохт доранд ? 2. Дар гирењњои панљараи кристаллии металлњо кадом заррањо љой гирифтаанд? 3. Дар фазои байни гирењњои панљараи кристаллї кадом заррањо њаракат мекунанд ? 4. Кадом ваќт дар ноќил љараёни электр њосил мешавад ? 5. Суръати пањншавии электронњои озод дар дохили металлњо, њангоми мављуд будани майдони электрї ба чанд баробар аст ? § 49. Ќувваи љараён. Воњидњои ќувваи љараён Таъсироти љараён ба бузургии љараён ё ба ќувваи љараён вобаста аст. Бори дигар таљрибаро бо мањлули купороси мис, ки аз он љараёни электр мегузарад, муоина менамоем. Ба аккумулятор зарфе, ки мањлули купороси мис дорад ва лампаи электриро пайваст мекунем. Баъди чанд ваќт дар рўйи электроди мусбат як миќдор мис људо мегардад. Дар ин таљриба лампа хира фурўзон мешавад (расми 77, а). Расми 77 а) б) 131 Ампер Андре Мари (1775 – 1836) – физик ва математики фаронсавї. Вай бори нахуст назарияеро ба вуљуд овард, ки он робитаи њодисањои электрї ва магнитиро ифода менамуд. Ампер фарзияеро дар бораи табиати магнетизм пешнињод кардааст. Ў мафњуми «љараёни электр»-ро ба илми физика дохил намудааст. Максвелл Амперро «Нютони электр» номида буд. Акнун таљрибаи дуюмро мегузаронем. Ба худи њамин занљир ду аккумулятори дигар илова мекунем (расми 77, б) ва электродеро, ки бо ќабати мис пўшонда шуда буд, бо электроди нав иваз менамоем. Занљирро сарбаст карда мебинем, ки лампа равшантар фурўзон мешавад. Ин ваќт дар рўйи электрод назар ба таљрибаи якум миќдори зиёдтари мис људо мегардад. Моддаи дар электрод људошударо дар тарозу баркашида, аз рўйи он дар бораи бузургии заряди электрии дар давоми таљриба аз электролит гузашта, муњокима рондан мумкин аст. Пас, дар таљрибаи якум ќувваи љараёни занљир кам ва дар таљрибаи дуюм ќувваи љараён зиёд будааст. Ќувваи љараён аз рўйи миќдори заряде, ки аз занљир дар воњиди ваќт (1с) мегузарад, муайян карда мешавад. Дар таљрибаи дуюм љараён зиёдтар буд, чунки дар ин фосилаи ваќт аз мањлули купороси мис љараёни электри зиёд гузашта, мис зиёдтар људо шудааст. Њамин тариќ, миќдори заряде, ки аз буриши арзии ноќил дар 1 сония мегузарад, ќувваи љараён номида мешавад. Барои муайян кардани ќувваи љараёни занљир миќдори заряди аз буриши арзии ноќил гузаштаро ба ваќт таќсим кардан лозим аст: t I = q (49.1) Дар ин љо I-ќувваи љараён, q-миќдори заряди электрї, t- ваќт мебошад. 132 Дар Системаи байналхалќии воњидњо (СИ) ба сифати воњиди ќувваи љараён як Ампер (1А) ќабул карда шудааст. Соли 1948 дар Конференсияи байналхалќии чену вазн ќарор дода шуд, ки ба асоси таърифи воњиди ќувваи љараён њодисаи таъсири мутаќобили ду ноќили рости љараёндорро гирифтан лозим аст. Ба сифати воњиди ќувваи љараён чунин ќувваи љараёнро ќабул кардаанд, ки њангоми љоришавии он порчањои як метр дарозидоштаи њамин гуна ноќилњои параллел бо ќувваи 2⋅10-7 Н (0,0000002 Н) ба њамдигар таъсир мерасонанд. Ин воњид ба шарафи физики фаронсавї Ампер гузошта шудааст. Дар амалия инчунин њиссавоњид ва воњидњои каратии ќувваи љараён: миллиампер (мА), микроампер (мкА), дар техника килоампер (кА) истифода мешавад. 1 мА=0,001 А; 1 мкА=0,000001 А; 1 кА=1000 А. Дар мавриди маълум будани ќувваи љараён I ва ваќти гузариш t бузургии заряди аз ноќил љоришавандаро аз рўйи формулаи зерин муайян кардан мумкин аст: q = I ⋅t (49.2) Агар бузургии ќувваи љараён ба 1 А баробар бошад, он гоњ аз буриши арзии ноќил дар муддати 1 сония 1 Кл заряд мегузарад. 1Кл=1А⋅с Ќувваи љараён њангоми 1 мА будан ба љисми одам бехатар њисобида мешавад. Њангоми ќувваи љараён аз 100 мА зиёд шудан ба он љисми одам хатарнок мебошад. Саволњо 1. Таъсирњои љараён аз чї вобастагї дорад ? 2. Ќувваи љараёнро таъриф дињед. 3. Ќувваи љараён бо воситаи заряди электрї ва ваќт чї тавр ифода меёбад? 4. Формулаи ќувваи љараёнро навишта, онро шарњ дињед. 5. Ба сифати воњиди ќувваи љараён чиро ќабул кардаанд? 133 § 50. Амперметр. Чен кардани ќувваи љараён Ќувваи љараёнро бо асбобе чен мекунанд, ки он амперметр ном дорад. Сохти ва принсипи кори амперметрњо, ки дар расми 78 (а, в) тасвир ёфтаанд, ба таъсири магнитии љараён асос ёфтааст. Барои аз дигар асбобњои ченкунандаи электрї фарќ карда тавонистан дар амперметр њарфи А мегузоранд (расми 78, а). Дар наќшањо бошад, амперметрро бо А-и доирачадор ишорат мекунанд (расми 78, б). Амперметр аз шкала, аќрабак ва ду сиќќонак иборат мебошад. Дар яке аз сиќќонакњои амперметр аломати (+) ва дар дигараш аломати (−) гузошта шудааст (баъзан аломати (−)-ро намегузаронанд). Сиќќонаки аломати (+)- ро албатта бо сими ба ќутби мусбат (+)-и манбаи љараён васлшуда, пайваст кардан лозим аст. Њар як амперметр барои чен кардани ягон ќувваи љараён мувофиќ карда шудааст. Ба бузургии ќувваи љараён аз рўйи майлкунии аќрабаки амперметр бањо медињанд. Агар ќувваи љараён ба андозае калон бошад, ки аќрабак аз њудуди шкала берун барояд, фавран занљирро кушодан лозим аст, вагарна амперметр аз кор мебарояд. Амперметр тавре сохта шудааст, ки њангоми ба занљир пайвастани он ќувваи љараёни занљирро таѓйир намедињад. Барои чен кардани ќувваи љараёне, ки аз истеъмолкунанда, масалан аз лампаи электрї мегузарад, амперметрро ба занљири ин асбоб, чї тавре ки дар наќша нишон дода шудааст (расми 80, а, б), пайваст кардан лозим аст. Расми 78 134 Ин гуна пайвасткуниро пайвасткунии пай дар пай меноманд, зеро љараён аз њамаи ќисмњои занљир пай дар пай мегузарад. Њамин тариќ, амперметрро ба занљир бо асбобе, ки ќувваи љараёнаш чен карда мешавад, пай дар пай пайваст мекунанд. Агар ба занљир як амперметрро то лампаи электрї ва дигарашро баъд аз он пайваст кунем, он гоњ њардуи онњо ќувваи љараёни якхеларо нишон медињанд. Саволњо 1. Асбобе, ки ќувваи љараёнро чен мекунад, чї ном дорад? 2. Амперметрро аз дигар асбобњои электрї чї гуна фарќ кардан мумкин аст? 3. Амперметр аз кадом ќисмњо иборат аст? 4. Амперметрро ба занљир чї тавр пайваст мекунанд? Машќи 18 1. Аз лампаи электрї дар 5 даќиќа 90 Кл заряди электрї гузаштааст. Бузургии ќувваи љараёнро дар он ёбед? (Љавоб: 0,3 А) Расми 79 135 2. Агар дар занљири дарзмоли электрї ќувваи љараён 5 А бошад, он гоњ дар муддати 60 с аз занљир чї миќдор заряд мегузарад? (Љавоб: 300 Кл) 3. Ќувваи љараёнро барои лампаи электрие муайян кунед, ки дар муддати 10 даќ. аз мўяки он 300 Кл заряд гузаштааст. (Љавоб: 0,5 А) 4. Галванометр ба занљире пайваст аст, ки дар он љараёни ќуввааш 12 мА љорист. Дар муддати 2 даќ. аз ѓалтаки галванометр чї миќдор заряд мегузарад? (Љавоб: 1,44 Кл) 5. Ќувваи љараёнро, ки ба 200 мА, 55 мА, 2000 мкА, 300 кА, 2 кА ва 3 мА баробар аст, бо амперњо ифода кунед. 6. Ќувваи љараён дар лампаи электрї ба 0,3 А баробар аст. Дар муддати 5 даќ. аз буриши арзии мўяки он чанд электрон мегузарад? (Љавоб: 5,6⋅1020 электрон) § 51. Шиддати электрї. Воњидњои шиддат Дар занљири сарбаст љараёни электр кор иљро мекунад. Дар раванди иљрои чунин кор, муњаррикњои электрї ба њаракат медароянд, мўяки лампаи электрї, дарзмол ва ѓайрањо метафсанд, энергияи дохилии онњо меафзояд. Њангоми заряднок кардани аккумулятор бошад, энергияи химиявии он зиёд мешавад. Дар ин љо кори иљрошуда аз бузургии кори љараёни электрї вобаста аст, вале кори љараён боз ба бузургии дигар, ки шиддат номида мешавад, вобастагї дорад. Шиддат бузургии тавсифдињандаи майдони электриест, ки љараёнро ба вуљуд меорад. Барои бо чунин бузургии физикї шинос шудан, таљрибаеро муоина менамоем. Дар расми 80 занљири электрие тасвир ёфтааст, ки дар он лампаи электрии фонуси кисагї ба аккумулятор пайваст карда шудааст. Дар расми 81 занљири дигар нишон дода шудааст. Дар он лампаи электрии барои равшан кардани биноњо пешбинишуда, ба шабакаи шањрї пайваст шудааст. 136 Мувофиќи нишондоди амперметрњо ќувваи љараён дар њар ду занљир якхела аст, вале лампаи электрие, ки ба шабакаи шањрї пайваст шудааст, назар ба лампаи электрии фонуси кисагї бештар гармї ва рўшної медињад. Ин њаминро мефањмонад, ки њангоми якхела будани ќувваи љараён, кори љараёнњои ќувваашон якхела дар ќитъањои занљир њангоми кўчондани заряди электрии ба 1 Кл баробар, гуногун буда метавонад. Ана њамин кори љараёнро бузургии нави физикї, ки шиддати электрї ном дорад, муайян менамояд. Шиддате, ки аккумулятор ба вуљуд меорад, назар ба шиддати шабакаи шањрї хеле паст аст. Мањз барои њамин њам дар мавриди якхела будани ќувваи љараён лампаи электрие, ки ба аккумулятор пайваст аст, равшанї ва гармии кам медињад. Кори ќувваи љараён А-ро дар ќитъаи занљир ва тамоми заряди электрии q-ро, ки аз ин ќитъа мегузарад, дониста, шиддати U-ро муайян кардан мумкин аст. Яъне кори љараён њангоми кўчиши заряди электрї, ки ба 1 Кл баробар аст, ин тавр ифода меёбад: q U = A Дар ин љо U-шиддат, А-кор ва q-бузургии заряд мебошанд. Њамин тариќ, шиддат ба нисбати кори љараён дар ќитъаи маълуми занљир, бар заряди электрии аз ин ќитъа гузаранда, баробар мебошад. Расми 80 Расми 81 137 Ваќте ки манбаи љараёнро ба занљир пайваст мекунанд, дар ќитъањои људогонаи занљир низ шиддат пайдо мешавад. Њамин шиддат дар занљир љараёнро ба вуљуд меорад. Агар шиддат набошад, дар занљир љараён њам намешавад. Љараёни электриро ба љараёни оби дарёву шаршарањо монанд кардан мумкин аст, яъне об аз љойи бештар баланд ба љойи бештар паст љорї мешавад. Дар ин љо заряди электрї ба массаи обе, ки аз буриши дарё љорї мешавад, мувофиќат мекунад. Шиддатро бошад, ба фарќи баландињои об (фишори оби дарё) муќоиса кардан мумкин аст. Кореро, ки оби аз баландї афтанда иљро мекунад, ба массаи об ва аз баландии афтиш вобастагї дорад. Кори љараён ба заряди электрї ва ба шиддати ин ноќил вобаста мебошад. Фарќияти баландии об њар кадар зиёд бошад, об њамон ќадар кори бештарро иљро мекунад. Аз њамин сабаб њангоми сохтани нерўгоњњои барќї дарѓотњоро баланд месозанд. Дар кўл ва ё њавз, ки сатњи об дар њама љо як хел аст, об љорї намешавад ва кор њам иљро намегардад. Ба њамин монанд, ваќте ки дар охирњои ќитъаи занљири электрї шиддат набошад, дар занљир љараён њам ба вуљуд намеояд. Шиддат бузургии физикї мебошад, бинобар ин онро чен кардан мумкин аст. Воњиди шиддат ба шарафи олими итолиёвї А. Волта, ки нахустин элементи галваниро сохта буд, як волт (1В) номида шудааст. 1 Волт чунин шиддатест, ки њангоми аз ќитъаи занљир гузаштани як кулон (1 Кл) заряди электрї кори ба як љоул (1Љ) баробар иљро мешавад: Дар амалия ба ѓайр аз волт (В), боз њиссавоњидњо ва воњидњои каратии он: милливолт (мВ) ва киловолт (кВ)-ро истифода мебаранд. 1мВ=0,001 В; 1кВ=1000 В 1В=1 Љ Кл 138 Шиддати баланд барои њаёт хатарнок аст. Њангоми бо шиддатњои паст кор кардан низ эњтиёт шудан лозим аст, зеро вобаста ба шароити кор њатто шиддати ба дањњо волт баробар хавфнок буда метавонад. Барои дар биноњои намнок кор кардан шиддати то 12 В, дар биноњои хушк бошад 36 В бехатар мебошад. Саволњо 1. Шиддати электрї чист? 2. Таљрибањоеро наќл кунед, ки дар он кори љараён на танњо бо ќувваи љараён, балки бо шиддат вобаста буданаш исбот мегардад. 3. Формулаи шиддатро нависед ва шарњ дињед. 4. Ба сифати воњиди шиддат чиро ќабул кардаанд? 5. Воњиди шиддат ба шарафи кадом олим гузошта шудааст? 6. Дар амалия ба ѓайр аз волт боз кадом воњидњои шиддатро истифода мебаранд? § 52. Волтметр Барои дар ќутбњои манбаи љараён ё дар ягон ќитъаи занљир чен кардани шиддат, волтметр ном асобоб истифода бурда мешавад. Волтметр, ки дар таљрибањои мактабї истифода бурда мешавад, дар расми 82 (а, в) тасвир ёфтааст. Барои волтметрро аз дигар асбобњои ченкунандаи электрї фарќ кардан, дар шкалаи он њарфи V навишта мешавад. Волтметр дар наќшањо бо доирачаи дар дарунаш њарфи V дошта (расми 82, б) ишорат карда мешавад. Сохт ва принсипи кори волтметр, чун ба монанди амперметр ба таъсири магнитии љараён асос ёфтааст. Расми 82 139 Дар яке аз сиќќонакњои волтметр аломатии (+) гузошта шудааст. Ин сиќќонакро бо симе, ки ба ќутби мусбати манбаи љараён васл аст, пайваст мекунанд. Агар ќутби мусбати манбаи љараён ба ќутби манфии волтметр пайваст карда шавад, он гоњ аќрабаки асбоб ба тарафи муќобил майл мекунад. Барои дар ягон ќитъаи занљир, масалан дар лампаи электрї чен кардани шиддат, волтметр ба охирњои ин ќитъа пайваст карда мешавад. Чунин пайвасткуниро пайвасти параллелї меноманд. Дар расми 83 наќшаи чунин пайваст нишон дода шудааст. Њамин тариќ, сиќќонакњои волтметрро ба он нуќтањои занљир, ки шиддати байни онњоро чен кардан лозим аст, мепайванданд. Фарќияти сохти волтметр аз амперметр дар он аст, ки љараёни аз волтметр гузаронида ќиёсан аз љараёни занљир камтар аст. Бинобар ин волтметре, ки ба занљир пайваст аст, амалан шиддати байни њамин нуќтањои занљирро таѓйир дода наметавонад. Расми 84 Расми 83 140 Барои чен кардани шиддати ќутбњои манбаи љараён волтметрро чї тавре ки дар расми 84 нишон дода шудааст, бевосита ба сиќќонакњои манбаъ пайваст мекунанд. Саволњо 1. Асбобе, ки бо он шиддатро чен мекунанд, чї ном дорад ? 2. Волтметр аз кадом ќисмњо иборат аст ? 3. Волтметрро барои чен кардани шиддати ќитъаи занљир чї тавр пайваст мекунанд ? 4. Фарќи байни волтметру амперметр дар чист ? § 53. Вобастагии ќувваи љараён ба шиддат Таъсироти гуногуни љараён: гармшавии ноќил, таъсироти магнитї ва химиявї ба ќувваи љараён вобаста мебошад. Акнун мебинем, ки ќувваи љараён ба чї вобаста аст. Ба мо маълум аст, ки љараёни электр дар занљир ин њаракати ботартиби заррањои заряднок дар майдони электрї мебошад. Таъсири майдони электрї ба ин заррањо њар ќадар пурзўр бошад, ќувваи љараён дар занљир њамон ќадар зиёд аст. Таъсири майдон бошад, бо шиддат тавсиф карда мешавад. Аз ин рў гуфтан мумкин аст, ки ќувваи љараён ба шиддат вобаста аст. Ин вобастагиро дар таљриба дида мебароем. Аз аккумулятор, резистор, калид, волтметр, амперметр ва ноќилњои васлкунанда (расми 85, а) занљир тартиб медињем. Барои чен кардани шиддат волтметрро ба резистор параллел пайваст мекунем. Занљирро сарбаст намуда, нишондодњои волтметру амперметрро ќайд мекунем. а) Расми 85 б) в) 141 Ба аккумулятори якум айнан њамин гуна аккумулятори дигарро (расми 85, б) пайваст карда, занљирро аз нав сарбаст менамоем. Волтметр шиддати дучанд ва амперметр ќувваи љараёни дучанд зиёдро нишон медињанд. Боз як аккумулятори дигарро (расми 85, в) пайваст карда, мебинем, ки шиддати резистор се маротиба зиёд ва аз он ќувваи љараёни се маротиба зиёд мегузарад. Аз ин таљриба чунин хулоса баровардан мумкин аст: шиддат дар ноќил чанд маротибае, ки зиёд шавад, ќувваи љараён њам њамон ќадар меафзояд. Ба ибораи дигар, њангоми доимї будани муќовимат ќувваи љараён дар ноќил ба шиддат мутаносиби роста мебошад. Дар љадвали зайл вобастагии ќувваи љараён ва шиддати нўгњои ноќил оварда шудааст. Љадвали 12 № таљ- риба Шид- дат-В Ќувваи љараён-А № таљ- риба Шид- дат-В Ќувваи љараён-А 1 2 3 2 4 6 1 2 3 4 5 6 8 10 12 4 5 6 Дар расми 86 вобастагии ќувваи љараён ба шиддат нишон дода шудааст. Ин љо дар тири амудї ќувваи љараён (бо амперњо) ва дар тири уфуќї шиддат (бо волтњо) гузошта шудаанд. Саволњо 1. Ќувваи љараён ба шиддати нўгњои ноќил чї гуна вобастагї дорад ? 2. Вобастагии ќувваи љараёнро ба шиддат дар таљриба чї тавр фањмонидан мумкин аст? 3. Графики вобастагии ќувваи љараёнро ба шиддат кашида шарњ дињед. Расми 86 142 § 54. Муќовимати электрии ноќил Шумо аз параграфи пешина медонед, ки ќувваи љараён ба шиддати нўгњои ноќил вобастагї дорад. Дар таљриба муайян карда шудааст, ки ќувваи љараёни ноќил на танњо ба шиддат, балки аз хосиятњои худи ноќил низ вобастагї дорад. Ќувваи љараён аз он сабаб ба хосиятњои ноќил вобастагї дорад, ки ноќилњои гуногун муќовиматњои электрии гуногун доранд. Инро дар таљриба санљидан мумкин аст. Аз манбаи љараён, амперметр, волтметр, ноќилњои гуногун ва калид (расми 87) занљир тартиб медињем. Ба занљир ноќили оњанини АВ-ро пайваст карда, нишондоди амперметрро ба њисоб мегирем. Баъд ба занљир сими њамин гуна дарозї ва буришдоштаи мисини СD-ро пайваст мекунем, он гоњ ќувваи љараён дар занљир зиёд мешавад. Баъди сими никелини ЕF-ро пайвастан ќувваи љараён дар занљир кам мешавад. Волтметре, ки бо навбат ба нўгњои ин ноќилњо пайваст карда мешавад, шиддати якхеларо нишон медињад. Њамин тавр, ноќилњои маъводашон гуногун муќовиматњои њархела доранд. Муќовимат бузургиест, ки он хосияти ноќилро, ки ба ќувваи љараёни занљир таъсир мерасонад, тавсиф медињад. Расми 87 143 Аз ду ноќил њамонаш муќовимати калон дорад, ки њангоми якхела будани шиддати нўгњои ноќил аз он ќувваи љараёни кам мегузарад. Аз таљрибаи гузаронидаамон маълум мегардад, ки ноќили мисин назар ба ноќили никелї муќовимати кам доштааст, чунки аз он ќувваи љараёни зиёд љорї шуд. Сабаби дорои муќовимат будани ноќилњо он аст, ки электронњои озоди тањти таъсири майдони электрї њаракаткунанда бо ионњои панљараи кристаллии металл таъсироти мутаќобил мекунанд. Аз њамин сабаб њаракати ботартиби электронњо суст мешавад ва аз буриши арзии ноќил дар 1 с миќдори ками онњо мегузаранд. Дар натиља ќувваи љараён кам мешавад. Сабаби зоњиршавии муќовимати электрї таъсироти мутаќобили электронњои озоди њаракаткунанда бо ионњои панљараи кристаллї мебошад. Муќовимати ноќил бузургии физикї буда, онро бо њарфи R ишорат мекунанд. Ба сифати воњиди муќовимат муќовимати чунин ноќилро ќабул кардаанд, ки њангоми 1 В будани шиддати нўгњои ноќил, ќувваи љараён ба 1 А баробар бошад. Дар Системаи воњидњои байналхалќї (СИ) ба сифати воњиди муќовимат як Ом (1 Ом) ќабул карда шудааст: 1Ом=1 А В Дар амалия воњидњои њиссагї ва каратии муќовиматро њам истифода мебаранд: миллиом (мОм), килоом (кОм), мегаом(МОм). 1мОм=0,001 Ом; 1 килоом (кОм)=1000 Ом; 1 МОм=1000000 Ом. Саволњо 1. Дар таљриба чї тавр бояд нишон дод, ки ќувваи љараёни занљир ба хосиятњои ноќил вобаста аст? 2. Сабаби зоњиршавии муќовимати электрї чист ? 3. Ба сифати воњиди муќовимат чиро ќабул кардаанд? 4. Дар амалия ба сифати воњиди муќовимат ба ѓайр аз Ом боз кадом воњидњоро истифода мебаранд ? 