Turli muhitlarda

TURLI MUHITLARDA
ELEKTR TOKI

Metallarning elektr o’tkazuvchanligi.

Barcha metallar birinchi tur o‘tkazgichlar toifasiga kiradi .

Metallarda erkin elektronlar mavjud bo‘lib, ularda elektr toki ana shu erkin elektronlarning tartibli harakatidan yuzaga keladi. Metallar tarkibida erkin elektronlar mavjudligini quyidagicha tushuntirish mumkin. Alohida atomlar birlashib kristall qattiq jism—metall hosil qilganda atomlar orasida kuchli o‘zaro ta’sir yuzaga keladi. Buning natijasida eng tashqi atom qobig‘idagi (valent) elektronlar o‘z atomlari bilan bog‘lanishni osongina uzib, bir atomdan ikkinchi atomga, undan keyingi qo‘shni atomga va hokazo o‘tib, butun kristall panjara ichida erkin harakatlanib yuradi. Endi bu valent elektronlar biror atomga tegishli bo‘lmay, balki metal bo‘lagining „kollektiv tashkil etuvchisi“ bo‘lib qoladi. Bu elektronlar erkin elektronlar deb atalgan.

Kristall panjaraning tugunlarida valent elektronlaridan ajralgan atom qoldiqlari (ionlar) joylashgan. Agar har biri bir valentli atomdan bittadan elektron ajralib qolsa (ikki valentli atomdan ikkitadan elektron ajralishi mumkin), hajm birligidagi erkin elektronlar soni, ya’ni elektronlar konsentratsiyasi uchun n=10²⁸ -10²⁹ m^–3 tartibdagi qiymatlar to‘g‘ri keladi Metallarda erkin elektron hamma vaqt ham erkin harakatlanmaydi. Ular o‘zaro va kristall panjara tugunlaridagi ionlar bilan tez-tez to‘qnashib turadi. Elektron ion bilan to‘qnashganda uning tartibli harakat tezligi keskin kamayadi, hatto nolga teng bo‘ladi. So‘ng u navbatdagi ion bilan to‘qnashguncha elektr maydon ta’sirida tekis tezlanuvchan harakat qiladi va yana biror kinetik energiyaga ega bo‘ladi. Elektronlar tartibli harakatining bu energiyasi to‘qnashish jarayonida panjara ionlariga to‘la yoki qisman uzatiladi, natijada ionlar yanada kuchliroq issiqlik harakatiga keladilar. Shunday qilib, metallda tok bo‘lganda elektronlarning tartibli harakat energiyasi ionlarning tartibsiz tebranishlar energiyasiga, binobarin, metallning ichki energiyasiga aylanadi, metallning ichki energiyasi ortadi. Shu sababli metalldan tok o‘tganda u qiziydi. Xuddi shunday, tashqi elektr maydon olinganda, to‘qnashishlar oqibatida elektronlarning tartibli harakati tezda tartibsiz issiqlik harakatiga aylanadi va elektr toki to‘xtaydi.

Shunday qilib, metallda elektronlarning tartibli harakati xuddi gazlardagi ichki ishqalanish kabi ishqalanishga duch keladi, bu harakatga go‘yo tormozlashga intiluvchi biror ishqalanish kuchidek ta’sir ko‘rsatiladi. Yuqorida bayon etilganlardan xulosa chiqarib, metallarning qarshiligi erkin elektronlarning kristall panjara tugunlarida joylashgan ionlar bilan to‘qnashishlari natijasida yuzaga keladi, deyish mumkin.

Temperaturaning ortishi erkin elektronlar tezligining va to‘qnashishlar sonining ortishiga olib keladi. Bundan tashqari, kristall panjara tugunlaridagi ionlarning tebranish amplitudasi va uning harakatlanayotgan elektronlar bilan to‘qnashuvlari soni ortadi. Natijada zaryadlangan zarralarning tartibli harakat tezligi kamayadi, bu esa tok kuchining kamayishiga olib keladi.

Ikkinchi tomondan, temperatura ortganda birlik hajmdagi erkin elektronlar soni ortadi. Masalan, elektrolit eritmalarda ionlar soni ortadi.

Qaysi faktor ko‘proq rol o‘ynasa, temperaturaning ortishi o‘tkazgich qarshiligining ortishiga yoki kamayishiga olib kelishi mumkin.

Metall o‘tkazgichlar qizdirilganda ularning qarshiligi ortadi.

Agar 0 °C da o‘tkazgich qarshiligi R₀, t temperaturada R bo‘lsa, ular orasidagi bog‘lanish.