Сұйық заттардың электр өткізгіштігі

Ерітінділердің электрөткізгіштігі.Ерітінділерде ток тасымалдайтын зарядталған бөлшектер диссоциация процeci кезінде пайда болатын оң және тepic иондар болғандықтан, ток тығыздығының формуласын төмендегідей түрде жазуға болады

Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru (8.2.2.1)

мұндағы Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru - иондарының зарядының модулі Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru және Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru - оң және тepic иондардың қозғалғыштықтары, Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru - пар иондардың динамикалық тепе-тең күйдегі концентрациясы.

Енді (8.2.1.1) формуланы пайдалансак,

Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru (8.2.2.2)

Соңғы формуладағы иондардың қозғалғыштықтары мен диссоциация коэффициенті ерітілген заттың концентрациясына, температураға тәуелді, бірак, электр өpici кернеулігінің бірнеше миллион Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru мәніне дейін бұл тәуелділік өте әлсіз. Сондықтан (8.2.2.2) формуланы ерітінділер үшін Ом заңының дифференциалдық түpi деп қарастыруға болады. Олай болса, ерітінділердің электрөткізгіштігі Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru .

Ерітілген заттың концентрациясы аз болса, (мұндай ерітінділерді кейде әлсіз ерітінділер деп атайды) диссоциация коэффициенті тұрақты шама және иондардың козғалғыштықтары да концентрацияға тәуелді болмайды.

Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru (8.2.2.3)

мұндағы Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru - мольдік концентрация (ерітілген заттың еритіндігінің бірлік көлемдегі мольдерінің саны).Ерітінділердің электрөткізгіштігінің температураға тәуелділігін қарастыратын болсақ, температура артқан сайын сұйықтың тұтқырлығы кемитіндіктен (козғалғыштық артады) және ретсіз қозғалыс диссоциация процесін жеңілдететіндіктен, температура артқан кезде, ерітінділердің электрөткізгіштігі өседі.

Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru 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 Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru иондар «жабысады». Бip грамм-ион қарастырсак, онда Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru иондар болады. Бұл кезде әрбір электродта Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru грамм иондар, яғни Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru бейтарап заттың грамм атомдары бөлінеді. Ионның атомдық салмағы А болса, тізбек аркылы Q заряд өткен кезде электродта бөлінетін заттың массасы

Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru (8.2.3.1)

Соңғы формулаға кіретін шама Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru , бip-гpaмм электронның (грамм -протонның) заряды. Бұл шаманы f әрпімен белгілейді және Фарадей саны деп атайды Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru эквивалент. Тізбек аркылы өткен зарядтың шамасы ток күші және уақыт аркылы өрнектеп, (5.11.3.2) формуланы былай жазуға болады.

Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru мұндағы Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru - 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.

67.Ампер күші.Токтардың өзара әсерін тәжірибе жүзінде жан-жақты зерттей отырып, Ампер магнит өрісі тарапынан тогы бар өткізгішке әсер ететін күшті есептейтін формула ұсынған. Сондықтан бұл күшті Ампер күші деп атайды. Токтың зарядталған бөлшектердің бағытталған қозғалысы екенін ескерсек, ток тығыздығы Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru (n-бірлік көлемдегі ток тасымалдаушы бөлшектердің саны) формуласымен анықталатынын білеміз. Бұл теңдіктен Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru . Жылдамдықтың осы мәнін мына Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru F Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru өрнекке қойсай,

F Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru (7.7.2.1)

Тогы бар өткізгіштің бірлік көлеміне әсер ететін күш Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru , ал dV көлеміне әсер ететін күш

d Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru dV. Жіңішке токтар, яғни сызықты токтар үшін dV Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru Sd Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru және Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru , I Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru екенін еске алсақ,


Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru , Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru (7.7.2.2)

Тогы бар өткізгішке әсер ететін толық күшті анықтау үшін (7.7.2.1) және (7.7.2.2) өрнектерден өткізгіш көлемі (ұзындығы) бойынша алу керек.

68. Асинхронды электрлік двигатель

Айнымалы магнит өрісі құйынды электр өрісін туғызатындықтан, өткізгіштерде осының әсерінен индукцияланған ток п.б. Бұл токка сыртқы айнымалы магнит өрісі тарапынан күш әсер етеді. Осы күштің нәтижесінде өткізгіштің қозғалысқа келуін асинхронды двигательдер жасауда қолданады. Егер өзара перпендикуляр магнит өрістерін тудыратын екі электромагнитті фазалар айырымы Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru айнымалы токпен қоректендірілсе, электромагнит полюстерінің арасында фазалар айырымы Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru жуық индукциялары гармоникалық заңдылықпен өзгеретін екі магниттік өріс Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru пайда болады(9.5.1 сурет). Қорытқы магнит өрісі Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru О нүктесіне қарағанда ω бұрыштық Жылдамдықпен айналады. Егер электро - магнит полюстерінің арасындағы кеңістікте осі сурет жазықтығына перпендикуляр тұтас цилиндр орналастырса, айнымалы магнит өрісінде цилиндрде магнит өрісінің айналу бағытында айналады. Себебі Ленц заңы бойынша индукциялық ток өзін тудыратын себепті - магнит өрісі мен цилиндрдің салыстырмалы қозғалысын кемітуге тырысатындықтан, цилиндр магнит өрісі бағытында айнымалы қозғалысқа келуі тиісті, бірақ цилиндрдің жылдамдығынан өзге болуы керек. Цилиндрдің айналу жылдамдығы мен двигательді қоректендіретін токтың өзгеру жылдамдығының арасында ешбір еселік қатынас болмайды. Цилиндрдің айналу жылдамдығы үзіліссіз өзгере алады. Сондықтан мұндай двигательдерді асинхрондыд.а.

69. Электромагниттік әсер - табиғатта әзірге белгілі төрт түрлі әсерлердің бipi (күшті, әлсіз, электромагниттік және гравитациялықәсерлер). Электромагниттік әсер атом және молекулалар өлшемдеріне сәйкес арақашықтықтан (10 Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru м) бастап, бірнеше жүздеген километр, одан да үлкен арақашықтықтар арасында байқалады (сондықтан бұл әсер біздің күнделікті өмірімізде гравитациялық әсер сияқты жиі кездесетін әсер болып табылады). Атомдар мен молекулалардың микроскопиялық бөлшектер - электрондар мен ядролардан құрылуы электромагниттік әсер негізінде түсіндіріледі.

Электромагниттік өрістің жалпы сипаттамасы. Электромагниттік өpic электрлік және магниттік құбылыстардың материалдық нeгiзi болып табылады.. Электромагниттік өpic өзара байланысты екі құраушы - электр және магнит компоненттерінен тұрады. Осы компоненттерді (құраушыларды) сан жағынан сипаттайтын шамалар - электр өpici кернеулігі Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru мен магнит өpici индукциясы Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru . Бұл шамалар электромагниттік өpicтeгi зарядқа (тыныштықтағы және қозғалыстағы) әсер ететін күштерді анықтайды. Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru жылдамдықпен козғалатын q зарядқа әсер ететін күш:

Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru (1.2.1)

Ортаның электромагниттік өріске әсерін ескеру үшін электр өрісінің ығысу векторы Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru және магнит өрісінің кернеулігі Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru енгізіледі. Электр өpici ығысу векторы Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru және магнит өpici индукциясы Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru , электр және магнит өрістерінің кернеуліктері Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru және Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru материалдық қатынастар арқылы байланысқан.

Зарядталған микробөлшектер. Кез келген заттың зарядталуы, құрамында зарядталған еркін бөлшектердің болуы, оның атомдары мен молекулаларының құрамында микроскопиялық бөлшектер -электрондар мен протондар болатындықтан. Қaзipгi кезде 200-ден астам микробөлшектер, ал атомдар, молекулалар және иондардың (электрондық қабыршақтарында электрон саны артық-тepic иондар) сан алуан түрлері белгілі. Көпшілік микробөлшектердің өмip сүру уақыттары өте аз.

Электрон - элементар тepic зарядты иеленетін микро- бөлшек. Бұл элементар зарядтың мәні - e = -1,6×10 Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru Кл. Электрлік және магниттік құбылыстардың классикалық теориясында электронды нүктелік заряд, яғни заряды нүктеде шоғырланған деп қарастырады.

70.Ток көзі.Электр қозғаушы күш (ЭҚК). Өткізгіште электростатикалық өріс тудырса, ондағы еркін зарядтардың қайта таралуы нәтижесінде Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru уақыт ішінде электр өрісінің кернеулігі нөлге айналады да, өткізгіштің барлық нүктелерінде потенциал бірдей болады. Сондықтан электростатикалық өрісте орналасқан тұйық өткізгіш арқылы ток жүрмейді. Тұйықталған тізбек арқылы ток жүргізу үшін оның белгілі бip бөліктерінде, болмаса өне бойында табиғаты электростатикалық күштерден өзге (бөгде) күштер әсер eтyi керек. Осы күштерді бөгде күштер - ток көздері деп атайды.Тізбектің бөгде күштер әсер ететін бөліктерінде ток тасымалдаушы зарядталған тepic бөлшектер потенциалы көп бағытқа қарай козғалады, яғни электростатикалық өpic күштеріне қарсы қозғалады. Ең біріншi 1791 жылы электр тогын тәжірибе жүзінде ашқан Луиджи Гальвани болды. Гальвани тәжірибелерін дұрыс түсініктемесін берген Алессандро Вольта (1792 ж.). Ең көп тараған тұрақты ток көздері - гальвани элементтері мен аккумуляторлар.Гальвани элементтеріндегі бөгде күштердің пайда болуы химиялық процестер нәтижесінде ерітіндіге батырылған екі түрлі металдардың арасында потенциалдар айырымыныц пайда болуына байланысты. Ток көзі - аккумуляторда - күкірт қышқылының ерітіндісіне қорғасын электродтар батырылған. Электродтарда күкірт қышкылды қорғасын (PbSO4) пайда болады және ерітінді де (PbSO4)-мен қанығады. Аккумулятор аркылы ток жүрген кезде, яғни оны зарядтағанда, зарядтаушы көздің оң полюсіне қосылған электрод қорғасын тотығына (PbO2) дейін тотықтанады, ал екінші электрод таза қорғасын күйіне дейін келтіріледі. Аккумулятор жұмыс істеген кезде оң электродта күкіртқышкылды қорғасын (PbSO4) қайта түзіледі де, таза тepic электрод та (PbSO4)-мен жабылады. Сөйтіп, аккумулятор косылған жүк арқылы разрядталады. Зарядталған аккумулятордың екі электродының арасындағы потенциал айырымы орта есеппен 2,45 В, ал алты пар электродтардан тұратын аккумулятордың беретін потенциал айырымы 12÷14 В шамасында болады. Бөгде күштерді (ток көзін) бірлік оң зарядты тұйық тізбек бойымен тасымалдаған кезде істелетін жұмыспен сипаттайды. Бұл шаманы электр қозғаушы күш деп атайды:

Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru (6.4.5.1)

Егер ток электростатикалык өpic Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru пен бөгде күштерге сәйкес келетін өpic Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru әсерінен туады деп есептесек,

Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru (6.4.5.2)

себебі электростатикалық өpic потенциалдық өpic болғандықтан біріншi интеграл нөлге тең. Олай болса,

Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru (6.4.5.3)

ЭҚК тек бөгде күштер есебінен туады екен. Егер (6.4.5.2) формуласын тұйық тізбектің 1-2 бөлігіне колдансақ,

Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru

болмаса

Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru

мұндағы Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru - тізбектің бөлігінде әсер ететін ЭҚК. Соңғы теңдіктің екі жағын да Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru -ге бөлсек,

Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru (6.4.5.5)

Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru - тізбектің 1-2 бөлімінде бірлік оң зарядты тасымалдаған кезде электростатикалық және бөгде күштердің істейтін жұмысы, осы бөліктегі кернеудің түсуі:

Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru (6.4.5.6)

Бұл өрнекті кейде тізбектің бipтeктi емес бөлігi үшін Ом заңы деп те атайды.

