15 – ma’ruza tog‘ jinsi namunasining elektr xossalari. Reja

15 – MA’RUZA
TOG‘ JINSI NAMUNASINING ELEKTR XOSSALARI.


Reja:
1.Tog‘ jinsi elektr xossalarini о‘rganishning maqsadi va vazifalari.
2.Tog‘ jinsida elektr qutblanish va ularning turlari.
3.Diyelektrik singdiruvchanlik.
Tog‘ jinslarinig elektr xossalarini turli parametrlar majmui xarakterlaydi. Hozirgi vaqtda amaliy geofizikada elektr о‘tkazuvchanlik, tabiiy va elktr qutublanuvchanlik, tog‘ jinsinig diyelekrik singdiruvchanlik kabi xossalridan razvedka qilish maqsadida foydalanilmoqda.
Har qanday tog‘ jinsida erkin (yelektronlar) va о‘zaro bog‘langan (yelektronini yoʻqotib musbat ionga aylangan atom) zaryadlar mavjud.
Tog‘ jinsi elektr maydoniga kiritilganda ularda о‘zaro bog‘langan ichki zaryadlar og‘irlik markazi atrofida burilib maydon bо‘ylab tartibli joylashadi. Natijada tog‘ jinsi Yuzasida bir xil bо‘lmagan zaryadlar (+ va - ) namayon bо‘ladi. Bu elektr qutblanish hodisasi deyiladi.
Qutblanish vektori Pe_l bu hajm birligidagi elektr momentlar yig‘indisi. Qutblanish, zarra turi va qutblanish mexanizmiga bog‘liq holda asosiy tо‘rt guruhga ajratiladi: elektronli, ionli, dipolli va migratsionli.
Yelektronli qutblanish Pe – bu musbat zaryadli yadroning elektron orbitasiga nisbatan siljishi natijasida vujudga keladi. Elekronli qtublanish Pe miqdori elektr maydon kuchlanganligiga tо‘g‘ri proparsional bо‘lib maydon kuchlanganligi ortishi bilan elektron orbitasiga nisbatan musbat yadroning siljishi ortadi.

Pe=α_ye·YE·n

Bunda: α_ye – atom qtublanuvchanligi (tashqi elektr maydon tasiri ostida berilgan
atom elektron qobiqlarining deformatsionalish kо‘rsatkichi) F·m².
n – birlik hajimdagi qutiblanuvchi atomlar soni, 1/m³.
e – elektr maydon kuchlanganligi, V/m.

Yelektron qutblanishning о‘ziga hosligi shundaki barcha atom va malikulalar juda tez muddatda (10^-15 s) qutblanishni Yuzaga keltiradi.

I onli qutblanish P_i ionlar va kristal panjara bilan kovalent bog‘langan zarralarning elektr maydonidagi siljishlari hisobiga paydo bо‘ladi. Bunda elektr maydoni ta’siri ostida musbat va manfiy ionlar harakatlanishi kuzatiladi. Ionli qutblanish miqdori elektr maydon kuchlanganligiga tо‘g‘ri proparsional
P_i=α_i·YE·n
Bunda: α_i – ionli qtublanuvchanlik, F·m².
n – birlik hajimdagi qutiblanuvchi atomlar soni, 1/m³.
e – elektr maydon kuchlanganligi, V/m.
Dipolli qutblanish P_d о‘zaro bog‘langan ionlar mavjud tog‘ jinslarida kuzatiladi. Bir-biridan l masofada joylashgan +q va –q zaryadlarga ega zaryadlar sistemasiga elektr dipollar deyiladi. Tashqi eletktr maydoni bо‘lmaganda zaryadli zarralarda dipollanish elektr momenti paydo bо‘lmaydi. Agar tog‘ jinsi tarkibida elektr dipollar mavjud bо‘lib va tashqi elektr maydoni ta’sir qilayotgan bо‘lsa undagi dipollar elektr maydoni yoʻnalishida joylashadi. Bunda elektr dipollarni о‘z og‘irlik markazi atrofida burishga intiladigan juft kuch momentlari paydo bо‘ladi.



M=F·d=q·YE·l·sinα
d=q·l
Dipolli qutblanish vaqti davomiyligi 10^-10 – 10^-7 sekundni tashkil etadi.
Migratsionli qutblanish P_m g‘ovaklari elektrolitlar bilan tо‘lgan shuningdek turli elektr xossalariga ega zarralardan tashkil topgan tog‘ jinslarida Yuzaga keladi. Bunday tog‘ jinslari elektr maydoniga kritilganda о‘tkazgich va yarim о‘tkazgich tarkibli aralshmalardagi elektronlar, ionlar, tashqi maydon ta’sirida haraktlanadi. Natijada turli hil kо‘rinishdagi (Yuqori dagi uchta kо‘rinish) qutblanishlar hosil bо‘ladi.
Migratsion qutblanishning yakunlanish vaqti 10^-6 – 10^-3 sekundni tashkil etadi.

