8
M
ETALLARIN ELEKTRİK KEÇİRİCİLİYİNİN
KLASSİK ELEKTRON NƏZƏRİYYƏSİ
“Metalların elektrik keçiriciliyi sərbəst elektronların nizamlı hərəkətindən ibarət-
dir” fərziyyəsini ilk dəfə alman fiziki
Karl Rikke irəli sürmüşdür. O, bu fərziyyənin
doğruluğunu 1901-ci ildə apardığı klassik eksperimentlə təsdiq etmişdir.
Maddələrin elektrik keçiriciliyinin klassik elektron nəzəriyyəsini 1900–1904-cü
illərdə alman alimi
Paul Drude (1863–1906), ingilis alimi
Cozef Con Tomson (1856–
1940) və
Niderland alimi
Hendrik Lorens (1853–1928) vermişdir.
1.1
Əgər cərəyanlı naqili ortadan kəsib altına qab tutsaq, ni-
zamlı hərəkət edən elektronlar kəsilən yerdən axıb onu
doldurarmı?
Bilirsiniz ki,
naqildə
elektrik cərəyanı sər-
bəst elektronların ni-
zamlı hərəkətidir.
Görəsən, sərbəst elektronlar açardan lampa-
ya qədərki məsafəni hansı sürətlə gedir?
Yəqin, işığı yandıranda diqqət
etmisiniz ki, açarın qapanması
və lampanın işıqlanması eyni
anda baş verir.
K.Rikke eksperimentindən çıxan nəticə.
İşin gedişi: Rikke eksperimentinin aşağıda verilən qısa
məzmununu diqqətlə oxuyun və eksperimentin nəticə-
sinə dair fərziyyənizi formalaşdırın.
Sabit cərəyan dövrəsinə ardıcıl olaraq bir-birinə
sıxılmış üç eyniölçülü metal silindr birləşdirilir.
Kənar silindrlər mis, ortadakı isə alüminium si-
lindrdir (
a
).
Bu silindrlərdən bir il fasiləsiz elektrik cərəyanı keçdikdən sonra, onların səthlərinin
toxunduğu hissələr tədqiq edilmişdir. Məlum olmuşdur ki, uzun müddət elektrik cərə-
yanı keçməsinə baxmayaraq, mis molekullarının alüminiuma, alüminium molekulla-
rının isə misə daşınması baş verməyibdir.
Nəticəni müzakirə edin:
Araşdırmadan hansı nəticəyə gəlmək olar: metal naqillərdə elektrik cərəyanı hansı yük-
daşıyıcıların hərəkətindən ibarətdir? Nə üçün?
Araşdırma
1
MÜXTƏLİF MÜHİTLƏRDƏ
ELEKTRİK CƏRƏYANI
1
(a)
LAYİHƏ
1
9
• I fəsil •
Müxtəlif mühitlərdə elektrik cərəyanı
•
Klassik elektron nəzəriyyəsinə əsasən maddələr elektrikkeçirmə qabiliyyətinə
görə üç qrupa ayrılır:
naqillәr, dielektriklәr v
ә yarımkeçiricilәr.
Naqil –
sәrbәst yükdaşıyıcıların, onun bütün hәcmi boyu yerlәrini dәyişә bilәn mad-
dәdir. Naqillərə aiddir: metallar, elektrolit məhlul və ərintiləri, plazma, rütubətli
hava,
insan və heyvan bədəni.
Dielektrik –
sәrbәst yükdaşıyıcıları olmayan, yalnız bağlı yüklәrdәn ibarәt mad-
dәdir. Bu yüklər güclü ion-elektron rabitəsi nəticəsində yaranır və yalnız tarazlıq
vəziyyətləri yaxınlığında çox cüzi yerdəyişmə edə bilir. Ona görə də dielektriklər
elektrik cərəyanı keçirmir. Dielektriklərə aiddir: qazlar, bəzi mayelər (distillə edil-
miş su, yağ və s.), şüşə, kauçuk, saxsı və s.
Yarımkeçirici –
sәrbәst yükdaşıyıcılarının sayı xarici tәsirlәrdәn (temperatur,
işıqlanma, tәrkibinә aşqar daxil etmәk vә s.) asılı olan maddәdir. Yarımkeçiricilərə
aiddir: germanium, silisium, qalay, oksidlər, sulfidlər, telluridlər, bəzi minerallar və s.
Metal naqillәrin elektrik keçiriciliyinin fiziki mexanizmi nәdәn ibarәtdir?
