Цахилгаан гүйдэл хийгээр дамжин өнгөрөх. Ховоржуулсан хийгээр цахилгаан гүйдэл дамжих

Хэвийн нөхцөлд хий нь диэлектрик, i.e. төвийг сахисан атом, молекулуудаас бүрдэх ба цахилгаан гүйдлийн чөлөөт тээвэрлэгчийг агуулдаггүй. Дамжуулагч хий нь ионжуулсан хий юм. Ионжуулсан хий нь электрон-ион дамжуулалттай байдаг.

Агаар нь цахилгаан шугам, агаарын конденсатор, контакт унтраалга дахь диэлектрик юм.

Агаар нь аянга, цахилгаан оч, гагнуурын нум үүсэх үед дамжуулагч болдог.

Хийн ионжуулалт гэдэг нь атомуудаас электроныг салгаснаар саармаг атом эсвэл молекулыг эерэг ион, электрон болгон задлах явдал юм. Ионжилт нь хий халаах эсвэл цацраг туяанд (хэт ягаан туяа, рентген, цацраг идэвхт) өртөх үед үүсдэг бөгөөд өндөр хурдтай мөргөлдөх үед атом, молекулууд задрах замаар тайлбарлагддаг.

Хийн ялгадас нь ионжуулсан хий дэх цахилгаан гүйдэл юм. Цэнэг зөөгч нь эерэг ион ба электронууд юм. Хийн ялгаралт нь цахилгаан эсвэл соронзон орны нөлөөлөлд өртөх үед хий ялгаруулах хоолойд (чийдэн) ажиглагддаг.

Цагаан будаа. 1

Цэнэглэгдсэн бөөмсийг дахин нэгтгэх

Хэрэв ионжуулалт зогсвол хий нь дамжуулагч байхаа болино, энэ нь рекомбинацын үр дүнд (эсрэг цэнэгтэй хэсгүүдийн нэгдэл) үүсдэг.

Цагаан будаа. 2

Өөрийгөө тэтгэдэг ба өөрөө өөрийгөө тэтгэдэггүй хийн ялгаралт байдаг.

Хамааралтай цахилгаан цэнэггүйдэл. Туршлагаас харахад агаарын давхаргаар тусгаарлагдсан хоёр өөр цэнэглэгдсэн хавтан нь гадагшилдаггүй.

Ихэвчлэн доторх бодис хийн төлөвбүрдсэн атом эсвэл молекулууд нь агуулагддаг тул тусгаарлагч юм ижил тоосөрөг ба эерэг цахилгаан цэнэгүүд бөгөөд ерөнхийдөө төвийг сахисан байдаг.

Шүдэнзний эсвэл сүнсний чийдэнгийн дөлийг ялтсуудын хоорондох зайд авчирцгаая (Зураг 3).

Цагаан будаа. 3

Энэ тохиолдолд цахилгаан тоолуур хурдан цэнэггүй болж эхэлнэ. Үүний үр дүнд дөлний нөлөөн дор агаар нь дамжуулагч болсон. Дөлийг ялтсуудын хоорондох зайнаас салгах үед цахилгаан хэмжигчийг гадагшлуулах нь зогсдог. Цахилгаан нумын гэрлээр ялтсуудыг гэрэлтүүлэх замаар ижил үр дүнд хүрч болно. Эдгээр туршилтууд нь хий нь цахилгаан гүйдлийн дамжуулагч болж чадна гэдгийг баталж байна.

Цахилгаан гүйдэл хийгээр дамжин өнгөрөх үзэгдэл нь зөвхөн зарим тохиолдолд ажиглагддаг гадны нөлөө, өөрөө тогтворгүй цахилгаан гүйдэл гэж нэрлэдэг.

Дулааны ионжуулалт. Хийн атом эсвэл молекулуудын зарим нь цэнэгтэй ион болж хувирдаг тул хийн халаалт нь түүнийг цахилгаан гүйдэл дамжуулагч болгодог.

Атомоос электроныг зайлуулахын тулд хүчний эсрэг ажиллах ёстой Кулонбын сонирхол татахуйцэерэг цэнэгтэй цөм ба сөрөг электрон хооронд. Атомоос электроныг салгах үйл явцыг атомын иончлол гэж нэрлэдэг. Атом эсвэл молекулаас электроныг зайлуулахад зарцуулагдах хамгийн бага энергийг холбох энерги гэнэ.

Хоёр атом мөргөлдөх үед атомын кинетик энерги нь электроныг холбох энергиэс давсан тохиолдолд электрон нь атомаас тасарч болно. Атом эсвэл молекулуудын дулааны хөдөлгөөний кинетик энерги нь шууд пропорциональ байна үнэмлэхүй температурТиймээс хийн температур нэмэгдэхийн хэрээр ионжуулалт дагалддаг атом эсвэл молекулуудын мөргөлдөөний тоо нэмэгддэг.

Үүсэх үйл явц чөлөөт электронуудТэгээд эерэг ионуудүед атом ба хийн молекулуудын мөргөлдөөний үр дүнд өндөр температурдулааны ионжуулалт гэж нэрлэдэг.

Плазм. Атомууд эсвэл молекулуудын нэлээд хэсэг нь ионжсон хийг плазм гэж нэрлэдэг. Плазмын дулааны иончлолын зэрэг нь температураас хамаарна. Жишээлбэл, 10,000 К-ийн температурт устөрөгчийн атомын нийт тооны 10% -иас бага нь 20,000 К-ээс дээш температурт устөрөгч бараг бүрэн ионжсон байдаг.

Плазмын электрон ба ионууд нөлөөн дор хөдөлж болно цахилгаан орон. Тиймээс бага температурт хий нь өндөр температурт тусгаарлагч болж, цахилгаан гүйдлийн дамжуулагч болдог.

Фотоионжуулалт. Атом эсвэл молекулаас электроныг зайлуулахад шаардагдах энергийг гэрлээр дамжуулж болно. Гэрлийн нөлөөгөөр атом эсвэл молекулын иончлолыг фотоионжуулалт гэж нэрлэдэг.

Бие даасан цахилгаан гүйдэл. Хийн шинж чанар, түүний даралтаас хамааран цахилгаан талбайн хүч нь тодорхой утга хүртэл нэмэгдэхэд гадны ионжуулагчийн нөлөөлөлгүйгээр хийд цахилгаан гүйдэл үүсдэг. Гадны ионжуулагчийн үйлчлэлээс үл хамааран хийгээр дамжин өнгөрөх цахилгаан гүйдлийг бие даасан цахилгаан гүйдэл гэж нэрлэдэг.

Агаар мандлын даралттай агаарт бие даасан цахилгаан гүйдэл нь ойролцоогоор тэнцүү цахилгаан орны хүчдлээр үүсдэг.

Бие даасан цахилгаан цэнэгийн үед хийн иончлолын гол механизм нь электроны нөлөөллөөс болж атом ба молекулуудын иончлол юм.

Электрон нөлөөллийн иончлол. Электрон чөлөөт замдаа электроныг атомтай холбох энергийн W-ээс давсан кинетик энергийг олж авснаар электроны нөлөөллөөр ионжих боломжтой болно.

Цахилгаан орны хүч чадлын нөлөөн дор олж авсан электроны кинетик энерги W k нь цахилгаан орны хүчний ажилтай тэнцүү байна.

W к = Fl = eEl,

Энд l нь чөлөөт замын урт.

Тиймээс электроны нөлөөгөөр иончлолын эхлэлийн ойролцоо нөхцөл нь хэлбэртэй байна

Атом ба молекул дахь электронуудын холболтын энергийг ихэвчлэн электрон вольтоор (eV) илэрхийлдэг. 1 эВ ажилтай тэнцүү, электроныг (эсвэл бусад бөөмсийг) хөдөлгөх үед цахилгаан орон үүсгэдэг энгийн цэнэг) талбайн цэгүүдийн хоорондох хүчдэл нь 1 В:

Жишээлбэл, устөрөгчийн атомын иончлох энерги нь 13.6 эВ байна.

Өөрөө цэнэглэх механизм. Хийн доторх бие даасан цахилгаан цэнэгийг боловсруулах нь дараах байдлаар явагдана. Цахилгаан орны нөлөөн дор чөлөөт электрон хурдатгал авдаг. Хэрэв цахилгаан талбайн хүч хангалттай өндөр байвал чөлөөт замын электрон нь молекултай мөргөлдөхөд кинетик энергийг ихэсгэж ионжуулна.

Молекулын иончлолыг үүсгэсэн эхний электрон, иончлолын үр дүнд ялгарсан хоёр дахь электрон нь цахилгаан орны нөлөөн дор катодоос анод хүртэлх чиглэлд хурдатгал авдаг. Тэд тус бүр нь дараагийн мөргөлдөөний үед дахин нэг электрон болон ялгардаг нийт тоочөлөөт электронууд дөрөвтэй тэнцэнэ. Дараа нь мөн адил 8, 16, 32, 64 гэх мэтээр нэмэгддэг.Катодоос анод руу шилжиж буй чөлөөт электронуудын тоо нь зураг дээрх анод хүрэх хүртэл нуранги шиг нэмэгддэг. 4.

Цагаан будаа. 4

Хийн дотор үүссэн эерэг ионууд нь цахилгаан орны нөлөөгөөр анодаас катод руу шилждэг. Эерэг ионууд катод руу дайрах үед ялгарах үйл явцын үед ялгарах гэрлийн нөлөөн дор шинэ электронууд катодоос ялгарч болно. Эдгээр электронууд нь эргээд цахилгаан талбайн нөлөөгөөр хурдасч, шинэ электрон-ионы нуранги үүсгэдэг тул процесс тасралтгүй үргэлжлэх боломжтой.

Бие даасан цэнэг үүсэхийн хэрээр сийвэн дэх ионы концентраци нэмэгдэж, ялгарах завсарын цахилгаан эсэргүүцэл буурдаг. Өөрөө цэнэглэх хэлхээний гүйдлийн хүчийг ихэвчлэн гүйдлийн эх үүсвэрийн дотоод эсэргүүцэл ба хэлхээний бусад элементүүдийн цахилгаан эсэргүүцэлээр тодорхойлдог.

Оч ялгарах. Аянга. Хэрэв гүйдлийн эх үүсвэр нь бие даасан цахилгаан цэнэгийг удаан хугацаанд хадгалах чадваргүй бол үүссэн өөрөө тогтсон цэнэгийг оч ялгадас гэж нэрлэдэг. Хүчдэл мэдэгдэхүйц буурсны үр дүнд оч гарч эхэлснээс хойш богино хугацаанд зогсдог. Жишээ оч ялгарах-- үсийг самнах, цаасыг салгах, конденсаторыг цэнэглэх үед үүсдэг оч.

Аадар борооны үеэр ажиглагдсан аянга нь бие даасан цахилгаан цэнэгийг илэрхийлдэг. Аянга суваг дахь одоогийн хүч нь 10,000-20,000 А хүрдэг, одоогийн импульсийн үргэлжлэх хугацаа нь хэдэн арван микросекунд юм. Аянгын үүл болон дэлхийн хоорондох бие даасан цахилгаан цэнэг хэд хэдэн аянга цохисны дараа өөрөө зогсдог. ихэнх ньилүүдэл цахилгаан цэнэг шуургатай үүлаянгын плазмын сувгаар урсах цахилгаан гүйдлээр саармагжуулдаг (Зураг 5).

Цагаан будаа. 6

Аянгын суваг дахь гүйдэл нэмэгдэхийн хэрээр плазм 10000 К-ээс дээш температурт халдаг. Гүйдэл ихсэж, ялгадас зогсох тусам аянгын плазмын суваг дахь даралт өөрчлөгддөг бөгөөд аянга гэж нэрлэгддэг дуу авианы үзэгдлийг үүсгэдэг.

Гялалзсан ялгадас. Ус зайлуулах цоорхой дахь хийн даралт буурах тусам гадагшлуулах суваг улам өргөн болж, дараа нь гадагшлуулах хоолой бүхэлдээ гэрэлтэгч плазмаар жигд дүүрдэг. Хий дэх бие даасан цахилгаан гүйдлийн ийм төрлийн ялгадасыг гэрэлтэх цэнэг гэж нэрлэдэг (Зураг 7).

Цагаан будаа. 7

Цахилгаан нум. Хэрэв бие даасан хийн ялгадас дахь одоогийн хүч нь маш өндөр байвал эерэг ион ба электронуудын нөлөөлөл нь катод ба анодыг халаахад хүргэдэг. Өндөр температурт катодын гадаргуугаас электронууд ялгардаг бөгөөд энэ нь хийн доторх бие даасан цэнэгийг хадгалах боломжийг олгодог. Катодын термионы ялгаралтаар тогтсон хий дэх урт хугацааны бие даасан цахилгаан цэнэгийг нуман цэнэг гэж нэрлэдэг (Зураг 8).

Цагаан будаа. 8

Корона ялгадас. Маш жигд бус цахилгаан талбарт, жишээлбэл, үзүүр ба хавтгай хооронд эсвэл утас ба хавтгай (цахилгаан дамжуулах шугам) хооронд бие даасан цэнэг үүсдэг. тусгай төрөл, титэм ялгадас гэж нэрлэдэг. Титмийн цэнэгийн үед электрон нөлөөллөөр иончлох нь зөвхөн электродын аль нэгнийх нь ойролцоо, цахилгаан талбайн хүч ихтэй хэсэгт тохиолддог.

Цахилгаан цэнэгийн хэрэглээ. Цахилгаан талбайн хурдасгасан электронуудын нөлөөлөл нь хийн атом, молекулуудыг иончлохоос гадна гэрлийн ялгаралт дагалддаг атом, молекулуудыг өдөөхөд хүргэдэг. Бие даасан цахилгаан цэнэгийн плазмын гэрлийн ялгаруулалтыг үндэсний эдийн засаг, өдөр тутмын амьдралд өргөнөөр ашигладаг. Эдгээр нь гудамжны гэрэлтүүлэгт зориулсан флюресцент чийдэн ба хий ялгаруулдаг чийдэн, кино проекцын аппарат дахь цахилгаан нум, эмнэлэг, эмнэлгүүдэд ашигладаг мөнгөн ус-кварцын чийдэн юм. Плазмын өндөр температур нумын ялгадасметалл хийцийг зүсэх, гагнах, металл хайлуулах зэрэгт ашиглах боломжийг олгодог. Очлуурыг ашиглан хамгийн хатуу материалаар хийсэн эд ангиудыг боловсруулдаг.

Хий дэх цахилгаан гүйдэл нь технологийн эсрэг тэмцэх ёстой хүсээгүй үзэгдэл байж болно. Жишээлбэл, өндөр хүчдэлийн шугамын утаснаас титмийн цахилгаан гүйдэл нь цахилгаан эрчим хүчний ашиггүй алдагдалд хүргэдэг. Хүчдэл нэмэгдэхийн хэрээр эдгээр алдагдлын өсөлт нь цахилгааны шугам дахь хүчдэлийг цаашид нэмэгдүүлэх замд хязгаарлалт тавьдаг бол ийм өсөлт нь утсыг халаахтай холбоотой эрчим хүчний алдагдлыг бууруулахад ихээхэн ач холбогдолтой юм.

Хэвийн нөхцөлд хий нь цахилгаан гүйдэл дамжуулахгүй, учир нь тэдгээрийн молекулууд нь цахилгаан саармаг байдаг. Жишээлбэл, хуурай агаар бол сайн тусгаарлагч юм, учир нь бид хамгийн их тусламжтайгаар шалгаж болно энгийн туршилтуудэлектростатик дээр. Гэсэн хэдий ч агаар болон бусад хий нь ямар нэгэн байдлаар ионууд үүссэн тохиолдолд цахилгаан гүйдлийн дамжуулагч болдог.

Цагаан будаа. 100. Агаар нь ионжсон тохиолдолд цахилгаан гүйдлийн дамжуулагч болдог

Агаарыг дөлөөр ионжуулах үед дамжуулах чанарыг харуулсан хамгийн энгийн туршилтыг Зураг дээр үзүүлэв. 100: ялтсуудын хоорондох зайд асаалттай шүдэнз авчрахад удаан хугацаанд хадгалагддаг хавтан дээрх цэнэг хурдан алга болдог.

Хийн ялгаралт.Цахилгаан гүйдлийг хийгээр дамжуулах үйл явцыг ихэвчлэн хийн ялгадас (эсвэл хий дэх цахилгаан гүйдэл) гэж нэрлэдэг. Хийн ялгаруулалтыг бие дааж, өөрийгөө тэтгэдэггүй гэж хоёр төрөлд хуваадаг.

Бие даасан бус ялгадас.Хийн хийн ялгаралтыг гадны эх үүсвэрээр хангах шаардлагатай бол өөрөө өөрийгөө тэтгэдэггүй гэж нэрлэдэг

ионжуулалт. Хийн ионууд нь өндөр температур, рентген болон хэт ягаан туяа, цацраг идэвхт, сансрын туяагэх мэт Эдгээр бүх тохиолдолд атом эсвэл молекулын электрон бүрхүүлээс нэг буюу хэд хэдэн электрон ялгардаг. Үүний үр дүнд хийн дотор эерэг ионууд болон чөлөөт электронууд гарч ирдэг. Гарсан электронууд нь төвийг сахисан атом эсвэл молекулуудтай хавсарч, сөрөг ион болгон хувиргадаг.

Ионжуулалт ба рекомбинаци.Ионжуулалтын үйл явцын зэрэгцээ хийд урвуу рекомбинацийн процессууд явагддаг: эерэг ба сөрөг ионууд эсвэл эерэг ион ба электронууд хоорондоо холбогдож саармаг молекул эсвэл атом үүсгэдэг.

Ионжуулалт ба рекомбинацын процессын байнгын эх үүсвэрээс шалтгаалан ионы концентрацийн өөрчлөлтийг дараах байдлаар тодорхойлж болно. Иончлолын эх үүсвэр нь эерэг ионууд ба нэгж хугацаанд хийн нэгж эзэлхүүнтэй ижил тооны электрон үүсгэдэг гэж үзье. Хэрэв хийд цахилгаан гүйдэл байхгүй бөгөөд диффузын улмаас ионуудын хэмжээнээс гарахыг үл тоомсорлож болох юм бол ионы концентрацийг бууруулах цорын ганц механизм нь рекомбинац байх болно.

Рекомбинац нь эерэг ион электронтой уулзах үед үүсдэг. Ийм уулзалтын тоо нь ионуудын тоо болон чөлөөт электронуудын тоотой пропорциональ, өөрөөр хэлбэл -тэй пропорциональ байна. Иймээс нэгж хугацаанд нэгж эзэлхүүн дэх ионы тоо буурахыг хэлбэрээр бичиж болно, энд a нь рекомбинацын коэффициент гэж нэрлэгддэг тогтмол утга юм.

Хэрэв танилцуулсан таамаглалууд хүчинтэй байвал хийн ионуудын тэнцвэрийн тэгшитгэлийг хэлбэрээр бичнэ.

Бид энэ дифференциал тэгшитгэлийг ерөнхий хэлбэрээр шийдэхгүй, гэхдээ зарим сонирхолтой онцгой тохиолдлуудыг авч үзэх болно.

Юуны өмнө бид тодорхой хугацааны дараа иончлолын болон рекомбинацийн процессууд бие биенээ нөхөх ёстой бөгөөд энэ нь хийд тогтмол концентраци үүсэх болно

Ионжуулалтын эх үүсвэр илүү хүчтэй, рекомбинацийн коэффициент a бага байх тусам хөдөлгөөнгүй ионы концентраци их болно.

Ионжуулагчийг унтраасны дараа ионы концентрацийн бууралтыг тэгшитгэл (1) -ээр тайлбарласан бөгөөд та анхны концентрацийн утгыг авах шаардлагатай.

Энэ тэгшитгэлийг интеграцийн дараа хэлбэрээр дахин бичвэл бид олж авна

Энэ функцийн графикийг Зураг дээр үзүүлэв. 101. Энэ нь гиперболыг илэрхийлдэг бөгөөд түүний асимптотууд нь цагийн тэнхлэг ба босоо шугам юм. физик утгаутгад тохирох гиперболын зөвхөн хэсэг нь байдаг бөгөөд физикт ихэвчлэн тохиолддог экспоненциал задралын үйл явцтай харьцуулахад аливаа хэмжигдэхүүний бууралтын хурд нь ажиглагддаг. энэ хэмжигдэхүүний агшин зуурын утгын эхний зэрэгтэй пропорциональ.

Цагаан будаа. 101. Ионжуулалтын эх үүсвэрийг унтраасны дараа хий дэх ионы концентраци буурах

Өөрийгөө дамжуулах чадваргүй байдал.Ионжуулагч ажиллахаа больсны дараа ионы концентраци буурах үйл явц нь хий нь гадны цахилгаан орон зайд байгаа тохиолдолд мэдэгдэхүйц хурдасдаг. Электродууд руу электрон болон ионуудыг татах замаар цахилгаан орон нь ионжуулагч байхгүй үед хийн цахилгаан дамжуулах чанарыг маш хурдан тэг болгож бууруулж чадна.

Бие даахгүй цэнэгийн хуулиудыг ойлгохын тулд гадны эх үүсвэрээр ионжуулсан хийн гүйдэл нь хоорондоо параллель байрлах хоёр хавтгай электродын хооронд урсах тохиолдлыг хялбарчлах үүднээс авч үзье. Энэ тохиолдолд ион ба электронууд нь E эрчимтэй жигд цахилгаан талбарт байна. харьцаатай тэнцүү байнаэлектродуудад тэдгээрийн хоорондох зайд хэрэглэсэн хүчдэл.

Электрон ба ионуудын хөдөлгөөн.Тогтмол хүчдэлтэй бол тодорхой тогтмол хүчгүйдэл 1. Энэ нь ионжсон хий дэх электрон ба ионууд тогтмол хурдтайгаар хөдөлдөг гэсэн үг юм. Энэ баримтыг тайлбарлахын тулд цахилгаан талбайн тогтмол хурдасгах хүчнээс гадна хөдөлж буй ионууд болон электронууд хурд нэмэгдэх тусам нэмэгдэж буй эсэргүүцлийн хүчээр үйлчилдэг гэж үзэх ёстой. Эдгээр хүч нь электрон ба ионуудын төвийг сахисан атом ба хийн молекулуудтай мөргөлдөх дундаж нөлөөг тодорхойлдог. Эсэргүүцлийн хүчний ачаар

Дунджаар электрон ба ионуудын тогтмол хурдууд нь цахилгаан талбайн хүч E-тэй пропорциональ байна.

Пропорциональ коэффициентийг электрон ба ионы хөдөлгөөн гэж нэрлэдэг. Ион ба электронуудын хөдөлгөөн нь өөр өөр утгатай бөгөөд хийн төрөл, нягтрал, температур гэх мэтээс хамаарна.

Цахилгаан гүйдлийн нягт, өөрөөр хэлбэл нэгж талбайд электрон ба ионуудын нэгж хугацаанд шилжүүлсэн цэнэгийг электрон ба ионы концентраци, тэдгээрийн цэнэг, тогтмол хөдөлгөөний хурдаар илэрхийлнэ.

Бараг төвийг сахисан байдал.Ердийн нөхцөлд ионжуулсан хий нь бүхэлдээ цахилгаан саармаг, эсвэл тэдний хэлснээр бараг төвийг сахисан байдаг, учир нь харьцангуй цөөн тооны электрон, ион агуулсан бага хэмжээний хувьд цахилгаан саармаг байдлын нөхцөлийг зөрчиж болно. Энэ нь харилцаа сэтгэл хангалуун байна гэсэн үг юм

Бие даах чадваргүй цэнэгийн үеийн гүйдлийн нягт.Хийн доторх бие даасан ялгаруулалтын үед гүйдлийн дамжуулагчийн концентраци цаг хугацааны явцад өөрчлөгдөх хуулийг олж авахын тулд гадны эх үүсвэрээр иончлох, дахин нэгтгэх үйл явцын зэрэгцээ дараахь зүйлийг харгалзан үзэх шаардлагатай. электрон ба ионуудын электрод руу зугтах. Эзлэхүүнээс электродын талбайд ногдох хэсгүүдийн тоо нь энэ тоог электродуудын хоорондох хийн эзэлхүүнээр хуваах замаар ийм бөөмийн концентрацийн бууралтын хурдыг олж авдаг. Иймд гүйдэл байгаа үед (1)-ийн оронд тэнцвэрийн тэгшитгэлийг хэлбэрээр бичнэ

(8)-аас бид авах үед дэглэмийг тогтоох

Тэгшитгэл (9) нь бие даасан цэнэггүй цэнэгийн үед тогтсон гүйдлийн нягтын хамаарлыг хэрэглэсэн хүчдэлээс (эсвэл талбайн хүчээс E) хамаарлыг олох боломжийг олгодог.

Хоёр хязгаарлагдмал тохиолдол нэн даруй харагдана.

Ом-ын хууль.Бага хүчдэлийн үед (9) тэгшитгэлийн баруун талд байгаа хоёр дахь гишүүнийг үл тоомсорлож болох бөгөөд үүний дараа бид (7) томъёог олж авна.

Одоогийн нягт нь хэрэглэсэн цахилгаан орны хүч чадалтай пропорциональ байна. Тиймээс сул цахилгаан талбарт бие даасан хийн ялгаруулалтын хувьд Ом-ын хууль хангагдсан болно.

Ханалтын гүйдэл.(9) тэгшитгэл дэх электрон ба ионуудын бага концентрацитай үед эхнийх нь (баруун талд байгаа нэр томъёоны хувьд квадрат) энэ ойролцоолсон үед одоогийн нягтын векторыг цахилгаан талбайн хүч чадлын дагуу чиглүүлж болно түүний модуль

хэрэглэсэн хүчдэлээс хамаарахгүй. Энэ үр дүн нь хүчтэй цахилгаан талбайн хувьд хүчинтэй. Энэ тохиолдолд бид ханалтын гүйдлийн тухай ярьж байна.

Хязгаарлагдмал гэж үзсэн тохиолдлуудыг (9) тэгшитгэлийг ашиглахгүйгээр судалж болно. Гэсэн хэдий ч ийм байдлаар хүчдэл нэмэгдэхийн хэрээр Ом-ын хуулиас гүйдлийн хүчдэлээс шугаман бус хамаарал руу шилжих шилжилт хэрхэн явагддагийг хянах боломжгүй юм.

Эхний хязгаарлах тохиолдолд гүйдэл маш бага үед цэнэгийн бүсээс электрон ба ионуудыг зайлуулах гол механизм нь рекомбинац юм. Тиймээс суурин концентрацийн хувьд бид (2) илэрхийлэлийг ашиглаж болно, энэ нь (7) -ийг харгалзан (10) томъёог шууд өгдөг. Хоёрдахь хязгаарлах тохиолдолд эсрэгээр рекомбинацийг үл тоомсорлодог. Хүчтэй цахилгаан талбарт электрон ба ионууд нь нэг электродоос нөгөө электрод руу нисэх үед тэдгээрийн концентраци хангалттай бага байвал мэдэгдэхүйц дахин нэгдэх цаг байдаггүй. Дараа нь гадаад эх үүсвэрээс үүссэн бүх электрон ба ионууд электродуудад хүрч, нийт гүйдлийн нягт нь тэнцүү байна Энэ нь иончлолын камерын урттай пропорциональ байна. бүтэн тооИонжуулагчийн үйлдвэрлэсэн электрон ба ионууд нь I-тэй пропорциональ байна.

Хийн гадагшлуулах туршилтын судалгаа.Өөрийгөө тэтгэдэггүй хийн ялгарлын онолын дүгнэлтийг туршилтаар баталж байна. Хийн ялгадасыг судлахын тулд хоёр металл электродтой шилэн хоолойг ашиглах нь тохиромжтой. Ийм суурилуулалтын цахилгаан диаграммыг Зураг дээр үзүүлэв. 102. Хөдөлгөөнт байдал

электрон ба ионууд нь хийн даралтаас (даралтаас урвуу хамааралтай) ихээхэн хамаардаг тул бууруулсан даралттай туршилт явуулахад тохиромжтой.

Зураг дээр. 103-р зурагт хоолой дахь гүйдлийн хүч I-ийн хоолойн электродуудад хэрэглэсэн хүчдэлээс хамааралтай болохыг харуулж байна, жишээлбэл, рентген туяа, хэт ягаан туяа, эсвэл сул цацраг идэвхт бодис ашиглан хоолой дахь иончлолыг үүсгэж болно. Зөвхөн ионуудын гадаад эх үүсвэр өөрчлөгдөхгүй байх нь чухал юм.

Цагаан будаа. 102. Хийн ялгаралтыг судлах суурилуулах схем

Цагаан будаа. 103. Хийн ялгаралтын гүйдэл-хүчдэлийн туршилтын үзүүлэлт

Хэсэг дэх гүйдлийн хүч нь шугаман бус байдлаар хүчдэлээс хамаардаг. B цэгээс эхлэн гүйдэл нь ханалтад хүрч, тодорхой газар нутагт тогтмол хэвээр байна.

Бие даасан гадагшлуулах.Гэсэн хэдий ч С цэг дээр гүйдэл дахин нэмэгдэж эхэлдэг бөгөөд эхлээд аажмаар, дараа нь маш огцом нэмэгддэг. Энэ нь хийд шинээр гарч ирсэн гэсэн үг юм. дотоод эх сурвалжионууд. Хэрэв бид одоо гадны эх үүсвэрийг арилгах юм бол хий дэх ялгадас зогсохгүй, өөрөөр хэлбэл, ялгадас нь өөрөө өөрийгөө тэтгэх чадваргүй болж хувирдаг. Өөрөө цэнэггүй болох үед хийн доторх дотоод үйл явцын үр дүнд шинэ электрон ба ионууд үүсдэг.

Электрон нөлөөллийн иончлол.Бие даасан цэнэггүй гүйдэлээс өөрийгөө тэтгэгч рүү шилжих үед гүйдлийн өсөлт нь нуранги шиг тохиолддог бөгөөд үүнийг хийн цахилгаан эвдрэл гэж нэрлэдэг. Эвдрэл үүсэх хүчдэлийг гал асаах хүчдэл гэж нэрлэдэг. Энэ нь хийн төрөл, хийн даралтын бүтээгдэхүүн, электродын хоорондох зай зэргээс хамаарна.

Хүчдэл нэмэгдэхийн хэрээр гүйдлийн хүч нь нуранги шиг нэмэгдэхэд хүргэдэг хий дэх процессууд нь цахилгаан талбайн хурдасгасан чөлөөт электронуудаар саармаг атомууд эсвэл хийн молекулуудыг иончлохтой холбоотой юм.

өндөр энерги. Саармаг атом эсвэл молекултай дараагийн мөргөлдөхөөс өмнөх электроны кинетик энерги нь цахилгаан талбайн хүч E ба электроны чөлөөт зам Х-тэй пропорциональ байна.

Хэрэв энэ энерги нь төвийг сахисан атом эсвэл молекулыг ионжуулахад хангалттай бол иончлолын ажлаас давсан байна.

дараа нь электрон атом эсвэл молекултай мөргөлдөхөд тэдгээр нь ионждог. Үүний үр дүнд нэг электроны оронд хоёр нь гарч ирдэг. Тэд эргээд цахилгаан талбайн нөлөөгөөр хурдасгаж, замд тааралдсан атом эсвэл молекулуудыг ионжуулж, гэх мэт үйл явц нь нуранги шиг хөгжиж, электрон нуранги гэж нэрлэдэг. Тодорхойлсон иончлолын механизмыг электрон нөлөөллийн ионжуулалт гэж нэрлэдэг.

Төвийг сахисан хийн атомын иончлол нь эерэг ионуудын бус электронуудын нөлөөллөөр голчлон явагддагийг туршилтаар нотлох баримтыг Ж.Таунсенд өгсөн. Тэрээр цилиндр конденсатор хэлбэрээр иончлох камерыг авч, дотоод электрод нь цилиндрийн тэнхлэгийн дагуу сунасан нимгэн металл утас байв. Ийм камерт хурдасгах цахилгаан орон нь маш жигд бус бөгөөд иончлолын гол үүрэг нь хамгийн том бүсэд ордог бөөмс юм. хүчтэй талбарутасны ойролцоо. Туршлагаас харахад электродуудын хоорондох ижил хүчдэлийн үед гадагшлуулах гүйдэл нь гаднах цилиндрт биш харин судалтай эерэг потенциалтай байх үед илүү их байдаг. Энэ тохиолдолд гүйдэл үүсгэдэг бүх чөлөөт электронууд хамгийн хүчтэй талбайн бүсээр дамжин өнгөрөх ёстой.

Катодоос электрон ялгарах.Цасан нурангид үүссэн бүх электронууд анод руу хүрч, тоглоомоос хасагдсан тул хийд шинэ чөлөөт электронууд байнга гарч ирвэл өөрөө тогтворгүй цэнэг нь хөдөлгөөнгүй байж болно. Шинэ электронууд нь эерэг ионуудаар катодоос гарч ирдэг бөгөөд тэдгээр нь катод руу шилжих үед цахилгаан талбайн нөлөөгөөр хурдасч, үүнд хангалттай энергийг олж авдаг.

Катод нь зөвхөн ионоор бөмбөгдсөний үр дүнд төдийгүй өндөр температурт халаахад бие даан электрон ялгаруулж чаддаг. Энэ процессыг термионы ялгаралт гэж нэрлэдэг бөгөөд металаас электрон ууршилтын нэг төрөл гэж үзэж болно. Энэ нь ихэвчлэн катодын материалын ууршилт бага хэвээр байгаа температурт тохиолддог. Бие даасан хий ялгаруулах тохиолдолд катод ихэвчлэн халдаггүй

утас нь вакуум хоолой шиг боловч эерэг ионоор бөмбөгдөх үед дулаан ялгардагтай холбоотой. Тиймээс катод нь ионуудын энерги нь электроныг цохиход хангалтгүй байсан ч электрон ялгаруулдаг.

Хийн доторх бие даасан ялгадас нь зөвхөн хүчдэл, зайны өсөлттэй бие даасан цэнэггүй цэнэгээс шилжсэний үр дүнд үүсдэггүй. гадаад эх үүсвэрионжуулалт, гэхдээ гал асаах хүчдэлийн босго хэмжээнээс давсан хүчдэлийг шууд хэрэглэх үед. Энэ онол нь ялгадасыг асаахад зөвхөн байгалийн цацраг идэвхт дэвсгэрийн улмаас саармаг хийд үргэлж байдаг маш бага хэмжээний ионууд хангалттай байдаг гэдгийг харуулж байна.

Хийн шинж чанар, даралт, электродын тохиргоо, электродуудад хэрэглэж буй хүчдэл зэргээс шалтгаалан янз бүрийн төрлийн өөрөө гадагшлуулах боломжтой.

Гялалзсан ялгадас. At бага даралт(мөнгөн усны миллиметрийн аравны нэг ба зуу) хоолойд гэрэлтэх ялгадас ажиглагдаж байна. Гялалзсан цэнэгийг асаахын тулд хэдэн зуун, бүр хэдэн арван вольтын хүчдэл хангалттай. Гялалзсан ялгадасын дөрвөн онцлог бүсийг ялгаж болно. Эдгээр нь анод ба катодын хоорондох зайны ихэнх хэсгийг эзэлдэг катодын харанхуй орон зай, гэрэлтэх (эсвэл сөрөг) гэрэл, Фарадей харанхуй орон зай, гэрэлтдэг эерэг багана юм.

Эхний гурван бүс нь катодын ойролцоо байрладаг. Эндээс катодын харанхуй орон зайн хил дээр эерэг ионуудын өндөр концентраци, галын туяа үүсэхтэй холбоотой потенциалын огцом бууралт үүсдэг. Катодын харанхуй орон зайн бүсэд хурдассан электронууд нь шатаж буй гэрэлтүүлгийн бүсэд хүчтэй цохилтын ионжуулалтыг үүсгэдэг. Гялалзах нь ион ба электронуудыг төвийг сахисан атом эсвэл молекул болгон дахин нэгтгэснээр үүсдэг. Эерэг цэнэгийн багана нь өдөөгдсөн атомууд эсвэл хийн молекулууд үндсэн төлөв рүү буцаж ирснээс үүдэн потенциал бага зэрэг буурч, гэрэлтдэг.

Корона ялгадас.Хийн харьцангуй өндөр даралттай үед (агаар мандлын даралтын дарааллаар) цахилгаан орон нь маш жигд бус байдаг дамжуулагчийн үзүүртэй хэсгүүдийн ойролцоо гэрэлтдэг хэсэг нь титэмтэй төстэй ялгадас ажиглагддаг. Титмийн ялгадас заримдаа модны орой, хөлөг онгоцны тулгуур гэх мэт байгалийн жамаар тохиолддог (“Гэгээн Элмогийн гал”). Өндөр хүчдэлийн цахилгааны шугамын утаснуудын эргэн тойронд гарч, цахилгаан алдагдахад хүргэдэг өндөр хүчдэлийн технологид титэм ялгадасыг анхаарч үзэх хэрэгтэй. Хэрэгтэй практик хэрэглээТитмийн ялгадас нь үйлдвэрлэлийн хийг хатуу болон шингэн хэсгүүдийн хольцоос цэвэрлэх зориулалттай цахилгаан тунадагчид байдаг.

Электродуудын хоорондох хүчдэл нэмэгдэхийн хэрээр титмийн ялгадас нь оч ялгадас болж хувирдаг бөгөөд тэдгээрийн хоорондох зай бүрэн задардаг.

электродууд. Энэ нь ялгарах цоорхойг агшин зуур цоолж, бие биенээ хачирхалтай сольж буй олон тод зигзаг салаалсан суваг шиг харагдаж байна. Оч ялгарах нь их хэмжээний дулаан ялгарах, тод цэнхэр цагаан туяа, хүчтэй хагарал дагалддаг. Үүнийг электрофорын машины бөмбөгний хооронд ажиглаж болно. Аварга оч ялгаралтын жишээ бол байгалийн аянга бөгөөд гүйдлийн хүч 5-105 А, боломжит зөрүү нь 109 В хүрдэг.

Оч ялгарах нь атмосферийн (ба түүнээс дээш) даралтын үед үүсдэг тул гал асаах хүчдэл маш өндөр байдаг: хуурай агаарт 1 см-ийн электродуудын хоорондох зай 30 кВ орчим байдаг.

Цахилгаан нум.Бие даасан хийн ялгарлын тодорхой нэг чухал төрөл бол цахилгаан нум юм. Хоёр нүүрстөрөгч эсвэл металл электрод хүрэх цэг дээр хүрэлцэх үед их тооөндөр контактын эсэргүүцлийн улмаас дулаан. Үүний үр дүнд термионы ялгаралт эхэлж, электродууд салгахад тэдгээрийн хооронд өндөр ионжсон, өндөр дамжуулагч хийн тод гэрэлтдэг нум гарч ирдэг. Одоогийн хүч чадал нь жижиг нуманд ч гэсэн хэд хэдэн ампер хүрч, том нуман дээр - 50 орчим В-ийн хүчдэлтэй хэдэн зуун ампер цахилгаан нумыг хүчирхэг гэрлийн эх үүсвэр болгон технологид өргөнөөр ашигладаг, цахилгаан зуух, цахилгаан гагнуурын ажилд ашигладаг. . 0.5 В орчим хүчдэлтэй сул удаашруулах талбар. Энэ талбар нь удаан электронуудыг анод хүрэхээс сэргийлдэг. Цахилгаан гүйдлээр халсан катод К-ээс электронууд ялгардаг.

Зураг дээр. 105-д анодын хэлхээний гүйдлийн хамаарлыг эдгээр туршилтаар олж авсан хурдасгах хүчдэлээс харуулав.

Атомын энергийн түвшний салангид байдал.Хүчдэлээс гүйдлийн энэ хамаарлыг зөвхөн мөнгөн усны дискрет атомууд байгаагаар тайлбарлаж болно. суурин төлөвүүд. Хэрэв атом нь салангид хөдөлгөөнгүй төлөвгүй байсан бол, өөрөөр хэлбэл. дотоод энергиямар ч утгыг авч болох юм бол ямар ч электрон энергид атомын дотоод энерги нэмэгдэхийн зэрэгцээ уян хатан бус мөргөлдөөн үүсч болно. Хэрэв салангид төлөвүүд байгаа бол электронуудын энерги нь атомыг үндсэн төлөвөөс хамгийн бага өдөөгдсөн төлөв рүү шилжүүлэхэд хангалтгүй бол атомуудтай электронуудын мөргөлдөөн нь зөвхөн уян хатан байж болно.

At уян харимхай мөргөлдөөнэлектроны кинетик энерги бараг өөрчлөгддөггүй, учир нь электроны масс нь мөнгөн усны атомын массаас хамаагүй бага байдаг. Эдгээр нөхцөлд анод хүрэх электронуудын тоо хүчдэл нэмэгдэхийн хэрээр монотоноор нэмэгддэг. Хурдасгах хүчдэл 4.9 В хүрэхэд электрон атомын мөргөлдөөн нь уян хатан бус болдог. Атомуудын дотоод энерги огцом нэмэгдэж, мөргөлдөөний үр дүнд электрон бараг бүх кинетик энергийг алддаг.

Мөн саатуулах талбар нь удаан электронуудыг анод руу нэвтрүүлэхийг зөвшөөрдөггүй бөгөөд гүйдлийн хүч огцом буурдаг. Зарим электронууд нь уян хатан бус мөргөлдөөнгүйгээр сүлжээнд хүрдэг учраас энэ нь алга болдоггүй. Хоёр дахь болон дараагийн гүйдлийн максимумыг олж авдаг, учир нь 4.9 В-ийн үржвэртэй хүчдэлд электронууд сүлжээнд хүрэх замд мөнгөн усны атомуудтай хэд хэдэн уян хатан бус мөргөлдөөнийг мэдэрч чаддаг.

Тэгэхээр электрон 4.9 В-ын потенциалын зөрүүг дамжин өнгөрсний дараа л уян хатан бус мөргөлдөөнд шаардлагатай энергийг олж авдаг. Энэ нь мөнгөн усны атомын дотоод энерги эВ-ээс бага хэмжээгээр өөрчлөгдөх боломжгүй гэсэн үг бөгөөд энэ нь энергийн спектрийн салангид байдлыг нотолж байна. атом. Энэхүү дүгнэлтийн үнэн зөвийг 4.9 В хүчдэлтэй үед цэнэг нь гэрэлтэж эхэлдэг нь нотлогддог: аяндаа өдөөгдсөн атомууд.

үндсэн төлөвт шилжих шилжилт харагдах гэрэл, давтамж нь томъёогоор тооцоолсон давтамжтай давхцаж байна

Франк, Герц нарын сонгодог туршилтуудад электрон нөлөөллийн аргаар зөвхөн өдөөлтийн потенциал төдийгүй хэд хэдэн атомын иончлох потенциалыг тодорхойлсон.

Хуурай агаар нь сайн тусгаарлагч гэж дүгнэж болох электростатик туршилтын жишээг өг.

Технологид хэрэглэгддэг агаарын тусгаарлах шинж чанар хаана байдаг вэ?

Өөрийгөө тэтгэдэггүй хийн ялгадас гэж юу вэ? Энэ нь ямар нөхцөлд тохиолддог вэ?

Рекомбинацийн улмаас концентраци буурах хурд яагаад электрон ба ионы концентрацийн квадраттай пропорциональ байдгийг тайлбарла. Эдгээр концентрацийг яагаад ижил гэж үзэж болох вэ?

(3) томъёогоор илэрхийлсэн төвлөрөл буурах хууль нь экспоненциал задрах процесст өргөн хэрэглэгддэг шинж чанарын цаг хугацааны тухай ойлголтыг нэвтрүүлэх нь яагаад утгагүй юм бэ?

Таны бодлоор электрон ба ионы хувьд (4) томъёоны хөдөлгөөнт байдлын тодорхойлолтод яагаад эсрэг тэмдэгтүүдийг сонгосон бэ?

Бие даахгүй хийн ялгадас дахь одоогийн хүч нь хэрэглэсэн хүчдэлээс хэрхэн хамаардаг вэ? Хүчдэл нэмэгдэхийн хэрээр Ом-ын хуулиас ханалтын гүйдэл рүү шилжих шилжилт яагаад тохиолддог вэ?

Хийн доторх цахилгаан гүйдлийг электрон ба ионууд гүйцэтгэдэг. Гэсэн хэдий ч электрод бүр зөвхөн нэг тэмдгийн цэнэгийг хүлээн авдаг. Энэ нь цуваа хэлхээний бүх хэсэгт одоогийн хүч ижил байгаатай хэр нийцэж байна вэ?

Яагаад мөргөлдөөний улмаас ялгадас дахь хийн иончлолд хамгийн том үүрэгЭерэг ион биш электронууд тоглож байна уу?

Онцлог шинж чанаруудыг тайлбарлана уу янз бүрийн төрөлбие даасан хий ялгаруулах.

Франк ба Герц нарын туршилтын үр дүн яагаад атомын энергийн түвшний салангид байдлыг харуулж байна вэ?

Дүрслэх физик үйл явц, Фрэнк ба Герц нарын туршилтаар хий ялгаруулах хоолойд тохиолдож, хурдатгалын хүчдэл нэмэгдэж байна.

Металлын цахилгаан гүйдэл

Металл нь цахилгааныг сайн дамжуулдаг. Энэ нь тэдний дотоод бүтэцтэй холбоотой юм. Бүх металууд нь цөмтэй сул холбогддог гадаад валентын электронуудтай бөгөөд атомууд болор торонд нэгдэх үед эдгээр электронууд нийтлэг болж, бүхэл бүтэн металлын хэсэг болдог.

Металл дахь цэнэглэгч нь электронууд .

Металл дахь электронууд нь цахилгаан талбарт байрлах үед талбайн хүч чадалтай пропорциональ тогтмол дундаж хурдтайгаар хөдөлдөг.

Дамжуулагчийн эсэргүүцлийн температураас хамаарах хамаарал

Температур нэмэгдэхийн хэрээр дамжуулагч электронуудын дулааны хөдөлгөөний хурд нэмэгдэж, энэ нь болор торны ионуудтай мөргөлдөх давтамж нэмэгдэж, улмаар эсэргүүцэл нэмэгдэхэд хүргэдэг.

Хэт дамжуулалт - хөргөх үед дамжуулагчийн эсэргүүцэл тэг болж огцом буурах үзэгдэл чухал температур(бодисын төрлөөс хамаарч).

Хэт дамжуулалт нь квант нөлөө. Энэ нь бага температурт макроскопийн тооны электронууд нэг объект шиг ажилладаг гэж тайлбарладаг. Тэд энергийн хэсгүүдийг болор тортой холбосон энергиэс бага хэмжээгээр солилцож чадахгүй тул дулааны энерги ялгарахгүй, энэ нь эсэргүүцэл байхгүй гэсэн үг юм.

Электронуудын ийм нэгдэл нь бозоник (Купер) хосуудыг үүсгэх үед боломжтой байдаг - эсрэгээрээ спин ба момент бүхий электронуудын харилцан хамааралтай төлөв.

Мейснер эффект нь соронзон орныг хэт дамжуулагчаас нүүлгэн шилжүүлэх явдал юм. Дамжуулахгүй гүйдэл нь дамжуулагчийн дотор хэт дамжуулагч төлөвт эргэлдэж, гаднахаас эсрэг соронзон орон үүсгэдэг. Хүчтэй соронзон орон нь хэт дамжуулалтыг устгадаг.

Шингэн дэх цахилгаан гүйдэл

Электролит Цахилгаан гүйдлийн урсгалыг бодисын дамжуулалт дагалддаг дамжуулагч зөөвөрлөгч гэж нэрлэх нь заншилтай байдаг.

Катод руу орсны дараа зэсийн ионууд катодын илүүдэл электронуудаар саармагжиж, катод дээр хуримтлагдсан саармаг атом болж хувирдаг. Анод руу хүрэх хлорын ионууд тус бүр нэг электроныг өгдөг. Анод дээр хлор нь бөмбөлөг хэлбэрээр ялгардаг.

Электролизийн хуулийг Английн физикч М.Фарадей 1833 онд туршилтаар тогтоосон ( Фарадейгийн хууль)

м- электролизийн үр дүнд ялгарах цэвэр бодисын масс

к- бодисын цахилгаан химийн эквивалент

Энд Н А- Авогадро тогтмол, M = m 0 N A- молийн массбодис,
F = eN A =96485 С/моль- Фарадей тогтмол

Фарадейгийн тогтмол нь электрод дээр нэг моль нэг валент бодис ялгаруулахын тулд электролитээр дамжин өнгөрөх цэнэгтэй тоон хувьд тэнцүү байна.

Электролизийн Фарадейгийн хууль

Хий дэх цахилгаан гүйдэл

Хэвийн нөхцөлд бүх хий нь диэлектрик, өөрөөр хэлбэл цахилгаан гүйдэл дамжуулдаггүй. Энэ өмч нь жишээлбэл, агаарыг тусгаарлагч бодис болгон өргөнөөр ашигладаг болохыг тайлбарладаг. Шилжүүлэгч ба таслуурын ажиллах зарчим нь тэдгээрийн металл контактуудыг нээх замаар тэдгээрийн хооронд гүйдэл дамжуулахгүй агаарын давхарга үүсгэдэг.

Гэсэн хэдий ч тодорхой нөхцөлд хий нь дамжуулагч болж чаддаг. Жишээлбэл, хоёр металл дискний хоорондох зайд дөл (зураг харна уу) нь гальванометр нь гүйдлийн харагдах байдлыг тэмдэглэхэд хүргэдэг. Дүгнэлт нь: дөл, өөрөөр хэлбэл өндөр температурт халсан хий нь цахилгаан гүйдэл дамжуулагч юм.

Халаалт - үгүй цорын ганц арга замхийг дамжуулагч болгон хувиргах. Галын оронд та хэт ягаан туяа эсвэл хэрэглэж болно рентген туяа, түүнчлэн альфа бөөмс буюу электронуудын урсгал. Туршилтаар эдгээр шалтгаануудын аль нэг нь хийн молекулуудыг ионжуулахад хүргэдэг болохыг тогтоожээ.

Хийгээр дамжин гүйдэл дамжуулахыг хийн ялгадас гэж нэрлэдэг. Дөнгөж сая бид бие даах чадваргүй ялгадас гэж нэрлэгддэг жишээг харлаа. Үүнийг хадгалахын тулд ямар нэгэн ионжуулагч - дөл, цацраг эсвэл цэнэглэгдсэн бөөмсийн урсгал шаардагддаг тул ингэж нэрлэдэг. Туршилтаас үзэхэд ионжуулагчийг арилгавал ион ба электронууд удалгүй дахин нэгдэж (тэд: дахин нэгдэнэ гэж хэлдэг) дахин цахилгаан саармаг молекулуудыг үүсгэдэг. Үүний үр дүнд хий нь гүйдэл дамжуулахаа больсон, өөрөөр хэлбэл энэ нь диэлектрик болдог.

Хийн бие даасан ба бие даасан бус дамжуулалт

Хийн дамжуулагчийг бий болгохын тулд түүнд ямар нэгэн байдлаар нэвтрүүлэх эсвэл түүнд үнэгүй цэнэгийн тээвэрлэгч - цэнэглэгдсэн хэсгүүдийг бий болгох шаардлагатай. Энэ тохиолдолд хоёр тохиолдол байж болно: эдгээр цэнэглэгдсэн тоосонцор нь гадны ямар нэгэн хүчин зүйлийн нөлөөгөөр үүссэн эсвэл гаднаас хийд орж ирдэг - бие даасан бус дамжуулалт, эсвэл цахилгаан талбайн нөлөөгөөр хийд үүсдэг. өөрөө электродуудын хооронд байдаг - бие даасан дамжуулалт.

Өөрөө тогтворгүй дамжуулагчийн хувьд U-ийн бага утгуудад график нь шулуун шугам шиг харагдана, жишээлбэл. Ом хууль ойролцоогоор хүчинтэй хэвээр байна; U ихсэх тусам муруй нь тодорхой хурцадмал байдалтайгаар нугалж, хэвтээ шулуун шугам болж хувирдаг.

Энэ нь тодорхой хүчдэлээс эхлэн гүйдэл хэвээр байна гэсэн үг юм тогтмол утга, хүчдэлийн өсөлтийг үл харгалзан. Энэ тогтмол, хүчдэлээс хамааралгүй гүйдлийн утгыг ханалтын гүйдэл гэж нэрлэдэг.

Өөрийгөө тэтгэдэггүй хийн ялгаралт - зөвхөн гадны ионжуулагчийн нөлөөн дор байдаг ялгадас.

Хүчдэл нэмэгдэхийн хэрээр нөлөөллийн иончлол үүсдэг - төвийг сахисан молекулуудаас электронуудыг цохих үзэгдэл - цэнэг зөөвөрлөгчдийн тоо нуранги шиг нэмэгддэг. Бие даасан ялгадас үүсдэг.

Өөрөө даах чадвартай хийн ялгаралт - гадны ионжуулагчийг зайлуулсны дараа үүссэн ялгадас.

Хийн дамжуулах чанарт нөлөөлөх үйл явц

Дулааны ионжуулалт- төвийг сахисан атомууд мөргөлдөх үед электронууд задарч, атомууд эерэг ион болж хувирдаг
Цацрагаар ионжуулах(фотоионжуулалт) - гэрлийн нөлөөн дор атом электрон болон эерэг ион болж задрах.
Электрон нөлөөллийн иончлол- эерэг ион үүсгэхийн тулд атомаас электроныг хурдасгасан электроноор цохих
Хоёрдогч электрон ялгаруулалткатодоос - эерэг ионоор катодоос электронуудыг тогших
Термионы ялгаралт- халсан металлаар электрон ялгаруулах

Гялалзсан ялгадас: Миллиметрийн мөнгөн усны аравны хэдэн хийн даралттай үед ялгадас нь ердийн хэлбэртэй байдаг бөгөөд үүнийг Зураг дээр схемийн дагуу үзүүлэв. Энэ нь ионжуулсан хий, илүү нарийвчлалтай бага температурт плазм дахь гүйдэл юм. Цэнэглэсэн хийгээр гүйдэл дамжих үед гэрэлтэх цэнэг үүсдэг. Хүчдэл нь тодорхой утгаас хэтэрмэгц колбонд байгаа хий ионжиж, гэрэлтдэг. Энэ нь үндсэндээ плазмынх шиг хий биш харин цахилгаан гүйдэл юм. Хийн (плазм) гэрэлтэх өнгө нь хийн бодисоос хамаарна.

оч ялгаруулах: Хангалттай өндөр талбайн хүч (ойролцоогоор 3 МВ/м) үед электродуудын хооронд цахилгаан оч гарч ирдэг бөгөөд энэ нь хоёр электродыг холбосон тод гялалзсан ороомгийн суваг шиг харагдаж байна. Очны ойролцоох хий нь өндөр температурт халж, гэнэт өргөжиж, дууны долгион гарч, бид өвөрмөц шажигнах чимээг сонсдог. Хийн иончлолын үр дүнд гэрэлтэх ялгаралт үүсдэгтэй адил хэвийн нөхцөлд, хэвийн атмосферийн даралтад тохиолддог. өндөр хүчдэл, өндөр гүйдлийн нягтрал нь голчлон чухал ач холбогдолтой нуман цэнэгээс ялгаатай.

Корона ялгадас: хийн (эсвэл шингэн) иончлоход хангалттай өндөр эрчимтэй хүчтэй цахилгаан талбайд үүсдэг. Энэ тохиолдолд цахилгаан орон нь жигд биш, зарим газарт эрчим нь илүү их байдаг. Талбайн потенциалын градиент (ялгаа) үүсч, потенциал их байх үед хийн иончлол илүү хүчтэй, илүү эрчимтэй явагддаг бөгөөд дараа нь ионы урсгал нь талбайн өөр хэсэгт хүрч, улмаар цахилгааны урсгалыг үүсгэдэг. Үүний үр дүнд хээрийн хүч чадлын эх үүсвэр болох дамжуулагчийн геометрээс хамаарч хачирхалтай хэлбэрийн титмийн хийн ялгадас үүсдэг.

Нуман цэнэг: төлөөлдөг цахилгаан эвдрэлхий, дараа нь тогтмол плазмын ялгадас болдог - нум, цахилгаан нум үүсдэг. Нуман цэнэг нь гэрэлтэх цэнэгийн цэнэгээс бага хүчдэлээр тодорхойлогддог. Электродуудаас электронууд ялгарах үед голчлон термионы ялгаралтаас болж хадгалагддаг. Ийм нумын хуучин нэр нь "цахилгаан нуман" юм. Ийм нумын өвөрмөц шинж чанар нь гүйдлийн эх үүсвэрээр хязгаарлагдах өндөр гүйдлийн нягт ба бага хүчдэл юм. Ийм нум үүсгэхийн тулд электродуудыг ойртуулж, эвдрэл үүсч, дараа нь сална.

Цахилгааны корпускуляр бүтцийн тухай санааг хий дэх цахилгаан үзэгдлийг судлах явцад олж авсан үр дүнгээс бас дэвшүүлсэн. Цахилгаан гүйдэл хийгээр дамжих, энэ үйл явцтай холбоотой үзэгдлүүд ажиглагдсан лабораторийн нөхцөл 18-р зууны дунд үе. Гэсэн хэдий ч эдгээр үзэгдлийг нэлээд хожим системтэйгээр судалж эхэлсэн 19-р сарын дунд үезуун.

1838 онд Фарадей ховордсон хийгээр цахилгаан гүйдэл дамжих талаар бодож үзээд ийм ялгадас дагалддаг гэрэл нь тодорхой бүтэцтэй болохыг тогтоожээ. Фарадей энэ үзэгдлийн онолыг боловсруулаагүй боловч ийм ажиглалтын үр дүн ирээдүйд гарах болно гэж заасан. цахилгааны онолд бидний төсөөлж байгаагаас хамаагүй их нөлөө үзүүлэх болно».

50-иад оноос хойш, дараа нь Генрих Гейслер(1814-1879) хий ялгаруулах хоолой (түүний нэрээр нэрлэсэн) үйлдвэрлэж эхэлсэн бөгөөд хий дэх ялгаралтыг судлах ажил улам эрчимжсэн. 1858-1859 онд. Юлиус Плюкер(1801-1861) ийм хоолой дахь цахилгаан цэнэгийг судалж байхдаа "катодын туяа" байгааг олж мэдсэн. Хэрэв катод нь үзүүр хэлбэрээр хийгдсэн бол гэрэл нь катодоос сунасан утас хэлбэртэй болохыг анзаарсан. Энэ "утас" нь соронзон орны нөлөөгөөр хазайсан. Плюкер энэ нь катодоос анод руу нисч буй цэнэглэгдсэн бөөмсийн урсгал юм гэсэн дүгнэлтэд хүрсэн. Мөн катодын ойролцоох шил гэрэлтэж эхэлснийг анзаарчээ.

Олон тооны физикчдийн хийсэн судалгаагаар Плюкерийн тогтоосон баримтуудыг баталж, шинэ баримтаар нэмж оруулав. Эдгээр бөөмсийн мөн чанарын талаар зөвшилцөлд хүрээгүй. Тиймээс, жишээ нь, Уильям Крукс(1832-1919) катодын цацраг нь тусгай сөрөг цэнэгтэй бөөмсийн урсгал бөгөөд материйн тодорхой дөрөв дэх төлөвийг илэрхийлдэг гэсэн дүгнэлтэд хүрсэн. Бусад нь катодын туяа нь цахилгаан цэнэгийг зөөвөрлөх энгийн бөөмсийн (атом эсвэл молекул) урсгал гэж үздэг.

Катодын цацрагийн мөн чанарын тухай Круксийн молекулын таамаглалыг Германы эрдэмтэд Видеман, Голдштейн, Ленард нарын дэмжсэн долгионы таамаглал эсэргүүцэж байв. Зөвхөн хөндлөн төдийгүй уртааш цахилгаан соронзон долгион байдаг гэж таамагласан Гельмгольцын онолын нөлөөнд автсаар байсан Герц мөн катодын цацрагийг эфир дэх уртааш долгион гэж үздэг байв. Гэсэн хэдий ч Герц катодын цацрагийг электростатик талбараар дамжин өнгөрөхөд тэдний хазайлтад хүрч чадаагүй юм. 1892 онд тэрээр катодын туяа нимгэн хөнгөн цагаан ялтсуудыг нэвт шингээж чаддаг болохыг харуулсан.

Энэхүү нээлтийг ашиглан, Филип Ленард(1862-1947) катодын урд талын шилэн хоолойн хэсгийг атмосферийн даралтыг тэсвэрлэх хангалттай хүчтэй металл тугалган цаасаар сольж эдгээр цацрагийг хоолойноос зайлуулжээ.

Гэсэн хэдий ч долгионы таамаглал нь гэрлийн долгион нь соронзон орны нөлөөнд автдаггүй тул катодын цацраг соронзоор хазайдаг гэсэн баримттай нийцэхгүй байна. Яаж молекулын таамаглалКрукс, Голдштейн нарын долгионы таамаглал хангалтгүй болсон. Энэ хүндрэлээс гарахын тулд нэмэлт туршилтын мэдээлэл шаардлагатай болсон.

Электроникийн үүсэл

Тэднийг залуу физикч олж авсан Жан Перрин(1870-1942), тэр үед Липпмантай хамт Парисын Эколь Нормийн лабораторид ажиллаж байсан. Перрин катодын урд байрлах гадагшлуулах хоолойн дотор катодын эсрэг талд жижиг нүхтэй битүү металл цилиндрийг түүнээс 10 см зайд байрлуулж, цилиндрийг электроскоптой холбосон. Хоолой ажиллаж байх үед катодын цацраг цилиндрт нэвтэрч, цилиндр үргэлж сөрөг цэнэгтэй байдаг. Шалгахын тулд катодын цацрагийг цилиндрт нэвчүүлэхгүйн тулд соронзоор хазайхад хангалттай байсан бөгөөд тэр даруй цилиндрт бэхлэгдсэн электроскоп цэнэггүй болсон байна.

Эндээс бид дүгнэж болно: катодын цацраг нь сөрөг цахилгаан цэнэгүүд тул тэдгээрийн материаллаг шинж чанар нь долгионоос хамаагүй илүү магадлалтай юм шиг санагддаг.

1895 он байсан. Энэ жил электроник төржээ.

80-аад он гэхэд хий нь үнэмлэхүй тусгаарлагч биш бөгөөд сул боловч цахилгаан гүйдэл дамжуулдаг нь тодорхой болсон; Тэдний цахилгаан дамжуулах чанарыг, жишээлбэл, халаалтанд оруулах замаар нэмэгдүүлэх боломжтой. Электролитийн дамжуулалтын нэгэн адил хийн дамжуулалт нь цэнэгтэй ионы хэсгүүд байдагтай холбоотой гэж үздэг.

Энэ үзэл бодлыг 1882 онд нарийвчлан боловсруулсан Вильгельм Гизе. Түүний онолын дагуу хий нь молекулуудыг эерэг ба сөрөг ионы тоосонцор болгон хуваасны үр дүнд үүссэн тодорхой хэмжээний цэнэгтэй бөөмсийг үргэлж агуулж байдаг бөгөөд тэдгээр нь шингэн дэхь нэгэн адил цахилгаан гүйдэл дамжуулдаг. Гэсэн хэдий ч хэвийн нөхцөлд хийд ийм ион маш цөөхөн байдаг. Илүү өндөр температурт тэдгээрийн тоо нэмэгдэж, дамжуулах чадвар нэмэгддэг.

Английн физикч ч энэ онолд нэгдсэн Артур Шустер(1851-1934), хийн хэсгүүд - ионууд нь үргэлж тодорхой цахилгаан цэнэгийг авч явдаг гэж үздэг. Судалгаагаа үргэлжлүүлэхдээ Шустер энэ онолыг туршилтаар туршиж үзэхийн зэрэгцээ ийм ионуудын цэнэгийн массын харьцааг тодорхойлохыг оролдсон. Үүний тулд тэрээр соронзон орон дахь катодын цацрагийн хазайлтын үзэгдлийг ашиглахаар шийджээ. Соронзон орны хүч чадал, потенциалын зөрүү, соронзон орон дахь катодын цацрагийн хазайлтыг хэмжих замаар катодын бөөмсийн цэнэгийн массын харьцааг тооцоолох боломжтой. Ийм туршилтыг Шустер хийсэн бөгөөд үүнийг олж мэдсэн д/м = 10^(11) С/кг.

Энэ үр дүн Шустерт эргэлзээтэй санагдсан. Катодын цацраг дахь e/m харьцаа нь электролизийн өгөгдлөөр тооцоолсон устөрөгчийн ионы e/m харьцаатай, өөрөөр хэлбэл 10^(8)С/кг-ийн дарааллаар тэнцүү байх ёстой гэж тэр үзсэн. "... Эндээс би дүгнэж болногэж Шустер бичжээ. Хийн ялгарах үед дамжуулсан цахилгааны хэмжээ электролизийн явцад ионуудын дамжуулж байгаа хэмжээнээс хамаагүй их, эсвэл түүний "зөөгч" -ийн масс хамаагүй бага байна." Гэсэн хэдий ч Шустер тухайн үед ийм дүгнэлт хийгээгүй. Түүний судалгаа 1890 онд хэвлэгдсэн боловч олны анхаарлыг татсангүй.

Эцэст нь дамжуулагч гүйдэл нь салангид цэнэгийн хөдөлгөөний үр дүнд явагддаг гэсэн таамаглал дэвшүүлэв. Энэ санаа нь Фехнерийнх байсан бөгөөд хожим нь Вебер боловсруулсан.

Эхэндээ Вебер "цахилгаан атомууд" ба бодисын атомуудын хоорондын холбоог хэлэлцээгүй боловч дараа нь түүнд холбогдох шаардлагатай байв. цахилгаан хэсгүүдмасс. Үүнийг Хельмгольцтой түүний онолын энерги хадгалагдах хуультай хэрхэн уялдуулах талаар ярилцах үеэр хийсэн. 1871 онд тэрээр " Чухал ач холбогдол бүхий ион бүр нь цахилгаан атомтай холбоотой байдаг».

Энэхүү таамаглалыг ашиглан Вебер цахилгаан гүйдэлтэй холбоотой хэд хэдэн үзэгдлүүдийг тайлбарлахыг оролдсон бөгөөд үүнд гүйдэл, дулааны цахилгаан, Пелтиерийн үзэгдэл гэх мэт дамжуулагчийн дулаан үүсэх зэрэг болно. Үүний зэрэгцээ тэрээр хожим тогтоосон хэд хэдэн заалтыг урьдчилан харж чадсан юм. электрон онолын хувьд.

Лоренцын ион гэж нэрлэгддэг бодисын цэнэгтэй бөөмс нь хүрээлэн буй орчинд, өөрөөр хэлбэл эфирт: онцгой нөхцөл, энэ нь цахилгаан хүчдэлийн утгуудаар тодорхойлогддог Эба соронзон Нталбайнууд. Цэнэглэгдсэн бөөм нь утгуудаас хамаарах хүчийг мэдрэх ёстой ЭТэгээд Нтүүний байршлын цэг дээр, түүнчлэн түүний хөдөлгөөний хурдаар. Энэ хүчийг Лоренцын хүч гэж нэрлэдэг.

Лоренцын тэгшитгэлийг ашиглан цахилгаан соронзон үйл явцыг макроскопийн масштабаар тайлбарлах нь орчин байгаа нөхцөлд шууд хэрэглэх боломжгүй юм. Тоо хэмжээ ЭТэгээд Нтэдний утгыг аль хэдийн хол зайд өөрчил атомын хэмжээцахилгаан ба соронзон орны хэмжигдэхүйц утгууд нь эдгээр хэмжигдэхүүнүүдийн дундаж утгыг илэрхийлдэг тул маш хурдан байдаг. Тиймээс макроскопийн талбайнуудад Лоренцын тэгшитгэлийг хэрэглэх боломжтой байхын тулд тэдгээрийг дундажлах шаардлагатай. Хөдөлгөөнгүй орчны хувьд ердийн Максвелл тэгшитгэлийг олж авдаг. Хэрэв орчин нь соронзон шинж чанартай бол Лоренцын тэгшитгэлийг дундажлах нь илүү төвөгтэй байдаг ч суурин мэдээллийн хэрэгслийн хувьд бид Максвеллийн тэгшитгэлд хүрдэг. Орчуулагч бүхэлдээ хөдөлж байгаа тохиолдолд Лоренцын тэгшитгэлийг дундажлах нь шинэ тэгшитгэлд хүргэдэг бөгөөд Лоренц үүнийг хөдөлж буй зөөвөрлөгчийн тэгшитгэл гэж үздэг.

Лоренц электрон онолыг хөгжүүлэхэд хөдөлж буй орчны электродинамикийг бий болгох оролдлого ихээхэн нөлөөлсөн гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Энэ нь түүний үндсэн бүтээлийн нэрийг тайлбарлаж байна " Цахилгааны онолын туршлагатай, оптик үзэгдлүүдхөдөлгөөнт биед».

Анхны ноцтой амжилт шинэ онол 1896 онд нээсэн тайлбар байв Питер Зееман(1865-1943) соронзон орон дахь спектрийн шугамыг хуваах үзэгдлүүд. Zeeman-ийн анхны суурилуулалт нь хангалттай нарийн багаж хэрэгслээр тоноглогдоогүй байсан бөгөөд Зееман зөвхөн гэрлийн эх үүсвэрийг соронзон орон дээр байрлуулсан тохиолдолд спектрийн шугамууд өргөжиж байгааг анзаарчээ. Зееманы анхны туршилтын үр дүнг мэдээд Лоренц электронуудын онол дээр үндэслэн тайлбарлав. Үүний зэрэгцээ тэрээр Зееманы туршилтын спектрийн шугамууд зүгээр л тэлэх биш, харин соронзон орны чиглэлтэй холбоотой ажиглалт хийх чиглэлээс хамааран хоёр, гурав хуваагдах ёстой гэж таамаглаж байв. Лоренц мөн эдгээр шугамуудыг тодорхой байдлаар туйлшруулсан байх ёстойг тогтоосон бөгөөд дараагийн туршилтын судалгаанууд нь Лоренцын дүгнэлтийг баталж, цахим онолын баталгаа болсон юм.

Цахим онолыг бүтээсний дараа удалгүй металлын электрон онолыг боловсруулсан. Германы физикч Пол Друд(1863-1906) метал дахь электронууд нь чөлөөт бөгөөд хамгийн тохиромжтой хийн атомууд шиг ажилладаг гэж үздэг. Энэхүү таамаглал нь түүнд хийн кинетик онолын аргыг метал доторх электронуудад хэрэглэснээр 1904-1907 онд Лоренц боловсруулсан металлын электрон онолыг бий болгосон.

Мөн электрон онолыг тайлбарлах замаар шинэ үр дүнд хүрсэн соронзон шинж чанарутас. Электронуудын тухай санааг хөгжүүлэх нь парамагнетизм ба диамагнетизмын үзэгдлийг энэ онолын үүднээс авч үзэх сорилтыг бий болгосон.

Английн эрдэмтэн анх удаа диамагнетизмын электрон онолыг боловсруулж эхлэв Жозеф Лармор(1957-1942), Лоренцтай нэгэн зэрэг барилгын ажилд оролцсон ерөнхий онолэлектронууд. Лармор диамагнетизмын үзэгдлийг гадны соронзон орны үйлчлэлийг (Ларморын прецесс) харгалзан матери дахь электронуудын хөдөлгөөнийг авч үзсэнээр тайлбарлав.

1905 онд Пол Лангевин(1872-1946) диамагнетизм ба парамагнетизмын илүү нарийвчилсан, нарийн электрон онолыг боловсруулсан. Ферромагнетизмын электрон онолыг 1907 онд боловсруулсан Пьер Вайсс(1865-1940).

19-р зууны төгсгөл нь физикийн түүхэнд хэд хэдэн үндсэн нээлтүүдээр тэмдэглэгдсэн байв. шинжлэх ухааны хувьсгалфизикчдийн үзэж байгаагаар. Тэдгээрийн хамгийн чухал нь электроныг нээж, түүний массын хурдаас хамаарлыг тогтоох, дараа нь цацраг идэвхт бодисыг илрүүлэх явдал байв. Фотоэлектрик эффект ба түүний хуулиудыг нээж, рентген туяаг олж илрүүлсэн нь анхаарал татаж байна. Үүнээс гадна сүүлийн хоёр нээлт хувийн утгатухай санааг хөгжүүлэх физик үзэгдлүүдэлектроныг нээхэд чухал үүрэг гүйцэтгэсэн ба цахилгаан соронзон масс, мөн цацраг идэвхт бодисыг илрүүлэхэд .

1895 онд Вильгельм Конрад Рентген(1845-1923) рентген туяа гэж нэрлэгддэг туяаг нээсэн. Энэхүү нээлт нь эрдэмтдийн сонирхлыг ихэд татаж, тэдний мөн чанарын талаар өргөн хэлэлцүүлэг өрнүүлэв. Эдгээр ер бусын цацрагуудын хэд хэдэн шинж чанарыг хурдан тодруулсан: гэрлийн тунгалаг биетүүдээр дамжин өнгөрөх, хий ионжуулах гэх мэт чадвар, гэхдээ цацрагийн мөн чанар нь өөрөө тодорхойгүй хэвээр байв.

Рентген туяаг уртааш цахилгаан соронзон долгион гэж таамагласан. гэсэн таамаглал байсан корпускуляр шинж чанарэдгээр туяа. Нөгөөтэйгүүр, Рентгенийг нээсний дараа тун удалгүй эдгээр цацрагууд нь бие биенээ эмх замбараагүй дагаж байдаг цахилгаан соронзон импульс хэлбэртэй цахилгаан соронзон долгион гэж үзсэн.

Гэсэн хэдий ч рентген туяаны долгионы шинж чанарыг илрүүлэх бүх оролдлого, жишээлбэл, тэдгээрийн дифракцийг ажиглах, удаан хугацаагаарГерманы физикч хүртэл амжилтгүй болсон Макс Феликс Теодор Лауэ(1979-1960) санаа нь оронд нь хэрэглэгдэхгүй байсан дифракцийн торболор ба болор торноос рентген туяаны дифракцийг илрүүлэхийг оролдсон (туршилтыг зөвхөн 1925 онд л хийсэн).

Рентген туяаг нээсэн нь хийн цахилгаан дамжуулах чанарыг судлах, катодын цацрагийг судлахад хувь нэмэр оруулсан.

Жозеф Жон Томсон(1856-1940) ба Эрнест Рутерфорд(1871-1937) рентген туяаны нөлөөн дор хий нь цахилгаан дамжуулах чанараа ихээхэн нэмэгдүүлж, цацраг туяа зогссоны дараа ч энэ шинж чанараа хэсэг хугацаанд хадгалдаг болохыг олж мэдэв. Гэсэн хэдий ч, рентген туяагаар цацруулсан хий нь хөвөн ноосоор дамжин өнгөрвөл тэр даруй олж авсан эд хөрөнгөө алддаг. Энэ баримт нь хий дэх цахилгаан дамжуулагч нь рентген туяаны үйл ажиллагааны үр дүнд үүссэн цэнэгтэй хэсгүүд гэсэн таамаглалыг баталжээ. Эдгээр нь ямар төрлийн бөөмс вэ, тэдгээрийн цэнэг, масс гэж юу вэ - эдгээр асуултууд Томсоны өмнө тулгарсан. Эдгээр асуултыг судлахын тулд Томсон катодын цацрагийн шинж чанарыг судлахаар шийдэж, түүнийг мөн цэнэглэгдсэн бөөмсийн урсгал гэж үзэж, бүхэл бүтэн цуврал явуулсан. туршилтын судалгаакатодын бөөмсийн цэнэгийн массын харьцааг хэмжих замаар. Эдгээр судалгаанууд нь түүнийг электроныг нээхэд хүргэсэн.

Электроны нээлт

Рентгений нээлтийг сонирхож буй Английн эрдэмтэд Жозеф Жон Томсон(1856-1940) ба Эрнест Рутерфорд(1871-1937) нь рентген туяаны нөлөөн дор хий нь цахилгаан дамжуулах чанараа ихээхэн нэмэгдүүлж, цацраг туяа зогссоны дараа ч энэ шинж чанараа хэсэг хугацаанд хадгалдаг болохыг тогтоожээ. Гэсэн хэдий ч, рентген туяагаар цацруулсан хий нь хөвөн ноосоор дамжин өнгөрвөл тэр даруй олж авсан эд хөрөнгөө алддаг. Энэ баримт нь хий дэх цахилгаан дамжуулагч нь рентген туяаны үйл ажиллагааны үр дүнд үүссэн цэнэгтэй хэсгүүд гэсэн таамаглалыг баталжээ. Эдгээр нь ямар төрлийн бөөмс вэ, тэдгээрийн цэнэг, масс гэж юу вэ - эдгээр асуултууд Томсоны өмнө тулгарсан.

Эдгээр асуудлыг судлахын тулд Томсон катодын цацрагийн шинж чанарыг судлахаар шийдсэн бөгөөд энэ нь мөн цэнэглэгдсэн бөөмсийн урсгал гэж үзэж, катодын бөөмсийн цэнэгийн массын харьцааг хэмжих туршилтын цуврал судалгааг явуулсан. Эдгээр судалгаанууд нь түүнийг электроныг нээхэд хүргэсэн.

1897 онд Томсон катодын цацрагийн цэнэгийн массын харьцааны талаархи анхны үр дүнг нийтлэв. Катодын бөөмсийн цэнэгийн массын харьцааг хэмжихийн тулд тэрээр хоёр аргыг ашигласан. Эхнийх нь ижил хугацаанд катодын цацрагаар дамжсан цэнэг ба кинетик энергийг хэмжих явдал байв. Цахилгаан цэнэгийг хэмжихийн тулд катодын цацрагийг Фарадей аяга руу чиглүүлэв (суурьуудын аль нэгэнд нь жижиг нүхтэй, цахилгаан хэмжигчтэй холбогдсон хөндий металл цилиндр). Катодын цацрагийн кинетик энергийг Фарадей аяганд байрлуулсан термоэлемент ашиглан доторх температурыг хэмжих замаар тодорхойлсон бөгөөд эдгээр туяа тусах үед халдаг. Цаашид цацрагт перпендикуляр чиглэлтэй соронзон орон дахь энэ цацрагийн хазайлтыг хэмжих замаар Томсон цэнэгийн массын харьцааг тодорхойлсон.

Томсоны харьцааг тодорхойлох өөр нэг арга д/м, катодын цацрагт цахилгаан ба соронзон орны нэгэн зэрэг үйлчлэлд үндэслэсэн. Томсон цацрагт харилцан перпендикуляр ба перпендикуляр чиглэсэн цахилгаан ба соронзон орон бүхий ийм цацрагт нөлөөлсөн. Томсон цахилгаан талбайн хэмжээг сонгож, түүний нөлөөллийг соронзон орны нөлөөгөөр нөхөж, дараа нь ижил хүч чадалтай зөвхөн нэг соронзон орон байгаа үед энэ цацрагийн хазайлтыг хэмжсэнээр Томсон цэнэгийг тодорхойлсон. массын харьцаа.

Томсон дундаж утгыг олж мэдсэн д/м 1.76·10^11 С/кг байна. Томсоны туршилтаас үзэхэд катодын туяа нь янз бүрийн хий, өөр өөр катодын материалыг ашиглах үед цэнэг ба масс нь ижил хэвээр байх нь эргэлзээгүй цэнэглэгдсэн бөөмсийн урсгал юм. Хэрэв бид хүлээн зөвшөөрвөл катодын бөөмсийн цэнэг цэнэгтэй тэнцүүустөрөгчийн ионыг электролизээр тодорхойлно, дараа нь эдгээр хэсгүүдийн масс нь хамгийн жижиг атом болох устөрөгчийн атомын массаас хэд дахин бага байна. Ийнхүү дүгнэлт нь атомын массаас хамаагүй бага масстай, бүх элементийн атомын бүрэлдэхүүн хэсгүүдэд багтдаг цэнэгтэй бөөмс байдаг гэсэн санааг дэвшүүлэв. Томсон ийм бөөмсийг "корпускул" гэж нэрлэхийг санал болгов. Эдгээр корпускулууд нь бүх элементийн атомуудын нэг хэсэг юм гэж тэр хэлэв.

Томсоноос үл хамааран катодын цацрагийн e/m-ийн утгыг тодорхойлсон Уолтер Кауфман(1871-1947). Кауфман соронзон орон дахь катодын цацрагийн туяаны хазайлтыг хэмжиж, катод ба анодын хоорондох потенциалын зөрүүг мэдсэнээр e/m-ийн утгыг тооцоолсон бөгөөд дараалал нь Томсоныхтай ижил байв. Гэсэн хэдий ч Кауфман анхны бүтээлдээ Томсонтой адил дүгнэлт хийсэнгүй. Төрөл бүрийн металл ба хийнүүдийн хувьд e/m-ийн тогтмол байдлын баримт, электролизийн үзэгдлээс тооцоолсон цэнэгийн ионуудын массын харьцаанаас энэ утгын мэдэгдэхүйц хазайлтыг тайлбарлахад маш хэцүү гэж тэрээр бичжээ. Удалгүй Томсон металл гадаргууг хэт ягаан туяагаар гэрэлтүүлснээр олж авсан цэнэгтэй бөөмсийн цэнэгийн массын харьцааг тодорхойлж, өөрөөр хэлбэл фотоэлектрик эффектийн үзэгдлийг ашигласан.

Фотоэлектрик эффектийн үзэгдэл анх ажиглагдсан Герц, цахилгаан оч гэрэлтсэн тохиолдолд бага потенциалын зөрүүгээр очны завсраар үсэрч байгааг анзаарсан хэт ягаан туяа. Цэнэглэгдсэн дамжуулагч хэт ягаан туяагаар гэрэлтэх үед цэнэгээ мэдэгдэхүйц алддаг болохыг дараагийн туршилтууд харуулсан.

1888 онд фотоэлектрик эффектийн үзэгдлийг судалсан Александр Григорьевич Столетов(1836-1896). Тэрээр фотоэлектрик эффект нь бага потенциалтай үед ч тохиолдож болохыг тогтоож, энэ үзэгдлийг ажиглах сонгодог аргыг боловсруулсан.

Столетовын суурилуулалт нь цахилгаан нумын цацрагаар тороор дамжин гэрэлтсэн C металл хавтан байсан бөгөөд хавтан ба сүлжээ нь гальваник зай B болон гальванометр агуулсан хэлхээнд холбогдсон. Хэрэв сүлжээнд эерэг хүчдэл, хавтан дээр сөрөг хүчдэл хэрэглэсэн бол сүүлийнх нь гэрэлтэх үед хэлхээгээр гүйдэл гүйдэг. Судалгааны аргыг ашиглан Столетов хэд хэдэн чухал хэв маягийг бий болгосон. Тиймээс гэрэлтсэн хавтанг нийлүүлсэн тохиолдолд л фото гүйдэл үүсдэг гэдгийг тэрээр харуулсан сөрөг боломж; гүйдлийн хэмжээ пропорциональ байна гэрлийн урсгал, хавтан дээр унах; ханалтын гүйдэл байгаа эсэх; Фото гүйдэл авахын тулд та төхөөрөмжийг хэт ягаан туяа гэх мэт гэрэлтүүлэх хэрэгтэй.

Харьцааг хэмжих д/м Фотоэлектронуудын хувьд Томсон батерей, гальванометр бүхий хэлхээнд холбогдсон металл хавтан ба металл тороос бүрдсэн хамгийн энгийн фотоэлелийг ашигласан. Хавтан болон торыг агаарыг шахаж гаргадаг саванд хийжээ. Металл хавтанг гэрэлтүүлсэн савны ханыг кварцаар хийсэн. Томсон хавтанг хэт ягаан туяа агуулсан гэрлээр гэрэлтүүлэхдээ гальванометрээр тэмдэглэсэн фото гүйдлийн харагдах байдлыг ажиглав. Хэрэв одоо бид бүхэл бүтэн төхөөрөмжийг соронзон орон дотор байрлуулбал түүний чиглэл нь фото гүйдлийн чиглэлтэй перпендикуляр байвал талбайн хүч чадлын тодорхой утгад фото гүйдэл зогсох болно. Энэ нь соронзон орны нөлөөн дор цэнэглэгдсэн хэсгүүд сүлжээнд хүрэхээсээ өмнө эргэлдэж, улмаар гүйдэл зогсох үед тохиолддог. Томсон хавтан ба торны хоорондох зай, тэдгээрийн хоорондох боломжит зөрүүг мэдэж, гүйдэл зогсох соронзон орны эгзэгтэй хүчийг хэмжиж, утгыг тодорхойлсон. д /м . Энэ тохиолдолд тэрээр ойролцоогоор утгатай давхцаж буй утгыг олж авсан д/м, катодын цацрагийн хувьд түүний олж авсан .

19-р зууны төгсгөлд физикийн хамгийн чухал нээлт. Энэ нь цацраг идэвхт бодисын нээлт байсан бөгөөд энэ нь ерөнхий үндсэн ач холбогдлоос гадна электроны талаархи санаа бодлыг хөгжүүлэхэд чухал үүрэг гүйцэтгэсэн. Цацраг идэвхт бодисыг нээхэд түлхэц болсон нь рентген туяаг судлах явдал байв.

1896 онд Антуан Анри Беккерел(1852-1908) нарны туяанд туссаны дараа янз бүрийн төрлийн бодисоос ялгарч буй рентген туяаг илрүүлэхийг оролдохдоо ураны давсны талстыг олж илрүүлжээ. тасралтгүй эх үүсвэртунгалаг дэлгэцээр дамжин гэрэл зургийн хавтанг харлуулж болох зарим төрлийн цацраг туяа.

Мария Склодовска-Кюри(1867-1934) шинэ үзэгдлийг судалж эхэлснээр ураны хүдэрмөн цацраг идэвхит бодис гэж нэрлэдэг цацрагийн шинж чанартай бодисууд байдаг. Мария болон шаргуу хөдөлмөрийн үр дүнд Пьер Кюри(1859-1906) уранаас хамаагүй илүү цацраг идэвхит бодис агуулсан ураны хүдрээс (1898) шинэ элементийг ялгаж чадсан. Энэ элементийг радиум гэж нэрлэсэн.

Олон физикчид шинээр нээгдсэн үзэгдлийг судалж эхлэв. Тэд хоёр асуултын өмнө тулгарсан.
Нэгдүгээрт, энэ бол байгалийн асуудал юм цацраг идэвхт цацраг. Беккерелийг нээснээс хойш удалгүй цацраг идэвхт цацраг нь нэг төрлийн бус бөгөөд гурван бүрэлдэхүүн хэсэгтэй болох нь тодорхой болсон. альфа, бетаТэгээд гамма- цацраг. Энэ нь тодорхой болсон альфа- Тэгээд бета-цацраг нь эерэг ба сөрөг цэнэгтэй бөөмсийн урсгал юм. Байгаль гамма-Цахилгаан соронзон цацраг гэж нэлээн эрт хэлсэн ч цацрагийг хожим тодруулсан.

