Магнетиктер. Диа-пара-феромагнетиктер.

Магнетиктер деп өздігінен магнит өрісін тудыратын, болмаса сыртқы магнит өрісін

өзгерте алатын ортаны айтады.Тағы да сыртқы өріске әкеліп ендіргенде өздері қосымша магнит өрісінің көзі болып табылатын заттарды айтады. Бұл жағдайда магнит өрісінің толық индукциясы сыртқы магнит өрісі мен магнетик туғызған магнит өрісінің индукцияларының қосындысына тең болады. Магнетиктің өзі қосымша магнит өрісінің көзі болған жағдайдағы, оның сыртқы магнит өрісі әсерінен күйінің өзгеруін магнетиктің магниттенуі (намагничивание) деп атайды. Магниттенудің әртүрлі механизмдері бар. Осыған байланысты магнетиктер диа-, пара-,ферро- және ферримагнетиктер болып бөлінеді. Антиферромагнетиктер магнетиктер тобына жатады (өзін қоршаған кеңістікте магнит өрісін туғызбаса да). Магнит өрісінің әсерінен көлемнің барлық элементтері магнит моментіне ие болады: P = ISn, мұндағы S -контурға тірелген беттің ауданы. Магнит моментінің бағыты бетке (контурға тірелген) түсірілген оң нормальдың бағытымен дэл.

Диамагнетиктерде магнит өрісіне енгізгенде молекулалар индукцияланған магнит моментіне ие болып қосымша өрістің көзі пайда болады. Парамагнетиктерде магнит моменттерінің бағдарларына басты (преимущественные) бағыт түзіледі. Бұл жағдайда көлем ішіндегі молекулалардың магнит моменттерінің қосындысына тең магнит моментіне ие болып, магнит өрісінің көздеріне айналады - Ферромагнетик пен ферримагнетиктердің магниттелінуі моментінің болуында.

Магниттелудің көзі B емес, а H. Сондықтан J -дің (магниттелгендіктің) H -тан тәуелділігі мынадай: J =À H (7); мұндағы À-берілген магнетикке тән шама - магниттік алғырлық (восприимчивость). B -ның H -тан тәуелділігін мынадай түрде жазу қабылданған: B = m H (4). Мұндағы m-ортаның магниттік өтімділігі.

1) Диамагнетиктерде магниттелгендік H -қа қарсы бағытталған, өйткені À0Þm m0(m r 1). Демек диамагнетик сыртқы өрісті элсіретеді; À= f (T). À =10-5. Диамагнетизм барлық заттарда болады.

2) Парамагнетиктерде J бағыты H пен бағыттас. Бұлар үшін Демек, парамагнетик өрісті күшейтеді. À= f (T), À 10-3.

3) Ферромагнетиктерде J бағыты H бағытымен дэл келеді және өте үлкен. Бұлар үшін À 1,m m0,À,m = f (H). Бұлар сегнетоэлектриктерге ұқсас.

Вакуумде J = 0 және формула вакуумдегі өрістің кернеулігін анықтауғамүмкіндік береді: Магнит өрісіндегі күштер: Токқа әсер ететін күштер

dF = j ´ BdV = Idl ´ B (5) және

30.Диэлектриктегі электр өрісі, электр ығысу векторы.Гаусс теоремасы. Өткізгіштердегі электр өрісі. Диэлектриктерде зарядталған еркін бөлшектер жоқ.Дегенмен электр өрісінің әсерінен диэлектрик молекуларының құрамына кіретін оң бөлшектер өріс бағытымен,ал теріс бөлшектер өріске қарсы жылжиды, сөйтіп әрбір молекула поляризацияланады. Осының салдарынан диэлектриктің өріспен бағыттас жағы оң, қарама-қарсы жағы теріс зарядталады. Бұл құбылысты диэлектриктің поляризациялануы д.а.Поляризацияланған диэлектрик сыртқы поляризациялаушы өріске қарсы қосымша электр өрісін тудырады. Сондықтан диэлектриктердегі өріс сыртқы өрістен кем болады.

Диэлектриктердегі электростатикалық өріс кернеулігінің тұйық бет бойымен алынған ағыны сол беттің ішінде орналасқан еркін және байланыстағы зарядтардың алгебралық қосындыларының вакуумның диэлектрлік өтімділігіне қатынасына тең болу керек: (1).q_eжәне q шамаларын сәйкес зарядтардың көлемдік тығыздықтары арқылы өрнектесек (1) қатынасты: деп жазуға болады, мұндағы V_ss тұйық бетпен шектелген көлем. пайдалансақ:
(2). (2) өрнегінің сол жағына Гаусс-Остроградский теоремасын қолдансақ, (3). (3) теңдік диэлетрикті қамтитын кез келген көлем үшін орындалатын болғандықтан: divD= (4). -ығысу векторы д.а.

Сонымен, диэлектриктегі электростатикалық өрісті сипаттау үшін еркін зарядтармен ғана анықталатын электрлік ығысу векторы деген шама ендіру қолайлы екен.Кейде (4) теңдеуге электрлік ығысу вектоырының көздері еркін зарядтар болып табылады, оның күш сызықтары еркін зарядтарда басталып, еркін зарядтарда басталып, еркін зарядтарда аяқталады деп те мағына береді.
пайдалансақ, (5). - диэлектриктің салыстырмалы өтімділігі, ал -диэлектрлік өтімділік д.а. Салыстырмалы диэлектрлік өтімділік біртекті диэлектриктегі өрістің кернеулігі вакуумдегі өріс кернеулігімен салыстырғанда неше есе азаятындығын көрсетеді. Мысалы, біртекті диэлектрик ортадағы еркін нүктелік зарядтың q ығысу векторын
(6). Ал вакуумде сол зарядтың өріс кернеулігі (7).

31. Асқын өткізгіштік. Токтың қуаты және жұмысы. Асқын өткізгіштік құбылысты 1911 жылы Каммерлинг-Оннес ашқан.Асқын өткізгіштік байқалатын металдар үшін критикалық температура 0,01-ден 20К дейінгі температуралар аралығында жатады. Мысалы, вольфрамның критикалық температурасы T_k=0,1K, алюминийдікі T_k=1,2K. Критикалық температурадан жоғары температураларда металдың кедергісі нөлден өзге және температураға тәуелділігі қалыпты металдардағыдай болады. Сондықтан асқын өткізгіштік күй мен қалыпты күйді металдың екі фазасы ретінде қарастыруға болады. Басқаша айтқанда, критикалық температурада металл қалыпты фазадан асқын өткізгіштік фазаға ауысады. Бұл кезде энергия бөлінуі, болмаса жұтылуы байқалмайды, яғни бұл алмасу кезінде ішкі энергия секірмелі түрде өзгеретін болғандықтан екінші ретті фазалық алмасуға жатады.

Қалыпты фазадағы металдардың жылу сыйымдылығы температураға тура пропорционал, ал асқын өткізгіш фазадағы металдардың жылу сыйымдылығы температура бойынша экспоненциалды түрде өзгереді. Критикалық температура

жылу сыйымдылық секірмелі түрде өзгереді.Мұндай құбылыстардың байқалу себебі температура критикалық температуға жақындаған сайын электрондардың бір бөлігі “асқын аққыш” электрондық сұйыққа конденсацияланады. Осы электрондық сұйық кристалл бойымен ешбір кедергіссіз қозғалады, сөйтіп асқын өткізгіштік байқалады. Температура абсоллюттік нөлге жеткенде электрондардың бәрі асқын аққыш сұйықтың құрамына кіреді,керісінше, температура жоғарлаған кезде электрондық сұйықтың құрамына кіретін электрондардың саны азаяды.Температура критикалық температураға жеткен кезде, аққыш фаза жоғалып, металл қалыпты күйге көшеді.