Metal naqillərin elektrik keçiriciliyinin fiziki mexanizmi
klassik elektron nәzәriy-
yәsinin әsas müddәaları ilə müəyyənləşir:
Metallar – kristal quruluşa malik fiziki sistemdir. Adi halda metallarda nüvә ilә
zәif rabitәdә olan hәr atom bir elektronunu itirәrәk müsbәt iona çevrilir. Kristal
qәfәsin düyünlәrindә yerlәşәn bu ionlar müәyyәn tarazlıq vәziyyәtlәri әtrafında rәqsi
hәrәkәt edir. Ona görә dә, ionlar metallarda elektrik cәrәyanının yaranması pro-
sesindә iştirak edә bilmir.
Atomun nüvәsi ilә әlaqәsini kәsmiş elektronlar ionlararası fәzada sәrbәst hәrәkәt
edir. Ona görә dә belә elektronlar sәrbәst elektronlar adlanır. Müәyyәn olunmuşdur
ki, bәzi metallarda sәrbәst elektronların konsentrasiyası
10 10
.
Elektrik sahәsi olmadıqda sәrbәst elektronlar çoxsaylı toqquşmalar nәticәsindә
xaotik hәrәkәt edir. Bu hәrәkәt qaz molekullarının nizamsız istilik hәrәkәtinә bәn-
zәdiyindәn metallardakı sәrbәst elektronlara elektron qazı modeli kimi baxılır.
Şәkildә elektron qazında bir elektronun hәrәkәt trayektoriyası qırıq xәtlәrlә göstә-
rilmişdir (
b
).
Naqili cәrәyan mәnbәyinә birlәşdirdikdә yaranan elektrik sahәsi sәrbәst elek-
tronların xaotik hәrәkәtinә müәyyәn istiqamәtdә nizamlılıq verir. Bu zaman hәr bir
elektronun nizamlı hәrәkәt sürәti iki amildәn asılı olur: a) ionlar vә qonşu elekt-
ronlarla toqquşmaların sayından; b) elektrik sahәsindәn. Naqillərdə sərbəst elekt-
ronların nizamlı hərəkətinin sürəti çox kiçikdir (
0,1
10
/
).
(b)
LAYİHƏ
10
Buna səbəb isə elektronların öz hərəkətləri zamanı kristal qəfəsin ionları ilə say-
sız-hesabsız toqquşmasıdır. Belə toqquşmalar elektronların nizamlı hərəkət sürət-
lərini tormozlayır
(
c
).
Belәliklә, metal naqillәrdә elektrik cәrәyanı – onların kimyәvi tәrkibindә heç bir
dәyişiklik etmәyәn sәrbәst elektronların nizamlı hәrәkәtinin nәticәsidir.
Әgәr elektronlar naqildә belә kiçik sürәtlә hәrәkәt edirlәrsә, nә üçün evdә
açarı qapadıqda bütün lampalar dәrhal işıqlanır?
Cərəyanın naqildə yayılma sürəti heç də sərbəst elektronların nizamlı hərəkətinin
sürəti demək deyildir.
Elektrik cәrәyanının naqildәki sürәti – elektrik sahәsinin naqildә yayılma sürә-
tinә bәrabәrdir. Naqildә elektrik sahәsi çox böyük sürәtlә – işığın vakuumda yayılma
sürәtinә yaxın olan
3 · 10 /
sürәti ilә yayılır.
1. Rikke eksperimentindən hansı nəticə çıxdı? Cavabınızı əsaslandırın.
2. Metallar nə üçün adi şəraitdə elektrik cəhətdən neytraldır?
3. Metalda elektrik sahəsi yaratmaq üçün nə etmək lazımdır?
4. Metalların klassik elektron nəzəriyyəsinin əsas müddəalarını necə ümumiləşdirmək olar?
(c)
Yaradıcı tәtbiqetmә
Məsələ.
Elektrik cərəyanı Bakıdan Balakənə ümumi uzunluğu 450 km olan naqillərlə
hansı müddətə çatar? Elektrik cərəyanının naqildəki sürəti
2,5 · 10
/
-dir.
Araşdırma
2
•
Cümlələri iş vərəqinə köçürün və onları tamamlayın.
1. Maddələr elektrikkeçirmə qabiliyyətinə görə üç qrupa bölünür...
2. Elektron qazı modeli ...
3. Elektrik cərəyanının naqildəki sürəti...
4. Metalların klassik elektron nəzəriyyəsinin əsas müddəaları...
Nә öyrәndiniz
Öyrәndiklәrinizi yoxlayın
LAYİHƏ