Өздігінен өткізгіштігі бар газдар: электрондар және иондар (соққы иондау)

"Тұрақты электр тогы" тақырыбы Орта (толық) мектептің физика курсында "Электродинамика" бөлімінің бір бөлігі болып табылады. Бұл бөлім әдетте "Термодинамика" бөлімінен кейін оқытылады және осы тақырып немесе Х сыныпты физика курсын аяқтайды (г. Я. Мякишева, Б. Б. Буховцева, А. З. Синякова, А. А. Пинский, С. В. Громова, Н. В. Шаронова және т.б. авторлық оқулықтар), немесе ХІ сыныпты физика курсын бастайды (А. В. Касьянов, Л. Э. Генденштейн, Ю. И. Дика, Н. С. Пурышева, Н. Е. Важеевская, С. А. Тихомирова, Б. М. Яворский оқулықтары).

Тұрақты токтың заңдылықтары бастапқыда VIII сыныпта "ток күші, кернеу, кедергі", "жұмыс және ток қуаты"тақырыптарында оқытылады. Бұл материалды зерттеуге X немесе XI класстағы тұрақты ток заңдарын зерттеуге қарағанда біршама уақыт бөлінеді. Сол кезде оқушылардың политехникалық білімі электрлендіру және электр энергетикасының физикалық негіздерінің білімдерімен толықтырылады, оқушылар кейбір электр құралдарымен жұмыс істей білу дағдысы мен біліміне ие болады. Тұрақты токтың заңдарын оқып-үйрену оқушылардың еңбек тәрбиесі үшін де маңызды, себебі кез келген өнеркәсіптік өндірісте, ауыл шаруашылығында, тұрмыста балалар электр энергиясын пайдалану арқылы кездеседі. Сонымен қатар, интернационализм мен патриотизмді тәрбиелеу үшін оқылатын материалдың маңызы туралы айту маңызды, өйткені бұл тақырыпта ғылымның интернационалдық сипатын көрсететін және электродинамиканың дамуына орыс ғалымдарының елеулі үлесін көрсететін және осы бөлімнің жетістіктерін пайдаланатын көптеген жарқын мысалдар бар.

Әр түрлі ортадағы электрөткізгіштік процестерін зерттеу оқушыларды электрониканың физикалық негіздерімен таныстырады-ғылыми-техникалық прогрестің ең тиімді және перспективалық бағыттарының бірі. Вакуумдық диодтың, электронды-сәулелі түтіктің, жартылай өткізгіш диодтың, транзистордың және т.б. құрылысы мен әрекеті қарастырылады. Бұл осы тақырыптың үлкен политехникалық мәнін анықтайды. Әр түрлі ортадағы электр тогын зерттеу тек политехникалық мағынаға ғана емес, сонымен қатар үлкен тәрбиелік және дүниетанымдық мәнге ие: мұнда суеверия мен қорқыныш көзі (найзағай, Эльма және т.б. оттары) болған құбылыстар зерттеледі, оқушыларды заттың төртінші жағдайы – плазмамен таныстырады.

Электрондардың үздіксіз қозғалысы тұрақты ток-металл сым сияқты өткізгіш материал арқылы электрондардың үздіксіз қозғалысы. Зарядталған бөлшектер оң ( + ) әлеуетке қарай қозғалады. Электр энергиясының ағынын құру үшін Тұрақты токтың қоректендіру көзінен және тұйық контурды құрайтын сымнан тұратын электр тізбегі талап етіледі. Мұндай тізбектің жақсы мысалы-шам. Кері зарядталған электрондар сым арқылы қуат көзінің оң (+) полюсіне қарай қозғалса да, токтың қозғалысы қарама-қарсы бағытта көрсетіледі. Бұл сәтсіз және шатастыратын келісімнің салдары болып табылады. Токпен эксперимент жасаған ғалымдар электрдің ( + ) - дан ( - ) - ға ( - ) қарай қозғалатынын және бұл электрондардың ашылуына дейін жалпы қабылданған болатын деп есептеді. Шын мәнінде, теріс зарядталған бөлшектер ток қозғалысының бағыты ретінде көрсетілген бағытқа қарама-қарсы оң полюске жылжиды. Бұл түсіндіруді үзеді, бірақ келісім қабылданғаннан кейін, қазірдің өзінде бірдеңені түзету қиын.



3-сурет Электрондардың үздіксіз қозғалысы

Кернеу, ток және кедергі сым немесе басқа өткізгіш арқылы өтетін электр, U кернеуімен, I тогымен және R кедергісімен сипатталады. Ток-өткізгіштегі электрондар ағыны, ал кедергі-оның үйкеліс күші. Тұрақты электр тогын ұсынудың жақсы жолы-шлангпен ағымдағы сумен ұқсас. Кернеу теріс зарядталған электрондардың артығынан сымның бір шетінде өсіп келе жатқан әлеует болып табылады. Бұл шлангтегі судың жоғары қысымына ұқсайды. Потенциал электрондарды сым арқылы оң заряд аумағына жылжытады. Бұл әлеуетті энергия кернеу деп аталады және вольтпен өлшенеді. Тұрақты электр тогы-амперде өлшенетін электрондар ағыны. Ол шланг бойынша су қозғалысының жылдамдығы сияқты. Ом-электрлік кедергіні өлшеу бірлігі. Өткізгіш атомдары электрондар аз үйкеліспен өтетін болады. Оқшаулағыштарда немесе нашар өткізгіштерде атомдар күшті қарсылық көрсетеді немесе зарядталған бөлшектердің орын ауыстыруына кедергі жасайды. Ол арқылы өткен кезде шлангтағы судың үйкелуіне ұқсас. Осылайша, Кернеу қысым сияқты, шығыс-ток және гидравликалық кедергі – электр

Тұрақты ток жасау статикалық электр металл сым арқылы ажыратылуы мүмкін болса да, ол тұрақты ток көзі емес. Олар батареялар мен генераторлар болып табылады. Батареяларда тұрақты ток электр энергиясын жасау үшін химиялық реакциялар қолданылады. Мысалы, автомобиль аккумуляторы күкірт қышқылының ерітіндісіне салынған қорғасын пластиналардан тұрады. Пластиналар желіден немесе автомобиль генераторынан заряд алған кезде, олар химиялық өзгереді және зарядты ұстап қалады. Бұл тұрақты ток көзі содан кейін автомобиль фараларын және т.б. қоректендіру үшін пайдаланылуы мүмкін. Басқа батареяны лимоннан жасай аласыз. Ол зарядтауды талап етпейді, бірақ түрлі металдардың қышқыл реакциясына байланысты. Мыс пен мырыш жақсы жұмыс істейді. Мыс сымын немесе монетаны пайдалануға болады. Басқа электрод ретінде мырышталған шеге пайдалануға болады. Темір де жұмыс істейді, бірақ жақсы емес. Мыс сымдарын және қарапайым лимонға гальванизацияланған шегені шайқап, олардың арасындағы кернеуді вольтметрмен өлшеу жеткілікті. Кейбіреулері осы батареяның көмегімен шам шамды жағады.

Магниттің Солтүстік және Оңтүстік полюстері арасында оралған сымнан жасалған генератор сенімді көзі болып табылады. Осылайша, тұрақты электр тогы-металл сым сияқты оң полюске теріс электрондардың үздіксіз қозғалысы. Зарядталған бөлшектерді өту үшін тізбек қажет. Онда ток қозғалысының бағыты электрондардың ағынына қарама-қарсы. Тізбек кернеу, ток және кедергі сияқты шамалармен сипатталады. Тұрақты ток көздері аккумуляторлар мен генераторлар болып табылады.



5- сурет Магниттің Солтүстік және Оңтүстік полюстері