Turli muhitlarda elektr toki[tahrir | manbasini tahrirlash]

Metallarda erkin zaryad tashuvchi zarralar elektronlar hisoblanadi.Elektr maydoni ta’siri ostida elektronlar m/s o’rtacha tezlik bilan tartibli ravishda ko’chadi. Metall o’tkazgich qarshiligining temperaturaga bog’liqligi:

R=R₀(1+α t);

ρ = ρ₀(1+ α t);

α = 1/273⁰C;

α- qarshilikning termik kaeffitseynti bo’lib, u qarshilikning o’tkazkich 1K ga isitilganda nisbiy o’zgarishiga teng. Metallarda doim α >0

O’t o’tkazuvchanlik. Metallarda temperatura juda past bo’lganda (0-10 K) o’tkazgich qarshiligining juda pasayib nolga teng bo’lib qolish, hodisasi o’ta o’tkazuvchanlik deyiladi. Bu hodisani birinchi bo’lib Golland fiziki Kamerling- Onnes kashf etgan.O’tkazgichning t₁ temperaturadagi qarshiligi R1va t2 temperaturadagi qarshiligi R2 orasidagi munosabat:

R₂/R₁=(1+αt₂)/(1+αt₁);

Qarshilikning termik qarshiligi tekshirilayotgan o’tkazgichning 1K ga isitilgandagi qaqrshilikning nisbiy o’zgarishiga teng. Hamma metallar uchun α >0 bo’ladi.

O’tkazgich qarshiligining temperaturaga bog’liqligidan amalda temperaturani o’lchashda foydaliniladi. Temperatura o’zgarishi bilan qarshilik o’zgaradigan asbob yaratilgan bo’lib, ularga qarshilik termametri deyiladi. Qarshilik termametri temperaturani yuzdan BIR gradus aniqlikda o’lchash imkoniyatiga ega. Shuningdek qarshilik termametrlarining o’lchash chegaralari suyuqlik termametrlariga nisbatan ancha yuqoridir. Metallarda elektr to’kining tarqalish tezligi elektr maydonning tarqalish tezligi bilan aniqlanadi. Metalllarda elektr maydon tarqalish tezligi yorug’likning vaqumdagi tezligigga teng. Simob suyuq metsl bo’lganligi uchun unda tokning issiqlik yorug’lik va magnit tasirlari mavjud. Simobda tokning himiyaviy tasiri mavjud emas.

Elektrolitlarda elektr toki.

Malekulalarning zaryadli iyonlarga ajralish jarayoniga dissassiya deyiladi.Ion deganda bir yoki bir necha elektr yo’qotgan modda zarrasi tushuniladi.Qarama qarshi ishorali miqdorlari teng zaryadlar birlashib netral atom hosil bo’lishiga reqanbinatsiya deyiladi.Elektr to’kining o’tkazadigan suyuqliklarga elektrolitlar deyiladi. Erituvchida eriganda ionlarga ajraladigan moddalarga elektrolitlar deyiladi. Elektrolitlarda ionlarning vujudga kelishida sabab elektrolit eriganda uning malekulari erituchi molekulalarning elektr maydoni tasirida musbat va manfiy zaryadlangan ionlarga ajralishdir. Elektrolitdagi iyonlarning tashqi maydon tasiridagi batartib harakatiga elektrolitlarda elektr toki deyilkadi. Elektrolitlarda elektr tokini sim orqali tok manbayiga uklangan elektrotlarni unga tushurish bilan hosil qilinadi. Elektrolitlarda kuchlanishni o’zgartirmasdan vanna erlektrotlari orasidagfi masofani orttirsak qarshilik ortadi vat ok kuchi kamayadi. Elektrolitlarda temperature ko’tarilsa qarshilik chiziqli ravishda kamayadi.

Eletrolitlarda o’tkazgich qarshiligining temperaturaga bog’liqligi:

R=R₀(1+α t);

ρ = ρ₀(1+ α t);

α = 1/273⁰C;

α -qarshilikning temperature qarshiligi bo’lib u qazrsdhilikning o’tkazgich 1 k ga isitilganda nisbiy o’zgarishiga teng . Elektrolitlarda doim α<0. Elektroliklarning temperaturasi ortilsa ularning elektr o’tkazuvchanligi ortadi. Biror idishdagi elektrolitlarga tok manbaining muysbat va manfiy qutblariga ulangan ikki elektrod tushuraylik. Toq manbaining musbat qutbiga ulangan elektrodni anod, manfiy qutbga ulangan elektrotni esa katot deyiladi. Elektrolitlarda anod tamon harakatlangan manfiy ionlar anionlar va katod tomon harakatlanayotgan musbat ionlar kationlar deyiladi. Katodga yetib kelgan kationlar undagi ortiqcha elektronni qo’shib olib neytral atomga aylanadi. Anodga yetib kelgan anionlarlar undagi ortiqcha musbat ion bilan birlashib neytral atomga aylnadi. Elektrolitdan o’tayotgan umumiy tok musbat manfiy inolar toklar yig’indisiga teng .Elektrolitlardagi elektr toki tartibli harakatlanayotgan ionlar oqimidan iborat. Elektrolitdan tok o’tish jarayonida elektrolitda maoddaning ajralishi eletroliz deyiladi. Elektroliz uchun faradeyning birinchi qonuni: elektrotlarning har birida ajralgan modda massasi elektrolit orqali o’tgan zaryad miqdoriga to’g’ri proporsional.

Elektrolitlarda uchun tok zichligi;

j=q₊n₊ν₊+q_-n_-ν_-

Elektrokimyoviy ekvivalent- elektrolit orqasi 1C zaryad o’tganda elektrotda ajralgan moddaning massasiga tengdir. Elektro kimyoviy ekvivalentning o’lchov birligi SI dakg/C.

Faradeyning ikkichi qonuni barcha moddalarning Elektra kimyoviy ekvivaslentlari ularning kimyoviy ekvivaletnlariga to’g’ri proporsionaldir;

k=(1/F)(M/n).

Faradeyning birlashgan qonuni.

m/q=(1/F)(M/n); m=(M/n)(1/eN_A)q

Faradey doimiysi massasi miqdoran kimyoviy ekvivalentga mos keluvchi moddani elektrodda ajratib chiqarish uchun lozim bo’lgan elektrolid orqali o’tuvchi zaryad miqdoriga son jihatdan teng bo’lgan kattalikdir. Elektrolitlarda tokning kimyoviy ta’siri kuzatiladi. O’tkazgichning tok ta’sirida kimyoviy tarkibiy qismlarga ajralish hodisasi elektroliz deyiladi.

Elektroliz ro’y beradigan o’tkazgichlarni ikkinchi klass o’tkazgichlar yoki elektrolitlar deyiladi,. Elektrolizda manfiy qutbda doim metallar va vadorod ajraladi va musbat qutbda esa qoldiq kimyoviy element ajraladi. Bunda elektrolitning tarkibiy qismi faqat elektrotlarda ajraladi.

Elektroliz hodisasidan kulanaetrlarda foydaliniladi. Kulanametrlar zanjir orqali o’tgan zaryad kattaligini bevosita o’lchaydi. Dissotsiatsiyalanish darajasi deb – ionlarga dissotsiatsiyalangan malekularlar soning moddadagi molekulalar soniga nisbatiga aytiladi; β=n/n₁

Dissotsiatsiyalanish darajasi shuningdek erituvchi tabiatiga temperaturaga bosimga erituvchining dieletrik singduruvchanligiga eritmaning kansendratsiyasiga va boshqa fakrotlarga gan bog’liq. Temperetura ortishi bilan malekularlarning kinetik energiyasi ortadi. Bu esa malekularlarning o’zaro to’qnashib ionlashish ehtimolini orttiradi.

Elektrolit orqali tok o’tganda ko’chishi mumkin bo’lgan eng kichik zaryad qiymatiga teng;

q_min=1,6*10^-19C

Poligirafiya sanoatida terilgan harflarni plastik materialga tushurilgan nusxasiga qalin temir yoki booshqa materiallar quyub nusxalar olish eletroliz hodisasiga asoslangan. Elementar elektr zaryadining qiymati birinchi marta 1874-yilda elektroliz hodisasiga asoson aniqlandi.

Elektroliz hodisasiga asosan elektroin zaryadini aniqlash formulasi;

e=(M/mnN_A)It

Aralshma konsentratsiyadi o’zgarmas bo’lganda qonun o’rinli. Yani kuchlanish oshirilsa tok kuchi chiziqli ravishda ortadi;

U/I=R=const

Elektrolitni temperatirasini o’zgarmas saqlagan holda undan o’tayotgan tok kuchi oshirilsa elektrolitning elektr o’tkazuvchanlgi(va qarshiligi) o’rgarmaydi.

GAZLARDA ELEKTR TOKI.

Gaz orqali elektr toki o’tish protsessi gaz razryadi deyiladi.Gazlarda ionlar ,isitishda yoki tashqi ionlashtiruvchilarning ta’siri hisobiga hosil bo’ladi.Agar ionlashtiruvchilarning ta’siri to’xtatilsa ,razryad ham to’xtasa ,bu razryad nomustaqil razryad deb ataladi.Agar tashqi ionlashtiruvchi olib tashlansa razryad to’xtamasa, ya’ni bu razryadni to’xtatib qo’ymaslik uchun tashqi ionlashtiruvchiga extiyoj yo’qligi sababli , bu razryad mustaqil razryad deyiladi. Elektronning to’qnashishi oldidagi kinetik energiyasi maydon kuchlanganligiga va elektronning erkin yugurish yo’lining uzunligi to’gri proporssionaldir ;

mϑ²/2=eEl.

Agar elektroning kinetik energiyasi neytral atomni ionlashturish uchun bajarilishi lozim bo’lgan ishdan ortiq bolsa ya’ni ; mϑ²/2>A, bo’lsa .u holda elektron atom bilam toqnashganda uni ionlashtiradi.Ko’pgina qattiq moddalarda termoelektron emissiya moddaning bug’lanishi hali juda oz bo’ladigan temperaturada yuz beradi. Katod xuddi mana shunday moddalardan yasaladi. Mustaqil gaz razryadida elektrodlarga berilgan potensiallar farqining kamayishi bilan gazning elektr o’tkazuvcghanligi kamayadi.Katod nurlari katoddan anodga tez harakatlanuvchi elektronlar oqimidr .

Gazlarda elektr tokining o’tishini Om qonini asosida tavsiflash mumkin emas .Chunki gazlarda tok kuchining elekrodlardan berilgan kuchlanishiga bog’liq ravishda o’zgarishi chiziqli qonuniyatga boysunmaydi .

MUSTAQIL RAZRYAD TURLARI

Miltillama razryad .Bosim past bolganda nayda miltillama razryad yuz beradi. Miltillama razryad hosil qilish uchun elektrodlar orasidagi kuchlanish bir necha yuz volt bolishi yetarlidir .Miltillama razryad katod yaqinidagi kichik sohada boshqa hamma joyda deyarli butun nay bir jinsli nurlamish bilam to’lgan bo’ladi va bu nurlamish musbat ustun deb ataladi.

Elektr yoyi -bir biriga tegib turgan ikkita ko’mir sterjinning birikish joyida ko’p miqadorda issiqlik, chiqariladi, chunki bu joyning qarshiligi katta bo’ladi .Temperatura terma- elektron emissiya boshlamadigan darajaga kotariladi. Shuning uchun ko’mir elektrotlarni bir biridan ajratishda ular orasida razryad boshlanadi. Ko’mir sterjinlar orasida kuchli yorug’lik beruvchi gaz ustuni hosil b’ladi .Bu holda gazning elektr o’tkazuvchanligi atmosfera bosimi sharoitida ham ancha katta bo’ladi chunki bunda manfiy elektrod juda kop elektron chiqarib turadi .kichikroq yoyda tok kuchi bir necha amperga yetadi ,katta yoylarda esa potensiallar ayirmasi 50 V chamasida bo’lganda to’k kuchi bir necha yuz amperga yetadi .Elektr yoyini birinchi bo’lib 1802 -yilda rus akademigi V.V.Petrov hosil qilgan .

