Լուսանկարչական ապարատ. Աչք և տեսողություն

Աչքը լուսային գրգիռներն ընկալող տեսողության օրգան, տեսողական վերլուծիչի ծայրամասային բաժինը։Արտաքին աշխարհի մասին տեղեկատվության մոտավորապես 90 %-ն ընկալվում է տեսողությամբ։ Տեսողության շնորհիվ մարդը տարբերում է շրջապատի առարկաները, երևույթները, ընկալում սեփական մարմինը։ Տեսողությունն առաջնակարգ դեր ունի արտաքին աշխարհի իմացության մեջ։ Հազարավոր տարիների ընթացքում կուտակված փորձը սերունդներին է փոխանցված գրքերի, գրավոր խոսքի միջոցով։ Տեսողության մարդը սովորում է գրել և կարդալ։ Տեսողությունը հսկայական դեր ունի աշխատանքային գործունեության ընթացքում։ Մարդու աչքը կարող է տարբերակել 10 միլիոն գույն։

Մարդու աչք օպտիկակական, յուրատեսակ խցիկ է, որը կարելի է բաժանել լուսազգաց էկրանի (ցանցաթաղանթ) և լուսաբեկող միջավայրի (հատկապես եղջերաթաղանթը և ոսպնյակը)։ Պարզ տեսնելու համար աչք ընկնող ճառագայթների կիզակետը պետք է համընկնի ցանցաթաղանթի հետ։ Սակայն դա միակ պայմանը չէ։ Առարկայի մանրամասնությունները տարբերելու համար անհրաժեշտ է, որ դրա պատկերն ընկնի ցանցաթաղանթի՝ բբի ուղիղ դիմացը գտնվող շրջանում։ Դեղին բծի կենտրոնական հատվածն ամենալավ տեսողության տեղն է։ Դիտվող առարկան դեղին բծի կենտրոնին միացնող գիծը կոչվում է տեսողական գիծ կամ տեսողական առանցք, իսկ դիտվող առարկայի վրա 2 աչքի տեսողական գծերը միաժամանակ ուղղելու հատկությունը՝ համամիտություն։ Որքան մոտ է տեսողական օբյեկտը, այնքան մեծ է տեսողական գծերի համամիտության աստիճանը։

Հեռատես աչքը օժտված է համեմատաբար թույլ բեկունակությամբ։ Դրա ժամանակ հեռու գտնվող առարկաներից եկող ճառագայթները կիզակետվում են ցանցաթաղանթի հետևում։

Կարճատես աչքում հեռու գտնվող առարկաներից եկող ճառագայթները կիզակետվում են ցանցաթաղանթի առջևում։ Կարճատես աչքը լավ է տեսնում միայն մոտ գտնվող առարկաները։ Հեռատեսության կամ կարճատեսության աստիճանի մասին դատում են աչքին դրված տեսապակիների օպտիկական ուժով, այդ տեսապակիները բեկունակության հանգստի պայմաններում այնպես են փոխում աչքն ընկնող զուգահեռ ճառագայթների ուղղությունը, որ դրանք կիզակետվում են ցանցաթաղանթի վրա։

Ֆոտոապարատը բաղկացած է 2 հիմնական մասից՝

1. օբյեկտիվ
2. ոչ լուսաթափանցիկ խցիկ

Օբյեկտիվի միջոցով մենք ստանում ենք պատկերներ։ Այսինքն՝պատկերը կառուցվում է օբյեկտիվով և հաղորդվում ժապավենին։ Օբյեկտիվի վրա գտնվում են ֆոկուսային հեռավորության ղեկավարման վահանակը, որի միջոցով ղեկավարվում է ապարատից մինչև նկարահանվող կետ ընկած տարածությունը։

Դիաֆրագմայի միջոցով ղեկավարվում է այն լույսի քանակը, որը պետք է հայտնվի ժապավենի վրա։ Ինչքան լույսը քիչ է, այնքան պետք է դնել ցածր դիաֆրագմաներ՝ 2/ 2,8/ 4 և հակառակը։

Բարձր լուսավորության դեպքում պետք է դրվեն բարձր դիաֆրագմաներ՝ 8/ 11/ 16։

Ապարատի երկրորդ հիմնական մասը ոչ լուսաթափանցիկ խցիկն է, որն ավելի շատ ֆիզիկական դեր է կատարում և ունի բազմաթիվ ֆունկցիաներ։

Լուսանկարչական ապարատի ամուր, անլուսաթափանց իրանը պաշտպանում է ներքին զգայուն մասերը և թույլ չի տալիս լույսն ընկնի ժապավենի վրա: Երբ մենք լուսանկարում ենք, փականակը մի ակնթարթ բացվում է, և լույսն ընկնում է ժապավենի վրա: Օբյեկտիվը հավաքում է լույսը և այն ուղղում ժապավենի վրա, որպեսզի ստացվի փոքրիկ պատկեր: Ապարատների մեծ մասի օբյեկտիվը կարելի է համալարել, որպեսզի ժապավենի վրա ստացվի ցայտուն և հստակ պատկեր: Այդ շարժընթացն անվանում են կիզակետում կամ հստակության ուղղորդում: Լուսազգայուն քիմիական նյութով պատված ժապավենի վրա դրոշմված պատկերն ավելի ուշ հայտածում, խոշորացնում ու տպում են լուսանկարչական թղթի վրա: Ստացվում է պատրաստի լուսանկարը:

Որպեսզի լուսանկարը հստակ ստացվի, պետք է ժապավենի վրա անհրաժեշտ քանակությամբ լույս ընկնի: Լուսանկարչական ապարատների մեծ մասն ունի օբյեկտիվից թափանցող լույսի քանակությունը կարգավորող բացվածք (ապերտուր):

Առարկայի պատկերի կառուցումը բարակ ոսպնյակում: Բարակ ոսպնյակի բանաձևը: Խոշորացում

Տարբեր օպտիկական սարքերում կիրառվող ոսպնյակները թույլ են տալիս ոչ միայն հավաքել կամ ցրել լուսային ճառագայթները, այլև ստանալ առարկաների զանազան՝ մեծացած կամ փոքրացած, ուղիղ կամ շրջված, իրական կամ կեղծ պատկերները:

Պարզվում է, որ ստացված պատկերի բնույթը կախված է ոսպնյակի տեսակից, ինչպես նաև առարկայի և ոսպնյակի փոխդասավորությունից:

Ինչպես գիտենք մարմինները տեսանելի են, եթե արձակում են լուսային ճառագայթներ կամ անդրադարձնում են իրենց վրա ընկնող լուսային ճառագայթները: Ոսպնյակով անցնելիս այդ ճառագայթները կարող են զուգամիտել. նման դեպքում ճառագայթների հատման կետում կստացվի այն կետի իրական պատկերը, որտեղից դուրս էին եկել այդ ճառագայթները: Իսկ երբ ճառագայթները տարամիտում են, ապա նրանց շարունակությունների հատման կետում կստացվի այդ կետի կեղծ պատկերը:

Առարկայի տարբեր կետերի իրական (կամ կեղծ) պատկերների ամբողջությունը կոչվում է առարկայի իրական (կամ կեղծ) պատկեր:

Առարկայի պատկերը ստանալու համար կարիք չկա ստանալ նրա բոլոր կետերի պատկերները. բավական է կառուցել առարկայի ծայրակետերի պատկերը: Առարկայի պատկերը ընկած կլինի նրանց միջև: Իսկ ծայրակետի պատկերը ստանալու համար կարելի է ընտրել այդ կետից դուրս եկող անհամար ճառագայթներից այն երկուսը, որոնց ընթացքը ոսպնյակում նախօրոք հայտնի է:

Նշանակենք առարկայի հեռավորությունը բարակ ոսպնյակից՝ d-ով, նրա պատկերի հեռավորությունը ոսպնյակից՝ f-ով, իսկ ոսպնյակի կիզակետային հեռավորությունը՝ F-ով և դիտարկենք հետևյալ դեպքերը.

1. d>>F /առարկան շատ հեռու է ոսպնյակից/

Այս դեպքում առարկայից դուրս եկող ճառագայթները զուգահեռ կլինեն գլխավոր օպտիկական առանցքին, և առարկայի պատկերը կստացվի գլխավոր կիզակետում՝ լուսավոր փոքր կետի տեսքով:

 

2. d>2F /առարկայի հեռավորությունը ոսպնյակից նրա կրկնակի կիզակետային հեռավորությունից մեծ է/

Օգտվելով «հարմար» ճառագայթներից կարող ենք կառուցել գլխավոր օպտիկական առանցքին ուղղահայաց տեղադրված AB սլաքի պատկերը՝ A1B1-ը: Ինչպես երևում է գծագրից, այն իրական է, շրջված, փոքրացած՝ H<h, ստացվում է ոսպնյակի կիզակետի և կրկնակի կիզակետի միջև, այսինքն՝ F<f<2F:

3. d=2F /առարկան տեղադրված է ոսպնյակից՝ նրա կրկնակի կիզակետային հեռավորության վրա/

Կառուցումից երևում է, որ առարկայի պատկերը իրական է, շրջված, նույն չափերի՝ H=h  և ոսպնյակից նույն հեռավորության վրա՝ d=2F:

 

4. F<d<2F /առարկան տեղադրված է ոսպնյակի կիզակետի և կրկնակի կիզակետի միջև/

Կառուցումից երևում է, որ սլաքի պատկերը իրական է, շրջված, մեծացած՝ H>h և ոսպնյակի կրկնակի կիզակետային հեռավորությունից մեծ հեռավորության վրա՝ f>2F

5. d=F /առարկան տեղադրված է ոսպնյակի գլխավոր կիզակետում/

Կառուցումից երևում է, որ սլաքի ծայրակետերից դուրս եկող ճառագայթները ոսպնյակում բեկվելուց հետո դառնում են իրար զուգահեռ, հետևաբար չեն հատվում և պատկեր չի ստացվում:

6. 0<d<F /առարկան տեղադրված է ոսպնյակի և նրա կիզակետի միջև/

Կառուցումից երևում է, որ սլաքի պատկերը ստացվում է կեղծ, ուղիղ, մեծացած՝ H>h, ոսպնյակի նույն կողմում, որտեղ առարկան է:

 

Կատարելով նույնանման կառուցումներ, կստանանք, որ առարկայի պատկերը ցրող ոսպնյակում` անկախ առարկայի դիրքից, կեղծ է, փոքրացած, ուղիղ և ոսպնյակի նույն կողմում, որտեղ առարկան է:

Բարակ ոսպնյակի բանաձևը

Կառուցման եղանակով, օգտվելով ստացված եռանկյունների նմանության հայտանիշներից, կարելի է ցույց տալ, որ առարկայի հեռավորությունը ոսպնյակից՝ d -ն, առարկայի պատկերի հեռավորությունը ոսպնյակից՝ f-ը և ոսպնյակի կիզակետային հեռավորությունը` F-ը կապված են 1/F=1/d+1/f հավասարմամբ, որն անվանում են բարակ ոսպնյակի բանաձև:

Եթե ոսպնյակը հավաքող է, ապա բանաձևում F>0, իսկ եթե ցրող է, ապա F<0

Եթե առարկայի պատկերը իրական է, ապա f>0, իսկ եթե կեղծ է, ապա f<0:

 

Կառուցման եղանակով, ստացված եռանկյունների նմանությունից հետևում է, որ H/h=f/d

Իսկ ինչպես գիտենք, ոսպնյակի գծային խոշորացումը՝ Γ=H/h

Հետևաբար գծային խոշորացումը կարելի է որոշել նաև Γ=f/d բանաձևով:

Լույսի բեկումը։ Լույսի բեկման օրենքը

Եթե միջավայրը անհամասեռ է, ապա լույսը տարածվում է ոչ ուղղագիծ:

Երկու  միջավայրերի բաժանման սահմանին լուսային ճառագայթի էներգիան կարող է մասամբ կլանվել, մասամբ անդրադառնալ, իսկ եթե երկրորդ միջավայրը թափանցիկ է, նաև մասամբ անցնել այդ միջավայր՝ փոխելով տարածման ուղղությունը:

Լույսի ճառագայթի ուղղության փոփոխությունը մի միջավայրից մյուսին անցնելիս, կոչվում է լույսի բեկում:

Դիտարկենք երկու թափանցիկ միջավայրերի բաժանման սահմանին ընկնող AO ճառագայթի ընթացքը երկրորդ միջավայրում: Դա կարելի է իրականացնել օպտիկական սկավառակի միջոցով, որի կենտրոնում հայելու փոխարեն այս անգամ ամրացված է ապակուց, կամ այլ թափանցիկ նյութից պատրաստված կիսագլան:

Ընկնող ճառագայթի՝ AO և անկման կետում երկրորդ միջավայրի (ապակու) մակերևույթին տարված MN նորմալի միջև կազմած անկյունը՝ ∠MOA-ն կոչվում է անկման անկյուն և նշանակվում α տառով:

Երկրորդ միջավայր անցած, իր տարածման ուղղությունը փոխած OEճառագայթին անվանում են բեկված ճառագայթ:

Բեկված ճառագայթի և նույն MN նորմալի միջև կազմած անկյունը ∠NOE-ն կոչվում է բեկման անկյուն և նշանակվում է β տառով:

Մակերևույթին ուղղահայաց ընկնող ճառագայթը չի բեկվում:

Կատարելով բազմաթիվ փորձեր և չափելով α անկման և β բեկման անկյունները, կարելի է համոզվել, որ այդ անկյունների սինուսների հարաբերությունը տվյալ երկու միջավայրերի համար հաստատուն մեծություն է: Այն կախված չէ անկման անկյունից և հավասար է այդ երկու միջավայրերում լույսի տարածման արագությունների հարաբերությանը:

sinα/sinβ=V1/V2

այտեղ V1-ը լույսի արագությունն է առաջին միջավայրում (օդում), իսկ V2-ը՝ երկրորդ միջավայրում (ապակու մեջ):

Ընդհանրացնելով փորձնական արդյունքները կարելի է սահմանել լույսի բեկման օրենքը:

Լույսի բեկման օրենքը հայտնաբերել է հոլանդացի ֆիզիկոս Վիլեբրորդ Սնելիուսը (1580-1626 թթ.):

Օպտիկապես թափանցիկ միջավայրերը կարելի է բնութագրել ֆիզիկական մեծությամբ, որը կոչվում է բեկման ցուցիչ:

Միջավայրի բեկման ցուցիչ, կամ բացարձակ բեկման ցուցիչ կոչվում է վակումում և տվյալ միջավայրում լույսի տարածման արագությունների հարաբերությունը

n=c/v

Այստեղ n-ը տվյալ միջավայրի բեկման ցուցիչն է, c-ն լույսի արագությունն է վակումում, իսկ  v-ն` լույսի արագությունը տվյալ միջավայրում:

Սահմանումից հետևում է, որ միջավայրի բեկման ցուցիչը ցույց է տալիս, թե լույսի տարածման արագությունը տվյալ միջավայրում քանի անգամ է փոքր տվյալ միջավայրում լույսի տարածման արագությունից:

Քանի որ c-ն միշտ մեծ է v-ից, հետևաբար միջավայրի բեկման ցուցիչը միշտ 1-ից մեծ, անչափողական մեծություն է:

Տարբեր օպտիկապես թափանցիկ միջավայրերի բեկման ցուցիչների արժեքները բերված են աղյուսակում:

Աղյուսակից երևում է, որ օդում լույսի բեկման ցուցիչը շատ քիչ է տարբերվում 1-ից և հաշվարկներում վերցվում է 1:

Որքան մեծ է տվյալ միջավայրի բեկման ցուցիչը այնքան այն համարվում է օպտիկապես խիտ, որքան փոքր, այնքան օպտիկապես նոսր:

Աղյուսակից երևում է, որ ամենամեծ բեկման ցուցիչը ունի ալմաստը, հետևաբար նա օպտիկապես ամենախիտն է:

Լույսի բեկման օրենքը կարելի է ներկայացնել նաև բեկման ցուցիչների միջոցով, հաշվի առնելով բեկման ցուցիչի սահմանումը, որից հետևում է՝

v1=c/n1, իսկ v2=c/n2

Տեղադրելով այս արտահատությանները  բանաձևի մեջ կստանանք՝

sinα/sinβ=n2/n1

n=n2/n1 մեծությանը անվանում են հարաբերական բեկման ցուցիչ, որն արդեն կարող է ընդունել ցանկացած արժեք:

Լույսի բեկմամբ են բացատրվում բազմաթիվ օպտիկական երևույթներ. բերենք դրանցից մի քանիսը՝

1. ջրամբարի խորությունը մեզ թվում է ավելի փոքր քան իրականում է,

2. ջրով լի բաժակի մեջ մտցված ձողիկը թվում է կոտրված,

3. հորիզոնի նկատմամբ Արեգակի և աստղերի դիրքը թվում է իրականից ավելի բարձր, իսկ Արեգակի չափերն ավելի մեծ, երբ այն հորիզոնին մոտ է:

4. մթնոլորտի անհամասեռությամբ և նրանում լույսի բեկմամբ է պայմանավորված աստղերի առկայծումը և օդատեսիլի (միրաժ) առաջացումը:

Ռադիո և հեռուստատեսություն

Ռադիոկապը հնարավորություն է տալիս առանց հաղորդալրերի ազդանշանը՝ հեռագրային ազդանշանը, ձայնը, երաժշտությունը, հաղորդել հեռավոր վայրեր:

Ռադիոկապի իրականացման համար անհրաժեշտ են մեծ հաճախության էլեկտրամագնիսական ալիքներ, որոնք սակայն պետք է կրեն ձայնային ազդանշանի առանձնահատկություններ, այլապես ռադիոկապն անիմաստ կլինի: Դրա համար ռադիոհաղորդիչն ունի մոդուլյատոր կոչվող սարքը, որում տեղի է ունենում մեծ հաճախությամբ և ձայնային հաճախությամբ էլեկտրամագնիսական ազդանշանների վերադրում:

Ստացված ազդանշանը տրվում է ալեհավաքին, որը ճառագայթում է մեծ հաճախության էլեկտրամագնիսական ալիքներ, սակայն ոչ թե հաստատուն՝ այլ ձայնային հաճախությամբ փոփոխվող լայնույթով: Այսպիսի ալիքը կոչվում է լայնույթային մոդուլացված:

Լինում են նաև հաճախային մոդուլացված ալիքներ:

Ռադիոընդունիչի ալեհավաքը որսում է այդ ալիքները, այնուհետև դետեկտոր սարքի միջոցով այդ էլեկտրական ազդանշանից առանձնացվում է ձայնային հաճախությամբ ազդանշանը և տրվում է բարձրախոսին:

 

Ռադիոն հայտնագործել է ռուս գիտնական Ա.Պոպովը 1895թ-ին:

Ռադիոկապի լայնամասշտաբ ներդրումը իրականացրել է իտալացի ճարտարագետ Գ.Մարկոնին: 1901-ին նա ռադիոհեռագրային կապ է իրականացրել Ատլանտյան օվկիանոսի վրայով:

Ռադիոալիքների միջոցով իրականացվում է ոչ միայն ձայնային ազդանշանների, այլ նաև առարկաների պատկերների հաղորդումը հեռավորության վրա, որն այնուհետև վեր է ածվել հեռուստատեսության:

Ի թիվս այլ գիտնականների՝ հեռուստատեսության գյուտարարների շարքում է նաև հայ ճարտարագետ Հովհաննես Ադամյանը:

1907թ-ին նա հայտնագործել է երկգույն հեռուստացույցը, իսկ 1925թ-ին գունավոր հեռուստացույցը:

 

 

Ժամանակակից ծովային տրանսպորտում, ավիացիայում, ռազմական գործում, տիեզերագնացության ոլորտում մեծ դեր են կատարում ռադիոտեղորոշիչ սարքերը՝ ռադարները, որոնց շնորհիվ կարելի է որոշել հետազոտվող օբյեկտի կոորդինատները, շարժման ուղղությունը, արագության մեծությունը ժամանակի տվյալ պահին:

Ռադիոտեղորոշիչի հզոր գեներատորը ստեղծում է շատ կարճ տևողությամբ էլեկտրամագնիսական ալիքների իմպուլսներ, որոնք ալեցիրի օգնությամբ առաքվում են դեպի ուսումնասիրվող oբյեկտը: Օբյեկտը դրանք անդրադարձնում է, և սարքը գրանցում է այդ իմպուլսը:

Օբյեկտի հեռավորությունը որոշելու համար հատուկ սարքով չափվում է իմպուլսի առաքման և գրանցման պահերի միջև ընկած t ժամանակահատվածը: Այդ ընթացքում էլեկտրամագնիսական ալիքի իմպուլսը անցնում է S=c⋅t ճանապարհ: Մինչև օբյեկտ հեռավորությունը՝ R-ը, հավասար կլինի այդ ճանապարհի կեսին.

R=c⋅t/2

Ռադիոտեղորոշման մեթոդով շատ մեծ ճշտությամբ որոշվել են Երկրից մինչև Լուսին, Մերկուրի, Վեներա, Մարս, Յուպիտեր և այլ տիեզերական օբյեկտներ եղած հեռավորությունները:

 

Հոսանքի ուժ: Ամպերաչափ

Էլեկտրական հոսանքի ազդեցությունները կարող են լինել թույլ կամ ուժեղ, ունենալ իրենց քանակական բնութագիրը:

Էլեկտրական հոսանքը քանակապես բնութագրող ֆիզիկական մեծությունը կոչվում է հոսանքի ուժ:

Հոսանքի ուժը ցույց է տալիս հողորդիչի լայնական հատույթով մեկ վայրկյանի ընթացքում անցնող լիցքի քանակը:

Եթե կամայական հավասար ժամանակներում հաղորդչի լայնական հատույթով անցնում են լիցքի նույն քանակը, ապա ադպիսի հոսանքն անվանում են հաստատուն հոսանք:

Հաստատուն հոսանքի ուժը նշանակում են Iտառով:

Հաստատուն հոսանքի ուժը դրական սկալյար մեծություն է, որը հավասար է հաղորդչի լայնական հատույթով հոսանքի ուղղությամբ t ժամանակում անցած q լիցքի հարաբերությանը այդ ժամանակին:

Միավորների միջազգային համակարգում հոսանքի ուժի միավորը կոչվում է ամպեր(Ա), ի պատիվ ֆրանսիացի ֆիզիկոս Անդրե Ամպերի (1775-1836թ.): 

Ամպերի սահմանման հիմքում ընկած է հոսանքի մագնիսական ազդեցությունը: 1Ա-ին զուգահեռ հաճախ գործածվում են 1մԱ =10−3Ա և 1մկԱ =10−6Ա  միավորները:

Հոսանքի ուժի միջոցով, եթե այն հայտնի է, կարելի է որոշել t ժամանակում հաղորդիչով անցնող լիցքի մեծությունը.

q=I⋅t (2)

(2) բանաձևը թույլ է տալիս սահմանել էլեկտրական լիցքի միավորը՝ կուլոնը (Կլ). 1Կլ=1Ա⋅1վ=1Ավ

Մեկ կուլոնն այն լիցքն է, որն անցնում է հաղորդչի լայնական հատույթով 1 վայրկյանում, երբ հոսանքի ուժը հաղորդչում  1Ա է:

Հոսանքի ուժը չափում են հատուկ սարքի՝ ամպերաչափի կամ միլիամպերաչափի միջոցով:

               

Ամպերաչափի պայմանական նշանն է`

Ամպերաչափն այնպես է կառուցված, որ շղթային միացնելիս, հոսանքի ուժը շղթայում գրեթե չի փոխվում: Ամպերաչափը էլեկտրական շղթային միացնելու ժամանակ անհրաժեշտ է պահպանել հետևյալ կանոնները.

