Тақырыбы: Өткізгіштің меншікті кедергісін есептеу

Тақырыбы: Металдар мен қорытпалардың электр өткізгіштігі

2.2.19. кезде мыстағы электрондардың еркін жүгіру ұзындығын есептеу керек, егер осы температура кезінде оның меншікті кедергісі тең болса.

Шешуі

Кванттық теория ұғымына сәйкес, металлдардың меншікті кедергісі электрондардың еркін жүгіру ұзындығы қатынасымен байланысқан

.

Мыстағы еркін электрондардың концентрациясы

Осыған орай, еркін жүгіру ұзындығы болады

.

2.2.23. Мыс сымының бойымен қашықтық жүретін электронның жүру уақытын анықтау керек, егер мыстың меншікті кедергісі , ал өткізгіштің соңындағы потенциалдардың айырмасы болса. Бұл қашықтықты электрон, соқтығыссыз қозғалып, потенциалдардың сол айырмасы кезінде, қанша уақытта ұшып өтеді? Сигналды беру уақыты қанша?

Шешуі

Ом заңынан шыққан, меншікті өтімділік болады. Мыстағы еркін электрондардың концентрациясы (2.2.19 есептің шешуіне қара). Сонда электрондар дрейфінің орташа жылдамдығы

.

Өткізгіш бойында электрон дрейфінің уақыты .

Тор тетіктерімен соқтығыс жоқ боған кезде электрон теңүдемелі қозғалады және ұшып өту уақыты

Желі сымдарының бойымен энергияны беру электрмагниттік өріспен жүзеге асады, жарық жылдамдығымен сымдардың бойымен таралады. Сымды қоршаған орта ауа болып табылады, сигналды беру уақыты

.

8-практикалық сабақ

Тақырыбы: Өткізгіштің сызықтық кеңею температуралық коэффициентін есептеу

2.2.30. Сызықтық кеңеюдің температуралық коэффициентін және нихромдық талсымның ұзаруын анықтау керек, егер -дан -ға дейін температура жоғарлаған кезде, талсымның электрлік кедергісі -нан -ға дейін өзгеретіні белгілі болса. Суық күйінде талсымның ұзындығы . Нихромның меншікті кедергісінің температуралық коэффициентін тең деп қабылдау керек.

Шешуі

Талсым кедергісінің температуралық коэффициенті:

Сонда

.

Осыдан

м.

2.2.32*. температура кезіндегі мыстың меншікті жылусыйымдылығын есептеу керек. Оны графикте (сапалы) бейнелеңіз, температура төмендеген кезде мыстың меншікті жылусыйымдылығы қалай өзгереді?

Шешуі

Металдың меншікті жылусыйымдылығы мына өрнекпен анықталады

,

мұнда — кристалдық тордың жылусыйымдылығы; — электрондық газдың жылусыйымдылығы.

Дебая температурасынан жоғары температуралар кезінде электрондық жылусыйымдылық кристалдың толық жылусыйымдылығының көп емес бөлігін құрайды. Мыс үшін , сондықтан кезінде жылусыйымдылыққа электрондық қосылымды есекермеуге болады.

кезде Дюлонга — Пти заңына сәйкес, кристалдық тордың молярлық жылу сыйымдылығы -ге тең, мұнда — универсалды газдық тұрақты.

Сонда .

-ден дейін температура төмендеген кезде жылу сыйымдылығы іс жүзінде тұрақты болып қалады. төмен температура аумағында қатты денелердің жылу сыйымдылығы тез азайғаны байқалады.

9-практикалық сабақ

Тақырыбы: Өткізгіштің меншікті кедергісін есептеу

2.2.34. -дан -ға дейін температура өзгерген кезде мыстың меншікті жылу өткізгіштігі қанша есе өзгергенін анықтау керек.

Шешуі

Видемана — Франца заңына сәйкес,

,

мұнда — меншікті өтімділігі; — Лоренц саны.

Осыдан аламыз,

2.2.39. Мыстың меншікті кедергісі, температурада -дан тұратын, құрайды. және температура кезіндегі мыстың меншікті кедергілердің қатынасын анықтау керек: .

Шешуі

Маттисен ережесіне сәйкес,

,

мұнда – тордың жылулық тербелістеріндегі электрондардың сейілуіне негізделген кедергі; — құрылымның біртекті еместігіндегі электрондардың сейілуімен байланысқан қалдық кедергі.

Таза мыс үшін . кезінде . Абсолютті нөл температураға жақын реалды металл өткізгіштің толық кедергісі, қалдық кедергіге тең. Осыдан аламыз

2.2.40*. Бірдей технологиялық өңдеуден өтетін екі өткізгіш денелер бар. Химиялық анализбен айқындалған, бірінші дененің құрамы ( ), ал екіншісінікі — ( ). Қандай материалдың меншікті өтімділігі өте жоғары болатындығын анықтау керек.

Шешуі

Линде ережесіне сәйкес, қоспадағы қалдық кедергінің өзгеруі:

,

мұнда — металл-ерітіндінің (мыстың) және қоспалық атомның валенттіліктерінің айырмасы.

Константа элементтердің периодтық жүйесінің бір периодта қоспалардың атомдары үшін бірдей, мысалы мырыш пен мышьяк үшін.

Мыс бірвалентті, онда мырышты енгізген кезде , ал мышьякты енгізген кезде .

Демек, мынаған көңіл бөлінуі тиіс, қалдық кедергі қоспалық атомдардың концентрациясына сызықты тәуелді болады. Сонымен,

,

Осыдан

Сонымен, бірінші материал кіші меншікті кедергіге ие, яғни меншікті өтімділігі өте жоғары болады.

10-практикалық сабақ