Пәнінен syllabus

реттелген қозғалысқа келтіреді де, олар аздаған жылдамдық алады. Бұл аз жылдамдықтың 
шамасын табуға болады. Егерде ток тығыздығының формуласына: 




q
n
j

j
1 А/мм
2
қойып

- жылдамдықты табуды оқушыларға ұсынуға болады. Оның 
мәні (10
-6
м/с) жылулық қозғалыстың жылдамдығынан өте аз болғандықтан дрейф (бір 
орында қалқып түру) жылдамдық деп те атайды. Электронның жылулық қозғалысының 
орташа квадраттық жылдамдығын: 
kT
m
2
3
2
2


формуласынан тауып (10
5
м/с) оны дрейф жылдамдықпен салыстырсақ, онда өте аз 
шама екені көрініп түр. Осы аз дрейф жылдамдығы өткізгіште электр тогының болуын 
қамтамасыз етеді. 
Металдарда электр тогын тасымалдаушы электрондар екепін дәлелдейтін іргелі 
тәжірибелер: 1) Рикке тәжірибесі (1901 ж.); 2) Маидельштам және Пакалскси тәжірибесі 
(1916 ж.); 3) Толмен және Стюарт тәжірибесі (1916ж.) 
Рикке тәжірибесі 28-суреттегі тізбек бойынша жүргізілді. Бір жыл бойы осы тізбек 
арқылы ток жіберілді.Осы уақыт ішінде одан өте үлкен заряд (3,5∙10
6
Кл) шамасы өтті, 
бірақта заттарда ешқандай массаның ауысуы немесе цилиндрлердің түсінің өзгеруі 
байқалмады. Қорытындысында металдарда электр тоғын тасушылар барлығында бірдей 
бөлшектер электрондар екені белгілі болды. Мандельштам және Папалекси, Толмен және 
Стюарт тәжірибелерінің идеясы электрондардың инерциясы 
бойынша қозғалысын тіркеу. 
Бірінші тәжірибеде электрондардың инерциялық қозғалысын 
тіркеу үшін телефон қолданылады, ал екінші тәжірибеде 
электронның таңбасы және меншікті заряд шамасы анықталып, 
индикатор ретінде гальвонометр пайдаланылған. Сондықтан, 
мектепте екінші тәжірибені түсіндіріп, біріншісі жөнінде 
оқушыларды таныстырса да болады. 
Мектеп физика курсында классикалық электрондық теорияны 
өткізгіштің кедергісінің пайда болуымен тізбек бөлігі үшін Ом 
заңын түсіндіру үшін қолданады. Осы кезде алынған формулаларды таддау:
;
2
2
L
m
S
ne
I
AE






2
2
ne
m
AE

Ом заңының қолданылу шегін көрсетеді, меншікті кедергінің (макроскопиялық шама) 
микропараметрлер:


,
,
,
,
e
n
m
,- ортадағы электрондық газды сипаттайды және меншікті 
кедергінің температураға байланысын тағайындайды. 
Берілген формулада электронның жылулық қозғалысының жылдамдығы 
ж

кірген. 
Сондықтан да классикалық электрондық теорияға Ом заңын қорытпай тұрып, 
оқушылармен «электр тоғының тарау жылдамдығы», «жылулық қозғалыс жыддамдағы"» 
ұғымдарын ажыратып қарастырады. 
Өткізгіште электр тоғының тарау жылдамдығы - өткізгіштегі зарядқа электр өрісінің 
әсерінің тарау жылдамдығы. Өріс лезде (жарық жылдамдығына жуық жылдамдықпен) 
электронды реттелген баяу қозғалысқа келтіріп, аз жылдамдық (секундына миллиметрдің 
оннан бір бөлігіндей) береді. 
Электрмагниттік өріс әсерінен электрондардың реттелген қозғалысының орташа 
жылдамдыгы өткізгіштегі ток күшін анықтайды: электрондардың реттелген 
қозғалысының жылдамдығы 
ор

үлкен болса, өткізгіштің көлденең қимасының ауданы S 
арқылы бірлік уақыт ішінде өтетін электрондардың саны көп болады. 
Әр электронның заряды е -ге тең болғандықтан, өткізгіштің көлденең қимасынан бірлік 
уақыт ішінде өтетін заряд шамасы - 

op
S
e
n




тең. Бірлік уақыт ішіндегі өткізгіштің көлденең қимасы арқылы өтетін заряд 
шамасы ток күшіне тең:
op
S
e
n
I





Осы формулаyы пайдаланып белгілі бір өткізuішті алып, ондағы электрондардың 
ретnелген қозғалысының жылдамдығын есептеген пайдалы. Мысалы, мыс үшін
3
28
10
9



м
т
Сu
; және ток күші
A
I
10

болғанда, көлденеңқимасы S  =1 мм
2
болса, онда
ор

= 0,7 м/с тең болады. 
Оқушылар электрондық бейтарап жылулық қозғалыс жылдамдығы мен дрейф 
жылдамдықтың айырмашылығын анық білуі керек. 
Классикалық электрондық теорияның қолданылу шегін, оның қиыншылықтарын 
көрсету үшін мына формуланы талдау арқылы көрсетуге болады: 





n
e
m
ce
2
2

-меншікті кедергінің Т -температурадан сандық тәуедділігін тағайындауға болады. 
Теория бойынша 
ж


~
)
~
(
T

, ал экспериментте: 
T
~

(
T



0

). Осы қиыншылық 
оқушыларға классикалық электрондық теорияның қоддану шегі барын көрсетеді. 
Әсіресе асқын өткізгіішпік қубылысын түсіндіре алмауы кезінде теорияның қолданылу 
шегі айқын 
байқалады. Классикалық теория 
бойынша металдардың меншікті 
кедергісі температура төмендеген сайын бірте-бірте азаюы 
керек (29-сурет, 1-график). 
Бұндай тәуелділік жоғарғы температурада сақталадц. Бірақта 
температура төмендегенде (бірнеше кельвин) бүл тәуелділік 
бүзылады, меншікті кедергі белгілі бір температурада шекті 
мәніне жетеді де (заттың түріне қарай әртүрлі) секірмелі түрде 
бірдей нольге айналады (29-сурет, 2-график). 
Ал, асқын өткізгіштікті тек квантгық физика ғана 
түсіндіреді. Мектепте асқын өткізгішті сапалы түрде 
қарастырады. Бағдарламаға асқын өткізгіштікті енгізу себебі қазіргі кезде 1000 астам 
асқын өткізгіш металдар мен қорытпалар бар. Заттың бүл қүбылысы: электрлік кедергісі 
нольге тең, жылу шығыны жоқ және практикада көп жерде қолданылады. 
Асқын өткізгіштікті және басқа да материалдарды классикалық электрондық 
теорияның түсіндіре алмауы оқушылардың ғылыми көзқарастарын қалыптастыруға 
мүмкіндік жасайды. Енді оқушылар классикалық электрондық теория метаддардың электр 
тоғын өткізу механизмін жуықтап түсіндіретін теория екендігін біледі. 

жүктеу/скачать 2.12 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: