54
2.1. METALLARIN ELEKTRİK KEÇİRİCİLİYİNİN ELEKTRON NƏZƏRİYYƏSİNİN
ELEMENTLƏRİ
Naqil – elektrik cərəyanını yaxşı keçirən maddədir. Naqillərə
aiddir: metallar, elektrolit məhlul və ərintiləri, plazma. Rütubətli ha-
va, insan və heyvan bədəni də elektrik cərəyanını keçirir.
Elektrik cərəyanının istiqaməti şərti olaraq naqil daxilindəki elektrik sahəsinin intensivlik
vektorunun istiqaməti qəbul edilmişdir.
Metal naqillərin elektrik keçiriciliyinin fiziki mexanizmi klassik elektron nəzəriyyəsinin əsas
müddəaları ilə müəyyənləşir. Bunlar aşağıdakılardır:
Metallar – kristal quruluşa malik fiziki sistemdir. Adi halda metal atomları
elektronunu itirərək
müsbət iona çevrilir. Kristal qəfəsin düyünlərində yerləşən bu ionlar müəyyən tarazlıq və-
ziyyətləri ətrafında rəqsi hərəkət edir. Ona görə də ionlar metallarda elektrik cərəyanının
yaranması prosesində iştirak edə bilmir.
Metaldakı elektronlar ionlararası fəzada sərbəst hərəkət edir.
Ona görə də belə elektronlar
sərbəst elektronlar adlanır. Müəyyən olunmuşdur ki, metallarda sərbəst elektronların konsen-
trasiyası
dir.
-
3
28
26
1
10
10
m
Elektrik sahəsi olmadıqda sərbəst elektronlar çoxsaylı toqquşmalar nəticəsində xaotik hərəkət
edir. Bu hərəkət qaz molekullarının nizamsız istilik hərəkətinə bənzədiyindən metallardakı
sərbəst elektronlara
elektron qazı modeli kimi baxılır.
Naqili cərəyan mənbəyinə birləşdirdikdə yaranan elektrik sahəsi sərbəst elektronların xaotik
hərəkətinə müəyyən istiqamətdə nizamlılıq verir. Bu zaman hər bir elektronun nizamlı hərəkət
sürəti iki amildən asılı olur: a) ionlarla toqquşmaları sayından; b) elektrik sahəsindən. Naqillərdə
sərbəst elektronların nizamlı hərəkətinin sürəti çox kiçikdir.
Tarixdən məlumdur ki, skiflər döyüşdə
həlak olmuş həmvətənlərini böyük tən-
tənə ilə dəfn edirdilər. Onlar torpağa
cənazə ilə birlikdə qiymətli metallardan
hazırlanmış çoxlu miqdarda bəzək əş-
yaları da basdırırdılar. Bu səbəbdən son-
ralar skif kurqanları oğrular üçün mən-
fəət mənbəyinə çevrilirdi. Lakin çoxsay-
lı adi kurqan və təpəciklər arasından skif
kurqanını necə təyin etmək olar? Təd-
birli oğrular bu məqsədlə tufan zamanı
şimşəyin hansı təpəciyi vurmasını diq-
qətlə izləyirdilər. Onlar hesab edirdilər
ki, şimşək Yerin altında gizlədilmiş
metalları “hiss edir” və yalnız onların
basdırıldığı yeri vurur.
Şimşəyin qiymətli metalların basdırıl-
dığı yeri “vurmasının” fiziki əsası
varmı? Fərziyyənizi əsaslandırın.
• KEÇDİKLƏRİNİZİ XATIRLAYIN •
Fizika – 8 və 9
LAYİHƏ
55
I. Elektrik keçiriciliyi: xüsusi keçiricilik.
Elektrik keçiriciliyi (və ya sadəcə:
keçiricilik) – maddənin elektrik cərəyanını
keçirə bilmək xassəsidir. Maddənin bu xassəsi ədədi qiymətcə
xüsusi elektrik keçi-
riciliyi (və ya:
xüsusi keçiricilik) adlı fiziki kəmiyyətlə xarakterizə olunur.
Xüsusi keçiricilik –
ədədi qiymətcə maddənin xüsusi müqavimətinin tərs qiymə-
tinə bərabər fiziki kəmiyyətdir:
?????? =
1
??????
. (1)
Burada
?????? − maddənin xüsusi keçiriciliyi olub BS-də vahidi
∙
-dir.
Xüsusi keçiriciliyin qiymətindən asılı olaraq maddələr 3 qrupa ayrılır:
1. Naqillər (keçirici-
lər) – xüsusi keçiriciliyi
??????
10 (???????????? ∙ ??????)
olub elektriki yaxşı keçirən maddələrdir. 2. Dielek-
triklər – xüsusi keçiriciliyi
??????
10 (???????????? ∙ ??????)
olub elektriki keçirməyən maddələrdir. Dielek-
triklərə aiddir: qazlar, bəzi mayelər (distillə edilmiş su, yağ və s.), şüşə, kauçuk, saxsı və s. 3. Ya-
rımkeçiricilər – xüsusi keçiriciliyi dielektriklər ilə naqillər arasında olan maddələrdir. Yarım-
keçiricilərə aiddir: germanium, silisium, qalay, bəzi oksidlər və sulfidlər, telluridlər və s.
II. Metalların elektrik keçiriciliyi. Metallar xüsusi keçiriciliyinə görə iki qrupa
bölünür: yüksək və zəif elektrik keçiriciliyinə malik metallar (bax:
cədvəl 2.1
).
Metalların elektrik keçiriciliyinin klassik elektron nəzəyyəsindən çıxan əsas
nəticələr aşağıdakılardır:
1. Metallar – düyünlərində elektronunu itirən müsbət ionlar olan kristal qəfəsə malikdir. Bu
ionlar yalnız öz tarazlıq vəziyyətləri ətrafında rəqsi hərəkət edir. 2. Metallarda vahid
həcmdəki sərbəst elektronların sayı (konsentrasi-
yası), demək olar, vahid həcmdəki atomların sayı
qədərdir; məsələn, misdə sərbəst elektronların
konsentrasiyası n = 8,5
•
10
28
m
–3
-dür. 3. Sərbəst
elektronlar kristal qəfəsin bütün həcmində xaotik
hərəkət edir. 4. Sərbəst elektronlar xaotik hərəkət
etməklə yalnız ionlarla toqquşur. 5. Sərbəst elek-
tronlar toqquşma zamanı öz kinetik enerjilərini
tamamilə ionlara verir. 6. Sərbəst elektronların
hərəkəti Nyuton qanunlarına tabedir.
7. Metal xarici elektrik sahəsinə gətirildikdə (onun
uclarında potensiallar fərqi yaradıldıqda) xaotik
hərəkət edən sərbəst elektronlar nizamlı hərəkət alır –
metal naqildə elektrik cərəyanı yaranır.
Məsələ 1.
Metalda sərbəst elektronların xaotik hərəkət sürətini enerjinin saxlanması qanu-
nuna görə
??????
??????
??????
??????
=
??????
??????
???????????? düsturuna əsasən müəyyən etmək olar. T = 300 K tem-
peraturunda (otaq temperaturunda) sərbəst elektronların metal daxilində xaotik
hərəkət sürətini təyin edin (
?????? = 9 ∙ 10
????????????, ?????? = 1,38 ∙ 10
??????/??????).
Nəticənin müzakirəsi:
Sərbəst elektronların metalda xaotik hərəkət sürəti nəyə bərabərdir?
Sərbəst elektronların metal daxilində hansı sürətləri böyükdür: xaotik hərəkət sürətləri,
yoxsa nizamlı hərəkət sürətləri? Fərziyyənizi əsaslandırın.
ARAŞDIRMA
1
Sərbəst elektronların metalda xaotik hərəkət sürəti nəyə bərabərdir?
Cədvəl 2.1.
Bəzi metalların xüsusi
müqaviməti
və xüsusi keçiriciliyi
Maddə
??????,
???????????? ∙ ??????
??????,
(???????????? ∙ ??????)
Gümüş
1,47 ∙ 10
6,8 ∙ 10
Mis
1,7 ∙ 10
5,9 ∙ 10
Qızıl
2,22 ∙ 10
4,5 ∙ 10
Alüminium
2,55 ∙ 10
3,9 ∙ 10
Volfram
5,3 ∙ 10
1,9 ∙ 10
Platin
9,8 ∙ 10
1,02 ∙ 10
Dəmir
12 ∙ 10
8,3 ∙ 10
Qurğuşun
20 ∙ 10
5,0 ∙ 10
Nikelin
40 ∙ 10
2,5 ∙ 10
Nixrom
110 ∙ 10
9,1 ∙ 10
LAYİHƏ