Текст выступления:

Зертханалық жұмыс. Электр тізбегін жинау және оның әртүрлі бөліктеріндегі ток күші мен кернеуді өлшеу
1. Зертханалық жұмысқа жалпы шолу және негізгі тақырыптар

Бұл дәрістер циклі электр тізбегін жинау мен ток күші мен кернеуді өлшеу дағдыларын жетілдіруге арналған. Қазіргі заманғы техникада негізгі рөл атқаратын электр энергиясының жолын түсіну – ғылыми дүниетанымды дамытудың бастауы. Электр тізбегін құру — инженерлік шеберліктің негізі, ал зертханалық тәжірибе арқылы осы ілімнің таянышын терең меңгеру маңызды.

2. Электр тізбектері және зертхана жұмысының негіздері

Электр тізбегі — электр энергиясын тұйықталған жүйеде тұрақты тасымалдап, қажетті құрылғыларға бағыттайтын маңызды құрал. Ток күші мен кернеу терминдері күнделікті техника мен ғылымның тірегі ретінде қызмет етеді. Осы зертханалық жұмыс оқушының логикалық ойлауына, нақты тәжірибелік қабілеттерін дамытуға бағытталады, ғылымға деген қызығушылығын ынталандырады.

3. Электр тізбегінің негізгі элементтері

Электр тізбегінің құрылымында өткізгіштер, қосқыштар, көздер (аккумуляторлар немесе батареялар), резисторлар және өлшеу құралдары сияқты негізгі элементтер бар. Әрқайсысы өз рөлін атқарып, электр тогының дұрыс ағуын қамтамасыз етеді. Өткізгіштер арқылы ток қозғалады, ал резисторлар оның күшін реттеп, қажетті сипаттамаларды береді. Бұл элементтердің үйлесімділігі тізбектің тиімді жұмыс істеуінің негізі болып табылады.

4. Зертхана жұмысына қажетті құралдар

Зертханалық жұмыс барысында электр тізбегін жинау үшін амперметр, вольтметр, қосқыштар мен сымдар қажет. Амперметр ток күшін, ал вольтметр кернеуді дәл өлшейді. Құралдардың функционалдығы мен сенімділігі зерттеудің сапасын анықтайды. Бүгінгі таңда заманауи электронды құралдар да бар, бірақ классикалық құрылғылар негізін түсінуде маңызды орын алады.

5. Ток күші түсінігі және өлшеу бірліктері

Ток күші – бұл өткізгіштің көлденең қимасынан белгілі уақыт ішінде өтетін электр зарядының мөлшері, және ол ампермен өлшенеді. Амперметрді электр тізбегіне тізбектей жалғау арқылы ток күшін дәл анықтауға мүмкіндік алады. Бірақ ток тек тұйықталған тізбекте ғана қозғалады, бұл жалғанулардың бүтіндігінде үлкен маңызы бар. Осы түсініктерді нақты тәжірибе арқылы меңгеру ғылыми білімнің негізін қалады.

6. Кернеу анықтамасы және өлшеу тәсілі

Кернеу – өткізгіштің екі нүктесі арасындағы электр өрісінің әсер күші, оның өлшемі вольтпен беріледі. Вольтметрді параллель жалғастыру арқылы тізбек бөлігінде пайда болған кернеуді өлшеуге болады. Егер кернеу болмаса, ток жүрмейді, сондықтан кернеу көзі – электр энергиясының негізгі бастауы. Бұл ұғымдар электр қуатын пайдалану мен техникалық шешімдер қабылдауда маңызды.

7. Зертханалық жұмыс сызбасы

Зертханалық жұмыс барысында электр тізбегін дұрыс жинау үшін алдын ала сызба әзірленеді. Сызбада барлық элементтер мен олардың байланыстары көрсетіледі. Бұл карта сияқты жұмыс істеп, құрылғының қауіпсіз және тиімді жұмыс істеуін қамтамасыз етеді. Онсыз тәжірибе барысында қателіктер мен ақаулар пайда болуы ықтимал. Сондықтан сызбаны мұқият жасау – жұмыстың табысты өтуінің кепілі.

8. Қауіпсіздік ережелері және зертханадағы тәртіп

Жоғары кернеулі құрылғылармен жұмыс тек мұғалімнің қадағалауымен жүзеге асырылуы керек. Құрал-жабдықтардың материалдық бүтіндігін үнемі тексеріп, дұрыс қосылғанына көз жеткізу міндетті. Ылғалды қолмен немесе ылғал ортада құралдарға қол тигізу электр соғу қауіпін арттырады. Жұмыс аяқталған соң барлық тізбектерді өшіріп, құралдарды қауіпсіз әрі реттелген күйде сақтау тиіс. Бұл ережелер зертхана жұмысындағы қауіпсіздіктің негізін құрайды.

9. Электр тізбегін жинау алгоритмі

Зертханалық жұмыстарда электр тізбегін құру – ғылыми жүйеліліктің көрінісі. Алдымен сызбаны түсініп, қажетті құралдарды жинау керек. Одан соң тізбекті жинап, барлық қосылыстардың бүтіндігін тексеру қажет. Тек кейін ток пен кернеуді өлшеп, жұмыс нәтижесін талдау жүзеге асырылады. Әрбір қадам мұқият орындалмаса, өлшеулер дұрыс болмай, тәжірибе мақсатына жету қиынға соғады.

10. Амперметр мен вольтметрді дұрыс қосу тәсілі

Амперметрді тізбекке ток ағатын жол бойымен тізбектей жалғау қажет, бұл ток күшін дәл өлшеуге мүмкіндік береді. Вольтметр кернеуді өлшеу үшін жүктеменің екі ұшына параллель түрде қосылады. Құралдардың «+» және «-» қысқыштары тізбектің полюстерімен сәйкес келуі маңызды. Дұрыс жалғанбаған жағдайда құралдар бүлініп, оның дәлдігі төмендеуі мүмкін, сондықтан қосылуларға ерекше назар аудару қажет.

11. Ток күші мен кернеуді бір уақытта өлшеу үлгісі

Ток күші мен кернеуді бір мезгілде өлшеу үшін арнайы сызба бойынша құралдар дәл қосылады. Мұндай өлшеулер электр тізбегінің динамикасын жақсы түсіндіруге көмектеседі. Ол тәжірибе барысында электр энергиясының өзара байланысын зерттеуге ұтымды әдіс. Бұл тәсіл оқушыларға электроника мен электр техникасының негіздерін терең меңгеруге мүмкіндік береді.

12. Өлшеу нәтижелерінің салыстырмалы кестесі

Жүктеменің әртүрлі күйінде ток күші мен кернеудің өзгеруі мұқият жазылып, кестеге енгізіледі. Бұл мәліметтер ток пен кернеудің өзара байланысын нақты түсінуге мүмкіндік береді. Мысалы, жүктеме артқанда ток күші азайып, кернеу шамалы төмендеуі байқалады. Осындай салыстырмалы талдау тәжірибелік негізді мықты етеді.

13. Ток күші мен кернеу арасындағы тәуелділік графигі

Диаграмма Ом заңының тәжірибелік дәлелін көрсетеді. Кернеудің өсуі ток күшінің артуымен тікелей байланысты екенін анық бейнелейді. Бұл заң электр тізбегін жобалау және техникалық есептерде негіз болып табылады. Осындай графиктер тәжірибе нәтижелерін көрнекі түрде алып, теория мен практиканы байланыстырады.

14. Ом заңы және оны зертханалық жұмыс барысында қолдану

Ом заңы бойынша ток күші кернеуге тура, ал қарсылыққа кері пропорционалды болады, формуласы I = U/R. Зертханада ток күші мен кернеуді өлшеп, Ом заңын нақты өмірде не екенін тексеруге болады. Бұл заң тұрмыстық электр құрылғыларының жұмысын түсінуде және техникалық есептерде маңызды құралдар қатарында саналады.

15. Тізбектегі элементтердің әсері мен қасиеттері

Тізбекте қосылған шамдардың саны токқа және кернеуге әсер ететінін білу маңызды, себебі олар тізбектің жалпы қарсылығын өзгертеді. Сериялық қосымшада қарсылықтар қосылып, ток күші төмендейді, ал параллель қосылымда кернеу тұрақты болып, ток әр тармаққа бөлініп өтеді. Мұндай ерекшеліктер тұрмыста электр құрылғыларының қауіпсіз және тиімді жұмысын қамтамасыз етуге септігін тигізеді.

16. Сериялық және параллель қосылу ерекшеліктері

Электр тізбегіндегі сериялық және параллель қосылу түрлері физиканың негізгі түсініктерінің бірі болып табылады. Сериялық қосылуда ток барлық элементтер арқылы бірдей өтеді, яғни бірдей электр ағымы барлық резисторларға, шамдарға немесе басқа да құрылғыларға әсер етеді. Дегенмен, әр элементтің кернеуі бөлек-бөлек есептеледі, өйткені кернеу әр компоненттің кедергісіне тәуелді. Мұндай қосылу түрінде жалпы кедергі элементтердің қосындысы болады. Параллель қосылуда кернеу барлық тармақтарда тұрақты және бірдей болады, себебі әр құрылғының екі ұшы бірдей потенциалға қосылады. Сол арқылы токтар әрбір тармақта бөлек пайда болып, олардың қосындысы жалпы токты құрайды. Күнделікті өмірден мысал келтірсек, үйіміздегі электр желілері негізінен параллель қосылу арқылы жұмыс істейді. Бұл әр құралға қажетті кернеуді үнемі тұрақты түрде жеткізіп, лампочка, тоңазытқыш сияқты құрылғылардың өз еркімен іске қосылып немесе сөнуіне мүмкіндік береді. Осылайша, бұл екі негізгі қосылу түрі электр энергиясын қолдануда фундаменталды ұғым болып табылады және олардың қасиеттерін дұрыс түсіну әрі қолдану техника саласында аса маңызды.

