Металдардағы электрон өткізгішінің классикалық теориясы.

Металдардағы ток тасымалдайтын бөлшек электрон екенің мынандай тәжірибеден білуге болады.Гальванометрге жалғанған өткізгіш бір V тұрақты жылдамдықпен қозғалады, егер өткізгішті кілт тоқтатсақ гальванометр токты көрсетеді.

Бұл құбылыс былайша түсіндіріледі, егер металда еркін зарядталған бөлшектер болса, олар өткізгішті кілт тоқтатқан кезде өз инерциясымен барлығы алға қозғалады, олай болса ток пайда болады.Инерция бойынша қозғалатың бөлшек өткізгішке қатысты теріс үдеуге ие болады. Олай болса , , екінші жағынан , өткізгіш ұзындығы . Ом заңынан ток күші бұдан

I,r,V шамаларын өлшеп алып шамасын табамыз, бұл электронның меншікті зарядының мәнің береді.Металдардағы токты тасымалдайтындар еркін электрондар екені тәжірибе жүзінде дәлелденген.

Металдардағы өткізгішінің классикалық теориясын Друде мен Лорнец зерттеген. Олар металдағы электрондарды газ молекулалары ретінде қарастырды, тек айырмашылықтары электрондар өзара емес, металдың кристал торларын түзейтің иондармен соқтығысады. Бұл теориядан электронның концентрациясы , молярлық масса, тығыздығы, Авогадро саны. Берілген формула бойынша электронның концентрациясы шамамен .Электронның жылулық қозғалысының орташа жылдамдығы , деп алынған. Металда электр тогы лектр өрісі әсерінен пайда болады.Электрондар заряды теріс танбалы болғандықтан, электр өрісінін бағытына қарсы жылдамдықпен қозғалады.Ток тығыздығы . Техникалық мөлшері бойынша мыс сым үшін меншікті рұқсат етілген ток тығыздығы , , .

Электрондардың реттелген қозғалысының орташа жылдамдығы жылулық қозғалысының орташа орташа жылдамдығынан есе аз болады, .Электрондардың реттелген қозғалысының кинетикалық энергиясы .

Дифференциал түріндегі Ом заңы

Өткізгіш ұштарына потенциал айырымын берейік.

Электр өрісі әсерінен электрондар үдемелі қозғалып, соқтығысуға дейін бір максимал жылдамдықпен өседі.

электронның тор ионының бірінен соң бір болатын екі соқтығысу арасындағы орташа уақыт.

, еркін жүріп өтетеін орташа ұзындығы, молекуланың жылулық қозғалысының орташа жылдамдығы.

.

Ток тығыздығы

, , меншікті электр өткізгіштігі және меншікті электр кедергісіне кері пропорционал шама. .

.

Ом заңынын өткізгіштік еркін жүріп өтетін жолына тура пропорционал, егер электрондар кедергісіз қозғалса (тор иондарымен соқтығыспаса), онда еркін жүріп өтетін жол ұзындығы үлкен мәнге ие болып, өткізгіштік шексіз болады.

Дифференциал түріндегі Джоуль Ленц заңы

Еркін жолының соныңда электрон жылдамдықпен қозғалып, кинетикалық энергияға ие болады, соқтығысқан кезде энергиясын толығымен кристалдық торға береді. Бұл энергия мметалдың ішкі энергиясың арттырып, метал қызып жылу шығарады.

Бірлік көлемде өткізгіштін электроны болсын, әр электрон бір секунд ішінде орта есеппен жиілікпен соқтығысады. Сондықтан бірлік көлемде бір секунд ішінде бөлініп шығатын жылу

.

Кедергі арқылы жазсақ

Бөгде күштер тегі электростатикалық емес күш, тізбекте зарядтарды үздіксіз тұйық жолмен ретті қоз,алтатын потенциал айырымын туғызатын күш.

Электр қозғаушы күш тоқ көзінің энергетикалық және ондағы бөгде күшінің әсерін сипаттайтын шама.

Толық тізбек үшін Ом заңы тоқ көзі бар тізбектегі токтың күші ЭҚҚ ге тура пропорционал, ал сыртқы және ішкі кедергілерінің қосындысына керң пропорционал. . Егер тізбекте бірнеше ЭҚҚ болса жалпы ЭҚҚ күшін тапқанда мынадай ережені қолданамыз: қалауымызша алынған контурдағы айналып өту бағыты тоқ көзіндегі тоқтын бағытымен бағыттас болса ЭҚҚ он, ал керісінше болса теріс таңбамен алу керек. Тоқ көзінде токтың бағыты теріс полюстең он полюске бағытталады.