Цацраг идэвхт цацрагийг судлахтай холбогдуулан үүссэн хоёр дахь асуулт нь илүү хэцүү байсан бөгөөд эдгээр туяаг авч явдаг энергийн эх үүсвэрийг тодорхойлох явдал байв. Эхлээд цацраг идэвхт задралын үед цацрагийн энергийг гаднаас, цацраг идэвхт бодисыг тойрсон орон зайгаас авдаг гэж үздэг. Гэсэн хэдий ч энэ таамаглал нь олон эсэргүүцлийг бий болгосон. Цацраг идэвхт цацрагийн эрчим хүчний эх үүсвэрийг цацраг идэвхт бодис дотроос хайх ёстой гэсэн таамаглал илүү үнэмшилтэй санагдсан. Гэхдээ атомын задралын явцад ялгарч, цацрагтай хамт ялгардаг атомын дотор ямар энерги байдаг вэ гэдэг нь цацраг идэвхт задралын механизмын ерөнхий асуулт, үүнийг шийдвэрлэх анхны онолууд тодорхойгүй байв. асуултыг үнэмшилтэй гэж үзэх боломжгүй байв.

Холбогдох мэдээлэл.

Туршлагаас харахад агаарын давхаргаар тусгаарлагдсан хоёр өөр цэнэглэгдсэн хавтан нь гадагшилдаггүй.

Ер нь хийн төлөвт байгаа бодис нь тусгаарлагч юм, учир нь түүний бүрдэх атомууд эсвэл молекулууд нь ижил тооны сөрөг бодис агуулдаг.

мөн эерэг цахилгаан цэнэгтэй бөгөөд ерөнхийдөө төвийг сахисан байдаг.

Шүдэнзний эсвэл сүнсний чийдэнгийн дөлийг ялтсуудын хоорондох зайд авчирцгаая (Зураг 164). Энэ тохиолдолд цахилгаан тоолуур хурдан цэнэггүй болж эхэлнэ. Үүний үр дүнд дөлний нөлөөн дор агаар нь дамжуулагч болсон. Дөлийг ялтсуудын хоорондох зайнаас салгах үед цахилгаан хэмжигчийг гадагшлуулах нь зогсдог. Цахилгаан нумын гэрлээр ялтсуудыг гэрэлтүүлэх замаар ижил үр дүнд хүрч болно. Эдгээр туршилтууд нь хий нь цахилгаан гүйдлийн дамжуулагч болж чадна гэдгийг баталж байна.

Гадны ямар нэгэн нөлөөллийн нөхцөлд л ажиглагддаг хийгээр цахилгаан гүйдэл дамжих үзэгдлийг өөрөө тогтворгүй цахилгаан гүйдэл гэнэ.

Дулааны ионжуулалт.

Хийн атом эсвэл молекулуудын зарим нь цэнэгтэй ион болж хувирдаг тул хийн халаалт нь түүнийг цахилгаан гүйдэл дамжуулагч болгодог.

Атомоос электроныг зайлуулахын тулд эерэг цэнэгтэй цөм ба сөрөг электрон хооронд Кулоны таталцлын хүчний эсрэг ажиллах ёстой. Атомоос электроныг салгах үйл явцыг атомын иончлол гэж нэрлэдэг. Атом эсвэл молекулаас электроныг зайлуулахад зарцуулагдах хамгийн бага энергийг холбох энерги гэнэ.

Хоёр атом мөргөлдөх үед атомын кинетик энерги нь электроныг холбох энергиэс давсан тохиолдолд электрон нь атомаас тасарч болно. Атом эсвэл молекулуудын дулааны хөдөлгөөний кинетик энерги нь үнэмлэхүй температуртай шууд пропорциональ байдаг тул хийн температур нэмэгдэхийн хэрээр ионжуулалт дагалддаг атом эсвэл молекулуудын мөргөлдөөний тоо нэмэгддэг.

Өндөр температурт атом ба хийн молекулуудын мөргөлдөөний үр дүнд чөлөөт электрон ба эерэг ион үүсэх процессыг дулааны ионжуулалт гэж нэрлэдэг.

Атомууд эсвэл молекулуудын нэлээд хэсэг нь ионжсон хийг плазм гэж нэрлэдэг.

Плазмын дулааны иончлолын зэрэг нь температураас хамаарна. Жишээлбэл, 10,000 К-ийн температурт устөрөгчийн атомын нийт тооны 10% -иас бага нь 20,000 К-ээс дээш температурт устөрөгч бараг бүрэн ионжсон байдаг.

Плазмын электрон ба ионууд цахилгаан орны нөлөөн дор хөдөлж болно. Тиймээс бага температурт хий нь өндөр температурт тусгаарлагч болж, цахилгаан гүйдлийн дамжуулагч болдог.

Фотоионжуулалт.

Атом эсвэл молекулаас электроныг зайлуулахад шаардагдах энергийг гэрлээр дамжуулж болно. Ионжилт

Гэрлийн нөлөөн дор атом эсвэл молекулуудыг фотоионжуулалт гэж нэрлэдэг.

Бие даасан цахилгаан гүйдэл.

Хийн шинж чанар, түүний даралтаас хамааран цахилгаан талбайн хүч нь тодорхой утга хүртэл нэмэгдэхэд гадны ионжуулагчийн нөлөөлөлгүйгээр хийд цахилгаан гүйдэл үүсдэг. Гадны ионжуулагчийн үйлчлэлээс үл хамааран хийгээр дамжин өнгөрөх цахилгаан гүйдлийг бие даасан цахилгаан гүйдэл гэж нэрлэдэг.

Агаар мандлын даралттай агаарт бие даасан цахилгаан гүйдэл нь ойролцоогоор тэнцүү цахилгаан орны хүчдлээр үүсдэг.

Бие даасан цахилгаан цэнэгийн үед хийн иончлолын гол механизм нь электроны нөлөөллөөс болж атом, молекулуудын ионжуулалт юм.

Электрон нөлөөллийн иончлол.

Электрон чөлөөт замдаа электроныг атомтай холбох энергиэс давсан кинетик энергийг олж авснаар электрон нөлөөллөөр иончлох боломжтой болдог.

Эрчимтэй E цахилгаан орны нөлөөн дор олж авсан электроны кинетик энерги нь цахилгаан орны хүчний хийсэн ажилтай тэнцүү байна.

чөлөөт замын урт хаана байна.

Тиймээс электроны нөлөөгөөр иончлолын эхлэлийн ойролцоо нөхцөл нь хэлбэртэй байна

Атом ба молекул дахь электронуудын холболтын энергийг ихэвчлэн электрон вольтоор (eV) илэрхийлдэг. 1 эВ нь электроныг (эсвэл энгийн цэнэгтэй бусад бөөмсийг) талбайн цэгүүдийн хооронд шилжүүлэх үед цахилгаан талбайн хийсэн ажилтай тэнцүү бөгөөд тэдгээрийн хоорондох хүчдэл нь 1 В байна.

Жишээлбэл, устөрөгчийн атомын иончлох энерги нь 13.6 эВ байна.

Өөрөө цэнэглэх механизм.

Хийн доторх бие даасан цахилгаан цэнэгийг боловсруулах нь дараах байдлаар явагдана. Цахилгаан орны нөлөөн дор чөлөөт электрон хурдатгал авдаг. Хэрэв цахилгаан талбайн хүч хангалттай өндөр байвал чөлөөт замын электрон нь молекултай мөргөлдөхөд кинетик энергийг ихэсгэж ионжуулна.

Молекулын иончлолыг үүсгэсэн эхний электрон, иончлолын үр дүнд ялгарсан хоёр дахь электрон нь цахилгаан орны нөлөөн дор катодоос анод хүртэлх чиглэлд хурдатгал авдаг. Дараагийн мөргөлдөөний үед тус бүр нэг электрон ялгаруулж, чөлөөт электронуудын нийт тоо болно.

дөрөвтэй тэнцүү. Дараа нь мөн адил 8, 16, 32, 64 гэх мэтээр нэмэгддэг.Катодоос анод руу шилжих чөлөөт электронуудын тоо анод хүрэх хүртлээ нуранги мэт нэмэгддэг (Зураг 165).

Хийн дотор үүссэн эерэг ионууд нь цахилгаан орны нөлөөгөөр анодаас катод руу шилждэг. Эерэг ионууд катод руу дайрах үед ялгарах үйл явцын үед ялгарах гэрлийн нөлөөн дор шинэ электронууд катодоос ялгарч болно. Эдгээр электронууд нь эргээд цахилгаан талбайн нөлөөгөөр хурдасч, шинэ электрон-ионы нуранги үүсгэдэг тул процесс тасралтгүй үргэлжлэх боломжтой.

Бие даасан цэнэг үүсэхийн хэрээр сийвэн дэх ионы концентраци нэмэгдэж, ялгарах завсарын цахилгаан эсэргүүцэл буурдаг. Өөрөө цэнэглэх хэлхээний гүйдлийн хүчийг ихэвчлэн гүйдлийн эх үүсвэрийн дотоод эсэргүүцэл ба хэлхээний бусад элементүүдийн цахилгаан эсэргүүцэлээр тодорхойлдог.

Оч ялгарах. Аянга.

Хэрэв гүйдлийн эх үүсвэр нь бие даасан цахилгаан цэнэгийг удаан хугацаанд хадгалах чадваргүй бол үүссэн өөрөө тогтсон цэнэгийг оч ялгадас гэж нэрлэдэг. Хүчдэл мэдэгдэхүйц буурсны үр дүнд оч гарч эхэлснээс хойш богино хугацаанд зогсдог. Оч ялгарах жишээ нь үсийг самнах, цаасны хуудсыг салгах, конденсаторыг цэнэглэх үед үүсдэг оч юм.

Аадар борооны үеэр ажиглагдсан аянга нь бие даасан цахилгаан цэнэгийг илэрхийлдэг. Аянга суваг дахь одоогийн хүч чадал нь хүрч, одоогийн импульсийн үргэлжлэх хугацаа нь хэдэн арван микросекунд юм. Аянгын үүл дэх илүүдэл цахилгаан цэнэгийн ихэнх хэсэг нь аянгын плазмын сувгаар урсах цахилгаан гүйдлийн нөлөөгөөр саармагждаг тул аянга цахилгаантай үүл болон дэлхийн хоорондох бие даасан цахилгаан цэнэг хэд хэдэн аянга цохисны дараа өөрөө зогсдог (Зураг 166).

Аянгын суваг дахь гүйдэл ихсэх үед плазм нь түүнээс дээш температур хүртэл халдаг. Гүйдлийн хэмжээ ихсэх үед плазмын суваг дахь даралтын өөрчлөлт нь аянга гэж нэрлэгддэг дууны үзэгдлийг үүсгэдэг.

Гялалзсан ялгадас.

Ус зайлуулах цоорхой дахь хийн даралт буурах тусам гадагшлуулах суваг улам өргөн болж, дараа нь гадагшлуулах хоолой бүхэлдээ гэрэлтэгч плазмаар жигд дүүрдэг. Хий дэх бие даасан цахилгаан гүйдлийн ийм төрлийн ялгадасыг гэрэлтэх цэнэг гэж нэрлэдэг (Зураг 167).

Цахилгаан нум.

Хэрэв бие даасан хийн ялгадас дахь одоогийн хүч нь маш өндөр байвал эерэг ион ба электронуудын нөлөөлөл нь катод ба анодыг халаахад хүргэдэг. Өндөр температурт катодын гадаргуугаас электронууд ялгардаг бөгөөд энэ нь хийн доторх бие даасан цэнэгийг хадгалах боломжийг олгодог. Катодын термионы ялгаралтаар тогтсон хий дэх урт хугацааны бие даасан цахилгаан цэнэгийг нуман цэнэг гэж нэрлэдэг (Зураг 168).

Корона ялгадас.

Маш жигд бус цахилгаан талбарт, жишээлбэл, үзүүр ба хавтгай хооронд эсвэл утас ба хавтгай (цахилгаан дамжуулах шугам) хооронд үүссэн титэм ялгадас гэж нэрлэгддэг тусгай төрлийн бие даасан цэнэг үүсдэг. Титмийн цэнэгийн үед электрон нөлөөллөөр иончлох нь зөвхөн электродын аль нэгнийх нь ойролцоо, цахилгаан талбайн хүч ихтэй хэсэгт тохиолддог.

Цахилгаан цэнэгийн хэрэглээ.

Цахилгаан талбайн хурдасгасан электронуудын нөлөөлөл нь зөвхөн хийн атом, молекулуудын иончлолд хүргэдэг.

гэрлийн ялгарал дагалддаг атом ба молекулуудын өдөөлт. Бие даасан цахилгаан цэнэгийн плазмын гэрлийн ялгаруулалтыг үндэсний эдийн засаг, өдөр тутмын амьдралд өргөнөөр ашигладаг. Эдгээр нь гудамжны гэрэлтүүлэгт зориулсан флюресцент чийдэн ба хий ялгаруулдаг чийдэн, кино проекцын аппарат дахь цахилгаан нум, эмнэлэг, эмнэлгүүдэд ашигладаг мөнгөн ус-кварцын чийдэн юм.

Нуман гадагшлуулах плазмын өндөр температур нь метал хийцийг зүсэх, гагнах, металл хайлуулахад ашиглах боломжийг олгодог. Очлуурыг ашиглан хамгийн хатуу материалаар хийсэн эд ангиудыг боловсруулдаг.

Хий дэх цахилгаан гүйдэл нь технологийн эсрэг тэмцэх ёстой хүсээгүй үзэгдэл байж болно. Жишээлбэл, өндөр хүчдэлийн шугамын утаснаас титмийн цахилгаан гүйдэл нь цахилгаан эрчим хүчний ашиггүй алдагдалд хүргэдэг. Хүчдэл нэмэгдэхийн хэрээр эдгээр алдагдлын өсөлт нь цахилгааны шугам дахь хүчдэлийг цаашид нэмэгдүүлэх замд хязгаарлалт тавьдаг бол ийм өсөлт нь утсыг халаахтай холбоотой эрчим хүчний алдагдлыг бууруулахад ихээхэн ач холбогдолтой юм.

Судалгаанд хамрагдаж буй хий нь хоёр электродтой С саванд битүүмжлэгдсэн, түүнд потенциалын зөрүү үүссэн гэж үзье (Зураг III.42). ). Хэрэв хий байхгүй бол үнэгүй төлбөр(эерэг эсвэл сөрөг ионууд эсвэл электронууд), дараа нь гальванометрийн хэлхээнд гүйдэл байхгүй болно. Хий нь молекулуудын зайлшгүй дулааны мөргөлдөөний үед болон янз бүрийн цацрагийн нөлөөн дор ионждог тул хий нь үргэлж тодорхой хэмжээний цэнэг агуулдаг гэдгийг анхаарна уу.

цацраг идэвхт бодисоос. Гэсэн хэдий ч иончлолын үйл явц, өөрөөр хэлбэл, төвийг сахисан молекулуудыг цэнэглэгдсэн ион болгон салгахтай зэрэгцэн хийд молизаци буюу рекомбинацын урвуу үйл явц явагддаг, өөрөөр хэлбэл ионуудыг төвийг сахисан молекул болгон нэгтгэдэг. Хийн тэнцвэрт байдалд эдгээрийн аль аль нь . үйл явц тэнцвэртэй байна: секунд тутамд ионжуулж буй молекулуудын тоо нь тухайн үед ионуудаас шинээр үүссэн саармаг молекулуудын тоотой тэнцүү байна.

Хэрэв хийнд гадны ионжуулагч нөлөө үзүүлэхгүй бол түүний доторх ионуудын байгалийн концентраци маш бага байх бөгөөд хийгээр дамжин өнгөрөх гүйдэл бараг үл мэдэгдэх болно. Дараах тохиолдолд хийн дотор мэдэгдэхүйц цахилгаан гүйдэл үүсэх боломжтой (хийн ялгаралт гэж нэрлэгддэг): 1) гадны нөлөөллийн тусламжтайгаар (ионжуулагч) төвийг сахисан хийн молекулуудыг ион болгон задалж, улмаар хийн концентрацийг нэмэгдүүлнэ. хийн үнэ төлбөргүй. Үүнийг хурдан тоосонцор (электрон гэх мэт), хэт ягаан туяа, рентген туяа, цацраг идэвхт бодисын туяагаар эрчимтэй цацраг туяанд оруулах, мөн иончлолын эрчмийг нэмэгдүүлэхийн тулд хийн температурыг нэмэгдүүлэх замаар хийж болно. дулааны мөргөлдөөний үед. Энэ тохиолдолд гадны ионжуулагчийг зогсоохын зэрэгцээ хийгээр дамжих гүйдэл бас зогсдог; хийн ийм дамжуулалтыг бие даасан бус гэж нэрлэдэг; 2) цахилгаан талбарт хурдасч буй хийд агуулагдах ионууд нь тэдэнтэй мөргөлдөх үед саармаг молекулуудыг ионжуулахад хангалттай энергийг олж авахын тулд ийм их потенциалын зөрүүг ашиглах. Энэ тохиолдолд нэг мөргөлдөөнд байгаа ион бүр нь хоёр ба түүнээс дээш ионы харагдах байдлыг үүсгэдэг; эдгээр ионууд нь эргээд талбарт хурдасч, саармаг молекулуудыг ион болгон задалдаг. Тиймээс хий дэх ионуудын тоо хурдацтай нэмэгдэж, хий нь мэдэгдэхүйц дамжуулалтыг олж авдаг; ийм дамжуулалтыг бие даасан гэж нэрлэдэг.

Бөөмс, ялангуяа ион, электрон, төвийг сахисан молекулуудын хоорондох хоёр төрлийн мөргөлдөөнийг ялгах шаардлагатай. Зарим мөргөлдөөний үед бөөмс дотоод өөрчлөлтийг мэдэрдэггүй, зөвхөн хөдөлгөөний кинетик энергийг солилцдог. Ийм мөргөлдөөнийг уян харимхай гэж нэрлэдэг; Нөлөөллийн өмнөх ба дараах хэсгүүдийн кинетик энергийн нийлбэр тогтмол хэвээр байна.

Бусад нь - уян хатан бус - мөргөлдөөн, атом ба молекулууд бүтэцдээ өөрчлөлт ордог; мөргөлдөж буй бөөмсийн кинетик энерги нь харилцан үйлчлэлийн боломжит энерги болж хувирдаг бүрэлдэхүүн хэсгүүдэдгээр атом ба молекулууд - тэдгээрийн эргэн тойронд эргэлддэг цөм ба электронууд. Энэ процессыг атом эсвэл молекулын өдөөлт гэж нэрлэдэг; буцаж очиход хэвийн байдалшингээгдсэн энерги нь цацрагийн энерги болон буцаж ирдэг. Эцэст нь, уян хатан бус мөргөлдөөнд энэ нь бас боломжтой юм

атом ба молекулын найрлага дахь өөрчлөлт; ялангуяа саармаг молекулыг хоёр ион болгон задлах эсвэл атомаас электроныг салгах гэх мэт.Мөргөлдөх үед хий ионжих нь уян хатан бус мөргөлдөөний үр дүн юм.

Хийн дамжуулах чадварын хувьд тодорхой нөхцөлд (ялангуяа сав дахь хийн даралт багатай үед) эерэг ионууд унах үед катодын гадаргуугаас электронуудыг цохих нь чухал ач холбогдолтой юм. Ийм ион бүр нь цахилгаан талбарт олж авсан энерги, түүнчлэн катодын бодисоос электроны ажиллах функцээс хамааран катодоос хэд хэдэн электроныг гаргаж чаддаг. Катодоос ялгарсан электронууд нь цахилгаан орон зайд баригдаж, анод руу явах замд хийн иончлол үүсгэдэг; Үүнээс гадна электронуудын энэ дараалсан урсгал нь хийгээр урсах нийт гүйдлийн тодорхой (заримдаа чухал) хэсгийг бүрдүүлдэг.

Хэрэв хийгээр дамжин өнгөрөх гүйдэл бага бөгөөд гальванометрээр шууд илрүүлэх боломжгүй бол шууд бус аргыг хэрэглэнэ. Ялангуяа, Зураг дээр үзүүлсэн шиг. III.42, хэдэн арван, хэдэн зуун сая Ом-ын эсэргүүцэлтэй эсэргүүцэл нь хийн завсартай цуваа хэлхээнд холбогдсон. Энэ резисторын төгсгөлд боломжит зөрүү үүсдэг бөгөөд жишээлбэл, энэ эсэргүүцлийн төгсгөлийг богиносгодоггүй чийдэнгийн вольтметрээр хэмждэг. Дараа нь мэдэж, хэмжиж, та хийн дамжих одоогийн хүчийг тооцоолж болно, жишээлбэл, хэрэв , тэгвэл

Хий ба шингэн дэх цахилгаан гүйдэл

Хий дэх цахилгаан гүйдэл

Цэнэг зөөгч: электрон, эерэг ион, сөрөг ион.

Цэнэг зөөгч нь иончлолын үр дүнд хийд гарч ирдэг: хийн цацраг туяа эсвэл халсан хийн хэсгүүд хоорондоо мөргөлдсөний улмаас.

Электрон нөлөөллийн иончлол.

E - талбайн чиглэл;

l нь хийн атомуудтай электрон дараалсан хоёр мөргөлдөөний хоорондох чөлөөт дундаж зам юм.

A_=eEl\geq W – иончлолын нөхцөл

W - иончлолын энерги, өөрөөр хэлбэл. атомаас электроныг зайлуулахад шаардагдах энерги

Электронуудын тоо нэмэгддэг геометрийн прогресс, үр дүнд нь электрон нуранги үүсч, улмаар хийн ялгадас үүсдэг.

Шингэн дэх цахилгаан гүйдэл

Шингэн, түүнчлэн хатуу бодисдиэлектрик, дамжуулагч, хагас дамжуулагч байж болно. Диэлектрикт нэрмэл ус, дамжуулагч нь электролитийн уусмал орно: хүчил, шүлт, давс, хайлсан металл. Шингэн хагас дамжуулагч нь хайлсан селен ба сульфидын хайлмал юм.

Поляр усны молекулуудын цахилгаан талбайн нөлөөн дор электролитууд уусах үед электролитийн молекулууд ион болон задардаг. Жишээ нь CuSO_ \rightarrow Cu^ +SO^ _ .

Диссоциацийн зэрэгцээ урвуу үйл явц байдаг - дахин нэгтгэх, өөрөөр хэлбэл Эсрэг тэмдэгттэй ионуудыг төвийг сахисан молекул болгон нэгтгэх.

Электролитийн уусмал дахь цахилгаан зөөгч нь ионууд юм. Энэ дамжуулалтыг гэж нэрлэдэг ион .

Хэрэв электродыг электролитийн уусмал бүхий ваннд хийж, гүйдэл хэрэглэвэл сөрөг ионууд эерэг электрод руу, эерэг ионууд сөрөг рүү шилжинэ.

Анод (эерэг электрод) дээр сөрөг цэнэгтэй ионууд нэмэлт электронуудыг өгдөг ( исэлдэлтийн урвал), катод (сөрөг электрод) дээр эерэг ионууд дутуу электронуудыг хүлээн авдаг (багасгах урвал).

Тодорхойлолт.Редокс урвалтай холбоотой электродууд дээр бодис ялгаруулах процессыг электролиз гэж нэрлэдэг.

Фарадейгийн хуулиуд

I. Электрод дээр ялгарах бодисын масс нь электролитээр урсах цэнэгтэй шууд пропорциональ байна.

k нь бодисын цахилгаан химийн эквивалент юм.

q=I\Delta t, тэгвэл

\frac – бодисын химийн эквивалент;

\mu – молийн масс;

Бодисын электрохимийн эквивалент нь химийн бодисуудтай пропорциональ байна.

F - Фарадей тогтмол;

Электролизийн нэгдсэн хууль

m-ийн илэрхийлэлд k-г орлуулснаар (Фарадейгийн анхны хууль) бид дараахь зүйлийг олж авна.

Цахилгаан химийн эквивалентийн физик утга.

Цахилгаан химийн эквивалент нь ионы массын цэнэгийн харьцаатай тэнцүү байна.

Би Наталья Львовнатай 1-р сарын дундуур, тэр даруйд нь суралцаж эхэлсэн Шинэ жилийн амралт. Хичээл эхлэхээс өмнө физикийн хичээлийн туршилтын шалгалт, сургууль дээр шалгалтанд бэлддэг байсан ч 60-70 оноо авсан бол би хичээлдээ онц дүн авсан. Наталья Львовнатай хийсэн хичээлүүд үр дүнтэй, сонирхолтой байсан. Хаврын эрчимжүүлсэн сургалтаа төгсөөд шалгалтандаа итгэлтэй орсон. 85 оноо аваад хүссэн их сургуульдаа 1 давалгаатай орох боломжтой болсон. Зорилгодоо ойртож, Улсын нэгдсэн шалгалтад тэнцэж, их дээд сургуульд элсэн орж, ирээдүйн мэргэжлээ бэлдэж эхлэхэд минь тусалсан багшдаа дахин дахин талархал илэрхийлье.

Наталья Львовна бол таныг Улсын нэгдсэн шалгалтанд бэлтгэх гайхалтай физик багш юм.

Би түүн дээр ямар ч мэдлэгтэй ирээгүй, гэхдээ би үүнийг сайн гэж хэлж чадахгүй. Хэдийгээр би нэгдүгээр сард суралцаж эхэлсэн ч бид нэмэлт ангиудад бүх сэдвийг хамруулж чадсан.

Сэдэв тус бүрд дүн шинжилгээ хийж, шалгалтанд тулгарч болох бүх төрлийн асуудлыг шийдвэрлэсэн.

Үнэхээр Улсын нэгдсэн шалгалтанд би асуудал шийдвэрлэхэд ямар ч бэрхшээл тулгараагүй бөгөөд 94 оноотой шалгалт бичсэн.

Би энэ багшийг маш их санал болгож байна!

Миний охин Полина "хүмүүнлэгийн үзэл бодолтой" сургуульд сурдаг байсан. Нэгдүгээр ангиасаа эхлэн түүний гол хичээл нь гадаад хэл байв. Гэвч мэргэжил сонгох тухай асуудал гарч ирэхэд охин нь орохыг хүссэн техникийн их сургууль. Энэ нь ойлгомжтой сургуулийн сургалтын хөтөлбөр- резин биш, 8-д байгаа нь гайхах зүйл биш юм хичээлийн цаг гадаад хэлТэр долоо хоногт нэг л физикийн хичээлтэй байсан. Би яаралтай шийдлийг хайх хэрэгтэй болсон. Бид азтай байсан - бид гайхалтай багш олсон.
Наталья Львовна Полинаг шалгалтанд бэлтгэх бүрэн боломжтой байв. Манай хүмүүнлэгийн сургуулийн хувьд физикийн хичээлээр 85 оноо авсан нь маш сайн дүн юм. Бид маш их талархаж байна - Наталья Львовна бол маш сайн багш, мэдрэмжтэй хүн юм. Хувь хүний ​​хандлагахүн бүрт хүртэл бүлгийн ангиуд- Үүнийг би хамгийн түрүүнд тэмдэглэхийг хүсч байна. Бид таны мөрөөдлийн их сургуульд элсэн суралцана гэж найдаж байна.

ХИЙ ДАХЬ ЦАХИЛГААН ГҮЙГДЭЛ

Хэвийн нөхцөлд хий нь диэлектрик, i.e. энэ нь төвийг сахисан атом, молекулуудаас бүрдэх ба цахилгаан гүйдлийн чөлөөт тээвэрлэгчийг агуулдаггүй.
Дамжуулагч хий нь ионжуулсан хий юм. Ионжуулсан хий нь электрон-ион дамжуулалттай байдаг.

Агаар нь цахилгаан шугам, агаарын конденсатор, контакт унтраалга дахь диэлектрик юм.

Агаар нь аянга, цахилгаан оч, гагнуурын нум үүсэх үед дамжуулагч болдог.

Энэ нь атомаас электроныг салгаснаар саармаг атом эсвэл молекулыг эерэг ион ба электрон болгон задлах явдал юм. Ионжилт нь хий халаах эсвэл цацраг туяанд (хэт ягаан туяа, рентген, цацраг идэвхт) өртөх үед үүсдэг бөгөөд өндөр хурдтай мөргөлдөх үед атом, молекулууд задрах замаар тайлбарлагддаг.

- энэ нь ионжуулсан хий дэх цахилгаан гүйдэл юм.
Цэнэг зөөгч нь эерэг ион ба электронууд юм. Хийн ялгаралт нь цахилгаан эсвэл соронзон орны нөлөөлөлд өртөх үед хий ялгаруулах хоолойд (чийдэн) ажиглагддаг.

Цэнэглэгдсэн бөөмсийг дахин нэгтгэх

- ионжуулалт зогсвол хий нь дамжуулагч байхаа болино, энэ нь рекомбинацын үр дүнд үүсдэг (эсрэг цэнэгтэй хэсгүүдийн нэгдэл).

Өөрийгөө тэтгэдэг ба өөрөө өөрийгөө тэтгэдэггүй хийн ялгаралт байдаг.

Өөрийгөө тэтгэдэггүй хийн ялгаралт

- Хэрэв ионжуулагчийн үйл ажиллагаа зогсвол ялгадас бас зогсох болно.

Гарах нь ханасан хэмжээнд хүрэхэд график хэвтээ болно. Энд хийн цахилгаан дамжуулах чанар нь зөвхөн ионжуулагчийн үйлчлэлээр үүсдэг.

Өөрөө даах чадвартай хийн ялгаралт

- энэ тохиолдолд цохилтын иончлолын үр дүнд үүссэн ион ба электронуудын улмаас гадны ионжуулагчийг зогсоосны дараа ч хийн ялгаралт үргэлжилнэ (= цахилгаан цочролын иончлол); электродуудын хоорондох боломжит зөрүү ихсэх үед үүсдэг (электрон нуранги үүсдэг).
Ua = Uignition үед бие даасан хийн ялгадас нь өөрөө тэжээгддэг хийн ялгадас болж хувирдаг.

Хийн цахилгаан эвдрэл

- бие даасан хийн ялгаруулалтыг бие даасан хийн ялгаруулалт руу шилжүүлэх үйл явц.

Өөрөө тогтвортой хийн ялгаралт үүсдэг 4 төрөл:

1. шатах - бага даралттай (хэдэн мм м.у.б хүртэл) - хийн гэрлийн хоолой, хийн лазерт ажиглагддаг.
2. оч - хэвийн даралт болон өндөр цахилгаан орны хүч (аянга - гүйдлийн хүч нь хэдэн зуун мянган ампер хүртэл).
3. титэм - жигд бус цахилгаан орон дахь хэвийн даралтанд (үзүүрт).
4. нуман - өндөр гүйдлийн нягтрал, электродуудын хоорондох бага хүчдэл (нумын суваг дахь хийн температур -5000-6000 градус Цельсийн); прожектор болон проекцийн кино төхөөрөмжид ажиглагдсан.

Эдгээр ялгадас ажиглагдаж байна:

шатах - флюресцент лампанд;
оч - аянганд;
титэм - цахилгаан тунадас, эрчим хүч алдагдах үед;
нуман - гагнуурын үед, мөнгөн усны дэнлүүнд.

- энэ бол дөрөв дэх нь биеийн байдалбүхий бодисууд өндөр зэрэгтэйөндөр температурт өндөр хурдтай молекулуудын мөргөлдөөний улмаас ионжуулалт; байгальд олддог: ионосфер нь сул ионжсон плазм, нар бол бүрэн ионжсон плазм; хиймэл плазм - хий ялгаруулах чийдэнд.

Бага температур - 100,000К-аас бага температурт;
өндөр температур - 100,000К-аас дээш температурт.

Плазмын үндсэн шинж чанарууд:

— өндөр цахилгаан дамжуулах чадвар
— хүчтэй харилцан үйлчлэлгадаад цахилгаан ба соронзон оронтой.

Температурт

Аливаа бодис нь плазмын төлөвт байдаг.

Сонирхолтой нь, орчлон ертөнцийн бодисын 99% нь плазм байдаг.

10-11-р ангийн "Цахилгаан" сэдэвт бусад хуудсууд:

class-fizika.narod.ru

Хий дэх цахилгаан гүйдлийн хуулиуд

ANO DO төвийн албан ёсны вэбсайт "Логос", Глазов

ХИЧЭЭЛДЭЭ БЭЛТГЭЭРЭЙ

Цахилгаан гүйдэл өөр өөр орчинфизикийн талаар бага зэрэг:

Цахилгаан гүйдэл гэдэг нь цахилгаан цэнэгийн дараалсан хөдөлгөөн юм. Цахилгаан гүйдэл нь тодорхой нөхцөлд янз бүрийн бодисоор дамжин өнгөрч болно. Цахилгаан гүйдэл үүсэх нөхцлүүдийн нэг нь цахилгаан талбайн нөлөөн дор шилжих чадвартай чөлөөт цэнэгүүд байх явдал юм.

Тиймээс, энэ хэсэгт бид янз бүрийн орчинд ямар бөөмс нь цахилгаан цэнэгийг зөөдөг болохыг тогтоохыг хичээх болно.

Металлын цахилгаан гүйдэл.

Металлууд нь болор торны хэсгүүдэд байрлах эерэг цэнэгтэй ионууд ба чөлөөт электронуудын цуглуулгаас бүрдэнэ. Цахилгаан талбайн гадна чөлөөт электронууд нь хамгийн тохиромжтой хийн молекулууд шиг эмх замбараагүй хөдөлдөг тул сонгодог электрон онолд ингэж үздэг. электрон хий .

Гадны цахилгаан орны нөлөөн дор метал доторх чөлөөт электронуудын хөдөлгөөний шинж чанар өөрчлөгддөг. Эмх замбараагүй хөдөлгөөнөө үргэлжлүүлж буй электронууд нэгэн зэрэг цахилгаан орны хүчний чиглэлд шилждэг.

Тиймээс, металл дахь цахилгаан гүйдэлэлектронуудын дараалсан хөдөлгөөн юм.

Металл дамжуулагч дахь гүйдлийн хүчтомъёогоор тодорхойлно:

Хаана I- дамжуулагч дахь гүйдлийн хүч, д- электрон цэнэгийн модуль; n 0 - дамжуулагч электронуудын концентраци, - дундаж хурдэлектронуудын дараалсан хөдөлгөөн, С

Дамжуулах гүйдлийн нягт нь нэгж гадаргуугийн талбайг 1 секундын дотор дайран өнгөрөх цэнэгтэй тоогоор тэнцүү байна. чиглэлд перпендикуляродоогийн.

Хаана j- одоогийн нягт.

Ихэнх металлуудад бараг бүх атом ионжсон байдаг. Нэг валент металлын дамжуулагч электронуудын концентраци тэнцүү байна

Хаана Н а- Авогадро тогтмол, А- атомын массметалл, ρ - металлын нягт,

дараа нь бид концентраци 10 28 - 10 29 м -3 хязгаарт тодорхойлогддог болохыг олж мэдэв.

Гинжингийн нэгэн төрлийн хэсгийн Ом-ын хууль:

Хаана У- бүсийн хүчдэл, Р- талбайн эсэргүүцэл.

Нэг төрлийн гинжин хэлхээний хувьд:

Хаана ρ У- дамжуулагчийн тодорхой эсэргүүцэл; би -дамжуулагчийн урт, С- дөрвөлжин хөндлөн огтлолдамжуулагч.

Дамжуулагчийн эсэргүүцэл нь температураас хамаардаг бөгөөд энэ хамаарлыг дараахь харьцаагаар илэрхийлнэ.

