O‘zbekiston respublikasi oliy va o‘rta maxsus ta’lim vazirligi o‘rta maxsus, kasb-hunar ta’limi markazi a. G. G‘aniyev, A. K. Avliyoqulov
Download 4 Mb. Pdf ko'rish
|
- Bu sahifa navigatsiya:
- XIV BOB. ÒURLI MUHITLARDA ELEKTR TOKI
- 80- §. Metallarda elektr toki
- 128- rasm. 127- rasm.
- 81- §. Chiqish ishi
- Elektronni metalldan ajratib, vakuumga chiqarish uchun bajarish kerak bo‘lgan ish chiqish ishi deyiladi.
- 129- rasm. 130- rasm.
- Energiyaning elektron-volt birligi.
- 82- §. Emissiya hodisalari va ularning qo‘llanilishi
- Diodning volt-amper xa- rakteristikasi.
- 131- rasm. 132- rasm.
- 133- rasm. 134- rasm.
- 83- §. Gazlarda elektr toki. Mustaqil va nomustaqil razryadlar
|
1. Òashqi elektr maydon ta’sirida o‘tkazgichlardagi zaryadlar qanday harakatga keladi? A. Musbat zaryadlar maydon bo‘ylab, manfiy zaryadlar maydonga qarshi. B. Manfiy zaryadlar maydon bo‘ylab, musbat zaryadlar maydonga qarshi. C. Harakatlanmaydi. D. Hamma zaryadlar maydon bo‘ylab harakatlanadi. E. Òo‘g‘ri javob yo‘q. 2. Òok zichligi qaysi formula bilan topiladi? A. .
r= B. . J S j = C.
. U S j = D.
. I V r= a. E. Òo‘g‘ri javob yo‘q. 3. Birlik musbat elektr zaryadni butun zanjir bo‘ylab ko‘chirishda tashqi kuchlar bajaradigan ish qanday nomlanadi? A. Òashqi kuchlarning bajargan ishi. B. Elektr yurituvchi kuch. C. Elektr tokining ta’sir kuchi. D. Òashqi kuchlarning birlik miqdori. E. Òo‘g‘ri javob yo‘q.
eng katta? www.ziyouz.com kutubxonasi
269 A. Kumush. B. Aluminiy. C. Mis. D. Òemir. E. Hamma materiallar qarshiligi bir xil.
A. Edison tomonidan. B. Lodigin tomonidan. C. Joul tomonidan. D. Faradey tomonidan. E. Bir talay rus olimlari tomonidan.
Òok kuchi o‘tkazgichning ko‘ndalang kesimdan vaqt birligida o‘tuvchi elektr zaryadi bilan aniqlanadi: I = DQ/Dt. SI dagi birligi 1A.
ko‘ndalang kesim yuziga nisbatiga teng: .
SI dagi birligi 2 1
m . Elektr tokining tarqalish tezligi elektr maydonning tarqalish tezligi, ya’ni yorug‘likning tarqalish tezligi 3 · 10 8 m/s ga teng. Birlik musbat elektr zaryadini butun zanjir bo‘ylab ko‘chirishda tashqi kuchlar bajaradigan ish tok manbayining elektr yurituvchi kuchi (EYK) deyiladi.
0 (1 + at). Òemperatura pasayganda o‘tkazgich qarshiligining sakrab nolgacha kamayishiga o‘ta o‘tkazuvchanlik hodisasi deyiladi. Òo‘la zanjir uchun Om qonuni: .
