text:
Maqaa Koorsichaa:Fiiziksii Waligalaa II
Koodii Koorsii:Phys311
Crh:3
Kontaakti haworii:6 (Fuulaa fuulatti 3hr fi Laboraatoorii 3hr)
Koorsi dureen barbaachisu:Phys211
Barattoota barachuu qaban:Saayinsii Walsimataa(I/S)
Seensa Koorisichaa
Koorsii saayinsii bu’uuraa II kan wagga tokkoffaa semisttera lammaffaa BNSc 102 yaadannoo gababaa qabiyyee fiiziksii irratti qophaa’ee keessatti waa’ee elektiroostaatiksii, kaareentii elektirikii fi maagineetii hamma tokko barattanii jirtu. Koorsiin kunis seensa koorsii Elektiriksiitii fi maagineetiziimii yoo ta’u barattoota sagantaa dippiloomaa integireetidii saayinsii 10+3 leenji’anu qabiyyeewwan barnoota fiiziksii manneen barnootaa sadarkaa 1ffaa keessa kutaa 5-6 keessa jiru irratti beekumsaa fi muuxanno qabanu akka gabbifatanuuf yaadamee kan qopha’ee dha. Fedhii leenjii fi imaammata barnoota haaraa biyyoolessaa guutuuf qabiyyeewwan koorsiin kun of keessatti qabatu: dirree elektirikii fi kuufama elektirikii, kaappaasiitaraa fi day-elektirikii, kaarantii elektirikii fi sarkiyuutii DC, dirree maagnetii fi humna maagnetii, indaakshinii elektiroomaagnetummaa fi indaaktaansii akkasumas saykiyuutii AC dha. Kunis qabiyyeelee haammatamuu qaban hundaa ibsaa fi fakkeenyota shallagamoo akkasumas dhuma boqonnaa irratti pirobileemota boqonnichaan wal-qabatan of jalatti haammachiifameera.
Kaayyoo Koorsichaa
Barattoonni koorsii kana erga xumuranii booda :-
Waa’ee dirree eletrikii fi kuufama elektirikii ni hubatu.
Kappaasiitarootaa fi day-elektirikii ni hubatu.
Kaarantii elektirikii, sarkiyuutii DC fi AC ni beeku.
Dirree maagnetii fi humna maagnetii ni baru.
Waa’ee indaakshinii elektiroomaagnetummaa fi indaaktaansii ni dinqisiifatu.
Waa’ee sarkiyuutii kaarentii elektirikii geggedaramaa ni baru
BOQONNAA TOKKO
DIRREE ELEKTIRIKII FI KUUFAMA ELEKTIRIKII
Seensa
Boqonnaa kana keessatti waa
ee chaarjota elektirikii boqonna irra jiranuu baranna.Qo’annan chaarjota boqonnaa irra jiranuu elektiroostaatikii jedhama. Kanumaan kan walqabatee boqonnaa kana keessatti waa’ee chaarjii elektirikii fi humana elektirikii, dirree elektirikii fi kuufama elektirikii ilaala. Kaayyoo Boqonnichaa. Xumura boqonna kanaatti barattoonni: Amaloota chaarjotaa addaan baafatu Seera koolombii gargaaramuun piroobleemota ni furu Sarara dirree elektirikii fi cimina dirre elektirikii ni ibsu Maalummaa filaaksii eleektiriikii fi akkataa itti shallagamu ni ibsuu Walitti hidhata filaaksii electiriikii dirra cuufaa gubba fi chaarjii dirrichaan hammatame seera Gausiitti gargaramuun ni ibsu Filaaksii elektirikii chaarjii tamsa’ina saameetirikaalan uumamuu ni shallagu Dabarsoo irratti chaarjonni bakka itti kuufamaan ni ibsu Garaagarummaa dirree elektirikii, filaaksii elektirikii, kuufama elektirikii fi Kuufama anniisa elektirikii ni tarreessu. Garaagarummaa kuufama elektirkii fi annisaa kuufama elektirikii addaan baasu Amaloota sarara dirree elektirikii ni tarreessu 2.1Chaarjii elektirikii fi Humna elektirikii Chaarjii elektirikii gosa lamatu jiru. Isaanis chaarjii pozativii fi chaarjii nagativii jedhamuun bakka lamatti qoodamu.Chaarjiin elektirikii lamaa fi isaa ol boqonnarra jiranu gosa chaarjii irratti hundaa’uun humana wal- dhiibuu ykn humna harkisuu wal- irratti dalageessu. Humni elektirikii chaarjoleen wal- irratti dalageessanu kunis seera kolombiin ibsama. 1.1.2 Chaarjii elektirikii Poliitiiniin rifeensa mataatti rigame waraqaa ciccitaa naanno isaa jiru ofitti harkisa. Amala akkasii kanas Poliitiiniin ni chaarja’e ykn chaarjii elektirikii horate jechuun ibsama. Chaarjiin elektirikii amala kenna uumamaa suudoowwan bu’uuraa atoomiin irraa ijarameeti. Atoomiin pirutoonii (chaarjii poozatiivii baatu),elektiroonii (chaarjii nagaatiivii baatu) fi niwutirooniin chaarji dhabeessa (maleessa) irraa ijaarame. Elektiroonii fi pirutooniin chaarjii hammaan walqixaa fi akaakuun faallaa tae baatu (chaarjii pirutoonii e+= 1.6×10-19c fi elektiroonii e-=-1.6×10-19c). Uumamaan baay’inni elektiroonii fi piruutonii atoomii tokko walqixadha. Kanaafuu, chaarjiin dimshaashaa atomii himbaabsawaa irraa zeeroo dha. Bu’uuruma kanaan chaarjii elektirikii gosa lamatuu jiruu. Isaanis chaarjii poozativii fi chaarjii nagaativii jedhamu.Chaarjessuu jechuun lakkoofsi chaarjii gosa murtaa`e atoomii ykn qaama tokko irratti akka baay’atu gochuu dha.
Amala bu’uuraa chaarjota elektirikii
Chaarjiin elektirikii wal-fakkaatanu( – fi – ykn + fi +) wal dhiibuu, kan wal- hin fakkaanne(- fi + ) wal-harkisu.
Chaarjiin elektirikii yeroo mara gitaa’aa dha. Chaarjiin elektirikii hin badus hin uumamus,garuu qaama tokko irraa gara qaama birootti daddarbuu ni danda’a
Chaarjii elektirikii qaama chaarja’ee tokko irraa baay’ataa bu’uura chaarjii ti. Q = ne n= 1,2,3…….
Gocha 1.2
Kaayyoon yaalii kana amala bu’uuraa chaarjota :
Chaarjotni wal-fakkaataan wal-dhiibuu.
Chaarjotni wal-hinfaakkannee immoo wal-harkisu kan jedhu mirkaneessuuf.
Meeshaalee barbaachisu.ulee fuullee, pilaastikii, suufii,hucuu,kubbaa pilaastikii( pith balls or inflated balloons)
Adeemsa
1.Kubbaa laastikaa (baalonii) xiqqoo akka fakkii armaan gaditti fo’aan rarraasi
Fo’aa
Kubba
- Pilaastikii fi suufii walitti rigi,kubbaa fi pilaastikii chaarja’e wal-tuqsiisi.
Gaaffii
# 1 Maal daawwate? Waan daawwate diyaagiraamiin agarsiisi
# 2 Chaarjiin kubbaa(baalonii) maali?
3.kubbaa biroo akka fakkii armaan olitti rarraasi.
- Fuullee fi carqii walitti rigi,fuullee chaarja’ee fi kubbaa wal-tuqsiisi
1.1.3 Seera kolombii (colomb
s law) Barnoota darbee keessatti qaamolee chaarja’an lama gidduu humni wal- dhiibuu ykn humni wal- harkisuu eleektirikii akka jiru ilaallee jira. Kanumaan kan walqabate bara 1785 keessatti namni Chaarlees kolomb jedhamu yeroo jalqabaatiif seera humna elektirikii dhaabbataa chaarjota lama giddu kan argate yoo ta’u seerri kunis seera kolombii jedhama.Seerri kolomb humna elektirikii chaarjota tuqaa lama gidduutiif akka armaan gadiitti ibsama. Hammi humna elektirostaatikii (electrostatic force) chaarjota tuqaa lama (q1 fi q2) gidduu jiru hamma baayifama chaarjotaatiin hariiroo kallattii sirrii yommuu qabaatu iskuweerii fageenya gidduu isaaniitiin immoo hariiroo fuggisoo qabaata. q1 r q2
Fakkii 1.1 chaarjota lama fageenya r wal-irra fagaatan
Bifa herregaatiin yommuu ka
amu F | qlq2| F Himmota kana yoo walitti finu F =(K|q q |)/r2- - - - - - - - - ( 1.1 ) K- dhaabbataa elektirikii yoo tau gatin isaas
K = =9×109 Nm2/C2
= =8.85×10-12C2/Nm2, =dhabbataa eeyyamamaa iddo duwwaa (vaakiyuumii) keessaatii.
Kallattiin humna elektirikii F yeroo hundumaa sarara qajeelaa chaarjota lamaan(q1fiq2 )wal-qunnamsiisu irra dha.Chaarjonni lamaan chaarjii faallaa baatu yoo ta
e humnichi humna wal-harkisuu yoo tau chaarjonni lamaan chaarjii gosa tokko baatu yoo ta
e garuu humnichi humna wal-dhiibuu taa.
F21 q1 q2 F12Chaarjonni wal-fakkaatan wal dhiibu
¬
F21 q1 F12 q2
Chaarjonni wal-hinfakkanne wal harkisu
Fakkii 1.2 Humna elektiriikii chaarjota tuqaa lama gidduutti dalageeffamu
Fakkii 1.2 armaan olii irraa F12 humna chaarjii q1 tiin chaarjii q2 irratti dalageessu yoo ta’u F21 immoo humna chaarjii q2’n chaarjii q1 dalageessuu dha. Humnoonni kun lamaan hamman walqixa kallattiin faallaa yoo ta’anu hammi humna hima 1.1 shallagama.
Fakkeenya shallagamoo
- Qaamoleen chaarja’an lama chaarjii 6 c fi -4 c baatanu 3cm gargar fagaatanii jiru.
a) hamma humna elektirikii wali-irrati dalageessanu shallagi
b) humnichi humna wal-dhiibu moo wal-harkisuuti? Maaliif ?
Kennama.
q1 = 6 C , q2 = – 4 C, r = 3cm = 0.03m, K= 9x109Nm2/C2
barbaadama
F = ?
Furmaata
(Seera kolombii) +q1 | r | -q2 humna wal harkisuu wal-irratti dalageessu sababni isaas qaamoleen lamaan chaarjii gosa faallaa waan baataniif.
- Chaarjonni tuqaa wal-qixa ta’an lama yammu 2mm wal-irraa fagatanii ka’amanu humna wal-dhiibuu 0.9N wali-irratti dalageessu.Hammi chaarjii tokko tokkoo isaanii meeqa?, chaarjii gosa akkamii baatu?
Kennama
F=0.9N , r= 2mm= 2x 10-3 m, K=9x109Nm2/C2
Barbaadama q1=q2=q=?
Furmaata
Hammi humna elektiriikii seera kolombii irraa
= 2x10-8Cb) chaarjiin isaan baataan gosa tokko yoo ta`u lachanuu +ve yookiin-ve dha.
- Chaarjonni tuqaa sadii q1= -4 C q2= 2 C fi q3= -6 C akka fakki armaan gadiitti sarara siqqee x irra ka’amanii jiru.Humna elektirikii waligalaa chaarjii q2 irratti dalageeffamu shallagi.
-q1 + q2 -q3
| 30cm |
| 60cm |
Kennama
q1= -4 C q2= 2 C fi q3= -6 , K=9x109Nm2/C2
r1 = 30cm, r2= 30cm
Barbaadama
FT
Furmaata
Chaarjiin q2 chaarjii q1 fi q3 tiin ni harkifama. Kanaafuu chaarjii q1 niin chaarjii q2 humna elektirikii F12 tiin gara negativii siqqee x tti harkisa. Akkasumas chaarjii q3 ‘n humna elektirikii F32 tiin gara pozativii siqqee x tti harkisa
– q1 F12 q2 F32 – q3
| r1 r2 |
Hammi humna elektirikii dhaabbataa F12 fi F32 hima 1.1 irra shallaagama
F12
F12 = 9x 109 Nc-2 m2 | -4x 10-6 c x 2 x 10-6c |
( 0.3 m) 2
F12 = 0.8N => F12 = – 0.8N i
F32
F32 = 9x 109 Nc-2 m2 | -6x 10-6 c x 2 x 10-6c | = 1.2N = 1.2N i
( 0.3 m) 2
Humni elektirikii dimshashaa chaarjii q2 irratti dalageeffame
FT = F12 + F32
FT = – 0.8N i + 1.2N i = 0.4Ni
Shaakala
Chaarjonnii tuqaa sadii sarara siqqee x irra kaa’amanii jiru.Chaarjii q1= 4 C iddoo x= 0 chaarjii q2= 2 C iddo x= 4cm fi q3= 6 C dha. Humnii wali galaa q3 irratti dalageeffamuu zeroo yaa ta’e ko’oordineeti isaa shallagi.
1.2 Sarara dirree elektirikii
Qaamni chaarja’e tokko humna elektirikii chaarjii naannoo isaa jiru irratti ni dalageessa. Amalli qaama chaarja’e kamiyyuu yaad-rime dirree elektirikiitti gargaaramuun ibsama. Kanaafuu,dirreen elektirikii naannoo chaarjotaa bakka humni harkisuu yookiin dhiibuu chaarjii qaqqabuu danda
u dha. Sararri dirree elektirikii sarara yaadaa hammaa fi kallatti dirree elektirikii naannoo qaama chaarja’e agarsiisu dha. Sarara dirree elektirkii naannoo qaama chaarjae tokko murteessuuf chaarjii yaalii (+q0) naannoo qaama chaarj’ee bakka adda addaa kaa’uun sochii isaa (+q0) hubachuun barbaachisaa dha.
Gaaffi
Chaarjiin yaalii naannoo qaama poozatiiviin yookiin nagatiiviin chaarja
e yoo kaa’ame maaltu ta’a? ibsi. Chaarjii yaalii naannoo chaarjii poozatiivitti yoo ka’ame, qaamni poozatiivaan chaarja’e humna dhiibuu chaarjii yaalii irratti dalageessa kanaafuu chaarjiin yaalii qaama chaarrja’e irra achi adeema . Akkasumaas chaarjii yaalii naannoo chaarjii nagatiivaa yoo ka’ame sababa humna wal-harkisuutiin chaarjiin yaali gara qaama chaarjaetti adeema.
Sararri dirree elektirikii gara kallatti humna elektirikii chaarjii yaalii irratti dalagaa`uti sararama.
a) sarara dirree elektirikii b) sarara dirree elektirkii qaama chaarjii pozatiivii baatu qaama chaarjii nagaativii baatu Fakkii 1.3 sarara dirree elektirikii chaarjota tuqaaSarara dirree elektirikii b) sarara dirree elektirikii chaarjota faallaa ta’anii
Chaarjota wal-fakkaataani
Fakkii 1.4 sarara dirree elektirikii chaarjota hammaan wal-qixaa, akaakuu tokkoo fi faalla
Amaloota sarara dirree elektirikii
- Sararri dirree elektirikii chaarjii pozatiivii keessa yoo bahu gara chaarjii nagatiivatti ni seena.
- Sararri dirree elektirikii wal-hin qaxxaamuraanu
- Kallattiin cimina dirree elektirikii kallatti humna elektirikii wajjin tokko dha.
- Bakka sararri dirree elektirikii itti rukkatutti cimini dirree elektirikii guddaadha.
1.3 Cimina dirree elektirikii
Hammi cimina dirree elektirikii tuqaa dirree elektirikii keessatti argamu tokko irratti hamma humna elektirikii chaarjii yaalii tuqaa irra jiru irratti dalagaa
u hiruu chaarjii yaalii sanaa taa.
Bifa herreegaatiin
E= ………………….. ( 1.2 )
Kallattiin dirree elektirikii kallatti human elektirikii chaarjii yaalii irratti dalageeffamuun tokko dha.
Dirreen elektirikii tuqaa kenname tokko irraa yoo beekame humni elektirikii chaarjii biroo tuqqaa sana irra ka’ame irratti dalageeffamu baayifama chaarjii fi dirree elektirikii (F= qE) tuqicha irra ta’a. Yuunitiin waaltawaan cimini dirree elektirikii N/C dha.
Gaaffii
Kallattiin humna elektiriikii elektiroonii dirree elektiriikii keessa ka’ame irratti dalageeffamuu kallattii E irraa gara kam ta’a? ibsi
Fakkeenyaa
Pirutoonii dirree elektiriikii wal-fakkaataa hammi isaa 2x 104N/c kallattiin isaa gara poozativii siqqee x ta’e keessa ka’amee jira.
human elektirikii pirutoonii irratti dalagaa’u shallagii
Guula pirutoonii shallagi ( hangi pirutoonii mp = 1.67 x 10-27 kg)
Kennama
E = 2x 104 N/c gara +x tti
q = 1.6 x 10-19 c
mp = 1.67 x 10-27 kg
barbaadama
F ? b. a?
Furmaata
Humni eleektirikii
F = qE
F= (1.6 x 10-19 c ) (2x 104 N/c 10-19 gara +x tti)
F = 3.2 x 10-19 N gara +x tti
E walfakkataa waan ta’eef humnii elektirikii pirutoonii irratti dalageeffamu dhaabbataa ta’a.
F = mp a , a = F/m
a= => a = 2 x 108 ms-2 gara +x tti
Gaaffii
Fakkeenya armaan olii irratti bakka pirutoonii osoo elektiroonii ta’e deebiin a fi b maal ta’a? ( me = 9.11 x 10 -31 kg)
1.4 Dirree elektirikii chaarjii tuqaa
Chaarjii tuqaan tokko naannoo isaatti dirree elektirikii akka uumu ilaallee jira . Hammaa fi kallatti dirree elektirikii naannoo chaarjii tuqaa kenname tokko irratti beekuuf, mee chaarjii yaalii q0 , chaarjii tuqaa Q irraa fageenya r irra jiru haafudhannu (Fakki 1.5)
Akka Seera Kolombiitti hammi humna elektiruikii chaarjii yaalii irratti dalagaa’u kan kannamu.
qo
Q r
Fakkii 1.5 chaarjii yaalii qo dirree elektirikkii chaarjii Q keessa.
Humna kana hima 1.2 keessa galchuun hammii cimina diree elektirkii chaarjii Q irraa fageenya( r) irrattii
E= F/qo =
E = ………………………(1.3 )
Kallattiin cimina dirree elektirikii kan murtaa
u gosa chaarjii tuqaa Q irraa jiruutiini dha. yoo Q’n chaarjii nageetiiva baata tae kallattiin cimina dirree elektirikii gara keessatti ta’a, poozatiiva yoo ta
e immoo kallattiin cimina dirree elektirikii gara alatti taa.
Q+ r qo E F
Cimina dirree elektirikii chaarjii tuqaa pozativii
Q- r F E qo
Cimina dirree elektirikii chaarjii tuqaa negetivii
Chaarjonni tuqaa lamaa fi isaa ol ta’ani tuqaa kenname tokko irratti dirree elektirikii yoo uuman ciminni dirree elektirikii dimshaashaa ida’ama kal qabee dirree elektirikii tokko tokkoo charjoota tuqicha irratti uumamanii ta’a.
Enet = E1 + E2 +…….+En
Fakkeenya shallagamoo
Chaarjonni lama Q1=4×10-6C fi Q2=8×10-6C’n 2m gargar yoo fagaatan jiru ta’e.
Ciminni dirree elektirikii walakkaa chaarjota kanatti meeqa ta’a?
Fageenya hammamii irratti ciminni dirree elektirikii duwwaa ta’a(q1 fi q2 irraa)
Kennama
Q1=+4×10-6C , Q2=+8×10-6C, r= 2m
Barbaadamaa
E=? b) E=0( r= ?)
Furmaata
Chaarjonni kun lamaan poozatiivii waan ta’aniif cimina dirree elektirikii walakkaa isaanitti barbaaduuf fakkii armaan gadii haa ilaalu
Q1=+4×10-6C Q2=+8×10-6C
E2 E1
r=1m r=1m
r=2m
E1 = KQ1/〖r1〗^2 = 9x109Nm2/c2x(4x〖10〗^(-6) C)/〖(1m)〗^2 = 3.6x104N/C gara mirgaa
E2 =( KQ2)/〖r 〗^2 =9x109Nm2/C2x (8x〖10〗^(-6) c )/〖(1m)〗^2 = 7.2x104N/C gara bitaa
Ciminni dirree elektirikii kal-qabee waan ta’eef ,ida’ama E1 fi E2 yoo E ta’e
E=E1-E2 ta’a, sababiin isaa kallattiin isaanii faallaa waan ta’eef
E= 7.2x104N/C gara bitaa -3.6x104N/C gara mirgaa = 3.6x104N/C gara bitaa
b)bakka itti ciminni dirree elektirikii duwwaa ta’u argachuuf fakkii armaan gadii waliin haa ilaalu.
Q1=4×10-6C Q2=8×10-6C
E1 E2
X 2-X
2m
|E1|-|E2| = 0 |E1| = | E2|
KQ1/x^2 =KQ2/〖(2m-x)〗^2
(Q1 )/x^2 = Q2/〖(2m-x)〗^2
( 4x〖10〗^(-6) C)/x^2 =(8x〖10〗^(-6) C)/〖(2m-x)〗^2
1/x^2 =2/〖(2m-x)〗^2
〖2x〗^2=〖(2m-x)〗^2
√(2 .x^(2 ) )=√((〖2m-x)〗^2 )
√2 x=2m-x,√(2 )=2.14
2.14x=2m-x=> x=0.64m
Kubbaan xiqqoon hanga m=0.0006kg ta’e tokko fo’aan akkaataa fakkii armaan gadiin,cimina dirree elektirikii E = 700N/C keessa jira.kubbaan kun kallattii agarsiifame kanatti ikulibramii irra jira.Hammaa fi gosa chaarjii kubbaa kanarra jiru barbaadi. (g =10m/s2,cos300=0.87,sin300= 0.5 fayyadami)
EFe
mgFurmaata
humni hanga kana irratti dalagaa’e kallattiin isaa dirree elektirikii wajjiin tokko. Kun immoo chaarjiin kubbaa kanarra jiru poozatiivii ta’u agarsiisa.
T 300 Fe mg Fakkii humna kubba irratti dalagaa’eSistemni kun ikulibrami irra waan jiruuf,seera ikulibramii 1ffaa fayyadamuun gaaffii kana hojjechuu ni dandeenya.
∑▒〖Fx=0=> 〗 Fe-T sin〖30=0〗
T=Fe/sin〖〖30〗^0 〗 =>T= QE/sin〖〖30〗^0 〗 , ………..* Q’n hamma chaarjii kubbaa irraati.
Haala wal-fakkaatuun
∑▒〖Fy=0=>T cos〖〖30〗^0 〗 〗-mg=0
T= (mg )/cos〖〖30〗^0 〗 ………..**
Hima * fi ** walittii fiduun
QE/sin〖〖30〗^0 〗 = (mg )/cos〖〖30〗^0 〗
Q = (mg tan〖〖30〗^0 〗)/E
Q = (0.0006kgx10 m/s^2 )/(700 N⁄C) x 0.57 => Q = +4.88 x10-6C
1.5 Filaaksii elektirikii fi seera Gaawusii
1.5.1. Filaaksii elektirikii
Gaaffii
Filaaksiin maali?
Filaaksii elektirikii jecha keetiin ibsi
Filaaksiin jecha warra laatiinii yoo ta
u innis yaainsa jechuu dha. Filaaksiin amala dirree kal-qabee hundaati. Filaaksiin elektirikii baay’ina sarara dirree elektirikii kan bal
insa murtaae tokko keessa kofa sirriin qaxxamuree darbuun safarama.
Baayifamni hamma cimina dirree elektirikii fi bal’ina( kallattii sarara dirree elektirikiif perpeendikulaarii ta’e) filaaksii elektirikii jedhama. Koftii sarara dirree elektirikii fi sarara ijaajjo fuula bali’nsa giddu yoo ta’e filaaksiin elektirikii baayifamaa cimina dirree elektirikii fi pirojekishini bal’inaa kallattii sarara dirree elektirikiif kofo sirrii ta’a.
Fakkii 1.5 Filaaksii elektirikii yeroo sararrii dirree elektirikii bal’insa keessa darbu
Marii garee
- Bal’insii fi sararri dirree elektirikii :-
a) waltarree yoo ta’an b) yoo waliif kofa sirri ta’an filaaksiin elektirikii maal ta’a?
Fakkii 1.5 armaan olii irraa bal’insii fi sararri dirree elektirikii waltarree yoo ta’an, kofti sarara dirree elktirikii fi sarara ijaajjo fuula bal’ina giddu 900 ta’a. kanaafuu hima 1.5 irraa filaaksiin elektirikii zeeroo dha. Akkasumas bal’insii fi sararri dirree elektirikii walii kofa sirri yoo ta’an, kofti sarara dirree elktirikii fi sarara ijaajjo fuula bal’ina giddu 00 waan ta’uuf filaaksiin elektirikkii olaanaa ta’a.
1.5.2. Seera Gaawusii
Yaad- rime filaaksii elektirikiitti gargaramuun dirree elektirikii qaama chaarja’e tokko shallaguun ni danda’ama.Tooftaan dirree elkektirukii shallagu kunis nama Kaarl Firi’eedrik Gaawus jedhamuun kan beeksifame dha. Seerri Gaawus filaaksii elektirikii dirra cufaa tokko keessaa fi dirree elektirikii chaarjii dirra cufaa kanaan hammatamen uumamu kallattumaan kan walqunamsiisu dha.
Waa’ee seera Gaawusii hubachuuf mee dirra cufaa kan sararri humna elektirikii ( xiyya cimina dirree elektiriki) gama tokkon uree itti seenuun gama biroon uree keesa bahu haafudhannu.
AA1 AA2
E Fakkii 1.6 Dirra gaawushiyaanii  Dirri cufaa kan sararri dirree humana elektirikii gama tokkon uree itti seenun gama biroon uree keessa bahu dirra gaawushaanii jedhama. Dirri gaawushaanii dirra yaadaa waa’ee filaaksii elektiirikii ibsuuf tajaajilu yoo ta’u Kalqabee bal’insa xixiqqaa hammi isaanii (DA1, DA2………. DAn ) heddu irra kan ijaaramee dha . Kaallattiin DA bal’insaaf ijaajjo dha. Filaaksiin elektirikii tokkoo tokkoon jijjirama bal’insa DA keessaa D =E DAcos ibsama.Kanaafuu filaaksiin yemmuu sararri humna elektirikii dirratti seenu fakkii armaan olii irraa akka hubannutti > 900 waan ta’uuf nagatiivii ta’a. Yammu sararri human elektirikii dirra keessa bahu ammo < 900 waan ta’uuf filaaksiin pozativii ta’a.
Mee chaarjii tuqaa posativii q ta’e akka fakki armaan gadiitti handhuura isfeerii raadiyeesii r qabu keessa kaahame hafudhannu. Sararri humna elektirikii dirrra isferii karaa keessan uree gara alaa dirra gubbaa isferitti baha. Hammi cimina dirree elektrikii kan dirra isfiirii gubbaa kan kennamu
E=kq/r2 Sararri humna elektrikii kan q irraa burqu dirra gaawushiyaanii wajjin kofa 900 uuma. Kallattiin cimina dirree elektirikii fi kalqabee bal’iinsaa tokko (kofti E fi DA gidduu jiru zeeroodha).
Filaaksiin elektirikii kan dirra gubbaa isferii haala itti aanuun ibsama.
D =E. DA
= E DAcos , cos0o=1
D = EDA ---------------Filaaksii elektirikii dirra DA irraa
Filaaksiin dimshaashaa kan dirra isfiirii guutuu gubbaa
E= E
E=
E= dirra bal’insa isfiirii guutuu, A =
E=E4 r2 = k q/r2 (4 r2 ) = k q 4
Dhabbataa elektirikii k dhaabbataa biroo 1/4 bakka busuun
Filaakseen elekteriikii dirra isfiirii chaarjii q hammate keesaa kan kennamu
E= k q 4 =q/
Chaarjii q ‘n kun dirra cufaa boca fedhe qabuun yoo hammatame filaaksiin elektirikii chaarjii hiru dha.
Gabaabumatti seerri gaawusii kan ibsamu filaaksiin elektirikii balinsa cufaa ta’e kamiyyu keessa wal-qixa chaarjii Qin bali’nsa cufaa keessatti hammatame hiruu (dhabbataa eeyyamamaa iddo duwwa keessa) ta’a.
Bifa herreegaam
E=Qin/ -------------------------- (1.5)
Seerri kun chaarjonni dirre elktirikii akkamiin akka uumanu kan ibsuu dha. akkasumas cimna dirree elektiriikii sirna chaarjotaa shallaguf kan gargaaruu dha.
Gocha
Chaarjii tuqaa q dirra isfeeriin hammatame jira. Haalota armaan gaditiif filaaksiin elektirikii dimshaashaa bal’insa isfeerii keessaa maal ta’a?
yoo chaarjii 3q ta’e
yoo qabee isfeerii dachaa ta’e
yoo bal’insii gara kiyuubitti jijjiirame
yoo chaarjichi bal’insaan ala kaa’ame.
1.6 Itti Fayyadama seera Gaawuusii
Seerrii Gaawus dirree elektirikii yommuu chaarjooni digirii saayimeetrii olaana qaban faca’anii argaman ittiin murteessuuf nu fayyada.
Galma ga’insa fayyadama seera Gaawusiif bal’insa irratti kanneen armaan gadii murteeffamu qabu. Isaanis:
1.Gatiin dirree elektirikii saayimeetiriin dirra (bal’insa) qabxii hunda irratti dhaabbataa ta’a jedhamee yaadama
- yoo E bal;insa qabxii handa irratti kofa sirri ta’e gatiin filaaksii EA ta’a
- yoo E ‘n bal’insa qabxii hunda irratti waltarree ta’e filaaksiin zeeroo dha.
- Bal’insa gubbatti dirreen elektirikii zeeroo yoo ta’e filaaksii zeeroo ta’a.
Fakkeenya:
1.Seera kolombii seera gaawusii irraa argachuu
Seera Kolombiin seera Gaawusi irraa shallaguuf mee chaarjii tuqaa +q haafudhannu. Saayimeetirii dhaan dirreen elektiriikii chaajii irra fageenya r walqixa irratti walqixa dha. Akka fakkii irratti dirri gaawushaanii diirra isfeerii raadiyesii r qabu yoo filanne dirreen elektirikii bal’insa isfeerii qabxii hunda irratti dhaabbataa akkasumas perpendikulaarii dha. kanaafuu filaaksiin dimshaashaa dirra isfeerii guba:-
E E E
Hima kanarra akka hubatamutti hammi cimina dirree elektirikii fageenya diriiroo irra jiru irratti kan hinhundoofne ta’u isaati ( E= dhaabbataadha)
2.Ulee dabarsoo elektiriikii qalla dheera chaarjii poozatiivii walfakkataan chaarja’eef dirree elektirikii barbaadi ( Rukkinni dheerina chaarjii λ = q/l) Furmaata
Uleen dabarsoo chaarja’e kun baay’ee dheera yoo ta’e saayimeetiriidhan sararawwan dirree elektiriikii ulee chaarja’e kana irra raadiyaalii bahanu diriiroo ulichaaf perpeendikularii ta’ef waltarree dha. Akkasumas ulee irra fageenya raadiyaalii ( r) walqixa irratti hammi cimina dirree elektiriikii walqixa dha. Kanaafuu akka fakki armaan olii irraa mul’atutti dirri gaawushaanii siliinderii cufaa raadiyeesii r dheerina ℓ qabu fi kan fiixeewwan isaa lamaan uleef perpeedikularii ta’e dha. Chaarjiin dirra gaawushaanii keessaa
Qin = ℓλ ta’a,
Dirra golba’a siliinderii gubba qabxii hunda irratti E _dha. bal’inni diira kanaa 2πrℓ yoo ta'u filaaksiin ammoo E2πrℓ ta’a.
Gaaffii
Fiixeewwan fuula siliindeerii laman keessatti filaaksiin zeeroo dha. maaliif? Ibsi.
Filaaksiin dimshaashaa dirra silindeerii guutu
Φ=E2πrℓ
Seera Gaawusii irraa
Φ=E2πrℓ =
E= 1.7 Anniisaa kuufama elektirikii fi kuufama elektirikii
1.7.1 Anniisaa kuufama elektirikii
Anniisaa kuufama elektirikii jechuun chaarjii yaalii dirree elektirikii walfakkaataa (fakkii armaan gadii)ta’e keessa pileetii chaarjii nagetiivaa baatu irra gara pileetii poozatiivaatti geessuuf/sochoosuuf/ dalagaa dalagaa’u wajjiin wal qixa.
B E
Bifa herregan
WAB =Fapp.d
=Fel.d Fakkii 1.8 dabarsoo battee wal-tarree + fi - baatan
Fe=humna d= fageenya pileetota jidduu
E = cimina dirree elektirikii, qo= chaarjii yaalii
WAB =Eqo.d = UAB …….. (1.6 )
UAB =anniisaa kuufama elektirikii
1.7.2 Caalmaa Kuufama elektirikii
Caalmaa kuufamaa tuqaa A fi B gidduu fakkii 1.8 ibsuuf chaarjii yaalii tuqaa A irraa gara tuqaa Btti geessuuf hamma dalagaa dalagaa’u hamma chaarjii yaaliitiif hiruun argama.
Hima herregan
VAB=(WAB )/qo= (Eqo.d)/qo=E.d
VAB = E.d ………(1.7)
VAB= caalmaa kuufama elektirikii qabxii A fi B jidduu, E= cimina dirree elektirikii , d= fageenya
Yuunitiin waltawaan caalmaa kuufama elektirikiI vooltii(V) jedhama
1V= 1J/1C Fakkeenya
Suudoon hanga 5x10-6kg fi chaarjii 4µc baatu tokko tuqaa B irraa gad-kufee tuqaa A irra yeroo gahu saffisni isaa 20m/s dha (fakkii 1.8). Caalmaa kuufama tuqaa B fi A gidduu barbaadi.
Kennama Barbaadamaa
M=5x10-6kg,Q= 4µc,vo =0,v=20m/s VAB=?
Furmaata
AKE =PE sababii chaarjiin yaalii guuluuf
1/2 mv2-1/2 mvo2=Eqo.d,E.d=VAB
1/2 mv2-0=VAB.qo
1/2(5x〖10〗^(-6) kgx(20m/s)^2)=VAB.qo
1/2 5x10-6 kg.400m/s=VAB.qo
〖10〗^(-3)=VAB.qo
VAB=〖10〗^(-3) J∕〖4x10〗^(-6) C
VAB=0.25x〖10〗^3 v = >VAB=250v
1.7.2.1 Kuufama elektirikii chaarjii tuqaa.
Kuufamni elektirikii qabxii kenname kan chaarjii Q ,dalagaa chaarjii yaalii iddoo baay’ee baay’ee fagoo irraa gara qabxii kennametti fiduuf barbaachisuun wal-qixa.
Bifa herregaan kuufamni elektirikii fakkii kenname
Kanaa: VB =( KQ)/r………..(1.8) r =fageenya Fakkii 1.9 kuufama elektirikii chaarjii tuqaa Fakkeenya
Fakkii armaan oliitiif kuufama elektirikii yoo r =50cm fi q = 5x10-6C ta’e shallagi.
Kennama Barbaadamaa
K = 9x〖10〗^9 (Nm^2)/C^2 ,q = 5x10-6C, r = 0.5m VB = ?
Furmaata
VB = KQ/r => VB = 9x〖10〗^9 (Nm^2)/C^2 x (5x〖10〗^(-6) C)/0.5m => VB = (45x〖10〗^3)/(5x〖10〗^(-1) ) (Nm^2)/C => VB =9x104v
1.7.2.2 Kuufama elektirikii sirna chaarjolee
Kuufamni elektirikii sirna chaarjolee faca’anii jirani,q1,q2,q3 ….. fi fageenya adda addaa irratti kan argaman yoo ta’e,qabxii kenname irratti kuufamni elektirikii akkaataa armaan herregama.
Q1 Q3 P r2 Q2 Fakkii 1.10 kuufama elektirikii sirna chaarjolee
Fakkii armaan oliif kuufamni elektirikii tuqaa p irratti :
VP = V1 +V2+V3
VP = KQ1/r1+KQ2/r2+KQ3/r3
Kuufamni elektirikii sirna chaarjolee tuqaa p irratti:
VP= V1+ V2+V3 +……..Vn
VP = KQ1/r1+KQ2/r2+KQ3/r3+⋯ KQn/rn
VP = K(∑_(i=1)^n▒Q_i/r_i ) ………….( 1.9 ) kuufama elektirikii sirna chaarjolee
Fakkeenya
Fakkii armaan oliif tuqaa P irratti kuufama elektirikii chaarjii Q1= 5x10-8C,Q2= 8x10-8C fi Q3= -40x10-8C fageenyi chaarjoleen tuqaa irraa fagaatanii jiran r1=10cm,r2=10cm fi r3=20cm yoo ta’e barbaadi.
kennama barbaadamaa
Q1= 5x10-8C, Q2= 8x10-8C,Q3= -40x10-8C fi r1= 0.1m, r2= 0.1m ,r3=0.2m VP= ?
Furmaata
Q1= 5x10-8C Q3= -40x10-8C Q2 = 8x10-8C P Sababii chaarjii Q1= 5x10-8 c
V1= 〖KQ〗1/r_1 =>V1=〖9x〖10〗^9〗(Nm^(2/C2) )/0.1m 5x〖10〗^(-8) C=>V1=4500v
Sababii chaarjii Q2= 8x10-8C
V_(2=〖KQ〗2/r_2 )=>V_2=(9x〖10〗^9)/0.1m 〖Nm〗^2/C^2 x8x〖10〗^(-8) C=> V_2=7200v Sababii chaarjii Q3= -40x10-8C V(3=(〖KQ〗3 )/r_3 ) =>V(3 =) (9x〖10〗^9)/█(@0.2m) 〖Nm〗^2/C^2 x-40x〖10〗^(-8) C=>V_(3 )=-18000v
Dalagaa fi kuufamni elektirikii kal-dhabee waan ta’aniif,akkuma jirutti walitti ida’uun hamma kuufama elektirikii tuqaa P arganna.
VP = V1+V2 +V3
Vp = 4500v +7200v +(-18000v)= -6300v ( mallattoon nagetiivii maal agarsisa?)
shaakala
) Chaarjiin tuqaa lama q1 = 2nc fi q2 = -2nc akka armaan gadii tti ka’amanii jiru
i) cimina dirree elektirikii fi kuufama elektirikii tuqaa a fi b irratti shallagi. 5cm 5cm 10cm ii) Partikiliin hanga 10mg chaarjii q’ = 2nc qabu tuqaa a irra yoo gadihisame tuqaa b
Cuunfaa Boqonnaa
Seerri kolombii: Hammi humna elektirikii dhaabbataa chaarjota tuqaa lama (q1 fi q2) gidduu jiru baayifama chaarjotaatiin hariiroo kallattii sirrii yommuu qabaatu iskuweerii fageenya gidduu isaaniitiin immoo hariiroo fuggisoo qabatata. Bifa herregan F =(K|q1q2|)/r2 Kallattiin humna elektirikii F yeroo hundumaa sarara qajeelaa chaarjota lamaan(q1fiq2 wal-qunnamsiisu irra dha. Chaarjonni lamaan chaarjii faallaa baatu yoo tae humnichi humna wal-harkisuu yoo tau chaarjonni lamaan chaarjii gosa tokko baatu yoo tae garuu humnichi humna wal-dhiibuu ta`a.
Naannoon chaarjonni elektirikii humna harkisuu ykn dhiibuu itti dalageessan dirree elektirikii jedhama.
Ciminni dirree elektirikii chaarjii tuqatti kan ibsamee humna elektirikii chaarjii yaalii irratti dalageeffame hiruu chaarjii yaaliifi.
E =F/q_o
Sararri dirree elektirikii sarara yaada ta’ee hammaa fi kallatti cimina dirree agarsiisuuf oola
Flaaksiin elektirikii lakkoofsa saraara dirree elektirikii bal’insa tokko keessa qaxxaamuree darbuun safarma
Kuufamnu elektirikii tuqaa lama gidduu jiru kan ibsamu dalagaa chaarjii yaalii tuqaa tokko irraa gara tuqaa birootti geessuuf dalagaa’e hiruu chaarjii yaaliiti.
VAB = W_AB/q_o = E.d
Seerri gaawusii bal’insa cufaa kan ibsamu E = qin/eo
Chaarjiin elektirikii dirra alaa dabarsoo irratti argama. Gaaffilee
Amaloota bu’uuraa chaarjii elektirikii gadi fageenyaa ibsi
Malleen chaarjeessuu tarreessuun garaagarummaa isaani maal akka ta’e ibsi
Qaamonni lama A fi B chaarjii poozatiivii baatu yoo ta’e,qaamonni kun lamaan osoo wal-hintuqin akkamiin humni gidduu isanitti uumama?
Faayidaan chaarjii yaalii maali?
Walitti dhufeenya seeraa kolombii fi seera Gaawus maali?
Piroobileemota boqonnaa
1.Pirootoniin tokko boqonnaa irra ka’e cimina dirree elektirikii wal-fakkaataa E= 8x104 V/m akkaataa fakkii armaan gadiin pirootoniin fageenya r= 0.5m kallattii dirree elektirikiin yoo socho’e.
Kuufama elektirikii barbaadi
Anniisaa kuufama elektirikii pirootoni shallagi
Saffisa pirootooni fageenya 0.5m erga xumure booda shallagi. 2.Chaarjiin lama q1 = +2nc q2= -2nc haala fak 2 armaan gaiitti siqqee x irra keewwamaniif
a) hammaa fi kallattii dirree elektirikii waligalaa tuqaa a, b, fi c irra meeqa?
b) Kuufama elektirikii tuqaa a,b fi c irraa shallagii
c) gatin q2 = +2nc yoo ta’e deebiin I fi II maal ta’a? 4cm
a b
5cm 5cm
3.Gaaffii 2 armaan oliitti ibsamef chaarjiin q3 = 3nc tuqaa a,b fi c irra yoo ka’ame
a)hammaa fi kallatti humna dimshaashaa q3 irratti dalaga’aamu shallagi.
b) Annisaa kuufama elektirikii q3 herregi
4.Chaarjii +Q qabee isferii raadiyesii R qabu irra haala walfakkatuun tamsa’ee jira. Rukkinni chaarjii (charge per unit volume) p yoo ta’e,
a.Isfeerii keessa handhuura irra fageenya r (r<R)cimina dirree elektirikii E= pr/3e ta’uu agarsiisi .
b) ala isferii handhuura irra fageenya r irratti cimina dirree elektirikii shallagi
c) Yommuu r=R ta’u deebiin a fi b maal ta’a?
5.Baayinni elektiroonii wanta chaarjii -80µc qabuu meeqa? Wantoonni chaarjii q1= +20µc fi q2=-50µc qaban dura waltuqanii achii immoo yoo addaan bahan chaarjii tokko tokkoo isaani badhatan meeqa? 6.Fakkii armaan gadii irratti hundaa’uun ida’ama humnootaa chaarjii 10µc qabu irratti dalagaa’u shallagi. -8 µc 20cm 6µc F2 10µ F1 30cm 7.Cimnni dirree elektirikii iddoo tuqaa p walakkaa chaarjoota 2x10-6C fi 2x10-6C meetira tokko wal irraa fagaatanii meeqa? Chaarjoonni 1m wal irraa fagaatan walqixa lama humna 40N yoo wal irraatti dalageessisan hammi chaarjii tokkoo tokkoo isaanii meeqa ta.a? Dirri miti dabarsoo dheeraan chaarja’e tokko akka armaan gadiitti mul’atu fo’aa miti dabarsoon yoo kubbaan hanga 1mg fi chaarjii q = 2nc qabdu dirra irraa kofa 300 uumte rukkinni chaarjii bal’ina isaa meeqa ta’a?
300 BOQONNAA 2 KAPPAASIITARAA FI DAAY-ELEKTIROOTA
Seensa
Barnoota boqonnaa tokkoffaa keessatti waa’ee charjoota elektirikii,humna chaarjoonni elektirikii boqoannaa irra jiran wal-irratti dalageessan,cimina dirree elektirikii barachuun keessan ni yaadatama. Boqonnaa kana keessatti meeshaan chaarjii elektirikii kuusuuf oolu maal akka jedhamu, hamma charjii kuufamu akkamitti argachuun akka danda’amu, qindoomina kappaasiitarootaa daandii sirrii fi daandii wal-tarree, waa’ee day-elektirootaa fi kuufama anniisaa kappaasiitarii gadi fageenyaan ni baratta.
Kaayyoo boqonnichaa
Dhuma barnoota boqonnaa kanaa irratti barattoonni:-
Garaagarummaa kappaasiitaraa fi kappaasiitaansii ni ibsu.
Kappaasiitaansii kappaasiitarootaa ni shallagu.
Kappaasiitaroota daandii sirrii fi daandii wal-tarreen qindeessuu ni danda’u.
Fayidaa kappaasiitaroota daandii sirrii fi daandii wal-tarreen qindeessinuuf ni himu.
Kappaasiitaansii dimshaashaa yoo kappaasitaroonni adda addaa daandii sirrii fi daandii wal-tarreen qindaa’an ni shallagu.
Taatee day-elektirikiin kappaasiitaansii irratti qabu ni ibsu.
Anniisaa elektirikii kaappaasiitarii keessatti kuufamu osoo day-elektirikiin gidduu isaanii hin galinii fi erga day-elektirikiin gidduu isaanii galee booda ni shallagu.
2.1 Kappaasiitaansii
Leenjifamtoota! Barnoota keessan Fiiziksii kutaa 10FFAA keessatti waa’ee kappaasiitarootaa barachuun keessan ni yaadatama. Mee hiriyoota keessan waliin
Kappaasiitarii jechuun maal jechuu akka ta’e
Kappaasiitaansii jechuun maal jechuu akka ta’e irratti mari’achuun dareef dhiyeesaa.
Mee dabarsoowwan lama wal-qixa ta’an AB fi CD akka fakkii 2.1 irratti madda caalmaa kuufamaa waliin qindaa’an haa fudhannu. Dabarsoowwan kun lamaan dabarsoo battee yommuu jedhamman gidduun isaanii vaakiyuumii yookaan yaa’a(miidiyaamii ittisoon guutamuu) danda’a.
Dabarsoo AB fiixee baatirii poozatiiviin, dabarsoo CD immoo fiixee baatirii nagatiivii waliin wal haa qabsiifnu. Yommuu iswiichiin cufamu elektiroonnoonni fixee baatirii negaatiivii irraa gara dabarsoo CD tti yaa’u. Erga elektiroonnonni dabarsoo CD irratti kuufamanii booda CD’n nagatiiviin charjaa’a. Inni kun chaarjiinni hammaan wal-qixa ta’an gosaan faallaa (poozatiivii) ta’an AB irratti akka indiyuusdii ta’u taasisa.
Dabarsoowwan lamaan kun chaarjii hammaan wal-qixa ta’e gosaan adda ta’e kuusuuf gargaaru. Dabarsoowwan batten chaarjii kuusuuf oolan kun kappaasitarii jedhamu.
A + - C
+ -
B + - D
V S
Fakkii 2.1 Sarkiyuutii Kaappaasiitarii Battee
Sababa charjoota dabarsoo battee irra jiraniin caalmaan kuufamaa(V) dabarsoowwan lamaan gidduutti ni uumama.
Yaaliin akka agarsiisuutti charjiin (Q) hariiroo sirrii caalmaa kuufamaa (V) waliin qaba.
----------------------- 2.1
Q’n hamma chaarjii battee tokko irraatti.
Akka fakkii 2.1 irraa arginutti dabarsoowwan lamaan chaarjii hammaan wal-qixa gosaan adda ta’an qabu. Hima 2.1 keessatti garuu chaarjii tokko qofatu jira. Kuni maaliif ta’e sitti fakkaata?
Hima pirooppoorshiinaalummaa 2.1 gara hima wal-qixaatti yoo jijjiirru
ykn ta’a. ---------------2.2
C’n kaappaasiitaansiii kaappaasiitaraa jedhama.
Kaappaasiitaansiin dandeettii kaappaasiitariin tokko chaarjii kuusuuf qabuu dha.
Iddo bu’een kaappaasiitaansii kaappaasiitaraa sarkiiyuutii keessatti dha.
Yuuniitii waaltawaan kaappaasiitaansii Faraad(F) jedhama. Yuuniitiin kaappaasiitaansii kun baay’ee guddaa waan ta’eef yeroo baay’ee yuuniitoota xixxiqqa ta’an kan akka pF, nF, µF fi kkf filatamoo dha.
Hima 2.2 irraa maal hubatta?
Himni 2.2 kan nutti agaarsiisu kaappaasiitaansii hamma chaarjii kaappaasiitara keessatti kuufame irra caalmaa kuufamaa gidduu batteewwanii ta’uu isaati.
Qabaattoonni kaappaasiitaansii kaappaasiitara tokkoo murteessan
Jiomeetirii batteewwanii (hamma, boca, haala teessuma isaanii)
Yaa’a(Medium) kan akka qilleensaa, waraqaa, pilaastikii gidduu batteewwanii jiran
Fakkeenya shallagamoo
Yoo elektirooniin 1012 ta’an dabarsoo tokko irraa gara dabarsoo birootti yaa’an caalmaa kuufamaa 10v ta’etu dabarsoowwan gidduutti uumama. Kappaasiitaansii dabarsoowwan kanaa shallagi.
Kennama barbaadamaa Furmaata
n=1012 C=? Q=ne
V=10V
Kaappaasiitara kaappaasiitaansii 0.05µF qabuf hamma chaarjii tokkoo tokkoo batteewwan irratti kuufamu shallagi. Caalmaan kuufamaa batteewwan gidduu 200v dha.
Kennamaa barbaadamaa furmaata
C=0.05µF Q=? Q=CV
V=200V Q=0.05µF(200V)
Shaakala Q=10µC
Kaappaasiitariin chaarjii 9.6nC yoo chaarjaa’ee fi caalmaan kuufamaa gidduu batteewwanii 120v yoo ta’e kaappaasiitaansii kaappaasiitara kanaa shaallagi.
2.2.Kaappaasiitarii battee wal-tarree
Kaappaasiitariin battee wal-tarreen meeshaa salphaa chaarjii elektiriikii kuusuuf oluu dha. Kaappaasiitarii battee wal-tarreen dabarsoowwan battee wal-tarree ta’an addaan fageeny gidduu isaanii d ta’ee dha. Fakkii 2.2 Kaappaasiitarii battee wal-tarree
Yoo gidduun kaappaasiitaroota battee wal-tarree walitti dhiyaatanii ka’amanii vaakiyuumii ta’e, Ciminni dirree elektirikii ta’a ----------------------------------2.3 δ= rukkina chaarjii battee tokko irraati.
=dhaabbataa gatiin isaa 8.85x10-12F/m
Yoo A’n bal’ina tokkoon tokkoo batteewwanii fi Q’n chaarjii tokkoon battee irraa ta’e
----------------------------------2.4
Kanaafuu ---------------------------------2.5
Ciminni dirree elektirikii(E) gidduu batteewwan wal-tarree lamaan wal fakkaataa dha. Kanaafuu caalmaan kuufamaa gidduu batteewwan wal-tarree lamaanii V=Ed ta’a. --------------------------------2.6 d’n fageeny gidduu batteewwan lamaan ti.
Kaappaasiitaansiin kaappaasiitaroota wal-tarree gidduun isaanii vaakiyuumii ta’e hima armaan gadiitiin kennama. garuu V=Ed waan ta’eef hima 2.5 irraa E=Q/eA waan ta’eef -----------------------------2.7 Fakkeenya shallagamoo
Kaappaasiitarii battee wal-tarree gidduun isaanii vaakiyuumii ta’e bal’ina 12cm2 fi addaan fageenyi gidduu isaanii 2mm dha.Batteen wal-tarree kun baatirii 60v qabutti yoo hidhame
Kaappaasiitaansii kaappaasiitarii kanaa shallagi.
Hamma chaarjii tokkoon tokkoo battee irratti kuufame shallagi.
Kennamaa barbaadamaa
A=12cm2 =12x10-4m2 a) C=? b) Q=?
d=2mm=2x10-3m
=8.85x10-12F/m
a) =8.85x10-12F/mx =53.1x10-13F =5.31pF
b) Q= CV =5.31x10-12Fx60v = 3.19x10-10C
Hub. Hammi chaarjii tokkoon tokkoo batteewwan irratti kuufamu wal-qixa.
Kappaasiitaroonni battee wal-tarree ta’an lama gidduun isaanii qileensaan guutame bal’ina 100cm2 fi 500cm2 wal-duraa duubaan qabu.Yoo chaarjii fi caalmaa kuufamaa wal-qixa qabaatanii fi addaan fageeny batteewwan jalqabaa gidduu jiru 0.5mm ta’e, addaan fageeny gidduu batteewwan lammaffaa meeqa ta’a?
Kennamaa barbaadamaa
A1=100cm2 d1=0.5mm d2=?
A2=500cm2
Q1=Q2; V1=V2
Furmaata C1=Q1/V1 C2 = Q2/V2 Q1=Q2 fi V1=V2 waan ta’eef C1=C2
Karaa biraatiin kaappaasiitaansiin kaappaasiitaroota wal-tarree Fi waan ta’eef d2= A2/A1d1 =500/100x0.5mm =2.5mm =0.25cm Yoo kaappaasiitaansiin kaappaasiitarii battee wal-tarree 1F fi addaan fageeny batteewwan gidduu 1mm ta’e bal’ina bate shallagi. Kennama barbaadamaa
C =1F A=?
d-=1mm
e=8.85x10-12F/m
Furmaata C=
= =1.13x108m2
Shaakala
Kaappaasiitariin battee wal-tarree bal’ina 25cm2 fi addaan fageeny batteewwanii 1mm ta’e baatirii 6v qabutti hidhame.Hamma chaarjii tokkoon tokkoo bateewwan irraa shallagi.
Kaappaasiitaansiin kaappaasiitarii battee wal-tarree 600pF fi hammi chaarjii tokkoon tokkoo kaappaasiitarii 3µC dha. Batteewwan 3mm addaan fagaatu.
Caalmaa kuufamaa gidduu batteewwanii shallagi
Bal’ina tokkoon tokkoo batteewwanii shallagi.
Ciminni dirree eleektirikii gidduu batteewwanii meeqa ta’a?
2.3.Qindoomina kaappaasitarootaa Meeshaalee elektirooniksii adda addaa keessatti kaappaasiitaroonni lamaa fi isaa ol ta’an yeroo wal-qunnaman baay’inaan ni mul’atu. Milkaa’inni kaappaasiitaroota kanaa haala qindoomina isaanii irratti hundaa’a. kaappaasiitaroota baay’inaan karaalee beekkamoo ta’an lamaan qindeessuun ni danda’ama. Isaaniis
i) Qindoomiina kaappaasiitarootaa daandii sirrii fi
ii)Qindoomiina kaappaasiitarootaa daandii wal-tarree jedhamu.
2.3.1.Qindoomina kaappaasiitarootaa daandii sirrii
Kaappaasiitaroonni lamaa fi isaa ol ta’an wal-duraa duubaan fiixeewwan isaaniitiin yoo wal-qabsiifaman qindoomina daandii sirrii jedhama.
Fakkii 2.3 armaan gadii irratti kaappaasiitaroonni afur daandii sirriin caalmaa kuufamaa(V) tti tuqaawwan lamaan afi b gidduutti wal-qabsiifamuu isaanii agarsiisa. a V b Fakkii 2.3 Qindoomina kaappaasiitaroota daandii sirrii
Qindoomina kaappaasiitaroota daandii sirrii keessatti:-
Hammi chaarjii (Q) tokkoon tokkoo batteewwan irratti kuufamu wal-qixa ta’a.
-------------------------2.8
Caalmaan kuufamaa tuqaa a fi b gidduu (vab) jiru ida’ama copha voolteejii tokkoon tokkoo kaappaasiitarii irraa waliin wal-qixa.
---------------------------------------------------------------------2.9
Mee kaappaasiitaansii dimshaashaa qindoomina daandii sirrii fakkii 2.3 irraa CT =haa jennu.
Hariiroo hima 2.2 irraa
, ---------------------------------2.10
Hariiroo hima 2.10 irraa akka hubanutti
----------2.11
Hima 2.10 fi 2.11 hima 2.9 keessa yoo galchinu Garuu hima 2.8 irraa QT =Q1=Q2=Q3=Q4 waan ta’eef -------------------------------2.12 Walumaagalatti kaappaasiitaroonni C1, C2, C3, C4,------ Cn ta,an yoo daandii sirriin qindaa’an kaappaasiitaansiin dimshaashaa ------------------------------------------------------------2.13 Hub. Qindoomina kaappaasiitaroota daandii sirrii keessatti kaappaasiitaansiin dimshaashaa irra xiqqaa tokkoon tokkoo kaappaasiitaansii qindoomina keessa ta’a.
2.3.2 Qindoomina kaappaasiitarootaa daandii wal-tarree
Meeshaalee elektiroonksii keessaatti kaappaasiitaroonni lamaa fi lamaa ol ta’anii wal-cinaa hiriiruun yoo wal-qabatan qindoomina daandii wal-tarree jedhama. Vab Fakkii 2.4 Qindoomina kaappaasiitaroota daandii wal- tarree Qindoomina kaappaasiitaroota daandii wal-tarree keessatti:-
Tokkoon tokkoo kaappaasiitarootaa caalmaa kuufamaa madda itti hidhaman waliin wal-qixa ta’e qabu. --------------------------------------------------2.14
Hammi chaarjii dimshaashaa ida’ama hamma chaarjii tokkoon tokkoo kaappaasiitaroota qindoomina keessaa ta’a. ------------------------------------------------2.15
Hariiroo hima 2.2 irraa
-------------2.16
Hima 2.16 hima 2.15 keessa yoo gachinu -----------------------------------------------2.17
Waluumaagalatti kaappaasiitaroonni kaappaasiitaansiin isaanii C1, C2, C3, --- ,Cn ta,an daandii waltareen yoo qindaa’an
Kaappaasiitaansiin dimshaashaa ida’ama tokkoon tokkoo kaappaasiitaansii qindoomina keessa ta’a. -----------------------------------------------------2.18 HUB. Qindoomina kaappaasiitaroota daandii wal-tarree keessatti kaappaasiitaansiin dimshaashaa irra guddaa tokkoon tokkoo kaappaasiitaansii qindoomina keessaa ta’a.
Fakkeenya Kaappaasiitaroonni lama kan kaappaasiitaansiin isaanii 6µF fi 12µF ta’e madda caalmaa kuufamaa 3V waliin
Daandii sirriin b. Daandii wal-tarreen yoo qindaa’an
Kaappaasiitaansii dimshaashaa tokkoon tokkoo qindoominaa shallagi
Kuufama chaarjii tokkoon tokkoo kaappaasiitara irra jiru qindoomina lamaaniif shallagi.
Kennama barbaadamaa
C1=6µF CT=? Q1=? Q2=?
C2=12µF
Furmaata
Qindoomina daandii sirriif Qindoomina kaappaasiitaroota daandii sirri hammi chaarjii tokkoon tokkoo kaappaasiitarii irraa wal-qixa
=12
Qindoomina daandii wal-tarreef Qindoomina kaappaasiitaroota daandii wal-tarree keessatti waan ta’eef Kaappaasiitaroota sadeen C1=6µF , C2=1µF fi C3=2µF akkaataa sarkiiyuutii armaan gadiitiin wal-qabsiifamaniif Kaappaasiitaansii dimshaashaa shallagi. Voolteejii kaappaasiitaroota tokkoon tokkoo shallagi. 2 V=24V Furmaata.
C2 fi C3 daandii wal-tarreen qindaa’an. C23 fi C1’n daandii sirriin qindaa’an. Kanaafuu
, C1 fi C23 daandii sirriin waan qindaa’aniif chaarjii wal-qixa qabu. Voolteejii tokkoon tokkoo kaappaasiitaroota irraa argachuuf C2 fi C23 daandii wal-tareen waan qindaa,aniif Shaakala.
Kaappaasiitaroonni sadi =6 ta’an daandii sirriin madda caalmaa kuufamaa 120V ta’an yoo charja’an
Kaappaasiitaansii dimshaashaa meeqa ta’a?
Hammi chaarjii dimshaashaa kuufame hagam ta’a?
Kaappaasiitaroonni gaafii 1FFAA armaan olii kun daandii wal-tareen yoo qindaa’an gaafilee a fi b jallatti kennaman irra deebi’ii hojjedhu. Kaappaasiitaansii dimshaashaa sarkiyuutii armaan gadii shallagi. C4 C1=2µF C2=3µF C5 C3=6µF C1 C2 C3 C4=2µF C6 C5= 1µF C6=3µF V= 24V 2.4 Kuufama Anniisaa kaappaasiitariin
2.4.1Kaappaasiitara chaarjaa’e
Kaappaasitariin chaarjaa’e anniisaa kuufama elektirikii ni qaba. Yoo baatiriin kaappaasiitarii chaarjeessuf ni oola ta’e, dalagaan dalagaa’e akka anniisaa kuufama elektirikiitti kaappaasiitara irratti kuufama. Kana irraa ka’uun kaappaasiitarriin meeshaa anniisaa kuusuuf oolu jechuun ni danda’ama.
Dalagaan chaarjii xiqqoo(∆Q) fiixee baatirii nagatiivii irraa gara fiixee baatirii poozatiivii geesuuf dalagaa’e
∆W =V∆Q yoo V caalmaa kuufamaa gidduu bateewwan lamaanii ta’e.
Dalagaan dimshaashaa kaappaasiitara caalmaa kuufamaa zeeroo qabu irraa gara caalmaa kuufamaa’ V ‘tti chaarjeesuuf dalagaa’u
W=QVav
---------------------------------------------------2.18
Dalagaan kun akka anniisaa kuufamaatti(UE) kaappaasiitara keessatti kuufama.
-----------------------------------------------2.19
Garuu waan ta’eef
-------------------------------------------------2.20
Ammas Q=CV waan ta’eef
----------------------------------------------2.21
Fakkeenya shallagamoo
Kaappaasiitarri kaappaasiitansiin isaa 1.2µF ta’e 3kV tti chaarjaa’e. Anniisaa kaappaasiitara kana keessatti kuufame shallagi.
Kennamaa Barbaadamaa
C=1.2µF UE=?
V=3kV
Furmaata Kaappaasiitaroonni lama, C1=5µF fi C2=3µF ta’an daandii daandii paaralaaliin 12V waliin qindaa’an. Caalmaa kuufamaa gidduu bateewwanii jiru shallagi. Chaarjii tokkoo tokkoo kaappaasiitaroota irraa Anniisaa tokkoo tokkoo kaappaasiitaroota irratti kuufame shallagi. Furmaata
Kaappaasiitaroonni kun daandii wal-tarreen waan qindaa’aniif, caalmaan kuufamaa tokkoo tokkoo isaanii kan baatirii waliin wal-qixa.
V1=V2=V=12V C. 2.5.Rukkina anniisaa(uE)
Annisaa kaappaasiitara irratti kuufamee fi cimina dirree eleektirikii gidduu hariiroo cimaatu jira. Kaappaasiitaansiin kaappaasiitaroota battee wal-tarree foormulaa fi caalmaan kuufamaa gidduu batteewwanii tiin akka kennaman barateerta. Anniisaan kaappaasiitara keessatti kuufamu Garuu fi yoo buufne Ad qabee gidduu bateewwaniibakka ciminni elektirikii itti argamuuti. Rukkinni anniisaa(uE) reeshoo annisaa gara qabee ti.
V=Ad=qabee ----------------------------------------2.22 Fakkeenya shallagamoo
Kaappaasiitariin 9.6nC chaarjaa’e tokkoo caalmaa kuufamaa gidduu fiixeewwan isaa 120V qaba. Caappaasiitaansii fi anniisaa kuufamaa shallagi.
Kennama barbaadamaa Furmaata Kaappaasiitariin battee wal-tarree kaappaasiitaansii 500pF fi chaarjii hammi isaa 0.346µC ta’e tokkoo tokkoo batteewwanii irraa qaba. Bateewwan kun yoo 0.453mm addaan fagaatan, Anniisaa kuufamaa fi rukkina anniisaa shallagi. Kennamaa barbaadamaa
UE=? uE =? Furmaata Rukkinni annisaa(uE)
garuu waan ta,eef
waan ta’eef Kanaafuu Shaakala
Kaappaasiitaroonni battee wal-taree kaappaasiitaansii 400pF qaban 1.2mm addaan fagaatu. Rukkina anniisaa yoo caalmaan kuufamaa 250v ta’e gidduu batteewwanii jiraate shallagi.
Qindoomina kaappaasiitaroota armaan gadii ilaaluun, anniisaa kuufamaa
5µF irratti shallagi.
4µF irratti shaallagi 20v Kaappaasiitariin battee wal-tarree kaappaasiitaansii 5pF qabu tokko caalmaa kuufamaa 25V qaba. Bal’inni battee 40cm2 yoo ta’e, Anniisaa kuufamaa shallagi. Rukkina annisaa shallagi. Kaappaasiitariin battee wal-tarree bal’iinsa 40cm2 qabu 2.5mm addaan fagaatu. Yoo baatirii 24V waliin qindaa’e, Annisaa kuufamaa shallagi Rukkina annisaa shallagi. 2.6.Daay-eleektirikii
Daay-elektiriikiin Maal?
Leenjifamtoota! Mata dureewwan darban keessatti kaappaasiitarii battee wal-tarree giduun isaanii vaakiyuumii yookiin immoo qilleensa ta’eef kaappaasiitaansii isaa akkamitti argachuun akka danda’amu barattaniirtu. Batteewwan wal-tarree kana gidduu hittisoo yoo galchine kaappaasiitaansiin isaa maal ta’a sitti fakkaata? Anniisaan kuufamaa hoo? Mee Garee keessaniin irratti mar’adhaatoo dareef dhiyeessa.
Daay-elektiriikiin meeshaa ittisoo kan akka gommaa(rubber), fuullee, waraqaa, pilaastikaa fi k.k.f batteewwan kaappaasiitarii gidduu ka’amanii dha.
Daay-elektiriikiin yoo gidduu batteewwanii jiraate kaappaasiitaansiin kaappaasiitaraa ni dabala.
Taateen day-eleektirikiin qabu Mikaa’eel Faaraadiin yaaliidhaan argame.
Mee battee kaappaasiitarii osoo day-elektiriikiin gidduu isaanii hin galiin Q0 chaarjaa’e haa fudhannu. Mee chaalmaa kuufamaa gidduu isaanii V0 haa jennu.Fakkii 2.5 a ilaali.Kaappaasiitaansiin kaappaasiitaraa osoo day-elektiriikiin gidduu isaanii hin galin Yoo Daay-elektiriikiin guutummaa guututti giduu bateewwanii gale, (fakkii 2.5 b), Caalmaan kuufamaa gidduu batteewwanii ni hir’ata.
Hariiroon caalmaan kuufamaa osoo day-elektiriikiin gidduu batteewwanii hin galinii fi erga day-elektirikiin gidduu isaanii galee booda qaban -------------------------------------------------------------2.23 VD=caalmaa kuufamaa erga day-elektiriikiin galee V0=caalmaa kuufamaa osoo day-elektirikii hin galin k=dhaabbataa day-eleektirikii wantoo jedhama. waan ta’eef ta’a Fakkii 2.5 a. kaappaasiitarii battee wal-tarree giduun isaanii qileensa ta’e
b.kaappaasiitarii battee wal-tarree gidduun isaanii day-elektirikii ta’e
Hima 2.3 keessa bakka yoo buufne CD= kaappaasiitaansii kaappaasitaraa erga day-elektirikiin giduu batteewwanii galee booda.
Kanaafuu ------------------------------------------------------------2.24
Kaappaasiitaansiin battee wal-tarreef waan ta’eef kaappaasiitaansiin battee kaappaasiitarii erga day-elektiriikiin gidduu galee booda akka armaan gadiitti kennama.
-------------------------------------------------------------------2.25
Ciminni dirree elektirikii gidduu batteewwanii jiru erga day-eleektirikiin gidduu isaanii galee maal ta’a siitti fakkaata? Ni dabala moo ni hir’ata?
Akka kaanaan dura beeknuutti ta’a. Hima kana irraa akka hubanuutti caalmaan kuufamaa hariiroo sirrii cimina dirree elektirikii gidduu batteewwanii waliin qaba.
yookaan garuu hima 2.23 irraa waan ta’eef
garuu
Kanaafuu ----------------------------------------------------------2.26
Anniisaan kuufamaa kaappaasiitarii battee wal-tarree gidduun isaan vaakiyuumii yookaan qilleensa ta’e hima kennama.Yoo day-elektirikiin gidduu isaanii gale annisaan kuufamaa
----------------------------------------------------------------------------2.27
annisaa kuufamaa erga daay-eleektiriikiin gidduu batteewwanii galee .
Chaarjiin batteewwan irratti kuufamu daay-eleektiriikiin gidduu isaani osoo hin galinii fi erga daay-eleektirikiin gidduu isaan galee booda wal-qixa. -----------------------------------------------------------------------2.28 ykn ---------------------------------------------------------------------2.29 Rukkinni anniisaa erga daay-elektirikiin gidduu batteewwanii galee booda
Garuu
Garuu waan ta’eef
--------------------------------------------------------------------------2.30
Yoo ta’e.
Waantootni ittisoo ta’an gatii dhaabbataa daay-elektirikii(k) tokkoo olii fi cimina dirree elektirikii kan qilleensaa ol qabu.
Gatiin dhaabbataa daay-elektirikii kan ittisoo muraasaa akka gabatee armaan gadiitti kaa’amee jira.
T.L Wantoota k Cimina dirree elektirikii(V/m)
1
2
3
4
5
6
7 Qilleensa
Fuullee
Gommaa Noopreenii
Bishaan qulqulluu
Vaakiyuumii
Waraqaa
Ku’aartizii baqaa 1.0006
3-7.5
6.7
78.5
1
3.7
3.78 3x106
200x106 12x106 -
16x106
8x106 Fakeenya shallagamaa Kaappaasiitariin battee wal-tarree bal’ina 2000cm2 qabu 1cm addaan fagaatu. Caalmaan kuufamaa yoo gidduun batteewwanii vaakiyuumii ta’e 3000V dha. Yoo daay-eleektiriikiin gidduu isaanii gale caalmaan kuufamaa gidduu isaanii gara 1000V tti gadi bu’e. Kaappaasiitaansii osoo daay-eleektiriikiin gidduu isaanii hin galin shallagi. Hamma chaarjii tokkoo tokkoo kaappaasiitarii irraa shallagi. Kaappaasiitaansii erga daay-eleektiriikiin gidduu isaanii galee booda shallagi. Dhaabbataa daay-eleektirikii shallagi. Cimina dirree eleektiriikii osoo daay-eleektiriikiin gidduu isaanii hin galin shallagi. Cimina dirree eleektirikii erga daay-eleektiriikiin gidduu isaanii galee booda shallagi. Anniisaa kuufamaa osoo daay-eleektiriikiin gidduu isaanii hin galin shallagi. Rukkina anniisaa osoo daay-eleektiriikiin gidduu isaanii hin galin shallagi. Anniisaa kuufamaa erga daay-eleektiriikiin gidduu isaanii galee booda shallagi. Rukkina anniisaa erga daay-eleektiriikiin gidduu isaanii galee booda shallagi. Furmaata. ykn 531nCx1000v = 265.5µJ (105V/m)2=0.133J/m3 Shaakala
Kaappaasiitaansiin kaappaasiitaraa yoo giduun batteewwanii qilleensa ta’e 3µF dha. Kaappaasiitaansii kaappaasiitaraa yoo daay-elektirikiin dhaabbataa daay-elektirikii 2.8 qabu gidduu batteewwanii gale shallagi.
Kaappaasiitarii batteewwan wal-tarree bal’iina 16cm2 fi addaan fageenya gidduu batteewwan lamaanii 0.2cm ta’eef yoo dhaabbataan daay-elektirikiin gidduu isaanii jiru 5 ta’e
Kaappaasiitaansii kaappaasiitaraa shallagi.
Chaarjiin tokkoo tokkoo batteewwan irratti kuufamu hammam ta’a?
Annisaan kuufamaa kaappaasitara charjaa’ee meeqa?
Rukkina annisaa shallagi.
Kaappaasiitaroon batten lama chaarjii hammaan wal-qixa gosaan adda adda ta’e qabu. Yoo gidduun batteewwan kanaa vaakiyuumii ta’e dirreen elektirikii 2.8x105V/m dha. Yoo gidduun batteewwan kanaa daay-elektirikiin guutame dirreen elektirikii 1.2x105V/m ta’a. Dhaabbataan daay-eleektirikii meeqa taa?
Cuunfaa Boqonnichaa
Kaappaasiitariin meeshaa chaarjii fi annisaa elektirikii kuusuuf ooludha.
Kaappaasiitariin batteewwan dabarsoo ta’an lama kan gidduun isaanii vaakiyuumii yookin ittisoon gidduu isaanii galee dha.
Yoo batteewwan chaarjii fi caalmaa kuufamaa V qabaatan, kaappaasiitaansiin kaappaasiitaraa
ta’a.
Kaappaasiitaansiin dandeetti chaarjii kuusuu kaappaasiitarii ti.
Kaappaasiitaansiin bocaa(shape) fi hamma(size) bateewwanii irratti akkasumas yaa’a gidduu battewwanii irratti hunda’a.
Yoo kaappaasiitaroonni N ta’an daandii sirriin qindaa’an kaappaasiitaansiin dimshaashaa
N=1,2,3-------
Yoo kaappaasiitaroonni N ta’an daandii wal-tarreen qindaa’an kaappaasiitaansiin dimshaashaa Anniisaan kaappaasiitara chaarjaa’en kuufamu Anniisaan kaappaasiitara cimina dirree elektirikii gidduu batteewwaniitti uumamuun kuufama. Rukkinni anniisaa cimina dirree eleektiriikii bakka duwwaa Yoo daay-eleektirikiin gidduu batteewwanii gale kaappaasiitaansiin kaappaasiitara Yoo C0 kaappaasiitaansii yeroo gidduun batteewwanii qilleensa ykn vaakiyuumii ta’ee fi
CD kaappaasiitaansii erga daay-eleektiriikiin gidduu batteewwanii galee booda ta’e.
Gaafilee
Faayidaa kaappaasiitariin qabu tarreessi.
Kaappaasiitaansiin kaappaasitara tokkoo maal fa’a irratti hundaa’a?
Qabattoota Kaappaasiitaansiin kaappaasiitara battee wal-tarree murteessan tarreessi.
Kaappaasiitaroonni C1, C2, C3, --- CN ta’an
Daandii siriin yoo qindaa’an kaappaasiitaansii dimshaashaa akkamitti argata?
Daandii wal-tarreen yoo qindaa’an kaappaasiitaansii dimshaashaa akkamitti argata?
Ida’amni chaarjoota batteewwan kaappaasiitarii irraa zeeroo ta’a. kaappaasiitariin maal kuuse?
Daay-eleektirikiin gidduu baattewwan kaappaasiitarii yoo gale
Kaappaasiitaansiin maal ta’a?
Ciminni dirree elektirikii maal ta’a?
Anniisaan kuufamaa maal ta’a?
Rukkinni anniisaa maal ta’a? Pirobileemoota Kaappaasiitarri raadiyoo keessaa kaappaasiitaansii 2x10-8F qabaate fi maddaa caalmaa kuufamaa 10V tti yoo hidhamee chaarjaa’e, chaarjii hammam kuusa? Kaappaasiitariin kaappaasiitaansii 18000pF ta’e chaajii hammi isaa 8x10-8C ta’u yoo kuuse batten kaappaasiitarii kanaa caalmaa kuufamaa hagamiitti hidhamee chaarjeeffame? Batteen kaappaasiitarii kaappaasiitaansii 240pF qabu chaarjii hammi isaa 40nC tokkoo tokkoo batteewwan irraa qaba. Addaan fageeny batteewwan gidduu jiru 0.2mm yoo ta’e Bal’ina tokkoo tokkoo batteewwanii barbaadi. Caalmaa kuufamaa gidduu batteewwanii shaallagi. Dirree eleektirikii gidduu batteewwanii shallagi. Batten kaappaasiitarii wal-tarree bal’ina 40cm2 qabu 2.5mm addaan fagaatu. Yoo baatirii 24V qabutti hidhaman Kaappaasiitaansii isaa shallagi. Cimina dirree eleektirikii shaallagi. Kaappaasiitaroonni lama daandii sirriin yoo qindaa’an kaappaasiitaansiin dimshaashaa 1µF ta’a. kaappaasiitaroota kana keessaa tokko yoo 1.5µF ta’e kaappaasiitaansii lammaffaa shallagi. Kaappaasiitaroonni lama daandii wal-tarreen yoo qindaa’an kaappaasiitaansiin dimshaashaa isaanii 8µF yoo ta’ee fi daandii sirriin yoo qindaa’an immoo kaappaasiitaansiin dimshaashaa isaanii tokko lammaffaa tokkoo isaanii yoo ta’e kaappaasiitaansii kaappaasiitaroota lamaanii barbaadi. Kaappaasiitaroonni lama daandii wal-tareen yoo qindaa’an kaappaasiitaansiin dimshaashaa isaanii 9µF fi kaappaasitaroonni kun daandii sirriin yoo qindaa’an kaappaasiitaansiin dimshaashaa isaanii 2µF yoo ta’e kaappaasiitaansii tokkoo tokkoo kaappaasiitarootaa shallagi. BOQONNAA 3
3. KAARENTII ELEKTIRIKII fi Sarkiyuutii DC
Seensa
Boqonnaa darban keessatti waa’ee taateewwan elektirikaalaa yoo qo’annu chaarjota ikuliibiramii irra jiran ykn elektiroostaatiksii qofa irratti xiyyeeffannee turre. Mata duree kana jalatti garuu waa’ee daayinaamiksii chaarjii ykn chaarjota sochiirra jiranii kan barannu yoo ta’u, Chaarjotni sochiirra jiran kaarentii elektirikii jedhamu. Karentiin elektirikii yaa’insa chaarjotni gurmuun kallattii tokko irra dabarsoo daandii cufaa sarkiyuutii elektirikii jedhamu keessa taasisanidha.
Mata dureen kun kan irratti xiyyeeffatu hiikkoo karentii elektirikii, yaa’insa chaarjotaa wantoota dabarsoo ta’an keessaa, saffisa diriiftii,rukkina kaarentii, Seera Hoomii, ittisaa fi ittisummaa, qindoomina ittisoowwanii,Humna elektiroomootiivii fi maddoota isaa, annisaa elektirikaalaa fi aangoo yoo ta’u Seerota kirchoofiin boqonnaan kun kan guduunfamu ta’a.
Kaayyoo boqonnaa kanaa
Barattootni erga boqonnaa kana baratanii xumuraniin booda:
Daayinaamiksii chaarjii fi elektiroostaatiksii adda ni baafatu.
Hiikkoo kaarentii elektirikii fi rukkina karentii ni kennu.
Ittisa, ittisoo, dabarsummaa fi ittisummaa adda ni baafatu.
Seera Hoomii fayyadamuun gaafffilee garaagarii ni furu.
Qinddoomina ittisoowwanii lameen adda ni baafatu.
Hiikkoo humna elektiroomootiivii ni kennu.
Maddoota emf ni tarreessu.
Annisaa elektirikaalaa fi aangoo adda baasuun ni ibsu.
Annisaa elektirikaa keessa maddaatti fi sarkiyuutii alaa keessatti gara ho’aatti jijjiirame ni shallagu.
Seerota Kirchoof lameen fayyadamuun gaaffilee garaagarii ni furu.
3.1. Kaarentii elektirikii fi Rukkina kaarentii
Mata duree kana jalatti waa’ee yaa’insa chaarjii elektirikii wantoo keessaa qo’anna. Yaa’insi gurmuu chaarjotaa kaarentii elektirikii jedhamus chaarjotni sochii irra jiran marti kaaarentii elektirikii jedhamuuf hin danda’amu. Karentiin elektirikii wantoo tokko keessa jiraachuuf yaa’insi chaarjii dimshaashaa wantoo sana keessa jiraachuu qaba.
Maateeriyaalotni dabarsoo ta’an kanneen akka Silverii, Kopparii, Aluuminiyeemii fi kan biroonis elektiroonota walabaa qabaachuun isaanii ni beekama. Elektiroonotni walabaa kunniinis kallattii adda addaa irra ni socho’u garuu kaarentii elektirikii kan hin jedhamneef sababa yaa’insi chaarjii dimshaashaa hin jirreeefidha. Haata’u malee yoo fiixeewwan isaanii madda caalmaa kuufamaatti qabsiifne chaarjotni kallattii tokko irra akka yaa’an gochuun yaa’insi chaarjii dimshaashaa akka jiraatu gochuun karentiin akka dabarsoo sana keessa yaa’u taasisuun ni danda’ama.
Kaarentii elektirikii: reetii yaa’insa chaarjii elektirikii dabarsoo keessaati.
Yoo reetiin yaa’insa chaarjii yeroo irratti kan hin hundoofne ta’ee fi chaarjiin hammi isaa ∆Q ta’e ballina qaxxaamuraa dabarsoo keessa yeroo ∆t keessatti daddarbe kaarentiin elektrikii haala armaan gadiin ibsama
------------------------------------------(3.1)
Yuunitiin waltawaa(SI) kaarentii elektirikii Ampeerii(A)dha.
1A=1C/s-------------------------------------------------(3.2)
Himni (3.2)armaan olii kan mullisu kaarentiin Ampeerii tokko kan uumamu yeroo chaarjiin hammmi isaa Kolombii tokko ta’e ballina qaxxaamuraa dabarsoo keessa yeroo sekondii tokkotti darbedha.
Karentiin elektirikii yaa’insa isaa fi hamma isaan ibsamus safartamoo kal-dhabeedha, kanaaf akka kal-qabeetti hin ida’amu. Kallattiin yaa’insa kaarentii elektirikii kan ibsamu kallattii yaa’insa baattoo chaarjii poozatiiviitiinidha,kanaaf sarkiyuutii keessatti kaarentii jedhamee kan moggaafamu karentii waliigalteedha malee karentii elktiroonii miti. Kallattiin yaa’insa elktiroonii faallaa yaa’insa karentii elektirikiiti.
Fakkeenya shallagamoo
kaarentiin dhaabbataa 0.5A ta’e shuboo keessa yoo yaa’e chaarjii hangamiitu daqiiqaa tokko keessatti shuboo kana keessa darba?
Furmaata: xiyya kaatoodii keessa kaarentiin 30µA kan yaa’u yoo ta’e, elektiroonii meeqatu sekondii 40 keessatti iskiriinii kaatoodii kanaa rukkuta? Furmaata; ;t = 40s barbaadama Rukkina Karentii(J)
Bartoota garaagarummaa kaarentii fi rukkina kaarentii ni beektuu?
Yeroo tokko tokko kaarentii ballina qaxxaamuraa dabarsoo iddoo murtaa’e tokkotti yeroo itti nu barbaachisu ni jiraata. yeroo kana yaa’insa kaarentii ballina dabarsoo keessaa ibsuuf safartamoon nugargaaru rukkina kaarentii jedhama. Rukkinni kaarentii dabarsoo iddoo tuqaa murtaa’e tokkoo keessaa reeshoo kaarentii dabarsicha keessaa ballina qaxxaamuraa dabarsichaati.
Bifa herregaan yoo ibsamu:
----------------------------------------------------------(3.3)
Yuunittin rukkina kaarentii A/m2 dha.
Hariiroo rukkina karentii fi saffisa diriiftii ibsuuf mee dabarsoo armaan gadii kan ballinni qaxxaamuraa isaa A, dheerinniisaa l fi karentiin keessa isaa yaa’u fudhannee yaalaallu. Fakkii 3.1 dabarsoo karenttin keessa yaa'u Dabarsoon armaa olii odoo madda waliin wal-hin qunnamiin yaa’insa elektiroonota walabaatu kessa isaa kallattii adda addaa irra jiraata. Yoo madda waliin qindaa’e immoo kallattii tokko irra faallaa kallattii cimina dirree elektirikii ariitii diriiftii(Vd)tiin yaa’uu yoo eegalan, charjotni poozativii immoo kallattii cimina dirree elektirikii irra yaa’u jedhameetu yaadama.
Lakkoofsi baattoo chaarjolee dabarsoo dheerina keessaa nA yoo ta’a, n, lakkoofsa baattoo chaarjii irra qabeeti.
Chaarjiin dimshaashaa dheerina dabarsoo kana keessaa argachuuf chaarjii bu’uuraan(e) baayyisuu qabna;
-----------------------------------------------------------(3.4)
Kaarentiin dheerina dabarsoo kana keessaa immoo Yeroon chaarjotni dheerina dabarsoo kana keessa yaa’uuf itti fudhate haala armaan gadiin ibsuun ni danda’ama.
hima kana hima kaarentii armaan olii keessa galchuun Rukkinni kaarentii immoo ne- chaarjii poozatiiviitiif gatii poozatiivii kennuun kallattiin rukkina karentii fi saffisa diriiftii tokko ta’uu yoo mullisu, chaarjii nagatiiviitiif immoo gatii nagatiivii kennuun faallaa ta’uu isaanii ibsa. ne—rukkina baattoo chaarjii yoo ta’u yuunitiin isaa C/m3 dha. Fakkeenya shallagamoo Dabarsoo silverii elektiroonii walabaa 5.8x1028/m3 qabuu fi dayaameetiriin isaa 1mm ta’e keessa chaarjiin 60C sa’a tokkotti yoo darbe
a). kaarentiin shuboo keessaa meeqa?
b). hammi ariitii diriiftii elektiroonii shuboo keessaa meeqa?
Furmaata 3.1.1.Ittisaa fi ittisummaa
Wantootni dirreen elektirikii alaa isaa irratti dalagaa’e akkaataa mormii of-irraa godhan irratti hundaa’uun iddoo sadiitti qoodamu.Isaanis: Dabarsoo,badhiidabarsoo, fi miti-dabarsoo. Amalli isaan dabarsoo cimaa(perfect conductor), badhiidabarrsoo cimaa fi miti dabarsoo cimaa(perfect insulator) ta’an kan ittiin safaramu ittisummaa isaaniitiin. Garaagarummaan isaaniis dabarsoon kanneen akka kopparii, Aluuminiyeemii fi kkf yoo ta’an ittisummaa xiqqoo waan qabaniif karentii elektirikii sirriitti of keessa dabarsu. Ittisummaan isaas tempireechera waliin kan dabalu ta’a.Badhii dabarsoon kanneen akka kaarboonii,silkonii,fi kkf yoo ta’an kaarentii elektirikii xiqqoo xiqqoo of keessa dabarsu. Dabarsummaan isaaniis tempireechera dabaluu fi wantoota biroo(booressitoota) itti makuun dabala.Dabarsummaan isaanii daballaan ittisummaan isaanii ni xiqqaata.Miti dabarsoon kanneen akka fuullee, muka gogaa fi kkf yoo ta’an karentii elektirikii of keessa hin dabarsan.
Gaaffii bu’uuraa:
Leenjifamtoota; garaagarummaa ittisaa,ittisummaa fi dabarsummaa ibsuu dandeessuu?
3.1.2.Ittisummaa(p)
Hammi rukkina karentii dabarsoo keessaa cimina dirree elektirikii waliin hariiroo sirrii qaba.Keessumaa wantoota sibiila ta’aniif hariiroon safartamoo kanneen lamaanii bifa herregaan haala armaan gadiin ibsuun ni danda’ama. Reeshoon cimina dirree elektirikii rukkina karentiitiif dhaabbataa ta’a
(p)--------------------------------------------------------------(3.7)
Dhaabbataan kun ittisummaa wantootaa yoo jedhamu yuunitiin isaas Hoom-meetirii(Ω.m)
Dabarsummaan(σ) fuggisoo ittisummaati
-----------------------------------------------------------------------------(3.8)
dabarsummaa fuggisoo yuunitii ittisummaati(Ω.m)-1
Gabatee ittisummaa wantoota muraasaa qabate Wantoo p(Ω.m)
Silverii 1.47x10-8
Kopperii 1.72x10-8
Aluuminiyeemii 2.63x10-8
Muka 108-1011
Meetii 1.62x10-8
Warqee 2.44x10-8
Ayiranii(sibiila) 9.69x10-8
Kaarbonii 3.5x10-5
Fuullee 1010-1014
Silkonii 2300
Liidii 22x10-8 Fakkenya shallagamoo
Gabatee armaan olii irratti hundaa’uun rukkinni karentii 50A/m2 ta’e dabarsoo kopparii keessa akka jiraatu gochuuf hammi cimina dirree elektirikii barbaachisu hangam ta’a?
Furmaata: Hojii Garee: Gaaffii armaan olii irratti hundaa’uun dabarsoo silkoniitiif cimina dirree elektirikii shallagi.
Gatiin kofiishentii tempireecheraa +ve ta’uun kan mullisu ittisummaan tempireechera waliin dabaluu isaa yoo ta’u wantootni dabarsoo ta’an hundi itttisummaan isaanii tempireechera waliin dabala. Gatiin kofiishentii nagatiivii ta’uun isaa kan mullisu immoo ittisummaan tempireechra waliin xiqqaachuu isaati, wantootni badhii dabarsoo ta’an gatii ittisummaa –ve ta’e qabaatu. Wantootni muraasni ittisummaan isaaniis tempireechera waliin hin jijjiiramnes ni jiru. Walumaagalatti dabarsummaa fi ittsummaan fuggisoo walii ta’anii amala elektirikaalaa wantootaa ibsuuf kanneen gargaarani dha.
3.2. Ittisa(R)
Bartoota garaagarummaa ittisoo fi ittsaa gareen mariyadhaatii dareef ibsaa.
Ittisoo- meeshaa(elementii sarkiyuutii) ta’ee mormii yaa’insa karentii elektirikii irratti akka taasisuuf kan tolfamedha.
Iddo bu’een isaas sarkiyuuta keessatti,
Ittisa(R) –safartamoo ta’ee mormii yaa’insa karentii elektirikii irratti taasifamudha.
Mee dabarsoo ballinni qaxxaamuraa isaa A fi dheerinni isaa ta’e haala fakkii armaan gadii irraatti fudhannee yaalaallu. Fakkii 3.2 dabarsoo karentiii baatu Va-Vb=∆V-caalmaa kuufamaa fiixee darsoo gidduu
I-kaarentii dabarsoo keessaa
E-cimina dirree elektirikii fiixee dabarsoo gidduu
Hariiroon cimina dirree elektirikii fi kuufamni elektirikii fiixee dabarsoo gidduu bifa herregaan haala armaan gadiin ibsuun ni danda’ama.
------------------------------------------------------------------(3.9)
Hima (3.9) Rukkina kaarentii fi ittisummaa himoota armaan dura ilaalle (3.3) fi (3.7) waliin haala armaan gadiin qindeessuun ni danda’ama Seera Hoomii irraa
waan ta’eef
-------------------------------------------------------------------------------(3.10)
Hima (3.10) olii irraa ittisni dabarsoo ballina qaxxaamuraa dabarsoo waliin hariiroo fuggisoo yoo qabaatu dheerina dabarsoo waliin hariiroo sirrii qabaachuu isaa mullisa.
Sababa ittisummaan dabarsoo tempireechera waliin jijjiiramu ittisni dabarsoo tempireechera waliin haala armaan gadiin jijjiirama.
--------------------------------------------------------(3.11)
ittisa dabarsoo yeroo tempireecherri
ittisa yeroo tempireecherri
kofiishentii tempireecheraa
Kofiishentiin ittisummaa wantoota garaagarii gabatee armaan gadii irratti tarraa’ee jira.
Wantoo ( ) Aluuminiyeemii 0.0039
Kopparii 0.00393
Meetii 0.0038
Warqee 0.0034
Pilaatiiniyeemii 0.00392
Taangistenii 0.0045
Ayiranii 0.0050
Liidii 0.0043
Silverii 0.0038
Kaarbonii -0.0005
Gabatee kofiishentii ittisummaa wantootaa
Fakkeenya shallagamoo Shuboon Aluuminiyeemii karentii baatu daayaameetiriin isaa 0.8mm ta’ee fi dirreen elektirikii shuboo sana keessaa 0.64V/m yoo ta’e
a). kaarentii hangamiitu shuboo sana keessa yaa’a?
b). Caalmaan kuuufamaa qabxiilee lamaa dabarsicha irratti 12m wal-irraa fagaatan gidduu jiru meeqa ta’a? c). Dabarsichachi yoo 12m kan dheeratu ta’e ittisni isaa hangam ta’a?
Furmaa
PAl=2.63x10-8Ωm, D=0.8m, r=0.4m
A=πr2=3.14(0.4m)2=0.5024m2 shaakalaa
Wantoon tokko ittisa 150.4Ω tempireechera 200c fi ittisa 152.8Ω tempireecherra 280c irratti yoo qabaate kofiishentiin ittisummaa tempireechera wantoo kanaa hangam ta’a?
3.3 Seera Hoomii
Caalmaan kuufamaa fiixee dabarsoo gidduu jiru yeroo dabalu kaarentiin dabarsicha keessaas akka dabaluu fi yeroo caalamaan kuufamaa dabarsicha keessaa yemmuu xiqqaachaa adeemu kaarentiin dabarsicha keessa yaa’u akka xiqqaatu yeroo jalqabaaf yaaliin kan mirkaneesse Fiizistii Georg Simaan Hoom(Ohm) jedhamu nama yeroo baroota [1789-1854] gidduu turedha. Akka inni yaaliin mirkaneessetti reeshoon caalmaa kuufamaa kareniitiif dhaabbataa yemmuu ta’u dhaabbataan kunis ittisa(R) dabarsichaati. Seerii kuuniis kan jedhu “ Kaareentiin eektirikii dabarsoo keessa yaa’u fi caalmaa kuufama fixewwaan dabrsichaa gidduu jiru hariiroo sirrii waliin qabu.’’jedha.
Bifa herregaan yoo ibsinu , ------------------------------------------------------(3.12) Himni armaan olii kun seera Hoomii jedhama.
,n karentii dabarsicha keessaa yoo ta’u, n caalmaa kuufamaa fiixee dabarsicha gidduuti.
R- ittisaa ittisoo yeroo ta’u yuunitiin isaa ohmii ( ) jedhama. 1 =
3.4 Qindoomina Ittisoowwanii
Sarkiyuutota dhugaa kanneen akka TV, Kompiitera Raadiyoo fi kkf keessatti Maddootni emf, ittisoowwan, tiraansfoormerootni, fi kaappaasiterootni hedduun neettiwoorkiin qindoomanitu tajaajila barbaachisu kennu.
Mata duree kana jalattis ittisoowwan lamaa fi isaa ol-ta’an neettiwoorkiin qindooman akkaataa itti salphisuun ittisoo tokko kan ittsini isaa tajaajila ittisoowwan sana waliin wal-qixa laachuu danda’u kan barannu ta’a. Walumaagalatti mala sarkiyuutii qindoomina daandii sirrii fi daandii wal-tarree keessatti ittisoowwan lamaa fi isaa ol ta’an ittisoo tokkoon bakka buufaman kan gadi fageenyaan ilaallu ta’a.
3.4.1. Qindoomina ittisoowwanii daandii sirrii
Mee qindoomina ittisoowwan sadii kanneen ittsa R1, R2, fi R3 qaban haala fakkii armaan gadiin duraa duubaan fiixee- fiixee isaanii (end-to-end) walitti qabsiifaman fudhannee yaalaallu. Qindoominni akkanaa kun qindoomina daandii sirrii jedhamee beekama. Qindoomina daandii sirriitiif daandiin yaa’insa karentii tokko qofa waan ta’eef kaarentiin tokkoon tokkoo ittisoowwan keessaa kaarentii dimshaashaa sarkiyuutii sanaa waliin wal-qixa ta’u.
Bifa herregaan
…-------------------------------------------------------------(3.13 ) Fakkii 3.1 Sarkiyuutii ittisoowwan daandii sirrii.
Caalmaan kuufamaa dimshaashaa fiixeewwan maddaa gidduu jiruu fi ida’amni voolteejii tokkoon tokkoo ittisoo keessatti cophee wal-qixa ta’a.
VAB=V= V1+V2+V3---------------------------------------------------------------(3.14)
Seera Hoomii fayyadamuun
VAB=V= IReff, V1=I1R1, V2=I2 R2, V3=I3R3 yoo ta’an himoota kanneen hima 3.14 waliin yoo qindeessinu
VAB=V= V1+V2+V3
IReff=I1R1 + I2 R2 +I3R3, hima kan hima 3.13 waliin yoo walitti fiduun ibsinu
IReff=I(R1 + R2 +R3)
Reff=R1 + R2 +R3---------------------------------------------------(3.15)
Walumaagalatti, ittisoowwan baayyinni isaanii n, ta’an yoo daandii sirriin qindaa’an ittisni dimshaashaa isaanii ida’ama ittisa ittisoowwaniin qixxee ta’a. Bifa heregaanis haala armaan gadiin ibsama.
Reff= -------------------------------------------------(3.16)
Hima kana irraa akka hubatamuun danda’amutti ittisoon tokkichi ittisoowwan lamaaf isaa ol ta’an kennaman bakka bu’u ittisa tokkoon tokkoon isaanii qabaniin oli waan qabuuf, ittisoo ittisni isaa gauddaa ta’e argachuu yoo barbaadne ittisoowwan daandii sirriin qindeessuu qabna jechuudha.
Sarkiyuutiin salphaa qindoomina ittisoowwan armaan olitti kennaman bakka bu’uu danda’u haala armaan gadiin kaa’ameera. 3.4.2 Qindoomina ittisoowwan Daandii wal-tarree.
Qindoominni ittisoowwanii daandii wal-tarree yeroo ittisoowwan lamaa fi isaa ol-ta’an wal-cinaa naquun(side-by-side) qunnamsiisnu kan uumamudha. Mee Ittisoowwan sadii kanneen ittisni isaanii R1. R2 fi R3 ta’e akka sarkiyuutii armaan gadiitti qindaa’an haa ilaallu. Fakkii Qindoomina ittisoowwan daandii wal-tarree Qindoomina daaandii wal-taree ittisoowwanii keessatti fiixeewwan tokkoon tokkoo ittisoowwanii gama lachuun xuqaa tokko irratti qabsiifamu, haaluma fakkii olii irratti agarsiiifamuuf yaadametti. Fiixeen gara oliitiin ittisoowwan sadeenii tuqaa a irratti yoo wal-qunnaman fiixeen gara gadiitiin sadan isaanii tuqaa b irratti wal-qunnamanii jiru. Kun immoo kan mullisu ittisoowwan hundi fiixee kuufama wal-qixa qabu irratti wal-qunnamanii waan jiraniif voolteejiin tokkoo tokkoo ittisoowwan keessaa fi voolteejiin madda irraa argame wal-qixa ta’uu isaati. Haaluma kanaan:
----------------------------------(3.17)
Sarkiyuutii olii irraa tuqaan a fi b qabxii damee ce’umsaa waan ta’aniif, gitaa’insa chaarjii irraa ida’amni karentii tuqaa kanneen seenee fi keessaa bahe wal-qixa ta’a.
-------------------------------------------------(3.18)
Seera Hoomii irraa ------------------------------------------(3.19)
Yoo ittisoowwan lama daandii wal-tarreen qindaa’anii jiraatan immoo
---------------------------------------------------(3.20)
Ittisoowwan baayyinni isaanii n, ta’e yoo qabaanne ittisni dimshaashaa
------------------------------------(3.21)
-ittisa dimshaashaa dha.
Himmni olii(3.20) kun kan mullisu ittisni ittisoo dimshaashaa ittisa tokkoon tokkoo ittisoowwanii gadi ta’uu isaati. Kanaaf sarkiyuutii keessatti itttisoo ittisni isaa xiqqoo yoo barbaadne ittisoowwan qabnu daandii wal-tarreen qindeessu qabana jechuudha.
Fakkeenya shallagamoo Sarkiyuutii armaan gadii irratti hundaa’uun
a). Ittisa dimshaashaa
b). kaarentii tokkoon tokkoo ittisoowwan keessaa
c). Kaarentii dimshaashaa shallagi. Furmaata
a). qindoominni ittisoowwani qindoomina wal-tarree waan ta’eef b). Seera Hoomii fayyadamuun c). Chaarjiin gitaa’aa waan ta’eef qabxii ‘a’ sarkiyuutichaa irratti 2. Sarkiyuutii armaan gadii irratti hundaa’uun a). Ittisa dimshaashaa R tiin
b). Kaarentii tokkoon tokkoo ittisoowwan keessaa I fi R tiin
c). Kaarentii dimshaashaa e fi R tiin Furmaata a). fi ,n daandii sirriin waan qindaa’aniif Ittisoon ittisni isaanii fi wal-tarreen waan qindoomaniif = = fi ,n daandii sirriin waan qindoomaniif ittisni dimshaashaa sarkiyuutichaa b). Voolteejiin ittisoo ittisni isaa fi voolteejiin ittisoo ittisni isaa keessaa wal-qixa ta’a
innis voolteejii madda yaadaa kenname irraa argamee hirrisuu kan ittisoo jalqabaa keessatti copheeti
= c). shaakala
Sarkiyuutii armaan gadii irratti hundaa’uun yoo ta’e gatii ittisa dimshaashaa fi kaarentii dimshaashaa shallagi. 3.5 Humna elektiroomootiivii(emf)
Sarkiyuutiin guutuu tokko yoo xiqqaate ittisoo fi madda caalmaa kuufamaa qabaachuu qaba. Fakkii 3.8 Sarkiyuutii guutuu(ittisoo fi madda qabu) Maddoota humna elektiroomootiivii kanneen jedhaman: seelii soolaarii, seelii baatiriifi Jenereetarii yoo ta’an isaanis annisaa mekaanikaalaa, ho’aa,keemikaalaa fi kkf gara annisaa elektirikaalaatti gedderuun gara sarkiyuutii isaan waliin qindoometti dabarsu.Maddi humna elektiroomootiivii gosa lamatu jiru. Isaanis
Madda yaadaa:
caalmaa kuufamaa dhaabbataa ta’e fiixee isaa gidduutti kan maddisiisu ta’ee ittisoon keessoo isaa baayyee xiqqoo waan ta’eef akka illacha keessa hin galletti fudhatama(r=0), kanaaf mormiin yaa’insa karentii irratti keessoo maddaatti taasifamu hin jiru.
Caalmaan kuufamaa fiixee isaa gidduu jiru humna elektiroomootiivii waliin qixxeedha ( ).
Karentiin sarkiyuutii madda yaadaa qabuu ta’a. ittisa dimshaashaa sarkiyuutii madda sana waliin qindaa’eeti. Sarkiyuutii Madda yaadaa Madda Dhugaa: Mormiin yaa’insa karentii irratti madda keessatti taasifamu waan jiruuf ittisni keessoo isaa zeeroo irraa adda ta’a(r=0). Caalmaan kuufamaa fiixee isaa gidduu jiru sarkiyuutii alaa waliin qindoome irratti hundaa’a, kanaaf humna elektiroomootiivii waliin qixxee hin ta’u ( ). Kaarentiin dimshaashaa madda dhugaa waliin qindoomees , -ittisa dimshaashaa sarkiyuutii maddda sana waliin qindaa’eeti. Sarkiyuutii madda dhugaa Fakkeenya: 1). Baatiriin humna elektiroomootiivii 12V fi ittisa keessaa 0.05Ω qabu yoo ittisoo ba’aa ittisni isaa 3Ω ta’e waliin qindoome karentii sarkiyuutii sana keessaa shallagi.
Furmaata
.
Gaaffii shaakalaa:Sarkituutii armaan gaditti kennameeef yoo ittisni keessoo tokkoon tokkoo maddootaa 1Ω ta’e
a). Kaarentii sarkiyuuticha keessaa
b). Vab seelii baatirii =6V
c). Vab seelii baatirii shallagi. sarkiyuutii maddoota daandii sirriin qindaa'an 3.6. Annisaa elektirikaa fi Aangoo sarkiyuutii DC
Kutaa dabre keessatti waa’ee maddoota emf ilaaluun keenya ni yaadatama. Maddi emf gosoota annisaa garaagarii gara annisaa elektirikaatti akka jijjiiruu fi humni miti-elektrikaa(Fn) ta’e baattoo chaarjolee irratti dalagaa dalaguun akka isaan fiixee kuufama gadi aanaa irraa gara kuufama olaanaatti yaa’an taasisuu isaas laalleerra. Mata duree kana jalatti immoo dalagaa humna miti-elektiroostaatksiitiin dalagamu fi reetii gegedderama annisaa keessaa fi ala maddaatti taasifamu adda baafnee laalla.
Annisaa elektirikaalaa: Mee sarkiyuutii armaan gadii fudhanne yaalaallu Sarkiyuutii maddaa fi ittisoo qabu Yeroo chaarjiin madda keessa fiixee a irraa gara fiixee b tti deemu dirreen elektirikiis ta’e humni miti-elektirikii chaarjii kana irratti dalagaa dalagu. Dalagaan dimshaashaa chaarjii poozatiivii Q irratti dalagamu hamma annisaan kuufama elektirikaalaa dabalee(∆QVab) yokaan hamma annisaan keemikaalaa seelii sana keessaa ittiin xiqqaate waliin qixxee ta’a.
Bifa herrregaan --------------------------------------------------------(3.22)
Himni kun kan mullisu annisaa kuufama elektirikaalaa sarkiyuutii sanaaf daddarbedha. Haata’u malee yeroo chaarjiin tuqaa c irraa gara tuqaa d tti deemu annisaan kuufama elektirikaalaa kun ni dhabama sababa walitti bu’iinsa elektiroonotaa fi atoomota ittisoo sana gidduutti taasifamu. Adeemsa kana keessa annisaan kuufama elektirikaalaa kun gara annisaa ollannaa molokiyuulota ittisoo keessaatti gegeddaramu.
Aangoo(P): Reetiin annisaan kun itti gara annisaa birootti ittisoo keessatti jijjiiramu aangoo yoo jedhamu bifa herregaan -------------------------------------------------------(3.23)
Himni kun aangoo gara sarkiyuutii alaatti daddarbedha.
Jijjiiramni annisaa gara elektirikaalaatti ta’uu fi elektirikaala irraa gara birootti taasifamu elementii sarkiyuutii sana irratti hundaa’a.
Fakkeenyaaf yoo sarkiyuutii ittisoo qofa qabu fudhanne annisaan elektirikaalaa gara ho’aatti kan gedderamu ta’a. Reetii gegedderama annisaa kanaas haala armaan gadiin ibsuun ni danda’ama
----------------------------------------------------(3.24)
---------------------------------------------------(3.25)
Reetiin gegedderama annisaa elektrikaalaa gara ho’aatti madda dhugaa keessaatti taasifamu
-----------------------------------------------------------(3.26)
Fakkeenya:Sarkiyuutii armaan gadii irratti hundaa’uun yoo fi ta’anii fi cuufamni fiixee madda giduu jiru ta’e
a). Ittisoo isa kamitti aangoon guddaa daddarbe?
b) ida’amni aangoo ittisoowwan lameeniif daddarbe fi aangoo madda irraa argamee wal-qixa ta’uu mirkaneessi.
c). Yoo maddi ittisa keessoo 0.5Ω kan qabu ta’e reetiin annisaan madda keessatti gara ho’aatti gedderame hangam? Furmaata: Akkuma sarkiyuutii irraa hubachuuf danda’amutti qindoomina ittisoowwanii daandii wal-tarree waan ta’eef kuufamni isaanii kan maddaa waliin qixxeedha.
a). hima jedhu irratti hundaa’uun
kan ittisoo ittisni isaa 11Ω Kan ittisoo ittisni isaa 22Ω immoo Kanaaf aangoo fi ittisni fuggisoo waan ta’aniif kan ittisa guddaa qabu aangoo xiqqaa qabaata.
b). seera Hoomii fayyadamuun Aangoon madda irraa argame c). 3.7 Seerota Kirchoof
Gaaffii bu’uuraa: Sarkiyuutii hunda mala qindoomina wal-tarree fi qindoomina daandii sirrii fayyadamuun gara sarkiyuutii salphaatti jijjiiruun ni danda’amaa?.
Seerotni Kirchoof lamatu jiru isaanis:
a). Seera karantii kirchoof/seera tokkoffaa kirchoof
b). Seera voolteejii kirchoof/seera lammaffaa kirchoof
a). Seera karantii kirchoof
Neetti-woorkii elektirikaalaa kami-iyyuu(hunda) keessatti ida’amni karentii qabxii damee ce’umsaa keessatti zeeroo ta’a.
Bifa herregaan
------------------------------------------------------------------------3.27
Karentiin qabxii damee ce’umsaa seenu yoo +ve ta’u kan ba’u immo –ve ta’a.
Mee karentoota dabarsoo armaan gadii keessaa fudhannee yaalaallu: Dabarsoo karentiin keessa qaxxaamuru Neetti-woorkiin armaan olii qabxii damee ce’umsaa tokko qofa qaba tuqaaC irratti. Qabxii kana irratti seera Kirchoof tokkoffaa yoo fayyadamnu ,n kan qabxii seene waan ta’eef +ve yoo ta’u kanneen hafan lameen qaxii kana keessaa waan ba’aniif –ve ta’u.
------------------------------------------------------(3.28)
Hima kana irraa seera karentii haala armaan gadiin ibsuun ni danda’ama. Ida’amni karentii qabxii damee ce’umsaa seenuu fi ida’amni karentii qabxii dame ce’umsaa keessaa ba’u wal-qixa kan jedhu ta’a.bifa herregaan
-------------------------------------------------(3.29)
Seerri karentii kirchoof gitaa’ummaa chaarjii kan ibsudha. Kana jechuunis chaarjiin qabxii damee ce’umsaa seene tuqaa sana keessatti hin kuufamu waan ta’eef bahuu qaba jechuudha.
2). Seera voolteejii kirchoof
Daandii neettiwoorkii cufaa tokoo(Luuppii) keessatti ida’amni voolteejii elementii sarkiyuutii sana keessati cophee maddoota Luuppii sana keessatti argamanii dabalatee zeeroo ta’a jedha.
---------------------------------------------------------(3.30)
Seerri voolteejii kirchoof gitaa’insa annisaa ibsa. Kana jechuunis jijjiiramni annisaa dimshaashaa yeroo chaarjiin sochii marsaa cufaa tokkoo xumuruu zeeroo ta’uu qaba. Kunis kan ta’eef annisaan chaarjii yeroo ittisoo keessa darbu xiqqaaate fi annisaa yeroo chaarjiin madda keessa fiixee –ve irraa gara fiixee +ve tti ceetu argatteen wal-qixa waan ta’eef ida’amni isaa zeeroo ta’a.
Yeroo seera kan fayyadamnu qaxiileen armaan gadii ilaacha keessa galuu qabu.
1). Daandii cufaa tilmaamachuu
2). Mallattoolee armaan gadii fayyadamuu
a). Yeroo daandiin cufaa ittisoo keessa kallattii kaarentiin qaxxaamurru voolteejiin ittisoo keessatti cophu –ve ta’a.
b). Yoo daandiin cufaa ittisoo keessa kallatti faallaa karentii kan qaxxaamurru ta’e voolteejiin itisoo keesssatti cophe +ve ta’a.
c). yoo daandiin cufaa madda keessa fiixee –ve irraa gara +ve kan qaxxaamuru ta’e +ve ta’a.
d). yoo daan diin cufaa mada keessa fiixee +ve irra gara fiixee –ve kan qaxxaamuru ta’e immoo -ve ta’a.
Sarkiyuutii toko keessatti baayyinni nuti seera karentii kirchoof fayyadamnu yeroo baayyee baayyina qabxii damee ce’umsaa irra tokkoon kan xiqqaatu yoo ta’u baayyinni nuti seera voolteejii fayyadamnu immoo baayyina luuppii neettiwoorkii kennamee sana irratti kan hundaa’u ta’a. Walmaagalatti pirobileemii sarkiyuutii murtaa’aa tokkoo seera kirchoofiin yeroo furru baayyinni himoota seerota lamaan irraa argachuu malluu fi baayyinni safartamoo barbaadamuu wal-qixa ta’uu qaba.
Fakkeenya: Sarkiyuutii armaan gadii irraati hundaa’uun karentii , fi shallagi. Furmaata:
Seera karentii kirchoof irraa
---------------------------------------------(1)
Seera voolteejii kirchoof irraa
a). Luuppii abcda tiif
--------------------------------------(2)
b). Luuppii befcb tiif
-------------------------------------(3)
Himoota sadeen armaan olii qindeessuun barbaadamoo sadeen shallaguun ni danda’ama.
, --------------------------------(4)
hima kana waliin -----------------------(5)
Hima (5) lamaan baayyisuun
hima kana -ve tiin baayyisuun
himoota kanneen lameen ida’uun Himoota olii keessaa tokko fayyadamuun gatii haala armaan gadiin yaashallagnu I2=-3A Hima tokkoffaa olii fayyadamuun =
Deebiin kaarenii sadaffaa fi lammaffa –ve ta’uun isaa kan mullisu kallattiin yaa’insa karentii elementii sarkiyuutii sana keessaa faallaa ta’uu isaati.
Cuunfaa boqonichaa
Yaa’insi gurmuu chaarjolee bal’ina qaxxamura dabarsoo elektirikii tokkoo keessa yeroo yuunitii tokko kessa godhaani kaarentii elektiriikii (I) jedhama. Bifa herregaanis akka armaan gadiin ibsama. Yuunitiin kaarentii elektirikii Ampeerii(A) jedhama 1A=1C/s. Rukkiinii kaareentii bal’ina qaxxamura dabarsoo tokko keessa jiru, kaarentii dabarsicha keessaa yaa’u bal’ina qaxxamura dabarsichaattif hiruun argama. J= Ittisumaan ( ) fuggisoo dabarsumaa ( ) ta’a. Ittisoon elementii sarkiyuutii ta’ee mormii yaa’insa karentii elektirikii irratti akka taasisuuf kan tolfamedha. Iddo bu’een isaas Qindoomina ittisoowwan daandii sirriif ittisni dimshaashaa ida’ama ittisa ittisoowwaniiti Qindoomina ittisoowwan daandii wal-tarree keessatti fuggisoon ittisni ittisoo dimshaashaa ida’ama fuggisoo ittisa tokkoon tokkoo ittisoowwaniiti Kaareentiin dabarsoo elektirikii keessa jiru harriroo kallattii caalmaa kuufama fixewwaan dabrsichaa gidduu jiru waliin qaba seerri kun seera Hoomii jedhama. Kara biroon ittisni dabarsoo ballini isaa A, dheerinni isaa fi ittisummaa p qabu ta’a. Seerri karentii kirchoof ida’amni kaarentii qabxii damee ce’umsaa zeeroo ta’a jedha. Seerri vaalteejii kirchoof immoo ida’amni voolteejii sarkiyuutii luuppii tokko keessaa dabalatee zeeroo ta’a jedha. Gaaffilee
Karentiin elektirikii maali? Karentiin safartamoo kal-qabee moo kal-dhabeedha?
Haala kamiin caalmaan kuufamaa fiixee madda gidduu jiru waliin qixxee ta’a?
Kallattiin kaarentii madda keessa yeroo mara fiixee –ve irraa gara fiixee +ve dhaa? Ibsa gahaa kenni.
Garaagarummaa madda yaadaa fi madda dhugaa barreessi.
Ittisoowwan lamaa fi isaa ol ta’an daandii sirrii moo daandii wal-tarreen yoo qindeessine ittisoo ittisa guddaa argachuu dandeenya? Ittisoo ittisa xiqqaa qabu hoo?
Sarkiyuutii qindoomina balbiiwwan gosa tokkoo armaan gadii irratti hundaa’uun yoo iswiichiin cufamu (yeroo karentiin yaa’u)
a). ciminni ifaa balbii isa kamiitu caala?
b).voolteejii balbii isa kam keessatti cophetu caala?
c). karentiin tokkoo tokkoo balbii hariiroo maalii qabaata? Ittisni dabarsoo maal irratti akka hundaa’u tarreessi. Garaagarummaa ittisoo, ittisa, ittisummaa fi dabarsummaa ibsi. Seerota kirchoof barreessuun ibsi. Garaagarummaa Annisaa elektirikii fi aangoo elektirikii ibsi. Piroobileemoota Ujummoo Kaattodii tokko keessatti biimiin kaarantii 60 yoo safarame, elektiroonota hangamiitu 20s keessatti iskiriinii ujummoo kaatoodii kanaa rukkutu? Dabarsoon kopparii ballina qaxxaamuraa 3.31x10-6 m2 qabu yoo kaarentii 10A kan baatu ta’e saffisni diriiftii elektiroonii hangam ta’a tilmaamaan yoo atoomiin kopparii tokkoon tokkoo ishee elektiroonii walabaa tokko tokko karentiif kan gumaattu ta’e? rukkinni kopparii 8.95g/cm3. Baattiriin emf 24V fi ittisa keessa 1Ω qabu tokkoo ittisoo ittisiin isaa 7Ω ta’e waliin daandii sirriin yoo qindoome Kaareentii sarkiyuuticha keessaa b. Aangoo sarkiyuutii alaatti daddarbe. c.Reetii gegedderama annisaa elektirikaa gara ho’aatti madda keessatti taasifame shallagi.
Daandii elektiriikii armaan gaddii irrattii hunda’un yoo ammeetiriin 2A dubbise
Kaareentii , fi
Aangoo tokkon tokkoo ittisoo kessaa barbaadi. Daandii elektiriikii armaan gadii irratti hundaa’uun Ittisa dimshashaa Kaareentii ittisoo itisa 20 Ω qabu keessaa fi Caalmaa kuufamaa tuqaa a fi b giddu jiru barbaadi. BOQONNAA 4
DIRREE MAAGNETII FI HUMNA MAAGNETII
Seensa
Boqonnaa darbee keessatti amaloota sarara dirree elektirikii fi sochii gurmaa’ina chaarjolee dabarsoo keessatti baratanitu. Boqonnaa kana keessatti immoo amaloota sararaa dirree maagnetii, cimina dirree maagnetii , flaaskii maagnetii fi humna maagnetii dabarsoo kaarentii baatuun uumamu, humna maagnetii shuboo waltarree kaarentii baatanii fi humna maagnetii sochii chaarjii irraa argamu ni barattu.
Kaayyoo Boqonnichaa; barnoota boqonnaa kana erga xumurtee booda;-
Amaloota sararaa dirree maagnetii ni tarreessu.
Sochii suddoowwaan chaarjii irraa haala itti humni maagnetii fi dirreen maagnetii uumamu ni ibsu.
Sarara dirree elektirikii fi sarara dirree maaagnetii gidduu garaagarummaa jiru addaan ni baasu.
Sochii suudoo chaarjii irraa dirree maagnetiin uumamu ni xixaalu.
Humna maagnetii dabarsoo kaarentii baatuu irraa ni shallagu.
4.1 Sarara Dirree Maagnetii
Gaaffii
Seenaa argama maagnetii fi moogasa maqaa maagnetii irratti gareen mari’aachuun gabaasi.
Wantoota maagnetiin harkiifamu dandaa’an tarreessi.
Garaagarummaa maagnetii gonnnonee fi sinsinee ibsi.
Jechi maagnetii jedhu yeroo jalqabaaf magaala “Maagneeziyyaatti” kan itti argame waan taa’eef maqaa .maagnetiin kun bifa dhagaa kan qabu yoo ta’u loodii dhagaa jedhame beekama ture. Hiikni isaas dhagaa nama qajeelchuu jechuu dha. Maagnetiin bantoo lama qaba . Isaanis bantoo kaabaa(N) fi bantoo kibbaa(S) jedhamu. Fakkii 4.1 Ulee maagnetii Bantoowwan N fi S Gocha 4.1
Mappii sarara dirree maagnetii kaasuu fi haala wal-harkiisuu fi wal-dhiibuu maagneetii hubachuu.
Meeshaalee barbaachiisan
Daakuu ayiraanii hamma tokko(5gm-10gm)
Ulee maagnetii lama
Waraqaa adii
Tartiiba Raawwii
Ulee maagneetii lama bantoowwaan faallaa wal-agarsiisun waraqaa itti maruun minjaala irraa ka’i
Daakuu ayiraanii maagneetii waraqaan itti marame kanatti firfirsi.
Waan daawwate dareef dhiyeessi.
Haalumma walfakkatuun ulee maagneetii lama bantowwaan walfakkataan (N-N) tartiiba armaan oli(i-iii) hordofuun hojjedhu daawwii kee irraa waan argite dareef dhiyeessi. ( a) ( b) Fakkii 4.2 a/ humna maagnetii bantoowwaan (N-S) giduu daakuu ayirenii naannoo isaatti naaquun mula’atu b/ Humna maagnetii bantoowwaan walfakkataan (N-N) giddu
Amaloota Maagnetii
Humni maagnetii bakka bantoowwanitti cima dha
Bantoowwan maagnetii walfakkaataa qaban kan wal-dhiibanii fi bantoowwan wal-hin fakkaanne qaban immoo walharkiisu.
Sararrii dirree maagnetii sarara yaada ta’e kan kallattii dirree maagnetii agarsiisu dha Fakkii 4.3 Kallattii sarara dirree maagnetii ulee maagnetti Amaloota sarara dirree maagnetii
Sararri dirree maagnetii karaa ala bantoo kaabaa irraa kaa’un bantoo kibbaa seena.
Sararri dirree maagnetii karaa keesaa bantoo kibbaa irraa kaa’un bantoo kaaba seena.
Sararri dirree maagnetii gonkummaa walhin qaxxamuru.
4.2.Cimina Dirree maagnetii
Dirree maagineetii ispeesii keessa tuqaa ta’e irra jiruuf hiika kan kenninu humna maagineetii chaarjii yaalii ariitii(v) ta’een sochuutu irratti dalagaa’en ta’a.
Mee bakka chaarjiin yaalii jiru sanatti yeroodhaaf dirreen elektirikii yookin dirreen harkisa dachee hin jiru haa jennu.
Yaaliiwwan paartikiloota chaarjaa’an dirree maagineetii keessa socha’an adda addaa irratti gaggeeffame bu’aa armaan gadii agarsiisan.
Hammi humna maagineetii(FB) qaama chaarjaa’e irratti dalagaa;’e hariiroo sirrii chaarjii(q) fi ariitii(v) chaarjii waliin qaba.
Hammii fi kallattiin humna maagineetii chaarjii irratti dalagaa’uu ariitii fi ammaa fi kaallattii dirree maagineetii irratti hundaa’a.
Yoo qaamni chaarjaa’e ariitii(v) tiin dirree maagineetiif paaraalaalii ta’uun socha’e humni maagineetii qaama chaarjaa’e irratti dalagaa’e zeeroo ta’a.
Yaalii gaggeefame kana irraa ka’uun himni walqixaa humna maagineetii chaarjii(Q) ariitii(v) tiin dirree maagineetii(B) keessa socha’uu akka armaan gadiitti kennama. Ciminni dirree maagneetii(B)qabxii bakka ispeesii ta’ee irratti humna maagnetii FB suudoo chaarjii irratti dalagaa’uun ariitii v socho’u ti. Fakkii4.4 Kallatti humna maagnetii(FB) chaarjii irrattii dalagaa’uun ariitii(v) tiin dirree maagneetii (B) keessaa socho’u
B=
B= cimina dirree maagnetii , F= humna maagnetii, v=ariitii suudo chaarjii
= kofa Q fi v gidduu ti
Yuunitiin waaltawaa cimina dirree maagineetii (B) Teesla(T) dha
1T=1Ns/cm= 1N/Am
Yuunitii waaltawaa cimiiina dirree maagineetii kan hin taane immoo Gaawusi(G) dha
1T=- 104G
4.3 Filaasii Maagnetii( )
Fiaaskiin maagneetii baay’ina lakkoofsa sararaa dirree maagneetii bal’ina ta’e tokko keessaa kofa sirriin qaxamuruun darbuun ibsamudha.
,
filaaskii maagneetii
A-Bal’ina baay’inni sarara dirree maagneetii keessaa darbu.
= kofa bal’ina fi dirree maagneetii gidd uu ti
Kalqabee tokkee
Yuunitiin waltawaa filaaskii maagneetii Weeberii (Wb) 1Wb=1T.m n B fakkii 4.5 a.Filaaskiin maagneetii b/flaaskiin maagneetii zeeroo dha c/ , , ol’aanaa dha , ,
Fakkeenya
Filaaskiin maagneetii 6x10-4wb bal’ina 20cm2 keessaa darbuuf cimina dirree maagneetii shallagi?
Furmaata
A=20cm2=2x10-2m2
B=6x10-4wb , B=
B= =0.03T
Ciminni dirree maagneetii B kallattii siiqqqee poozotivii X keessaa akka fakkii armaan gaditti yaa’aa jira.
Filaaskii maagneetii dirra abcd meeqa?
Filaaskii maagneetii dirra befc shallagi?
Filaaskii maagneetii dirra aefd shallagi
Y
b 30cm
40cm e
a
30cm
Z d f B
50cm X
Fakkii 4.6
Furmaata
Bal’inni A1(abcd) = 40cmx30cm=1200cm2=0.12m2
Bal’inniiA2(befc)=30cmx30cm=9000cm2=0.9m2
Bal’inniA3(aefd)=50cmx30cm=1500cm2=0.15m2
a/ dirrii abcd danaa y-z irraa jira siiqqiin x dirra abcd tiif prpendikulariidha.
Kanaaf ta’a b/ Dirri befc danaa x-y irra jira. Siiqqee x fi dirri befc waltarree dha. Ta’a sababa qoodni B bal’ina wajjiin waliif perpendikularii ta’eef
c/ rog-sadee kofa sirrii waan ta’eef Kofni siiqqee x fi roga fd giddu jiru 530 dha.akkasumas kofni cimina dirree maagneetii fi bal’ina aefd gidduu jiru530 dha.
Qoodamni B bal’inaaf perpendikulaarii ta’e
=BAsin
= (2T)(0.15m2)sin530 = (2T)(0.15m2) (0.8)=0.24Wb
4.3 Dirree maagneetii shuboo dheeraa qajeela kaarentii elektirikii baatuun Uumamu
Akka Baayootii fi Saavoriin yaaliin argatanitti dirreen maagneetii shuboo qajeelaa dheeraa kaarentii elektirikii baatuu , hammi cimina dirree maagneetii B, fageenya r dabarsoo elektirikii irraa waliin hariiroo fuggisoo yommu qabaatu , hamma kaarentii elektirikii walii immoo hariiroo fuggisoo qabata.
Bifa herregaan B I
I B 1/r Fakkii 4,7 dirree maagneetii shuboo dheeraa qajeela kaarentii elektirikii
keessaa yaa’uun uumamu =dhaabbatan maagnetikii day-pol mumantii(magnetic daypol moment) jedhama
=4 x10-7Tm/A
bifa armaan gaditin ibsuun ni dandaa’ama.
B= Sababaa k’= ta’eef , K’=10-7Tm/A
Gocha 4.2 Kallattii dirree maagneetii shiboo dheeraa qajeelaa kaarentii baatu murteessu
Meeshaalee ;Madda elektirikii (dc) kompaasii xiqqaa , kaardii shiboo dheeraa qajeelaa kaarentii baatu.
Tartiiba raawwii
Shiboo dheeraa akka fakkii 4.6 irratti mul’atutti qoheessuun madda elektirikii (dc) ta’eettii qabsiisi.
Shuboo dheeraa kaarentii baatu kaardii keessaa baasi
Kompaasi kana kaardi irraa iddo adda addaa irraa akka fakki kanatti kaa’un iswiichii bani Fakkii 4.8 Dirree maagneetii shiboo dheeraa kaarentii baatu.
Daawwana kana irraa
kaarentii shiboo keessaa yaa’u koompasiin kun maal ta’a?
yoo kallattiin kaarentii jijjiirame kompaasiin garakammitti socho’a?
Kallattii dirree maagneetii kana beekuuf seera harka mirgaatti faayyadamuun,
Qubin guddaan (abuudon) keenya gara kallatti kaarentiin yaa’uutti , qubni arfan hafanii dabarsichatti maraman immo kallatti dirree maagneetii agarsiisu. Fakkii4.9 Seera harka mirgaattii fayyadamuun kallattii sarara dirree maagneetii naannoo shuboo
dheeraa qajeela kaarentii baatuu agarsiisu
Fakkeenya
Shuboo dheeraa qajeela kaarentii 10A baatuuf, fageenya hammamii dabarsoo irraa ciminni dirree maagneetii kaarentii kanaan uumamu 0.5G ta’a?
Furmaata
B=0.5G=0.5x10-4T , I=10A, K’=10-7Tm/A r=
= 0.4m
r=4cm (fageenya 4cm irratti B=0.5G ta’a)
Shaakaala
Suboon sarara elektirikii lafaa irra 4m olfaagate kaarentii 400A baate bahaa gara dhihaatti yaa’a.
a/ Cimina dirree maagneetii dabarsoo kana qabxii(iddoo) lafaa irraatti barbaadi?
b/Namni hojjaan isaa 2m ta’e sarara kana jala dhaabbatuuf mataa isaa irratti ciminni
dirree maagneetii shallagi?
4.4. Humna maagneetii dabarsoo kaareentii irra
Mee dabarsoo dheerina l qabu kaarentii I baatuu akka fakki armaan gaditti dirree maagneetii keessaa yoo kaa’ame humni maagneetii sochii chaarjii kanairrattihumna dalageessa.
FB I
FB
B
L
B
Fakkii 4.10 Dabarsoo dheerina l qabu dirree maagneetii keesaa kaarentii baatu
Mee ‘L’dheerina dabarsoo cimina dirree maagneetii walfakkaata keessa dheerina L yeroo’ t’ keessatti darbu dha.
Saffisni chaarjii tokko v=
Hima F= qvBsin
F=q Bsin , v=
F=IL Bsin , I=
F=ILxB
F=ILB yoo =900 ,ta’eef
F=humna maagneetii
=kofa dheerina(L) dabarsoo kaarentii baatuu fi cimna dirre maagneetii B giddu jiru
Fakkeenya
Shuboon dheerina 40cm qabu kofa 300 cimina dirree maagneetii 8T qabu keessaa yoo kaa’ame humna maagneetii dabarsoo 10A baatuu shallagi?
Furmaata
L=40cm=0.4m
=300 , B=8T, I=10A
FB= IL Bsin
FB=( 10A)(0.4m)(8T)sin300= 16N
Dabarsoo kaarentii 5A dheerina 80cm kallatti ‘y’ irraa dirree maagneetii walfakkaata ‘x’ tti yaa’u keessaa yoo kaa’ameef humna maagneetii shallagi?
Furmaata
I=5A , L=(80cm)j=(0.8j)m, B=(2.8i)T
FB=ILxB
FB=5A(0.8j x2.8i)mT= (-11.2K ̂)N
4.5 Humna maagneetii shuboo dabarsoo kaarentii elektirikii wal-tarree gidduu jiru.
Dabarsoo wal-tarree lama dheerina ‘l’ qaban kaarentii I1 fi I2 kallatti tokko irra baatan yaa’an akka fakkii armaan gaditti haa ilaalu.
.
Fakkii4.11 Shuboo wal-tarree I1 fi I2 kallattii tokko irraa baatan.
a=fageenya dabarsoo lamaan gidduu ti.
Dheerinni dabarsoo l cimina dirree maagneetii B2 perpendikulaarii dha. Kanaafuu hammi humna maagneetii F1=I1lB2 Reeshon humna maagneetii FB dheerina dabarsoo tiif Dabarsoon waltarree ta’an lama kaarentii I1 fi I2 kallattii tokko irraa baatani yaa’u yoo ta’e
Humni maagneetii dabarsoo lamaan giddu walharkiisu.
Ciminni dirree maagneetii waliigalaa dabarsoo gidduu dadhabaa (weak) dha.sababa dirreen maagneetii dabarsoo isaa tokko isaa layaa’mmaaffaaf faallaa ta’eef.
Dabarsoon waltarree t a’an lama kaarentii I1 fi I2 kallattii faallaa irraa yaa’u baataniif
Humni maagneetii dabarsoo lamaan giddu wal-dhiibuu.
Ciminn dirree maagneetii dabarsoo gidduu cimaa dha. Sababaa dirreen maagneetii dabarsoo lamaan gidduutti uumamu dabarso tokko isa lamaaffaf kallatti tokko ta’eef.
Fakkeenya
Dabarsoon waltarree lama 4cm gargaar fagaate jiru kaarentii 2A fi 6A kallatti tokko irraa baataniif reeshoo humna maagneetii dheerina dabarsoo lamaan (F/l) gidduu shallagi?
Furmaata
a=4cm=0.04m I1=2A I2=6A, =6x10-5N/m 4.6 Humna maagneetii chaarjii sochii irraa
Humni maagneetii chaarjii sochii irra jiruu ,hamma chaarjii(q) ,saffisa chaarjicha (v) fi hamma cimina dirree maagneetii (B) fi kofa( ) ariitii fi dirree maagneetii gidduu jiru irratiti hundaa’a.
Bifa herregan
FB=qvBsin ta’a, FB=qvxB
FB=qvB yoo kofin dirree maagneetii fii ariitii gidduu 900 ta’a
FB B q v Fakki4.12 Humna maagneetii chaarjii (q)sochii irratti uumamu. Fakkeenya
Elektironniin ariitii v =(4i+2j) x107m/s tiin deemu naanno cimina dirre maagneetii (B=15.i+3j+6k)T fi dirree elektirikii E=(4i+5j) x106N/c keessaa deema jira yoo ta’e
a/ Humna elektirikii chaarjii kana irraa shallagi?
b/ Humna maagneetii barbaadi?
c/ Humna waliigala chaarjii kana shallagi? a/ Furmaata FE= Eq0
FE=(4i+5j) x106N/c)1.6x10-19C
FE=(64i+8j)10-13N
FE=(6.4i+0.8J)10-12N
b/ FB=qvxB
FB=1.6x10-19c(4i+5j) x106N/c)X (15.i+3j+6k)T
FB=1.6x10-19c(12i-24j+9k)107N
FB= (19.2i-38.4j+144k)10-12N
c/ F= FE+FB= (6.4i+0.8j +19.2i-38.4j+144k)10-12N
F=(25.6i+.39.2j+144k)10-12N
Cuunfaa Boqonnaa
Maagneetiin kan uumamaa fi kan nam-tolchee jedhamanii beekamu.
Magneetiin kamiyyuu bantoowwan lama qabu.
Dirreen maagneetiin bakka humni maagneetii dhaqabu dandaa’uu dha.
Filaaskiin maagneetii lakkoofsa sarara dirree maagneetii bal’insa ta’e keessaa kuteedarbun ibsamu dha.
Humni maagneetiichaarjii cimnni dirree maagneetii sriitii v dhaan sochooturratti dalagaa’u FB-qvxB =qvBsin
Humni maagneetii dabarsoo kaarentii I baatu kan dheerina lqabu cimina dirree maagneetii wal-fakkata keessaa kaa’ame irratti dalagaa’u FB=IlxB= IlBsin
Dirree maagneetii shuboo dheeraa kaarentii I baatanin uumamu kaarentii I wajjin hariiroo kallatti yoo qabatu fageenya perpendikularii (a) shubichaa irra jirun hariiro fuggisoo qaba. B=
Humni maagneetii suboo waltarree gidduu kaarentii kallatti tokko irra baatan humni maagneetii wal-harkiisu, .kaarentiin kallattii faallaa irra yoo ta’e immo wal-dhiibuu. Gaaffilee
Garaagarummaa maagneetii kan uumamaa fi kan nam-tolche ibsi?
Humni maagneetii chaarjii dirree maagneetii keessaa socho’a jiru irratti dalagaa’u zeeroo ta’uu ni danda’a? ibsi?
Gargaarummaa dirree maagneetii fi filaaskii maagneetii ibsi?
Ciminni dirree maagneetii dabarsoo qajeela dheeraa kaarentii baatu kan irratti hundaa’u tarreesi?
Haala itti seera harka-mirgaatti fyyadamuun kallatti dirree maagneetii shuboo kaarentii baatu irra ibsi?
Humni maagneetii suudoo chaarjii irratti dalagaa’uu hir’acha kan adeemu yoom ? ol’aanaa kan ta’uu hoo? Probleemota
Kooyiliin bal’ina isa 2m2 tokko dirree maagneetii 0.05wb/m2 keessaa yoo kaa’ame filaaskiin ol’aaana ta’a. kooyoliin kun osoo kofa
a/600 b/900 c/ 1800 dhaan naannaa’e filaaskii maagneetii tokko tokko isa irraa hammami?
Kubbiin dalageen isaa 8cm ta’e tokko dirree maagneetii 2T ta’e kallatti x irraa akka armaan gaditti kaa’ame jira. Filaaskiin maagneetii danaa armaan gadii keessaa hammami ta’a yoo ciminni dirree maagneetii kallatti
a/ y irraa b/Z irraa c/ kofa 300’ x’ irraa oolee ta’e.
y B X Z Fakkii 4.13 kuubii cimina dirree maagneetii kallatti X irra Shuboon kaarentii 5A dheerina 80cm kallattii+X irraa dirree maagneetii walfakkata (2.8j)T tiif humna maagneetii shallagi? Dabarsoon dheerina 0.5m siiqqee +y irraa kaarentii 10A baata. Cimini dirree maagneetii walfakkaata qoodama Bx= 0.5T, By=-1.2T fi Bz=0.5T dha. a/Humna maagneetii qoodama dabarsoo kana irraa shallagi?
b/ Humna maagneetii waliigala dabarsoo kana irra shallagi?
Shuboo qajeela dheeraan as ol kaarentii baatuun darba. Dirreen maagneetii fageenya 20cm dabarsoo irraa 5x10-4T dha. Kaarentii dabarsoo kana keessaa shallagi?
Suddoon chaarjii 4 c qabu ariitii v= (3j+5k)10-7m/s tiin dirree maagneetii B=(8i-4j+k)T keessaa yoo seene humna maagneetii suudoo chaarjii kanaa shallagi? Boqqonnaa 5
5. Indaakshinii Elektiroomagineetiziimii
Seensa
Akkuma beekamu emfn seelii soolaarii, walnyaatinsa keemikaalaa akka dhakaa baatirii yookiin indaakshinii elektroomagineetummaan uumama. Mala elektiroomagineetummaan emf maddisiisuun mala baay’ee faayida qabeessa fi kan aangoo elektirikii gurgurtaaf dhiyeessuu gargaaruu dha.
M.Faraadeyii fi J.Henerii dhuunfaan naannoo yeroo walitti dhihootti filaaksiin maagineetummaa maraa shuboo keessatti yoo jijjiirame emf indiyusii akka godhu argatan.
Piriinsipiliin indaakshnii elektiroomaagineetummaa jenereetara tolchuuf fayyada.
Kaayyoo Gooree
Dhuma barnootaa boqqonnaa kanaatti; barattootni
Seera Faradaayii fi seera Leenzii ni himu
Maalummaa elektiroomotivii sochii ni ibsu
Indaakshinii ofii fi indaakshinii waliinii ni adda ni baafatu.
Indaakshiniin sochi akkamitti akka uumamu hojjetu ni himu.
Hima anniisaa indaaktara keessaa ni agarsiisu
Wantoota indaaktaansii irratti hundaa’u ni tarreessu.
Piroobleemota boqonnaa kanaaf kennaman ni furu
5.1. Humna elektiroomootiivii sochii
Barnoota darbe keessatti humni maagineetummaa chaarjii q ariitii v dhaan dirree maaginetii ß keessa socho’aa jiru ta’uu isaa ilaallee jirra.
Mee amma dobarsoo elektirikii dheerina L qabuu fi ariitii v tiin dirree maaginetii B keessa dheerinaa fi dirree maaginetiichaaf perpendikulaariita’uu deemu haa ilaallu. .
Fakkii 5.1. Sochii dabarsoo dirree maagineetii keessaan karentii uumamu
Chaarjotii walabaa humna maaginetiitiin asii olee yookiin asii gadi akaakuu chaarjichaa irratti hundaa’uun yaa’u.
Chaarjiin poozatiiviin dabarsoo kana keessaa asii oldhiibamu, chaarjonni negatiiviin immoo asii gadi dhibamu.
Chaarjotni kun yaa’iinsii isanii kan itti fufu hamma humni maaginettummaa fi humni elektirikii wal-qixa ta’utti dha.
Humni elektiroomootiivii dabarsoo kana keessatti indiyuusii taasifame, humna elektiroomootiivii sochii jedhama.
Boqonnaa darbee keessatti akka ilaalletti caalmaan kunfama Hammi humna maagineetii , fi perpendiikulaarii walii yoo ta’an
=> = = L
Humni elektiroomotivii caalmaa kuufamaa waliin walqixa yoo jenne, hima
, ni ta’a
(humna maaginetii), (humna elektirikii)
Bakka tokkotti humni kun lamaan wal- qixa yommuu ta’anitti QEe = QVB yoo V = ta’an Dirreen Elektirikii kun fiixeewwan dabarsoo lamaan gidduutti caalmaan kuufamaa akka uumamuutaasisa
= ta’a n kofa gidduu yoo ta’e Dabalataanis mee amma immoo dabarsoo, shuboo boca ‘U’ qabu fi dirree maaginetii keessaa oofuun haala kanaa gadiin haa ilaallu
Dabarsoon kun dirree maaginetiif perpeendikulaarii ta’uun waan socho’uuf kuufamnii caalmaa fiixee dabarsoo lamaan gidduutti uumamuun kaarentiin akka yaa’u taasisa. Dabarsoon kun ittisoo R ta’e qaba yoo ta’e, kaarentiin indiyuusiitaasifame kun:-
, caalmaa kuufamaa ( )
,V fi B perpeendikulaarii yoo ta’an
I = ta’a.
Aangoon dabarsoo kanaa (reetiin jijjiirama annisaa) ta’a Fakkeenya shallagamoo Fakkii 5.2.2. irraatii dheerina dabarsoo kanaa 50cm ittisni shubichaa 3 ariitiin = 2m/s fi dirreen maaginetii 0.15T kallattii sochii shubootii peerpendikulaarii yoo ta’e, kaarentii indiyuusdii taasifame shallagi
Furmaata || = = (0.15T) (0.5m) (3m/s) = 0.15v Gaaffii 1ffaa irratti humna maaginetii fi aangoo ittisichaa shallagi
Furmaata Fm = IL|B = (0.05A) (0.15T) = 3.75mN
P = = ( )= 7.5mW; p = I2R
5.2: Seera Faradaay (Farady’s Law)
Seerii Faradaay gabaabaatti
Humni elektiroomootiivii (Emf) luuppii kamiyyuu keessatti indiyuusii taasifame, jijjiirama negaatiivii filaaksii maagineetii bal’insa luupichaan marfame yeroo murtaa’ee keessatti taasifamuu dha.
Hima herreegaan
Maraa shiboo (Luuppii tokkoof)
Humni elektiroomotivii shuboo maraa N keessaa
ta’a, N baay’ina lakkoofsa maraa shiboo
Yeroo itti fudhate irratti fi baayina shiboo maraa sana irratti kan hundaa’u Mallattoo nagaatiivii (-) kan a garsiisuu humni elektiroomootiivii indiyuusii taasifame filaaksii maaginetummaa isa bakka kallatti isanaa moruuf dha.
Hub: Jijjiiramni filaaksii maagineetii sababa cimina dirree maagineetii yookiin jijjiirama bal’ina luuppii ta’uu ni danda’a.
Fakkeenya shallagamoo
1.Kooyiliin maraa geengawaa 500 qabu tokko raadiyesii 0.04m gidduu baantoo maagineetii perpeendikulariin cimina haala walfakkataan reetii 0.2T/s dabaluu, hammi humna (Emf) indiyusii ta’ee meeqa?
Furmaata: Filaaksiin yeroo kami irraa =BA, reetiin filaaksii ittiin jijjiiramu, ,Haala kanaan , A= r2=(3.14)(0.04m)2 =0.0503m2
//= =(500)(0.2T/s)(0.00503m2) = 0.503v
//=0.503v
5.3: Seera Leenzii (Lenz’s Law)
Mallattoo nagatiivaa seera faraaday irraa kan hiika argatu namchi beekamaa biyya Jarman Leenzii yeroo inni seera kallattii karentii sarkiyutii cufaa ta’e keessatti indiyusii taasifame ibsu baase deebii argate. Seerri maqaa isaan mogga’e kun furtuu kallattii karentii indiyusii ta’e agarsiisuu dha.
Akka seera kanaattii kallattii yaa’insa kaarentii indiyuusdii taasifame kallattii sochii ulee maagitichaa fi kooyilichaa irratti hundaa’a. yoo
Barmtoon kaabaa (North pole ) maaginetichaa gara kooyilichaatti deema ta’e kaarentiin indiymsii taasifame kun filaaksii maaginetii sochii barntoo kaabaa maaginetiichaan mormu uuma. Yoo barntoon maaginetichaa kooyilicha irraa achi deema ta’e haaluma kanaan kallattiin kaaratii geddarame bantoon koojilichaas ni geedarama
Seerri Leenz qabaatti
Seera Leenzii
Kallattiin humna elektiroomotivii indiyusii taasifamee jijjiirama filaaksii maagineetichaa isa uume mormuuf uumamee ti.
Fakkeenya Seera Leenzii fayyadamuun kallattii karentii indiyusii ta’uu barbaadi. dabarsoon boca U boqotaa cimina dirree maagineetii fuula waraqaaf perpeendikularii ta’e keessa dabarsoon dheerina l yoo achi socho’e. Furmaata
Yeroo uleen dabarsoo dabarsoo boca u irra gara mirgaatti socho’u bal’inni luuppiichaan uumamuu ni dabala. Kanaaf
= BA, waan ta’eef filaaksiin ni dabala. Karentiin sarkiyutii keessatti indiyusii taasifamu filaaksii dabalaa jiru hir’isuufi. Kana jechuun ciminni dirree maagineetii karentii indiyusii taasifamu dirra irraa asii ol agarsiisuu qabaata. Ciminni dirree maagineetii dirra irraa karentii indiyusii taasifame asii ol taanaan seera harka mirgaa dirree maagineetii fayyadamuun kallattii karentii murteessuu ni danda’ama.
Harka mirgaan ulee dabarsoo qabuun quboonni arfan kallattii cimina dirree maagineetii yommuu ta’an qubni abudduun kallattii karentii indiyusii ta’e agarsiisa. Kallattiin karentii indiyusii taasifamu faallaa marfannaa sa’atiiti.
“ kaarenlii indiyuusdii taasifame tokko dirree maaginetummaa jijjiirama filaaksii maaginetii kaarenticha uume mormu umna “
shaakala Maraan shuboo geengawaan baay’ina maraa 200, raadiyesii 4cm fi ittisoo 1.6
qabu dirree maaginetii 0.2T irraa gara 0.6T yeroo 10x10-2s keessatti yoo
guddate
i. Humna elektiroomootiivii
ii. kaarentii indiyuusii taasifame shallagi 5.4 Indaaktaansii
Kaappaasitariin dirree elektirikii bakka kenname tokko irratti kuusuuf gagaara. Haala walfakkatuun indaaktarri qindoomina dirree bakka adda bahetti kuusuuf gargaara. Kaappaasitaansii kaappaasitaraa hamma chaarjii battee irraa hiruu caalmaa kuufamaa battee kaappaasitarii gidduuti. Indaaktaansii indaaktaraa filaaksii waliigalaa indaaktara irraa hiruu karentii indaaktara keessaa ta’a.
5.4.1: Indaaktaansii Ofii
Indaaktariin koyilii shuboo maraa baay’ee ti. Mallattoon isaa bakka bu’a. Karentiin i maraa shuboo indaaktaraa keessa yoo yaa’e, filaaksii maagineetii karenticha waliin walqabate ni uumama. Maraan shuboo kun filaaksii qoodama qabaata. Maraan shuboo kun filaaksii qoodataniin walqunaman jedhama.
Indaaktara maraa N karentii i baatu fi filaaksii uumamuun walqunamu. Baay’ataa N filaaksii qunamtii jedhama. Karentiin koyilii keessaa yoo jijjiirame filaksiin qunamtiis ni jijjiirama. Akka seera Faraadaytti emf n isa keessatti indiyusii ta’a. Sarkiyutii kami kan karentii gegeedaraman keessa jiru emf sababa jijjiirama dirree maagineetii uuma. Kun emf ofii indiyusii ta’e jedhama.
Indaktansii ofii L indaaktara koyilii maraa shuboo N filaaksii maraa hunda keessa darbuu Yoo fi i yeroo waliin jijjiiraman, Seera Faraaday irraa, L –dhaabbataa indaaktaansii ofii indaaktaraa ji’ometirii koyilii irratti kan hunda’uun dha. Yuunitiin waltawaa indaaktaansii Henerii (H) jedhama.
1Henerii(H)= =
Kallattiin emf indiyusii ta’ee seera Leenzii irraa argama. Karentiin indaaktara keessaa yoo dabalaa adeeme, kallattii karentii indiyusii taasifamuu faallaa karentii dabaluu ta’a. Karentii indaaktara keessaa yoo hir’ataa adeeme kallattiin karentii indiyusii ta’uu kallattii karentii hir’ataa deemuu ta’a.
Fakkeenya Karentiin koyilii keessaa haala walfakkatuun zeeroo gara 1A yeroo 0.1sec keessatti yoo dabale, hamma humna elektiroomotivii indiyusii hrreegi indaaktara L= 25x10-6H tiif.
Furmaata
// = = =2.5x10-4v=25mV Indaaktaansiin koyilii maraa walitti dhiyoo baay’ina 400 ,8x10-3H dha. Filaaksii maagineetii koyilii keessaa barbaadi yommuu karentiin 5x10-3A ta’u.
Kennamaa fi barbaadamaa
N=400
L=8x10-3H
i= 5x10-3A
= ? 5.3.2: Indaktaansii Waliinii
Koyilonni lama kan maraa jalqabaa (P) madda gegeeddaramaa qabu fi maraa lamaffaa (S) kan ittisa alaatti hidhaman lama akka armaan gadiitti walitti siqanii jiran yookiin ayiran korii irratti maraman filaaksii qooddatu. Koyilii P maraa N1 fi koyilii S maraa N2 qabu haa jennu. Karentii i koyilii P keessaa yoo yaa’e filaaksii 1 gartokkeen isaa kan S2 keessa qaxxaamuruun filaaksii 2 koyilii S2 maddisiisa. Jijjiiramni filaaksii koyilii P keessaa jijjiirama filaaksii qunnamsiistuu koyilii S tti dabarsa. Emf koyilii S keessatti sababa garaagarummaa karentii koyilii P kun indaktaansii waliiniin (mutuat inductance) jedhama. Ta’iin emf sarkiyutii tokko keessatti uumamu yommuu karentii sarkiyutii biroo keessatti sarkiyutii biroo keessatti uumamu indaktaansii waliinii jedhama.
Indaktaansii waliinii koyilii P fi S gidduu M bakka buufama Kana haala kanaan barreessuun ni dandaa’ama Yoo karentii koyilii jalqabaa keessa yeroo waliin gegeeddarama ta’e, karentiin koyilii keessatti akka gegeeddaramu godha. Kun Seera Faraaday irraa emf koyilii waliin indiyusii ta’e Sn keessaa Kanuma irraa Haaluma wal fakkatuun indaktaansii waliinii koyilii P keessaa jijjiirama karentii koyilii S keessaa
ta’uu agarsiisuu qabaata.
M indaktaansii walinii koyilii P fi S ti. Dhaabbataa kan ji’ometirii koyilii lamaan irratti hundaa’uu dha. M nis yunitii Heneriidhaan safarama.
1H=1Vs/A=wb/A
Fakkeenya shallagamoo Koyiliin lama indaktaansii waliinii M=0.01H qabu karentiin koyilii jalqabaa keessaa reetii walfakkataan 0.05A/s yoo dabale
Furmaata
a) /2/=/ M
=(0.01H)(0.05A/s)=5x10-4HA/s=5x10-4v
b) /1/= / /
=(0.01H)(0.05A/s) = 5x10-4v
5.4 Anniisaa Indaaktara Keessatti kuufame
Chedhedhini dhifama x dhifame anniisaa kuufamaa kx2 kuusa.Kaappaasitarri chaarjii Q chaarja’e anniisaa kuufamaa gidduu batteewwanitti kuusa.
Haaluma walfakkatuun karentii indaaktara keessaa zeerooti hamma gatii xumuraatti dabaluuf dalagaan emf gara boodaa irratti dalagaa’uu qabaata. Dalagaan sun indaktara keessatti akka anniisaa kuufamaatti kuufama. Indaaktarri indaaktaansii L karentii i reetii dabalu baadhatuuf, karentiin jijjiiramu emf L argamsiise
Aangoon indaaktaraaf kenname =>
Dalagaan waliigalaa yommuu karentiin zeeroo dhaa gara gatii dhumaa I dabaluuf
dW=-Lidi
=-
=>
Anniisaan kuufamaa U=-W waan ta’eef Fakkeenya Shallagamoo
Indaaktariin tokko indaaktaansii L=3x10-2H qaba.Anniisaa kuufamaa isa keessatti kuufamu yeroo karentii indaaktara keessaa zeeroo dhaa gara 25A dabalu meeqa ta’a?
Furmaata
U=1/2LI2= ½(3x10-2H)(25) = 0.376J
Cuunfaa Boqonnaa
Yoo filaaksiin shuboo maraa jijjiiramu humni elektiroomootivii shuboo keessatti indiyuusdii taasiifama.Hammi humna elektiroomootivii(emf) indiyuusdii taasifame kun seera Faradaayiin kennama.
Seerri Faradaay ‘humni elektiroomootivii luuppii kamiiyyuu keessatti indiyuusdii taasifamu jijjirama nagatiivii filaaksii maagineetii bal’iinsa luuppichaan marfame yeroo murta’e keessatti darbuu dha.
Akka seera Leenziitti ‘ kaareentiin indiyuusdii taasifame tokko dirree maagineetummaa jijjirama filaaksii maagineetii kaarenticha uume mormu uuma.
Indaaktariin shuboo maraa baay’ee ti. Yoo kaareentii indaaktarii keessaa i fi baay’inni maraa shuboo N ta’e indaaktaansiin indaktara kanaa
ta’a. =filaaksii maagineetii indaaktaraa
Humni elektiromootivii indaktara indaaktaansii ofii sababa jijjirama kareentii induuktra keessaa hima emf= jedhuun kennama.
Humni elektiromootivii indaktara indaaktaansii waliin sababa jijjirama kareetii shuboo biraa irraa hima emf= jedhuun kennama.
Yoo dabarsoon dheerina L qabu dirree maagineetii B keessa ariitii v dhaan dirree magineetii fi dheerinaaf perepeendiikulaarii ta’uun socha’e humni elektiromootivii sochi hima armaan gadiitiin kennama. Pirobileemoota.
Shuboon 0.40m dheeratu dirree maagineetii hammi isaa B=1.2T ta’e keessa socha’a. emf shuboo kessatti indiyuusdii ta’e 2.40V dha.
Saffisa shuboon ittin socha’u shallagi.
Yoo hittisoon dimshaashaa 1.2 ta’e kaareentii indiyuusdii ta’e shallagi.
Shiboon dheerina 0.25m qabu ariitii dhaabbataa 6m/s ta’een dirree maagineetii fi dheerinaf perepeendiikulaarii ta’uun socha’a. yoo emf indiyuusdii taasifame 3.0V ta’e, hammi dirree maagineetii meeqa ta’a.
Shuboon indaaktaansii 3x10-3H qabuu tokko kaareentiin isaa 0.2A irraa 1.5A ttii sekondii 0.2s keessatti jijjirame. Hamma indaaktansii ofiinii emf yeroo kana keessatti shallagi.
Shiboon tokko kaareentii 10A baata. Yoo serkiyuutiin addaan cite kaareentiin yeroo 0.2s keessatti gara zeerootti gadbu’a. Indaaktaansiin shuboo kanaa 18H yoo ta’e emf giddu galeessaa indiyuusdii taasifame shallagi.
Shuboon maraa 100 qabu kaareentii 5A qabu filaaksii maagineetii 10-5wb maddisiisa. Indaaktaansii shallagi.
Indaakshiniin ofii elektiroomaagineetii tokko 5H dha.Cufaan sarkiyuutii kanaa yoo banamu kaareentiin elektiroonichaa 10A irra gara 4A tti yeroo 0.2s keessatti gadi bu’e. Humni elektiroomootivii jijjirama kana mormu meeqa ta’a? BOQONNAA 6
SARKIYUUTII AC
Seensa
Boqonaa 3ffaa keessatti waa’ee kaarentii kal tokkee (DC) barannee jirra, hojirraa olmaa addaaddaa keessatti faayidaan kaarentii kaltokkeen kennu xiqaa dha fkn baatirii chaarjessu fi eleektiroo pileetingi fi kkf qofaafi.
Boqonnaa kanatti waa’ee kaarantii gegeeddarama (AC) barataa. Kaarantii gegeeddaramaan kun gosa karenti naannoo mana keenyaattii eddo hojii keenyaati fi kkf mada ibsa fi meeshaalee adda addaaf: Teeppii, Televizhinii, raadiyoo fi kkf madda annisaa ta’ee tajaajila. Bu’aan madda geegeeddaramaa keessaa tokko caalmaa kuufamaa isa salphaati tiraansfoormaratti gargaaramuudhaan ol kaasuu ykn gadi busuun ni danda’ama. Haaluma kanaan mata duree kaarentii gegeeddarama kana keessati amaloota sarkiyuutii salphaa daandii sirrii ittisoo, kaappaasiitaraa fi indaaktaraa qabanii fi madda caalmaa kuufamaa sinoosodaalii ta’een wal qabsifaman qofa qofaan qo’achuu eegalla. As keessati hammi kaarantii geggeedaramaa ol’aanaan hamma caalmaa kuufamaa gegeeddaramaa ol’aanaa wajjin haariiroo qabaachuu isaa, kaarantiin uumamus sinoosodalii ta’uu akkasumas hojjirra olmaa isaa fkn gara garaa fudhachuun ni hubataa. 6.1 Sarkiyuutii madda gegeeddaramaa qabu
6.1.1Sarkiyuutii Ittisoo fi madda kaarantii gegeeddaramaa (AC) qabu
Vooltajjiin baantoowwaan isaa yeroo walfakkata keessati jijjiramu vooltejji gegeeddaramaa jedhamaa. Sarkiyuutiin madda caalmaa kuufamaa gegeeddaramaa walin walqabattee kaarrantii jalqabaa kallatti tokko irra ya’uu itti ansuun kallatti faalla irra ya’aa, kallattin kaarrentii battalla yeroo kami irratti iyuu bantoowwan caalmaa kuufama (voltejji) irratti hunda’a. Fakki 6. 1 armaan gaddi madda caalmaa kuufammaa gegeeddaramaa qabu ittisso waliin qinda’ee irra akka hubannutti voltejjiin bantoowwan isaa yeroo walfakkatta keessatti ni jijjirama. Kannafu kallattin kaarentis ni jijjirama. Haaluma kanaan “kaarantii geggeedaramaan kaaranti hammafi kallatiidhaan yeroo walfakaatuu keessati halla wal fakkatuun jijjiramu (gegeeddaramu) dha. Sarkiyuutiin ‘AC’ qaamota (elementoota) sarkiyuutii fi madda aangoo caalmaa kuufamaa gegeeddaramaa ( ) kennu kan of keessatti qabatu dha. Voltejjin gegeeddaramaan danbalii sinoosodalii dha. Sinoosodalii voltejji argachuuf shibbo mara ariitii kofa dhaabbatta ( rad/se) dirre maagneetii walfakkatu keessa naanesuudhaan akka arganu boqonna darbee kessatti baraneraa
Caalmaan kuufamaa yeroon jijjiramu kunis hima harregatin yeroo ibsamu
V= Vm sin t--------------------------6.1
Vm’n caalmaa kuufamaa ol’aanaa maddi aangoo kennuu danda’u yemmuu ta’u ampiltuudii Voolteejjii jedhama. ’n immoo firikuweensii kofaa yemmu ta’u gatiin isaas =2
Vooltejjiin sinoosodaalin yeroo hunda kaarantii sinoosodaali nuuf keenna
6.1.2 Sarkiyuutii ittisoo fi madda kaarentii gegeedderamaa
Mee sarkiyuutii gegeeddaramaa salphaa hittisoo fi madda gegeeddaramaa qabu akka fakkii 6.1tti qindaa’e haa fudhanu. V= Vm sin t Fakkii 6.1 Sarkiyuutii ittisoo qabu madda caalmaa kuufama gegeeddaramaatti hidhame
Battala kamittuu ida’amni caalmaa kuufamaa luuppii cufaa zeeroo ta’a. (seera luuppii Kirchoofii)
Kanaaf V+ VR=0,
Haa ta’u malee hammi voolteejii maddaa fi hammi voolteejjiii ittisoo irraan dubbifamu wal-qixa dha.
VR= V= Vm sin t ----------------------6.2
VR- voolteejii battalaa ittisoo irraa dubbifamu.
seera ‘ohm’ R= kan jedhu irraa kaarantiin battalaa ittisoo irraa akka armaan gadiitti ibsama.
IR= garuu waan ta’eef
IR= Imsin t -------------------------------6.3
Im’n kaarantii ol’aanaa yookiin amplituudii karantii ti.
Hima 6.2 fi 6.3 irraa voolteejiin battalaa ittisoo keessaa battala kamittuu hima armaan gadiitiin kennama.
VR = RImsin t ------------------------------- 6.4
Akka hima armaan oli irraa ibsametti kaarantii fi voolteejjiin hariiroo sirrii kan qabanii fi bifa sinoosodaalii qabaatanii yeroo (t) irratti hundaa’uun jijjiramu. Sababa kanaan IR fi VR lamaan isaanii yeroo wal-fakkaataa keessatti bakka ol’aanaa isaanii ga’u. kanas fakkii 6.2a armaan gadii ilaali. Haalli akkasii kun feezii tokko keessa argaman feezii keessoo (inphase)jedhama. Fakkii 6.2 Kaarantii battalaa fi voolteejii battalaa itisoo fakshinii yeroottii fi diyaagraamii feezii sarkiyuutii ittisoo qofa qabuu
Akkuma fakkii irraa mul’atutti garaagarummaan feezii isaan gidduu jiru ( t- t=0) dha. Yoo feeziin gidduu isaanii jiru zeeroo irraa adda ta’e ( lamaan isaan waliif feeziin ala (out of phase) jiru jedhama.
Sarkiyuutii salphaa ittisoo akka fakkii 6.1’f kaarantiin gidduugaleessaa marsaa tokkoo zeeroo ta’a. kunis sababa hamma kaarantii wal-qixa ta’e yeroo wal-fakkaatu keessatti kallattii poosetiivii fi negatiiviin qabaatuuf . Haa ta’u malee kallattiin kaarantii amala ittiso irratti taatee hin qabu.
6.1.3 Gatii giddugalleessa karrantii ruutii iskuweerii (Irms) fi gatii giddugalleesa voltejii ruutii iskuweerii (Vrms)
Gatii giddugaleessa kaareentii ruuttii iskuweerii(Irms) argachuuf gatii tokkoon tokkoo kaareentii iskuweerii gochuun iskuweerii isaanii walitti ida’uuun baay’ina isaaniitiif hiruun gatii giddu-galeessa arganna. Gatii giddugaleessaa arganne kana iskeeruuttii jala galchuun bu’aan nuti arganu gatii giddu galeessaa kaareentii ruuttii iskuweerii(Irms) jedhama.
Irms =
sababa I2’n sin 2 t wajjin jijjiramuu fi gatiin giddugaleessa I2= I2m
Irms= ta’eef Hima kana dhugoomsuuf I2= kan jedhu irraa hima 6.3 keessaa I=Imsin t kan jedhu irraa I2= I2msin 2 t ta’a.
Haaluma kanaan gatii giddugaleessa I2 argachuuf gatii sin2 t argachuu qabana. Giraafiin sin2 t yeroon(t) fi giraafiin cos2 t yeroon (t) wal-fakkaatu. Kanaaf marsaa guutuun tokkoon yookiin tokkoo oliin yoo fudhatame giddugaleessa yeroo sin 2 t giddugaleessaa cos2 t wajjin wal-qixa ta’a.
Haluma kanaan :
(sin2 t)av = (cos2 t)av
Seera tirignomeetirii irraa
(Sin2 t)av +(cos2 t)av=1
2(sin2 t)av=1 (sin2 t)av=
Hima I2 =I2m sin2 t jedhu keessa gatii kana galchuun
I2 = ta’a.
Haaluma kanaan
(I2)av = I2 = I2rms= I2m => Irms= = 0.707Im
Kun kan agrsiisiisu gatii ruutii giddugaleessa iskuweerii zeeroo hin taane.
Haaluma wal-fakkaatuun
Vrms = = 0.707 Vm ------------------6.6 Fakkeenya shallagamoo
Voolteejii tokkoo yoo V= 120Vsin πt ta’e fi ittisoon R= 50 ta’e
madda AC tti qabsiifame gatii Vrms fi Irms barbaadi
Kennama Barbaadama
V= 120Vsin2πt , R= 50 vrms=? , Irms=?