Elektr yoyi yongan daqiqada tok kuchi keskin ortadi kuchlanish esa kamayadi. Elektr yoyi hosil qilgan elektrodlar orasidagi gaz bosimi oshirilsa harorat ortadi.Toj razryad- razryadning bu turida elektrodlar yaqinida xuddi quyosh tojiga o’xshash nurlanish kuzatiladi bunga sabab kuchlanishning keskin o’zgarishi natijasida ionlanishning tez sodir bo’lishidir. Demak, toj razriyad sodir bo’lishi uchun nihoyatda kuchli , ammo notekis elektron maydon bo’lishi lozim .Masalan ,elektrod sirti tekis bo’lmay unda katta darajali egrilik bo’lsa u holda egrilikning qavariq hollarga tegishli sirtda zaryadlarning katta kansentratsiyasi vujudga keladi bunday sirt atrofida nurlanish kuzatiladi.

Uchqunli razryad -kondensator qoplamalari yoki o’tkazgichning ikki uchi orasidagi kuchlanish juda katta bo’lgan holda gazning biror turtki ravishda zarbdan ionlanishi natijasida qisqa vaqt davom etadigan razryad .

Yoy razryad-ikki elektrod oraliqida yuzaga keladigan bunday razryad elektrodlarning birining qizishi undan juda kop miqdordagi termoelektronlar uchib chiqishi va ushbu terma elektronlar ikki elektrod oraligidagi gazni keskin tez ionlashtirishi natijasida sodir boladi .Yoy razryadda elektrodlar orasidagin kuchlanish katta bo’lmasa ham ,ular orasidagi tok kuchi juda katta bo’lishi natijasida shulaa ya’ni yoysimon yorug’lik chaqadi.

Yolqin razryad .Havosi sorib olingani sababli , bosimi nisbatan kichik 0.1 mm sim. ust. ga teng bo’lgan shisha naycha olaylik .Naychaning ikki uchiga elektrodlar kavshanlangan. Elektrodlarga berilgan kuchlanish bir nrcgha yuz voltga teng bo’lsa katotod yaqinida kuchlanishning tushuvi katta bo’lib ,anodga yaqinlashgan sari kuchlanish o’zgarishi katta bo’lmay ,deyarli o’zgarishsiz qoladi .Hamda katod tomon intilayotgan musbat ionlar katta energiya oladi.Ular katodga urilgach undan bir necga elektron ajralib chiqishiga sababchi bo’ladi.

Bu elektronlar ham katod potensilli tasiriga tezlashib gaz ,molekullari bilan toqnashganda yana ionlashish ro’y beradi .Hosil bo’lgan ionlar yana katodga intilib u yerdan yana elektron urib chiqaradi v.h.Demak ,elektronlar oraligida kuchlanish hisobiga razryad uzluksiz davom etaveradi. Ionlarning elektron bilan rekombinatsiyasi ,shuningdek,uyg’otilgan molekulalarning energiya chiqarib asosiy holatga o’tishi hisobiga yorug’lik hosil bo’ladi .

PLAZMA HAQIDA TUSHUNCHA .

Plazma qisman yoki toliq ionlashgan gaz bo’lib unda musbat va manfiy zaryadlar zichligi amalda bir hil bo’ladi. Butunicha olib qaralganda, plazma elektr jihatida neytral sistemadir .Sharoitga qarab plazmaning ionlashish darajasi, ya’ni ionlashgan atomlar soning hamma atomlar soniga nisbati har hil bo’lishi mumkin .To’liq ionlashgan plazmada neytral atomlar bo’lmaydi .Plazmada elektr tokini elektronlar musbat va manfiy ionlar tashidi.Kosmik vazodagi plazma .koinotda moddaning kop qismi plazma holatida boladi.Temperaturasi yuqori bo’lgani uchun Quyosh va boshqa yulduzlar to’liq ionlashgam plazmadan iborat .Bizning planetamiz atrofida ham plazma bor .Atmosferaning 100-300 km balandlikdan yuqoridagi qatlami ionlashgan gaz bolib ionasfera deb ataladi .Qattiq jismlar plazmasida musbat ionlar butun jism bo’ylab ko’chib yura olmaydi.Gazda bo’ladigan razryadning hamma turida miltillama razryad ,yoy razryadi, uchqunli razryad va hazakolarda plazma paydo bo’ladi .Gaz razryadi plazmasi ko’p asboblarda Masalan ; yorug’likning kvant manbalari bo’lmish gaz lazerlarida ishlatiladi .Lazerlar,yoruglikning eng kuchli manbalaridir.

VAKUMDA ELEKTR TOKI. DIOD VA TRIOD .

Yuqori temperaturadagi metallardan elektronlarning ajralib chiqish hodisasiga termo elektron emissiya deyiladi.Elektronni metalldan ajralib chiqish uchun kerak bo’lgan ishga chiqish ishi deyiladi. Chiqish ishi quyidagicha topiladi A=e*∆φ; ∆φ-metall sirti va elektron buliti orasida vujudga kelayotgan potensial.Agar elektronning kinetik energiyasi chiqish ishidan katta bolsa elektron metallni tark etadi.Vakumda elektr toki termoelektron emissiya natijasida ajralib chiqqan elektronlarning yo’nalgan harakatidan iborat.Diod -havosi so’rib olingan kolba va uning ichidagi ikki elektrod katod va anoddan iborat.Qizdirish natijasida elektronlar ajralib chiqadigan va oz elektronlarini yo’qatadigan elektrod katod deyiladi .elektronlarni ushlab qoluvchi ikkinchi elektrod elektron anod deyiladi.Agar anod potensiali katod potensialdan yuqori bo’lsa qizdirilgan katod chiqargan elektronlar anodga yetib boradi.Oksid katodli elektron lampada tok toyinish holatiga yetmaydi, chunki buning uchun potensiallar ayirmasi shu qadar katta bo’lishi kerakki bunday holda katod yemrilib ishga yaramay qoladi.Diodlar o’zgaruvchan elektr tokini to’g’irlashda ishlatiladi va elektron tokini faqat bir yo’nalishda o’tkazadi.To’g’irlagich sifatida ishlatiladigan didodlar kenotron deyiladi.Vakumli diod va triodning ishlash prinsoplari termoelektron emissiya hodisasiga asoslangan.Tez harakatlanuvchi elektronlar moddaga urilib sekinlashganda Rentgen nurlari paydo bo’ladi.

Katod temperaturasini ortirish bilan vakuumli diodda vujudga keladigan tok kuchi ortadi .

Vakumli diodlarda anod kuchlanishini ortishi bilan tok kuchi chiziqli ortmaganligi tufayli diod uchun Om qonuni o’rinli emas.

Agar triodda to’rning potensiali katodga nisbatan nolga teng bo’lsa triod diod vazifasini bajaradi.To’rning potensiali musbat bo’lganda trioddan katta tok o’tadi. To’rning potensiali manfiy bo’lganda trioddan kam tok o’tadi. Triodda to’rning anod toki nolga teng bo’ladigan manfiy qiymatdagi kuchlanishiga yopish kuchlanishi deyiladi.Yopish kuchlanishi anodning kuchlanishiga bog’liq bo’lib ,anod kuchlanishin kancha katta bo’lsa yopish kuchlanishi shuncha katta bo’ladi .

Elektronlar dastasi elektron lampalarda hosil qilinadi .Elektr maydoni va magnit maydoni elektronlar dastasini og’diradi .

Kondensatornig plastinkalari orasidan otayotgan elektronlar dastasi manfiy zaryadli plastinkada musbat zaryadli plastinka tomom og’adi.

Elektronlar dastasi magnitning shimoliy qutbi ustidan o’tayotganda chapga og’adi janubiy qutb ustidan o’tayotganda esa o’nga og’adi.