144 § 55. Муќовимати хос Ба манбаи љараён ноќилњои гуногун, масалан симњои никелини ѓафсиашон якхелаю дарозиашон гуногун, симњои никелини дарозиашон якхелаю масоњати буриши арзиашон гуногун, симњои никелї ва нихромии дарозї ва ѓафсиашон якхеларо пайваст намуда мебинем, ки аз занљир љараёнњои њархела мегузарад, чунки ноќилњои гуногун дорои муќовиматњои гуногун мебошанд. Аз манбаи љараён, амперметр, волтметр, реостат, калид ва ноќилњои дарозї ва буриши арзиашон гуногун занљири электрї тартиб медињем (расми 88). Ба занљири электрї ноќили никелини АВ-ро пайваста, бо амперметр ќувваи љараён ва бо волтметр шиддатро чен мекунем. Ноќили никелини АВ-ро ба ноќили никелини ВС, ки масоњати буриши арзиаш якхела, вале дарозиаш ду маротиба зиёд аст, иваз намуда мебинем, ки ќувваи љараён дар занљир камтар мешавад. Айнан њамин тавр агар ба занљир ноќили никелини КL-ро, ки дарозиаш ба дарозии ноќили АВ баробар, вале масоњати буриши арзиаш зиёдро пайваст кунем, ќувваи љараёни занљир зиёд мешавад. Њангоми ба занљир ноќили оњанини MN-и дарозї ва масоњати буриши арзиаш ба ноќили АВ баробарбударо пайваст кунем, ќувваи љараён дар занљир кам мешавад. Расми 88 145 Пас, ноќилњои андозаашон якхелаю аз моддањои гуногун сохташуда дорои муќовиматњои гуногун мебошанд. Аз натиљањои ин таљрибањо ба чунин хулосањо омадан мумкин аст: 1. Ду ноќили никелини масоњати буриши арзиашон якхела, вале дарозиашон гуногун, дорои муќовиматњои њархела мебошанд. 2. Ду ноќили никелини дарозиашон якхела, вале масоњати буриши арзиашон гуногун дорои муќовимати њархела мебошанд. 3. Ноќилњои никелин ва оњанини дарозї ва масоњати буриши арзиашон якхела дорои муќовиматњои гуногунанд, яъне муќовимати ноќил аз навъи модда вобаста мебошад. Ба андозаи ноќил ва моддаи он вобаста будани муќовиматро бори аввал Г. Ом (1787-1854) дар таљриба муайян карда буд. Вай муќаррар кард, ки муќовимат (R) ба дарозии ноќил (l) мутаносиби роста буда, ба масоњати буриши арзии он (S) мутаносиби чаппа ва ба моддаи ноќил ρ (муќовимати хос) вобаста мебошад: S R = ρ l Дар ин љо ρ -муќовимати хос, l-дарозии ноќил, S- масоњати буриши арзии ноќил мебошад. Барои тавсифи вобастагии муќовимат ба маводи ноќил мафњуми муќовимати хос дохил карда шудааст. Аз рўйи формулаи l RS ρ = воњиди муќовимати хосро муайян кардан мумкин аст: м Ом ⋅мм2 ё Ом⋅м 10 Ом м м 1Ом мм 6 2 = ⋅ ⋅ − Муќовимати ноќили дарозиаш 1 м ва масоњати буриши арзиаш 1м2-ро муќовимати хоси модда меноманд. 146 Љадвали муќовимати хоси баъзе моддањо (дар t=200C) Љадвали 13 Модда ρ, м Ом⋅мм2 Модда ρ, м Ом⋅мм2 Нуќра 0,016 Никелин (хўла) 0,40 Мис 0,017 Манганин (хўла) 0,43 Тилло 0,024 Константан (хўла) 0,50 Алюминий 0,028 Симоб 0,96 Волфрам 0,055 Оњан 0,10 Нихром (хўла) 1,1 Сурб 0,21 Фехрал (хўла) 1,3 Дар аксар мавридњо асбобњое заруранд, ки муќовимати зиёд дошта бошанд. Онњоро аз хўлањои махсус месозанд. Масалан, чї тавре ки аз љадвали 13 дида мешавад, муќовимати фехрал ном хўла назар ба тилло таќрибан 54 маротиба зиёд мебошад. Саволњо 1. Муќовимати ноќил ба дарозии он чї гуна вобастагї дорад? 2. Муќовимати ноќил аз масоњати буриши арзии он чї гуна вобастагї дорад? 3. Муќовимати ноќил аз моддаи ноќил чї гуна вобастагї дорад? 4. Вобастагии муќовимати ноќилро аз андозањои он кї муайян кардааст? 5. Муќовимати хоси ноќилро таъриф дињед. 6. Муќовимати хоси ноќилро бо кадом воњид ифода мекунанд? 7. Формулаи муќовиматро нависед ва онро шарњ дињед. Намунаи њалли масъалањо 1. Муќовимати сими мисинеро, ки дарозиаш 9 км ва масоњати буриши арзиаш 60 мм2 аст, муайян кунед. Дода шудааст Њал l=9 км=9000 м Муќовимати сими мисинро мувофиќи S=60 мм2 формулаи S R = ρ l муайян мекунем. м Ом мм 0,017 2 ⋅ ρ = R-? 147 Ба ин формула ќиматњои ададиро гузошта њисоб мекунем: 2,55Ом 2,6Ом 60мм 9000м м 0,017 Ом мм 2 2 ⋅ = ≈ ⋅ R = Љавоб: ≈2,6 Ом 2. Печаки аз сими никелин сохташудаи реостат муќовимати 36 Ом дорад. Масоњати буриши арзии симро 0,2 мм2 њисобида, дарозиашро муайян кунед. S R = ρ l (1), RS = lρ аз ин љо ρ l = RS (2) мешавад. Ќиматњои ададиро ба формулаи (2) гузошта њисоб мекунем: м 18м 0,40 7,2 м 0,40 Ом мм 36Ом 0,2мм 2 2

[вироиш]

⋅ ⋅

[вироиш]

ρ l RS Љавоб: 18 м 3. Муќовимати 90 м сими мисин 2 Ом аст. Масоњати буриши арзии симро њисоб кунед. S R = ρ l (1), RS = ρ l аз ин љо R S l ρ = (2) мешавад. Ќиматњои ададиро ба формулаи (2) гузошта њисоб мекунем: Дода шудааст R = 36 Ом S=0,2 мм2 l -? м 0,40 Ом мм ⋅ 2 ρ = Њал Аз формулаи муќовимати электрии ноќил дарозии онро меёбем: Дода шудааст l =90 м R =2 Ом S -? м 0,017 Ом мм ⋅ 2 ρ = Њал Аз формулаи муќовимати электрии ноќил масоњати буриши арзии онро меёбем: 148 2 2 0,765мм 2Ом 90м м 0,017 Ом мм = ⋅ ⋅

[вироиш]

R S l ρ Љавоб: 0,765 мм2 4. Сими константании дарозиаш 1 м ва масоњати буриши арзиаш 0,25 мм2 муќовимати 2 Ом дорад. Муќовимати хоси константанро њисоб кунед. S R = ρ l (1), RS = lρ аз ин љо l ρ = RS (2) мешавад. Ќиматњои ададиро ба формулаи (2) гузошта њисоб мекунем: м 0,5Ом мм 1м 2 Ом 0,25мм2 ⋅ 2 = ⋅

[вироиш]

l ρ RS Љавоб: м 0,5Ом мм ⋅ 2 § 56. Вобастагии муќовимати ноќилњо аз њарорат Ба њарорат вобаста будани муќовимати ноќилњоро дар таљрибањои зерин дида мебароем. Лампаи электрии фонуси кисагї ва порачаи сими оњанинро ба занљир пай дар пай пайваст мекунем (расми 89). Симро бо чароѓчаи спиртї гарм карда мебинем, ки бо баланд шудани њарорати ноќил равшании лампа хиратар мешавад. Агар ба љойи лампаи электрї ба занљир амперметрро пайваст намоем, он гоњ амперметр нишон Расми 89 Дода шудааст l =1 м S =0,25 мм2 R=2 Ом ρ -? Њал Аз формулаи муќовимати электрии ноќил муќовимати хоси онро меёбем: 149 медињад, ки њангоми гармшавии сими оњанин ќувваи љараён дар занљир кам шудан мегирад. Аз ин љо ба чунин хулоса меоем, ки бо баланд шудани њарорат муќовимати ноќил меафзояд. Дар ин таљриба сими оњанинро ба сими пўлодин иваз карда мебинем, ки њангоми гармшавии сими пўлодин ќувваи љараён кам мешавад. Яъне, њангоми гармшавии њамаи металлњо муќовимати онњо меафзояд. Расми 90 Расми 91 Дар мањлули электролитњо (расми 90) ва нимноќилњо (расми 91) њодисаи дигар мушоњида мешавад. Агар ба занљир ба љойи сими оњанин ягон зарфи мањлули электролитдорро пайваст намоем, он гоњ мебинем, ки њангоми гармшавии мањлули электролит ќувваи љараён зиёд шудан мегирад. Пас, њангоми афзудани њарорат муќовимати мањлули электролитњо кам мешавад. Дар нимноќилњо низ бо афзудани њарорат ќувваи љараён дар занљир зиёд мешавад. Пас, бо афзудани њарорат муќовимати электролитњо ва нимноќилњо кам мешавад. Њодисаи таѓйирёбии муќовимати моддањоро вобаста ба таѓйирёбии њарорат дар асоси назарияи электронї чунин шарњ додан мумкин аст: бо баланд шудани њарорати металлњо интенсивияти таъсироти мутаќобили ионњои ќуллањои панљараи кристаллии металл бо электронњои озод зиёд мешавад. Дар натиља њаракати бетартибонаи онњо ављ мегирад ва энергияи онњо ба миќдори гармї 150 мубаддал мешавад. Дар нимноќилњо, электролитњо ва газњо бошад, дар воњиди њаљм дарозии роњи озоди электронњо ва ионњо зиёд шуда, ќобилияти электргузаро- нии онњо меафзояд. Агар муќовимати ноќили дилхоњ дар Т0 К бо R0 ва дар Т К бо RТ ифода намоем, пас вобастагии муќовимати ноќилро аз њарорат чунин ифода кардан мумкин аст: (1 ) 0 R = R +α ΔT (56.1) Дар ин љо α-коэффитсиенти њароратии муќовимати ноќил мебошад ва воњиди он 1 ⁄ К аст. Коэффитсиенти њароратии муќовимати ноќилњоро бо формулаи зерин муайян кардан мумкин аст. R T R R T Δ − = 0 α 0 (56.2) Коэффисиенти њароратии муќовимати ноќилњо Љадвали 14 Ноќил α, К ⋅ 1 Ноќил α, К ⋅ 1 Пўлод Волфрам Алюминий Нуќра 0,0050 0,0046 0,0042 0,0040 Мис Нихром Сурб Оњан 0,0040 0,001 0,0041 0,000012 Ба њарорат вобаста будани муќовимати ноќил барои сохтани њароратсанљњои муќовиматї истифода бурда мешавад. Њароратсанљњои муќовиматиро дар дохили љисмњое, ки њарорати онњоро чен кардан лозим аст, љойгир мекунанд. Бо чунин њароратсанљњо њароратњои аз –200 то +600 0С-ро то сањењии 0,0001 0С чен кардан мумкин аст. 151 Саволњо 1. Аз њарорат вобаста будани муќовимати ноќилњоро фањмонед. 2. Њангоми баланд шудани њарорат муќовимати металлњо чї гуна таѓйир меёбад? 3. Бо баланд шудани њарорат муќовимати электролитњо чї гуна таѓйир меёбанд? 4. Бо баланд шудани њарорат муќовимати ноќилњо чї гуна таѓйир меёбад? § 57. Ќонуни Ом барои ќитъаи занљир Чї хеле ки маълум аст, агар дар нўгњои ноќил шиддат мављуд бошад, он гоњ аз занљир љараёни электр љорї мешавад. Вобастагии байни шиддат ва ќувваи љараёнро дар таљрибаи расми 92 омўхта, ќонуни асосии љараёни электрро муќаррар мекунем. Фарз мекунем, ки занљири электрї аз амперметр, волтметр, манбаи љараён, калид ва ноќили муќовиматаш 1 Ом иборат бошад. Манбаи љараён аз се батарея иборат аст. Ќувваи љараёни ноќили муќовиматаш 1 Ом-аро бо амперметр ва шиддати онро бо волтметр чен мекунем. Ба занљир манбаъњои 1, 2, 3-ро бо навбат пайваст карда ошкор менамоем, ки ќувваи љараён I бо таѓйирёбии шиддати U нўгњои ноќили 1 Ом-а таѓйир меёбад, яъне бо афзудан ё худ кам шудани шиддат дар нўгњои ноќил, ќувваи љараён њам меафзояд ва ё кам мешавад. Расми 89 152 Ом Георг (1787 – 1854) – физики олмонї. Ќонуни таносуби байни ќувваи љараён, шиддат ва муќовимати занљири электриро ба таври назариявї кашф карда, онро дар таљриба тасдиќ намудааст. Асбоби њассоси чен кардани ќувваи љараёнро Ом сохта буд. Ў ба сифати манбаи шиддат термопар ном асбоберо ба кор бурдааст. Ѓайр аз ин Ом вобастагии муќовимати ноќилро аз дарозї ва масоњати буриши арзии он муќаррар намудааст. Агар ноќили муќовиматаш 2 Ом-аро бо ноќили муќовиматаш 1 Ом-а иваз намуда, таљрибаро такрор намоем, он гоњ мебинем, ки ќувваи љараён дар ин ноќил њам, ба шиддати нўгњои он мутаносиб мебошад. Аз ин љо хулоса баровардан мумкин аст, ки ќувваи љараён дар занљир аз шиддати нўгњои ноќил вобастагї дорад. Шиддати нўгњои ноќилро бо U ва ќувваи љараёнро бо I ишорат намуда, ба шиддат вобаста будани ќувваи љараёнро бо формулаи зерин ифода намудан мумкин аст: I = k ⋅U (57.1) Дар ин љо k-бузургии мутаносибї буда, аз хусусияти ноќил вобаста аст ва он ќобилияти электргузаронии ноќил номида мешавад. Муќовимати ноќил R гуфта, бузургиеро меноманд, ки он ба ќобилияти электргузаронии ноќил k мутаносиби чаппа мебошад, яъне k R = 1 , аз ин љо R k = 1 (57.2) Формулаи (57.2)-ро дар формулаи (57.1) гузошта њосил мекунем: яъне R I = U 153 Ба шиддати нўгњои ќитъаи занљир ва муќовимати ин ќитъа вобаста будани ќувваи љараёнро ќонуни Ом меноманд. Ин ќонун ба шарафи олими олмонї Георг Ом, ки онро соли 1827 кашф карда буд, гузошта шудааст. Ќувваи љараёни ќитъаи занљир ба шиддати ин ќитъа мутаносиби роста ва ба муќовимати он мутаносиби чаппа мебошад. Ќонуни Ом барои ќитъаи занљирро дар шакли формула чунин менависем: R I = U (57.3) Ќонуни Ом яке аз ќонунњои асосии физика ба шумор меравад. Саволњо 1. Ќувваи љараён ба шиддат чї хел алоќамандї дорад? 2. Ќонуни Омро таъриф дињед? 4. Ќонуни Омро ба таври математикї чї тавр ифода кардан мумкин аст? Намунаи њалли масъалањо 1. Муќовимати мўяки тафсониши лампаи фонуси кисагї 15 Ом асту шиддати нўгњои он 4,5 В. Љараёни аз мўяки тафсониши фонус љоришаванда чї ќадар ќувва дорад? R I = U Ќиматњои ададиро гузошта њисоб мекунем: 0,3А 15Ом

= 4,5 В[вироиш]

R I U Љавоб: 0,3 А Дода шудааст R =15 Ом U = 4,5 B I -? Њал Барои њалли масъала аз формулаи ќонуни Ом барои ќитъаи занљир истифода мекунем: 154 2. Ба нўгњои ноќили муќовиматаш 0,25 Ом чї ќадар шиддат додан мебояд, ки аз ноќил љараёни ќуввааш 30 А љорї шавад? R I = U аз ин љо U = IR = 30 А⋅0,25Ом = 7,5 B Љавоб: 7,5 В 3. Ќувваи љараён дар сими гармоиши манќали электрї њангоми 220 В будани шиддати шабака 5 А аст. Муќови- мати сими гармоишро њисоб кунед. R I = U аз ин љо 44 Ом 5А

= 220В[вироиш]

I R U Љавоб: 44 Ом 4. Лампаи электрї бо шабакаи шиддаташ 110 В пайваст асту аз мўяки он љараёни ќуввааш 0,05 А љорист. Шиддатро чї ќадар зиёд кардан мебояд, ки аз мўяки лампа љараёни ќуввааш 0,1 А љорї шавад. Дода шудааст Њал U1=110 В Аз ќонуни Ом барои ќитъаи занљир I1=0,05 А истифода мебарем: R Ι = U (1) I2=0,1 А Формулаи (1)-ро барои шарти масъала навишта Аз он R1-ро ёфта њисоб мекунем. 2200Ом 0,05А 110В 1 1 1 = = = I R U Дода шудааст R =0,25 Ом I = 30 А U -? Њал Аз формулаи ќонуни Ом барои ќитъаи занљир шиддат U-ро ёфта њисоб мекунем: Дода шудааст U =220 В I = 5 А R -? Њал Аз формулаи ќонуни Ом муќовимат R -ро ёфта њисоб мекунем: U2 - ? 155 Азбаски R1=R2 мебошад, бинобар ин навишта метавонем: 0,1А 2200Ом 220В 2 2 1 U = I R = ⋅ = Љавоб: 220В 2 U = Машќи 19 1. Агар шиддат дар шабака 127 В, муќовимати дарзмоли электрї 24 Ом бошад, ќувваи љараёнро њисоб кунед. (Љавоб: ≈5,3 А) 2. Амперметри дар занљир пайвастбуда ќувваи љараёни 0,2 А- ро нишон медињад. Шиддатро дар нўгњои ноќили муќовиматаш 8 Ом, ки ба занљир пайваст карда шудааст, њисоб кунед. (Љавоб: 1,6 В) 3. Амперметр дар занљир бо лампаи электрии фонуси кисагї пай дар пай пайваст шуда, 0,35 А ќувваи љараёнро нишон медињад. Шиддат дар сиќќонакњои лампа 3,5 В аст. Муќовимати мўяки лампаро ёбед. (Љавоб: 10 Ом) 4. Ќувваи љараён дар спирали обљўшонаки электрї њангоми 220 В будани шиддати шабака 4 А аст. Муќовимати онро њисоб кунед. (Љавоб: 55 Ом) 5. Шиддати нўгњои ноќилеро муайян кунед, ки муќовимати 20 Ом дорад ва ќувваи љараёни аз он љоришаванда 0,4 А бошад. (Љавоб: 8 В) 6. Дар кадоме аз наќшањои расми 93 волтметр нодуруст пайваст карда шудааст? § 58. Реостат Аксар ваќт ба мо лозим меояд, ки ќувваи љараёнро дар занљир танзим намоем. Чунончи, мо дар баландгўяки радио ќувваи љараёнро таѓйир дода, баландии садоро мувофиќи хоњиши худ баланду паст мекунем. Ќуавваи љараёнро дар муњаррикњои мошинањои дарздўзї таѓйир дода, суръати даврзании онро таѓйир додан мумкин аст. Расми 93 156 Борис Семёнович Якоби (1801 – 1874) – физик ва электротехники рус, академик. Кашфи галванопластика номи ўро машњур гардонд. Аввалин муњаррики электрї ва дастгоњи телеграфиро сохтааст, ки њарфњоро чоп мекард. Барои каму зиёд кардани ќувваи љараёни занљир аз асбобе, ки реостат номида мешавад, истифода мебаранд. Реостат дар соли 1841 аз тарафи олими рус Б. С. Якоби ихтироъ карда шудааст. Сими муќовимати хосаш зиёд, масалан сими никелї ва ё нихромї соддатарин реостат шуда метавонад. Сим ба занљир бо ёрии сиќќонаки А ва но- ќили лаѓжандаи С пайваст карда мешавад. Ноќили С-ро пасу пеш њаракат дода, дарозии ќитъаи АС-и занљирро каму зиёд кардан мумкин аст (расми 94). Ба њамин тариќ, муќовимати занљир таѓйир ёфта, дар натиља ќувваи љараён њам таѓйир меёбад. Азбаски андозаи чунин реостат калон аст, барои истифодабарї созгор нест. Барои он ки андозаи асбоб хурдтар шавад, симро ба силиндри сафолї мепечонанд. Расми 94 157 Сохт ва тарзи ишораи реостат дар расми 95 (а, б) оварда шудааст. Расми 95 Дар атрофи силиндри сафолї сими муќовимати хоси калондоштаро (чунончи, константан, никелин, нихром ва ѓайраро) зич печонида, нўгњои онро бо сиќќонакњои 1 ва 2-и асбоб махкам мекунанд. Барои он ки симњо њангоми печондан ба якдигар нарасанд, ба болои он ќабати тунуки карахш медавонанд, бинобар ин печакњо аз якдигар људо мебошанд. Дар болои ѓалтак милаи оњанин љойгир карда шудааст, ки рў-рўйи он давак њаракат карда метавонад. Давакро аз рўйи мила њаракат дода, муќовимати реостати ба занљир пайвастро каму зиёд кардан мумкин аст. Дар рўйи њар як реостат муќовимат ва ќувваи љараёни имконпазире, ки печакњо ба он тоб оварда метавонанд, навишта мешаванд. Ќувваи љараёнро аз њудуди муќаррарие, ки дар реостат нишон дода шудааст, зиёд кардан мумкин нест, зеро ѓалтаки реостат аз њад зиёд тафсида, сўхтанаш мумкин аст. Саволњо 1. Реостатњоро дар куљоњо истифода мебаранд? 2. Реостати давакдор чї тавр сохта шудааст? 3. Реостатро дар наќшањо чї тавр тасвир мекунанд? 4. Чаро дар реостатњо симњои муќовимати хосашон калонро истифода мебаранд? Машќи 20 1. Ноќил аз кадом мавод тайёр карда шудааст, агар дарозиаш 1 км, масоњати буриши арзиаш 10 мм2 ва муќовиматаш 40 Ом бошад. (Љавоб: никел) 158 2. Реостате, ки аз сими нихромии дарозиаш 5 м ва масоњати буриши арзиаш 0,8 мм2 сохта шудааст, чї ќадар муќовимат дорад? (Љавоб: 6,9 Ом) 3. Сими мисини масоњати буриши арзиаш 0,5 мм2 чї ќадар дарозї дошта бошад, ки муќовиматаш 34 Ом шавад ? (Љавоб: 1000 м) 4. Дарозии як сим 20 см, дарозии сими дигар 1,6 м аст. Масоњати буриши арзї ва маводи ноќилњо якхела мебошад. Муќовимати кадом ноќил зиёд аст ва чанд маротиба? (Љавоб: муќовимати ноќили дуюм назар ба муќовимати ноќили якум 8 маротиба зиёд аст) 5. Муќовимати сими аз платина сохташуда дар 200С ба 20 Ом ва дар 500 0С ба 59 Ом баробар аст. Коэффисиенти њароратии муќовимати платинаро ёбед. (Љавоб: 4,4⋅10-3 1/к) 6. Ќувваи љараён дар сими оњании дарозиаш 150 мм ва масоњати буриши арзиаш 0,02 мм2 ба 250 мА баробар аст. Шиддати нўгњои ноќилро њисоб кунед. (Љавоб: ≈0,20 В) § 59. Ќонуни Ом барои занљири сарбаст (барои хониши иловагї) Њар гуна занљири электрии пурра аз ду ќисм: берунї ва дохилї иборат аст. Истеъмолкунандагон, ноќилњои васлкунанда, муќовиматњои гуногун–ќисми берунї ва манбаи љараён ќисми дохилии занљирро ташкил медињанд. Њангоми сарбаст будани занљир љараёни электр њам дар ќисми дохилї ва њам дар ќисми берунии он вуљуд дорад. Азбаски манбаи љараён низ дорои муќовимат мебошад, бинобар ин камшавии шиддатро њам дар ќисми дохилї ва њам дар ќисми берунии занљир мушоњида кардан мумкин аст. Аз манбаи љараён, амперметр, реостат ва ду волтметр занљири электрї тартиб медињем. Бо воситаи волтметри V1, ки ба сиќќонакњои реостат пайваст карда шудааст, камшавии шиддат дар ќисми берунии занљир ва бо воситаи 159 волтметри V2 камшавии шиддат дар сиќќонакњои манбаъ чен карда мешавад. Бо реостат ќувваи љараёнро дар занљир таѓйир дода, камшавии шиддатро дар сиќќонакњои манбаъ U2 ва дар занљири берунї U1 чен карда, чунин баробариро навишта метавонем: ε=U1+U2 (59.1) Дар айни њол шиддати ќутбњои манбаи љараён ба ЌЭЊ-и манбаъ баробар аст. Дар асоси ќонуни Ом барои ќитъаи занљир афтиши шиддат дар занљири берунї ба U1=IR ва дар занљири дохилї ба U2=Ir баробар аст. Аз ин љо ЌЭЊ-ро чунин навиштан мумкин аст: ε=IR+Ir=I(R+r) (59.2) Њамин тавр, ифодаи математикии ќонуни Ом-ро барои занљири сарбаст чунин менависем: R r I + = ε (59.3) Дар ин љо R-муќовимати берунии занљир; r-муќовимати дохилии манбаи љараён ва I-ќувваи љараён дар занљир мебошад. Ќувваи љараён дар занљир бо ќувваи электроњаракатди- њандаи манбаи љараён мутаносиби роста буда, ба муќовимати пурраи занљир мутаносиби чаппа мебошад. Саволњо 1. Њар гуна занљири пурра аз чанд ќисм иборат аст? 2. Ќисмњои занљири пурраро номбар кунед. 3. Формулаи ќонуни Ом-ро барои занљири сарбаст нависед ва онро шарњ дињед. Машќи 21 1. ЌЭЊ-и батареяи аккумулятор 6 В буда, муќовимати дохилиаш 1,4 Ом мебошад. Агар муќовимати берунии занљир 8 Ом бошад, ќувваи љараёнро дар занљир ёбед. (Љавоб: 2 А) 2. Дар ваќти ба батареяи элементњои ЌЭЊ-аш 4,5 В пайваст кардани лампа волтметр шиддати 4 В ва ампермтер ќувваи 160 љараёни 0,25 А-ро нишон дод. Муќовимати дохилии батарея чї ќадар аст? (Љавоб: 2 Ом) 3. Барои аз элементи ќувваи электроњаракатдињандааш 2 В ва муќовимати дохилиаш 1,2 Ом дар занљир њосил кардани 0,25 А ќувваи љараён, чї ќадар ноќили оњанини буриши арзиаш 0,2 мм2-ро гирифтан лозим аст? (Љавоб: 11,3 м) § 60. Пайвасти пай дар пай ва параллелии ноќилњо Ноќилњо ба занљири электрї бо ду тарз: Пай дар пай ва параллел пайваст карда мешаванд. 1. Пайвасти пайдарпайї гуфта, чунин тарзи пайвасткуниеро меноманд, ки охири ноќили якум ба аввали ноќили дуюм ва охири ноќили дуюм ба аввали ноќили сеюм ва њоказо пайваст карда мешавад. Дар расми 96 пайвасти пайдарпайии се лампаи фонуси кисагї ва се амперметр нишон дода шудааст. Муќовиматњои људогонаи ноќил ва тарзи пайвасти онњоро дониста, муќовимати умумии ноќилњоро муайян кардан мумкин аст. Барои ин занљири электрии соддаеро дида мебароем, ки он аз манбаи љараён, ду ноќили муќовимата-шон R1 ва R2, ки ба шиддатњои U1 ва U2 мувофиќанд, иборат бошад (расми 97). Њангоми пай дар Расми 96 161 пай пайваст кардани ноќилњо ќувваи љараён дар њама ќисмњои занљир як хел аст. I=I1=I2 (60.1) Бо волтметрњои V1 ва V2 шиддатро дар нўгњои ноќилњо муайян карда, боварї њосил мекунем, ки њангоми пайвасти пайдарпайии ноќилњо шиддати умумии занљир U ба суммаи шиддатњои ноќилњои људогона U1 ва U2 баробар мешавад: U= U1+U2 (60.2) Чї хеле ки дар расм нишон дода шудааст, шиддати умумї U- ро бо волтметри V муайян мекунем. Аз ќонуни Ом ба мо маълум аст, ки U1=I.R1 ва U2=I.R2 (60.3) мебошанд. Дар ин ваќт ќувваи љараёни муќовиматњои R1 ва R2 якхела мебошанд, яъне I1=I2. Ќиматњои U1 ва U2-ро аз формулаи (60.3) ба формулаи (60.2) гузошта њосил мекунем: IR=IR1+IR2; IR=I(R1+R2) аз ин љо R=R1+R2 (60.4) њосил мешавад. Њангоми n-то будани муќовимат R=R1+R2+…+ Rn мешавад. Муќовимати умумии ноќилњои пай дар пай пайваст пайвастшуда ба суммаи муќовиматњои ноќилњои људогона баробар аст. Аз формулаи (60.3) истифода карда њосил мекунем: 2 1 2 1 2 1 2 1 ; R R U U I R I R U U = ⋅ ⋅ = (60.5) Аз формулаи (60.5) дида мешавад, ки шиддат дар ноќилњо бо муќовимати онњо мутаносиби роста мебошад. 2. Дар пайвасти параллелии ноќилњо ќувваи љараён ба шохањои ноќилњо таќсим Расми 97 Расми 98 I I1 I2 I I I1 I2 I2 I1 I I 162 мешавад. Нишондоди амперметри ба ќисми умумии занљир пайвастшудаи А ба суммаи нишондодњои амперметрњои А1 ва А2 баробар аст. Бинобар ин ќувваи љараёни ќисми умумии занљир ба суммаи ќувваи љараёнњои аз њар як ноќили параллел пайвастшуда љоришаванда баробар аст, яъне I=I1+I2 (60.6) Дар ин ваќт шиддат дар нўгњои А ва В якхела аст, яъне U1 = U2 (расми 98). Агар муќовимати шохањои људогонаи занљирро бо R1 ва R2, шиддати умумиро бо U ишорат кунем, он гоњ ќонуни Омро барои ноќилњои људогона 2 2 2 1 1 1 ; R I U R I = U = (60.7) ва барои тамоми занљир R I = U навишта метавонем. Азбаски ќувваи љараён дар занљири умумї ба суммаи ќувваи љараёнњои шохањо баробар аст, бинобар ин 2 2 1 1 R U R U R U = + (60.8) мешавад. Баробарии (60.8)-ро ба њисоб гирифта, баъди ба U ихтисор кардан, онро ба шакли зайл менависем: 1 2 1 1 1 R R R = + (60.9) Њангоми занљири электрї аз n-то муќовимат иборат будан, формулаи (60.9)-ро чунин менависем: n R R R R 1 1 1 ... 1 1 2 = + + + (60.10) Дар расми 99 пайвасти параллелии лампањои электрї ва амперметрњо нишон дода шудааст. Њангоми пайвасти параллелї нисбат ба пайвасти пай дар пай муќовимати умумї хурд мешавад, бинобар ин пайвасти параллелиро дар амалия бештар истифода мебаранд. Дар хонањои истиќоматї пайвасти њамаи 163 истеъмолкунандагони энергияи электр параллел мебошад, бинобар ин ба шабака асбобњои рўзгор: лампаи электрї, муњаррикњои электрї, радио, телевизор ва ѓайрањоро параллел пайваст мекунанд (расми 100). Истеъмолкунанда- гоне, ки ба шабака параллел пайваст карда мешаванд, бояд бо шиддати шабака мувофиќ карда шаванд. Шиддати шабакае, ки мо ба маќсадњои рушноидињї ва дар асбобњои электрии рўзгор истифода мебарем, ду хел 127 ва 220 В мешаванд. Бинобар ин асбобњои рўзгорро ба шиддатњои 127 В ва 220 В мувофиќ карда месозанд. Агар ба шабакаи 220 В асбобњои бо 127 В коркунандаро пайваст кунем, онњо аз кор мебароянд. Расми 99 Расми 100 164 Саволњо 1. Чї гуна пайвасти ноќилњоро пайвасти пай дар пай меноманд? 2. Њангоми пайвасти пайдарпайї шиддати умумї ба чї баробар мешавад? 3. Њангоми пайвасти пайдарпайї муќовимати умумї ба чї баробар мешавад? 4. Чї гуна пайвасти ноќилњоро пайвасти параллелї меноманд? 5. Њангоми пайвасти параллелї муќовимати умумї ба чї баробар мешавад? 6. Пайвасти параллелиро дар куљо истифода мебаранд? Намунаи њалли масъалањо 1. Занљири электрие дорем, ки аз ду лампаи электрии муќовимати њар кадомаш 15 Ом ва як реостат иборат аст. Онњо дар занљир пай дар пай пайваст шудаанд ва муќовимати умумиашон 54 Ом мебошад. Муќовимати реостатро муайян кунед. Дода шудааст Њал R1=R2=15 Oм Дар асоси формулаи пайвасти пайдар- Rум=54 Ом пайии ноќилњо: Rреос.-? Rум.=R1+R2+Rреос. Rреос.=Rум.-2R=54 Ом−2.15 Ом=(54−30) Ом=24 Ом мешавад. Љавоб: 24 Ом 2. Ба ноќили муќовиматаш 1 кОм ноќили муќовиматаш 1 Ом- ро параллел пайвастанд. Исбот кунед, ки муќовимати умумии онњо аз 1 Ом кам аст. Дода шудааст Њал R1=1 кОм=1000 Ом Аз формулаи пайвасти параллелии R2=1 Ом ноќилњо истифода карда муќови- Rум -? мати умумї Rум-ро меёбем: 1 2 1 2 1 2 1 1 1 ; 1 R R R R R R R Rум ум ⋅ +

+[вироиш]

аз ин љо 0,99Ом (1000 1)Ом 1000Ом 1Ом 1 2 1 2 ≈ + ⋅ = + ⋅ = R R R R R ум Љавоб: ≈0,99 Ом 165 § 61. Кор ва тавоноии љараёни электр Маълум аст, ки энергияи электрро дар њама соњањои хољагии халќ ба таври васеъ истифода мебаранд. Дар занљири дилхоњи сарбаст энергияи электр бо осонї ба намудњои дигари энергия (гармї, механикї, рўшної ва ѓайра) табдил ёфта метавонад. Ба мо маълум аст, ки кори љараён ба кори ќуввањои электрии майдон барои кўчонидани зарядњо баробар мебошад. Њамин тариќ, кори майдони электрї њангоми кўчонидани заряди электрї ба њосили зарби бузургии заряди кўчонидашуда ва шиддат баробар мебошад, яъне A=q.U (61.1) Ќувваи љараён ва ваќти гузаштани онро дониста, бузургии зарядеро, ки аз ќитъаи занљир мегузарад, муайян намудан мумкин аст: q=I.t (61.2) Аз ин баробарї истифода карда, формулаеро њосил мекунем, ки он бузургии кори љараёнро дар ќитъаи занљири шиддаташ U ифода менамояд: A=I.U.t (61.3) дар ин љо А-кор, U-шиддат, I-ќувваи љараён, t- ваќти гузаштани ќувваи љараён мебошад. Кори љараёни электр дар ќитъаи занљир ба њосили зарби шиддати нўгњои ин ќитъа, ќувваи љараён ва фосилаи ваќте, ки дар давоми он кор иљро гардидааст, баробар мебошад. Агар шиддат бо волт, ќувваи љараён бо ампер ва ваќт бо сония чен карда шавад, он гоњ кор бо љоулњо (1Љ) чен карда мешавад: 1Љ=1В.А.с. Барои донистани он ки кори љараёни электр ба кадом бузургї вобаста аст, чунин таљриба мегузаронем. Ба занљир лампаи электрии фонуси кисагиро бо реостат пай дар пай пайваст мекунем. Љараёнро дар занљир бо амперметр, шиддатро дар лампа бо волтметр чен мекунем. Даваки реостатро дар њолате мегузорем, ки лампа хира фурўзон шавад. Дар њамин њолат нишондоди волтметр ва 166 амперметрро ќайд мекунем. Баъд муќовимати реостатро кам мекунем. Лампа равшантар фурўзон мешавад ва дар ин маврид волтметр шиддати калон, амперметр бошад, ќувваи љараёни зиёдро нишон медињанд. Агар муќовимати реостатро боз њам кам кунем, лампа боз њам равшантар фурўзон мешавад, волтметр шиддати зиёдтар ва амперметр љараёни калонтарро нишон медињанд. Аз ин љо чунин хулоса баровардан мумкин аст: кори љараёни электр ба шиддати нўгњои ноќил ва ба бузургии ќувваи љараён мутаносиб будааст. Бар замми ин агар ваќти гузаштани љараён њар чї ќадар зиёд бошад, њамон ќадар бештар кор иљро мешавад, яъне кор ба ваќт низ муьтаносиб аст. Дар физика ѓайр аз мафњуми кори љараёни электр боз мафњуми тавоноии љараёни электр дучор меояд. Тавоноии љараён ба кори дар воњиди ваќт иљрошуда баробар аст. Формулаи тавоноиро ин тавр менависем: t Р = A (61.4) Азбаски А=U.I.t аст, он гоњ њосил мекунем: I U P I U t I U t t P A = ⋅ = ⋅ ⋅ ⋅ = = ; (61.5) Тавоноии љараёни доимї дар ќитъаи занљир ба њосили зарби ќувваи љараён ба шиддат баробар аст. Дар Системаи воњидњои байналхалќї (СИ) ба сифати воњиди тавоноии љараёни электр як Ватт (1 Вт) ќабул карда шудааст. 1Вт=1A.1B (61.6) Ѓайр аз ин воњидњо дар техника боз чунин воњидњои тавоної истифода бурда мешаванд: 1кВт=1000 Вт; 1 МВт=1000000 Вт. Истеъмолкунандагони энергияи электр–асбобњои электрии гармкунанда, лампањои электрї, мошинањои дарздўзї, либосшўйї, яхдон, дарзмол ва ѓайрањо тавоноии муайян доранд. 167 Љадвали 15 Истеъмолкунандагони энергияи электр Тавоної, кВт Лампаи электрии фонуси кисагї Яхдони рўзгор Лампаи электрии рўшноидињанда Дарзмоли электрї Мошинаи љомашўйї Чойљўшонаки электрї 0,001 0,110-0,16 0,015-0,2 0,3-1 0,6; 0,8; 1 то 0,6 Дар љадвали 15 тавоноии баъзе истеъмолкунандагони энергияи электр оварда шудааст. Бештар тавоноиро бо ёрии асбоби махсуси ба ном ваттметр чен мекунанд. Тавоноии љараёни электрро бо ёрии волтметр ва амперметр низ чен кардан мумкин аст. Дар расми 101 барои чен кардани тавоноии лампаи электрї тарзи пайвасти амперметр ва волтметр нишон дода шудааст. Барои њисоб кардани тавоноии љараён бузургињои шиддат ва ќувваи љараёнро, ки аз рўйи нишондоди волтметр ва амперметр ёфта мешаванд, зарб мекунем. Саволњо 1. Дар занљири электрї энергияи электр ба кадом намуди энергия мубаддал мешавад? 2. Кори дар майдони электрї кўчонидани заряд ба чї баробар мешавад? 3. Формулаи кори љараёни электрро нависед ва онро шарњ дињед. 4. Воњидњои кори љараёни электрро номбар кунед. 5. Чиро тавоноии љараён меноманд? 6. Формулаи тавоноии љараёнро нависед ва онро шарњ дињед. 7. Воњидњои тавоноии љараёнро номбар кунед. Расми 101 168 Намунаи њалли масъалањо 1. Агар ќувваи љараён дар занљир 0,5 А, шиддат дар сиќќонакњои муњаррик 12 В бошад, дар муддати 30 даќ. муњаррик чї ќадар энергия сарф мекунад? Дода шудааст Њ а л I=0,5 А Аз формулаи кори љараёни электр U=12 В истифода бурда, масъаларо њал мекунем: t=30даќ.=1800с А = I U t=0,5 А.12 В.1800 с = 10800 Љ Љавоб: 10800 Љ 2. Њангоми 220 В будани шиддат ќувваи љараён дар лампа 0,25 А аст. Тавоноии онро муайян кунед. Дода шудааст Њал U=220 B Аз формулаи тавоноии љараён истифода бурда, I=0,25 A масъаларо њал мекунем: Р=UI=220 В. 0,25 А = 55 Вт Љавоб: 55 Вт Машќи 22 1. Лампаи электрии фонуси кисагї, ки ба шиддаташ 3,5 В ва ќувваи љараёни 0,25 А мутобиќ аст, дар 5 даќиќа чї ќадар энергия сарф мекунад? (Љавоб: 262,5 Љ) 2. Ба занљири шиддаташ 120 В дарзмоли электрии муќовиматаш 24 Ом пайваст карда шудааст. Тавоноии љараёнеро ёбед, ки дарзмолро таъмин мекунад. (Љавоб: 600 Вт) 3. Лампаи тавоноиаш 96 Вт, ки ба шиддати 127 В мувофиќ аст, чї ќадар ќувваи љараён сарф мекунад? Агар ба шиддати 220 В мувофиќ бошад, чї? (Љавоб: 0,75 А; 0,44 А) 4. Дар дарзмоли электрї 127 В ва 300 Вт навишта шудааст. Муќовимати дарзмолро ёбед. (Љавоб: 53,7 Ом) 5. Агар аз занљири муќовиматаш 20 Ом ќувваи љараёни 2 А љорї шавад, кори љараёни электрро дар 10 сония муайян намоед. (Љавоб: 300 Љ) P-? А-? 169 Озмойиш дар хона 1. Лампаи электрии дар хонаатон истифодашавандаро муоина карда, ба кадом шиддат ва ба кадом тавоної мутобиќ будани онро муайян кунед (ин бузургињо дар лампа навишта шудаанд). Бо истифода аз ин бузургињо масъалањои зайлро њал кунед: 1) Аз мўяки лампа чї ќадар ќувваи љараён мегузарад? 2) Ин лампа чї ќадар энергия сарф мекунад, агар дар як моњ њар рўз 8 соатї фурўзон бошад? 2. Тавоноии асбобњои электриеро, ки дар хонаатон мављуданд, дониста муддати кори таќрибии онњоро дар давоми як њафта муайян кунед. Энергияи дар давоми як њафта сарфшударо њисоб кунед ва онро ба маблаѓи нишондодаи њисобкунак муќоиса кунед. § 62. Ќонуни Љоул – Ленс Ноќиле, ки аз он љараёни электр мегузарад, гарм мешавад ва як миќдор гармиашро ба муњити атроф хориљ менамояд. Сабаб он аст, ки электронњои озоди металлњо тањти таъсири майдони электрї ботартибона њаракат карда ба молекула ва ё атомњои модда бархўрда, ба онњо як миќдор энергияи худро медињанд. Таљрибањо нишон медињад, ки дар ноќилњои металлии бењаракат тамоми кори љараёни электр барои гарм кардани ноќил, яъне барои зиёд кардани энергияи дохилии он сарф мешавад. Пас, миќдори гармие, ки дар ноќил људо мешавад, ба кори љараёни электр баробар аст: А=Q (62.1) Кори љараёни электр аз рўйи формулаи зерин њисоб карда мешавад: A=UIt ё ки Q=UIt (62.2) Дар ин љо Q–миќдори гармї мебошад. 170 Љоул Љеймс Прескотт (1818 – 1889) – физики англис. Дар таљриба ќонуни баќои энергияро асоснок кардааст. Новобаста аз Ленс ќонунеро муќаррар намуд, ки таъсири њароратии љараёнро муайян мекунад. Суръати њаракати молекулањои газро њисоб карда, ба њарорат вобаста будани онро муќаррар намудааст. Аз ќонуни Ом истифода бурда, миќдори гармие, ки дар ќитъаи занљир њангоми аз он гузаштани љараён људо мешавад бо ќувваи љараён, муќовимати ќитъаи занљир ва ваќт ифода кардан мумкин аст. Њамин тавр ифодаи (62.2)–ро дар шакли зерин низ навиштан мумкин аст: Q = I 2Rt (62.3) Миќдори гармие, ки њангоми аз ноќил гузаштани љараёни электр људо мешавад, ба њосили зарби квадрати ќувваи љараён, муќовимати ноќил ва ваќти гузаштани љараён баробар аст. Соли 1840 аввалин маротиба дар асоси таљрибањо, новобаста аз якдигар, олими англис Љоул (1818-1889) ва олими рус Ленс (1804-1865) ба чунин хулоса омадаанд. Бинобар ин ба шарафи онњо хулосаи дар боло баёншударо ќонуни Љоул-Ленс мегўянд. Формулаи (62.3) шакли математикии ќонуни Љоул-Ленс мебошад. Дар расми 102 наќшаи дастгоње нишон дода шудааст, ки бо воситаи он ќонуни Љоул-Ленсро дар таљриба санљидан мумкин аст. Расми 102 171 Ленс Эмилий Христианович (1804 – 1865) – физики рус, яке аз асосгузорони электротехника ба шумор меравад. Бо номи ў кашфи ќонуни самти љараёни индуксионї ва ќонуне, ки таъсири њароратии љараёни электриро муайян мекунад, марбут аст. Порањои сими мисин, пўлодин ва нихромии андозањояшон якхеларо байни њам пай дар пай пайваст карда, ба њар кадоми онњо тасмачањои ќоѓазини дуќат кардашударо овехта, ба манбаи љараён васл мекунем. Азбаски ноќилњо пай дар пай пайваст шудаанд, бинобар ин ќувваи љараён дар тамоми занљир як хел аст. Пас аз чанд ваќт мушоњида мешавад, ки сими нихромї то сурх шуданаш тафсидааст ва тасмачаи ќоѓазини дар он овехташуда аланга мегирад. Сими пўлодин нисбатан камтар гарм мешавад ва ќоѓази дар он овехташуда нимсўхта мешавад. Дар њамин њолат сими мисин ќариб, ки гарм намешавад. Аз таљрибаи мазкур ба чунин хулоса омадан мумкин аст: а) дар њаќиќат њангоми аз ноќил гузаштани љараёни электр он гарм мешавад; б) њангоми дар њарсе ноќил якхела будани ќувваи љараён, онњо гуногун гарм мешаванд; в) ноќиле, ки муќовиматаш калон аст, зиёдтар гарм мешавад. Саволњо 1. Аз љараёни электрї гарм шудани ноќилњоро чї тавр шарњ додан мумкин аст? 2. Миќдори гармие, ки њангоми аз ноќил гузаштани љараён хориљ мегардад, аз рўйи кадом формула њисоб карда мешавад? 3. Формулаи ќонуни Љоул-Ленсро нависед ва онро маънидод кунед. 4. Ќонуни Љоул-Ленсро дар таљриба чї гуна санљидан мумкин аст? Намунаи њалли масъалањо 1. Мўяки лампаи электрї 50 Ом муќовимат дорад ва аз он ќувваи љараёни 0,1 А љорист. Дар муддати 10 с чї миќдор гармї хориљ мешавад? 172 Дода шудааст Њал R=50 Ом Ќиматњои ададиро ба формулаи ќонуни I=0,1 A Љоул-Ленс гузошта њисоб мекунем: t=10 c Q=I2Rt=(0,1А)2 .50 Ом .10 с =5 Љ Q-? Љавоб: Q=5 Љ 2. Ќувваи љараён дар дастгоњи кафшергарї дар лањзаи кафшер кардан (дар сурати 33 В будани шиддат) 7500 А аст ва вараќањои кафшершаванда муќовимати 0,0004 Ом доранд. Дар муддати 2 даќиќаи кафшер кардан чї миќдор гармї хориљ мегардад? Дода шудааст Њал I=7500 А Ба формулаи ќонуни Љоул-Ленс ќиматњои R=0,0004 Ом ададиро гузошта њисоб мекунем: t=2 даќ=120 c Q=I2Rt=(7500А)2 .0,0004 Ом .120 с = Q-? =2700 000 Љ =2700 кЉ Машќи 23 1. Аз печаи симин, ки муќовиматаш 20 Ом аст, њангоми 5 А будани ќувваи љараён дар 30 даќиќа чї миќдор гармї хориљ мешавад? (Љавоб: 900 кЉ) 2. Асбоби гармкунандаи электрї ба љараёни тавоноиаш 300 Вт мувофиќ карда шудааст. Миќдори гармиеро, ки ин гармкунанда дар 1 соат хориљ мекунад, муайян кунед. (Љавоб: 1080 кЉ) 3. Сим дар њолати тафсон буданаш дорои муќовимати 55 Ом аст ва ба занљири шиддаташ 110 В пайваст карда шудааст. Ин сим дар муддати 1 даќиќа чї миќдор гармї хориљ мекунад? (Љавоб: 13,2 кЉ) 4. Агар обљўшонаки электрии муќовима-таш 1 кОм-ро ба шабакаи шиддаташ 220 В пайваст намоем, дар тўли 1 даќиќа чї миќдор гармї хориљ мешавад? (Љавоб: 2904 Љ) Љавоб: 2700 кЉ 173 § 63. Асбобњои электрии гармкунанда Таъсироти њароратии љараён дар асбобњои электрикии гармкунандаи гуногун истифода бурда мешавад. Дар рўзгор дарзмол, чойник ва обљўшонакњои электриро (расми 103) ба таври васеъ истифода мебаранд. Дар саноат аз таъсироти њароратии љараён барои гудохтаву њосил кардани навъњои махсуси пўлод ва металлњои дигар, барои кафшери электрї истифода мебаранд. Дар соњаи кишоварзї бо ёрии љараёни электрї гармхонањо, инкубаторњоро гарм мекунанд, ѓалла хушк мекунанд. Ќисми асосии асбобњои электрии гармкунанда аз элементи гармкунанда иборат аст. Элементи гармкунанда аз ноќили гармибардор иборат буда (то њарорати 1000-12000С метафсад) муќовиматаш басо калон аст. Аксар ваќт барои сохтани элементи гармкунанда хўлањои никелин, оњан, хром ва манганро, ки бо номи нихром машњур аст, кор мефармоянд, чунки муќовимати хоси нихром калон мебошад. Муќовимати хоси нихром м 1,1Ом мм ⋅ 2 ρ = аст, ки он нисбат ба муќовимати хоси мис 70 маротиба зиёд мебошад. Ноќил дар шакли сим ё тасма ба лавњаи гармибардор (слюда, сафол) печонида мешавад. Масалан, ќисми асосии гармкунандаи дарзмоли электрї аз тасмаи нихромї иборат мебошад. Љараёни электр тасмаи нихромї ва тасма бошад, ќисми поёнии дарзмолро гарм мекунад. Дар манќали электрї печаки нихромї ба љўякњои лавњаи сафолї хобонида шуда, ќисми асосии гармкунанда ба њисоб меравад. Расми 103 174 Дар кафшеркунаки электрї болои мила бо слюда махкам карда мешавад ва аз болои он сими нихромиро мепечонанд (расми 104). Дар расми 105 лампаи тафсониши электрї тасвир ёфтааст. Ќисми асосии лампаи электрии њозиразамонро мўяки волфрамї ташкил медињад. Мўякро ба зарфи шишагине, ки њавояшро кашида гирифтаанд, љойгир мекунанд. Њарорати гудозиши волфрам 3380 0С аст ва онро то 3000 0С тафсонидан мумкин аст, вале мўяки волфрамї дар чунин њарорат бухор мешавад. Барои бартараф кардани чунин камбудї, лампањои њозиразамонро бо газњои инертї (криптон ё аргон) ва баъзан бо нитроген пур мекунанд. Нўгњои мўяки (1) бо ду сими тафсанда (2) пайваст карда шудаанд, ки онњо аз байни шиша гузашта, ба ќисми металлии лампа (3) кафшер карда шудаанд. Як сим ба ќисми оњанин (винт)-и лампа (3) ва сими дигар ба асоси ќисми металлии марказї (сокол) (4) кафшер карда шудааст. Барои ба шабака пайваст кардани лампа онро ба патрон тоб дода медароранд. Саноати мо лампањои электрии мутобиќ ба шиддатњои 220 ва 127 В (барои шабакањои равшанї), 50 В (барои вагонњои роњи оњан), 6; 12; 24 В (барои автомобилњо), 2; 3,5; 5 В (барои фонусњои кисагї) истењсол мекунад. Расми 104 Расми 105 175 Аввалин ихтироъкорони лампањои тафсониши электрї муњандиси рус А. Н. Лодыгин (1847-1923) ва ихтироъкори америкої Т. Эдисон (1847-1931) ба шумор мераванд. Саволњо 1. Доир ба истифодаи таъсироти њароратии љараён мисолњо оред. 2. Элементи асбобњои гармкунанда дорои чї гуна хосият мебошанд? 