Тізбектің бөлігі үшін Ом заңы

1826 жыл неміс ғалымы Ом көптеген тәжірибенің нәтижесінде мынадай қорытынды жасады: тұрақты температурада өткізгіштегі ток күші түсірілген кернеуге тура пропорционал және өткізгіштің кедергісіне кері пропорционал болады.

мұндағы: R - өткізгіштің кедергісі, U – кернеу, I – ток күші.

Кедергі - өткізгіштің негізгі электрлік сипаттамасы болып табылады. Өткізгіштің кедергісі оның пішініне, тегіне және температураға тәуелді.

Өлшем бірлігі .

Өткізгіштің кедергісіне кері шама өткізгіштік деп аталады.

Өткізгіш біртекті болса кедергі келесі формуламен анықталады:

,

мұндағы: - өткізгіштің меншікті кедергісі, -көлденең қимасының ауданы, - ұзындығы.

Егер орта біртекті болмаса, онда кедергі келесі формуламен анықталады:

.

Өткізгіштің кедергісінің температураға тәуелділігі келесі өрнекпен анықталады:

,

мұндағы: -кедергінің температуралық коэффициенті.

1) металлдар үшін температура артқанда өткізгіштің кедергісі артады, яғни ,

2) Электролиттер, газдар және жартылай өткізгіштер үшін температура артқанда өткізгіштің кедергісі кемиді, яғни .

Кез-келген тізбекте электр тогы жүру үшін қажетті шарттар:

1. Тізбек тұйықталған болуы қажет.

2. Электр тогын тудыратын ток көзі болуы керек.

 

Дифференциал түріндегі Ом заңы

Тізбектің бөлігі үшін Ом заңын пайдаланамыз.

.

Кедергінің өрнегін Ом заңына қойып, алатынымыз .

Осыдан немесе

Меншікті кедергіге кері шама ортаның меншікті өткізгіштігі деп аталады: , өлшем бірлігі

.

Осы өрнек дифференциал түріндегі Ом заңы деп аталады.

Тізбектегі токтың тығыздығы сол тізбектегі электр өрісінің кернеулігіне тура пропорционал болады.

Электр тогы. Электр тогы және оның күші мен тығыздығы. Тізбек бөлігі үшін Ом заңы. Өткізгіштердің кедергісі, олардың температураға тәулділігі. Асқын өткізгіштік.

Кейбір металлдар мен қорытпаларда температурасы бірнеше Кельвин болғанда электр кедергісі нольге айналады, яғни заттар төтенше өткізгіш (асқын өткізгіш) күйге өтеді. Бұл құбылыс байқалатын температураны критикалық температура деп белгілейді, ол көбінесе болады.

Тәжірибе жүзінде асқын өткізгіштікті мынадай әдістермен алуға болады:

1) Жалпы электр тізбегіне асқын өткізгіш материалды қосамыз. Асқын өткізгіш күйге өткенде бұл материалда потенциалдар айырмасы нольге тең болады.

2) Асқын өткізгіштен алынған материалды шеңбер тәрізді етіп магнит өрісіне перпендикуляр қоямыз. Шеңбер температурасын мәнін төмендетіп өрісті алып тастаймыз. Осының нәтижесінде шеңберде өшпейтін электр тогы индуцирленеді. Бұл шеңберде ток өте ұзақ циркуляция жасайды.

Асқын өткізгіштік құбылысын Голландия ғалымы Г.Камерлинг-Оннес ашқан.

Асқын өткізгіштерде электр кедергісі нольге тең болады және магнит өрісі асқын өткізгіш материалына өтпейді. Бұл құбылысты Мейсснер эффектісі деп атайды.

Сонда асқын өткізгіште магнит өтімділік ноьлге тең болады. (), оларды диамагнетикке қосуға болады екен. Өте күшті магнит өрісі асқын өткізгішті құртады екен, бұл мәнін критикалық индукция мәні деп атайды. Осыған сәйкес токтың мәнін критикалық ток деп атайды.

Асқын өткізгіштік құбылысы макроскопиялық масштабта кванттық механикалық эффектінің байқалуын көрсетеді, бұл құбылыстың теорясын 1957жылы Дж.Бардин, Л.Кунер, Дж.Шриффер жасаған. Металлдағы электрондар Кулондық тебілу күшінен басқа тарту күшіне де еге болады, сонда электрондар Купер жұптары болып қозғалады, олардың спиндері қарама-қарсы болады.

Бұл жұптың спині нольге тең болады. Яғни, Купер жұптары бұл күйде өте ұзақ болады, мұндай күйдегі купер жұптары қозғалысы асқын өткізгішті береді.

Кванттық механикалық түрде айтсақ металдағы қозғалыстағы электрон тордың тербелісін бүлдіреді, яғни фононмен әсерлеседі. Бұл қоздыру энергиясы келесі электронға беріледі, ол фононды жұтады. Осындай фонондардың алмасуы салдарынан электрондар арасында қосымша әсерлесу пайда болады, ол әсерлесу тарту к.шімен сипатталады.