Әр түрлі ортадағы электр тогы

Электр тогын қатты, сұйық және газ тәрізді денелер өткізеді. Әр түрлі ортадағы электр тогының басты айырмашылығы олардағы электр зарядын тасымалдайтын бөлшектерінде және олардың пайда болу табиғатында.

Металдар - кристалдық торлы зат. Валенттік электрондар дене ішінде еркін қозғалады. Олардың шоғыры өте үлкен \(10^{28} 1/м^3,\) бұл электрондар бейберекет жылулық қозғалысқа қатысады. Электр өрісінің әсерінен олар \(10^{-4}\) м/с орташа жылдамдықпен қозғалады. Металдарда өткізгіштік ‒ электрондық. Электр тогы ‒ электрондардың бағытталған қозғалысы екендігін тәжірибе жүзінде Л. И. Мандельштам мен Н.Д. Папалекси және Б. Стюарт пен Р. Толмен дәлелдеген.

Металдарда кедергі торлардың ақауы және иондардың жылулық тербелісінің салдарынан туындайды және температура көтерілген сайын кедергісі артады. Металдардағы электр тогы Ом заңына бағынады.

Ерекшеліктері: 1. Металдар арқылы ток жүргенде зат тасымалданбайды

2. Асқын өткізгіштік құбылысы байқалады ( \(T \ ‒ \)төменгі температурада )

Сұйықтарда қатты денелер сияқты – диэлектриктер, өткізгіштер және жартылай өткізгіштер болып бөлінеді. Электролиттер - электр тогын өткізетін ерітінділер (тұздардың, қышқылдардың, сілтілердің ерітінділері). Өткізгіштік ‒ иондық (электр тогы ‒ иондардың қозғалысы).

Кедергісі - температура көтерілген сайын диссоциациялану дәрежесі артады, яғни иондар концентрациясы артады. Электролитте электр тогы артады, ал кедергісі азаяды.

Кедергісі - температура көтерілген сайын диссоциациялану дәрежесі артады, яғни иондар концентрациясы артады. Электролитте электр тогы артады, ал кедергісі азаяды.

Электролиттік диссоциация - еріткіштің әсерінен зат молекулаларының ерітіндіде иондарға ыдырауы. \(NaCl\rightarrow Na^+ +Cl^-\)

Электролиз - электролит арқылы электр тогы өткенде электродтарда заттың бөлінуі.

Электролиз заңдары (Фарадей заңы) \(m = \frac 1F \cdot \frac AnIt\)

\(k = \frac 1F\cdot \frac\mu n \ -\) электрохимиялық эквиваленті деп атайды және бір кулонға келетін килограммен өрнектейді (кг/Кл). \(n \ ‒\) заттың валенттілігі, \(F \ -\) Фарадей саны, \(μ \ –\) молярлық масса.

Вакуум - бөлшектерінің еркін жүру жолының ұзындығы (соқтығысуларға дейінгі жүрген арақашықтық) ыдыс өлшемдерінен үлкен болған жағдайдағы өте сиретілген газ. \((Р << Р_{атм}; Р~10^{-13}\) мм.сын.бағ.)

Өткізгіштігі ‒ электрондық (ток − электрондардың қозғалысы). Кедергісі ‒ болмайды . Термоэлектрондық эмиссия - қыздырылған денелердің бетінен (катодтан) еркін электрондардың ұшып шығуы. Электронның ұшу шарты: \(E_{k(\bar e)}\geq A_ш\)

\(E_{k(\bar e)}=\frac{mv^2}2\) (температураға \(t^\circ\) тәуелді); \(A_ш \ ‒\) заттың қасиеттеріне тәуелді электронның заттан шығу жұмысы.

Вакуумды диод

Вакуумды диод электр тогын бір бағытта өткізеді. Бұл қасиет біржақтылық деп аталады. Қолданылуы: айнымалы электр тогын түзету.