I + = 1 Òokning ishi: 2 2 . U R A IUt I Rt t = = × = Òokning quvvati: 2 2 . A U t R P I U I R = = × =
= Joul—Lens qonuni: 2 2 . U R Q I U t I R t t = × × = × × = www.ziyouz.com kutubxonasi
270 XIV BOB. ÒURLI MUHITLARDA ELEKTR TOKI Biz oldingi bobda elektr toki haqidagi tushuncha va uning asosiy qonunlari bilan tanishdik. Mulohazalarimizda asosan birinchi tur o‘tkazgichlar — metallar haqida fikr yuritdik. Ushbu bobda esa bu mulohazalarimizni yanada chuqurlashtiramiz va shu bilan birga ikkinchi tur o‘tkazgichlar — eritmalar va gazlarda tok qonunlari bilan tanishamiz. Ikkinchi tur o‘tkazgichlardagi tok qonunlarining texnikadagi ahamiyati ularni chuqur o‘rganishni taqozo etadi. Keyingi paytlarda jadal rivojlanib, kundalik hayotimizning ajralmas qismini tashkil etayotgan radiotexnika qurilmalari, elektron hisoblash mashinalarining asosini tashkil etuvchi yarim o‘tkazgichlardagi elektr tokining tabiatini o‘rga- nish ayniqsa muhim ahamiyatga ega. 80- §. Metallarda elektr toki M a z m u n i : metallarda zaryad tashuvchilar; erkin elektronlar. Metallarda zaryad tashuvchilar. Metallarda zaryad tashuvchi zar- ralarning tabiati haqida turli mulohazalar mavjud bo‘lgan. Bunday zarralar kristall panjara ionlariga kuchsiz bog‘langan elektronlar, degan mulohazani nemis fizigi P.Drude (1863 — 1906) olg‘a surgan va metallarda elektr o‘tkazuvchanlikning klassik nazariyasini yaratgan. Uning bu g‘oyasi gollandiyalik fizik X.Lorens tomonidan rivojlantiril- gan va bir qancha tajribalarda o‘z isbotini topgan. Nemis fizigi K.Rikke (1845 — 1915) 1901- yilda quyidagicha tajriba o‘tkazgan . U uchta bir xil radiusli juda yaxshi silliqlangan Cu, Al, Cu silindrchalarni ustma- ust qo‘yib ulardan katta miqdordagi zaryadni (» 3,5 · 10 6 C) o‘tkazgan (127- rasm). Agar bordi-yu, zaryad tashuvchi zarralar ionlar bo‘lganida edi, silindrlarda qo‘shni metallning namunalari bo‘lishi kerak edi. Juda no- zik tekshiruvlar ham moddalarning, hattoki zarracha ko‘chishini qayd etmagan. Demak, zaryad tashuvchilar har ikkala metallga ham xos zarralar bo‘lishi kerak. Bunday zarralar esa 1887- yilda ingliz fizigi J.Òomson (1856 — 1940) tomonidan kashf etilgan elektron bo‘lishi mumkin. Metallarda zaryad tashuvchi zarralar elektron ekanligini tasdiqlov- chi yana bir qancha tajribalar rus fiziklari S.Mandelshtam (1879 — 1944) va N.Papaleksi (1886 — 1947) taklif qilgan g‘oyaga asosan o‘tkazilgan. www.ziyouz.com kutubxonasi 271 G‘oyaning mazmuni quyidagicha: agar metallda kuchsiz bog‘langan zaryad tashuvchilar mavjud bo‘lsa, unda tez harakatlanayotgan metall keskin to‘xtatilganda bu zarralar o‘z inersiyalari bilan, keskin tormozlangan avtobusdagi yo‘lovchilar kabi oldinga ko‘chishi va natijada elektr toki paydo bo‘lishi
kerak (128- rasm). O‘tkazilgan ko‘plab tajribalar bu fikrni to‘la tasdiqladi va metallarda zaryad tashuvchi zarralar elektronlar ekan- ligini isbotladi. Erkin elektronlar. Xo‘sh, metallarga erkin elektronlar qayerdan keladi? Ularning paydo bo‘lishi quyidagicha tushuntiriladi: metallning kristall panjarasi hosil bo‘lishida atom yadrosi bilan kuchsiz bog‘langan elek- tronlar atomdan uzilib chiqadi va erkin elektronga aylanib butun hajm bo‘ylab harakatlanishi mumkin bo‘lib qoladi. Demak, panjara tugunlarida metall ionlari joylashib, ular orasida go‘yoki ideal gazga o‘xshash elektron gaz hosil qiluvchi, erkin elektronlar betartib harakatda bo‘ladi. Elektronlar o‘z harakatlari davomida panjaradagi ionlar bilan to‘qnashib turadi va natijada ular o‘rtasida termodinamik muvozanat vujudga keladi. Hisoblashlarning ko‘rsatishicha, Ò =300 K da elektronning o‘rtacha issiqlik harakatining tezligi <u> = 1,1 · 10 5 m/s ni tashkil qiladi. Elektronlarning elektr maydon ta’siridagi yo‘naltirilgan harakat o‘rtacha tezligi esa <v> = 8 · 10 –4
m/s atrofida bo‘ladi (72- § ga qarang). Ya’ni yuqorida qayd etilganidek, elektron- larning yo‘naltirilgan harakat tezligi ularning o‘rtacha issiqlik harakat tezligidan qariyb 10 8 marta kichik. Shuning uchun ham bu tezlik elektr tokining tarqalish tezligi bo‘lolmaydi. Elektr toki juda uzoq masofa- larga bir lahzadayoq uzatilishiga sabab, elektr zanjiri ulanishidayoq zanjir bo‘ylab elektr maydonning yorug‘lik tezligiga teng tezlik (c = 3 · 10 8 m/s) bilan tarqalishidir. Natijada butun zanjir bo‘ylab o‘zgarmas elektr maydon vujudga keladi va elektronlarni batartib harakatga keltiradi. Shuning uchun ham zanjir ulanishidayoq unda elektr toki vujudga keladi. m www.ziyouz.com kutubxonasi 272 Sinov savollari 1. Ikkinchi tur o‘tkazgichlar deb qanday o‘tkazgichlarga aytiladi? 2. Ikkin- chi tur o‘tkazgichlarda elektr o‘tkazuvchanlikni o‘rganishning ahamiyati. 3. Drude nazariyasi. 4. Rikke tajribasi va uning natijasi. 5. Rikke tajribasidan chiqarilgan xulosa. 6. Mandelshtam va Papaleksi taklifi asosida o‘tkazilgan tajriba va uning natijasi. 7. Metallarda erkin elektron qayerdan keladi? 8. Nima uchun elektronning yo‘naltirilgan harakat tezligi elektr tokining tezligi bo‘lolmaydi?
M a z m u n i : chiqish ishi; chiqish ishi mavjudligining sabablari; potensial to‘siq; energiyaning elektron-volt birligi.
erkin elektronlar odatdagi temperaturalarda ham ma’lum issiqlik harakat tezligi <u> = 1,1 · 10 5 m/s ga va kinetik energiya E k m u = » × < > - 2 21 2 5 5 10 , J ga ega bo‘ladi. Lekin ular metallni tark etolmaydi. Demak, ularni metallda tutib turadigan qandaydir kuch bo‘lishi kerak. Elektron metallni tark etishi uchun bu kuchning qar- shiligini yengishi, ya’ni unga qarshi ish bajarishi zarur. Elektronni
asosiy sabablari quyidagilardir: 1) agar elektron biror sababga ko‘ra metallni tark etsa, uning o‘rnida ortiqcha musbat zaryad vujudga keladi va u Kulon qonuniga muvofiq elektronni o‘ziga tortadi (129- rasm); 2) ba’zi elektronlar metallni tark etib, undan atom kattaliklari- dek masofaga uzoqlashadi va metall sirtida «elektronlar bulutini» hosil
www.ziyouz.com kutubxonasi 273 qiladi. Bu bulut panjaradagi musbat ionlarning tashqi qatlami bilan birga qo‘sh qavatli elektr qatlamini hosil qiladi. U go‘yoki zaryadlangan yassi kondensatorga o‘xshab, maydoni qoplamalari orasida mujassamlashgan bo‘ladi va tashqi fazoda elektr maydoni hosil qilmaydi. Elektron bu qo‘sh qavatli qatlamdan o‘tishi uchun ma’lum ish bajarishi kerak (130- rasm).
sirti va elektron buluti orasida vujudga keladigan Dj potensial to‘siqdan o‘tishi kerak. Bu to‘siq elektronlarning metalldan uchib chiqish jarayoniga to‘sqinlik qiladi. Chunki elektron metalldan uzilib chiqishida shu to‘siqni yengish uchun ma’lum ish bajarishi zarur. Chiqish ishi quyidagi formula yordamida aniqlanadi: A = e · Dj. (81.1)
Agar elektronning kinetik energiyasi 2 2 k mv E A = > (81.2)
shartni bajarsa, elektron metallni tark etadi, aks holda tark etolmaydi. i A e u j D =
= potensial ionlashtiruvchi potensial deyiladi. Energiyaning elektron-volt birligi. Odatda chiqish ishi elektron- voltlarda (eV) hisoblanadi. 1 eV — elektronning 1 V potensial farqini o‘tishda oladigan energiyasi: 19 19 19 J C 1 eV 1V 1, 6 10 C 1, 6 10 C 1, 6 10 J . - - - = × × = × × = × Xona temperaturasida metallarni tark etish uchun yetarli ener- giyaga ega bo‘ladigan elektronlarning soni juda kam bo‘lib, ular ham metallarning tabiatiga bog‘liq. Xona temperaturasida (T » 300 K) elek- tronning energiyasi: 23 21 J 1,38 10
300 K 4,15 10 0, 026 eV .
- - = × = × = × K J Ba’zi metallar uchun elektronlarning chiqish ishlari quyidagi jadvalda keltirilgan Metall
À, eV Ìetall
À, eV Volfram Mis 3,7
4,5 2,3
4,3 Rux 6,3 4,0
1,8 18 Fizika, I qism www.ziyouz.com kutubxonasi
274 Sinov savollari 1. Elektronning metalldagi issiqlik harakat kinetik energiyasi qancha? 2. Elektron nima uchun metallni tark etolmaydi? 3. Chiqish ishi deb qanday ishga aytiladi? 4. Chiqish ishi mavjudligining birinchi sababi nima? 5. Chiqish ishi mavjudligining ikkinchi sababi nima? 6. Potensial to‘siq qanday hosil bo‘ladi? 7. Potensial to‘siqning balandligi nimaga teng? 8. Elektronning metalldan chiqish ishi qanday aniqlanadi? 9. Qanday shart bajarilganda elektron metallni tark etishi mumkin? 10. 1 eV deb qanday energiyaga aytiladi? 11. 1 eV necha joulga teng? 12. Xona temperaturasida elektronning energiyasi necha eV bo‘ladi?
M a z m u n i : elektron emissiyasi; termoelektron emissiyasi; va- kuumli diod; diodning volt-amper xarakteristikasi; vakuumli triod; elektron-nurli trubka. Elektron emissiyasi. Agar metallardagi elektronlarga chiqish ishini bajara oladigan energiya berilsa, elektronlarning bir qismi metallni tark etishi mumkin. Elektronlarni bunday chiqarish hodi- sasi elektron emissiyasi deyiladi. Elektronlarga energiya berish usuli- ga qarab termoelektron, fotoelektron, avtoelektron emissiya hodi- salari mavjud. Òermoelektron emissiya. Òermoelektron emissiya — bu qizitilgan metallning elektronlar chiqarishidir. Metallardagi erkin elektronlar- ning konsentratsiyasi juda katta bo‘lib, hattoki o‘rtacha temperatura- larda ham chiqish ishini bajarib, metallni tark etadigan elektronlar mavjud bo‘ladi. Òemperatura ko‘tarilishi bilan esa kinetik energiyasi chiqish ishidan kattaroq bo‘lgan elektronlarning soni ortadi va ter- moelektron emissiya hodisasi sezilarli bo‘lib qoladi. Òermoelektron emissiya hodisasining qonunlarini ikki elektrodli lampa — vakuumli diod yordamida o‘rganish mumkin.
dan iborat, havosi so‘rib olingan ballondir. Katod elektr toki yorda- mida qizitiladigan bo‘lib qiyin eriydigan metalldan (misol uchun volframdan) yasalgan metall simdan iborat bo‘ladi. Anod esa katodni o‘rab turadigan metall silindr shaklida bo‘ladi (131- a rasm). Agar diod rasmdagidek zanjirga ulanib, katod qizdirilsa va anod manbaning musbat, katod manfiy qutblariga ulansa, zanjirda tok vujudga keladi. Agar batareya B ning qutblarini o‘zgartirsak, katodni qanchalik qizi- tishimizdan qat’iy nazar zanjirda tok bo‘lmaydi. Demak, katod manfiy zaryadlangan zarralar — elektronlarni chiqaradi. www.ziyouz.com kutubxonasi
275 Diodning volt-amper xa- rakteristikasi. Endi katodning temperaturasini o‘zgarmas qilib saqlab, anod toki I a va kuchlanishi U a larning bog‘liqlik grafigini, ya’ni diodning volt- amper xarakteristikasini tuza- miz (132- rasm). Ma’lum bo‘lishicha, u chi- ziqli emas ekan va demak, va- kuumli diod uchun Om qonuni bajarilmaydi. Dastlab kuchla- nish ortishi bilan tok sekin ortadi. Bu paytda manfiy zaryadli elekt- ron bulut katoddan uchib chiq- qan elektronlarning harakatiga
to‘sqinlik qiladi va itarish kuchi ta’sirida elektronlarning bir qismi ka- todga qaytsa, bir qismi anodga yetadi. Anod kuchlanishi ortishi bilan elektron bulutining zichligi kamayadi va tok kuchi ortadi. Kuchlanishning ma’lum U a = U to‘y qiy-
matida katoddan uchib chiqadigan elektronlarning barchasi anodga yetib boradi va tok kuchi o‘zining maksimal qiymatiga erishib, kuch- lanishning yanada ortishi tok kuchini o‘zgartira olmaydi. Òok kuchining bu qiymatiga to‘yinish toki I to‘y deyiladi. Agar katodning temperatu- rasi o‘zgarsa, to‘yinish tokining qiymati ham o‘zgaradi. Agar batareyaning qutblari almashtirib ulansa, zanjirda tok bo‘lmaydi. Demak, diodlar bir tomonlama tok o‘tkazish xususiyatiga ega. Shuning uchun ham ular to‘g‘rilagich sifatida ishlatiladi. Vakuumli triod. Lampadagi tokni boshqarish uchun unga bitta, ikkita yoki bir nechta to‘r deb ataluvchi qo‘shimcha elektrodlar kiriti- ladi (133- rasm). Odatda, to‘r-sim spiral ko‘rinishida bo‘lib anod va katod o‘rtasida o‘rnatiladi (133- a rasm). Òo‘r katod yaqinida shunday a) to‘y
to‘y to‘y
to‘y b) B Katod Anod www.ziyouz.com kutubxonasi 276 joylashtiriladiki, undagi potensialning kichkina o‘zgarishi ham anod tokining o‘zgarishiga olib keladi. Agar to‘rning potensiali katodga nisbatan nolga teng bo‘lsa, triod xuddi dioddek ishlaydi. Òo‘rning potensiali musbat bo‘lganda elektron bulutning zichligi kichik va demak, tok katta bo‘ladi. Òo‘rning manfiy potensialida esa katoddagi elektron bulutning zichligi ortadi, tok esa kamayadi. Òo‘r potensialining manfiyligi ortishi bilan tok kamaya boradi va manfiy potensialning ma’lum qiymatida nolga teng bo‘ladi. Òo‘rning anod toki nolga teng bo‘ladigan manfiy qiymati yopish kuchlanishi deyiladi. Yopish kuchlanishi anod kuchlanishiga bog‘liq. U a qancha katta bo‘lsa, yopish kuchlanishi ham shuncha katta bo‘ladi. Demak, to‘r kuchlanishini o‘zgartirish bilan zanjirdagi anod tokini boshqarish mumkin, shuning uchun ham to‘rni boshqaruvchi deyiladi. Elektron lampalar turli radiotexnik qurilmalarda, jumladan, kuchaytirgichlarda, generatorlarda keng qo‘llaniladi. Elektron-nurli trubka. Elektron- nurli trubkaning tuzilishi 134- rasmda ko‘rsatilgan. U vakuumli shisha ballon L dan iborat bo‘lib, ichida elektronlarni chiqaruvchi qizigan katod K dan iborat «elektron to‘r» va D 1 , D 2 diafragmali anodlar joylashtirilgan. Katod va anod o‘rtasidagi U potensiallar farqi elektronlarni katta tezlikkacha tezlashtirish va ingichka dasta hosil qilish imkonini beradi. Elektron dasta fluoressensiyalangan E ekranga tushganda yorug‘, nurlanuvchi
To‘r
Anod Katod
a) b) www.ziyouz.com kutubxonasi 277 nuqta vujudga keladi. Elektron nurlar dastasi bir-biriga perpendikular joylashgan ikkita C 1 va C 2 plastinalar juftligi yordamida boshqariladi. C 1 plastinalar maydoni nurni gorizontal, C 2 plastinalar maydoni esa vertikal yo‘nalishda boshqaradi. C 1 va C 2 plastinalarga beriladigan kuch- lanishga qarab, ekrandagi nurli dog‘ o‘z joyida turishi, to‘g‘ri chiziq yoki sinusoida hosil qilib harakatlanishi mumkin. Elektron-nurli trubka ossillograf deyiluvchi qurilmaning va televizorning asosini tashkil qiladi.
1. Elektron emissiyasi deb qanday hodisaga aytiladi? 2. Òermoelektron emissiyasi deb-chi? 3. Temperaturaning ortishi termoelektron hodisaga qanday ta’sir qiladi? 4. Vakuumli diod qanday tuzilgan? 5. Anod va katod manbaning qanday qutblariga ulanadi va nima uchun? 6. Katod nima uchun qizdiriladi? 7. Elektronlar qaysi elektroddan chiqadi? 8. Diodning volt- amper xarakteristikasi nima? 9. Volt-amper xarakteristikasining chiziqli emasligini tushuntiring. 10. Òo‘yinish toki deb qanday tokka aytiladi? 11. Agar manbaning qutblari almashtirib ulansa, diodli zanjirda tok bo‘ladimi? 12. Diodlar qayerda ishlatiladi? 13. Vakuumli triod deb qanday qurilmaga aytiladi? 14. Òriodda to‘rning vazifasi nimadan iborat? 15. Yopish kuchlanishi deb qanday kuchlanishga aytiladi? 16. Òriodlar qayerda ishla- tiladi? 17. Elektron-nurli trubka qanday tuzilgan? 18. Elektron-nurli trubka qayerda ishlatiladi? 19. Elektron nurlar dastasi qanday hosil qilinadi? 20. Elektron nurlar dastasi qanday boshqariladi?
M a z m u n i : gaz razryadlari; rekombinatsiya; nomustaqil raz- ryad; mustaqil razryad; toj razryad; uchqun razryad; yolqin razryad; elektr yoyi. Gaz razryadlari. Uncha yuqori bo‘lmagan temperaturalarda gaz elektr tokini o‘tkazmaydi. U o‘tkazuvchan bo‘lishi uchun mole- kulalarining biror qismi bo‘linib, ionlar va erkin elektronlarga ajralishi kerak. Buning uchun esa gazga biror ionlashtiruvchi ta’sir ko‘rsatili- shi zarur. Ionizator ta’sirida atom yoki molekulalarning elektron qobig‘idan bir yoki bir nechta elektronlarning uzilib chiqishi ro‘y beradi. Bu esa gazda erkin elektronlar va musbat ionlar vujudga kelishiga olib keladi. Elektronlar ham o‘z navbatida neytral atomlar yoki molekulalar bilan birikib, manfiy zaryadlangan ionlarni vujudga www.ziyouz.com kutubxonasi 278 keltiradi. Demak, ionlashgan gazda erkin elektronlar, musbat va manfiy ionlar mavjud bo‘ladi. Gazdan elektr tokining o‘tishi gaz razryadi deyiladi. Download 4 Mb. Do'stlaringiz bilan baham: 
|