3. Асбобњои гармкунандаи электриро номбар кунед. 5. Сохти лампаи тафсониши њозиразамонро фањмонед 6. Мўяки лампаро аз кадом металл тайёр мекунанд? 7. Чаро даруни колбаи шишагинро бо газњои инертї пур мекунанд? 8. Лампањо бо кадом шиддат кор мекунанд ? § 64. Њисобкунаки энергияи электр Барои њисоб кардани кори љараёни электр аз асбоби махсусе, ки онро њисобкунаки электрї меноманд, истифода мебаранд (расми 106). Дар дохили њисобкунак муњаррики электрї мављуд аст, ки он ба занљири истеъмолкунанда (расми 106, (2, 4)) пай дар пай пайваст карда шудааст. Агар истеъмолкунандагони энергияи электр аз занљир људо бошанд, аз занљир љараён намегузарад ва њисобкунак њам кор намекунад. Дар занљир шумораи истеъмолкунандагон чї ќадар бисёр пайваст шуда бошанд, аз он њамон ќадар зиёд љараёни электр мегузарад ва њисобкунак њамон ќадар тезтар чарх Расми 106 Александр Николаевич Лодыгин (1847 – 1923) – ихтироъкори машњури рус. Ў соли 1872 лампаи электрии тафсонишро бо лавњачаи ангиштї ихтироъ кардааст. Ин гуна лампањоро аз соли 1873 сар карда, барои равшанкунї кор мефармудагї шуданд. Баъдтар А. Н. Лодыгин лампаи мўяки металлидорро кор карда баромад. 176 мекунад. Чархи муњаррики электрии њисобкунак аз оина намоён аст. Адади чархзании дискро ќисми бањисобгиранда мешуморад ва дар шкалаи њисобкунак раќамњое пайдо мешаванд, ки онњо кори љараёнро ба њисоби киловатт⋅соат нишон медињанд. Барои донистани он, ки оилаатон дар муддати ягон ваќт, масалан дар охири моњ чї ќадар энергияи электр сарф кардааст, аз нишондоди њисобкунак дар охири моњ нишондоди онро дар аввали моњ тарњ кардан лозим аст. Ду раќами охирин рангашон дигар хел аст. Онњо њиссаи дањї ва садии киловатт.соатро нишон медињанд. Масалан, дар охири моњ њисобкунак 501,30 кВт.соат-ро нишон медињад, аммо як моњ пеш 401,30 кВт.соат-ро нишон медод. Пас дар як моњ: 501,30-401,30=100 кВт.соат ё ин ки 100кВт⋅соат=3,6·108 Љ кор иљро шудааст. Барои муайян кардани арзиши энергияи электри сарфшуда, бузургии корро ба њисоби кВт⋅соатњо ба арзиши муќарраршудаи як киловат⋅соат энергия зарб кардан лозим аст. Њоло арзиши њар киловат⋅соат энергияи электр 2,7 дирам муќаррар шудааст. Пас, дар мавриди дида баромадаамон, барои истифодаи энергияи электр 2 сомониву 70 дирам пардохт кардан лозим аст. Тарзи пайвасти њисобкунак чунин аст: ноќилњои 1, 3 –и њисобкунак (расми 106) ба шабакаи шањрї, ноќилњои 2, 4 бошанд, ба истеъмолкунандагон пайваст карда мешаванд. Саволњо 1. Кори љараёни электрро бо кадом асбоб чен мекунанд ? 2. Истеъмолкунандагони энергияи электрро номбар кунед. 3. Тарзи кори њисобкунак чї гуна аст? 4. Кори љараёни электрро чї тавр њисоб мекунанд? Озмойиш дар хона 1. Аз рўйи њисобкунак муайян кунед ва навишта гиред, ки дар хонаи Шумо дар як њафта (ё як моњ) чї миќдор энергияи электр сарф мешавад. Дар њафтаи оянда асбобњои электриро љойе, ки имкон дорад, хомўш намуда, ба сарфаи энергия муваффаќ шавед. Аз рўйи њисобкунак аниќ кунед, ки Шумо чї миќдор энергия сарф намудаед? 177 § 65. Расиши кўтоњ. Муњофизакњои зудгудоз Симњои шабакаи электрї, масалан симњои шабакаи электрии хона, ки аз онњо љараёни электр мегузарад, ба ягон ќувваи љараёни калонтарин мувофиќ карда шудааст. Агар бо ягон сабаб ќувваи љараён аз бузургии имконпазир зиёд шавад, он гоњ симњо аз њад зиёд гарм шуда рўйпўши муњофизатии онњо месўзад. Сабаб он аст, ки ба шабака истеъмолкунандаи тавоноиаш калон, масалан дарзмоли электрї, манќалњои электриро дар як ваќт васл мекунанд, ки он боиси зиёд шудани ќувваи љараён мегардад. Мувофиќи ќонуни Ом, ќувваи љараён ба шиддати нўгњои ноќил мутаносиби роста буда, ба муќовимати занљир мутаносиби чаппа мебошад. Ин чунин маъно дорад, ки агар дар занљир муќовимат кам шавад, ќувваи љараён зиёд мешавад ва вобаста ба ин миќдори гармї дар асоси ќонуни Љоул-Ленс меафзояд. Ин њодисаро расиши кўтоњ мегўянд. Расиши кўтоњ гуфта, пайвасти нўгњои ноќили ќитъаи занљирро мефањманд, ки муќовимати он назар ба муќовимати ќитъаи занљир хеле кам аст (R→0). Расиши кўтоњ њангоми бо њам расидани симњои лучи љараёндор рўй дода метавонад (расми 107). Азбаски муќовимати занљир њангоми расиши кўтоњ нињоят кам мешавад, бинобар ин дар занљир ќувваи љараён ќимати зиёдтаринро соњиб мешаваду шиддат кам шуда, сабаби ба амал омадани сўхтор мегардад. Барои аз њад зиёд нашудани ќувваи љараёни истеъмолкунандагон ва пешгирї кардани хавфи сўхтор дар занљир Расми 108 Расми 107 Расми 109 178 муњофизакњо пайваст мекунанд (расми 108-109, а, б). Муњофизакњо барои он хизмат мекунанд ки агар дар занљир ќувваи љараён ногањон аз меъёри имконпазир зиёд шавад, хати љараёнгузарро фавран мекананд ва аз фалокатњои хатарнок, ё аз кор баромадани истеъмолкунандагонро пешгирї менамоянд. Муњофизакњоро дар хона пеш аз њисобкунак пайваст мекунанд. Инчунин муњофизакњо дар радио, телевизор, автомобилњо ва дигар асбобњои бо љараёни электр коркунанда гузошта мешаванд. Дар дохили муњофизакњо сими сурбї гузошта шудааст. Муќовимати сими сурбиро тавре интихоб мекунанд, ки он ба ќувваи љараёни бузургиаш муайян, масалан 5 А, 10 А ва ѓайрањо тоб оварда тавонад. Агар ќувваи љараён аз ќимати имконпазир зиёд шавад, он гоњ сими сурбї гудохта шуда меканад ва занљир канда мешаванд. Њангоми гудохтани сими сурбї онро бо сими мисин иваз кардан ќатъиян манъ аст (расми 109). Муњофизакњои ноќилашон зудгудозро муњофизакњои зудгудоз меноманд. Муњофизакњои зудгудозро дар радио, телевизорњо ва ѓайрањо истифода мекунанд. Муњофизакњоро дар лавњаи махсус насб мекунанд. Ин лавњаро тавассути симњо ба њисобкунак пайваст мекунанд. Ба њар як сим муњофизаки алоњидаро пай дар пай васл мекунанд (расми 108). Дар замони њозира муњофизакавтоматњо бо таври васеъ истифода карда мешаванд (расми 109, б). Намуди муњофизакњо аз якдигар фарќ доранд. Муњофизакњои зудгудозе, ки дар радиоњо истифода карда мешаванд, чунин сохта шудаанд: аз маркази найчаи шишагине, ки нўгњои металлї дорад, сими борике гузаронида шудааст. Найча дар сиќќонакњои махсус љойгир карда мешавад (расми 109, а). Расми 110 179 Саволњо 1. Агар дар ноќил ќувваи љараён зиёд шавад, чї њодиса рўй доданаш имконпазир аст? 2. Сабаби дар шабака зиёд шудани ќувваи љараён чист? 3. Расиши кўтоњ чї тавр ба амал меояд? 4. Муњофизакњо барои чї хизмат мекунанд? 5. Сохти муњофизакњо чї гунаанд? § 66. Нимноќилњо Чї хеле ки медонем, моддањоро аз рўйи хосияти электргузарониашон ба ноќилњо ва диэлектрикњо људо мекунанд. Боз моддањое мављуданд, ки онњо аз рўйи хосияти электргузарониашон на ба ноќилњо ва на ба диэлектрикњо монанданд. Чунин моддањоро нимноќилњо меноманд. Нимноќилњо аз металлњо бо он фарќ мекунанд, ки дар онњо њангоми њароратњои муќаррарї миќдори ками электронњои озод мављуданд. Масалан, агар дар 1 см3 –и металл њангоми њарорати мўътадил 1022-1023 электрони озод мављуд бошад, он гоњ дар нимноќили германий дар њамон њарорат дар як сантиметри кубї 1012-1013 электрони озод мављуд аст. Дар нимноќилњо кам будани миќдори электронњои озод ба хеле калон шудани муќовимати хоси онњо сабаб мешавад. Ба нимноќилњо ѓайр аз германий боз силисий, селен, оксиди мис ва моддањои дигар низ дохил мешаванд. Нимноќилро ба манбаи љараён пайваст ва онро гарм карда, якбора афзудани ќувваи љараёнро мушоњида мекунем, аммо агар ноќили металлиро, ки аз он љараён мегузарад, гарм кунем, ќувваи љараёни он кам мешавад. Пас, бар хилофи металлњо коэффитсиенти њароратии муќовимати нимноќилњо манфї мебошад. Ин њодисаро чї тавр шарњ додан мумкин аст? Расми 111 180 Њангоми гарм кардани нимноќилњо якбора зиёд шудани миќдори электронњои озод ба амал меояд. Агар нимноќил то њарорати ба ќадри кифоя баланд гарм карда шавад, он гоњ муќовимати хоси он ба муќовимати хоси металл наздик мешавад. Дар расми 111 ба њарорат вобаста будани муќовимати нимноќил тасвир ёфтааст. Дар техникаи њозиразамон асбобњои нимноќилї ба таври васеъ истифода бурда мешаванд. Њоло дар соњаи радиотехника, автоматика, телемеханика аз асбобњои нимноќилї истифода мебаранд. Саволњо 1. Нимноќилњо аз ноќилњо бо кадом хосиятњояшон фарќ мекунанд? 2. Кадом моддањо нимноќиланд? 3. Аз чї сабаб њангоми гарм кардани нимноќил дар он ќувваи љараён зиёд мешавад? § 67. Љараёни электр дар нимноќилњо Дар бисёр соњањои электроникаи муосир моддањои ба ном нимноќилњо татбиќи васеъ меёбанд. Диодњои нимноќиливу транзисторњоро кї нашунидааст? Аксари моддањои дар табиат дучор меомада нимноќиланд. Чунончи, бор (В), карбон (С), силисий (Si), германий (Ge), фосфор (Р), гўгирд (S), марги муш ё худ арсений (As), селен (Se), ќалъагї (Sn), сурма (Sb), теллур (Te), йод (J) инчунин сулфидњо, селенидњо, бисёр оксидњо ва хўлањои элементњои гурўњњои сеюму панљуми Системаи даврии Д.И. Менделеев нимноќиланд. Мувофиќи муќовимати хосашон (ρ) нимноќилњо дар мобайни ноќилњо (ρ≈10-8-10-6 Ом⋅м) ва диэлектрикњо (ρ≈105- 1013 Ом⋅м) љойгиранд, вале дар татбиќи амалии нимноќилњо на бузургии муќовимати хосашон, балки табиати физикии ноќилияти онњо ањамияти аввалиндараља дорад. Сабаб дар он аст, ки ноќилияти хоси нимноќилњо ба њарорат, мављудияти омезањои ѓайр ва љойгиршавии дислокатсияњо (аз лотинии кўчиш, майл кардан) –нуќсони панљараи кристаллї, таъсироти рўшної ва дигар таъсирот 181 њиссиёти калон зоњир менамояд. Масалан, вобаста ба њарорат ноќилияти хоси нимниќилњо таѓйир меёбад. Маълум аст, ки ноќилияти хоси металлњо вобаста ба њарорат суст таѓйир меёбад: ба њар 1 0С баланд бардоштани њарорат ноќилияти хосро ба ќадри 0,3 % кам мекунад. Њол он ки ноќилияти хоси нимноќилњо ба ќадри 5-6% ба њар 1 0С меафзояд. Дар њароратњои баланд электргузаронии нимноќилњо фарќияти ночиз дораду дар њароратњои паст бошад, нимноќилњо чун диэлектрикњо рафтор мекунанд. Њамин аст, ки моддањои ин гуна хосият доштаро нимноќил меноманд. Барои шарњ додани ин ва хосиятњои дигари нимноќилњо сохти дохилї ва хислати равандњое, ки дар онњо њангоми гузаштани љараёни электрї рўй медињанд, баррасї намудан мебояд. Намояндаи навъи нимноќилњои дар техника васеъ корбасташаванда германий ва силисий аст. Масалан дар германий 32 электрони атомаш тавре таќсим шудаанд, ки дар ќабати берунии атом чорто электрони валентї љойгиранд. Дар кристалли ин элемент ва элементњои ба он монанд электронњои атомњои њамсоя андармони бандњои химиявї мебошанд, ки дар расми 112 ба таври наќшавї тасвир ёфтаанд. Њар як атоми германий тавассути ин электронњо бо чор атоми дигари њамсоя љуфтэлектронї пайваст мебошад (дар расми 112 электронњои валентї шартан бо доирачањои сиёњ танњо дар якто атом нишон дода шудаанд). Њамин аст, ки дар њарорати ба сифри мутлаќ наздик (0 К) кулли бандњои химиявї махкаманду электронњои озод анќариб вуљуд надоранд. Њангоми гарм ё нурборон (масалан равшан) кардани нимноќил энергияи кинетикии электронњои валентї меафзояду баъзе аз онњо банди худро Расми 112 182 карда, ба фазои атрофи атомњо мебароянд ва дар кристалл электронњои озод ташкил меёбанд. Пайваста ба ин њар яке аз атоми бандаш канда ба иони мусбат табдил меёбад, яъне дар љойи холии банд гўё заряди мусбати ба миќдори заряди элементарї баробар пайдо мешавад, ки онро «љавф» ё «љойи холї» меноманд. Дар расми 112 ба вуљуд омадани якто ин гуна љавф тасвир ёфтааст, ки мавќеаш бо доирачаи холї нишон дода мешавад. Љавф ном гирифтани он низ аз њамин љост. Агар майдони берунаи электрї набошад, электронњои озоду љавфњо бетартибона њаракат мекунанд (ба љойњои холии банди як атом электрон аз банди атомњои дигар љањида метавонад, дар натиља љавф низ дар кристалл мекўчад). Њангоми амали майдони электрии берунї электронњои озод муќобили самти шадидияти ин майдон, љавфњо ба рафти вектори шадидият ба њаракати бонизом медароянд, вале њаракатмандии љавфњо назар ба электронњо камтар аст. Аз ин рў љараёни электрї дар нимноќилњо аз њаракати самтноки электронњои озоду љавфњо иборат аст, ки он ноќилияти хусусии нимноќилро ташкил медињад. Ба ќадри баланд бардоштани њарорат миќдори бандњои канда меафзояд, яъне миќдори электронњои озоду љавфњо якбора зиёд мешавад. Фарќияти хосаи нимноќилњо ва ноќилњо мањз дар њамин аст. Тазаккур бояд дод, ки германий ва силисийи дар табиат дучор меомада ва њатто ба намуди тозаи химиявии бо коркарди махсус ба даст медаромадаро њамчун нимноќил истифода бурдан камсамар аст. Барои ин элементњои ба ќадре тоза заруранд, ки дар табиат вуљуд надоранд ва бо усулњои муќаррарии химиявї њосил кардан амри муњол аст. Холисии германий бояд 99,9999999% («нўњто нўњ») бошад. Дар мавриди силисий холисї бояд боз дањ маротиба баланд гардад. Барои њосил кардани чунин холисї усулњои технологии ѓайриоддї ва шароити махсус лозим аст. Мањз ба њамин сабаб муддати тўлонї нимноќилњо татбиќи амалї наёфта буданд, њарчанд тадќиќи онњо пеш аз Љанги дуюми љањон оѓоз гардид. 183 Масалан њанўз солњои сиюми асри бистум академики шўравї А.Ф. Иоффе (1880-1960) бо шогирдонаш тавассути нимноќилњо роњи самараноктари рост кардани љараёни таѓйирёбандаро ёфта, ба тарзи саноатї сохтани диодњои нимноќилї замина гузошта буд. Ў дар ин солњо назарияи генераторњо ва яхдони нимноќилиро бунёд кард. Дар солњои пеш аз љанг А.Ф. Иоффе фотоэлементи нимноќилии ККФ-аш 1%-ро сохта буд. Таљриба собит менамояд, ки омехтаи атомњои мувофиќи ѓайр хосиятњои электрии нимноќилро ба куллї таѓйир медињад. Чунончї, 0,001% атомњои бори ба силисий воридгардида ноќилияти силисийро миллион маротиба афзун мекунад. Омехта гуфта ба ѓайр аз атом ё элементњои ѓайр, нуќсонњою харобињои панљараи кристаллї: гирењњои холї, дислокасияњо, лаѓжишњои њангоми деформатсия ба вуљуд меомада, инчунин тарќишњои механикиро мефањманд. Њамин тариќ, дар нимноќилњои валентияти омехтааш назар ба валентияти атомњои асосї якто кам њомилони љараён љавфњоянд, ноќилияти навъи р ба вуљуд меояд. Ноќилияти омехтагї аз ноќилияти хусусї бо он фарќ мекунад, ки ноќилияти омехтагиро њомилони як аломату ноќилияти хусусиро њомилони ду аломат: электронњову љавфњо ташкил медињанд. Ноќилияти омехтагиро консентратсияи њомилони љараён ва њаракатмандии онњо муайян менамоянд. Аз ин рў ин навъ ноќилиятро мувофиќи дархост танзим додан имконпазир мебошад ва афзалияти он мањз дар њамин аст. Саволњо 1. Дар њолати муќаррарї нимноќилњо аз худ љараёни электрро мегузаронанд ё не? 2.Дар кадом њолат электронњои валентї энергияи иловагї мегиранд? 3. Дар нимноќил ноќилияти љавфї чї тавр ба амал меояд? 4. Њангоми нимноќилро ба манбаи љараён пайваст кардан электрон ва љавфњо чї тавр њаракат мекунанд? 5. Омехта гуфта чиро дар назар доранд? 184 6. Доир ба ноќилияти хусусї ва омехтагии нимноќилњо маълумот дињед. § 68. Диоди нимноќилї (барои хониши иловагї) Њудуди расиши ду нимноќиле, ки яке дорои ноќилияти электронию дигаре љавфист, n-p гузариш номида мешавад. Ин гузариш ањамияти калон дорад, зеро асоси амали бисёр асбобњои нимноќилї мебошад (расми 113). Усулњои гуногуни њосил кардани n-p гузариш мављуданд. Яке аз онњо, ки бештар истифода мешавад, чунин аст. Ба рўйи лавњаи нимноќилї, масалан германий, ки ноќилияти навъи n дорад, як порчаи хурди индий љойгир карда, андаруни ќўра мегузоранд. Дар њарорати баланд (анќариб 500 0С) индий гудохта шуда, љўшпайванди лавњаи германий мегардад ва дар он соња ноќилияти навъи р-ро ба вуљуд меорад. Ба худи лавњаи германий ва «ќатра»-и сахтшудаи индий ду ноќили васлкунї кафшер месозанд. Сипас онро андаруни танаи муњофизї махкам љойгир мекунанд, то ки аз таъсироти намнокию рўшної ва таъсироти дигар эмин монад. Дар n-p гузариш чї гуна равандњои физикї рўй медињанд, барои мо хеле ањамиятнок аст. Њангоми расиш электронњои озод аз нимноќили навъи n тавассути диффузия ба нимноќили навъи р ва дар навбати худ љавфњо аз нимноќили навъи р ба навъи n ворид мешаванд ва бо Расми 113 185 тезї мувозинати динамикї ба вуќўъ меояду диффузия ќатъ мегардад (дар ин раванд баъзан њодисаи рекомбинатсия рух медињад – электрону љавф якљоя гашта, њарду барњам мехўранд). Мувозинат дар ќабати тунуки гузарише барќарор мешавад, ки ѓафсиаш якчанд њазоряки миллиметрро ташкил медињад. Дар ин ќабат майдони њудудии шадидияташ Ек, ки гузариши минбаъдаи электрону љавфњоро ќатъ мегардонад (расми 114), ба вуљуд меояд. Њангоми ѓафсии ќабат d≈10-6 см ва шиддати тамосии 1В шадидият Ек=108 В/м мешавад. Ќабати тамосї ноќилияти яктарафа дорад, яъне њангоми дар он ба вуљуд овардани майдони электрии берунии майдони њудудиро суст гардонанда (барои ин ба ќабати n ќутби манфию ба ќабати р ќутби мусбати манбаи љараёни доимиро васл кардан мебояд), аз тамос љараён мегузарад (расми 115, а). Дар мавриди ќутбњои манбаъро иваз кардан, яъне ба n – ќабат ќутби мусбату ба р –ќабат ќутби манфї пайваст созем (расми 115, б), аз тамос љараён намегузарад, зеро майдони берунї б Е r шадидияти он ќабатро пурзўр мегардонад, ки он ба њаракати минбаъдаи электронњою љавфњо садди дастнорас мешавад (чї тавре ки мегўянд, занљир баста аст). Њамин тариќ n-р гузариш чун лампаи электронии дуэлектродї амал мекунад. Хамин аст, ки дар асоси он диодњои нимноќилї сохта шудаанд. Ек б) к Е r к Е r Расми 115 Расми 114 а) 186 Саволњо 1. Чиро n-p гузариш меноманд? 2. Яке аз усулњои њосил кардани n-p гузаришро фањмонед. 3. Дар n-p гузариш чї гуна равандњои физикї рўй медињанд? 4. Сабабњои ба амал омадани ноќилияти яктарафаи нимноќилро фањмонед. § 69. Транзистор ва истифодаи он (барои хониши иловагї) Соли 1946 олимони амрикої У. Шокли, Љ. Бардин ва У. Браттейн асбоби нимноќилие сохтанд, ки њоло транзистор (аз англисии наќл кардан ва муќовимат – резистор) ном гирифтааст. Барои тадќиќи нимноќилњо ва кашфи эффекти транзисторї олимони номбурда соли 1956 сазовори мукофоти Нобелї гардиданд. Олимони тољик дар коркарду инкишофи назарияи асбобњои нимноќилї сањми арзанда доранд. Асосгузори назарияи асбобњои нимноќилї дар Тољикистон Ходими хизматнишондодаи илми Тољикистон, академик С.У. Умаров мебошад. Ў бо шогирдонаш Г.М. Авакянс ва С. Њайдарова оид ба назарияи электру гармигузаронї дар нимноќилњо тадќиќот бурдааст. Умаров Султон Умарович (11.08.1908 -06.05.1964)- физик, ходими давлатї ва љамъиятии шўравии тољик. Яке аз бунёдгузорони илм дар Тољикистон ва Узбекистон; академики АИ РСС Ўзбекистон (с. 1943) ва АИ РСС Тољикистон (с. 1957); Ходими хизматнишондодаи илмии ЉШС Тољикистон. Корњои илмии С. Умаров ба механикаи статистикї, физикаи ядро, электроникаи физикї, назарияи асбобњои нимноќилї ва фалсафаи табиатшиносї бахшида шудаанд. С. Умаров яке аз муассисони АИ РСС Узбекистон ва Пажўњишгоњи физикаю техникаи АИ ЉШС Ўзбекистон, инчунин бунёдгузори Пажўњишгоњи физикаю техникаи АИ ЉШС Тољикистон (феълан Пажўњишгоњи физикаю техникаи ба номи С. Умаров) буд. С. Умаров бо ордени Ленин, 2 ордени «Байраќи сурхи мењнат», медалњо ва Ифтихорномањои фахрии Президиуми Олии ЉШС Ўзбекистон ва ЉШС Тољикистон мукофотонида шудааст. 187 Транзистори соддатарин аз монокристалли германий ё силисий иборат мебошад, ки n-р гузариш дорад. Масалан дар рnр –транзистор ноќилияти ќисми мобайнї (ба ном база-аз фаронсавии асос, поя) навъи n асту ду ќисми пањлўгиаш дорои ноќилияти навъи р мебошад, ки яке эмиттер (аз лотинии афкандан) ва дигаре коллектор (аз лотинии љамъоваранда) ном гирифтаанд. Транзисторњои nрn низ мављуданд. Тасвири наќшавї ва ишорати транзисторњо дар расми 116 оварда шудааст: аќрабак дар ишорат эмиттерро нишон медињад, самти он бо самти љараёни дар рељаи мўътадил чун мусбат ќабулкарда, мувофиќ меояд. Амали транзисторро дар мисоли рnр –транзистор чун дар расми 117 тасвирёфта пайваст мебошад, баррасї менамоем. Ба яке аз р-n гузариш, масалан гузариши чап тавассути батареяи Б1 шиддати рост (чун дар расми 115, а), дар гузариши рост бо ёрии батареяи Б2 шиддати зиёди баръакс (чун дар расми 115, б) васл карда мешавад. Љараёне, ки аз р –соњаи чап (эмиттер) ба база самт мегирад, асосан аз љавфњо иборат аст. Љавфњо аз n –соњаи хеле тунук (бараш якчанд микрометр) анќариб дучори рекомбинатсия (яъне бо электронњо пур) нагардида, ба соњаи р-и рост (коллектор) мељањанд, чї тавре ки мегўянд инжексия (аз фаронсавии пош додан, партофтан) мешаванд. Азбаски коллектор тавассути муќовимати Rк ба ќутби манфии манбаи Б2 васл мебошад, аз эмиттер сўйи коллектор љараёни Ik мегузарад, ки назар ба љараёни база Iб хеле калон аст ва дар муќовимати Rk аз њисоби манбаи Б2 шиддати зиёд ба Расми 117 Расми 116 188 вуљуд меояд. Њамин аст, ки таѓйироти ками шиддати дар гузариши чап аз њисоби сигнали пасти воридї ба вуљудомада сабабгори таѓйироти мувофиќи зиёди љараён дар занљири коллектор ва аз ин рў шиддат дар муќовимати R мегардад. Яъне сигнали сусти воридї хеле пурќувват карда мешавад. Пас, транзистор њамчун таќвиятдињанда вазифаи лампаи электронии сеэлектродї–триоди вакуумиро ба ўњда гирифта метавонад. Асбобњои нимноќилї назар ба асбобњои электронии вакуумї бартарињои хеле зиёд доранд: андозањояшон нињоят хурд (њамин аст, ки дар солњои охир микроэлектроника дар ављи инкишоф аст), њосил кардани вакууми баланд тамоман эњтиёљ надорад, ба тафсондани катод зарурат намемонад, њатто гарм шудани транзистор зараровар аст. Гармии зиёд хусусиятњои заруртарину фароњами асбобњои нимноќилиро барњам мезанад. Саволњо 1. «Транзистор» аз кадом калима гирифта шудааст ва чї маънї дорад? 2. Амали транзисторро фањмонед. 3. Кадом ќабатњо асос ё худ базаро ташкил медињанд? 4. Кадом ќабатњо эмиттерро ташкил медињанд? 5. Кадом ќабатњо коллекторро ташкил медињанд? 6. Транзисторњо дар куљо истифода бурда мешаванд? § 70. Хатарњои љараёни электрї (барои хониши иловагї) Њангоми бо асбобњои рўзгори электрї сарукор доштан, ба маќсадњои техникї истифода кардани љараёни электрї дар хотир бояд дошт, ки љараёни электрї ба саломатї ва њаёти инсон зарар оварда метавонад. Дараљаи хатар аз љараёни электрї ба ќувва ва тўли таъсироти он, инчунин роњи љараён дар бадани инсон вобаста аст. Хусусан ба таъсироти љараён дил ва майнаи одам њассосанд, зеро пеш аз њама амалиёти онњо осеб дида метавонанд. 189 Аксари одамон љараёни ќуввааш таќрибан 1 миллиам- перро њис мекунанд. Љараёни ќуввааш якчанд миллиампер њиссиёти дардро ба вуљуд меорад, њарчанд њанўз барои одами солим хатарнок нест, вале ќувваи љараёни зиёда аз 10 мА сабабгори чунон кашидашавии мушакњо мегардад, ки одам ќобилияти аз манбаи љараён (масалан сими лучи љараёндор, асбоби нољўри электрї) људо шуданро гум мекунад. Дар ин њангом нафаскашї ќатъ гардида метавонад; дар айни замон нафаскашии сунъиро ба кор бурда, одамро ба њаёт баргардондан имконпазир аст. Аз љараёни электрї эњтиёт шуданро фаромўш насозед, ба симњои луч бе боварии ќатъї даст нарасонед. Барои одами ба симњои лучи љараёндор расидаро људо кардан аз диэлектрикњои боэътимод (резина, чинї, чуби хушк, пластмассањо) истифода баред. Ба одами аз таъсироти љараён зарардида њарчи зудтар нафасгирии сунъиро ба кор андозеду ба ќадри имкон тезтар ёрии таъљилиро даъват намоед. Њар гоњ аз амалиёти худсаронаи насанљида (аз ќабили то гулў ба хок гўр кардан) худдорї намоед. Аз ин рў бо ќойидањои ёрии аввалини бехатарї огоњ будани њар як фард њатмист! 190 Боби III ЊОДИСАЊОИ МАГНИТЇ § 71. Хосиятњои магнитии моддањо Сўзан, cиммех ва дигар чизњои оњанинро љазб кардани магнитњои доимї, истифодаи ќутбнамои магнитї –компас (калимаи олмонї ва итолиёвии бо ќадамњо андоза намудан) анќариб ба њама маълум аст. Оид ба электромагнитњо, ки дар соњањои гуногуни техника, масалан борбардорњо татбиќ ёфтаанд, бисёрињо маълумоте доранд. Њоло амали аксар асбобњои техникї, мисли генераторњои электрї, аз љумла генераторњои ба ном магнитогидродинамикї, поездњои тезњаракати болиштак- њояшон магнитї, баландгўякњои радио ва ѓайрањоро бе магнитњои пурќуввати њозиразамон тасаввур кардан амри муњол аст. Шояд тавассути магнитњо ба кор даромадани баландгўякњои радио, сабту таљдиди овоз дар магнитофонњоро на њама сарфањм раванд, вале ба сари њар кас саволи чаро магнит љазб менамояду тела медињад, пайдо мешавад, њарчанд ба он љавоби ќаноатманд дарёфт кардан чандон кори осон нест. Њол он ки аз ќадимулайём, њатто якчанд садсолањо ќаблан то солшумории мо олимон доир ба љазб кардану теладињии ќутбњои матнитї маълумот додаанд. Чунончи, Платон аз номи сангњои кўњи Магнезияи Юнон омадани сухани матнитро хотиррасон кардааст. Чї тавре ки маъхазњо собит менамоянд, мардуми Чин њанўз ду њазор сол муќаддам бо маќсадњои дарёнавардї ва муайян кардани самтњо аз ќутбнамои магнитї истифода мебурданд. Доир ба њодисањои магнитї мутафаккирони тољику форс низ аќидањои худро баён намудаанд. Аз љумла Абўрайњони Берунї дар асараш «Китоб –ул -љавоњир» чунин ќайд мекунад: «Ба ман аз Бухоро як порча миѓнотис 191 Абўрайњони Берунї (04.09.973-11.12.1048)- Муњаммад ибни Ањмади Хоразмї–алломаи бузурги Машриќзамин. Соли 997 глобус сохта, онро барои муайян кардани арзу тўли шањрњо истифода мебарад. Ў бо усулњои анъанавї ва кашфиёти худ арзу тўли бештар аз 600 мавзеъро чен кардааст. Ў андозаи Заминро хеле сањењ чен кардааст (аз ченкунињои замони муосир фаќат 110 км фарќ мекунаду халос). Берунї ба маълумоти астрономияи Юнон ва Њинд такя карда, масъалаи маркази олам, эњтимоли дар атрофи мењвари худ ва дар гирди Офтоб давр задани Заминро пеш мегузорад, вале илми замонаш ба ў имконият надод, ки ба кашфи системаи гелиосентрї муваффаќ шавад. Берунї аз худ зиёда аз 140 асари илмї доир ба илмњои астрономия, тиб, география, замин ва маъданшиносї мерос гузоштааст. (магнит) оварданд. Дар чор тарафи он ќувваи кашиши зўр мушоњида мешуд, вале як нуќтаи он аз худаш оњанро тела медод. Аз њама њайратовараш ин аст, ки дар назди ман яке аз њунармандон (оњангар) кор мекард. Асбоби љавфкунанда ва сўфтакунандаи ў аз пўлоди суфта сохта шуда буд. Ман њаракати ин асбобро мушоњида кардам, ки он яке аз асбобњоро ба худ мекашиду дигарашро тела медод». Хулосае, ки Берунї аз мушоњидаи худ баровардааст, на фаќат мављудияти ќутбњои магнит, балки њодисаи бо роњи таъсир магнитнокшавиро низ дарбар мегирад. Аз асри XII cap карда аврупоиён низ ќутбнамои магнитиро дар бањрнавардию саёњатњо аз биёбонњои беканор ба кор мебурданд. Њамин гуна истифодаи амалии њодисањои магнитї эњтиёљи омўхтани онњоро ба миён овард. Дар натиља як силсила хосиятњои магнит маълум гардиданд. Соли 1600 китоби олими англис У. Гилберт «Дар бораи магнит, љисмњои магнитї ва Замин – магнити бузург» аз чоп баромад, ки дар он далел ва натиљањои тадќиќоти то замони ў маълум љамъбаст карда шудааст. Гилберт дар ин асараш якчанд кашфиётњои худро низ дар ин соња интишор сохт, масалан вай чун магнити бузург будани Заминро аввалин шуда собит намуд. Ў муќаррар сохт, ки њангоми њарорати моддаи магнитиро аз ќимати 192 муайян (њоло ин њарорат нуќтаи Кюри ном гирифтааст) баланд кардан он хосиятњои магнитиашро гум мекунад. Гилберт як ќатор хосиятњои дигари магнитњоро муайян кард, вале ў ягон хосият ё њодисаи магнитиро шарњ надоддаст, њарчанд кушишњояш пайхас мешаванд. Тазаккур бояд дод, ки аќидањояш басо содда буданд. Олими фаронсавї Р. Декарт (1596-1650) аввалин шуда аќида ронд, ки хосиятњои љисмњои магнитиро бо мављудият ва њаракати љавњари махсуси магнитї шарњ додан мебояд (с. 1644), вале ин фикрронињои ў бепоя буданд. То ибтидои асри XIX ягон назарияи љиддие доир ба табиати њодисањои магнитї пешнињод нашуд. Танњо кашфиёти физики даниягї Х.Х. Эрстед (1777- 1851) сењри магнитиро кушод (с.1820). Ў аввалин шуда муќаррар кард, ки љараёни электр ба аќрабаки магнитї таъсир мебахшад ва сабабгори мављудияти магнитњои доимї љараёни электр, яъне њаракати бонизоми заррањои заряднок мебошад. Баъди кашфиёти Эрстед фањмо гардид, ки магнитнок будани кўњи Магнезияи Юнон ва кўњи Магнитная дар Урал тасодуфї набудааст. Дар ин мањалњо, ки аз маъдани оњании ба ном магнетит бой њастанд, зуд-зуд раъду барќ рўй медињад ва ба кўњњои номбурда задани барќ ѓайричашмдошт нест. Чї тавре ки зикр ёфт, раъду барќ пайваста бо љараёнњои пурќувват сурат мегирад ва њамин аст, ки маъданњои оњанї тањти таъсири ин љараёнњои њангоми задани барќ ба вуљуд меомада магнитнок мешавад. Кашфиёти Эрстед минбаъд ба тадќиќотњои љиддию асоснок доир ба табиати магнитњову таъсироти магнитии љараёнњои электрї такон дод ва пардаи сирру асрори бисёр њодисањои магнитиро рабуд. Дар њамон замонњо зиёда аз 70 сол ќабл аз кашфи электрон (с. 1897) олими фаронсавї A.M. Ампер (1775-1836) мављудияти магнитњои доимиро чун натиљаи љараёнњои молекулї дар модда шарњ дод (агар ба хотир орем, ки мувофиќи тасаввуроти муосир электронњои дар атрофи ядрои атомњо даврзананда боиси њодисањои магнитианд, ба пешгўйињои Ампер дар њайрат мешавем!). 193 Давраи нави омўзиши њодисањои магнитї аз корњои физики чандин маротиб ёдраскарда М. Фарадей оѓоз меёбад. Ў ин њодисањоро дар асоси тасаввуроти мављудияти воќеии майдони муштараки электромагнитї шарњ дод. Як ќатор кашфиётњои муњимтарин дар љабњаи њодисањои электромагнитї (мо минбаъд ба ќадри имкон ба ин њодисањо алоњида шинос хоњем шуд): индуксияи электромагнитї, ба таври системавї омўхтани хосиятњои ферромагнетикњову диамагнетикњо, љамъбасти њодисањои кашфгардидаи электромагнитї дар асарњои Љ. Максвелл (солњои 1862-1865) ба назарияи муосири магнетизм замина гузоштанд. Дертар маълум гардид, ки бисёр њодисањои ба њам суст алоќаманд, чунончи, њодисањои электромагнитию рўшної пайвастанд. Њамин буд, ки ѓояи манзараи электромагнитии олам ба миён омад. Саволњо 1. Аз мушоњидањоятон доир ба њодисањои магнитї мисолњо оред. 2. Омўзиши њодисањои магнитї аз кай оѓоз гардидаанд? 3. Дар омўзиши њодисањои магнитї кадом олимон сањм гузоштаанд? 4. Доир ба аќидањои мутафаккирони тољику форс дар бораи њодисањои магнитї маълумот дињед. 5. Доир ба корњои Ампер ва Фарадей дар бораи њодисањои магнитї маълумот дињед. § 72. Майдони магнитї Агар ба аќрабаки магнитї магнити доимии тасмашаклро наздик овардан гирем (расми 118), мебинем, ки магнит ва аќрабак ба якдигар аз масофа таъсир мекунанд. Њангоми наздик овардани магнити доимї таъсири мутаќобили онњо зиёд мешавад. Таъсири мутаќобили магнитњо дар ягон масофа ба таъсири мутаќобили зарядњои заряднок монанд мебошад. Чї тавре ки дар атрофи њар гуна заряди электрї майдони электрї вуљуд дорад, њамин тавр дар атрофи њар гуна 194 љисмњои магнитнок майдони магнитї мављуд аст. Мављудияти майдони магнитиро узвњои њиссиёти мо њис намекунанд, аммо онро аз рўйи ба магнит таъсир карданаш, ба осонї ошкор кардан мумкин аст. Бо ёрии оњансовњо дар бораи майдони магнитии магнитњои доимї тасаввурот пайдо кардан мумкин аст. Дар болои миз магнитро гузошта, болои онро бо як вараќи ќоѓаз мепўшем. Ба рўйи ќоѓаз ќабати тунуки оњансовњоро мерезем ва бо ангуштамон ќоѓазро мезанем. Оњансов аз рўйи хатњои каљи аз як ќутби магнит ба ќутби дигараш равишдошта, љойгир мешаванд (расми 119). Дар расми 120 хатњои ќуввагии майдони магнитии ду ќутби гуногунном ва дар расми 121 ду ќутби њамном тасвир шудааст. Таъсироти як магнит ба дигараш мањз тавассути майдони магнитии дар атрофи ќутбњои магнитњо мављуда рух медињад. Њамон тарзе, ки хатњои шадидият ё ќуввагии майдони электриро кашида будем, хатњои ќуввагии майдони магнитиро тасвир кардан мумкин аст, вале ин хатњо як тафовути љиддї доранд: хатњои ќуввагии майдони электрї, чї тавре ки зикр ёфта буд, аз зарядњои мусбат ибтидо мегиранду дар зарядњои манфї анљом меёбанд ё ба беохирї самт мегиранд. Хатњои ќуввагии майдони магнитї бошанд, њама ваќт сарбастаанд ва ин шањодати он аст, ки дар табиат зарядњои магнитї вуљуд надоранд. Расми 118 Расми 119 Расми 120 Расми 115 195 а) б) Расми 122 Самти хатњои ќуввагии майдони магнитї бо ёрии аќрабаки магнитї муайян карда мешавад: онро ќутби шимолии аќрабак нишон медињад (расми 122 а, б). Аз ин рў хатњои ќуввагї њама ваќт аз ќутби шимол сўйи ќутби љануб самт мегиранд. Пас, мувофиќи таъриф ќутби шимолии аќрабаки магнитї сўйи ќутби љануб нигаронида мешаваду ќутби шимолии љуѓрофии Замин бо ќутби љанубии магнитии он мувофиќ меояд (ќутби љанубии як магнит ќутби шимолии магнити дигарро љазб карданаш аз лавњи хотир фаромўш нагардад!), вале онњо њамљоя нестанду як ќадар майл доранд (расми 123) ва бо мурури замон ин майл, њарчанд кам бошад њам, таѓйир мепазирад. Майдони магнитиро миќдоран бо бузургие тавсиф медињанд, ки он вектори индуксияи магнитї В r ном гирифтааст. Самти вектори В r -ро бо ёрии аќрабаки магнитї муќаррар месозанд: ќутби шимолии аќрабаки мазкур дар љойи воќеъгаштааш сўйи вектори индуксияи магнитї нигаронида мешавад. Вектори В r дар нуќтаи дилхоњи хатњои ќуввагї аз рўйи расанда самт мегирад. Хатњои ќуввагии майдони магнитї тавре гузаронида мешаванд, ки миќдори хатњои майдончаи масоњаташ воњиди (дар СИ-1м2)–ро амудан мебурида бузургии индуксияро муайян менамояд. Расми 123 N S 0 S N 196 Саволњо 1. Њангоми ба аќрабаки магнитї магнити тасмашаклро наздик овардан чї њодиса рўй медињад? 2. Оњансовњо дар майдони магнитї чї тавр љойгир мешаванд? 3. Хатњои ќуввагии майдони магнитї гуфта, чиро меноманд? 4. Мављуд будани хатњои ќуввагии майдони магнитиро дар таљриба чї тавр санљидан мумкин аст? § 73. Таъсири мутаќобили магнитњо Агар ба дохили ѓалтаки љараёндор милаи пўлодини обутобгирифтаро гузорем, он гоњ баъд аз ќатъ гардидани љараёни электр милаи пўлодин магнитнокии худро муддати дароз нигоњ медорад. Љисмњоеро, ки магнитнокии худро муддати зиёд нигоњ медоранд, магнитњои доимї ё мухтасаран магнит меноманд. Дар расми 124 магнитњои тасмашакл ва наълшакл тасвир ёфтаанд. Магнити тасмашаклро гирифта, ба рўйи оњансовњо мегузорем (расми 125). Магнитро бардошта, мебинем, ки оњансовњо ба љойњои гуногуни магнит њар хел љазб шудаанд. Аз њама бештар оњансовњо дар нўгњои магнит љазб мешаванд. Дар миёнаљойи магнит оњансовњо хеле кам љазб мешаванд. Ин нишон медињад, ки нўгњои магнит таъсири мугнитии зўр доранд. Он ќисмњои магнитро, ки таъсири магнитии зўр доранд, ќутбњои магнит меноманд. Њар гуна магнит, дорои ду ќутб: ќутби шимол ва ќутби љануб мебошад. Ќутби шимоли магнитро бо њарфи N, ќутби љанубро бо њарфи S ифода кардан ќабул шудааст. Магнитро ба ашёњои аз моддањои гуногун сохташуда наздик оварда Расми 124 Расми 125 197 муќаррар кардан мумкин аст, ки он на њама ашёњоро ба худ љазб мекунад. Магнит ба худ чўян, пўлод, оњан ва баъзе хўлањоро љазб мекунад, вале никел ва кобалтро ба худ љазб намекунад (расми 126). Магнити тасмашаклро аз минаљояш ба воситаи ресмон баста, дар штатив овезон мекунем. Ба ќутби шимоли магнити овезон ќутби шимоли магнити дар дастамонбударо наздик мекунем ва мебинем, ки онњо аз њамдигар дур мешавад (расми 127). Ба ќутби шимоли магнити овезон ќутби љанубро наздик оварда мебинем, ки онњо ба њам љазб мешаванд. Дар асоси таљрибањои гузаронида- шуда чунин хулоса баровардан мумкин аст: Ќутбњои гуногунноми магнит ба њамдигар љазб шуда, ќутбњои њамномашон аз якдигарро тела мехўранд. Таъсири мутаќобили магнитњоро чунин шарњ додан мумкин аст: дар атрофи магнити дилхоњ майдони магнитї мављуд аст. Майдони магнитии магнити якум ба магнити дуюм ва майдони магнитии магнити дуюм ба магнити якум таъсир мерасонад. Саволњо 1. Чї гуна љисмњоро магнитњои доимї мегўянд? 2. Ќутбњои магнитии магнит гуфта чиро мефањманд? 3. Кадом љисмњои бароятон маълумро магнит ба худ љазб мекунад? 4. Ќутбњои магнит байни худ чї гуна таъсир мекунад? Озмойиш дар хона 1. Аз радиои кўњнаи корношоям (агар дар хонаатон бошад) магниташро кушода гиред. Онро ба ду њисса таќсим кунед. Њангоми ба њамдигар наздик кардан дар як Расми 127 Расми 126 198 њолат онњо ба њамдигар љазб мешаванду дар як њолат аз якдигар тела мехўранд. Ин њодисањоро шарњ дињед. 2. Аз пенопласт як лавњае буред. Онро ба болои оби зарфи обдор гузошта, аз болои он лезвияи риштарошии кўњнаро гузоред. Магнитро ба он наздик оварда, њодисаи мушоњида кардаатонро шарњ дињед. 3. Мушоњида кунед, ки кадоме аз ашёњои металлиро магнит ба худ љазб мекунаду кадомашро не? Шумо инро чї тавр шарњ медињед? 4. Ду мехро ба магнит наздик кунед. Мушоњида мешавад, ки нўгњои тези онњо аз якдигар дур мешаванд. Сабаби инро шарњ дињед. 5. Тавассути як мехи оњанин чї тавр ошкор кардан мумкин аст, ки мехи дигари оњанин магнитнок аст ё на? 6. Озмоиш гузаронида гўед, ки агар ќутби љануби магнити пўлодинро ба нўги телпакдори мехи оњанин наздик кунем, дар нўги тези он чї гуна ќутб пайдо мешавад? 7. Озмоиш гузаронида гўед, ки оё ба воситаи ќутбнамо метавон муайян кард, ки ин ё он ноќил љараён дорад ё на? Љавобатонро асоснок намоед. § 74. Аќрабаки магнитї Аќрабаки магнитї (расми 128) ин магнити сабуки аз пўлод сохташуда мебошад, ки ба нўги тези пояча гузошта мешавад. Аз њамин сабаб аќрабак ба њар тараф бемалол тоб хўрда метавонад. Аќрабаки магнитї њам мисли магнитї ба ресмон овехташуда њама ваќт ба самти шимол-љануб љойгир мешавад. Нўги шимоли аќрабаки магнитї бо ранги кабуд ва нўги љанубаш бо ранги сурх ранг карда шудааст. Хатеро, ки ќутбњои аќрабаки магнитиро мепайвандад, мењвари аќрабаки магнитї меноманд. Расми 128 199 Агар аќрабаки магнитиро ба аќрабаки магнитии дигар наздик оварем, онњо чарх зада, бо ќутбњои муќобил ба якдигар рў ба рў меистанд. Ба њар гуна магнит низ аќрабак айнан њамин тавр таъсир мекунад, яъне ба ќутби љанубии магнит ќутби шимолии аќрабак љазб шуда, ќутби љанубиаш аз ќутби љанубии магнит тела мехўрад. Агар ќутбњои магнит номуайян бошанд, таъсири мутаќобили аќрабак ва магнити дигарро барои муайян кардани ќутбњои магнит истифода бурдан мумкин аст. Як нўги магнитро ба аќрабаки магнитї наздик меорем. Агар аќрабак тавре тоб хўрад, ки ќутби љануби он аз магнит дур шавад, он гоњ нўги наздик кардашудаи магнит ќутби љануб будааст. Саволњо 1. Ќисмњои аќрабаки магнитиро номбар кунед. 2. Ќутбњои аќрабаки магнитї чї гуна ранг карда шудаанд? 3. Агар ду аќрабаки магнитиро ба њам наздик кунем, чї гуна њодиса рўй медињад? 4. Ќутбњои номаълуми аќрабаки магнитиро чї тавр муайян кардан мумкин аст? § 75. Ќутбнамо Ќутбнамо-ро 3000 сол пеш дар Хитой истифода мебурданд (расми 129). Ќисми асосии ќутбнамо аз шкалаи доирашакл иборат буда, он ба 3600 таќсим карда шудааст, инчунин тарафњои уфуќ (шимол, љануб, шарќ ва ѓарб) нишон дода шудаанд. Дар миёнаљойи шкала дар нўги тези поя аќрабаки магнитї шинонда шудааст, ки як нўги он шимол (N) ва нўги дигараш љануб (S)-ро нишон медињад. Ќутби шимоли аќрабак бо ранги кабуд ва нўги љануби он бо ранги сурх ранг карда шудааст. Дар ќутбнамо ќаппаке шинонда шудааст, ки он њангоми кор нафармудани ќутбнамо аќрабакро дар вазъияти боло Расми 129 200 бардошташуда нигоњ медорад ва бо њамин нўги тези пояро аз кундшавї муњофизат мекунад. Аќрабакро аз ќаппак озод карда, ќуттии ќутбнаморо тавре чарх мезанонем, ки нуќтаи ба шимол мувофиќи шкала бо нўги шимоли аќрабак (ранги кабуд N) мувофиќ ояд ва бо њамин тарафњои уфуќро меёбем. Ќутбнамо асбобест, ки самти меридиани магнитї ё географиро нишон медињад. Барои аз рўйи ќутбнамо дуруст муайян намудани самти мањал зарур аст, ки дар наздикии ќутбнамо магнитњо, ашёњои калони оњанин ё пўлодин ва симњои интиќоли љараёни электр мављуд набошанд, чунки онњо бо таъсири майдони магнитии худ аќрабаки ќутбнаморо майл кунонда метавонанд. Аќрабаки ќутбнамо дар њар як нуќтаи сатњи Замин ба таври муайян љойгир мешавад. Ин нишон медињад, ки дар њама љойи рўйи Замин майдони магнитї мављуд аст. Ин майдон ба аќрабаки ќутбнамо таъсир карда, онро маљбур мекунад, ки аз рўйи хатњои ќуввагї љойгир шавад. Саволњо 1. Ќутбнамо чанд сол пеш ва дар куљо сохта шудааст? 2. Ќутбнамо аз кадом ќисмњо иборат аст? 3. Бо ќутбнамо тарафњои уфуќро чї тавр меёбанд? 4. Кадом ашёњо ба кори ќутбнамо халал мерасонанд? 5. Чї тавр исбот кардан лозим аст, ки дар њамаи сатњи Замин майдони магнитї мављуд аст? Озмойиш дар хона 1. Агар дар хонаатон ќутбнамо (компас) дошта бошед, сохти онро муоина карда гўед, ки кори он ба кадом њодиса асос ёфтааст? Чарост, ки танаи ќутбнаморо аз мис ё алюминий ё пластмасса ё ягон љисми дигар месозанд, на аз оњан? § 76. Майдони магнитии Замин Одамон аз даврањои ќадим ба воситаи таљрибањо исбот карданї мешуданд, ки Замин дорои майдони магнитї мебошад. 201 Дар асри ХVI Вилям Гилберг аз таљрибаи бо кураи маъдани оњан ва аќрабаки магнитї гузаронидааш ба чунин хулосае омад, ки Замин магнити азим аст. То ин ваќт одамон гумон мекарданд, ки аќрабаки магнитї аз тарафи ситораи ќутбї љазб карда мешавад. Ба риштаи дуќаткардашуда магнити тасмашаклро баста, онро меовезем. Пас аз якчанд бор лаппидан магнит тавре барќарор мешавад, ки як ќутби он ба шимол ва ќутби дигараш ба љануб менигарад. Агар магнитро аз ин вазъият барорем, пас аз якчанд ваќт он боз ќад-ќади хати шимолу љануб воќеъ мегардад, яъне ба њолати аввала бармегардад. Ин далел ба он шарњ дода мешавад, ки дар атрофи Замин майдони магнитї мављуд аст ва магнити тасмашакл ба рафти хатњои магнитии он љойгир мешавад. Истифодаи ќутбнамо (компас) низ ба њамин асос ёфтааст. Мавриди истифодаи ќутбнамо мавќеи аќрабаки магнитии онро мушоњида карда мегўем, ки ќутби шимолии аќрабак ќутби шимолии Заминро нишон медињад. Ин на он ќадар дуруст аст, чунки њангоми ба ќутби шимолии географии Замин наздик шудан, хатњои магнитии майдони магнитии Замин торафт ба уфуќ майл мекунанд ва таќрибан дар арзи шимолии 75036' ва дар тўли ѓарбии 1010 амудан (шимоли Канада) ба Замин дохил мешаванд. Дар ин љо ќутби љанубии магнитии Замин воќеъ аст, ки он аз ќутби шимолии географї таќрибан 2100 км дур мебошад. Ќутби шимолии магнитии Замин дар наздикии ќутби љанубии географї, яъне дар арзи љанубии 60018' ва тўли шарќии 1410 воќеъ гаштааст (расми 130). Њамин тариќ, ќутбњои магнитии Замин бо ќутбњои географии он якљоя намешаванд. Аз њамин сабаб њам самти аќрабаки магнитї ба самти меридианаи географї њамљоя намеафтад. Расми 130 202 Дар асри ХVII ба чунин хулоса омадаанд, ки майдони магнитии Замин бо мурури замон таѓйир ёфта меистад. Дар кураи Замин минтаќањое дучор меоянд, ки дар он љо самти аќрабаки магнитї њамеша таѓйир ёфта меистад. Чунин минтаќањоро минтаќањои аномалияи магнитї (маънояш- ѓайримуќаррарї мебошанд) меноманд. Яке аз чунин минтаќањо аномалияи магнитии Курск мебошад. Сабаби мављудияти чунин аномалияњо конњои калони маъдани оњан мебошанд, ки онњо начандон чуќур љой гирифтаанд. Ин аномалияи магнитї соли 1784 аз тарафи академик П. Б. Иноходсев ошкор карда шуда буд. Муќаррар карда шудааст, ки майдони магнитии Замин сатњи Заминро аз нурафкании кайњонї (ки таъсири он ба љисми зинда хатарнок аст) муњофизат мекунад. Саволњо 1. Таљрибаи Гилбергро шарњ дињед. 2. Ба воситаи кадом таљриба майдони магнитии Заминро ошкор кардан мумкин аст? 3. Ба воситаи ќутбнамо самтњоро чї тавр муайян кардан мумкин аст? 4. Оё самтгирии аќрабаки магнитї ба самти меридианаи географї мувофиќ меафтад? Машќи 24 1. Аќрабаки магнитї ва магнит чї гуна таъсири мутаќобил мекунанд? 2. Ду аќрабаки магнитї байни худ чї гуна таъсири мутаќобил мекунанд? 3. Дар рўйи магнит номи ќутбњояш нишон дода нашудааст. Ќутбњои магнитро чї тавр муайян мекунанд? 4. Агар ба ресмонњо ду дона теѓи риштароширо овезем ва ба онњо аз тарафи поён магнитро наздик орем, теѓњо аз њамдигар дур мешаванд. Сабаби ин њодисаро фањмонед. § 77. Таљрибаи Эрстед Таљрибаеро муоина мекунем, ки таъсири мутаќобили љараёни электр ва аќрабаки магнитиро нишон медињад. 203 Эрстед Ханс (1777 – 1851) – физики машњури даниягї, аъзои академияњои илмии Дания ва Петербург мебошад. Таљрибаи гузарондаи ў оид ба робитаи байни майдони электрї ва майдони магнитї ўро дар љањон машњур гардонид. Чунин таъсири мутаќобилро соли 1820 бори аввал олими даниягї Х.Эрстед (1777-1851) ошкор карда буд. Таљрибаи ў дар инкишофи таълимоти њодисањои электромагнитї ањамияти калон дорад. Ноќили ба занљири манбаи љараён пайвастро болои аќрабаки магнитї чунон љойгир мекунем, ки аќрабаку ноќил параллел мавќеъ гиранд (расми 131). Њангоми пайваст кардани занљир аќрабаки магнитї аз мавќеи аввалаи худ ба ягон самт тоб мехўрад. Дар мавриди људо кардани занљир аќрабаки магнитї боз ба мавќеи аввалааш бармегардад. Ин чунин маъно дорад, ки ноќили љараёндор ва аќрабаки магнитї ба якдигар таъсир мекунанд. Аз ин таљриба ба хулосае омадан мумкин аст, ки дар атрофи ноќили љараёндор майдони магнитї мављуд аст. Њамин майдони магнитї буд, ки ба аќрабаки магнитї таъсир расонда, онро тоб дод. Дар атрофи дилхоњ ноќили љараёндор, яъне дар атрофи зарядњои электрии бони- зом њаракаткунанда, май- дони магнитї вуљуд дорад. Њамин тариќ, дар атрофи зарядњои электрии ором танњо майдони электрї, дар атрофи зарядњои бонизом њаракат- кунанда, њам майдони электрї ва њам майдони магнитї вуљуд дорад. Расми 131 204 Саволњо 1. Таъсири мутаќобили љараёни электриро ба аќрабаки магнитї якумин маротиба кї ва чї тавр муайян кардааст? 2. Таљрибаи Эрстедро фањмонед. 3. Дар атрофи ноќили љараёндор кадом майдон вуљуд дорад? § 78. Майдони магнитии ноќили рости љараёндор Дар атрофи ноќили љараёндор мављуд будани майдони магнитиро бо роњњои гуногун ошкор кардан мумкин аст. Яке аз ин усулњо истифодаи оњансовњо аст. Дар майдони магнитї оњансовњо ба аќрабакчањои магнитии хурд табдил мегарданд. Тањти таъсири майдони магнитї мењвари њар кадоми ин аќрабакњо ба самти таъсири майдон равиш мегирад. Аз оњансовњо истифода бурда, майдони магнитии ноќили рости љараёндорро муоина мекунем. Барои ин ноќилро аз вараќи ќоѓази сахт гузаронида, ба рўйи он оњансовњо мепошем. Њангоми аз ноќил гузаштани љараёни электр, дар гирди он аз рўйи даврањои њаммарказ љойгир шудани оњансовњоро мушоњида мекунем. Хатњое, ки дар майдони магнитї ба рафти онњо мењвари аќрабакњои хурди магнитї љойгир мешаванд, хатњои магнитии майдони магнитї меноманд. Њалќачањое, ки онњоро дар майдони магнитї оњансовњо ба вуљуд меоранд, шакли хатњои ќуввагии майдони магнитиро таљассум менамоянд. Хатњои магнитии майдони магнитии љараёни рост аз хатњои сарбастаи ноќилро ињотакунанда иборат мебошанд. Барои муайян намудани самти хатњои магнитии майдони магнитии љараёни рост ва ба самти љараён вобаста будани онњо ба љойи оњансовњо аз аќрабакњои магнитї истифода мебарем. Онњоро дар гирди ноќили рости љараёндор љойгир намуда, самти хатњои магнитиро муайян менамоем. Њангоми дар ноќил иваз кардани самти љараён, аќрабакњои магнитї ба 1800 давр мезананд. Дар расм бо воситаи тирча самти љараёни электр нишон дода шудааст. 205 Расми 132 Расми 133 Самти хатњои магнитии майдони магнитї ва самти љараёни ноќилро бо ќоидаи пармача муайян кардан мумкин аст (расми 133). Агар њаракати пешравандаи пармача ба самти љараёни ноќил мувофиќ ояд, он гоњ самти чархзании дастаи пармача ба самти хатњои ќуввагии майдони магнитї мувофиќ меояд. Саволњо 1. Дар атрофи ноќили љараёндор мављуд будани майдони магнитиро чї тавр муайян кардан мумкин аст? 2. Чаро барои омўхтани майдони магнитї оњансовњоро истифода мебаранд? 3. Хатњои ќуввагии майдони магнитї гуфта, чиро меноманд? 4. Дар таљриба чї тавр нишон додан лозим аст, ки самти хатњои магнитї ба самти љараён вобаста аст? 5. Самти хатњои магнитии майдони магнитї ва самти љараёни ноќил чї тавр муайян карда мешавад? майдон љараён майдон љараён 206 § 79. Майдони магнитии ѓалтаки љараёндор Майдони магнитии ноќили рости љараён хеле суст мебошад. Барои њосил кардани майдони магнитии нисбатан пурќувват ноќилро ба ягон диэлектрики силиндршакли дарунхолї мепечонанд. Дар ин маврид майдонњои магнитии љараёни печакњои алоњида ба њам зам шуда, майдонро пурќувват мекунанд. Аз манбаи љараён, калид ва ѓалтаки симпеч занљири электрї тартиб медињем. Њангоми калидро сарбаст кардан аз ѓалтак љараён љорї мешавад ва ѓалтак оњансовњоро ба худ љазб мекунад. Дар њолати ќатъ кардани љараён оњансовњои љазбшуда меафтанд. Ин нишон медињад, ки њангоми аз ѓалтак гузаштани љараёни электр ѓалтак магнитнок мешавад (расми 134). Дар атрофи ѓалтаки љараёндор низ майдони магнитї мављуд аст. Онро чун ба монанди майдони магнитии ноќили рости љараёндор бо ёрии оњансовњо ошкор намудан мумкин аст. Ѓалтаке, ки аз якчанд печаи ноќили аз љавфињои вараќи картон гузаронидашуда иборат аст, ба манбаи љараён пайваст мекунем. Барои ошкор кардани майдони магнитии офаридаи ѓалтак ба руйи картон оњансовњо рехта онњоро тунук мекунем. Картонро каме такон дода, мушоњида мекунем, ки оњансовњо ба самти хатњои магнитии майдони магнитии ѓалтак чой мегиранд (расми 135 а). Аќрабаки магнитиро дар нуќтањои гуногуни майдон љойгир карда, самти хатњои магнитии майдонро муайян намудан мумкин аст. Дар расми 135 б хатњои магнитии майдони магнитии ѓалтаки љараёндор тасвир ёфтааст. Расми 134 207 а б Расми 135 Хатњои магнитии майдони магнитии ѓалтаки љараёндор низ хатњои каљи сарбаст мебошанд. Чунин ќабул шудааст, ки хатњои каљи сарбаст берун аз ѓалтак аз ќутби шимоли ѓалтак ба ќутби чануби он самт мегиранд (расми 135 б). Аз мушоњидаи љойгиршавии оњансовњо бармеояд, ки дар дохили ѓалтак њам майдони магнитї мављуд аст ва он љо хатњои магнитї шакли хати рост доранду нисбатан зич чойгир шудаанд. Дар натиљаи љамъ шудани хатњои ќуввагии майдони магнитї дар дохили ѓалтак хатњои магнитї шакли хати рост доранду нисбатан зич љойгир мешаванд. Аз ин љо ба хулосае омадан мумкин аст, ки дар дохили ѓалтаки љараёндор майдони магнитї пурзўр аст. Расми 136 Барои ба ин боварї њосил кардан чунин таљриба мегузаронем: дар наздикињои ѓалтак милаи пўлодини тавассути пружина ба штатив овезонбударо љойгир мекунем (расми 136 а). Њангоми сарбаст кардани занљир милаи пўлодин ба дохили ѓалтак кашида мешавад (расми Самти љараён а Самти хатњои магнитї 208 136 б). Ин нишон медињад, ки милаи пўлодини магнитнок ба самти coњae мекўчад, ки он љо майдони магнитї пурзўр аст. Агар хатњои магнитии майдони магнитии ѓалтаки љараёндорро бо хатњои магнитии ноќили рости љараёндор муќоиса кунем, маълум мешавад, ки онњо ба њамдигар монанданд. Барои муайян кардани самти хатњои магнитии майдони магнитии ѓалтаки чараёндор чун ба монанди ноќили рости љараёндор аз ќоидаи пармача истифода мекунанд. Ѓалтаки љараёндор чун аќрабаки магнитї ва магнити доимї дорои ду ќутб (шимол ва љануб) мебошад. Агар ѓалтаки љараёндорро ба сими борики чандири дароз овезем, дар ин маврид он чун аќрабаки магнитї (ё магнити доимии дар ресмон овезонбуда) як нўгаш ба самти шимол ва нўги дигараш ба самти љануб нигарон мешавад (расми 137). Барои иваз намудани ќутбњои майдони магнитии ѓалтаки љараёндор самти љараёни аз ѓалтак гузарандаро таѓйир додан лозим асту халос. Саволњо 1. Чаро ѓалтаки љараёндор охансовњоро ба худ љазб мекунад? 2. Майдони магнитии ѓалтаки љараёндорро чї тавр ошкор мекунанд? 3. Хатњои майдони магнитї дар дохили ѓалтаки љараёндор чї гуна шакл доранд? Барои чї? 4. Барои чї дар дохили ѓалтаки љараёндор майдони магнитї пурзўр аст? 5. Самти хатњои магнитии майдони магнитии ѓалтаки љараёндорро чї тавр муайян мекунанд? 6. Ѓалтаки љараёндоре, ки ба симњои борики дароз овезон аст, кадом самтро мегирад? Чаро? шимол љануб Расми 137 209 § 80. Электромагнит ва татбиќи он Дар техника ѓалтакњои љараёндорро чун магнит ба таври васеъ истифода мебаранд, чунки таъсири магнитии онњоро дар њудуди басо калон таѓйир додан мумкин аст. Тарзњое, ки тавассути онњо ин корро кардан мумкин аст, муоина менамоем. Мувофиќи таљрибаи дар мавзўи гузашта муоинакарда- амон (расми 132) ѓалтаки љараёндор оњансовњо ва дигар ашёњои оханинро ба худ љазб мекунад. Агар дар ин таљриба ѓалтакро ба ѓалтаки миќдори печањояш зиёдтар иваз намоем, он ба худ бештар ашёњои оњанинро љазб мекунад, яъне бори вазнинтареро медорад. Аз ин љо ба чунин хулоса омадан мумкин аст, ки шумораи печњои ѓалтак њар ќадар зиёд бошад, таъсири магнитии ѓалтаки љараёндор њамон ќадар пурзўртар мешавад. а) б) Расми 138 210 Агар бо ёрии реостати дар њамин занљир пайвастабуда ќувваи љараёни ѓалтакро зиёд кунем, таъсири майдони магнитии ѓалтаки љараёндор меафзояд. Њангоми кам кардани ќувваи љараён, баръакс таъсири майдони магнитии ѓалтаки љараёндор мекоњад. Дар њамин таљриба адади печакњои ѓалтак ва ќувваи чараёнро дар ѓалтак таѓйир надода, таъсири магнитии ѓалтаки љараёндорро пурзўр намудан мумкин аст. Барои ин ба даруни ѓалтак дилаки оњанин мегузорем. Оњани ба дохили ѓалтак гузошташуда таъсири майдони магнитии онро пурзўр менамояд (расми 138). Ѓалтаки дилаки оњаниндор электромагнит номида мешавад. Вобаста ба намуди хизматашон шаклњои гуногуни электромагнитњо мављуданд. Дар расми 139 электромагни- ти наълшакл тасвир ёфтааст, ки он лангари бордорро нигоњ медорад. Хосиятњои электромагнит: њангоми ќатъ кардани љараён зуд бемагнит мешаванд; бо зиёд ё кам шудани ќувваи љараён таъсири майдони магнитии он пурзўр суст мешавад; вобаста ба таиноташ бо андозањои гуногун сохтан мумкин аст, ки татбиќи васеи онро таъмин мекунад. Расми 139 Расми 140 Расми 141 211 Электромагнитњои пуриќтидорро дар заводњо барои аз як љой ба љойи дигар кўчонидани маснуоти аз пўлод, чўян тайёршуда ва инчунин аз як љой ба љойи дигар бурдани оњанрезањо кор мефармоянд (расми 140). Электромагнитњоро инчунин дар мавридњои зерин кор мефармоянд: барои дар осиёб аз ѓалла људо карда гирифтани ашёњои оњанини фавќуллода омехташуда-мех ва дигар намуди оњансовњо. Дар расми 141 буриши ѓаллатозакунаки магнитї нишон дода шудааст. Ѓаллаи 1-и дўл ба чархи даврзанандаи 2 мерезад. Дар дохили чарх электромагнити пурќуввати 5 гузошта шудааст. Ин электромагнит оњанпорањои 3-ро аз ѓаллаи рехтаистодаи 4 људо карда мегирад. Электромагнитњо инчунин дар телеграфу телефон, занги электрї, релеи электромагнитї, автоматњои обнўшї ва асбобу дастгоњњои дигар истифода бурда мешаванд. Саволњо 1. Майдони магнитии ѓалтаки љараёндорро бо кадом роњњо пурзўр кардан мумкин аст? 2. Чиро электромагнит меноманд? 