Metallarda elektr o'tkazuvchanlik

Metallarda elektr o'tkazuvchanlik 1. O'tkazgichlarda elektr tashuvchi zarralarning tabiati qanday? Masalan, elektrolitlardan elektr toki o'tganda elektrodlarda modda yig'ilayotganini tajribada ko'rishimiz mumkin, va bunda elektr tashuvchi zarralar ionlarlardan iborat ekanligini bilamiz. Metallarda qanday zarrachalar elektr o'tkazguvchanlikda qatnashadi. Bular manfiy yoki musbat zaryadlari, ularning tartibli harakati natijasida metallarda modda ko'chishi yuzaga keladimi? Bunday savollarga javob topish uchun bir qator tajribalar qo'yilgan. Shular jumlasiga Rikke (1901y), Mandelshtam va Papaleksi (1913y) va Styuart va Tolmen (1916y) tajribalari kiradi. Bu tajribalarning muhimligi shundan iboratki, ular yordamida yuqorida qo'yilgan savollarga bevosita javob olingan va bular metallarning klassik elektron nazariyasini yaratishda muhim o'rin olgan. Rikke tajribasi. Rikke Si va Al dan iborat silindrlar olib, ularni bir biriga siqib ketma-ket joylashtirgan va uzoq vaqt davomida elektr toki o'tkazgan. Bu silindrlarni olib alohida tekshirilganda odatdagi diffuziya hisobigagina bir metall atomlarini ikkinchisiga o'tib qolganini ko'rish mumkin. Demak, metallardan elektr toki o'tganda modda ko'chishi yuzaga kelmaydi. Elektr tashuvchi zarralar modda atomlariga bog'liq bo'lmaydi, ular hamma jismlar uchun umumiy bo'lgan zaryadlangan zarralar ekanligi malum bo'ldi. Metallarda erkin harakatlanadigan zaryadlarning mavjudligi ularda sodir bo'lishi mumkin bo'lgan inertsiya hodisasida namoyon bo'lishi kerak. Agar tez ilgarilanma harakat qilayotgan metall bo'lakchasini tezlikda to'xtatsak, uning bir uchida shu zaryadlarning yig'ilishi, ikkinchi uchida esa ularning kamayishi hisobiga potentsiallar farqi yuzaga kelishini kuzatish mumkin bo'ladi. Mandelshtam va Papaleksi tajribalarining asosida shu g'oya yotadi. Haqiqatdan ham bir katushka olib unga sezgir telefon ulanadi. Katushka juda katta tezlik bilan o'z o'qi atrofida aylantiriladi va katushka birdaniga to'xtatilganda telefonda tovush paydo bo'lgani kuzatilgan. Bu tajribani mukammallashgan holda qaytarib, elektr tashuvchi zarralarning nisbiy zaryadini (em) miqdoriy jihatdan baholashga erishgan olimlar Styuart va Tolmenlardir. Ular olgan natijalarga ko'ra: (1) (1) da L-simning uzunligi,R-uning qarshiligi, V-katushkaning harakat tezligi va q ballistik galvonometrdan o'tgan to'liq zaryad. Zaryadning qiymati uchun olingan kattalik Milliken tajribalari natijasiga juda yaqin chiqqan. Bu tajriba yordamida elektr tashuvchi zarralarning massalari aniqlandi va uning qiymati yengil bo'lgan vodorod atomidan 200 martaga yaqin kichik ekanligi aniqlandi. Shunday qilib, tajribalar natijasida aniqlandiki, metallarda elektr tokini tashuvchi zarralar erkin elektronlar ekan. Keyinchalik Xoll hodisasi (effekti) yordamida metallarda elektr o'tkazuvchanlikda qatnashuvchi erkin elektronlarning kontsentratsiyasi va harakatchanligi aniqlandi. Buning uchun tajribada Xoll doimiysi aniqlanadi va metallarning elektr o'tkazuvchanligini (qenb) bilgan holda kontsentrtsiya (n) va harakatchanlik (b) hisoblanadi. 2. Metallarning klassik elektron nazariyasida elektronlarning harakati Nyutonning klassik mexanikasi qonuniyatlariga bo'ysinadi deb qaraladi. Elektronlarning o'zaro ta'sirlari hisobga olinmaydi ularning musbat ionlar bilan o'zaro ta'sirini oddiy to'qnashishlar sifatida qaraladi. Metallardagi elektr elektronlarni ideal gaz qonunlariga bo'ysinuvchi elektron gaz deb qaraladi, yani ...