17. Өлшеу кезінде пайда болатын қателіктер мен себептері

Өлшеу құралдарымен жұмыс жасағанда нәтижелердің дәлдігі ғылыми және техникалық тәжірибенің сапасын анықтайды. Әр түрлі қателіктердің пайда болуы көбінесе құрал-жабдықтың сапасына немесе оның дұрыс бапталмағандығына байланысты болады. Мысалы, егер өлшеу аспабы дұрыс калибрленбесе, оның көрсеткіштері шын мәнінен ауытқып, нақты ақпарат бермеуі ықтимал. Сонымен қатар, контактілердің толық жалғанбауы немесе бос болуы электр тізбегіндегі электр ағынын бұзып, өлшем нәтижелерінде қатенің пайда болуына әкеледі. Бұл өз кезегінде деректердің шынайылығына күмән келтіреді. Соңында, ток көзінің кернеуіндегі тұрақсыздық та эксперименттік мәліметтердің дәлдігін төмендетеді, өйткені бұл жағдай бақылаудағы параметрлердің өзгергіштігіне ықпал етеді. Осы себептерді ескермей, тәжірибелер жасалса, алынған ақпарат сенімсіз болады, бұл ғылыми әдістің негізгі талаптарына қайшы келеді.

18. Зертханалық жұмыстар нәтижелерін талдау үлгісі

Бұл бөлімде зертханалық жұмыстар барысында алынған мәліметтерді тереңірек түсіну үшін бірнеше нақты мысалдар қарастырылады. Бірінші мысалда, электр тізбегін жинау кезінде сериялық қосылудың ток пен кернеуге әсері зерттеледі, мұнда әрбір элементтің кедергісі және оның токқа тигізетін ықпалы нақтыланады. Екінші мысалда, параллель қосылу арқылы токтардың таралуы мен кернеудің тұрақтылығы туралы бақылаулар жасалуда, бұл қатынас күнделікті тұрмыстық электр жабдықтарының жұмыс принципін түсінуге көмектеседі. Үшінші мысалда, өлшеу қателерінің шығу себептері талданып, аспаптардың калибрлеу мен техникалық жағдайының нәтижелерге қалай әсер ететініне тоқталады. Мұндай анализдер оқу барысында ғылымның тәжірибелік негіздерін меңгеруге, теория мен практика арасындағы байланысқа көз жеткізуге ықпал етеді.

19. Электр тізбегі тәжірибесінің күнделікті өмірде қолданылуы

Электр тізбегі туралы білімдер күнделікті өмірде маңызды орын алады, әсіресе үйдегі электр жабдықтарын дұрыс қосып, қауіпсіз пайдалану үшін. Шамдар, тұрмыстық техника және тағы басқа құрылғылар электр тізбегінің дұрыс құрылуына тәуелді, бұл олардың тиімді және үздіксіз жұмыс істеуіне кепілдік береді. Ток күші мен кернеуді өлшеуді біле отырып, электр энергиясын шамадан тыс пайдалану мен ақаулардың алдын алып, экономикалық жағынан үнемдеуге болады. Сонымен қатар, бұл түсініктер оқушыларға болашақ мамандықтарында электр қауіпсіздігін сақтауда және техникалық проблемаларды шешуде көмек көрсетеді. Осылайша, теориялық білім мен тәжірибені үйлестіре ала отырып, техникалық сауаттылықтың жоғары деңгейіне жетуге болады.

20. Зертханалық жұмыс нәтижелері және олардың практикалық маңызы

Зертханалық жұмыстың қорытындысында электр тізбегін жинау және өлшеу әдістерін меңгеру оқушыларға теориялық білімнің қолданылу аясын көрсетеді. Бұл тәжірибе олардың техникалық сауаттылығын арттырып, күнделікті тұрмыста электр энергиясын дұрыс және қауіпсіз пайдалану қабілетін жетілдіреді. Сонымен қатар, алынған дағдылар болашақта инженер-құрылысшы, техник немесе электр маманы ретінде кәсіби даму жолдарын ашады, бұл еліміздің технологиялық дамуына үлес қосуға мүмкіндік береді.

Дереккөздер

Миронов, В.Ф. Электротехника: учебник для вузов. — М.: Высшая школа, 2018.

Петрова, Н.С. Основы электротехники и электроники. — СПб.: БХВ-Петербург, 2020.

Ковалев, А.В. Экспериментальная электротехника. — Новосибирск: Наука, 2019.

Иванова, О.А. Практические основы электроники. — Екатеринбург: УрФУ, 2021.

ГОСТ 12.1.019-79. Электробезопасность. Общие требования и номенклатура видов. — М.: Стандартинформ, 2017.

А. С. Жұмабеков. Электр тізбегіндегі негізгі элементтер. Қазақ университетінің баспасы, 2018.

М. Құрманбай. Техникалық өлшеулер теориясы. Алматы, 2020.

Е. Нұрбекова. Тұрмыстық электр энергиясын пайдалану негіздері. Астана, 2019.

Л. Бектұрғанова. Электр қауіпсіздігі және тәжірибелік сабақтар. Алматы, 2021.