3. Электромагнитро дар заводњо бо кадом маќсад истифода мебаранд? 4. Сохти ѓаллатозакунак чї гуна аст? § 81. Релеи электромагнитї Ќариб дар њамаи асбобњои бо таври автоматї коркунанда релеи электромагнитї истифода бурда мешавад. (Реле калимаи фаронсавї буда, маънояш «аз нав васл кардан» аст) Асбоберо, ки бо љараёни паст кор мекунаду бо ёрии он занљири љараёни пурзўрро идора кардан мумкин аст, релеи электромагнитї меноманд. Занљирњои љараёнашон пурзўр (масалан, муњаррикњои пурзўри электрї, борбардорњои тахта, насосњо)-ро бо ёрии электромагнит пайваст кардан мумкин аст. Электромагнит лангарро ба худ кашида, занљирро мепайвандад. Худи электромагнит бошад, бо љараёни паст 212 кор мекунад. Бинобар ин онро аз нуќтаи идоракунї дар масофаи дуртар њам љойгир намудан мумкин аст. Тартиби кори релеи электромагнитї дар расми 142 нишон дода шудааст. Расми 142 Њангоми калиди К-ро сарбаст кардан аз печањои ѓалтаки электромагнити 1 љараёни электр љорї мешавад ва лангари 2-ро ба худ љазб намуда, занљирро мепайвандад. Релеи электромагнитї ќисми таркибии асбобњои автоматї њисоб меёбад, ки барои пайвастан ва људо кардани занљирњои электрї хизмат мекунад. Дар кори як ќатор дастгоњњо релеи электромагнитї наќши муњим мебозад. Саволњо 1. Релењои электромагнитиро бо кадом маќсад истифода мебаранд? 2. Чиро релеи электромагнитї меноманд ? 3. Тартиби кори релеи электромагнитї чї гуна аст? 4. Ќисмњои релеи электромагнитиро номбар кунед. 5. Доир ба истифодаи релеи электромагнитї мисолњо оред. § 82. Таъсири майдони магнитї ба ноќили љараёндор Агар ноќили љараёндорро ба майдони магнитї љойгир кунем, он гоњ майдони магнитї ба он бо ќуввае таъсир мекунад, ки дар натиља ноќил аз майдони магнитї тела мехўрад ва ё љазб мешавад. Телахўрї ва ё љазбшавии ноќили љараёндор дар майдони магнитї аз самти љараён дар ноќил вобастагї К Љараёни пурзўр 213 дорад. Телахўрї ва љазбшавии ноќили љараёндорро дар майдони магнитї дар таљриба санљидан мумкин аст. Аз манбаи љараён, реостат, калид ва ноќили АВ занљири электрї тартиб медињем. Ноќили АВ-ро, ки дар симњои чандир овезон аст ба реостат, калид ва манбаи љараён пай дар пай пайваст мекунем (расми 143). Ноќили АВ-ро дар штатив меовезем. Магнити наълшаклро тарзе мегузорем, ки ќутби шимоли он аз боло ва ќутби љанубаш аз поён љойгир бошад. Ноќили АВ-ро дар байни ќутбњои магнити наълшакл љойгир мекунем ва манбаи љараёнро пайваст карда, мебинем, ки ноќил ба магнит љазб мешавад. Агар магнитро гирем, ноќили АВ њаракат намекунад. Пас, майдони магнитї ба ноќили љараёндори АВ бо ягон ќуввае таъсир мерасонад, ки он ноќилро аз мавќеи аввалааш майл мекунонад. Расми 143 214 Ќутбњои магнитро иваз мекунем. Ќутби љанубро аз боло ва ќутби шимолро аз поён мегузорем. Дар ин њолат мебинем, ки ноќили АВ аз магнит тела мехўрад. Аз ин таљриба ба хулосае меоем, ки њангоми иваз кардани самти таъсири майдони магнитї, самти ќувваи ба ноќил таъсиркунанда низ таѓйир меёбад. Њангоми иваз кардани ќутбњои манбаи љараён самти њаракати ноќил низ таѓйир меёбад. Дар ин таљриба таъсироти механикии љараёни электр мушоњида мешавад. Телахўрї ва ё љазбшавии ноќили љараёндор дар майдони магнитї аз самти љараён вобаста аст, ки он бо ќоидаи дасти чап муайян карда мешавад. Дасти чапро чунон гузоштан лозим аст, ки хатњои ќуввагии майдони магнитї ба кафи даст амудан дохил шуда, самти љараён ба самти ангуштон мувофиќ ояд, дар ин маврид нарангушти ба 900 кушодашуда, самти ќувваи аз тарафи майдон ба ноќили љараёндор таъсиркунандаро нишон медињад (расми 144). Амалан дар майдони магнитї давр задани ноќили љараёндор ањамияти калон дорад. Таъсири майдони магнитї ба ноќили љараёндор ба шакли ноќил вобастагї дорад. Таъсири майдони магнитиро ба рамкаи симпечи љараёндор дида мебароем. Расми 145 А D А D B C B C a) б) Расми 144 215 Рамкаи симпечи АВСD-ро дар майдони магнитї тавре љойгир мекунем, ки њамвории он ба хатњои ќуввагии майдони магнитї параллел бошад (расми 145 а). Њангоми ба манбаи љараён пайвастани рамка аз он љараён љорї мешавад, ки самти он дар ќитъањои ВС ва АD ба якдигар муќобиланд. Аз ќоидаи дасти чап истифода бурда, меёбем, ки ба тарафњои ВС ва АD-и рамка ќуввањои F таъсир мекунанд, ки самти онњо низ ба якдигар муќобиланд. Аз таъсири ќуввањои баробар ва самташон муќобил рамка тоб мехўрад ва баъди якчанд тобхўрї тавре ќарор мегирад, ки њамвории ѓалтаки рамка ба хатњои ќуввагии майдони магнитї амудї шавад (расми 145 б). Њангоми дар ѓалтаки рамка таѓйир додани самти љараён, рамка боз ба 1800 тоб мехўрад ва њатто аз рўйи инерсия аз мавќеи мувозинатї каме дур меравад. Барои он ки рамка боз ба 1800 тоб хўрад, самти љараёнро дар ѓалтак њамон ваќт таѓйир додан лозим аст, ки ѓалтак аз рўйи инерсия аз мавќеи мувозинатї гузашта бошад. Њамин тариќ, њангоми мунтазам таѓйир додани самти љараёни ѓалтак он дар майдони магнитї ба таври доимї давр зада меистад. Саволњо 1. Агар ноќили љараёндорро дар майдони магнитї љойгир кунем, чї њодиса рўй медињад? 2. Телахўрї ва љазбшавии ноќили љараёндор дар майдони магнитї аз чї вобастагї дорад? 3. Ба телахўрї ва љазбшавии ноќили љараёндор дар майдони магнитї мисолњо биёред. 4. Таъсири майдони магнитиро ба рамкаи симпечи љараёндор маънидод кунед. § 83. Муњаррики электрї Дар майдони магнитї давр задани ноќили љараёндор ањамияти калони амалї дорад. 216 Њодисаи дар майдони магнитї давр задани ноќили љараёндор дар сохти муњаррикњои электрї, ки онњо энергияи электрро ба энергияи механикї табдил медињанд, истифода карда мешавад. Олими рус Б.С. Якоби соли 1834 аввалин муњаррики электриро ихтироъ кард, ки дар амалия татбиќи васеъ ёфтааст. Барои ба таври автоматї таѓйир додани самти љараёни ѓалтаки рамка асбоби махсус мављуд аст, ки он коллектор ном дорад. Коллектори соддатарин аз ду нимњалќаи аз якдигар људо, ки ба мењвари рамка шинонда шудаанд, иборат аст. Бинобар ин онњо бо рамка якљоя давр мезананд. Нўгњои ѓалтаки рамка ба нимњалќањо пайваст карда шудаанд. Ѓалтак ба занљири электрї бо ёрии нимњалќањо ва чўтка пайваст мешавад. Рамкаи коллектордор дар расми 146 нишон дода шудааст. Ваќте ки нимњалќаи 2 ба чўткаи 1 мерасад, дар ѓалтаки рамка љараён аз D ба С равон аст. Дар ин маврид рамка ба 1800 тоб мехўрад. Баъд аз ин гардиши рамка тарафи DС ба чўткаи дуюм ва нимњалќаи дуюм наздик мешавад ва ба чўтка ва нимњалќаи якум тарафи АВ наздик мешавад. Дар ин њолат љараёни ѓалтак аз B ба C равон мешавад, яъне Расми 146 217 самти љараёни ѓалтак таѓйир меёбад ва рамка боз ба 1800 тоб мехўрад. Агар њалќањо бо нимњалќањо иваз карда шаванд, он гоњ ба таври доимї даврзании рамкаи симпечро ба вуљуд овардан мумкин аст. Дар майдони магнитї даврзании ѓалтаки љараёндор дар сохти муњаррики электрї истифода бурда мешавад. Дар муњаррикњои электрї миќдори печањои ѓалтак зиёд мешаванд. Печањоро бо љўякњое, ки ќад-ќади сатњи силиндри оњанї тул кашидаанд, мепечонанд. Ин силиндр барои пурзўр кардани майдони магнитї хизмат мекунад. Нўгњои сими ѓалтакро бо коллектор кафшер мекунанд. Тамоми ин ќисми муњаррикро ротор меноманд. Ротор дар расми 147 тасвир ёфтааст. Майдони магнитие, ки дар он ротори муњаррик чарх мезанад, бо ёрии электромагнити пурзўр ба вуљуд оварда мешавад. Љараёни электр аз манбаи љараён ба индуктор ва баъд ба воситаи чўткањои ангиштї ба ротори муњаррик мегузарад. Наварди муњаррикро, ки аз мењвари марказии силиндри оњанин мегузарад, ба асбобе пайваст мекунанд, ки онро муњаррик ба њаракат медарорад. Муњаррики электриро махсусан дар асбобњои гуногуни рўзгор (гардкашак, яхдонњо, мошинањои љомашўйї, мошинаи дарздўзї, риштарошаки электрї ва ѓайрањо) ва дар наќлиёт (электровозу трамвай ва троллейбусњо) истифода мебаранд, ки он мењнати инсонро сабук мекунад. Муњаррикњои электрии махсуси бешарора мављуданд, ки онњоро дар насосњо барои аз чоњњо кашидани нефт истифода мекунанд. Расми 147 218 Коэффитсиенти кори фоиданоки муњаррикњои электрии пуриќтидор то ба 98% мерасад. Ягон муњаррики дигар чунин ККФ-и баланд надорад. Саволњо 1. Дар муњаррикњои электрї энергияи электр ба кадом навъи энергия табдил меёбад? 2. Ќисмњои муњаррики электриро номбар кунед. 3. Тарзи кори муњаррикњои электриро фањмонед. 4. Муњаррикњои электрї дар куљо истифода мешаванд? 5. Аввалин муњаррики электриро кї ихтироъ кардааст? 219 КОРЊОИ ЛАБОРАТОРЇ 1. Омўзиши ќонуни баќои энергия њангоми барќароршавии мувозинати њароратї Маќсади кор: муайян кардани миќдори гармие, ки оби гарм њангоми хунукшавиаш хориљ кардааст ва миќдори гармие, ки оби хунук њангоми гармшавиаш ќабул кардааст. Лавозимот: калориметр, зарфи андозагирї (мензурка), њароратсанљ, истакон, зарфи оби гармдор. Дастур оид ба иљрои кор 1. Ба калориметр як миќдор (100 г) оби гарм рехта, њарорати онро бо њароратсанљ чен кунед. 2. Ба истакон низ њамон ќадар (100 г) оби сард рехта, њарорати онро њам чен кунед. 3. Оби сардро оњиста ба зарфи оби гармдор резед ва бо њароратсанљ онро омехта карда, њарораташро чен кунед. 4. Миќдори гармие, ки оби сард њангоми гармшавиаш ќабул кардааст, аз рўйи формулаи Q1 =c1m1 (t-t1) њисоб кунед. 5. Миќдори гармиеро, ки оби гарм њангоми хунукшавиаш хориљ кардааст, аз рўйи формулаи Q2 =c2m2 (t2-t) њисоб кунед. 6. Миќдори гармии хориљкардаи оби гармро бо миќдори гармии ќабулкардаи оби сард муќоиса карда, хулоса бароред. 7. Натиљањои њосилшударо дар љадвал нависед. Массаи оби гарм, m2, кг Њарорати аввалаи оби гарм, t2, 0С Њарорати оби омехта, t, 0С Миќдори гармие, ки оби гарм хориљ кардааст, Q2, Љ Массаи оби сард, m1, кг Њарорати аввалаи оби сард, t1, 0C Миќдори гармие, ки оби сард ќабул кардааст, Q1, Љ Расми 148 220 2. Муайян кардани гармиѓунљоиши хоси љисми сахт Маќсади кор: муайян кардани гармиѓунљоиши хоси силиндри металлї. Лавозимот: истакони обдор, калориметр, њароратсанљ, тарозу, сангњои тарозу, силиндри металлї, ресмон, зарфи обаш гарм. Дастур оид ба иљрои кор 1. Ба калориметр оби массааш 100-150 г, ки њарораташ мўътадил аст, резед. Њарорати обро чен кунед. 2. Силиндрро андаруни зарфи обаш гарм гузошта, онро гарм кунед. Њарорати оби гармро чен кунед (њарорати ибтидоии силиндр њамин мешавад). Баъд силиндрро ба калориметри обдор андозед. 3. Њарорати оби калориметрро баъди ба он андохтани силиндр чен намоед. 4. Силиндрро пешакї хушк намуда, баъд бо ёрии тарозу массаи онро муайян кунед. 5. Њамаи натиљањои ченкунињоро дар љадвал нависед. Массаи оби Калориметр, m1, кг Њарорати аввалаи об, t1, 0С Массаи силиндр, m2, кг Њарорати аввалаи силиндр, t2, 0C Њарорати умумии об ва силиндр, t, 0C 6. а) Миќдори гармї 1 Q -ро, ки об њангоми гармшавиаш ќабул кардааст, њисоб кунед: ( ) 1 1 1 1 Q = c m t − t , ки ин љо 1 c - гармиѓунљоиши хоси об мебошад. б) Миќдори гармї 2 Q -ро, ки силиндри металлї њангоми хунукшавиаш хориљ кардааст, њисоб кунед: ( ) 2 2 2 2 Q = c m t − t Расми 149 221 ки ин љо 2 c -гармиѓунљоиши хоси силиндр мебошад, ки ќимати онро муайян кардан лозим аст. Азбаски миќдори гармии њангоми гармшавї ќабулкардаи об ба миќдори гармии њангоми хунукшавї хориљкардаи силиндр ба њам баробаранд, пас навишта метавонем: 1 2 Q = Q ва ё ( ) ( ) 1 1 1 2 2 2 c m t − t = c m t − t Дар ин муодила гармиѓуљоиши хоси с2 бузургии номаълум мебошад ва онро аз рўйи формулаи зерин њисоб кунед: ( ) ( ) 2 2 1 1 1 2 m t t с c m t t − − = Ба ин муодила ќимати бузургињоеро, ки таљриба нишон додааст, гузошта, гармиѓунљоиши хоси моддаро, ки аз он силиндр сохта шудааст, њисоб кунед. Натиљаи њосилшударо бо ќиматњои љадвалї муќоиса намуда гўед, ки силиндр аз кадом модда сохта шудааст? 3. Васл кардани занљири электрї ва чен кардани ќувваи љараён дар ќитъањои гуногуни он Маќсади кор: дар таљриба тасдиќ намудани он, ки ќувваи љараён дар ќитъањои гуногуни занљири пай дар пай пайваст якхела мебошад. Лавозимот: манбаи љараён, лампаи пастшиддати ба поя насбшуда, калид, амперметр, симњо барои пайвасткунї. а) б) в) Расми 150 222 Дастур оид ба иљрои кор 1. Аз лавозимоти додашуда истифода карда, мувофиќи расми 150 (а) занљири электрї тартиб дињед. 2. Сипас, амперметрро, чї тавре ки дар расми 150 б ва в нишон дода шудааст, пайваст кунед. 3. Дар њар се маврид нишондодњои амперметрро муќоиса намуда, хулоса бароред. 4. Наќшањои пайвасти асбобњоро ба дафтаратон кашед. Диќќат! Бе ягон истеъмолкунандаи энергияи электр, ки бояд ба ампермтер пай дар пай пайваст бошад, амперметрро ба сиќќонакњои манбаи љараён пайвастан ќатъиян мумкин нест, вагарна он аз кор баромаданаш мумкин аст. 4. Муайян кардани шиддат дар ќитъањои гуногуни занљир Маќсади кор: чен кардани шиддати ќитъањои гуногуни занљир, ки аз ду резистор (ё ду лампаи фонуси кисагї)-и пай дар пай павастшуда иборат аст ва муќоисаи он ба шиддати нўгњои њар кадоме аз резисторњо. Лавозимот: манбаи љараён, 2-дона резистор, ё 2-дона лампаи фонуси кисагї, волтметр, калид, симњо барои пайвасткунї. Дастур оид ба иљрои кор: 1. Занљиреро, ки аз манбаи љараён, ду резистор, (ё ду лампа) ва калид иборат аст, пай дар пай васл кунед. Занљирро ба манбаъ бипайвандед (расми 151). 2. Шиддати U1, U2 –и нўгњои њар кадоми резистор (ё лампа) ва шиддати U–и ќитъаи занљирро, ки аз ду резистор (ё ду лампа) иборат аст, чен кунед. 3.Суммаи шиддатњои U1+U2–ро дар њар ду резистор (ё ду лампа) њисоб карда, онро бо шиддати U муќоиса кунед ва хулоса бароред. Расми 151 223 4. Наќшаи занљири васлкардаатонро кашед ва дар он нишон дињед, ки волтметр барои чен кардани шиддат дар њар кадоми резистор (ё њар кадом лампа) ва њар ду резистор (ё њарду лампа) чї тавр пайваст карда мешавад. 5. Шиддати ќутбњои манбаи љараён ва шиддати сиќќонакњои як резистор (ё як лампа)-ро чен кунед. Ин шиддатњоро бо њам муќоиса карда, хулоса бароред. 5. Муайян кардани муќовимати ноќил ба воситаи волтметр ва амперметр Маќсади кор: муайян кардани муќовимати ноќил ба воситаи амперметр ва волтметр. Дар таљриба санљидани он, ки муќовимати ноќил ба ќувваи љараёни шиддати нўгњои он вобастагї надорад. Лавозимот: манбаи љараён, ноќили озмоишї, амперметр ва волтметр, реостат, калид, симњо барои пайвасткунї. Дастур оид ба иљрои кор 1.Занљирро, ки аз манбаи љараён, амперметр, резистор, реостат ва калид иборат аст, васл кунед. 2.Ќувваи љараёни занљирро бо амперметр чен кунед. 3.Ба нўгњои ноќили озмоишї волтметрро параллел пайваст карда, шиддати онро чен кунед. 4.Бо ёрии реостат муќовимати занљирро таѓйир дода, ќувваи љараён ва шиддати ноќили озмоиширо дар занљир чен кунед. 5. Натиљањои ченкуниро дар љадвал нависед. № таљриба Ќувваи љараён I, A Шиддат U, B Муќовимат R, O м Ноќил 1. 2. 6. Ќонуни Омро истифода карда, муќовимати ноќилро аз рўйи њар кадом ченкунињои људогона њисоб кунед. 7. Натиљањои њисобкуниро дар љадвал нависед. 224 6. Санљиши амали электромагнит Маќсади кор: аз асбобњои тайёр васл кардани электромагнит ва дар таљриба санљидаи он, ки таъсири магнитии он ба чї вобастагї дорад. Лавозимот: манбаи љараён, реостат, калид, симњо барои пайвасткунї, аќрабаки магнитї, асбобњо барои васл кардани электромагнит. Дастур оид ба иљрои кор 1. Аз манбаи љараён, ѓалтак, реостат ва калид занљири электрї тартиб дињед. Занљирро ба манбаъ пайваст карда, бо ёрии аќрабаки магнитї ќутбњои ѓалтакро муайян кунед. 2. Аќрабаки магнитиро ќад-ќади ѓалтак ба масофае кўчонед, ки дар ин фосила таъсири майдони магнитї ба аќрабаки магнитї басо ночиз бошад. Ба ѓалтак дилаки оњанинро гузоред ва ба аќрабак таъсир расонидани электромагнитро мушоњида намоед. Аз мушоњида хулоса бароред. 3. Бо ёрии реостат ќувваи љараёни занљирро таѓйир дода, ба аќрабак таъсир расонидани электромагнитро мушоњида кунед. Аз мушоњида хулоса бароред. 4. Аз асбобњои тайёр электромагнити наълшаклро васл кунед. Ѓалтакњои электромагнитро байни худ пай дар пай тавре пайваст намоед, ки дар ќутбњои озодашон ќутбњои магнитии гуногунном њосил шаванд. Ќутбњоро бо ёрии аќрабаки магнитї санљед. Бо ёрии аќрабаки магнитї муайян кунед, ки ќутби шимолї ва ќутби љанубии магнит дар куљо воќеъ гардидаанд. 7. Омўхтани модели муњаррики љараёни доимї Маќсади кор: шинос шудан ба ќисмњои асосии модели муњаррики электрии љараёни доимї ва тарзи кори он. Лавозимот: магнити наълшакл, ќисми чархзанандаи муњаррики электрї (ротор) бо нимњалќањояш (коллектор), чўткањо, тагмонаки чўбї, поя-подшипникњо, манбаи љараён, симњо барои пайвасткунї, реостат, калид, резистори муќовиматаш 2 Ом. 225 Дастур оид ба иљрои кор 1. Муњаррики электриро васл кунед. 2. Муњаррики электриро ба манбаи љараён пайваст намуда, онро ба кор андозед. Агар муњаррик ба кор надарояд, сабабашро ёбед ва бартараф намоед. 3. Дар занљир самти љараёнро таѓйир дода, самти чархзании ќисми чархзанандаи муњаррикро таѓйир дињед. Расми 152 226 Масъалањо барои такрор I. Њодисањои њароратї 1. Сабаб чист, ки радифњои маснўъи Замин њангоми ба ќабатњои поёнии атмосфера даромадан аз њад зиёд гарм шуда, месўзанд? 2. Дарозии сими мисин њангоми аз 0 то 100 0С гарм кардан 170 мм дароз шудааст. Агар дарозии ибтидоии сим 100 м бошад, коэффитсиенти васешавии хаттии онро муайян кунед. 3. Одам чойи массааш 200 г ва њарораташ 46,5 0С–ро нўшида, чї миќдор гармї ќабул мекунад? (Њарорати љисми одам 36,5 0С аст). 4. Барои дар дегчаи алюминии массааш 200 г љўшонидани 1,5 л оби њарораташ 20 0С чї миќдор гармї лозим аст? 5. Гармии хоси сўзиши антросит q=3,4.107 Љ/кг аст. Њангоми пурра сўхтани 200 г чунин сўзишворї чї миќдор гармї хориљ мегардад? 6. Ба 0,5 л спирт 1,5 л бензин омехтанд. Њангоми пурра сўхтани ин сўзишворї чї миќдор гармї хориљ мегардад ? 7. Барои гудохтани 4 т оњани њарораташ 39 0С чї ќадар энергия лозим мешавад? 8. Ба зарфе, ки 500 г об дорад, љисми мисини массааш 500 г-ро љойгир карданд. Дар натиља њарорати мис аз 80 то 20 0С паст шуд. Дар ин маврид об чї ќадар гарм мешавад? 9. Миќдори гармии барои аз 20 то 42 0С гарм кардани радиатори чўянии системаи гармдињии массааш 60 кг зарурбударо њисоб кунед. 10. Њангоми пурра сўхтани 15 кг ангишти чўб чї миќдор гармї хориљ мешавад? 