Ферромагнетиктердің магниттелу қисығы.Гистерезис тұзағы

Ферромаг. Магниттелгіштігі өріс кернеулігіне тәуелділігі сызықты емес.Магниттелгіштік кернеулік өскен сайын өседі және кернеуліктің белгілі бір мәнінде өзінің қанығу мәніне жетеді.Магнит өрісі индукциясының кернеулікке тәуелділігі магниттелу қисығы деп ата-ды.Бұл қисық қанығу деңгейіне жетпейді.Егер алғашықы кезде магниттелмеген ферромагнитикті периодты магнит өрісіне орналыстырса,магниттелу қисығының түрі тұзақ тәріздес болады.Бұл тұзақты гистерезис тұзағы деп атайды.

Магниттік моменті нөлге тең күйдегі феррамагнетиткі магнит өрісіне қойған кезде оның магниттелуі ОА қисығы бойымен жүреді. Осыдан кеін магнит өрісін кішірейтетін болсақ,магниттелу процесі қисықтың АС бөлігіне сәйкес жүреді. Магнит өрісі кернеулігі нөлге айналған кезде, индукцияның мәні ОС кесіндісінің ұзындығымен анықталад,яғни нөлге айналмайды. Индукцияның бұл мәнін қалдық индукция д.а. магнит өрісі кернеулігін қарсы бағытта өзгерткен кезде (О—Д бағытта)магниттелу ДС бөлікке сәйкес жүреді. Кернеулік ОД кесіндіге сәйкес мәні коэрцитивті күш д.а.

Магниттелу F нүктесіне сәйкес күйге жеткенне соң магнит өрісінің кернеулігін кері жаққа қарай өзгерте бастасақ,магниттелу процесі FGKA бөлікке сәйкес жүреді.Ферромагнетиктерді екі топқа бөледі.Бірінші топқа жататын материалдар айнымалы токтар электротехникасында (мыс.трансформаторда),екінші топқа жататын материалдар тұрақты магниттер ретінде қолданылады.

39. Шала өткізгішті диод және транзистор. Екі түрлі шала өткізгіштерден p – n өткел жасасақ,бұл өткел тоқты p – n бағытта өткізеді екен.Осы бағытта тура бағыт деп атайды.Тура бағыттағы негізгі ток тасымалдаушылардың ток күші өткелге берілген кернеу артқан сайын жылдам өседі,себебі тіке бағытта пайда болатын электр өрісі өткелдің енін кішірейтеді,ал бұл қарсы қозғалыстағы кемтіктер мен электрондардың рекомбинациялану ықтималдығын азайтады,яғни p – n өткелдің кедергісін кемітеді.Есептеулер p – n өткел арқылы жүретін токтың кернеуге тәуелділігі өрнегімен анықталатынын көрсетеді.Мұндағы негізгі емес ток тасымалдаушылардың тудыратын тогы. p – n өткелге кері бағытта кернеу берген кезде ток өзңнің негізгі еместер туғызатын қанығу мәніне аз кернеуде-ақ жетеді.Кернеуді одан әрі өсірген кезде ток кері бағытта көпке дейін өзгермей қалады.Кері бағытта берілген кереудің мәні p – n өткелді тесіп өту мәніне жеткен кезде ток кенеттен өседі.Диод негізі айнымалы токты түзету үшін қолданылады.Жартылай өткізгішті транзисторлар (триод) жасау үшін 2p типті жартылай өткізгіштің орнына жұқа етіп 1 мкм n типті жартылай өткізгіш енгізіледі.Өткізгіштің типтерінің алмасуына қарай p – n – p және n – p –n транзисторлар қарастырылады.Ортаңғы элемент база,сол жағындағы эмиттер,ал оң жағындағы коллектор деп аталады.Қысқаша p – n – p транзисторының жұмыс істеу принципін қарастырайық.Мұндай транзисторларды дайындау үшін n-типті германий пластина алып,оның екі жағына балқытып индий кіргізеді.Эмиттер мен коллектордағы негізгі ток тасымалдаушылардың (кемтіктердің) концентрациясы базадағы негізгі ток тасымалдаушылардан(электрондардан) көп болуы керек.Эмиттер мен база бағытында кернеу тура бағытта,ал база-коллектор өткеліне кері бағытта үлкен кереу беріледі.

40. Парамагнетиктердің магниттелу механизмдері және олардың магниттелу коэффициенті. Парамагнетиктердің атомдарының (молеку лаларыньщ) магниттік моменттері нөлден өзге. Парамагнетикті сыртқы магнит өpiciнe қойған кезде оның молекулаларының магниттік моменттері қосымша энергия алады.

(10.11)

Бұл формуладан қосымша энергияның шамасы Р және В векторларының арасындағы 90°-тан кем болғанда, аз мәндерін, ал = 0° болғанда, ең аз мәнін қабылдайды (W = -PB). Олай болса сыртқы магнит өpici бар кезде атомдардың магниттік моменттерінің бағыттары өpic бағытымен сүйір бұрыш жасайтын күй энергетикалық тұрғыдан қолайлы күй болады, ceбeбi бұл кезде толық энергия мүмкін болғанша аз мән қабылдайды. Мұндай күйде парамагнетиктің бірлік көлемнің магниттік моменті нөлден өзгеше болады, яғни парамагнетик магниттелген күйде болады. Парамагнетиктің осылай магниттелуін бағытталғыштық магниттелу деп атайды. Магниттелген парамагнетиктің атомдарының магниттік момент­терінің магнит өpici бағытымен бұрыш жасау ықтималдығы Больцман таралуымен анықталуы керек:

(10.12)

Магниттік моменттерінің бағыттары денелік бұрыштың ішінде жататын молекулалардың саны dn болса,

(10.13)

бірлік көлемдегі молекулалардың саны, бұл теңдіктен

(10.14)

Бірлік көлемде орналасқан молекулалардың магниттік моменттерінің магнит өpiciнe проекцияларының орта мәні, яғни магниттелгіштік , мұндағы - Ланжевен функциясы деп аталады. Магниттелгіштіктің магнит өpiciнe тәуелділігі 7.8.4.1-суретте көрсетілгендей болады. Магнит өрісінің белгілі бip мәнінен бастап магниттелгіштік өзінің қанығу мәніне жетеді, яғни бірлік көлемдегі барлық молекулалардың магниттік моменттері өpic бойымен бағытталады.

Бұл өpicтiң шамасы өте үлкен болмаса, яғни шарты орындалатын болса, Ланжевен функциясын -ның дәрежесі бойынша жіктеуге болады, сонда

(10.15)

Соңғы тендікті қатынасымен салыстырсақ

(10.16)

Сонымен парамагнетиктердің магниттелу коэффициенті молеку­лалардың концентрациясына және олардың магниттік моментінің квадратына тура пропорционал да, температураға кepi пропорционал екенін көреміз. Парамагнетиктердің магниттелу коэффициентінің температураға кepi пропорционал екендігін тәжірибе жүзінде көрсеткен П.Кюри, сондықтан бұл тәуелділікті Кюри заңы деп атайды.

41.Ток бар кездегі электр өpici. Өткізгіштегі электростатикалық өрістің нөлге тең екендігін білеміз. Егер өткізгіш арұылы тұрақты ток жүретін болса, . Ендеше, Ом заңының дифференциалдық түрінен ток бар кезде өткізгіштегі өрісінің нөлге тең емес екендігін көреміз:

Ток тығыздығының сызықтары өткізгіш бетіне параллель болғандықтан, өpic кернеулігінің де бағыты өткізгіш бетіне параллель болады. Электр өpici кернеулігінінің тангенциал құраушысының бip ортадан екінші ортаға өткен кезде үзіліссіз өзгеретінін еске алсақ, өткізгіш маңындағы электр өрісінің тангенциал құраушысының шамасы өткізгіш ішіндегі өpic тангенциал құраушысына тең болуы керек. Ал өpic кернеулігінің нормаль құраушыларының айырымы

.

Егер өткізгіш ішіндегі тең болса, өткізгіш маңындағы өpic кернеулігінің нормаль құраушысы болуы үшін, өткізгіш бетінде зарядтар шоғырлануы керек, яғни

Сонымен, тұрақты ток жүріп тұрған өткізгіш бетінде зарядтар болады, міне, осы зарядтар өткізгіштің ішінде электр өрісінің болуын, яғни ол арқылы токтың жүруін қамтамасыз етеді екен.

Егер өткізгіш біртекті болмаса, онда зарядтың көлемдік тығыздығы пайда болады.

42. Электролиз. Егер ерітіндіге өткізгіш пластиналар (электродтар) салып, оларды ток көзімен қосса, тізбек арқылы ток жүреді. Тізбек екі бөліктен тұрады - бipi электролит, екіншісі металл өткізгіш. Электролиттегі ток тасымалдаушы зарядталған бөлшектер оң және тepic иондар, ал металдардағы - электрондар. Ал ток болса зарядтың реттелген ағыны, сондықтан электрондық және иондық өткізгіштердің шекарасында елеулі рөл аткаратын алмасулар болуға тиісті. Шынында анодта оған келген тepic иондар (аниондар) өзінің артық электрондарын анодка беріп, бейтарап атомдарға, ал катодта оған келген оң иондар (катиондар) қосымша электрондар алып, бейтарап атомдарға айналуға тиісті. Тек осындай алмасу болған жағдайда ғана электролиттегі қосынды ток металдағы электрондық токка тең болады (8.2.3.1-сурет)

Сонымен электролит-металл тізбегі аркылы ток жүрген кезде электролитте химиялық ажыратылу (жіктелу) процесі жүреді. Бұл құбылысты электролиз деп атайды және оны 1833 жылы М. Фарадей ашқан. 8.2.3.1-сурет

Электролиз құбылысы кезінде электродтарда заттар бөлініп шығады. Бөлініп шықкан заттың массасын анықтау үшін зарядтың сақталу заңын қолданса жеткілікті.

Егер тізбек аркылы Q электрлік заряд өтсе, әpбip электродка иондар «жабысады». Бip грамм-ион қарастырсак, онда иондар болады. Бұл кезде әрбір электродта грамм иондар, яғни бейтарап заттың грамм атомдары бөлінеді. Ионның атомдық салмағы А болса, тізбек аркылы Q заряд өткен кезде электродта бөлінетін заттың массасы

(8.2.3.1)

Соңғы формулаға кіретін шама , бip-гpaмм электронның (грамм -протонның) заряды. Бұл шаманы f әрпімен белгілейді және Фарадей саны деп атайды эквивалент. Тізбек аркылы өткен зарядтың шамасы ток күші және уақыт аркылы өрнектеп, (5.11.3.2) формуланы былай жазуға болады.

мұндағы - грамм-эквивалент деп аталады. Сонымен, электролиз кезінде электродтарда бөлінетін заттың шамалары грамм эквивалентпен тізбек арқылы өткен зарядтың шамасына пропорционал. Б.С.Якоби электролизді бедерлі модельдердің металдық көшірмесін алу үшін колдануды ұсынды. Бұл әдісті гальванопластина деп атайды.