Металларда электр ўтказувчанлик

Металларда электр ўтказувчанлик
1. Ўтказгичларда электр ташувчи зарраларнинг табиати қандай? Масалан, электролитлардан электр токи ўтганда электродларда модда йиғилаётганини тажрибада кўришимиз мумкин, ва бунда электр ташувчи зарралар ионларлардан иборат эканлигини биламиз. Металларда қандай заррачалар электр ўтказгувчанликда қатнашади. Булар манфий ёки мусбат зарядлари, уларнинг тартибли ҳаракати натижасида металларда модда кўчиши юзага келадими? Бундай саволларга жавоб топиш учун бир қатор тажрибалар қўйилган. Шулар жумласига Рикке (1901й), Мандельштам ва Папалекси (1913й) ва Стюарт ва Тольмэн (1916й) тажрибалари киради. Бу тажрибаларнинг муҳимлиги шундан иборатки, улар ёрдамида юқорида қўйилган саволларга бевосита жавоб олинган ва булар металларнинг классик электрон назариясини яратишда муҳим ўрин олган.
Рикке тажрибаси. Рикке Си ва Al дан иборат цилиндрлар олиб, уларни бир бирига сиқиб кетма-кет жойлаштирган ва узоқ вақт давомида электр токи ўтказган. Бу цилиндрларни олиб алоҳида текширилганда одатдаги диффузия ҳисобигагина бир металл атомларини иккинчисига ўтиб қолганини кўриш мумкин. Демак, металлардан электр токи ўтганда модда кўчиши юзага келмайди. Электр ташувчи зарралар модда атомларига боғлиқ бўлмайди, улар ҳамма жисмлар учун умумий бўлган зарядланган зарралар эканлиги маълум бўлди.
Металларда эркин ҳаракатланадиган зарядларнинг мавжудлиги уларда содир бўлиши мумкин бўлган инерция ҳодисасида намоён бўлиши керак. Агар тез илгариланма ҳаракат қилаётган металл бўлакчасини тезликда тўхтатсак, унинг бир учида шу зарядларнинг йиғилиши, иккинчи учида эса уларнинг камайиши ҳисобига потенциаллар фарқи юзага келишини кузатиш мумкин бўлади. Мандельштам ва Папалекси тажрибаларининг асосида шу ғоя ётади. Ҳақиқатдан ҳам бир катушка олиб унга сезгир телефон уланади. Катушка жуда катта тезлик билан ўз ўқи атрофида айлантирилади ва катушка бирданига тўхтатилганда телефонда товуш пайдо бўлгани кузатилган.
Бу тажрибани мукаммаллашган ҳолда қайтариб, электр ташувчи зарраларнинг нисбий зарядини (е/m) миқдорий жиҳатдан баҳолашга эришган олимлар Стюарт ва Толмэнлардир. Улар олган натижаларга кўра:
(1)
(1) да L-симнинг узунлиги,R-унинг қаршилиги, V-катушканинг ҳаракат тезлиги ва q баллистик гальвонометрдан ўтган тўлиқ заряд.
Заряднинг қиймати учун олинган катталик Милликен тажрибалари натижасига жуда яқин чиққан. Бу тажриба ёрдамида электр ташувчи зарраларнинг массалари аниқланди ва унинг қиймати енгил бўлган водород атомидан 2000 мартага яқин кичик эканлиги аниқланди.
Шундай қилиб, тажрибалар натижасида аниқландики, металларда электр токини ташувчи зарралар эркин электронлар экан.
Кейинчалик Холл ҳодисаси (эффекти) ёрдамида металларда электр ўтказувчанликда қатнашувчи эркин электронларнинг концентрацияси ва ҳаракатчанлиги аниқланди. Бунинг учун тажрибада Холл доимийси аниқланади ва металларнинг электр ўтказувчанлигини (қenb) билган ҳолда концентрция (n) ва ҳаракатчанлик (b) ҳисобланади.
2. Металларнинг классик электрон назариясида электронларнинг ҳаракати Ньютоннинг классик механикаси қонуниятларига бўйсинади деб қаралади. Электронларнинг ўзаро таъсирлари ҳисобга олинмайди уларнинг мусбат ионлар билан ўзаро таъсирини оддий тўқнашишлар сифатида қаралади. Металлардаги электр электронларни идеал газ қонунларига бўйсинувчи электрон газ деб қаралади, яъни уларга энергиянинг эркинлик даражаси бўйича тақсимоти ўринли бўлади. Ҳар бир эркинлик даражасига тўғри келувчи иссиқлик ҳаракатининг ўртача кинетик энергияси 1/2 кТ га тенг. Бу ерда кқ1,38.10^-23 Ж/К бўлиб Больцман доимийсидир. Т-газнинг абсолют температураси. Эркин электрон учта эркинлик даражасига эга бўлгани учун битта электронга тўғри келадиган тартибсиз иссиқлик ҳаракати ўртача энергияси

га тенг; бу ерда иссиқлик ҳаракати тезлиги квадратининг ўртача қиймати.
Классик электрон назарияси асосида металларда электр токининг ўтиши билан боғлиқ бўлган бир қатор қонунларни тушунтириш мумкин бўлади. Булар жумласига Ом қонуни, Жоуль-Ленц қонуни ва металларнинг иссиқлик ўтказувчанлиги ва электр ўтказувчанликлари орасидаги боғланишни ифодалайдиган Видеман-Франц қонуни киритиш мумкин.
Адабиётлар

1. Окунь Л.Б, Физика элементарннх частиц. М.1985
2. Мухин К.И. Физика элементарньк частиц. Т.2, М.1985.
3. Физика микромира. Маленькая энциклопедия. М.1980.
4. Наумов А.И. Физика атомного ядра и элементарннх частиц М.1984.
5. Хуанг К. Кварки, лептон и калибровочные поля. М. 1985
6. Боголюбов Н.И., широков Д.В. Квантовые поля. М.1980.
7. www.ziyonet.uz