j —— e n v , (3.1.)
Elektr maydoni ta’siridagi elektronning muallaq holda harakatlanishi amaliyotda issiqlak harakatiga qaraganda ancha sekin (v u) kechadi. SHu sababli mrs o’tkazgichda tokning zichligi i A/mm° bo’lsa elektron muallaq holdagi harakati v = 1 •10‘ 4 m/sek.ga teng bo’ladi. Elektronning ı vaqt oralig’ida,
a —— e ’ E tezlanish bilan, 1 masofadan harakatlanib kelib kristall panjara tuguni ın
bilan to’qnashishi natijasida quyiidagi muallaq holdagi harakat tezligini oladi:
v - a ‹
-e E :, (3.2.)
m u
Om qonunining nazariy tenglamasi ( j = y - € )ni 3.2 formulaga qo’yib kuyidagi ko’rinishdagi solishtirma o’tkazuvchanlik formulasini hosil qilish mumkin:
Formuladagi elektronlar konsentasiyasi - •u.ni Pauli qonuniga asosan kvant statistikasiga asosan har bir energetik sathda bitta va har bir energetik darajada ikkitagacha elektron joylashgan deb tasavvur etiladi.
Elektr tarmoqlarida tokni o’tkazuvchi sifatida qattiq jismlar, suyuqliklar va maxsus holatlarda gazlardan foydalaniladi. Elektrotexnika sanoatida qattiq elektr o’tkazgichlar ko’rinishida aksariyat xolarda metallar ka ularning qotishmalari ishlatiladi. O’tkazuvchanlik borasida gap ketganda normal muhit(+20'S)dagi yuqori elektr o’tkazuvchanlik nazarda tutiladi va p<0,05 mkOm m. gacha solishtirma qarshilikka ega bo’lgan materallarnazarda tutiladi. Bunday sharoitda solishtirma qarshiligi 0,3 mkOm’m.dan yuqori bo’lgan materiallar qarshiligi katta bo’lgan materiallar qatoriga kiritiladi.
O’tkazuvchanlik darajasining yuqori yoki pastligi, materialning elektrotexnika sohasining qaysi jabhasida ishlatilishini belgilaydi. Qarshiligi yuqori bo’lgan materiala tok o’tish paytida qiziydi va qandaydir miqdordagi energiyaning sarf bo’lishga olib keladi. Shu sababli yuqori o’tkazuvchanlikka ega bo’lgan materiallar: tok o’tkazuvchi kabellar, shina o’tkazgichlan va simlar; reaktor, transformator va elektrodvigatellarning cho’lg’amlari; shitlar va boshqaruv asboblarining tok o’tkazuvchi qismlaridagi elekmentlarda ishlatiladi.
Qarshiligi katta materiallardan esa: rezistorlar va qarshilik elementlari; ochiq va yopiq shakldagi elektr isitgich asboblarining qizuvchi elementlari; cho’g’lanma va yuqori bosimli lampalarning cho’lg’am elementlarini yasashda asqotadi.
O’tkazgich materallar orsida haroratga bog’liq holda qarshiligi o’zgaradigan materiallar alohida ahamiyatga ega. Bularga kriogen va o’ta past haroratda o’tkazuvchanligi ortib boradigan materiallarni misol keltirish mumkin.
Harorat ortishi bilan suyuq holga kelsada o’tkazuvchanligi o’zgarmaydigan materiallar muhim ahamiyatga ega. Bunday o’tkazgichlar elektr datchiklarning ishchi mexanizmi sifatida ishlatilib, elektr tokii o’tishi hisobiga elektr tok ko’rinishidagi signallarni uzatish imkoniyatini yaratadi. Suyuqlanish harorati 39 'S bo’lgan simob metali bunga yaqqol misol bo’la oladi.
Metallarning har qanday (qattiq, suyuq va gazsimon) holatdagi elektr o’tkazuvchanligi material tarokibida katta miqdorda uchraydigan elektronlar va ayniqsa erkin elektronlar zimmasiga to’g’ri keladi. Elektronlar va erkin elektronlarning tartibli harakati elektr maydon kuchlanganligining miqdori va yo’nalishiga bog’lik bo’lishi asnosida yuqori o’tkazuvchanlik ta’minlanadi.
