Гүйдэл бол цахилгаан хэлхээ дэх электроны урсгал юм. Цахилгаан эрчим хүчийг ашиглахын тулд хэлхээгээр нэг чиглэлд гүйдлийг урсгах шаардлагатай байдаг. Бид ихэнхдээ зэс дамжуулагчийг хэлхээнд ашигладаг нь зэсийн атом хамгийн гадна талын бүрхүүл дээрээ орших валентын электронуудыг амархан алдсанаар эдгээр нь чөлөөт электрон бол зэсийн атомууд дотор чөлөөтэй хөдөлж явж чаддаг байна. Эдгээр чөлөөт электронууд нь зэс дундуур үнэхээр чөлөөтэй маш амархан шилжиж хөдөлж чаддаг учраас зэс өнөөдөр цахилгаан хэлхээнд хамгийн өргөн ашиглагддаг болно. Зэсийн дотор ч маш их чөлөөт электронууд байдаг бөгөөд эдгээр нь үнэхээр амархан чөлөөтэй хөдөлж чаддаг ч тэдний хөдөлгөөн нь эмх замбараагүй байх тул бүхэлдээ онц ач холбогдолгүй.
Хэрэв эдгээр чөлөөт электронуудыг хөдөлгөөнийг нэг чиглэлд хөдөлгөж чадвал тэд чийдэн гэх мэт зүйлээр өнгөрөхдөө гэрэл гаргаж мөн дулааныг ч гаргаж чаддаг.
Эдгээр сул чөлөөтэй электронуудыг нэгэн жигд хөдөлгөж чаддаг зүйл бол хүчдэл юм. Хүчдэл бол түлхэх хүч юм, яг л усны хоолойгоор усыг их гоожуулахын тулд даралт үзүүлдэг шир, хэдий их хүчдэл байна төдий чинээ электронуудыг олноор нь хөдөлгөнө. Усны даралтыг хэт ихэсгэвэл хоолой дэлбэрч болно. Үүнтэй адил хэтэрхий олон электронуудыг чийдэнгээр зэрэг нэвтрүүлэх юм бол чийдэнг ч дэлбэлж орхино.
Бид электронуудыг урсгалыг гүйдэл гэж нэрлэдэг бөгөөд түүнийг Ампераар хэмждэг. Жишээ нь энэ гал хамгаалагч дээр 3 гэж бичээд томоор А үсэг тавьсан нь 3 ампер гэсэн утгатай юм. Энэ нь энэ гал хамгаалагч 3А-ийнх гэдгийг илтгэнэ. Гал хамгаалагчийн талаар бид сүүлд үзэх болно.
Хэрэв цахилгаан хэрэгслийг сайтаар харвал тэндээс үйлдвэрлэгчээс уг зүйлийг хэрхэн хэрэглэх тухай заасан шошгыг олж үзэх болно.
Жишээ нь нөүтбүүкний цэнэглэгч дээрээс бид үүнийг 100-240 В-ийн хүчдэлтэй 1,5 А-ийн хувьсах гүйдэлд залгавал уг цэнэглэгч үүнийг 19,5 В-ын 3,33 А-ийн тогтмол гүйдэл болгон хувиргадаг болохыг нь мэдэж болно. Тогтмол ба хувьсах гүйдэл нь гүйдлийн ялгаатай хоёр төрөл юм. Бидний байр орон сууцны разетканд цахилгаан нь хувьсах гүйдэл гаргах ёстой разеткыг суурилуулсан байна. Хувьсах гүйдэл нь электронууд нэг чиглэлд тасралтгүйгээр гүйх биш харин яг л далайн давлагаа давлагаалах шиг наашаа цаашаа ээлжлэн хөдлөх явдал юм. Харин нөүтбүүк шиг гар утас шиг цахилгаан төхөөрөмжүүд ийм хувьсах гүйдэлд биш харин тогтмол гүйдэлд зориулагдсан байдаг. Тогтмол гүйдэл гэдэг нь электронууд зөвхөн нэг чиглэлд урсан хөдлөхийг хэлнэ. Яг л голын ус урсах мэт.
