18-Ma’ruza. Magnitli va elektr separatorlar. Reja: Magnit usulida boyitishning nazariy asoslari

Ruda va minerallarning elektr xossalari
<sub>Minerallar elektr o'tkazuvchanliklari bo'yicha uch turga bo'linadi:
1. Solishtirma elektr o'tkazuvchanligi 102 -103 sm/m bo'lgan minerallar o'tkazgichlar deb ataladi (ularning solishtirma qarshiligi 109 Om.m dan kichik bo'ladi).
2. Solishtirma elektr o'tkazuvchanligi 10-10-8 sm/m bo'lgan minerallar yarim o'tkazgichlar deb ataladi. Ularning asosiy xususiyati, haroratni ortishi bilan elektr o'tkazuvchanligi oshib boradi.
3. Solishtirma elektr o'tkazuvchanligi 10-8 sm/m dan kichik bo'lgan minerallar o'tkazmaslar (dielektriklar) deb ataladi. Ularning solishtirma qarshiligi 1012 Om.m dan yuqori bo'ladi.
Ma'lumki, har qanday qattiq jismda elektronlar bo'ladi. Ular avvalo atomning yadroga yaqin turgan elektron orbitalarini to'ldiradilar. Bunday elektronlar jismning elektr o'tkazuvchanligiga qatnashmaydilar. Elektr o'tkazuvchanlikka yadrodan uzoqroqda joylashgan to'ldirilmagan orbitalarda aylanuvchi elektronlar qatnashadilar. Bunday elektronlarni o'tkazuvchanlik maydonidagi elektronlar deb ataladi. Agar, to'ldirilgan orbitadan to'ldirilmagan orbitaga elektronlarni o'tishi katta energiya talab qilmasa, ular tashqi elektr maydoni ta'sirida atomdan-atomga o'tadilar. Bunday atom ko'rinishga ega bo'lgan minerallar o'tkazuvchilar deb ataladi.
Boshqacha qilib aytganda, elektr maydoniga joylashtirilgan o'tkazgichlarda ma'lum qism elektronlar atomdan chiqib ketadi va o'tkazgichda musbat zaryadlangan ionlar sinchi (karkas) hosil bo'ladi va ularda erkin zaryadlar – elektronlar harakat qiladi. Bu elektr toki oqimi degani.
Agar o'tkazgichni elektr maydoniga joylashtirilsa, uning sirtida elektr zaryadlari paydo bo'ladi. Bir uchi musbat (elektronlar yetishmaydi), boshqa uchi manfiy (elektronlar ortiqcha) zaryadlanadi. Elektr maydonidan chiqarilsa qarama-qarshi zaryadlar muvozanatlashib, o'tkazgich zaryadsizlanadi. Agar o'tkazgichni zaryadlangan jismga tekkizilsa, o'tkazuvchanligi yaxshi bo'lganligi sababli jism zaryadi ishorasi bilan bir xil bo'lgan zaryadga ega bo'ladi va jismdan qochadi.
Ikkita zaryadni o'zaro ta'sir kuchi Kulon qonuniga bo'ysunadi</sub>
(9.7)
bu yerda, q₁ va q₂ zaryadlar miqdori; r -zaryadlar orasidagi masofa; ε - muhitning dielektrik o'tkazuvchanligi.
Agar, elektronlarga to'lgan orbita bilan elektronlarga to'lmagan orbita orasidagi energiya darajasining farqi katta bo'lsa, tashqi elektr maydoni ta'sirida elektronlar bir pog’onadan boshqa pog’onaga o'ta olmaydi. Bunday atom ko'rilishiga ega bo'lgan minerallar tok o'tkazmaydilar. Ularni tok o'tkazmaslar yoki dielektriklar deb ataladi [2].
Dielektriklarning har-bir molekulasida ham manfiy, ham musbat zaryadlar mavjud. Dielektrikning har qanday hajmidagi manfiy zaryad musbat zaryadga teng, shuning uchun dielektrikning molekulasini elektr dipol desa ham bo'ladi.
Agar, dielektrikni elektr maydoniga joylashtirilsa, maydon ta'sirida, maydon kuchlanganligi yo'nalishi bo'yicha elektr dipollarning tartibli joylanishi yuz beradi. Dielektrik sirtida elektr zaryadi hosil bo'ladi: bir uchida manfiy, ikkinchi uchida musbat. Dielektrik sirtida hosil bo'lgan zaryadlarni bog’langan zaryadlar deb ataladi. Bog’langan zaryadlar modda (atom, molekula, ion) tarkibiga kiruvchi va ichki malekulyar kuchlar bilan ma'lum holatda ushlab turilgan zaryadlardir. Dielektriklarda “erkin zaryadlar” bo'lmagani uchun ular elektr tokini o'tkazmaydilar. Dielektriklarni elektr xossalari, uning tarkibiga kiruvchi molekulalarning dipol momentlari bilan baholanadi.
(9.8)
bu yerda, q – molekulalarning musbat (mafiy) zaryadlari soni; l - manfiy va musbat zaryadlar og’irlik markazlari orasidagi masofa. Tashqi elektr maydoni ta'sirida dielektrikdagi bog’langan zaryadlarni holatini tartibli o'zgartirishiga dielektrikni qutblanishi deb ataladi. Dielektrik qutblanishining o'lchami hajm birligidagi molekulalar (atomlar) dipol momentlarining vektor yig’indisi bilan belgilanadi.
(9.9)
bu yerda, h-hajm birligidagi dielektrikning qutblanuvchanligi;
E-maydon kuchlanganligining vektor yig’indisi.
(9.10)
bu yerda, E₀-tashqi elektr maydoni kuchlanganligi; E_r-bog’langan zaryadlar maydoni kuchlanganligi. Qutblanuvchanlik fizik miqdor bo'lib, kuchlanganligi E bo'lgan elektr maydoni ta'sirida atom (molekula, ion) elektron qobig’ini deformatsiyalanish qobiliyati bilan tavsiflanadi.
Natijada atom (molekula, ion) qo'shimcha elektr dipol momentini hosil qiladi.
(9.11)