Furmaata
Vrms= = 84.84V
Irms = Garuu waan ta’eef
= 1.697A
Kaarantiin hima I=10A sin t yoo kenname fi ittisoon R= 20 ta’e maddatti yoo qabsiifma gatiin Irms fi Vrms barbaadi.
Kennama Barbaadama
I= Imsin t = 10A sin t Irms =? ,Vrms
R= 20
Furmaata
Irms= 0.707Im
= 0.707x10A = 7.07A
Vrms = Irms R
=7.07Ax20Ω=141.4V
6.1.2 Sarkiyuutii kaappaasitaraa fi madda AC qabu
Mee sarkiyuutii kaappaasiitara kaappaasiitaansiin isaa C ta’e fi madda gegeeddaramaa qabu akka fakkii 6.3tti qindaa’e haa fudhanu. V= Vm sin t Fakkii 6.3 Sarkiyuutii kaappaasiitara qabu madda caalmaa kuufama gegeeddaramaatti hidhame
Seera luuppii kirchoof gargaaramuun . Himni kun kan mul’isu hammi voolteejjii maddaa fi hammi voolteejii kaappaasitara irrraa dubbifamuun wal-qixa ta’uu isaati .
=>
Vc voolteejjii battalaa kaappaasitaraa irraa fi hiikoo kaappaasitaansii irraa
C=
=> Q =C V
=> Q =
Q’n chaarjii battalaa kaappaasiitara irratti kuufameedha.
Haaluma kanaan kaarantiin battalaa reeshoo jijjirama chaarjii battalaa battee kaappaasiitarichaa irratti kuufame yeroo murtaa’aa itti fudhate ta’a. Kuns
hima herregaa kalkulasi gargaaramuun wan ta’ef
IC= C
Amala tiriganomeetirii gargaaramuun
Cos t= sin ( t + )
Hariiroo kana hima 6.9 keessa galchuun
Ic= c
Hima 6.10 fi 6.7 wal-bira yemmuu qabuun xiinxaluu kaarantii yookiin 900’n voolteejjii kaappaasiitara irraa dubbifamuu feezii alaa ti. Kanas akka fakkii armaan gadiitii mul’ateera Fakkii 6.4 a) Kaarantii battalaa fi voolteejii battalaa kaappaasiitara qofa qabu fakshinii yeroottii fi b) diyaagraamii feezii sarkiyuutii ittisoo qofa qabuu
Akka fakkiin armaan olii mul’isutti voolteejjii sinoosodaalii sarkiyuutiitti dalagaa’e tokkoof yeroo hundaa kaarantiin voolteejjii kaappaasitara 900 ‘n yookiin ( )’n dursa.
Hima 6.9 irraa kaarantiin hamma ol’aanaa qabaachuu kan danda’u yoo cos t=1 ta’u dha.
=> Im = C Im =
Hima 6.11 keessa yoo Xc bakka buusuun , sababa gatiin fakshiniin kun firikuweensii wajjiin jijjiramuuf kaappaasitivii ri’aaktaansii jedhamuun hiikama. Haaluma kanaan
Xc = ------------------------------- 6.12
Xc’n kaappaasiitiii ri’aaktaansii jedhamee dubbifama. yuunitiin isaa Ω dha
Hima 7.11 irra deebi’uun yoo barreeffamu
Im =
Hima 6.7 fi 6.13 walitti fi duun
sin t = Im Xc sin t -------------------6.14
Hub: hima 6.13 keessaa Im gara Irms, gara yoo jijjirru Irms = ta’a jechuu dha.
Fakkeenya shallagamoo
kaappaasiitariin 4 F ta’e tokko fiixee madda AC firikuweensii 60.0Hz ta’ee
fi Vrms isaa 120v ta’etti yoo qabsiifame kaappaasitivii ri’aktaansii fi Irms sarkiyuutii keessaa barbaadi.
Kenama Barbaadama
C=4x 10-6F Xc=?
f=60Hz Irms=? ,Vrms=?
Vrms=120v
Furmaata
=2 f = 2x3.14x60.0Hz = 377Sec-1
Xc=
Irms=
Shaakala Firikuweensiin kofaa( ) gaaffii armaan olii dacha yoo ta’e Irms sarkiyuutii
kanaa akkam ta’a?
Maddi AC voolteejjii gatii ol’aanaa 200v qabu tokko kaappaasitaansii 10 F qabu wajjin wal-qabsiifamee maddi firkuweensii 50Hz yoo qabaate, kaappasitiivii ri’aaktaansii fi kaarantii gatii ol’aanaa fi Irms barbaadi.
Kennama Barbaadama
Vm=200v Xc=?
f= 60Hz=> w=2 f =2x3.14x50Hz=314 se Im=?
C=10x10-6F Irms=?
Furmaata
Xc =
Im =
Irms=
= = 0.4439A
Sarkiyuutii indaaktaraa fi madda AC qabu.
Mee amma immoo sarikiyuutii Ac indaaktara qofaa qabu voolteejii gegeeddaramaa waliin daandii sirriin qindaa’e haa fudhanu.(fakkii 6.5ilaali). Fakkii 6.5 Sarkiyuutii indaaktara qabu madda caalmaa kuufama gegeeddaramaatti hidhame
Seera Faraday bu’urefachuun Fakkii kana irraa voolteejii battalaa indaaktara irratti ofiin indaakteffame yemmuu ta’u, seera luuppii kirchofii gargaramuun
V+ VL=0
V - L
=> V= Gatii VL Vm sin t bakka buusuun
VL=L = Vm sin t --------------6.14
=> I = (sin t ) t garuu seera kalkulas irra (sin t ) t = -cos ( t)/ wan ta’ef
IL=
Amala tirignoomeetirii yoo gargaaramnu
Cos t = -sin ( t-
IL=
Hubadhu! L’n XL’n yoo bakka buufamu XL indaaktrivii ri’aaktaansii jedhama
Yuunitiin XL Ω dha
IL = sin ( t- )------------------------------6.17
Hima 6.14 fi 6.17 waliin yemmuu madaallu kaarantiin battalaa indaaktara keessaa fi Voolteejiin battalaa indaaktara irraa 900( ) waliif feezii ala ta’u. Kunis kan mul’isu voolteejjii sinoosodaalii sarkiyuutii indaaktara qabu tokkotti dalagaa’eef kaarantiin indaaktaraa yeroo hundaa voolteejii indaaktara irraa900( )’n boodatti hafa. Fakkii 6.6 a) Kaarantii battalaa fi voolteejii battalaa indaaktara qofa qabu fakshinii yeroottii fi b) diyaagraamii feezii sarkiyuutii indaaktara qofaa qabuu
Hima 6.17 irratti kaarantii indaaktara keessa ol’aanaa kan ta’uu danda’u yoo
sin( t - ) = 1, yookiin hima 6.15 irra gatii cos t = -1 yoo ta’e dha. Kanafu gatti kaarentii ol’ana argachuuf
=> Im =
Akka kan kaappaasiitaraa keessatti ibsame Im, Irms’n akkasums yoo bakka buufne
Irms = dha.
Fakkeenya
Fakkii 6.5 keessatti L= 30mH, Vrms=150v, yoo ta’e fi firikuweensii maddaa 50.0Hz yoo ta’e, indaaktiivii ri’aaktaansii fi kaarantii ruutii giddugaleessaa iskuweerii (Irms) barbaadi. Kennama
L= 30x10-3H
Vrms = 150v
f=50.0Hz=> = 2 f =2x3.14x50Hz = 314 sec-1
Frmaata
XL = L
= 314sec-1x30x10-3H = 9.42
Irms = = = 15.9574A
Shaakala Fakkeenya armaan olii keessatti yoo firikuweensiin maddaa gara 50kHz tti guddate
kaarantiin ruutii giddugaleessaa iskuweerii akkam ta’a? Maddi AC voolteejjii ruutii giddugaleessaa 120v qabu tokko indaaktara L=6H wajjin
wal-qabsiifame firikuweensii 50Hz yoo qabaate indaaktiiv- ri’aaktaansii fi gatii
kaarantii ruutii giddugaleessaa iskuweerii isaa barbadi.
6.2.Sarkiyuutii RC,RL,RLC daanidii sirii
6.2.1 Sarkiyutii RC daaniddi sirrii
Mee sarkiyuutii ittisoo( R ) fi kaappaasiitarri kaappasitansii ( C ) qabu daandii sirriin madda AC’ tti hidhaman akka fakkii (6.8) haa ilaallu. Sarkiyuutii kana keessatti maaltu dhaabbataa dha? Maaliif? Fakki 6.8 Sarkiyuutii R-C daandii sirrii Voolteejjii tokkon tokkoo isaanii keessaa shallaguuf yaad-rimee sarkiyuutii ittisoo ( R) qofa qabaa fi sarkiyuutii kaappaasitara ( C ) qofa qabu keessatti hariiroo voolteejii fi kaarentiin qaban yaadachuun barbaachisaa dha.
Haaluma kanaan sarkiyuutii ittisoo qofa qabu keessatti kaarantii fi voolteejjiin feezii keessoo, yemmuu ta’an, sarkiyuutii kaappaasiitara qofaa qabuuf immoo kaarantiin voolteejii 900 ( )’n ni dursa.
Fakkii 6.9 Diyaagiraamii feezii kaarantii fi voolteejii ( a fi b) sarkiyuutii ittisoo qofa qabuu fi kaappaasiitara qofa qabu duraa duubaan C) ida’ama kal-qabee VR fi Vc
Akka fakkii 6.9 C irratti mul’ifametti
V2= VR2 + VC2 --------------------------------------- (6, 19)
Kofti feezii ( ) Voolteejii dimshaashaa fi kaaraatii gidduu jiru argachuuf immoo
tan =
Ittisoon dimshaashaa sarkiyuutii kanaa yookiin impeedaansii (Z) argachuuf
Z =
= =>
Z =
Yuunitiin waaltawaa impeedaansii ohm( ) dha, hariiroo R, Xc fi Z diyaagiraamiin yoo ibsnu
Fakkii 6.10 diyaagiraamii feezii impeedansii
tan = ---------------(6.22 )
Fakkeenya kaappaasiiariin 100uF fi ittisoon 5 ta’an daandii sirriin madda AC voolteejii
12V, fi firikuweensiin50 Hz qabutti yoo chaarjeffaman hamma kaarantii fi feezii
koofaa barbaadi.
Kennama Barbaadama
R= 5 f= 50Hz, I0 =?
V0= 12V , C= 50NF =?
w=2 f
Furmaata
Xc = = 3185
Impeedaansii sarkiyuutichaa
Z = =3185 deebii kana irra maal hubatu
I0= 3.77mA
tan = 637
=> = tan-1 (637)
= 89.91
Shakalaa kaappaasiiariin 160uF fi ittisoon 20 ta’an daandii sirriin madda AC voolteejii
120V, fi firikuweensiin50 Hz qabutti yoo chaarjeffaman impeedaansii, hamma
kaarantii fi feezii koofaa barbaadi. 6.2.2 Sarkiyuutti RL daanddii sirrii
Kana dura amala sarkiyuutii ittisoo qofa, indaaktara qofa, kaappaasiitara qofa akkasummas ittisoo fi kaapppaasiitara daandii sirriin madda Actti qabsiifamaniif amaloota isaanii baratteettaa. Amma immoo sarkiyuutii RL= daandii sirrii akka fakkii 6.10 armaan gadiitti haa ilaallu. Fakkii 6.10 sarkiyuutii R-L daandii sirrii madda AC qabu
Sarkiyuutti ittisoo qofa qabu keessatti kaaraantii fi voolteejiin feezii keessaa fi sarkiyyttii indaaktaraa qofa keessatti immoo kaaraantiin voolteejii biraa ( )n akka hafu baratteetta. Ittisoo b) Indaaktera c)Ida’ama VL fi VR Fakkii 6.11 diyaagraamii hariiroo feezii voolteejii fi kaarantii a) ittisoof b) indaaktaraaf
c) ida’ama kal-qabeeVL fi VR
Akka fakkii 6.11c irratti diyaagiraamiin feezii volteejii battalaa indaaktaraa fi ittisoo yeroo kenname irratti yemmuu mul’isutti
V2 = VL2 +V2R--------------------------------------6.23
Sababa kaaraatii wal-qunnamtii daandii sirrii keessatti wal qixa ta’eef
V2= (IR)2 + (IXL)= I2 (R2+XL2)
=
Ammas impeedaansiin sarkiyuutii kanaa (Z) akka armaan gadiitti ibsama
Z= -------------------------(6.24)
Kafti feezii ( ) kaarantii fi voolteejjii dimshaasha gidduu argachuuf immoo
tan =
tan =
Walumaagalatti sarkiyuutii R-C fi R-L keessatti qaamolee sarkiyuutii keessa jiranii fi firikuweensii maddaa (AC) irratti kan hundaa’an ta’uun hubatamuu qaba. Indaaktara 30mH fi ittisoon 100 n ta’an daandii sirriin madda AC voolteejii 12V fi firkuweensii 50Hz qabutti yoo chaarjeffaman hamma kaaraantii fi feezii kofaa barbaadi
Kennama Barbaadama
L= 0.2H , Vo= 200V, R=20 ,f= 50Hz I0=? =?
Furmaata
XL = L=2 fL= 2x3.14x50sec-1(0.3H) = 94.2
=> Impeedaansiin sarkiyuutii kana
Z=
I0= = 0.119A
tan = = 0.0942
=tan-1 (0.0942) = 5.920
6.2.3 Sarkiyuutii daandii sirrii RLC
Fakkiin 6.12a sarkiyuutii ittisoo, indaaktaraa fi kaappaasiitara daandii sirriin madda AC (voolteejjii gegeeddaramaa) wal-qabsiifame agarsiisa. Akkuma kanaan dura ilaalaa turre voolteejiin battalaa V= Vmsin t yemmuu ta’u kaarantiin immoo I= Imsin ( t- )’n jijjiirama; ’n immoo kofa feezii kaarantii fi voolteejjii gidduutti mul’atu dha. Fakkii 6.12 Sarkiyuutii daandii sirrii ittisoo, indaaktaraa fi kappaasiitara maddaa ACtti
hidhame b) hariiroo feezii voolteejii battalaa daandii sirrii sarkiyuutii RLC
Akka boqonnaa sadi keessatti baratetti daandii sirrii keessatti kaarantiin dhaabbataa dha. Haaluma kanaan kana keessattis ittisoo, indaaktarii fi kaappaasiitarrii hundi isaanii daandii sirriin waan wal-qabsiifamaniif kaarantii tuqaa hundaa sarkiyuutii daandii sirrii maddaa AC keessatti hamma fi feezii wal-fakkaatu qabaatu.
Tokko tokkoon akkuma ilaalle ittisoo, voolteejii fi kaarantiin waliif feezii keessaa dha. Indaaktaraaf, voolteejjiin kaarantii (900) akka dursu akkasumas immoo kaappaasiitaraaf voolteejjiin kaarantii biraa (900) akka hafu hubatteetta
Haaluma kanaan voolteejjiin battalaa
VR= Im R sin t= VmR sin t
VL= ImXL sin ( t+ )= VmL cos t
VC= ImXCsin ( t+ )= VmCcos t
Kana irraa Voolteejiin battalaa karaa sadeenii
V= VR+VL+VC ta’a .
Haa ta’u malee ida’ama kana argachuuf fakkii hariiroo feezii vooltejjii fi kaarantii tokko tokkoo isaanii mul’isu armaan gadii haa fadhannu. b) c) Fakkii 6.13 Hariiroo feezii voolteejii fi kaarantii a) ittisoof b) indaaktaraaf
c) kaappaasiitaraaf daandii sirriin madda AC wajjiin wal-qabsiifaman
Akkuma fakkii kana irratti mul’atutti feezonni kal-qabee naanna’oo waan ta’aniif seera kalqabee ida’uu haa gargaaramnu. (Seera kal qabee ida’uu ni yaadattaa?)
Mee fakkii armaan gadii ilaali. Fakkii 6.14 a) diyaagraamii feezii sarkiyuutii RLC b) hariiroo diyaagramii feezii (a)’f
Salphifame = Hima kana irraa Im (kaarantii ol’aanaaf) salphisuun
Im=
Hima kana keessaa waamsisaan jedhu ga’ee ittisoo yemmuu taphatu argina. Kunis impeedaansii (z) sarkiyuutii jedhama.
Z= ---------------------------(6.27)
Hariiroo kana diyaagiraamiin yoo ibsnu Fakkii 6.15 Impeedaansii sarkiyuutii RLC daandii sirrii
Haaluma kanaan himni (6.26) akka armaan gadiitti barreeffama. Feeziin kofa ( ) kaarantii fi voolteejjii gidduu
=tan-1 =( ---------------------------(6.29)
Hub. Hima kana keessatti
yoo XL>Xc ta’e, ’n poosetiivii ta’a. kana jechuun kaarantiin voolteejjii dalaga’e biraa duubatii hafa sarkiyuutichis kaappaasiitaraa indaaktaraan caala jechuu dha. (more inductive than capacitive)
Yoo XL<Xc ta’e ’n negatiivii ta’a. kana jechuun kaarantiin voolteejii dalagaa’e ni dursa, sarkiyuutichis indaaktararraa, kappaasiitaraan caala jechuu dha. (more capacitive than inductive)
Yoo XL= Xc ta’e, ’n zeeroo ta’a sarkiyuutichii guutummaa ittisummaa (purely resistive) ta’a. Cuunfaa Boqonnaa
Sarkiyuutii madda AC fi indaaktaraa qofa qabuuf, kaarantiin voolteejii irraa 900 ( ) dhaan boodeetti hafa
Sarkiyuutii madda AC fi kaappaasiitara qofaa qabu keessatti kaarantiin voolteejii 900 ( )n dursa.
Sarkiyuutii madda AC indaaktaraa fi kaappaasiitara qabuuf indaaktiivi ri’aaktaansii XL = L kaappaasitiiv ri’aaktaansii (Xc) Xc = ta’a. ’n firuweensii kofaa ti. Yuunitiin ri’aaktaansii ‘Ohm’
sarkiyuutii AC keessatti qindoomina daandii sirrii R–C keessatti V2 = VR2 + VC2, kofti feezii ( ) kaarantii fi voolteejii gidduu jiru tan = ta’a. Impeedaansiin sarkiyuutii kanaas Z = dha.
Sarkiyuutii AC fi qindoomina daandii sirrii R – L keessatti V2 = VR2 + VL2, kofti feezii ( ) kaarantii fi voolteejii gidduu jiru tan = ta’a. Impeedaansiin sarkiyuutii kanaas Z = dha
Sarkiyuutii R – L – C daandii sirrii madda AC keessatti V2 = kofti ( ) kaarantii fi voolteejii gidduu jiru tan = = , impeedaansiin isaa immoo. Z = ta’a.
Gaaffilee
Gatiin giddu galeessa karantii AC peeredii tokko akkamitii zeeroo ta’etiin ruut-giddu galeesa iskuwera rms garu zero hin taane?
Garaagarummaa fi wal-fakkeenya ri’aaktaansii fi ittisoo indaaktaraa ibsi
Osoo firikuweensii madda tokkoo harka lamaan dabalee sarkiyuutiin daandii sirrii R-L-C keessaatti akkam ta’a?
Yoo indaaktiv-ri’aaktaansiinii fi kaappaasiitiiv ri’aaktaansii wal-qixa ta’e kofti feezii akkam ta’a jettee yaadda?
Maaliif gatiin ri’aaktaansii indaaktaraa kaappaasiitaraa yoo firikuweensii dabalu xiiqqaata garuu ri’aaktaansii indaaktera debala?
yoo XL>Xc ta’e, ’n poosetiivii ta’a Yoo XL<Xc ta’e ’n negatiivii ta’a, himotaa lamaan kana keessatti ka’umsa iratti karentiinif volteejjin hariroo akkami qabatu ?
Yoo XL= Xc ta’e yoo ta’e hoo akkam ta’a
Kaarantiin sarkiyuutii RLC daandii sirri kan gatii ol’aana irra gahu yoom, maal irratti hunda’a, voolteejii madda waliin hariiroo akkami qabataa?
Pirobleemota
Voolteejiin hima qixxaata sinoosodaalii tokko voolteejii ol’aanaa 150v, firikuweensii 60HZqabu tokko ittisoo 100 ta’etti yoo qabsiifame.
Gatii voolteejii giddugaleessa ruutii iskuweerii fi
Gatii kaarantii giddugaleesa ruutii iskuweerii fi karantii ol’aanaa barbaadi.
Firikuweensii madda AC yoo hagam ta’e kaappaasiitarii 14nF ta’e ri’aaktiivii kaappaasitansii 28200 qabaata?
Kaarantiin 30mA kaappaasitara 8nF keessa taa’u yoo madda AC firikuweensii 500HZ qabutti qabsiifama
ri’aaktaansii kaappaasiitaraa barbaadi.
Voolteejii kaappaasitaraa gidduu barbaadi.
Janaretari AC tokko bu’aa voltejii v(t)= 120vsin(377sec-1t) qaba yoo ta’e kannin armaan gaddi shallagi
Gatii volteejii rms
Firikuweensii mada kanaa
Oso maddi kuni ittisoo 20Ω wajiin walqabsiifame karantii ol’aanaa barbaadi.
Kaappaasiitarri tokko sarkiyuutii madda AC firikuweensii 60HZ qabu wajjin wal-qabatee kaappaasiitivii ri’aataansii isaa 60 yoo ta’e fi firikuweensiin maddaa harka dhibbaan yoo dabale ri’aaktaansii isaa hagam ta’a?
Maddi AC ittisoon wal-qabsiifame tokko voolteejii giddugaleessa ruutii iskuweerii 200V fi firikuweensii 60HZ yoo qabaate hima. Qixxaata volteejii sinoosodaalii fakshinii yeroo(t)’n barreessi.
Maddi AC sinoododaalii hamma voolteejii human elektiroomootiivii (Em = 24.0v) fi firikuweensii 60.0HZ qabu indaaktara L = 230mH ta’een wal-qabsiifame jira.
caalmaa kuufamaa indaaktaraa (VL(t)) fi hamma gatii VL barbaadi.
Kaarantii indaaktara sarkiyuutii keessaa (iL(t)) fi hamma gatii IL barbaadi.
Janaretari AC tokko bu’aa voltejii v(t)= 100vsin1000t qaba yoo ta’e,oso maddi kuni sarkiyuuti R-L-C danddi sirrii ittisoo R=400Ω ,kaappaasitara kaappasitaansii C=5uF fi indaakteraa indaaktansii L=0.5Hwajiin walqabsiifame angoon (reetii anniisaa hin gitaa’in) maddarraa gara serkuutii alaatti darbuu barbaadi.
Sarkiyuutiin daandii sirrii RLC madda AC fakii armaan gadii yoo R= 40 L= 50mH, C=50uF, W= 377sec-1 fi Vm = 150V qaba ta’e.
indaaktiv- ri’aaktaansii, kaappaasitiiv ri’aaktaansii fi impeedaansii sarkiyuutii
barbaadi?
kaarantii ol’aanaa sarkiyuutichaa barbaadi
kofa feezii kaaranttii fi voolteejii gidduu jiru barbaadi
voolteejii ol’aanaa fi voolteejii battalaa tokko tokkoo isaanii barbaadi
Yoo firikuweensiin maddaa gegeedarama ta’e firikuweensi rezoonaansi sarkiyutichaa hammami ta’a?
Angoon ((reetii anniisaa hin gitaa’in) maddarraa gara serkuutii alaatti darbuu barbaadi. KITAABOLEE WABII College physics by Sears ,et al. Physics for scientists and engineers by R.Serway Principle of physics by F. Bueche ( 5,6 ,etc… editions) Physics student text book for grade 12 by Abdurahman Ahmed and Tesfaye Koroto Introductory college physics by Atam P. Arya College physics ( Schaum,s outline) by F. Bueche Principle of physics by R.Serway (volume II )