O’tkazuvchanlikning pastroq darajasi: ximyaviy reaksiyalar natijasida vujudga keluvchi metal eritmalari yoki elektrolitlarda, kislota va ishqorlarda namoyon bo’ladi. Bunday eritmalar ion tarkibli bo’lganligi bois, Faradey talqiniga ko’ra, ionlar vositasida zaryad tashuvchanlik qonuniyati asosida izohlanadi. Elektroliz hodisasi, ushbu qonuniyatning yaqqol misoli bo’la oladi.
Ma’lum vaqt davomida ion tarkibli moddalar orqali musbat elektroddan manfiyga tomon tok o’tkazilganda, harakatdagi ionlar vositasida manfiy elektrod vazifasini o’tavchi material yuzasida musbat elektroddan ko’chgan ion zarrachlardan iborat bo’lgan maxsus qoplama hosil bo’ladi, yoki boshqacha aytganda elektroliz mahsuloti paydo bo’ladi.
Suyuq va gaz holatdagi metallarda o’tkazuvchanlik elektr maydoning miqdoriga bevosita bog’liq. CHunki maydon kuchsiz bo’lgan holatda elektr o’tkazuvchanlik yuzaga kelmaydi yoki o’ta zaif bo’lishi imumkin.
Ayonki gazlardagi elektr o’tkazuvchanlik zarb va fotoionizasiya qonuniyatlari asosida kechadi.
Qattiq o’tkazgich ion panjarali kristall sistema ko’rinishida bo’lib, ichki qismida erkin elektronlar joylashgan deb faraz qilinadi. Issiqlik ta’sirida elektronlar tartibsiz harakatlansada, elektr maydon ta’siri yuzaga kelgan aniq yo’nishda tartibli harakatni boshaydi. Elektronlarning harakat davomida kristall panjaraga to’qnashib ketishi natijasida ma’lum miqdordagi energiya yo’qotiladi. Energiyaning panjaraga sarf bo’laishi materalda issiqlik ajralib chiqishiga olib keladi va issiqlik enargiyasi metall asosga uzatiladi. Natijada metallning qizishi kuzatiladi.
Ammo zaryad tashuvchanlik jarayoni, elektr maydon kuchlari ostida harakatlanib
zaryad tashiyotgan elektronning, harakatni nihoyasiga etkazish asnosida kristall panjara tugunlarida joylashgan neytron va protonni siljitish uchun qo’shimcha ish bajarishi va bunga ma’lum miqdordagi energiyasi sarflashi natijasida qizishi mumkinligini ham anzardan chetda qoldirib bo’lmaydi.
Metallarning elektrofizik xossalari haqidagi ma’lumotlar 3.1 - jadvalda
keltirilgan.
Materiallarning elektrofizik xususiyatlarini baholaydigan kattaliklarga quyidagilarni kiritish mumkin:
Materialning solishtirma qarshiligi - p yoki solishtirma o’tkazuvchanligi — y bilan belgilanib, p - i/ y ga teng.
Solishtirma qarshilikning chizziqli harorat kengayish koeffisienti, TK p yoki
Issiqlik o’tkazuvchanlik koeffisienti, y,.
kontakt potensiallar farqi va termoelektr yurituvchi kuch, TEYUK.
Elektronlarning materialdan chiqish paytidagi bajargan ishi.
Cho’zilish mustahkamligi, o, va uzulishdan oldingi maksimal nisbiy cho’zilish 3.1—jadval. Metallarning elektrofizik xossalari.
yishi TK, 1, x106
T.R.
|
Metallaning
nomi
|
Zichligi, x10’
kgm. 3
|
Erish harorati, 0S
|
Solishtirma issi-q lik sig’ imi, J/kgK.
|
CHizziqlik keng-a
|
Solishtirma qarshilik,
|
Elektronlarning chiqish ishi, eV
|
Qayishqoqlik moduli, GPa
|
1.
|
Simob
|
13,6
|
- 38,9
|
138
|
61,0
|
0,958
|
4,5
|
|
2
|
Seziy
|
1,87
|
26,5
|
234
|
95,5
|
0,210
|
1,9
|
1,8
|
3
|
Galliy
|
5,91
|
29,7
|
381
|
18,0
|
0,560
|
|
|
4
|
Kalsiy
|
0,87
|
63,7
|
753
|
80,0
|
0,009
|
2,2
|
|
5
|
Natriy
|
0,97
|
97,8
|
1260
|
70,0
|
0,046
|
2,3
|
10
|
6
|
Indiy
|
7,28
|
156,0
|
243
|
25,0
|
0,090
|
-
|
10,5
|
7
|
Litiy
|
0,53
|
186,0
|
3620
|
-
|
-
|
-
|
4,9
|
8
|
Qalay
|
7,31
|
232,0
|
226
|
23,0
|
0,120
|
4,4
|
54,0
|
9
|
Kadmiy
|
8,65
|
321,0
|
230
|
30,0
|
0,076
|
4,0
|
62,3
|
10
|
Qo’rg’oshin
|
11,4
|
320,0
|
130
|
29,0
|
0,21
|
-
|
15,7
|
11
|
Rux
|
7,14
|
420,0
|
90
|
31,0
|
0,059
|
-
|
92,2
|
12
|
Magniy
|
1,74
|
651,0
|
1040
|
26,0
|
0,048
|
3,6
|
44,3
|
13
|
Alyuminiy
|
2,7
|
657,0
|
922
|
24,0
|
0,08
|
4,3
|
70,8
|
14
|
Bariy
|
3,5
|
710,0
|
268
|
17,0
|
0,50
|
-
|
12,6
|
15
|
Kumush
|
10,5
|
981,0
|
234
|
19,0
|
0,016
|
4,4
|
80
|
16
|
Oltin
|
19,3
|
1063,0
|
126
|
14,0
|
0,024
|
4,8
|
77,5
|
17
|
Mis
|
8,94
|
183,0
|
385
|
16,0
|
0,017
|
4,3
|
129
|
18
|
Berelliy
|
1,85
|
1284,0
|
200
|
13,0
|
0,04
|
3,9
|
287
|
19
|
Nikel
|
8,9
|
1455,0
|
444
|
13,0
|
0,073
|
5,0
|
196
|
20
|
Kobalt
|
8,71
|
492,0
|
435
|
12,0
|
0,062
|
-
|
200
|
21
|
Temir
|
7,87
|
1535,0
|
452
|
11,0
|
0,098
|
4,5
|
211
|
22
|
Palladiy
|
12,1
|
1554,0
|
243
|
12,0
|
0,11
|
-
|
121
|
23
|
Titan
|
4,5
|
1724,0
|
877
|
8,1
|
9,48
|
-
|
104
|
24
|
Xrom
|
7,1
|
1850,0
|
|
6,5
|
0,21
|
-
|
245
|
25
|
Platina
|
21,4
|
1770,0
|
134
|
9,0
|
0,105
|
-
|
170
|
26
|
Toriy
|
11,5
|
1850,0
|
113
|
11,2
|
0,186
|
3,3
|
79,2
|
27
|
Sirkrniy
|
5,5
|
1860,0
|
276
|
5,1
|
0,41
|
3,7
|
68,4
|
28
|
Irridiy
|
22,5
|
2350,0
|
|
7,2
|
-
|
-
|
528
|
29
|
Niobiy
|
8,57
|
2410,0
|
272
|
5,1
|
0,140
|
4,1
|
100
|
30
|
Molibden
|
10,2
|
2620,0
|
264
|
6,5
|
0,057
|
4,2
|
294
|
31
|
Tantal
|
16,7
|
2850,0
|
142
|
4,7
|
0,35
|
4,1
|
177
|
32
|
Reniy
|
20,5
|
3180,0
|
138
|
4,4
|
0,21
|
4,8
|
405
|
33
|
Volfram
|
19,3
|
3380,0
|
218
|
|
0,055
|
4,5
|
407
|
O’tkazgichdan o’tuvchi tokning zichligi va elektr maydon kuchlanganligini quyidagi formula vositasida bayon etish mumkin:
j = y - E
Bu yyerda: j — tokning zichligi, A/mm2; y — o’tkazgichning solishtirma o’tkazuvchanligi, Sm.m; E— elektr maydon kuchlanganligi, V/m.
Elektr maydon kuchlanganligining miqdoriy o’zgarishi metallardagi solishtirma o’tkazuvchanlikni o’zgartira olmaydi. Solishtirma o’tkazuvchanlikka teskari proporsional bo’lgan solishtirma qarshilikni quyidagi formula yordamida hisoblash mumkin. Solishtirma qarshilikni hisoblashda o’tkazgichning ko’ndalang kesimi S, uzunligi 1 va qarshiligi fi, haqida ma’1umotga ega bo’lish talab etiladi.
Solishtirma qarshilik quyidagi formuladan topiladi:
|
