Magnit va Elektr usulida boyitish texnologiyasi Magnit usulida boyitishning nazariy asoslari

Ruda va minerallarni elektr xossalari

Minerallar elektr o‘tkazuvchanliklari bo‘yicha uch turga bo‘linadi:

1. Solishtirma elektr o‘tkazuvchanlikligi 10² -10³ s_m/m bo‘lgan menerallar- o‘tkazgichlar deb ataladi (ularning solishtirma qarshiligi 10⁹ Om.m dan kichik bo‘ladi)
2. Solishtirma elektr o‘tkazuvchanligi 10-10^-8 s_m/m bo‘lgan minerallar- yarim o‘tkazgichlar deb ataladi; Ularning asosiy xususiyati, haroratni ortishi bilan el.o‘tkazuvchanligi oshib boradi.
3. Solishtirma elektr o‘tkazuvchanligi 10^-8 s_m/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 qattik 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 elektronlar o‘tkazuvchanlik zonasidagi 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 kiladi. Bu elektr toki oqimi degani.
Agar o‘tkazgich elektr maydoniga joylashtirilsa, uning sirtida elektr zaryadlari paydo bo‘ladi. Bir uchi musbat (elektronlar etishmaydi), 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

bu yerda: q₁ va q₂ zaryadlar miqdori;
r -zaryadlar orasidagi masofa
- muhitning dielektrik o‘tkazuvchanligi.
Agar elektronlar 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.
Dielektrikni har-bir molekulasida ham manfiy, ham musbat zaryadlar mavjud. Dielektrikning har qanday hajmidagi manfiy zaryad musbat zaryadga teng shuning uchun dielektrikning molekulasini elektr dipoli desa ham bo‘ladi.
Agar dielektrikni elektr maydoniga joylashtirilsa, maydon ta’sirida, maydon kuchlanganligi yo‘nalishi bo‘yicha elektr dipolarning 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 molekulyar kuchlar bilan ma’lum holatda ushlab turilgan zaryadlardir.
Dielektriklarda “yerkin zaryadlar” bo‘lmagani uchun ular elektr tokini o‘tkazmaydilar. Dielektriklarni elektr xossalari uning tarkibiga kiruvchi molekulalarning dipol momentlari bilan baholanadi.
P=ql
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.
P= ₀ hE
h-hajm birligidagi dielektrikning qutblanuvchanligi
E-maydon kuchlanganligining vektor yig‘indisi.
E=E₀+YER
Bu yerda, E₀-tashki elektr maydoni kuchlanganligi;
YER-bog‘langan zaryadlar maydoni kuchlanganligi.
Qutublanganuvchanlik-fizik miqdor bo‘lib, kuchlanganligi E bo‘lgan elektr maydoni ta’sirida atom (molekula, ion) elektron qobigini deformatsiyalanish qobiliyati bilan tavsiflanadi.
Natijada atom (molekula, ion) qo‘shimcha elektr dipol momentini hosil qiladi.
R=
Dielektrikning qutblanuvchanligi uning dielektrik o‘tkazuchanligi bilan baxolanadi. Bu mikdorning fizik ma’nosi zaryadlarni dielektrikga ko‘rsatayotgan ta’sir kuchi vakuumdagiga nisbatan qancha kichikligini ko‘rsatadi.
Taxminan jismning elektr o‘tkazuvchanligi qancha yaxshi bo‘lsa, uning dielektrik o‘tkazuvchanligi shuncha yuqori bo‘ladi. (16-jadval.)
O‘tkazgichlar bilan dielektriklar oraligida o‘rtacha tok o‘tkazuvchanlikka ega bo‘lgan juda ko‘p minerallar bo‘lib, ular yarim o‘tkazgichlar deb ataladi. Ularning asosiy xossalaridan biri past haroratda elektr tokini o‘tkazmasligida, ozgina haroratni ortishi ularni o‘tkazuvchan qilib qo‘yadi. Bundan tashqari, yarim o‘tkazgichlarga, yorug‘lik yoki bosim ta’sir ettirilsa, yoki tez harakatlanuvchi zarrachalar bilan nurlantirilsa ular tok o‘tkazadigan bo‘lib qoladilar.
Yarim o‘tkazgichlarning yana bir ahamiyatga molik xossalaridan biri «teshik» (dirochnoy) tok o‘tkazuvchanligidir. Uning fizik ma’nosi shundan iboratki, elektronlarga to‘lgan orbitadan elektronlarga to‘lmagan orbitaga elektronlar o‘tishi natijasida, bu orbita to‘lmagan bo‘lib qoladi va bo‘sh joy «teshik» hosil bo‘ladi. Tashqi elektr maydoni ta’sirida bo‘sh joyga esa pastki pog‘onadan elektronlar o‘ta boshlaydi va ular tok o‘tkazish jarayoniga qatnashadilar. Demak, yarim o‘tkazgichlarning elektr o‘tkazuvchanligi «elektron» va «teshikli» elektr o‘tkazish xossalaridan iborat ekan.