Vakuumdaelektr tokini faqat elektronlar tashidi. Vakuumda elektr tokining faqat magnit ta’siri kuzatiladi , issiqlik va kimyoviy ta’siri kuzatilmaydi.

Anod potensiali ta’sirida elektron olgan tezlanish ( a );

a=eU/md; a=eE/m.

E-elektr maydon kuchlanganligi; d-elektrodlar orasidagi masofa.

Anodga yetib borgan elektron tezligi( ϑ);

U=m_eϑ²/2e; E_kin=m_eϑ²/2=eU;

Katod nurlari katoddan anodga tez harakatlanuvchi elektronlar oqimidir.

ARALASHMALI YARIM O’TKAZGICHLARNING ELEKTR O’TKAZUVCHANLIGI

Sof yarim o’tkazgichlar elektr tokini o’tkazmaydi.

Aralashmali yarim o’tkazgichlarda asosiy tok tashuvchilar elektronlat va kovaklar hisonlanadi.Teshiklar yoki kovaklar musbat zaryadga ega.

To’rt valentli element atomlariga besh valentli element atomlari qo’shilgan bo’lsa ,bunday aralashma yarim o’tkazgichda faqat elektronli elektr o’tkazuvchanlik yuzaga keladi va bunday o’tkazuvchanlik n-tip o’tkazuvchalik deyiladi.

To’rt valentli element atomlariga uch valentli atomlar qo’shilgan bo’lsa , bundayaralashma yarim o’tgazgichda faqat teshikli elektr o’tkazuvchanlik yuzaga keladi va bunday o’tkazuvchanlik p-tip o’tkazuvchanlik deyiladi.

n-tipdagi yarim o’tkazgichlar donor aralashmali yarim o’tkazgichlar deyiladi va ularda asosiy tok tashuvchilar elektronlar hisoblanadi.

p-tipdagi yarim o’tkazgichlar akseptor aralashmali yarimo’tkazgichlar deyiladi va ularda asosiy tok tashuvchilar kovaklar hisoblanadi.

Xususiy yarim o’tkazgichning elektron va kovak o’tkazuvchanligi teng bo’ladi.

Xususiy yarim o’tkazgichlarda to’la tok: I=I_elektron+I_teshik; I_elektron=I_teshik

Davriy jadvalning 3-guruh elementleri teshik o’tkazuvchanlik beradi, ular akseptor atomlardir.

5-gruh elementleri elektron o’tkazuvchanlik beradi , ular donor atomlardir.

Yarim o’tkazgichlar radiopriyomniklarda, hisoblash mashinalarida va hokozolarda o’zgaruvchi vosita sifatida qo’llaniladi.

Temperatura ko’tarilganda yarim o’tkazgichlarning va elektrolitlarning o’tkazuvchanligi ortadi, qarshiligi esa kamayadi.

Yarimo’tkazgichlarda temperatura 1⁰C ga ko’tarilganda ularning elektr qarshiligi o’rta hisobda 3-5 % ga kamayadi.

Metallarda qarshilikni temperaturaga bog‘liqligi.

Kovaklar musbat zaryadga ega .

Yarim o’tkazgichlar kristall jismlar hisoblanadi.Bolametr yordamida temperatura o’lchanadi.Yarim o’tkazgichlarda elektron va teshik uchrashganda energiya ajraladi.p-n o’tishi yarim o’tkazgich, yarim o’tkazgichli diodni tashkil qiladi.Issiqlik ta’sirida elektr qarshiligi o’zgaradigan elementlarga termistorlar deyiladi.Tranzistor -baza, emitter, kollektrlardan tashkil topgan qurilmadir.Tranzistor o’zgaruvchan tokni kuchaytiruvchi qurilma sifatida ishlatiladi.Yorug’lik ta’sirida qarshiligi va elektr o’tkazuvchanligi o’zgaradigan moddalarga fotorezistorlar deyiladi.Fotoelement yorug’lik energiyasini elektr energiyaga aylantirib beruvchi qurilmadir.

FOYDALANILGAN ADABIYOTLAR: M.Usmonov fizika qo'llanma