Ամպերաչափը միացնում են հաջորդաբարէլեկտրական շղթայի այն բաղադրիչին, որի հոսանքի ուժը պետք է չափեն:

Ընդ որում, ոչ մի նշանակություն չունի ամպերաչափը միացվել է հետազոտվող սպառիչի աջ, թե ձախ կողմում: Հետևաբար, հոսանքի ուժը շղթայի հաջորդաբար միացված տեղամասում նույնն է:

Ամպերաչափի «+» սեղմակը անհրաժեշտ է միացնել այն հաղորդալարի հետ, որը գալիս է հոսանքի աղբյուրի դրական բևեռից, իսկ «−» նշանով սեղմակը՝ այն հաղորդալարի հետ, որը գալիս է բացասական բևեռից:

Հոսանքի աղբյուրներ: Էլեկտրական շղթա

Եթե լիցքավորված էլեկտրաչափի մետաղե գունդը միացնենք չլիցքավորված էլեկտրաչափի գնդին մետաղալարով, որին միացված է էլեկտրական լամպ, ապա կստանանք կարճատև լուսարձակում՝ այսինքն կարճատև հոսանք: Հոսանքը կտևի այնքան ժամանակ, մինչև էլեկտրաչափի լիցքերը հավասարվեն:

Որպեսզի հոսանքը տևական ժամանակ գոյություն ունենա, անհրաժեշտ է հոսանքի աղբյուրի առկայություն:

Հոսանքի աղբյուրը հատուկ սարք է, որը հաղորդիչում էլեկտրական դաշտ է առաջացնում:

Առաջին պարզագույն հոսանքի աղբյուրը, որը մինչ այժմ գործածվում է, գալվանական տարրն է, որն այդպես է կոչվում ի պատիվ իտալացի կենսաբան, բժիշկ Լուիջի Գալվանիի:

Գալվանական մարտկոցները միանվագ օգտագործման հոսանքի աղբյուրներ են: Ավտոմեքենայում, բջջային հեռախոսներում մեծ կիրառություն ունեն բազմակի օգտագործման հոսանքի աղբյուրները՝ լիցքակուտակիչները (ակումուլյատորները), որոնք կարելի է լիցքավորել և նորից օգտագործել:

                               

Հոսանքի ցանկացած նմանօրինակ աղբյուր երկու բևեռ ունի՝ դրական (+) և բացասական (-): Այդ բևեռների մոտ կուտակված տարբեր լիցքերը պայմանավորված են հոսանքի աղբյուրի ներսում ընթացող քիմիական ռեակցիաներով: Ռեակցիաները տեղի են ունենում հատուկ լուծույթի մեջ խորասուզված հաղորդիչների՝ էլեկտրոդների միջև:

Դրական էլեկտրոդն անվանում են անոդ, իսկ բացասականը՝ կաթոդ:

Եթե հաղորդալարերի միջոցով հոսանքի սպառիչը՝ օրինակ լամպը կամ զանգը միացվի հոսանքի աղբյուրին, ապա նրանց միջով հոսանք կանցնի՝ լամպը կլուսարձակի, զանգը կհնչի:

Հոսանքի աղբյուրը և հոսանքի սպառիչը միացված հաղորդալարերով կազմում են էլեկտրական շղթա:

Շղթաները բացի հոսանքի աղբյուրից և սպառիչներից, պարունակում են անջատիչներ, որոնց միջոցով կարելի է բացել կամ փակել շղթան՝ կարգավորելով հոսանքի անցումը, և չափիչ սարքեր՝ չափումներ կատարելու համար:

Շղթայում էլեմենտները միմյանց կարող են միացվել հաջորդական կամ զուգահեռ: 

Բացի հոսանքի քիմիական աղբյուրից կան նաև հոսանքի ֆիզիկական աղբյուրներ, որտեղ մեխանիկական, ջերմային, էլեկտրամագնիսական, լուսային և այլ էներգիաներ փոխակերպվում են էլեկտրականի: Այդպիսի հոսանքի աղբյուրի օրինակ է էլեկտրական գեներատորը

Էլեկտրական հոսանք

Էլեկտրական լիցքերը կարող են տեղաշարժվել, հաղորդվել, առաջացնելով էլեկտրական հոսանք: Ըստ իրենց լիցք հաղորդելու հատկության, նյութերը բաժանվում են հաղորդիչների և մեկուսիչների:

 

Էլեկտրականության հաղորդիչներ են. մետաղները, գրաֆիտը, մարդու և կենդանիների մարմինները, խոնավ հողը և այլն։

Ոչ հաղորդիչներ կամ մեկուսիչներ են. ապակին, չոր փայտը, ռետինը, մարմարը և այլն։

Հոսանքի աղբյուրներն ունեն երկու բևեռ` դրական «+» և բացասական «–»: Հոսանքի աղբյուրը սարքին պետք է միացնել այնպես, որ աղբյուրի «+» բևեռը համընկնի սարքի «+» բևեռին, իսկ աղբյուրի «–» բևեռը` սարքի «–» բևեռին:

Էլեկտրական սարքը աշխատեցնելու համար այն հաղորդալարերով միացնում են հոսանքի աղբյուրին՝ կազմելով էլեկտրական շղթա:

Օրինակ

Շարժանկարում պատկերված է պարզագույն էլեկտրական շղթան՝ կազմված հոսանքի աղբյուրից, լամպից, անջատիչից և դրանք իրար միացնող հաղորդալարերից:

Երբ շղթան փակ է, դրանով հոսանք է անցնում, երբ բաց է՝ ոչ:

Էլեկտրական դաշտ

Լիցքավորված մարմինների փոխազդեցությունը ներկայացնող փորձերից երևում է, որ նրանք ի վիճակի են միմյանց վրա ազդել տարածության վրա: Ընդ որում, որքան մոտիկ են էլեկտրականացված մարմիններն, այնքան ուժեղ է նրանց միջև փոխազդեցությունը:

Նմանատիպ փորձեր կատարելով անօդ տարածության մեջ, երբ պոմպի միջոցով անոթի միջից օդը դուրս էր մղված, գիտնականները համոզվեցին, որ էլեկտրական փոխազդեցություն հաղորդելու գործին օդը չի մասնակցում:

Լիցքավորված մարմինների փոխազդեցության մեխանիզմն իրենց գիտական աշխատանքներում ներկայացրեցին անգլիացի գիտնականներՄ. Ֆարադեյը և Ջ. Մաքսվելլը: Նրանց ուսմունքի՝ մերձազդեցության տեսության համաձայն, լիցքավորված մարմիններն իրենց շուրջը ստեղծում են էլեկտրական դաշտ, որի միջոցով էլ իրագործվում է էլեկտրական փոխազդեցությունը:

Այն ուժը, որով էլեկտրական դաշտն ազդում է լիցքավորված մարմնի վրա, անվանում են էլեկտրական ուժ՝  Fէլ:

Այդ ուժի ազդեցության տակ էլեկտրական դաշտում հայտնված լիցքավորված մասնիկը ձեռք է բերում արագացում, որն ըստ Նյուտոնի II օրենքի հավասար է a=Fէլm, որտեղ m−ը մասնիկի զանգվածն է:

Էլեկտրական դաշտը կարելի է գրաֆիկորեն պատկերել ուժագծերի օգնությամբ:

Մարմինների ընդհանուր լիցքը

 

Որպեսզի պարզենք Էլեկտրականացման դեպքում փոխվու՞մ է արդյոք մարմինների  ընդհանուր լիցքը, պետք է կատարենք հետևյալ փորձը: Վերցնենք սնամեջ գունդ ունեցող երկու էլեկտրաչափ և սինթետիկ նյութից ժապավեն՝ բոլորը լիցքաթափված: Ժապավենով շփենք էլեկտրաչափի ձողը: Էլեկտրաչափի սլաքը կշեղվի, դա նշանակում է, որ նա որոշակի լիցք է ստացել: Այնուհետև ժապավենը մտցնենք II էլեկտրաչափի (սնամեջ) գնդի մեջ. նրա սլաքը կշեղվի ճիշտ նույնքան՝ ցույց տալով մեծությամբ հավասար լիցքերի առկայությունը: Հետագա հետազոտությունների միջոցով կարելի է պարզել, որ այդ լիցքերը նշանով հակառակ են, այսինքն գումարային լիցքերը նորից հավասար է 0-ի: Այս և այլ փորձերը ցույց են տալիս, որ էլեկտրականացման պրոցեսում մարմինների ընդհանուր լիցքը պահպանվում է: Իրոք, էլեկտրաչափները հաղորդիչով իրար միացնելիս կտեսնեք, որ կերկուսն էլ լիցքաթափվում են։

Երբ մարմինների համակարգը շրջապատի հետ լիցք չի փոխանակում, այդ մարմինների լիցքերի հանրահաշվական գումարը մնում է հաստատուն։

Փորձարարական եղանակով հաստատված այս փաստը կոչվում է էլեկտրական լիցքի պահպանման օրենք։

Ֆիզիկա. Տնային աշխատանք

Թեման՝ Բյուրեղային մարմինների հալումն ու պնդացումը: Հալման տեսակարար ջերմունակություն:Գոլորշիացում և խտացում:Եռում:Եռման ջերմաստիճան:Շոգեգոյացման տեսակարար ջերմունակություն:

Դասարանում քննարկվող հարցեր.

1.Ինչ ագրեգատային վիճակներում կարող է լինել նյութը:

Նյութի չորս հիմնարար ագրեգատային վիճակներն դրանք հեղուկ, պինդ, պլազմային և գազային վիճակներն են։

2.Որոնք են ջրի ագրեգատային վիճակները:

Ջրի ագրեգատյին վիճակները դրան 3-ն են։ Պինդ, որի ժամանակ ջուրը դառնում է սառույց, հեղուկ, որը հենց ջուրն է և գազային, որը գոլորշին է։

3.Ինչով են բնորոշվում նյութի այս կամ այն ագրեգատային վիճակները:

Նյութի այս կամ այն ագրեգատային վիճակները լինում են ջերմային փոփոխումներից։

4.Ինչպիսի դիրքերում են մոլեկուլները գազերում,հեղուկներում և պինդ մարմիններում:

Գազերում մոլեկուլների փոխազդեցությունը թույլ է, իրարից անկանոն են և չեն փահպանում ձևը և ծավալը։ Հեղուկներում մոլեկուլներն նույնպես անկանոն են, դասավորված են լինում իրար քիփ և խիտ։ Իսկ պինդ մարմիններում մոլեկուլներն անկանոն չեն և պահում են իրենց ձևն և ծավալը։

5.Որ պրոցեսն է կոչվում հալում:

Պինդ, բյուրեղային վիճակից նյութի անցումը հեղուկ վիճակի կոչվում է  հալում։

6.Որ պրոցեսն է կոչվում պնդացում:

Հալման հակառակ երևույթը, երբ նյութը հեղուկ վիճակից անցնում է պինդ վիճակի, կոչվում է պնդացում:

7.Ինչ է հալման ջերմաստիճանը:

8.Ինչն են անվանում հալման տեսակարար ջերմություն:

1 կգ բյուրեղային նյութը նույն  ջերմաստիճանի հեղուկի վերածելու համար, կոչվում է հալման տեսակարար ջերմություն:

9.Ինչպես են հաշվում ջերմաքանակը,որն անհրաժեշտ է հալման ջերմաստիճանում բյուրեղային մարմինը հալելու համար:

Q=λm

10.Ինչ է շոգեգոյացումը,և ինչ ձևով է այն արտահայտվում

Նյութի անցումը հեղուկ վիճակից գազայինի կոչվում է շոգեգոյացում։

Օրինակ՝ Շոգեգոյացման օրինակ է ջրի գոլորշացումը, խտացման՝ ցողի առաջացումը:

11.Ինչ է գոլորշիացումը

Հեղուկի ազատ մակերևույթից շոգեացումը կոչվում է գոլորշիացում։

12Ինչու է հեղուկը գոլորշիանում բոլոր ջերմաստիճաններում

Քանի որ գոլորշացման ժամանակ հեղուկից դուրս են թռչում առավել արագաշարժ մոլեկուլները, ապա հեղուկի մեջ մնացած մոլեկուլների ներքին կինետիկ էներգիան աստիճանապբար սկսում է նվազել։ Դրա հետևանքով գոլորշացող ջերմաստիճանն իջնում է, հեղուկը սառչում։