11. Барои ба ќадри 1 0С гарм кардани љисми мисини массааш 1 кг чї миќдор гармї лозим аст? 12. Дар оташдони муњаррики буѓї 20 т торф сўзонданд. Ин миќдор торфро бо чї ќадар ангиштсанг иваз кардан мумкин аст? (Гармии хоси сўзиши торфро 1,5⋅107 Љ/кг гиред). 13. Агар тамоми энергия аз сўзиши 10 г карасин хориљшаванда барои гарм кардани 22 кг об сарф шавад, њарорати об чї ќадар таѓйир меёбад? 227 14. Њангоми конденсатсия шудани буѓи оби массааш 5 кг ва њарораташ 100 0С чї миќдор гармї хориљ мешавад? 15. Барои 4 кг яхро дар њарорати 0 0С об кардан чї миќдор гармї лозим аст? 16 Њарорати ибтидоии љисми сурбии массааш 200 г 27 0С аст. Барои гудохтани он чї миќдор гармї лозим аст? 17. Њангоми сахтшавии 125 кг оби њарораташ 0 оС чї миќдор гармї хориљ мешавад? 18. Ба 5 л оби њарораташ 40 оС 3 кг яхи њарорат-аш 0 0С - ро андохтанд. Чї ќадар ях об мешавад? 19. Љисми латунии массааш 1 кг ва њарораташ 100 0С –ро ба болои яхи њарораташ 0 0С гузоштанд. Агар њарорати љисм то 0 0С паст шуда бошад, чї ќадар ях об шудааст? 20. Ѓўлаи оњанини њарораташ 800 0С то њарорати 0 0С сард шуда, яхи њарораташ 0 0С ва массааш 3 кг-ро об кард. Ба фарзи ин, ки тамоми энергияи хориљкардаи ѓўла барои гудохтани ях сарф мешавад, массаи ѓўларо ёбед? 21. Чаро дар њавои хушк назар ба њавои намнок ба гармї тоб овардан осонтар аст? 22. Чаро баъд аз борон њаво андаке салќин мешавад? 23. Дар кўњњои хеле баланд гўштро дар оби деги рўяш кушода пухтан ѓайриимкон аст. Чаро? 24. Чї тавр обро то њарорати 200 0С гарм кардан ва ё обро дар њарорати 50 0С љўшондан мумкин аст? 25. Барои 5 кг оби њарораташ 0 0С-ро љўшонда онро ба буѓ табдил додан чї миќдор гармї сарф мешавад? 26. Агар 1 кг буѓро ба об табдил дода, оби њосилшударо то 0 0С хунук кунем, чї миќдор энергия хориљ мешавад? 27. Агар ба яхпораи њарораташ 0 0С њамон ќадар гармї дињем, ки њангоми дар шароити мўътадил конденсатсия шудани буѓи массааш 8 кг ва њарораташ 100 0С хориљ мегардад, чї ќадар ях об мешавад? 28. Дар дегњои буѓии њозиразамон дар як соат 220 т буѓ њосил кардан мумкин аст. Барои њосил кардани 1 кг буѓ 3389400 Љ миќдори гармї сарф мешавад. Дар як соат дег чї миќдор гармї мегирад? 29. Муњаррики дарунсўз 5 кг бензин сўхта, кори фоиданоки 4,6.104 кЉ-ро иљро кард. ККФ-и муњаррикро муайян кунед. 228 30. Дар 4 м3 њавои њарораташ 16 0С ба миќдори 40 г буѓи об њаст. Намии нисбиро ёбед. II. Њодисањои электрї 31. Ду заряди њар яке 1 Кл, ки аз њамдигар дар масофаи 1 км воќеанд, бо чї ќадар ќувва таъсири мутаќобил мекунанд? 32. Ду саќќои аз якдигар 10 см дуристода зарядњои якхелаи манфї дошта, бо ќувваи 0,23 мН ба њамдигар таъсир мерасонанд. Адади электронњои «барзиёди» њар як саќќоро ёбед. 33. Ба заряди q=0,33.10-7 Кл дар ягон нуќтаи майдони электрї ќувваи F=1.10-5 Н таъсир мекунад. Шадидияти майдонро дар ин нуќта муайян намоед. 34. Дар нуќтаи майдоне ба заряди 2 нКл ќувваи 0,4 мкН таъсир мекунад. Шадидияти майдонро дар ин нуќта ёбед. 35. Дар нуќтае, ки шадидияти майдони электрї ба 2 кВ/м баробар аст, ба заряди 12 нКл чї ќадар ќувва таъсир мекунад? 36. Чаро, агар ба саќќои электроскопи заряднок даст расонем, зарядашро талаф медињад? 37. Чарост, ки милаи электроскопро аз металл месозанд ? 38. Дар танаи конденсатор 2 мкФ; 30 В навишта шудааст. Ин ададњо чиро мефањмонанд? 39. Барои то шиддати 200 В заряднок кардани ноќил, ба он 0,001 Кл заряд додан лозим аст. Ѓунљоиши ноќилро бо фарада ва микрофарада муайян кунед. 40. Агар њангоми то шиддати 1,4 кВ заряднок кардани конденсатор он 28 нКл заряд гирад, ѓунљоишаш чї ќадар будааст? 41. Ба кондесатори ѓунљоишаш 10 мкф 4 мкКл заряд доданд. Энергияи конденсатори заряднокро ёбед. 42. Дар муддати 5 даќиќа аз буриши арзии ноќил 600 Кл заряд гузашт. Ќувваи љараёнро дар ноќил њисоб кунед. 43. Аз мўяки лампаи электрї љараёни ќуввааш 0,6 А љорист. Дар муддати 1 даќиќа аз мўяки он чї миќдор заряд мегузарад ? 44. Антеннаи мисини дарозиаш 50 м ва масоњати буриши арзиаш 100 мм2, чї ќадар муќовимат дорад? 229 45. Массаи сими мисини дарозии 1 км доштаро, ки муќовиматаш 1 Ом аст, муайян кунед. 46. Масоњати буриши арзї ва массаи 3,5 км сими мисини трамвайро, ки муќовиматаш 0,85 Ом аст, ёбед. 47. Сими мисини ѓалтак 1,78 кг масса ва 13,6 Ом муќовимат дорад. Дарозии он чї ќадар аст? 48. Муќовимати спирали нихромии манќали электрї дар њарорати 20 0С 40 Ом мебошад. Спиралро то кадом њарорат гарм кардан лозим аст, то ки муќовимати он 43,6 Ом шавад? 49. Бузургии ќувваи љараёнро дар лампаи электрии муќовиматаш 240 Ом, њангоми 120 В будани шиддати занљир, њисоб кунед. 50. Шиддат дар сиќќонакњои реостат ба 60 В баробар аст. Муќовимати реостатро њангоми аз он гузаштани 4 А ќувваи љараён муайян кунед. 51. Манќали электрї ба манбаи шиддаташ 120 В пайваст карда шудааст. Он аз спирали никелини дарозиаш 5 м ва масоњати буриши арзиаш 0,1 мм2 иборат аст. Њангоми ба манбаи љараён пайваст кардан аз он чї ќадар љараён мегузарад? 52. Ду лампаи электрии муќовимати њар кадомаш 240 Ом ба манбаи шиддаташ 220 В пай дар пай пайваст карда шудааст. Бузургии ќувваи љараёнро дар як лампа муайян кунед. 53. Ба лампаи электрие, ки 7 Ом муќовимати дорад, реостати муќовиматаш 13 Ом-ро пай дар пай пайваст намуданд. Њангоми 220 В баробар будани шиддати шабака, бузургии ќувваи љараёнро муайян кунед. 54. Чанд лампаи электрии 6-волтаи пай дар пай пайвастан лозим аст, то ки занљири њосилшуда ба шиддати 120 В мутобиќ шавад? 55. Ду ноќили параллел пайвастшудаи муќовиматашон 30 ва 60 Ом-ро ба манбаи љараёни шиддаташ 6 В пайваст карданд. Ќувваи љараёнро дар њар як ноќил ва дар тамоми занљир муайян кунед. 56. Муќовимати ноќил 40 Ом, дарозиаш 1 км ва масоњати буриши арзиаш 10 мм2 аст. Муайян кунед, ки он аз кадом мавод сохта шудааст. 230 57. Муќовимати сими мисинеро, ки дарозиаш 9 км ва масоњати буриши арзиаш 60 мм2 аст, муайян кунед. 58. Ноќилњои муќовиматашон 2; 3 ва 4 Ом параллел пайваст карда шудаанд. Муќовимати умумии занљирро њисоб кунед. 59. Муќовимат волтметр 1200 Ом аст. Њангоми 10 В шиддатро нишон доданаш ќувваи љараёни аз он гузарандаро муайян кунед. 60. Ба нўгњои ноќиле, ки 1000 Ом муќовимат дорад, чї ќадар шиддат гузоштан лозим аст, то ки аз он 1 мА ќувваи љараён гузарад? 61. Сими мисини масоњати буриши арзиаш 0,34 мм2 бояд чї ќадар дарозї дошта бошад, ки муќовиматаш 0,65 Ом шавад? 62. Амперметр, ки 0,015 Ом муќовимат дорад, бо реостати муќовиматаш 12 Ом пай дар пай пайваст карда шудааст. Амперметр 6 А ќувваи љараёнро нишон медињад. Шиддатро дар реостат ва амперметр ёбед. 63. Њангоми 120 В будани шиддати нўгњои лампаи электрї аз он љараёни ќуввааш 0,12 А љорист. Муќовимати мўяки онро муайян кунед. 64. Аккумулятор то тамоман безаряд шуданаш дар давоми 40 соат 1 А ќувваи љараён дода метавонад. Ин гуна аккумулятор барои захира кардани чї ќадар заряд пешбинї шудааст? 65. Порчаи сими муќовиматаш 80 Ом-ро чањор таќсими баробар карда, њамаи онњоро параллелан ба якдигар пайвастанд. Занљири њосилшуда чї ќадар муќовимат дорад? 66. Ду ноќилро дар занљир параллелан ба якдигар пайвастанд. Муќовимати яке аз онњо 150 Ом асту муќовимати дигараш -30 Ом. Ќувваи љараён дар кадом ноќил зиёд аст ва чанд маротиба зиёд аст? 67. Аз лампаи фонуси кисагии шиддаташ 3,5 В, 0,25 А ќувваи љараён мегузарад. Он дар 5 даќиќа чї ќадар энергия сарф мекунад? 68. Ба занљири шиддаташ 120 В манќали электрии муќовиматаш 24 Ом пайваст карда шудааст. Тавоноии онро њисоб кунед. 231 69. Лампаи электрии тавоноиаш 69 Вт бо шиддати 127 В мувофиќ карда шудааст. Аз он чї ќадар ќувваи љараён мегузарад? Агар ба шиддати 220 В мувофиќ бошад, чї ? 70. Лампаи электрии тавоноиаш 150 Вт дар тамоми муддати кори худ, ки таќрибан 800 соат аст, чї ќадар энергияи электр истеъмол мекунад? 71. Кадоме аз ду лампаи электрї, ки бо шиддати якхела кор мекунанд, дорои муќовимати зиёд мебошад. Лампаи тавоноиаш 100 Вт ё 60 Вт? 72. Дар танаи лампаи электрї 127 В; 40 Вт навишта шудааст. Муќовимати лампаро дар рељаи кориаш муайян кунед. 73. Ба манбаи ЌЭЊ-аш 12 В ва муќовимати дохилиаш 1 Ом реостати муќовиматаш 5 Ом –ро пайваст карданд. Ќувваи љараёни занљир ва шиддати манбаъро ёбед. 74. Чор элементи галванї, ки муќовимати дохилии њар кадоме 0,8 Ом ва ЌЭЊ-ашон 2 В аст, байни њам ва ба ноќили муќовиматаш 4,8 Ом пай дар пай пайваст карда шудаанд. Ќувваи љараёнро дар ин занљир муайян кунед. 75. Аз спирали симини муќовиматаш 20 Ом њангоми 5 А будани ќувваи љараён дар 100 с чї миќдор гармї људо мешавад? 76. Њангоми шиддати 4,5 В ќувваи љараён дар мўяки лампаи электрї 0,5 А аст. Тавоноии лампаро ёбед. 77. Манќали электрии тавоноиаш 600 Вт дар муддати 40 даќиќа 2 л обро аз њарорати 15 0С то 100 0С гарм мекунад. ККФ-и манќалро муайян кунед. 78. Резистори муќовиматаш 2,14 Ом бо сими тафсониши радиолампа, ки муќовиматаш 3,9 Ом аст, пай дар пай пайваст шудааст. Муќовимати умумии онњоро муайян кунед. 79. Сими гармоише, ки дар њолати тафсон буданаш 55 Ом муќовимат дорад, ба занљири шиддаташ 110 В пайваст аст. Ин сим дар муддати 1 даќиќа чї миќдор гармї хориљ мекунад? 80. Агар шиддат дар шабака 220 В ва муќовимати симњо 0,2 Ом бошад, ќувваи љараёнро њангоми расиши кўтоњ њисоб кунед. 81. Чаро симњои љараёнбари манќали электрї чени сими тафсиши он сахт гарм намешаванд? 232 82. Манор-кран бори массааш 0,6 т-ро бо суръати 20 м/даќ. мунтазамона боло мебардорад. Муњаррики электрии кран барои шиддати 220 В сохта шудааст ва љараёни ќуввааш 16,5 А истеъмол мекунад. ККФ-и кранро муайян кунед. III. Њодисањои магнитї 83. Чї тавр бо ёрии аќрабаки магнитї магнитнок будан ё набудани лавњањои пўлодинро санљидан мумкин аст? 84. Бо ёрии аќрабаки магнитї ќутбњои ѓалтаки љараёндор- ро чї тавр муайян кардан мумкин аст? 85. Чарост, ки танаи ќутбнаморо аз мис, алюминий, пластмасса месозанд, на аз оњан? 86. Дар магнит ќутбњои он нишон дода нашудааст. Чї тавр ќутби шимоли магнитро муайян кардан мумкин аст? 87. Бо ёрии аќрабаки магнитї чї тавр исбот кардан мумкин аст, ки љисм аз оњан сохта шудааст? 88. Сабаб чист, ки дар сурати ба даруни ѓалтаки љараёндор даровардани дилаки оњанин таъсири магнитии он зиёдтар мешавад? 89. Чї тавр самти чархзании рамкаи љараёндорро дар майдони магнитї таѓйир додан мумкин аст? 90. Бо ёрии компас чї тавр муайян кардан мумкин аст, ки аз ноќил љараёни электр љорист? Самти љараёни электрро чї тавр муайян кардан мумкин аст? 91. Агар мехи оњанинеро ба магнити наълшакл наздик кунем, он гоњ як нўги мех ба як ќутби магнит љазб мешаваду нўги дигараш ба ќутби дигари магнит. Ин чї сабаб дорад? 92. Ба яке аз ќутбњои аќрабаки магнитї сўзанро наздик мебарем ва мебинем, ки ќутби аќрабак ба сўзан љазб мешавад. Оё бар њамин асос гуфтан мумкин аст, ки «сўзан магнитнок» буд? 93. Дар ихтиёри Шумо ду дона сўзани пўлодин вогузор шудааст (яке аз сўзанњо магнитнок аст). Њарду сўзанро истифода карда, чї тавр муайян кардан мункин аст, ки кадоме аз ин сўзанњо магнитнок асту кадомаш не? 94. Агар ду мехро ба магнит наздик кунем, нўгњои тези онњо аз якдигар дур мешаванд. Сабаби ин дар чист? 233 95. Гандумро пеш аз орд кардан аз байни ќутбњои магнит мегузаронанд. Ин амал чї зарурат дорад? 96. Дар майдони магнитї ба њалќаи љараёндор ќуввањои љуфт таъсир мерасонанд. Бо таъсири ин љуфти ќуввањо њалќа гардиш мехўрад. Сабаб чист? 97. Таъсири мутаќобили ноќилњои параллели љараёнашон самти якхеладошта чї гуна аст? 98. Таъсири мутаќобили ноќилњои параллели љараёнашон самти муќобилдошта чї гуна аст? 99. Дар майдони магнитї рамкаи љараёндор чї тавр њаракат мекунад? 100. Самти хатњои ќуввагии майдони магнитї берун аз магнити рост чї гуна аст? 234 2. 0,000017 к 1 4. 518,7 кЉ 5. 6,8 МЉ 6. 61,4.103 кЉ 7. 3,84.106 кЉ 8. 5,4 0С 9. 607 кЉ 10. 5,4.106 Љ 11. 380 Љ 12. 10 т 13. ба ќадри ≈5 0С зиёд мешавад. 14. 11,3 МЉ 15. 13,6.105 Љ 16. 13400 Љ 17. 425.105 Љ 18. 2,5 кг 19. 112,5 г 20. ≈2,8 кг 25. 13419000 Љ 26. 2673959 Љ 27. ≈54,1 кг 28. 22,5 т 29. 20 % 30. 74 % 31. 0,9.104 Н 32. 1011 33. 0,33 В/м 34. 200 В/м 35. 25 мкН 39. 5.10-6 Ф; 5 мкФ 40. 20 пФ 41. 800 нЉ 42. 2 А 43. 36 Кл Љавоби масъалањо барои такрор 44. 0,0085 Ом 45. 151,3 кг 46. 70 мм2; 2180,5 кг 47. 1 м 48. 245 0С 49. 0,5 А 50. 15 Ом 51. 6 А 52. 0,46 А 53. 11 А 54. n=20 55. 0,1 А; 0,2 А; 0,3 А 56. 0,4 Ом⋅м ; никел 57. 2,6 Ом 58. 0,92 Ом 59. 8,3 мА 60. 1 В 61. 13 м 62. 72 В; 0,09 В 63. 1000 Ом 64. 144000 Кл 65. 5 Ом 67. 262,5 Љ 68. 600 Вт 69. 0,75 А; 0,44 А 70. 120 кВт⋅соат 71. 60 Вт 72. 403 Ом 73. 2 А; 10 В 74. 1 А 75. 50000 Љ 76. 2,25 Вт 77. 49 % 78. 6,31 Ом 79. 13,2 кЉ 80. 1100 А 82. 54 % 235 Мундариља Боби l . Њодисањои њароратї ………………………….….…. 3 § 1. Ду методи омўхтани њодисањои њароратї …………… 3 § 2. Њаракати њароратии молекулањо ……………….…….. 7 § 3. Васеъшавии хаттї ва њаљмии љисмњо ……………..….. 8 § 4. Энергияи дохилї.......................................................... 13 § 5. Табдили энергияи механикї ба энергияи дохилї….... 15 § 6. Усулњои таѓйир ёфтани энергияи дохилї.......... …..… 17 § 7. Гармигузаронї. …………………………….................... 20 § 8. Конвексия………………………………..………….......... 23 § 9. Афканишот….……………………………………………. 26 § 10. Гарминаќлкунї дар табиат ва техника…………..….. 28 § 11. Калориметр. Гармиѓунљоиши хос……....................... 33 § 12. Миќдори гармї............................................................ 37 § 13. Њисоб кардани миќдори гармї………………….……. 39 § 14. Энергияи сўзишворї. Гармии хоси сўзиши сўзиш- ворї ……………………………………………………………. 45 § 15. Њолатњои агрегатии моддањо. Гудозиш ва сахтшавї. Њарорати гудозиш............................................. 48 § 16. Гармии хоси гудозиш …………………………….…… 53 § 17. Бухоршавї ва конденсатсия…………………… ……. 56 § 18. Љўшиш. Вобастагии њарорати љўшиш аз фишор………………………………………………………….. 61 § 19. Гармии хоси буѓњосилкунї ва конденсатсия …….… 64 § 20. Фурўбурди энергия њангоми бухоршавии моеъ ва ихрољи он њангоми конденсатсияи буѓ…………………..... 67 § 21. Намии њаво………….…………………..………….…… 69 § 22. Асбобњои ченкунандаи намии њаво….…………….… 71 § 23. Кори газ ва буѓ њангоми васеъшавї........................... 74 § 24. Муњаррики дарунсўз…………………………………… 76 § 25. Турбинаи буѓї.............................................................. 80 § 26. Коэффитсиенти кори фоиданок ………………...…… 81 § 27. Масъалањои экологии истифодаи муњаррикњои њароратї………………………………………..……………… 83 Боби II. Њодисањои электрї ………….……………………... 85 § 28. Электрнокшавии љисмњо…………………….………... 85 § 29. Ду љинси заряд. Таъсири мутаќобили љисмњои заряднок………………………………………………….……. 87 236 § 30. Ќонуни баќои заряд……………………………....…… 90 § 31. Электроскоп……………………………………………. 91 § 32. Заряди электрии элементарї...................................... 93 § 33. Майдони электрї........................................................ 95 § 34. Ќонуни Кулон………………………………………….. 97 § 35. Шадидият ва потенсиали майдони электрї……...... 99 § 36. Ноќилњо, нимноќилњо ва диэлектрикњо…………..… 103 § 37. Ѓунљоиши электрї. Воњидњои ѓунљоиши электрї..... 105 § 38. Конденсаторњо. Пайвасти конденсаторњо…….……. 106 § 39. Энергияи конденсатори заряднок……………….…... 111 § 40. Сохти атом………………………………………….…... 111 § 41. Шарњи њодисањои электрї………………………….… 113 § 42. Љараёни электр. Шартњои њосил кардани љараёни электр……………………………..………………………….… 115 § 43. Манбањои љараёни электр Батареяи хушк. Аккумуляторњо……………………………………………….. 117 § 44. Ќувваи электроњаракатдињанда (ЌЭЊ)………….…... 121 § 45. Занљири электрї ва ќисмњои таркибии он…….….… 123 § 46. Таъсироти љараёни электр …………………….…....… 125 § 47. Самти љараёни электр.................................................. 128 § 48. Љараёни электр дар металлњо………………..….….… 129 § 49. Ќувваи љараён. Воњидњои ќувваи љараён ………….... 130 § 50. Амперметр. Чен кардани ќувваи љараён…………..… 133 § 51. Шиддати электрї. Воњидњои шиддат…….……..…… 135 § 52. Волтметр………………………………………………… 138 § 53. Вобастагии ќувваи љараён ба шиддат………….….… 140 § 54. Муќовимати электрии ноќил……………….………… 142 § 55. Муќовимати хос…………………………………….….. 144 § 56. Вобастагии муќовимати ноќилњо аз њарорат ……… 148 § 57. Ќонуни Ом барои ќитъаи занљир…………………….. 151 § 58. Реостат…………………………………………..……….. 155 § 59. Ќонуни Ом барои занљири сарбаст (барои хониши иловагї)…………………………………………….…………. 158 § 60. Пайвасти пай дар пай ва параллелии ноќилњо……. 160 § 61. Кор ва тавоноии љараёни электр................................ 164 § 62. Ќонуни Љоул-Ленс……………………….….…………. 169 § 63. Асбобњои электрии гармкунанда…………………..… 172 § 64. Њисобкунаки энергияи электр..................................... 175 § 65. Расиши кўтоњ. Муњофизакњои зудгудоз……….…….. 176 237 § 66. Нимноќилњо……………………………………….…..... 178 § 67. Љараёни электр дар нимноќилњо…………..…….…... 180 § 68. Диоди нимноќилї (барои хониши иловагї)………... 183 § 69. Транзистор ва истифодаи он (барои хониши иловагї)……………………………………………………….. 185 § 70. Хатарњои љараёни электрї (барои хониши иловагї)… 188 Боби III. Њодисањои магнитї ………………………………. 190 § 71. Хосиятњои магнитии моддањо………………………... 190 § 72. Майдони магнитї........................................................ 193 § 73. Таъсири мутаќобили магнитњо…………..…………... 196 § 74. Аќрабаки магнитї....................................................... 198 § 75. Ќутбнамо……………………………………………....... 199 § 76. Майдони магнитии Замин…………………….….…… 200 § 77. Таљрибаи Эрстед……………………………………….. 202 § 78. Майдони магнитии ноќили рости љараёндор………. 204 § 79. Майдони магнитии ѓалтаки љараёндор…………..… 206 § 80. Электромагнит ва татбиќи он ……………..………... 209 § 81. Релеи электромагнитї................................................. 211 § 82. Таъсири майдони магнитї ба ноќили љараёндор…. 212 § 83. Муњаррики электрї................................................... 215 Корњои лабораторї............................................................. 219 Масъалањо барои такрор…………………………………… 226 238 Умаров У.С., Исупов Љ., Икромов М. ФИЗИКА Китоби дарсї барои синфи 8 Муњаррир: Ќодиров Б.А. Муњаррири техникї: Д. Наљидуллоев Рассом: Мадихон А. Ороиши компютерї: Раљабов У.Х. ЉДММ Нашриёти «Алиф» Ба чопаш иљозат дода шуд ______ 2009. Ба матбаа супорида шуд _____ 2009. Формат 60х90 1/16 . Ќоѓази офсетї. Гарнитураи Times New Roman Tj. Њаљм 8.25 љузъи чопї. Чопи офсетї. Адади нашр 50 000. Супориши № 07 Нишона: ш. Душанбе кўчаи Коргар, 58.