egp-3.4· Fəsil 3: Elektrodinamika· ~13 dəq

Maddələrdə elektrik cərəyanı

Metallarda, mayelərdə (elektroliz), qazlarda və yarımkeçiricilərdə cərəyan; Faradey qanunu

Elektrik cərəyanı müxtəlif mühitlərdə fərqli yükdaşıyıcıların hərəkəti ilə yaranır. Metallarda yükdaşıyıcılar sərbəst elektronlardır; temperatur artdıqca müqavimət R=R0(1+α⋅Δt)R = R_0(1 + \alpha \cdot \Delta t) qanunu ilə böyüyür. Elektrolit məhlullarında (turşu, qələvi, duz məhlulları) cərəyanı müsbət və mənfi ionlar daşıyır; məhluldan cərəyan keçdikdə elektrodlarda maddə ayrılır — bu hadisə elektroliz adlanır. Faradeyin elektroliz qanununa görə ayrılan maddənin kütləsi keçən yüklə düz mütənasibdir: m=k⋅q=k⋅I⋅tm = k \cdot q = k \cdot I \cdot t, burada kk — elektrokimyəvi ekvivalentdir. Qazlarda cərəyan yalnız ionlaşma baş verdikdə (qaz boşalması) mümkündür; yarımkeçiricilərdə isə yükdaşıyıcılar həm elektronlar, həm də «deşiklər»dir və temperatur artdıqca onların müqaviməti azalır.

📌Nümunə

Məsələn: elektrokimyəvi ekvivalenti k=0,0001k = 0,0001 kq/Kl\text{kq/Kl} olan maddənin məhlulundan I=2I = 2 A cərəyan t=100t = 100 s keçərsə, ayrılan maddənin kütləsi m=k⋅I⋅t=0,0001⋅2⋅100=0,02m = k \cdot I \cdot t = 0,0001 \cdot 2 \cdot 100 = 0,02 kq\text{kq} =20= 20 q olar.

Əsas terminlər

Elektroliz — Məhluldan cərəyan keçdikdə elektrodlarda maddənin ayrılması hadisəsi.
Elektrokimyəvi ekvivalent (kk) — Vahid yük keçdikdə ayrılan maddənin kütləsini göstərən kəmiyyət; vahidi kq/Kl.
İon keçiriciliyi — Elektrolit məhlullarında cərəyanın müsbət və mənfi ionlarla daşınması.
Deşik — Yarımkeçiricidə müsbət yük daşıyıcısı rolunu oynayan boş elektron yeri.
Qaz boşalması — Qazın ionlaşması nəticəsində onda cərəyanın yaranması prosesi.
Müqavimətin temperatur əmsalı (α\alpha) — Temperatur 1 dərəcə dəyişdikdə müqavimətin nisbi dəyişməsini göstərən əmsal; vahidi 1/∘C1/{}^\circ\text{C}.
Əsas düsturlar
KəmiyyətİşarəDüsturVahid
Ayrılan kütləmmm=k⋅I⋅tm = k \cdot I \cdot tkq
Ayrılan kütlə (yüklə)mmm=k⋅qm = k \cdot qkq
Elektrokimyəvi ekvivalentkkk=m/qk = m/qkq/Kl
Metalın müqavimətiRRR=R0(1+α⋅Δt)R = R_0(1 + \alpha \cdot \Delta t)Ω

Faradey elektroliz qanunu və metalın müqavimətinin temperaturdan asılılığı.

Müxtəlif mühitlərdə yükdaşıyıcılar
MühitYükdaşıyıcıTemperatur artdıqda müqavimət
MetallarSərbəst elektronlarArtır
ElektrolitlərMüsbət və mənfi ionlar—
Qazlarİonlar və elektronlar—
YarımkeçiricilərElektronlar və deşiklərAzalır

Hər mühitdə cərəyanı daşıyan hissəciklər fərqlidir.

✎Misin elektrolizində ayrılan kütlə
  1. 1Verilənlər: k=0,00033k = 0,00033 kq/Kl, I=2I = 2 A, t=1000t = 1000 s.
  2. 2Düstur: Faradey qanunu: m=k⋅I⋅tm = k \cdot I \cdot t.
  3. 3Hesablama: m=0,00033⋅2⋅1000=0,66m = 0,00033 \cdot 2 \cdot 1000 = 0,66 kq.
  4. 4Cavab: Ayrılan misin kütləsi m=0,66m = 0,66 kq.
✎Naqilin qızdırılmada müqaviməti
  1. 1Verilənlər: R0=10R_0 = 10 Ω, Δt=50 ∘C\Delta t = 50\ ^\circ\text{C}, α=0,004 1/∘C\alpha = 0,004\ 1/{}^\circ\text{C}.
  2. 2Düstur: R=R0(1+α⋅Δt)R = R_0(1 + \alpha \cdot \Delta t).
  3. 3Hesablama: α⋅Δt=0,004⋅50=0,2\alpha \cdot \Delta t = 0,004 \cdot 50 = 0,2; R=10⋅(1+0,2)=10⋅1,2R = 10 \cdot (1 + 0,2) = 10 \cdot 1,2.
  4. 4Cavab: Yeni müqavimət R=12R = 12 Ω.
🚫Tez-tez səhv

Onluq vergülü itirmə: 0,00033⋅2⋅1000=0,660,00033 \cdot 2 \cdot 1000 = 0,66 kq-dır, 6,6 və ya 0,066 deyil. Tərtibləri diqqətlə say.

⚠️Diqqət

Zamanı saniyəyə çevir: dəqiqə verilibsə t=dəq⋅60t = \text{dəq} \cdot 60 götür (məsələn 5 dəq =300= 300 s), yoxsa kütlə səhv çıxar.

⚠️Diqqət

Gərginlik və müqavimət verildikdə əvvəlcə I=U/RI = U/R tap, sonra m=k⋅I⋅tm = k \cdot I \cdot t düsturunda istifadə et.

💡Qeyd

Kütlə cərəyanla DÜZ mütənasibdir: II 2 dəfə artarsa, ayrılan kütlə də 2 dəfə artır (kvadratı ilə deyil).

🚫Tez-tez səhv

Metalda temperatur artdıqca müqavimət ARTIR; azalma yalnız yarımkeçiricilərə xasdır — bu ikisini qarışdırma.

Qaydalar

  1. 1Metallarda yükdaşıyıcı sərbəst elektronlardır; müqavimət R=R0(1+α⋅Δt)R = R_0(1 + \alpha \cdot \Delta t).
  2. 2Elektrolitlərdə cərəyanı ionlar daşıyır (ion keçiriciliyi).
  3. 3Faradey qanunu: m=k⋅q=k⋅I⋅tm = k \cdot q = k \cdot I \cdot t (kk — elektrokimyəvi ekvivalent).
  4. 4Qazlarda cərəyan ionlaşma (qaz boşalması) nəticəsində baş verir.
  5. 5Yarımkeçiricilərdə yükdaşıyıcılar elektron və deşiklərdir; temperatur artdıqca müqavimət azalır.

Məşq

15 asan · 15 orta · 15 çətin

Hər testdə təsadüfi 10 sual seçilir

AsanOrtaÇətinQarışıq