Цахилгаан станцууд нь хувьсах гүйдлийг тогтмол гүйдэлтэй харьцуулахад алс хол, хот суурингуудын хооронд маш өндөр ашигтай үр дүнтэй байдлаар дамжуулж чаддаг учраас хувьсах гүйдлийг ашигладаг. Мөн түүнчлэн хувьсах хүчдэлийг трансформатор ашиглан маш амархан ихэсгэж багасгаж болдог. Бид трансформаторын талаар сүүлд үзнэ.
Тогтмол гүйдлийн хамгийн өргөн хэрэглээ нь нөүтбүүк, гар утас, тв зэрэг шиг жижиг төхөөрөмжүүд юм. Учир нь тогтмол гүйдлийн хэлхээ нь маш жижигхэн цомхон, түүнийг амархан удирдаж хянаж болдог. Мөн олон хэрэгслүүд тогтмол ба хувьсах гүйдлийг хослуулан хэрэглэдэг. Жишээ нь угаалгын машин хувьсах гүйдлээр ажилладаг индукцийн моторыг ашиглан угаалгыг гүйцэтгэдэг ч тохируулга, цаг, ажлын горим, моторын эргэлтийг хянахдаа тогтмол гүйдлийг ашиглана.
Бид хувьсах гүйдлийг тогтмол гүйдэл рүү хөврүүлэхдээ инвертерийг ашиглах бөгөөд инвертер бол электроникийн хамгийн түгээмэл хэрэгслийн нэг юм.
Голын урсгал зарим аажуухан, зарим нь маш хүчтэй байдаг. Далайн давлагаа ч намуухан бас зарим нь далайн шуурга мэт байдаг. Гүйдэл бол яг л үүнтэй адилхан. Голын ус ширүүн урсах мэт дамжуулагчаар маш их хэмжээний электронууд урсан өнгөрч болно. Гол тодорхой хэмжээний усыг хэчнээн ширүүн урссан гольдролдоо барьж чадах ч түүнээс ч хүчтэй урсах усыг барьж чадахгүй ус эрэгнээсээ хальж голын эрэг эвдэрнэ. Үүнтэй адилхан дамжуулагчаар их хэмжээний электронууд урсан гарахад дамжуулагч тэсвэрлэж чадах ч хэтэрхий их электроны урсгал орж ирвэл дамжуулагч дэлбэ үсэрнэ.
Тиймээс л үйлдвэрлэгч нар бүтээсэн бүтээгдэхүүндээ хэдий хэмжээний гүйдлийг тэсвэрлэж чадахыг нь заавал бичдэг. Бид хэлхээгээр хэдий хэмжээний гүйдэл гүйж байгааг хэмжиж чадахаас гадна түүнийг тооцоолж ч чадна.
Бид Амперметрийг ашиглан гүйдлийг хэдэн Ампер байгааг нь хэмжиж болно. Тэгвэл 1 Ампер гэж юу вэ?
1 Ампер нь дамжуулагчаар 1 секундэд 1 кулон урсахыг хэлнэ. 1 кулон гэдэг нь 6 квантиллион 424 квадриллион электроныг хэлнэ.
Энэ нь яг юу гэсэн үг вэ? Хэрэв 1,5 Вт-ын чийдэнг 1,5 В батарейд холбох юм бол батарей чийдэн рүү 6 квантиллион 424 квадриллион электроныг түлхэж оруулах ба үүний улмаас чийдэн асаж буй явдал юм.
Хэрэв хүчдэлийг бууруулах юм бол электронуудын тоо даган буурч чийдэн бүдгэрнэ. Харин хүчдэлийг ихэсгэх юм бол маш их электронуудыг чийдэнгээр нэгэн зэрэг гарахаар ухасхийж чийдэнг үүнийг нь тэсвэрлэж чадахгүй шатах болно.
Гүйдлийг хэмжихийн тулд амперметрийг хэлхээн цуваа холбож электронуудыг амперметрээр гүйлгэх хэрэгтэй. Энэ нь яг л усны тоолуур шиг. Хэчнээн их ус урсаж буйг мэдэхийн тулд усны тоолуурыг ус урсаж буй хоолой дотор тавьдаг. Үүнтэй адил хэлхээгээр хэчнээн электрон гүйж буйг мэдэхийн тулд тэднийг амперметр дундуур гүйлгэх хэрэгтэй.