Umuman olganda tog‘ jinsi tarkibida turli elektr xossalariga ega bо‘lgan elementlar mavjud bо‘lgani uchun tog‘ jinsidagi qutblanish Yuqori dagi kо‘rilgan barcha qutblanishlar yig‘indisiga teng.

P₀=α₀·YE·n

Bunda: α₀ – muxutning о‘rtacha qtublanuvchanligi, F·m².
Yelektr qutblanish natijasida tog‘ jinsi ichida tashqi elektr maydon yoʻnalishiga qarama-qarshi yoʻnalgan ichki elektr maydon paydo bо‘ladi. Bunda tog‘ jinsi ichida hosil bо‘lgan elektr maydon kuchlanganligi e_m, vakumdagi elektr maydon kuchlanganligidan e_v kichik bо‘ladi.
Tog‘ jinsi ichida paydo bо‘lgan eMK vakumdagi eMK ga nisbatan bir necha marta kichik bо‘lishi nisbiy diyelektrik singdiruvchanlikni (ε) ifodalaydi.
ε= e_v /Yem
Tashqi elektr maydon qanchalik kuchlik bо‘lsa tog‘ jinsi ichida paydo bо‘lgan eMK shuncha katta bо‘ladi. Tog‘ jinsi ichidagi elektr ta’sir kuchlari Kulon qonuniga muvofiq hisoblanadi.

Bunda; q₁ va q₂ – ta’sirlashuvchi ikki zaryad miqdori, kl.
r – zaryadlar orasidagi masofa, m.
ε ₀– elektr doimiysi, ε ₀=8,85·10^-12 F/m.
ε – muxutning nisbiy diyelekrik singdiruvchanligi.
Umuman olganda qutblanish vektori P₀ vakumdagi va muxutdagi elektrostatik induksiyalar farqi deb tushunush mumkun.
P₀= ε · ε ₀·YE– ε ₀·YE
ε = P₀/( ε ₀·YE) +1
Diyelektrik singdiruvchanlik tushunchasi faqat elektr о‘tkazuvchanlik past bо‘lgan muxutlar uchun qо‘llaniladi.
Yuqori dagi formuladan yangi ifodani hosil qilamiz.
ε = P₀/( ε ₀·YE) +1= α₀·YE·n/( ε ₀·YE) +1= α₀·n/ε ₀ +1
Agar tog‘ jinsini tashkil qilgan molikula va atomlarning eng tashqi qavatida joylashgan elektronlar yadro bilan juda zaif bog‘lanagan bо‘ladi va bu elektronlar kuchsiz tashqi ta’sir (issiqlik, yorug‘lik va elktr toki) tufayli erkin elektronga aylanadi. Bunday tog‘ jinsi elektr tokini juda yaxshi о‘tkazuvchi hisoblanadi. Elektr maydoniga elektr tokini juda yaxshi о‘tkazadigan tog‘ jinsini kritganimizda tashqi elektr maydon tog‘ jinsi ichidagi bog‘langan va erkin xayeyadlarning barchasiga ta’sir etadi. Bog‘langan zaryadlar (yelektronini yoʻqotib musbat ionga aylangan atom) kristal panjara tugunlarida mustaxkam yacheykalar hosil qilib turganligi bois elektr maydoni ta’sirida bu zaryadla qо‘zg‘almaydi. Erkin zaryadlar (yelektronlar) esa tashqi elektr maydon ta’sirida tog‘ jinsining bir joyidan boahqa joyiga kо‘chadi. Elektronlar kuchlanganlik chiziqlari yoʻnalishiga qarama-qarshi yoʻnalishda harakatlanadi. Tog‘ jinsining bir tomonida elektronlar yig‘ilib ortiqcha elektronlar paydo bо‘lib manfiy zaryadlanadi. Ikkinchi tomonida elektron yetishmovchiligi Yuzaga kelib musbat zaryadlanadi. Zaryadlarning bunda tarzda ajralib turli tomonga tо‘planishi elektrostatik induksiya hodisasi deyiladi.
Tashqi elektr maydon qanchalik kuchli bо‘lsa elektrostatik induksiya hodisasi ham shunchalik sezilarli darajada Yuqori bо‘ladi ya’niy qarama-qarshi tomonga kо‘proq zaryad tо‘planadi. Natijada tog‘ jinsi ichida elektr maydon hosil bо‘ladi. Bu maydon tashqi elektr maydon yoʻnalishiga qarama-qarshi bо‘lib miqdor jihatdan teng bо‘ladi. Chunki diyelektrik singdiruvchanlik faqatgina elektr tokini о‘tkazish xsusiyati sust bо‘lgan moddalarga tegishli. Shunga kо‘ra tashqi elektr maydon va ichki elektr maydon miqdor jihatdan teng yoʻnalish jihatdan qarama-qarshi bо‘lgani uchun natijaviy elektr maydon kuchlanganligi e_n=0 bо‘ladi.