Температура критикалық температурадан төмен болғанда “асқын аққыш” электрондық сұйықтың пайда болу себебі: электрондар бір-бірімен кулондық әсердің нәтижесінде тебілумен қатар, иондармен соқтығысқан кезде фонондар жұтып және оларды қоздырады, яғни бірі фонон қоздыратын, екіншісі фонон жұтатын екі электронның арасында байланыс пайда болып, олар бір-бірін тартады. Міне, осы тартылыс күші тебіліс күшімен аздап артығырақ бола бастаса, электрондар екі-екіден қосақталады. Қосақталынған электрондардың жиыны электрондық сұйықты құрайды.

dq және U потенциал айырымы арқылы өткен кезде істелінетін жұмыс: dA=dq*U (1)

dq=Idt болғандықтан, dA=I*Udt (2). Сондықтан осы бөлікте ток тасымалданған кезде дамытылатын қуат: (3). Бұл формула кернеудің түсуі U болатын тізбек бөлігінде дамытылатын толық қуатты анықтайды. Егер кернеудің барлық түсуі сыртқы R кедергіде болса, U=IR, және бұл кезде осы кедергіде бірлік уақытта бөлінетін жылудың мөлшері қуатпен анықталады, яғни: Q=P=I²R (4). Ал dt уақытта бөлінетін жылудың шамасы: dQ=I²R*dt (5). Соңғы екі формулалар Джоуль-Ленц заңының математикалық өрнектері.

32. Жартылайөткізгіштер.Өзінің өтімділік сипаттамалары бойынша жартылайөткізгіштер электрондық (n-типті) және кемтіктік (p-типті) болады.n-типті жартылайө-те қозғалмалы зарядты тасушылар теріс таңбалы электрондар, ал p-типті жар.ө-те оң таңбалы кемтіктік болып келеді. Бос тасушылардың артық концентрациясы жартылай өткізгіштің кристалды торына қоспаларды енгізу арқылы іске асырылады. Қоспалар донорлық және акцепторлық болады. Донорлар деп қоспаның атомдарын айтады, олардың валенттік электрондары берілген жартылай өткізгіштің атомындағыдан артық. Донорлық қоспалар электрондық өтімділкті арттырады. Акцепторлар деп қоспалардың атомдарын айтады, олардың валенттік электрондары берілеген жартылай өткізгіштің атомдарынан кем. Акцепторлық қоспалар кемтіктік өтімділікті айтады.

Егер 4-валентті германийге 5-валентті мышьяк атомын қосса онда мышьяк төрт көршілес германий ковалентті байланыс түзеді. Мышьяк атомының бесінші валентті электроны ковалентті байланысқа қатыспайды. Ол мышьяк атомының ядросымен өте нашар байланысқан сондықтан бөлме температурасында одан оңай бөлінеді.Осының нәтижесінде жартылай өткізгіште бос электрондар пайда болады, ал мышьяктың атомы оң зарядтанған ионға айналады. Кемтік пайда болады. Кез келген жартылай өткізгіште, концентрациясы басымдау заряд тасымалдаушылар негізгі заряд тасымалдаушылар д.а. Негізгілерден басқа зарядты негізгі емес тасымалдаушылар д.а.

Егер 4-валентті германийға кез келген 3-валентті элементті қосса, мысалы индий, онда индий атомы германий атомын алмастырады және көршілес атомдармен кованлентті байланысқа түседі. Индийдің 3-валенттік байланысы болғандықтан онда байланыстардың біреуі индий атомының германиймен байланысы толтырылмай қалады, яғни индий атомының жанында кемтік пайда болады.

Таза жартылай өткізгіштің электрөткізгіштігі:

, ал (, - негізгі және қоспа атомдардың концентрациясы, ал - электрондардың негізгі және қоспа атомдардың шашырауының эффектілі көлденең қимасы) екенін еске алсақ, қоспалы жартылай өткізгіштің электрондық электрөткізгіштігі:

Мұндағы қоспа атомдардың салыстырмалы концентрациясы.