13.Ինչից է կախված հեղուկի գոլորշիացման արագությունը

Հեղուկի գոլորշիացման արագությունը կախված է ջերմության փոփոխումից։

14.ինչ է խտացում

Նյութի անցումը գազային վիճակից հեղուկ վիճակի անվանում են խտացում։

15.Որ գոլորշին է կոչվում հագեցած

Հագեցած գոլորշին հեղուկի կամ պինդ մարմնի հետ թերմոդինամիկական հավասարակշռության մեջ գտնվող, քիմիական նույն բաղադրության գոլորշին է։

16.Որ պրոցեսն են անվանում եռում

Եռում անվանում են հեղուկի ամբողջ ծավալում շոգեգոյացման պրոցեսը։

17.Ինչն են անվանում հեղուկի եռման ջերմաստիճան

Այն ջերմաստիճանը, որի դեպքում հեղուկը եռում է, կոչվում է եռման ջերմաստիճան։ Եռման պրոցեսում հեղուկի ջերմաստիչանը չի փոփոխվում։

18.Ինչն են անվանում շոգեգոյացման տեսակարար ջերմություն

Այն ջերմաքանակը, որն անհրաժեշտ է 1կգ զանգվածով հեղուկը նույն ջերմաստիճանի գոլորշու փոխարկելու համար, կոչվում է շոգեյացման տեսակարար ջերմություն։

19.Որն է շոգեգոյացման տեսակարար ջերմությունմիավորը միավորների ՄՀ-ում

Շոգեգոյացման տեսակարար ջերմությունը նշանակում են r տառով և չափում են ջոուլը բաժանած կիլոգրամով (Ջ/կգ):

20.Ինչպես են հաշվում այն ջերմաքանակը,որն անհրաժեշտ է եռման ջերմաստիճանում հեղուկը գոլորշու փոխարկելու համար

Կամայական m զանգված ունեցող և եռման ջերմաստիճանում գտնվող հեղուկի գոլորշացման համար անհրաժեշտ ջերմաքանակը գտնելու համար պետք է այդ հեղուկի շոգեգոյացման տեսակարար ջերմությունը բազմապատկել նրա զանգվածով՝ Q=rm:

Սովորել Է. Ղազարյանի դասագրքից էջ149-ից մինչև էջ164-ը

Լրացուցիչ առաջադրանք.

ԼուծելԳ.Մխիթարյանի <<Գիտելիքների ստուգման առաջադրանքներ մաս II  >>-ից էջ13-ից մինչև է19:

Տարբերակ 1

I․ Ջերմաքանակ անվանում են ներքին էներգիայի այն մասը, որը մարմինը ստանում կամ կորցնում է ջերմահաղորդման ժամանակ:

Պատ.՝ 3

II․ Մարմնի ներքին էներգիան չափվում է  Ջ, կՋ-ով:

Պատ.՝ 1

II․ Ցինկի տեսակարար ջերմունակությունը 380Ջ/կգC է: Դա նշանակում է, որ 1կգ զանգվածով ցինկը 1C տաքացնելու համար պահանջվում է 380Ջ էներգիա:

Պատ.՝ 3

IV․ Հաասար զանգվածներով ջրին, սպիրտինյ, կերոսինին և բուսական յուղին հաղորդվում են հավասար ջերմաքանակներ: Բուսական յուղի ջերմաստիճանը ավելի շատ կմեծանա:

Պատ.՝ 4

V․  Պատ.՝ 2. երկու

Տարբերակ 2

I․ Տեսակարար ջերմունակություն են անվանում ջերմության այն քանակը, որն անհրաժեշտ է նյութի 1 կիլոգրամի ջերմաստիճանը 1C-ով փոփոխելու համար:

Պատ.՝ 1

II․ Մարմինը տրված չափով տաքացնելու համար ջերմաքանակը կախված է նյութի տեսակից, նրա զանգվածից և ջերմաստիճանի փոփոխությունից:

Պատ.՝ 3

III․ Այդ նյութի տեսակարար ջերմունակություն է անվանվում այն ջերմաքանակը որն անհրաժեշտ է նյութի 1 կիլոգրամի ջերմաստիճանը 1C-ով փոփոխելու համար:

Պատ.՝ 1

IV․ Բաժակների մեջ լցվում են հավասար զանգվածներով և նույն ջերմաստիճանի ջուր, սպիրտ, կերոսին և բուսական յուղ: Հեղուկների մեջ գցվում է նույն զանգվածով և մինչև նույն ջերմաստիճանը տաքացրած ավազ: Ավազի ջերմաստիճանը բարձր է հեղուկների ջերմաստիճանից: Ջուրը կունենա ամենացածր ջերմաստիճանը:

Պատ.՝ 1

V․ Պատ.՝ 1․ մեկ

Տարբերակ 3

I․ Ջերմաքանակը ներքին էներգիայի այն մասն է, որը մարմինը ստանում կամ կորցնում է ջերմահաղորդման ժամանակ:շ

Պատ.՝ 2

II․ Ջերմաքանակը չափվում է Ջ, կՋ-ով:

Պատ.՝ 1

III․ Պղնձի տեսակարար ջերմունակությունը 380Ջ/կգC է: Դա նշանակում է, որ 1կգ զանգվածով պղինձը 1C տաքացնելու համար պահանջվում է 380Ջ էներգիա:

Պատ.՝ 3

IV․ Հավասար ջերմաստիճաններ ունեցող ջուրը, սպիրտը, կերոսինը և բուսական յուղը լցվում են մինչև միևնույն ջերմաստիճանը տաքացրած ալյումինե անոթների մեջ: Հեղուկների զանգվածնրը և անոթների զանգվածները հավասար են: Երբ ջերմափոխանակությունը դադարի, հեղուկներից բուսական յուղը կունենա ամենաբարձր ջերմաստիճանը:

Պատ.՝ 4

V․ Պատ.՝ 4․ չորս

Տարբերակ 4

I․ Ներքին էներգիան մարմինը կազմող մասնիկների կինետիկ և պոտենցիալ էներգիաների գումարն է:

Պատ.՝ 3

II․ Տեսակարար ջերմունակությունը չափվում է Ջ/կգC, կՋ/կգC-ով:

Պատ.՝ 3.

III. Արույրի տեսակարար ջերմունակությունը 380Ջ/կգC է: Դա նշանակում է, որ 1կգ զանգված ունեցող արույրը 1C-ով տաքացնելու համար պահանջվում է 380Ջ էներգիա:

Պատ.՝ 3

IV․ Հավասար զանգվածներով և նույն սկզբնական ջերմաստիճան ունեցող ջուրը, սպիրտը, կերոսինը և բուսական յուղը միաժամանակ սկսվում են տաքացվել սպիրտայրոցների վրա: Սպիրտայրոցները յուրաքանչյուր միավոր ժամանակում անջատում են միատեսակ ջերմաքանակներ: Նույն ժամանակամիջոցում բուսական յուղի ջերմաստիճանը ավելի շատ կբարձրանա:

Պատ.՝ 4

V․ Պատ.՝ 3․ երեք

Ջերմության քանակի հաշվում:

Տարբերակ 1

I. Պատ.՝ 2. 0,38Ջ

II. Պատ.՝ 3. 95Ջ

III. Պատ.՝ 5. 57 000Ջ

IV. Պատ.՝ 1. 2,1 կՋ

V. Պատ.՝ 5. 2,3 կՋ

VI. Պատ.՝ 3. 50C

Տարբերակ 2

I. Պատ.՝ 3. 380Ջ

II. Պատ.՝ 1. 1 900Ջ

III. Պատ.՝ 4. 1 330 000Ջ

IV. Պատ.՝ 4. 210կՋ

V. Պատ.՝ 3. 138կՋ

VI. Պատ.՝ 1. 10կգ

Տարբերակ 3

I. Պատ.՝ 3. 380Ջ

II. Պատ.՝ 5. 3 800Ջ

III. Պատ.՝ 2. 570կՋ

IV. Պատ.՝ 5. 42կՋ

V. Պատ.՝ 2. 19կՋ

VI. Պատ.՝ 4. 4C

Տարբերակ 4

I. Պատ.՝ 1. 1Ջ

II. Պատ.՝ 4. 38Ջ

III. Պատ.՝ 3. 2,7կՋ

IV. Պատ.՝ 3. 8,4կՋ

V. Պատ.՝ 1. 4,8կՋ

VI. Պատ.՝ 5. 1կգ

Լուծել.Վ.Ի Լուկաշիկի խնդրագրքից էջ108-ից 109էջերի խնդիրներ797-ից մինչև 815-ը:

797. m=15կգ

t1=15°

t2=750°

c=380Ջ/կգ

____________

Q-?

Q=mc(t2-t1)=15կգ380Ջ/կգ(750°-15°)=4189500Ջ

4189500:1000=4189,5կՋ

Պատ.՝ 4189,5կՋ

798.  m=250սմ3=0,25կգ

t1=14°

t2=100°

c=4200

____________

Q-?

Q=mc(t2-t1)=0,25*4200*65=90300Ջ

90300:1000=90,3կՋ

Պատ.՝ 90,3կՋ

799. m=0,35տ

t1=50°

t2=

c=880=0,88

__________

Q-?

Q=mc(t2-t1)=

800. m=32կգ

t1=15°

t2=1115°

c=540

_________

Q=?

Q=mc(t2-t1)=32*540*1100=19008000Ջ

1900080000:1000=19008կՋ

Պատ.՝ 19008կՋ

801. ա) m=60մ3*1000=60000կգ

t1=10

t2=20

c=1000

_____________

Q=?

Q=mc(t2-t1)=60000*1000*10=600000000Ջ

600000000Ջ:1000=600000կՋ

Պատ.՝ 600000կՋ

բ) m=60մ3*1000=60000կգ

t1=0

t2=20

c=1000

_______________

Q-?

Q=mc(t2-t1)=60000*1000*20=1200000000Ջ

12000000000Ջ:1000=1200000կՋ

Պատ.՝ 1200000կՋ

802.  m=1,5տ

t1=30

t2=20

c=880

___________

Q-?

Q=mc(t2-t1)=1,5*880*10=13200կՋ

Պատ.՝ 13200կՋ

803. m=200գ=0,2կգ

v=1,5լ

t1=20

t2=100

c1=4200

c2=920

____________

Q-?

Q1=mc2(t2-t1)=0,2*920*80=14720

Q2=vc(t2-t1)=1,5*4200*80=504000

Q=Q1+Q2=14720+504000=518720

518720:1000=518,72կՋ

Պատ.՝ 518,72կՋ

804. m=800գ=0,8կգ

v=5լ

t1=10

t2=100

c1=920

c2=42000

____________

Q-?

Q1=mc(t2-t1)=0,8*920*90=66240

Q2=vc(t2-tq)=5*4200*90=1890000

Q=Q1+Q2=1956240

1956240:1000=1956,24կՋ

Պատ.՝1956,24կՋ

805. m=65կգ

v=200լ

t1=4

t2=29

c1=460

c2=4200

________

Q-?

Q1=mc(t2-t1)=65*460*25=747500

Q2=vc(t2-t1)=200*4200*25=21000000

Q=Q1+Q2=21747500

21747500:1000=21747,5կՋ

Պատ.՝ 21747,5կՋ

806. m=5կգ

t1=70

t2=20

c=880

Աղյուս=300

_____________

Q-?

Q=mc(t2-t1)=5*880*50=220000

220000*300=66000000

66000000:1000=66000կՋ

Պատ.՝ 66000կՋ

807. m=1200

t1=25

t2=15

c=4200

________

Q-?

Q=mc(t2-t1)=1200*4200*10=50400000

50400000:1000=50400կՋ

Պատ.՝ 50400կՋ

808. m=0,2կգ

Q=10

c=100

______________

t=?

t=Q/mc=10/0,2*100=0,5

Պատ.՝ 0,5