Бид янз бүрийн зориулалттай олон төхөөрөмжийг ашиглахын оронд мультиметр гээд ердөө нэг л төхөөрөмжийг ашиглахыг илүүд үздэг.
Хэрэв танд мультиметр байхгүй бол нэгийг олж аваарай.
Хэрэв батарей болон чийдэн цуваа холбогдсон бол үүгээр гүйж буй гүйдлийг мэдэхийн тулд мультиметрийг ч хэлхээнд цуваа холбож өгнө.
Хэрэв 1 Ом-ын эсэргүүцэлтэй чийдэнг 1,5 В-ийн батарейд холбох юм бол хэлхээгээр 1,5 А гүйдэл гүйнэ. Энэ нь батарей 1 секунд тутам чийдэн рүү 9 квантиллион 636 квадриллион электроныг түлхэж оруулна гэсэн үг.
Бүгд цуваа холбогдсон учраас хэлхээгээр гүйх гүйдэл нь хэлхээний аль ч хэсэгт ижил байна. Тиймээс мультиметрийг хэлхээний хаана ч байрлуулсан адил зүйлийг хэмжих болно.
Хэрэв ахиад 1 Ом-ын эсэргүүцэлтэй чийдэнг хэлхээнд холбох юм бол хэлхээний нийт эсэргүүцэл нь 2 Ом болж электронуудын хөдөлгөөн багасах буюу өмнөхөөсөө 2 дахин цөөн электрон хөдөлнө. Энэ үед хэлхээний нийт гүйдэл 0,75 ампер болох ба энэ нь батарей 1 секунд тутам 4 квантиллион 818 квадриллион электроныг чийдэнгүүд рүү түлхэж байна.
Хэлхээнд бүх элементүүд цуваа холбогдсон тул хэлхээний аль ч хэсэгт гүйдлийг хэмжсэн утга нь ижил байна.
Хэрэв 1 Ом-ын 2 чийдэнг зэрэгцүүлж холбох юм бол батарей чийдэн болгоноор 1,5 А гүйдэл гүйлгэж чадах учраас хэлхээгээр нийтдээ 3 А гүйдэл гүйнэ. Өөрөөр хэлбэл нийт электронууд А чийдэн болон В чийдэнгээр хуваагдаж гүйнэ. Чийдэнгүүдийн эсэргүүцлүүд адилхан тул электронууд энэ тохиолдолд яг тэнцүү 2 хэсэгт хуваагдаж чийдэн тус бүрээр гүйнэ. Хэрэв чийдэнгүүдийн эсэргүүцэл өөр өөр бол чийдэнгүүдээр гүйх электронууд ч өөр өөр тооных байна.
Хэрэв А чийдэнгийн эсэргүүцэл 1 Ом харин В чийдэнгийн эсэргүүцэл 3 Ом бол А чийдэнгээр 1,5 А гүйдэл харин В чийдэнгээр 0,5 А гүйдэл гүй хэлхээгээр нийтдээ 2 А гүйдэл гүйнэ. В чийдэнгийн эсэргүүцэл их учраас түүгээр цөөн тооны электронууд гүйх тул В чийдэн бүдэгхэн асна. Нийт гүйдэл нь чийдэн тус бүрээр гүйх гүйдлүүдийн нийлбэртэй тэнцүү байна.
В чийдэнгийн эсэргүүцэл өндөр учраас түүний гэрэлтэлт бүдгэрсэн гэж хэлсэн. Хэрэв өмнө нь хэлсэн зүйлийг санаж буй бол чийдэн ямар хүчдэл ямар гүйдэлд ажилладаг болохыг тодорхой зааж өгдөг ба үүнээс их хэмжээний гүйдэл гүйлгэх гэвэл чийдэн шатдаг.
Хэлхээнд резисторыг холбож электронуудын тоог багасгах амаар гүйдлийг багасгадаг. Энэ нь яг л тоормос гишгэх шиг үйлчилж электронуудын тоог цөөлдөг. Резисторыг усны урсгал дотор хаалт хийж түүний урсгалыг багасгадаг шиг төсөөлж болно. Ингэж резисторыг нэмж электронуудын хурдыг удаашруулж тоог нь цөөлнө.