Электр тоғы газ арқылы өтуі газ разрядтары деп аталады. Қалыпты жағдайда газ изолятор боып табылады. Онда тоқ тасушылар жоқ. Тек арнайы шартты сақтағанда газдарда тоқ тасушы зарядтар (иондар, элекрондар) пайда болып, электр разряды тууы мүмкін газдардағы тоқ қосушылар электр өріснің бар екенің қарамастан сыртқы әсердің нәтижесінде тууы мүмкін. Бұл жағдай газдардың тәуелсіз өткізгіштігі д.а. Өздік емес разряд газдардың жоғары температураға дейін қызуынан (термиялық ионизация), ультра күлгін немесе рентген сәулелерінің, радиоактивті сәулелердің ісерінен тууы мүмкін. Газ разрядтарының сипаты: газдың және электродтардың химиялық табиғатына, газ температурасының қысымына, электродтардың формасына көлеміне олардың өзара орналасуына, кернеуге, тоқтың тығыздығы мен қуатына байанысты. Тізбектегі тоқ күші мұндағы әрбір ионның заряды, l – олардың арақашықтығы, S – электрод ауданы, бірлік көлемде секунд сайын қос ионнын сорылуы.

Плазма заттын ерекше күйі. Ондаған миллион градус температураға ие болатын күн және жұлдыздардың терең қабатындагы заттар осындай күйге түседі. Аса жоғары температура салдарынан пайда болған плазма жоғары температуралық плазма деп аталады. Аз разряды кезінде пайда болған плазма газ разрядтык плазма д.а.

23. Магнит өрісі Бір бағытта қозғадған зарядтар электр тоғын туғызады, ал тоқ өздерін қоршаған кеңістіктін қасиеттерңн өзгертіп өзінің айналасында магнит өрісін туғызады. Магнит өрісі негізінен тоғы бар өткізгішке әсер ететін күш арқылы білінеді. Магнит өрісін сипаттау үшін оның тоғы бар рамкаға тигізетін әсерін қолданамыз. Тоғы бар рамка магнит өрісінде белгілі бір бұрышға бұрылады, айналу бағыты бойыншамагнит өрісінің бағытын анықтай аламыз. Мпгнит өрісінің рамкаға бағдарлыушы әсері а рамкада қос күшті тудырады. Осы қос күштін моменттінің шамасы сыртқы магнит өрісінің индукциясына, рамкадағы тоқ күші мен өлшемдеріне және рамканың орналасуына тәуелді. , мүндағы контурдың нормаль бірлік векторы мен магнит мндукция арасындағы бүрыш. Векторлық түрде , контурдың магнит моменті. Олай болса айналдырушы момент . Бұдан магнит индукциясы шамасы қатынасымен анықталады.

Суперпозиция принципы: егер берілген кеңістік нүктесінде әртүрлі тоқтар магнит өрістерін тудырса онда осы нүктедегі қорытқы магнит өрісі олардың векторлық қосындыларымен анықталады.

Био-Савар Лаплас заңы кез келген бір тоғы бар өткізгіштін элемент өрісінің бір нүктесіндегі магнит өрісінің бағыты мен шамасын анықтайды,

Модулі Би Савар Лаплас заның қарапайым жүйенің магнит өрісін есептеу үшін қолдану . 1) Дөнгелек тоқтын центріндегі магнит өрісін анықтау ,

2. шексіз түзу өткізгіштің бойымен өткен тоқтын магнит өрісі ,

3. үзын соленойд немесе катушка ішіндегі магнит индуқциясы мұндағы n бірлік ұзындығына келетін орам саны.

24. Магнит өрісінің әсері

Бір бағытта қозғалған зарядтар электр тоғын туғызады, ал ток өздерін қоршаған кеңістіктің қасиеттерін өзгертіп өзінің айналасында магнит өрісін туғызады. Магнит өрісі негізінен тогы бар өткізгішке әсер ететін күш арқылы білінеді. Магнит өрісін сипаттау үшін, оның тогы бар рамкаға тигізетін әсерін қолданамыз. Тогы бар рамка магнит өрісінде белгілі бір бұрышқа бұрылады, айналу бағыты бойынша магнит өрісінің бағытын анықтай аламыз. Магнит өрісінің рамкаға бағдарлаушы әсері рамкада қос күшті тудырады. Осы қос күштің моментінің шамасы сыртқы магнит өрісінің индукциясына, рамкадағы ток күші мен өлшемдеріне және рамканың орналасуына тәуелді. , мұндағы - контурдың нормаль бірлік векторы мен магнит индукциясының арасындағы бұрыш. Векторлық түрде - контурдың магнит моменті. Олай болса айналдырушы момент Бұдан магнит индукциясының шамасы қатынасымен анықталады. Бағыты сыншы контурға түсірілген оң нормальдың тепе-теңдік бағытына сәйкес векторлық шама. Магнит индукциясының күш сызықтары үшін, кез келген нүктедегі жанамасы осы нүктедегі индукция векторымен бағыттас сызықты аламыз. Магнит индукциясының күш сызықтарының электр өрісінің кернеулік сызықтарынан ерекшелігі – ол әр уақытта тұйық болады.

Магнит ағыны скалярлық шама, магнит индукция векторының жазық бетінің аудаына көбейтіндісі . Егер магнит өрісі біртекті болса .