\(I_қ \ –\) қанығу тогы (катодтың қыздыру \(T- \ \)на байланысты)

Триод

Триод – электрлік тербелістерді кү-шейткіш және түзеткіш ретінде қолданылады

Электронды-сәулелік түтікше

(осциллограф, телевизор, ЭВМ, радар)

қыздыру қыл сымы катод электрондық шоқ модуляторы анодтар жүйесі горизонталь ауытқытушы пластиналар вертикаль ауытқытушы пластиналар люминесценттік қабат (экран)

Электролюменциялық қабатқа электрондар түскенде сәулеленеді

Жартылай өткізгіштер - электрлік кедергісі (бос электрондар саны) температурасына және жарықталынуына тәуелді болатын ковалентті байланыстағы заттар \((B, C, Si, Ge, Sn, P, As, Sb, S, Se, T, In).\)

Өткізгіштігі – электрондық және кемтіктік (жартылай өткізгіштердегі электр тогы – электрондар мен кемтіктердің қозғалысы).

а) \(t^\circ \ ‒\) температурасы көтерілгенде еркін зарядтардың концен-трациясы артып кедергі азаяды (термо-резисторлар).

ә) Жартылай өткіз-гіштерді жарықтан-дырғанда еркін за-рядтардың шоғыры артып, кедергісі азаяды (фоторезисторлар).

Меншікті өткізгіштік - қоспасы жоқ таза жартылай өткізгіштердің өткізгіштігі (кремний, германий). Қоспасыз жартылай өткізгіште электрондар мен кемтіктердің саны бірдей

\(\boxed {T=OK}\) \(\boxed{T>OK}\)

Барлық валенттік электрондар коваленттік байланыс жасайды (бос зарядтар жоқ)

температурасы артқанда валентті электрондардың бір бөлігі ковалентті байланысын үзеді (еркін зарядтар).

(Көрші электрондар үшін жоқ энергетикалық тиімді орын). Жартылай өткізгіш ішінде кемтіктер мен еркін электрондардың орындарының өзгеруінен электр тогы пайда болады

\(p \ – n \ -\) ауысу кері ауысу  (негізгі емес заряд тасымалдау -\( (I→0)\) шылар көмегімен ток пайда болады

Біржақтылық өткізгіштік (диод) тура ауысу \((I↑)\) (негізгі заряд тасымал-даушылар \((q)\)  ток тудырады)

\(n-p-n (p-n-p)\) ауысу (транзистор) электрлік сигналдарды күшейтеді

Газ - өзіне тиісті кеңістікті еркін қозғалатын бөлшектерімен бірқалыпты толтыратын заттың бір күйі. Өткізгіштігі ‒ иондық және электрондық (иондар мен электрондар қозғалысы) ток туғызады. Кедергісі: Қалыпты жағдайда газдар-диэлектриктер \((R\rightarrow\infty)\). Иондану кезінде электр тогын тасымалдаушылары пайда болады.

Газдық разряд ‒ газ арқылы электр тогының өтуі.

Тәуелді газ разряды (өздік емес) ‒ тек сыртқы ионизатор әсерінен болатын разряд.

Түтіктегі газ иондалған газда электродтарға \((U)\) кернеу беріледі; түтікте \((I)\)  ток пайда болады. Кернеу \((U)\) артқанда сайын ток күші де артады.

Бір секунд ішінде пайда болған зарядталған бөлшектер осы уақыт ішінде электродтарға жетеді. (Белгілі бір кернеуде \((U),\) ток қанығады \((I_қ).\) Ионизатор әсері тоқтаса, газ разряды тоқтайды \((I=0).\)

Тәуелсіз газ разряды немесе өздік ‒ сыртқы ионизатор әсері тоқтағаннан кейін де газда разрядтың сақталуы

Разрядты сақтап тұру үшін ионизатордың қажеті жоқ. Электрондардың соққылауынан иондалу жүреді

Тәуелсіз разрядтың түрлері

а) Солғын ‒ төменгі қысымды пайда болады (газ түтікшелері және газды лазерлерде).

б)Ұшқынды ‒ үлкен электр өрісінде, \(P = P_{атм}\) атмосфералық қысымда (найзағай, диэлектриктің тесілуі).

в) Электр доғасы ‒ жақындатылған электродтар арасында (доғалық шамдар, дәнекерлеу).

г) Тәж ‒ қисықтығы үлкен беттері (үшкір) бар біртекті емес ортада пайда болады (Эльма әулиенің жарығы).