Жишээ нь 3,3 В-ийн 25 мА-ийн лед гэрлийг 9 в-ийн батарейд шууд холбох юм бол холбонгуут лед гэрэл шууд шатна. Яагаад гэвэл энэ лед гэрэл их хэмжээний электронуудыг өөрөөрөө нэвтрэхийг тэсвэрлэж чадахгүй.
Тийм учраас лек гэрлийг шатаалгахгүй авч үлдэхийн тулд хэлхээнд резисторыг ашиглана. Энэ тохиолдолд хүчдэл болон гүйдэл нь лед-ийг шатаахгүй байлгахын тулд 270 Ом-ын эсэргүүцлийг хэлхээнд холбож өгөх хэрэгтэй.
Гэрийн нөхцөлд эрчим хүчний зарцуулалтаа хянахын тулд өөр дээрээ тоолууртай вилькийг хэрэглэнэ. Үүнийг хэрэглэснээр та маш хялбархан хэдий хэмжээний цахилгаан эрчим хүч хэрэглэж буйгаа хэмжих боломжтой.
Бид резисторыг ашиглан гүйдлийн хэмжээг багасгах замаар төхөөрөмжийнхөө аюулгүй ажиллагааг хангаж болдог тухай өмнө үзсэн. Үүнээс гадна өөр нэг хамгаалах төхөөрөмж нь гал хамгаалагч юм.
Гал хамгаалагч нь зөвхөн тодорхой хэмжээний гүйдлийг л нэвтрүүлж адах чадвартай нарийхан утас юм. Жишээ нь 3 А-ийн гал хамгаалагч нь өөрөөрөө 19 квантиллион 272 квадриллион электроныг хүртэл нэвтрүүлж чадна. Үүнийг гал хамгаалагчийн үнэлгээ гэнэ.
Гал хамгаалагч нь солиход амархан, хямд үнэтэй тул үүнийг ашиглан өндөр үнэтэй цахилгаан хэрэгслээр чинь их хэмжээний гүйдэл гүйж түүнийг эвдэхээр нь урьдчилан сэргийлж хамгаалж болно. Гал хамгаалагчийг цахилгааны самбарт суурилуулж хэрэглэхээс гадна зүгээр залгуурт хамт хийж хамгаалж болдог. Жишээ нь Их Британид хэрэглэгддэг бүх вилькууд өөр дээрээ гал хамгаалагчтай байдаг.
Өөр нэг хамгаалдаг хэрэгслийг та нар гэртээ харсан байх. Энэ бол хэлхээ таслагч буюу бидний нэрлэдгээр автомат. Энэ элемент нь хэт их хэмжээний гүйдэл хэлхээгээр гүйж байвал авоматаар нээгдэж хэлхээг тасалж өгдөг. Хэлхээ таслагч нь өөрийн үнэлгээтэй бөгөөд энд заагдсан гүйдлээс их хэмжээний электронууд хэлхээгээр гүйн орж ирвэл автоматаар нээгдэж хэлхээг тасалж өгнө.
Хэрэв хэлхээгээр илүү их гүйдлийг аажуухан нэмэгдүүлэх замаар ачааллыг ихэсгэж байвал энд биметалл элементийг ашиглаж илүү ачааллыг мэдэрнэ. Энэ нь өөрийнх нь үнэлгээнээс их гүйдэл гүйж буй мэдэж уг элемент халснаар хэлхээг тасална. Хэсэг хугацааны дараа ачаалал буурч хэлхээ хэвийн болсон бол хэлхээ таслагчийг ресет хийн сэргээн ахин асааж болно.
Өөр нэг ойлгох ёстой чухал зүйл нь та хэлхээний ил хэсэгт хүрч тогонд цохиулах явдал юм. Энэ үед гэнэт их хэмжээний гүйдэл гарч хүний амь нас эрсдэлд ордог. Ийм үед дифференциал гэж нэрлэгддэг газардуулгын алдааг мэдэрч хэлхээг тасалдаг элементүүд үүнийг мэдэрч агшин зуур хэлхээг тасалдаг байна.