Хаана ρ чи - T = 273К температурт металл дамжуулагчийн эсэргүүцэл, α — эсэргүүцлийн дулааны коэффициент, ∆T = T - T o -температурын өөрчлөлт.

Металлын одоогийн хүчдэлийн шинж чанар.

Ом хуулийн дагуу дамжуулагчийн одоогийн хүч нь хүчдэлтэй шууд пропорциональ байна. Энэ хамаарал нь хатуу заасан эсэргүүцэлтэй дамжуулагчдад тохиолддог ( резисторуудын хувьд).

Графикийн налуугийн тангенс нь дамжуулагчийн дамжуулах чадвартай тэнцүү байна. Дамжуулах чадварэсэргүүцлийн эсрэг гэж нэрлэдэг

Гэхдээ металлын эсэргүүцэл нь температураас хамаардаг тул металлын одоогийн хүчдэлийн шинж чанар нь шугаман биш юм.

Электролитийн уусмал ба хайлмал дахь цахилгаан гүйдэл.

Усанд агуулагдах давс, шүлт, хүчлийн молекулууд эсрэг тэмдэгтэй ион болж задрах үзэгдлийг гэнэ. электролитийн диссоциаци.Эвдрэлийн үр дүнд үүссэн ионууд нь шингэн дэх цэнэгийн тээвэрлэгч болж, шингэн нь өөрөө дамжуулагч болдог.

Цахилгаан талбайн гадна ионууд эмх замбараагүй хөдөлдөг. Гадны цахилгаан орны нөлөөн дор эмх замбараагүй хөдөлгөөнөө үргэлжлүүлж буй ионууд нь цахилгаан орны хүчний чиглэлд нэгэн зэрэг шилждэг: катодууд руу катодууд, анионууд нь анод руу шилждэг.

Тиймээс, электролитийн уусмал (хайлмал) дахь цахилгаан гүйдэлЭнэ нь хоёр тэмдгийн ионуудын эсрэг чиглэлд чиглэсэн хөдөлгөөн юм.

Электролитийн уусмалаар цахилгаан гүйдэл дамжих нь түүний найрлагад багтсан бодисыг электродууд дээр ялгаруулах замаар үргэлж дагалддаг. Энэ үзэгдлийг гэж нэрлэдэг электролиз .

Электролит дотор шилжих үед ионууд нь усны молекулууд болон бусад ионуудтай харилцан үйлчилдэг, өөрөөр хэлбэл. электролит нь хөдөлгөөнд тодорхой эсэргүүцэл үзүүлдэг тул эсэргүүцэлтэй байдаг. Цахилгаан эсэргүүцэлэлектролит нь ионы концентраци, ионы цэнэгийн хэмжээ, хоёр тэмдгийн ионуудын хөдөлгөөний хурд зэргээс хамаарна.

Электролитийн эсэргүүцлийг дараахь томъёогоор тодорхойлно.

Хаана ρ У- электролитийн өвөрмөц эсэргүүцэл; би -шингэн дамжуулагчийн урт, Сшингэн дамжуулагчийн хөндлөн огтлолын талбай юм.

Электролитийн температур нэмэгдэхийн хэрээр түүний зуурамтгай чанар буурч, энэ нь ионы хөдөлгөөний хурд нэмэгдэхэд хүргэдэг. Тэдгээр. Температур нэмэгдэхийн хэрээр электролитийн эсэргүүцэл буурдаг.

1. Электрод дээр ялгарах бодисын масс шууд пропорциональ байна цахилгаан цэнэгэлектролитээр дамждаг.

Хаана м — бодисын масс, электрод дээр суллагдсан, к- цахилгаан химийн эквивалент, q- электролитээр дамжин өнгөрөх цэнэг.

2. Бодисын цахилгаан химийн эквивалент нь түүний химийн эквиваленттай шууд пропорциональ байна.

Хаана М- бодисын молийн масс, F-Фарадей тогтмол zнь ионы валент юм.

Фарадей тогтмолнь электролитээс химийн эквиваленттай тэнцүү тооны бодисын массыг гаргахын тулд электролитээр дамжин өнгөрөх цэнэгтэй тоон хувьд тэнцүү байна.

Фарадейгийн хуулийг нэгтгэсэн.

Хий дэх цахилгаан гүйдэл.

At хэвийн нөхцөлхий нь төвийг сахисан молекулуудаас бүрддэг тул диэлектрик юм. Цахилгаан гүйдэл үүсгэхийн тулд цэнэглэгдсэн тоосонцор байх шаардлагатай тул хийн молекулууд ионжсон байх ёстой (электроныг молекулуудаас салгасан). Молекулуудыг ионжуулахын тулд энерги зарцуулах шаардлагатай - иончлолын энерги, хэмжээ нь бодисын төрлөөс хамаарна. Тиймээс атомын хувьд иончлох энерги хамгийн бага байдаг шүлтлэг металлууд, хамгийн их - инертийн хийн хувьд.

Хийг халаах эсвэл янз бүрийн төрлийн туяагаар цацрагаар молекулуудыг ионжуулж болно. Нэмэлт энергийн ачаар молекулуудын хөдөлгөөний хурд нэмэгдэж, тэдгээрийн дулааны хөдөлгөөний эрч хүч нэмэгдэж, мөргөлдөх үед бие даасан молекулууд электроноо алдаж, эерэг цэнэгтэй ион болж хувирдаг.

Молекулаас салсан электронууд нь саармаг молекулуудтай нэгдэж, сөрөг цэнэгтэй ионуудыг үүсгэдэг.

Тиймээс иончлолын үед эерэг ион, сөрөг ион, электрон гэсэн гурван төрлийн цэнэг зөөгч гарч ирдэг.

Гадны цахилгаан талбайн нөлөөн дор тэмдэг ба электрон хоёулангийнх нь ионууд цахилгаан талбайн хүчний чиглэлд шилждэг: эерэг ионууд катод руу, сөрөг ионууд ба анод руу электронууд. Тэдгээр. хий дэх цахилгаан гүйдэлцахилгаан орны нөлөөн дор ион ба электронуудын дараалсан хөдөлгөөн юм.

Хийн гүйдлийн хүчдэлийн шинж чанар.

Хүчдэлээс гүйдлийн хамаарлыг OABC муруйгаар илэрхийлнэ.

OA графикийн хэсэгт одоогийн хүч нь Ом-ын хуульд захирагддаг. Бага хүчдэлийн үед одоогийн хүч нь бага, учир нь Бага хурдтай хөдөлж буй ионууд электродуудад хүрэхгүйгээр дахин нэгддэг. Электродуудын хоорондох хүчдэл нэмэгдэхийн хэрээр электрон ба ионуудын чиглэлтэй хөдөлгөөний хурд нэмэгддэг тул цэнэглэгдсэн хэсгүүдийн ихэнх нь электродуудад хүрч, улмаар гүйдэл нэмэгддэг.

Тодорхой хүчдэлийн утгын U1 үед бүх ионууд хангалттай хурдтай байдаг бөгөөд дахин нэгдэхгүйгээр электродуудад хүрдэг. Гүйдэл нь боломжит хамгийн дээд хэмжээ болж, хүчдэлийг U 2 хүртэл нэмэгдүүлэхээс хамаарахгүй. Энэ гүйдэл гэж нэрлэгддэг ханалтын гүйдэл, AB график хэсэг нь үүнтэй тохирч байна.

Хэдэн мянган вольтын U 2 хүчдэлтэй үед молекулуудын иончлолын үр дүнд үүссэн электронуудын хурд, улмаар тэдний кинетик энерги ихээхэн нэмэгддэг. Мөн кинетик энерги нь иончлолын энергийн утгад хүрэхэд төвийг сахисан молекулуудтай мөргөлдсөн электронууд тэдгээрийг ионжуулдаг. Нэмэлт иончлол нь цэнэгтэй хэсгүүдийн тоог нуранги шиг нэмэгдүүлж, улмаар гадны ионжуулагчийн нөлөөлөлгүйгээр одоогийн хүчийг мэдэгдэхүйц нэмэгдүүлэхэд хүргэдэг. Гадны ионжуулагчийн нөлөөлөлгүйгээр цахилгаан гүйдэл дамжихыг нэрлэдэг бие даасан ялгадас. Энэ хамаарлыг хувьсах гүйдлийн графикийн хэсгээр илэрхийлнэ.

Вакуум дахь цахилгаан гүйдэл.

Вакуумд цэнэгтэй тоосонцор байдаггүй тул энэ нь диэлектрик юм. Тэдгээр. цэнэглэгдсэн тоосонцорыг бий болгоход туслах тодорхой нөхцлийг бүрдүүлэх шаардлагатай.

Металуудад чөлөөт электронууд байдаг. Өрөөний температурт тэд металлыг орхиж чадахгүй, учир нь тэдгээр нь эерэг ионуудаас Кулоны таталцлын хүчээр хадгалагддаг. Эдгээр хүчийг даван туулахын тулд электрон тодорхой энерги зарцуулах ёстой бөгөөд үүнийг гэж нэрлэдэг ажлын функц. Эрчим хүч, гайхалтай эсвэл ажилтай тэнцүүсуллах, металлыг өндөр температурт халаах үед электронуудыг олж авах боломжтой.

Металлыг халаахад ажлын функцээс их кинетик энергитэй электронуудын тоо ихсэх тул тэдгээр нь металаас нисдэг. илүүэлектронууд. Халах үед металаас электрон ялгарахыг нэрлэдэг термионы ялгаралт. Термионы ялгаралтыг гүйцэтгэхийн тулд галд тэсвэртэй металлаар хийсэн нимгэн утсан утас (улайсдаг утас) электродын нэг болгон ашигладаг. Гүйдлийн эх үүсвэрт холбогдсон утас халж, түүний гадаргуугаас электронууд нисдэг. Гарсан электронууд нь хоёр электродын хоорондох цахилгаан талбарт орж, чиглэлтэй хөдөлж, цахилгаан гүйдэл үүсгэдэг.

Термионы ялгаралтын үзэгдэл нь электрон хоолойн үйл ажиллагааны зарчмын үндэс суурь болдог: вакуум диод, вакуум триод..

Вакуум диод Вакуум триод

Вакуум диодын одоогийн хүчдэлийн шинж чанар.

Хүчдэлээс гүйдлийн хамаарлыг OABC D муруйгаар илэрхийлнэ.

Электрон ялгарах үед катод нь болдог эерэг цэнэгТиймээс электронуудыг өөртөө ойр байлгадаг. Катод ба анодын хооронд цахилгаан орон байхгүй үед ялгарсан электронууд нь катод дээр электрон үүл үүсгэдэг.

Анод ба катодын хоорондох хүчдэл нэмэгдэхийн хэрээр анод руу илүү олон электрон урсдаг тул гүйдэл нэмэгддэг. Энэ хамаарлыг OAB графикийн хэсгээр илэрхийлнэ. AB хэсэг нь гүйдлийн хүчдэлээс шууд хамаарлыг тодорхойлдог, өөрөөр хэлбэл. U 1 - U 2 хүчдэлийн мужид Ом хууль хангагдсан.

BC D хэсгийн шугаман бус хамаарлыг анод руу гүйх электронуудын тоо багассантай холбон тайлбарладаг. илүү тоокатодоос ялгарах электронууд.

Хангалттай үед их ач холбогдолхүчдэл U 3 катодоос ялгарах бүх электронууд анод руу хүрч, цахилгаан гүйдэл нь ханалтанд хүрдэг.

Та мөн α-бөөмсийг цэнэглэгдсэн бөөмсийн эх үүсвэр болгон ялгаруулдаг цацраг идэвхт эмийг ашиглаж болно. цахилгаан гүйдэл үүснэ.

Тиймээс вакуум дахь цахилгаан гүйдлийг ямар ч цэнэгтэй бөөмс (электрон, ион) -ын дараалсан хөдөлгөөнөөр үүсгэж болно.

Хагас дамжуулагч дахь цахилгаан гүйдэл.

Хагас дамжуулагч гэдэг нь температур нэмэгдэхийн хэрээр эсэргүүцэл нь багасч, бохирдол байгаа эсэх, гэрэлтүүлгийн өөрчлөлтөөс хамаардаг бодис юм. Өрөөний температурт дамжуулагчийн эсэргүүцэл нь 10 -3-аас 10 7 Ом м-ийн хооронд байдаг Хагас дамжуулагчийн ердийн төлөөлөгчид бол герман ба цахиурын талстууд юм.

Эдгээр талстуудад атомууд хоорондоо ковалент холбоогоор холбогддог. Халах үед ковалент холбооэвдэрч, атомууд ионждог. Энэ нь чөлөөт электронууд ба "нүх" - дутуу электронтой хоосон эерэг газрууд үүсэх шалтгаан болдог.

Энэ тохиолдолд хөрш атомын электронууд хоосон байрлалыг эзэлж, хөрш атомын "нүх" үүсгэдэг. Тиймээс зөвхөн электронууд төдийгүй "нүх" нь болорыг тойрон хөдөлж чаддаг. Ийм болорыг цахилгаан талбарт байрлуулахад электронууд ба нүхнүүд эмх цэгцтэй хөдөлгөөнд орж цахилгаан гүйдэл үүснэ.

Цэвэр болорт цахилгаан гүйдэл нь тэнцүү тооны электрон ба "нүх"-ээр үүсгэгддэг. Хольцгүй хагас дамжуулагч талст дахь чөлөөт электронуудын хөдөлгөөн ба тэнцүү тооны "нүх"-ээс үүсэх дамжуулалтыг гэнэ. хагас дамжуулагчийн дотоод дамжуулалт .

Температур нэмэгдэхийн хэрээр хагас дамжуулагчийн дотоод дамжуулах чанар нэмэгддэг, учир нь чөлөөт электрон болон "нүх"-ийн тоо нэмэгдэнэ.

Дамжуулагчийн дамжуулалт нь хольц байгаа эсэхээс хамаарна. Донор болон хүлээн авагч хольцууд байдаг. Донорын хольц- илүү өндөр валенттай хольц. Жишээлбэл, дөрвөн валент цахиурын хувьд донорын хольц нь таван валент хүнцэл юм. Дөрөв валентын электронхүнцлийн атомууд нь ковалент холбоо үүсгэхэд оролцдог бөгөөд тав дахь нь дамжуулагч электрон болно.

Халах үед ковалент холбоо тасарч, нэмэлт дамжуулагч электронууд болон "нүх" гарч ирдэг. Тиймээс болор дахь чөлөөт электронуудын тоо "нүхний" тооноос давамгайлдаг. Ийм дамжуулагчийн цахилгаан дамжуулах чанар нь хагас дамжуулагч юм n төрлийн хагас дамжуулагч. Электронууд нь гол тээвэрлэгчидцэнэг, "нүх" - үндсэн бус .

Хүлээн авагч хольц- бага валенттай хольц. Жишээлбэл, дөрвөн валент цахиурын хувьд хүлээн авагчийн хольц нь гурвалсан индий юм. Индий атомын гурван валентийн электрон нь гурван цахиурын атомтай ковалент холбоо үүсгэхэд оролцдог бөгөөд дөрөв дэх бүрэн бус ковалент бондын оронд "нүх" үүсдэг.

Халах үед ковалент холбоо тасарч, нэмэлт дамжуулагч электронууд болон "нүх" гарч ирдэг. Тиймээс болор дахь "нүхний" тоо нь чөлөөт электронуудын тооноос давамгайлдаг. Ийм дамжуулагчийн дамжуулах чанар нь нүх, хагас дамжуулагч юм p төрлийн хагас дамжуулагч. "Цооног" байна гол тээвэрлэгчидцэнэг, электронууд - үндсэн бус .

р ба n төрлийн хагас дамжуулагч хил дамнан холбогдох үед электронууд n мужаас p муж руу тархаж, p мужаас n муж руу "нүх" үүсдэг. Энэ нь цаашдын тархалтаас сэргийлдэг саад тотгор давхарга үүсгэдэг. P-n уулзвар нь нэг талын дамжуулалттай байдаг.

At p-n холболт p-бүсийг эерэг туйлтай, n-бүсийг сөрөг туйлтай холбохын тулд одоогийн эх үүсвэр рүү шилжих үед контакт давхаргаар дамжин үндсэн цэнэгийн тээвэрлэгчдийн хөдөлгөөн гарч ирнэ. Энэ холболтын аргыг шууд холболт гэж нэрлэдэг.

Холбогдсон үед p-n уулзвародоогийн эх үүсвэр рүү p муж сөрөг туйлтай, n муж эерэг туйлтай холбогдож, хаалтын давхаргын зузаан нэмэгдэж, контакт давхаргаар дамжих дийлэнх цэнэгийн тээвэрлэгчдийн хөдөлгөөн зогсох боловч цөөнхийн хөдөлгөөн контакт давхаргаар дамжин цэнэг үүсч болно. Энэ холболтын аргыг урвуу холболт гэж нэрлэдэг.

Үйл ажиллагааны зарчим хагас дамжуулагч диодөмчид тулгуурлан нэг талын дамжуулах чанар p-nшилжилт. Хагас дамжуулагч диодын гол хэрэглээ нь одоогийн Шулуутгагч юм.

Хагас дамжуулагч диодын одоогийн хүчдэлийн шинж чанар.

Хүчдэлээс гүйдлийн хамаарлыг AOB муруйгаар илэрхийлнэ.

OB салбар нь үндсэн цэнэгийн тээвэрлэгчээр гүйдэл үүсгэх үед гүйдлийн дамжих чиглэлтэй тохирч, хүчдэл нэмэгдэх тусам гүйдлийн хүч нэмэгддэг. AO салбар нь цөөнхийн цэнэгийн тээвэрлэгчдийн үүсгэсэн гүйдэлтэй тохирч байгаа бөгөөд одоогийн утга нь бага байна.