Лекция таҚырыбы: тұрақты электр тоғы

Негізгі сұрақтар: ЭҚ К және кернеу. Ом заңы. Электрлiк кедергi. Токтың жұмысы мен қуаты. Әр тектi тiзбек бөлiгiне арналған Ом заңы. Металдағы, жартьшай өткізгіштегі, вакуумдағы және газдағы электр тогы.

1827 жылы неміс ғалымы Ом көптеген тәжірибелердің нәтижесінде мынадай қорытынды шығарды: тұрақты температурада өткізгіш ұштарындағы кернеудің ток шамасына қатынасы әр уақытта тұрақты болады.

(11.1)

Ом сонымен қатар, біртекті цилиндр тәрізді өткізгіштердің кедергісі оның ұзындығына тура пропорционал да, көлденең қимасына кері пропорционал болатынын көрсетті. (11. 2)

ρ - өткізгіштің меншікті кедергісі, ал оған кері шама меншікті өткізгіштік деп аталды. γ = 1/ ρ (11.3)

Толық тізбек бөлігі үшін Ом заңы (11.4)

Ток тығыздығы і = I/S екенін және меншікті электр өтімділігін ескерсек, онда мынадай өрнек жазуға болады: (11.5)

Электрондардың кристалл торындағы иондармен әсерлесуі өткізгіштерде электр кедергісін тудырады. Өзара әсерлесу нәтижесінде электрон ешқандай соқтығыспай электр өрісінде еркін жүрген кезде алған кинетикалық энергия қорының біраз бөлігін торға береді. Осының салдарынан ондаған иондардың тербеліс амплитудасы артып, металдың температурасы өседі. Осы кездегі жылу өткізгіштіктен ток өткен кездегі біз айтқан Джоуль-Ленц заңындағы жылу мөлшері болып табылады. γ - өткізгіштік мынаған тең:

(11.6)

(11.6) - өрнек классикалық электрондық теория арқылы табылған Ом заңының дифференциал түрі. Ал Джоуль-Ленц заңының классикалық электрондық теория бойынша табылған дифференциал түрі:

(11.7)

Металдардағы электр тогы дегеніміз – еркін электрондардың бірыңғай, реттелген қозғалысы, яғни кристалл торындағы иондармен байланыспаған электрондардың қозғалысы.

Друде – Лоренц классикалық теориясы бойынша бір атомды газ молекуласы сияқты электронның да жылулық қозғалыс энергиясы болады.

(12.1)

Электронның жылулық қозғалысының орташа жылдамдығы:

(12.2)

Сонда өткізгіштік: ; (12.3)

Джоуль-Ленц заңы: (12.4)

Электронның металл бетінен шығу жұмысы:

А=е·φ (12.5)

Жоғары температурада металдардың өз бойынан едәуір мөлшерде электрондарды бөліп шығару құбылысын термоэлектрондық эмиссия құбылысы деп атайды. Бұл құбылысты қарапайым екі электродты шам (диод) арқылы зерттеуге болады. Сонда анодтық токтың (I ~ U) анодтық кернеуге тәуелділігін графикпен көрсетуге болады. Оны вольт-амперлік сипаттама деп атайды. Осы анодтық токтың анодтық кернеуге тәуелділігі:

I = C U^3/2 (12.6)

Статистикалық кванттық теория негізінде қанығу тогының тығыздығы теориялық түрде былай анықталады:

(12.7)

Плазма деп оң және теріс зарядтардың тығыздықтары бірдей, аса иондалған күйдегі газды айтады. Плазма заттың ерекше күйі. Плазма екі түрлі болады. Аса жоғары температурада пайда болатын плазмажоғары температуралық плазма деп аталады.

Студенттердің өзін-өзі тексеруге арналған сұрақтары: