Elektr o'tkazuvchanlik. Tok kuchining kuchlanishga bog'liqligi

10-sinf fizika darsligi asosida 35-mavzu: 8-sinfda eletr toki mavjud bo'lishi uchun 3 ta shart bajarilishi aytilgan edi. Tok manbayi bo'lishi. Tok o'tuvchi zanjirda erkin ko'cha oladigan zaryadli zarralarning bo'lishi. Zanjir berk bo'lishi. Unda shuningdek qattiq, suyuqlik va gazlarda elektr toki o'tishi qaralganda elektr qarshiligi tushunchasi kiritilgan edi. Elektr toki qanday zaryadli zarralar hisobiga mavjud bo'ladi? Nima sababdan elektr tokining o'tishiga muhit qarshilik ko'rsatadi? Bunday savollarga javob berishdan oldin elektr o'tkazuvchanlik tushunchasini kiritamiz. Metallarning elektr o'tkazuvchanligini o'rganishga XX asrning boshida kirishilgan edi. 1901-yilda nemis olimi Karl Rikke juda yaxshi silliqlangan uchta silindrdan (ikkita aluminiy va bitta mis) iborat zanjir tuzadi va undan bir yil davomida tok o'tkazadi (8.1-rasm). Bu vaqt ichida silindrlardan umumiy miqdori 3,5 · 106 C zaryad o'tadi, lekin bu silindrlar moddasining kimyoviy tarkibi o'zgarishiga olib kelmadi. Tajriba tugab, silindrlar ajratilgach, ularning massalari ham o'zgarmaganligi aniqlandi. Atomlarning bir-biriga o'tish izlari qattiq jismlardagi oddiy diffuziya natijalaridan ortiq bo'lmadi. Lekin, bu tajriba metallarda aynan qanday zarralar tufayli tok o'tishini tushuntirib bermadi. Amerikalik fiziklar T. Styuart va R. Tolmenlar quyidagicha tajriba o'tkazganlar. 1916-yilda o'tkazilgan bu tajribada metall o'tkazgich o'ralgan katta diametrli g'altak olinib, uni 500 aylmin chastota bilan aylanma harakatga keltirilgan va birdaniga to'xtatilgan (8.2-rasm). Bunda g'altakdagi erkin zaryadlar yana biroz vaqt inersiya bilan harakatlanishda davom etganligi uchun qisqa vaqtli tok yuzaga kelgan. Buni tok o'tkazgich uchlariga ulangan sirpanuvchi kontaktlar orqali ulangan galvanometr qayd etgan. Olimlar tok tashuvchi zarra larning solishtirma zaryadini tajribada aniqlashdi. U 1,8 · 1011 C kg ga teng chiqib, elektronning solishtirma zaryadiga mos keladi. Bu ilmiy fakt, metallar elektr o'tkazuvchanligining klassik nazariyasiga asos bo'ldi. XX asr boshlarida nemis fizigi P. Drude va golland fizigi X. Lorens metallar elektr o'tkazuvchanligining klassik nazariyasini yaratishdi. Bu nazariyaning asosiy mazmuni quyidagilardan iborat: 1. Metallarda elektr o'tkazuvchanlikning yuqori bo'lishi, ularda birlik hajmga to'g'ri kelgan erkin elektronlarning ko'pligidir. Masalan, misda erkin elektronlar konsentratsiyasi 8,4 · 1023 m-3 ga teng. Elektronlar xuddi gaz kabi panjara ionlari orasidagi fazoni to'ldirib, tartibsiz va to'xtovsiz harakatda bo'ladi. Elektronlarning metallardagi tartibsiz harakat tezligi hisoblanganda taxminan 60-100 kms ga teng chiqadi. Tashqi elektr maydon yo'qligida, o'tkazgichning istalgan kesim yuzasi orqali o'tuvchi elektronlar harakati xaotik bo'lganligidan elektr toki nolga teng bo'ladi. 2*. P. Drude va X. Lorenslar o'tkazuvchanlikning elektron nazariyasidan foydalanib zanjirning bir qismi uchun Om qonunini nazariy ravishda keltirib chiqarishdi. Buning uchun uzunligi l, elektronlar konsentratsiyasi n va ko'ndalang kesim yuzi S bo'lgan o'kazgichni qaraymiz (8.3-rasm). O'tkazgich uchlariga U kuchlanish berilsa, hosil bo'lgan maydon kuchlanganligi ta'sirida elektronlar tezlanish oladi. t ...