71.Айнымалы ток тізбегіндегі бөлінетін қуат

72.Диэлектриктер деп калыпты жағдайда құрамында еркін зарядталған бөлшектер болмайтын, ток өткізбейтін заттарды айтады. Диэлектриктер негізінен үш топқа: полярлы, полярлы емес, сегнетоэлектриктер болып үш топқа бөлінеді.Полярлы емес диэлектриктер және олардың поляризациялану механизмі. Полярлы емес диэлектриктерге сыртқы электр өpici жоқ кезінде молекулаларының электрлік моменттері нөлге тең заттар ( Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru т.с.с.) жатады. Полярлы емес диэлектрик сыртқы өрісте орналасқан болса, онда оның молекулаларының (атомдарының) құрамына кіретін зарядтарға сыртқы өpic тарапынан күш әсер ететін олар бip-бipiнe қарағанда ығысады. Осының салдарынан әpбip молекула дипольге айналып, электрлік момент алады. Егер диэлектрик бipтeктi болса, оның iшкі қабаттарында орналасқан көршілес молекулалардың оң және теріс зарядтары өзара компенсацияланып, диэлектриктің сол жағы тepic, ал қарама-қарсы жағы оң зарядталып шығады, яғни диэлектрик поляризацияланады (6.1.1а,б-суреттер).Полярлы емес диэлектриктердің поляризациялануы оның құрамына кіретін молекулалардың поляризациялануына байланысты болған­дықтан алдымен жеке молекуланың поляризациялануын қарастырамыз

Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru

Молекуланың алатын электрлік моменті Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru сыртқы электр өpiciнe тәуелді. Бұл тәуелділікті сызықты деп есептеуге болады, ceбeбi молекула құрамына кіретін зарядтардың тудыратын iшкі электр өpici

Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru ( Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru - Бор радиусы)

сыртқы өрістен әлдеқайда үлкен. Сонымен сыртқы өpicтe молекуланың (атомның) алатын электрлік моменті сыртқы өpicкe сызықты тәуелді

Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru (6.1.1)

Егер сфералық симметриялы атомның радиусы Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru шар ретінде қарастырсақ, оның сыртқы өрісте алатын электрлік моментінің шамасы

Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru (6.1.2)

Негізгі күйде орналасқан cyтегi атомы үшін Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru деп есептесек Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru .

Диэлектриктің поляризацияланғыштығын - бірлік көлемінің электрлік моментін табу үшін, оны сфералық молекулалардан тұрады, барлық молекулалардың электрлік моменттері бip-бipiнe параллель, шамасы жағынан бірдей және диэлектриктегі орта өpic әр молекуладағы әсер ететін өpicкe тең деп есептесек

Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru (6.1.3)

Диэлектрлік өтімділік Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru .

Соңғы формуладан

Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru (6.1.4)

Диэлектрик молекулаларының поляризацияланғыштық коэффициент және массалары тұрақты екенін еске алсақ,

Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru (6.1.5)

полярлы емес диэлектриктің өтімділігінің температураға тәуелді емес екендігін байқаймыз.Диэлектриктің әpбip молекуласы сфералық қуыста орналасқан деп қарастырамыз. Сондықтан бipтектi поляризацияланған диэлектриктегі А нүктесіндегі орта өpicті сфералық қуыстағы өpic Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru пен біртекті поляризацияланған шар өрісінің Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru қосындысы ретінде қарастыруға болады Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru (6.1.2-суретке қара). Сондықтан диэлектрик молекуласына әсер ететін

Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru (6.1.6)

табу үшін біртекті поляризацияланған шар өрісін тапсақ жеткілікті. Поляризацияланғыштық пен поляризацияланған зарядтар арасындағы Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru формуласын пайдалансақ, А нүктедегі өрісті сфера бойымен Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru тығыздықпен таралған зарядтардың өpici деп қарастыруға болады.

Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru

Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru

Осы өрнектен шар беті бойымен интеграл алсақ,

Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru (6.1.7)

Шардың біртекті поляризациялануы үшін, яғни Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru болуы үшін поляризацияланған оң және теріс зарядтар өзара симметриялы таралуы керек, сондықтан А нүктесі өpic поляризацияланғыштыққа параллель болуы керек, ендеше

Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru (6.1.8)

(6.1.8) өрнектегі Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru -дың мәнін (6.1.6) өрнекке қойсақ

Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru (6.1.9)

Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru - тың табылған мәнін (6.1.3) өрнегіндегі Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru орнына қойсақ,

Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru (6.1.10)

Соңғы өрнектен

Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru (6.1.11)

(6.1.11) өрнектегі (6.1.3) өрнекпен салыстырсақ,

Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru (6.1.12)

Диэлектриктің поляризацияланғыштық коэффициенті мен диэлектрлік өтімділігінің арасындағы байланысты Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru пайдаланып, мынадай формула аламыз.

Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru (6.1.13)

Соңғы формуланы Клаузиус-Мосотти формуласы деп атайды.

Полярлы диэлектриктер және олардың поляризациялану механизмдері. Полярлы диэлектриктерге сыртқы электр өрісі жоқ кезде молекулаларының электрлік моменттері нөлден өзге, бipaқ физикалық аз көлемінің электрлік моменті нөлге тең диэлектриктер жатады ( Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru т.с.с). Физикалық, аз көлемнің электрлік моменті нөлге тең болу үшін жеке молекулалардың электрлік моменттерi ретсіз бағытталған болуы керек.Полярлы диэлектрикте электр өрісін тудырса, оның молекулалары молекуланың электрлік моменті өріспен бағыттас болуға тырысады. Ceбебi молекуланың оң және теріс зарядтарына қос күштер әсер етіп молекуланың электрлік моменті электр өрісі арасындағы бұрышты азайтады. Сөйтіп көпшілік молекулалардың электрлік моменттерінің бағыты электр өpici бағытымен cүйіp бұрыш жасайды. Полярлы диэлектриктердің мұндай поляризациялану механизмін бағыттаушы поляризация деп атайды (6.2.1 а,б-суреттер).

Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru

6.2.1 – сурет

Сыртқы өрісте орналасқан дипольдің энергиясы

Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru (6.2.1)

екенін білеміз. Бұл формулада электр өрісіндегі дипольдін энергиясы өзінің ең аз мәніне электрлік момент пен өріс арасындағы бұрыш нөлге тең болғанда жететінін байқаймыз. Электр өpici өте үлкен болғанда ғана барлық молекулалардың электрлік моменттері өpic бойымен бағытталады. Мұндай жағдайда поляризация өзінің қанығу күйіне келеді.

Поляризацияланғыштықты табу үшін бірлік көлемдегі молекулалардың электрлік моментерінің өpic бағытына құраушыларының қосындысын табу керек, яғни

Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru

Электр өpici кернеулігі өте үлкен болмаса, яғни Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru орындалатын болса, Ланжевен функциясын қатарға жіктеп, Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru -ға сызықты тәуелді мүшені ғана қарастырсақ

Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru (6.2.2)

(6.2.2) формуланы Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru формуласымен салыстырып Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru екенін табамыз.

Егер диэлектрик кернеулігі Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru шартты қанағаттандыратын өpicтe орналасқан болса, Ланжевен функциясының Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru тең болатынын еске алып, диэлектрик поляризацияланғыштығының қанығу мәніне Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru жететінін байқаймыз. Бұл кезде барлық молекулалардың электрлік моменттері өpic бойымен бағытталады. Жоғарыда айтқанымыздай, полярлы диэлектрик молекулаларының тұрақты электрлік моменттерімен қатар электр өpici әсерінен индукциялық электрлік момент алады. Сондықтан салыстырмалы диэлектрик өтімділік

Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru (6.2.3)

Сегнетоэлектриктер мен пьезоэлектриктер.Диэлектриктердің ерекше тобы сегнетоэлектриктер болып табылады. Қалыпты жағдайда сегнетоэлектриктердің домендер деп аталатын физикалық аз көлемінің электрлік моменті нөлден өзге болады, бipaқ сегнетоэлектрик тұтас поляризацияланбаған болады. Сегнетоэлектриктерге сегнет тузы Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru барий титанаты Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru жатады. Сегнетоэлектриктердің басқа диэлектриктерден тағы да айырмашылығы олардың диэлектриктік өтімділігі өте үлкен бірнеше мыңға дейін жетеді, электрлік ығысу векторы мен өpic кернеулігі арасындағы байланыс сызықты емес, яғни диэлектриктік өтімділік кернеулікке тәуелді және электрлік ығысу векторының белгілі бip уакыттағы мәні кернеуліктің осы уакыт алдындағы мәндерінің қандай болғанына да байланысты.

Сегнетоэлектриктегі электрлік ығысу векторы мен кернеулік арасындағы байланысты тәжірибе түрінде тексергенде бұл байланыстың сызыкты емес екендігін тағайындалды. Ол үшін (6.3.1-суретте) келтірілген электрлік схеманы пайдалануға болады.

Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru

6.3.1-сурет

Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru Генератордың гармоникалық заңдылықпен өзгеретін кepнeyi Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru және Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru кондесаторлар арасында Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru және Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru кернеулерге бөлінеді. Осы кернеулерді схемада керсетілгендей етіп осциллограф пластиналарына қоссақ, осциллограф экранында 6.3.2-суретте көрсетілгендей гисте­резис деп аталатын тұзақ теріс қисық сызық пайда болады.Тұтас поляризацияланбаған сегнетоэлектрикті сыртқы өріске қойған кезде сегнетоэлектрик OA қисығына сәйкес поляризацияланады. Егер кернеулік Е Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru мәніне

жеткеннен кейін оның шамасын кеміте бастаса

6.3.2-сурет D мен Е арасындағы байланыс АО бойымен емес ABCD бағытымен өзгереді, яғни D-ның мәндері Е-нің мәндеріне қарағанда қалып өзгереді. Кернеулік нөлге тең болған кезде D-ның мәні ОВ кесіндінің шамасымен анықталады. Электрлік ығысу векторының бұл мәнін қалдық поляризация деп атайды. Қалдық поляризацияны нөлге айналдыру үшін бастапкы өpicкe қарама-қарсы бағытталған өpic тудыру керек. Осы қарсы өрістің кернеулігінің мәні ОС кесінді шамасына тең болған кезде қалдық поляризация нөлге айналады. Өpic кернеу­лігінің мәнін одан әpi арттырған кезде D-ның Е-ге тәуелділігі CD қисығына сәйкес өзгереді. Қарсы өpic кернеулігі Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru мәніне жеткен кезде оның шамасын кеміте бастаса D-ның Е-ге тәуелділігі DLA кисығына сәйкес өзгереді. Сегнетоэлектриктердің поляризациялану механизмі олардың молекулалык, диполдерінің күшті әсерлесуіне байланысты. Сондықтан да өте әлсіз практикалық, тұрғыдан нөлге тең өрісте де сегнетоэлектрик поляризацияланады, яғни оның поляризацияланғыштығы нөлден өзге болады. Басқаша айтқанда сегнетоэлектрик өздігінен поляризацияланған күйде болады.

Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru Поляризацияланған сегне­тоэлектрикті маңында өте үлкен электр өpici пайда болады, бірақ сегнетоэлектриктің энергиясы термодинамикалык тепе-тендік күйде мүмкін болғанша аз болуы керек, сондықтан сегнетоэлектрик тұтас поляризацияланбай, электрлік моменттері нөлден өзге макроскопиялық көлемдерге-домендерге бөлініп кетеді (6.3.3-сурет). Сегнетоэлектрик домендерге бөлінген кезде электр өрісінің энергиясы 6.3.3-сурет

азаяды, бipaқ көршi домендердің арасында жұқа қабырға (қалқа) пайда болу үшін жұмыс істелуі керек, яғни сегнетоэлектриктің энергиясы артады. Домендердің саны, формасы және өлшемдері энергияның кемуі мен артуының салдарынан системаның толық энергиясы ең аз мәнін қабылдайтын күйге жетуімен анықталады.Сегнетоэлектрик ылғи да поляризацияланған күйде қала бермейді. Әpбip сегнетоэлектрик температура белгілі бip Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru мәнінен асқан кезде өзінің сегнетоэлектриктік қасиеттерін жоғалтып, кәдімгі полярлы диэлектрикке айналады. Бұл Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru температураны Кюри нүктeci деп атайды. Keйбіp сегнетоэлектриктердің екі Кюри нүктесі болады.Температура, белгілі бip Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru Кюри нүктесінің маңында сегнето­электриктің поляризацияланғыштың коэффициентінің температураға тәуелділігі

Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru (6.3.1)

заңдылыкпен анықталады. с - тұрақты шама. Мысалы сегнет тұзының жоғарғы Кюри нүктeci Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru , төменгі Кюри нүктесі Сұйық заттардың электр өткізгіштігі - student2.ru .

Наши рекомендации