Қатты денелердегі “электр өткізгіштік” бөлімін компьютердің қолдануымен орта мектепте оқыту

МАЗМҰНЫ

КІРІСПЕ 4

1. ӘРТҮРЛІ ОРТАДАҒЫ ЭЛЕКТР ТОГЫ 5
1.1 Электр өткізгіштіктің классикалық ілімі және оның қиыншылықтары 5
1.2 Кристалдардың электр кедергісінің табиғаты 8
1.3 Қатты денелердің электрлік қасиеттері 12
1.4 Электр өткізгіштік құбылысы 13
1.5 Металдардың электрлік кедергісінің температураға тәуелділігі 14

2 АСҚЫН ӨТКІЗГІШТІК 15
2.1 Асқын өткізгіштіктің ашылу тарихы 15
2.2 Асқын өткізгіштік құбылысының табиғаты 19
2.3 Асқын өткізгіштің электрлік және магниттік қасиеттері 24
2.4 Мейсснер.Оксенфельд эффектісін тәжірибеде байқау 28
2.5 Асқын өткізгіштіктің бұзылуы 28
2.6 Фазалық көшу 29 2.7 Асқын өткізгіштікті есептеу техникасында пайдалану 30

3 МЕКТЕПТЕ 10.СЫНЫПТА “ӘРТҮРЛІ ОРТАДАҒЫ ЭЛЕКТР ТОГЫ” БӨЛІМІНДЕГІ “МЕТАЛДАРДЫҢ ЭЛЕКТР ӨТКІЗГІШТІГІ. ӨТКІЗГІШ КЕДЕРГІСІНІҢ ТЕМПЕРАТУРАҒА ТӘУЕЛДІЛІГІ. АСҚЫН
ӨТКІЗГІШТІК” ТАҚЫРЫБЫН ОҚЫТУ ӘДІСТЕМЕСІ 32

4 “МЕТАЛДАР ЖӘНЕ БАЛҚЫМАЛАРДЫҢ ЭЛЕКТР
КЕДЕРГІСІН АНЫҚТАУ ТӘСІЛІ”

ЗЕРТХАНАЛЫҚ ЖҰМЫС 39
ҚОРЫТЫНДЫ 45
ҚОЛДАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР 47
ҚОСЫМША А 48
ҚОСЫМША Б 49
ҚОСЫМША В 50
ҚОСЫМША С 53
ҚОСЫМША Д 55
ҚОСЫМША К 57
ҚОСЫМША Е 59
КІРІСПЕ
Дипломдық жұмыстың аты : Қатты денелердегі “Электрөткізгіштік” бөлімін компьютердің қолдануымен орта мектепте оқыту. Оқытудың жаңа әдіс–тәсілдерін пайдалану, үйлесімді тәжірибе ғана мұғалімді табысқа жетелеп, теориялық білімін шыңдай түседі. Осы жұмыста “Әртүрлі ортадағы электр тогы” бөлімінің “Меншікті кедергі. Өткізгіш кедергісінің температураға тәуелділігі. Асқын өткізгіштік” тақырыбының әдістемесін компьютерді қолданып оқытуды мақсат етіп алдық және тақырыпқа сай металдардағы электрлік кедергіні есептеу мақсатында “Металдар мен балқымалардағы электр кедергіні анықтау тәсілі” атты зертханалық жұмыс жасадық. Ең қиыны оқытудың бүкіл әдіс–тәсілдерін белгілі ізге салып, сабақтың құрылысын қазіргі өмір талабына сай қайта құру. Әдістемедегі негізгі мақсатымыз: оқушылардың бұл тақырыпқа бөлінген бір сағат уақытты үнемдеп, көрнекі құрал ретінде компьютерді пайдаланып, тақырыпты түсінікті етіп баяндап, оқушылардың көбірек мағлұмат алуына жағдай жасау.
Оқыту әдістерінің, сабақ түрлерінің молдығы, оқушылардың оқу процесінің элементтеріне ретімен, жүйелі араласып отыруы, оларды шебер пайдалану-әрбір пәнді оқыту процесінің тиімді болуының аса маңызды шарттарының бірі. Сабақтың алдында мынадай міндеттер тұрады:
- Оқушыларға терең білім беру, іскерліктері мен дағдыларын жетілдіріп, қалыптастыру.
- Өз бетінше оқуға үйрету, шығармашылық қабілетін дамыту, оқуына талдау жасау, алған білімді практикада қолдана білуге баулу, ойын дамыту, оқуға , білімге деген көзқарасын қалыптастыру, жүйелі оқудың қажеттілігін ұғындыру.
Ғылыми-техникалық прогресс заманында білім беруді демократияландыру мен ізгілендірудің басты факторларының бірі–оны информатикаландыру процесі болып табылады. Компьютерді оқу процесінде пайдалану мәселесіне арналған зерттеулерге талдау жасасақ, компьютердің төмендегідей дидактикалық мүмкіндіктерін көруге болады. Ол:

- Оқушылардың өз бетімен шығармашылық бағытта жұмыс істеуіне, әсіресе құбылыстарды зерттеуге, басқаруға мүмкіндік береді;
- Оқушылардың өзін-өзі бақылауына және өз жұмыс әрекетіне өзінің түзету енгізе білуіне үйретеді;
- Басқа пәндерден алған білімдерін бекітуге көмектеседі;
- Жалпы танымдық қабілеттердің дамуына әсер етеді;
- Өткен материалдардағы негізгі құбылыстар мен заңдылықтарды көре отырып сабақты пысықтауға мүмкіндік береді;
- Материалды тез меңгеруге, сонымен бірге уақыт ұтуға, пәндерді интеграциялап оқуға жағдай жасайды, пәннің сапасы мен мазмұнына да түбегейлі өзгерістер енгізеді;
- Табиғи жағдайда көзге көрінбейтін кейбір құбылыстарды экранда көруге мүмкіндік береді;
Бұл келтірілген компьютердің дидактикалық мүмкіндіктерінен оны физика сабағының тиімділігін арттыруда да пайдалануға болатындығын көруге болады. Физиканы оқыту жаңа компьютерлік технологиялардың көмегімен терең де толық орындалады. Физика сабағын оқушының қызығушылығын арттырып, түрлендіре жүргізсе жақсы нәтижеге қол жеткізуге болады.
Физиканы оқытуда есептеу техникасын пайдалану оқушыларды ынталандырып, олардың ойындағы қабілеттердің дамып, көрінуіне және пәнге, жаңа техникаға деген қызығушылығын арттырады. Компьютердің оқушылардың танымдық ізденімпаздығын қалыптастырып және дамытуға әсерін айқындау үшін физиканы компьютер көмегімен оқытудағы альтернативті пікірлерді талдау қажет. Компьютерлік оқыту–компьютерді кеңінен қолдану негізінде оның сапасы, интенсивтілігін іске асыру арқылы оқытудың “сұрау–түсіндіру–бекіту–үйге тапсырма” түрінен өз бетінше білім алу қажеттілігі мен жолдарына сүйенетін шығармашыл белсенді, ұтымды түріне көшуге бағытталған.
ҚОЛДАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР:
1. Ақылбаев Ж.С Электр және магнитизм / Ж.С. Ақылбаев, Қ.Т. Ермағанбетов.- Қарағанды, 2003, 480-б.
2. Әли Р. Физика пәнін жаңа технологиялық құралдарды пайдаланып оқыту / Р. Әли // Физика және астрономия.-2004 .- №4, 3-бет.
3. Буккель В. Сверхпроводимость / В. Буккель.- М.: Мир, 1975, 298-стр.
4. Гинзбург В.Л Сверхпроводимость / В.Л. Гинзбург, Е.А. Андрюшин.- М.: Педагогика, 1990, 356-стр.
5. Жұмабеков М. Компьютерді физика сабағында пайдалану / М. Жұмабеков // Информатика, физика, математика.-2000 .- №1, 10-бет.
6. Жумадилова Б. Свойства твердых тел / Б. Жумадилова // Физика и астрономия.-2005 .- №2, 9-бет.
7. Илишев А.И. Электрический ток в различных средах / А.И. Илишев // Физика и астрономия.-2005 .- №2, 13-бет.
8. Киттель Ч. Введение в физику твердого тела / Ч. Киттель.- М.: Наука, 1978, 426-стр.
9. Кресин В.З. Природа сверхпроводимости / В.З. Кресин // Квант.- 1973 .- №11, 14-бет.
10. Нығметова Г. Физиканы оқытуда оқушылардың пәнге қызығушылығын арттыру / Г. Нығметова // Физика және астрономия.-2004 .- №2-3, 6-бет.
11. Павлов П.В. Физика твердого тела / П.В. Павлов, А.Ф. Хохлов.- М., 2000, 494-стр.
12. Савельев И.В. Жалпы физика курсы: 2-томдық / И.В. Савельев.- Алматы, 1977.-2-ші т, 432-б.
13. Сивухин Д.В. Электричество: 3-т / Д.В.Сивухин.- М.: Наука, 1977.-3 том.
14. Тинкхам М. Введение в сверхпроводимость / М. Тинкхам.- М.: Атомиздат., 1980, 378-стр.
15. Уильямс Дж. Сверхпроводимость и ее применение в технике / Дж. Уильямс.- М.: Мир, 1973, 416-стр.
16. Хохлов А.Ф. Физика твердого тела, лабораторный практикум: 2-т / А.Ф.Хохлов.-М.: Высшая школа, 2001.-1том, 364-стр.
17. Храмов Ю.А. Физики, биографический справочник М.: Наука, 1983
398-стр
        
        ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫ ҒЫЛЫМ ЖӘНЕ БІЛІМ МИНИСТРЛІГІ
Физика кафедрасы
БІТІРУ ЖҰМЫСЫ
Тақырыбы: ҚАТТЫ ДЕНЕЛЕРДЕГІ “ЭЛЕКТР ӨТКІЗГІШТІК” ... ... ОРТА ... ... ... ... ЭЛЕКТР ТОГЫ 5
1. ... ... ... ... және оның ... ... Кристалдардың электр кедергісінің табиғаты
8
1.3 Қатты денелердің электрлік қасиеттері
12
1.4 Электр өткізгіштік құбылысы
13
1.5 Металдардың электрлік кедергісінің температураға тәуелділігі
14
2 ... ... ... өткізгіштіктің ашылу тарихы
15
2.2 Асқын өткізгіштік құбылысының табиғаты
19
2.3 Асқын ... ... және ... ... ... ... ... байқау
28
2.5 Асқын өткізгіштіктің бұзылуы
28
2.6 Фазалық көшу
29
2.7 Асқын өткізгіштікті есептеу техникасында
пайдалану 30
3 ... ... ... ... ... ... БӨЛІМІНДЕГІ
“МЕТАЛДАРДЫҢ ЭЛЕКТР ӨТКІЗГІШТІГІ. ӨТКІЗГІШ КЕДЕРГІСІНІҢ ТЕМПЕРАТУРАҒА
ТӘУЕЛДІЛІГІ. АСҚЫН
ӨТКІЗГІШТІК” ТАҚЫРЫБЫН ОҚЫТУ ӘДІСТЕМЕСІ ... ... ЖӘНЕ ... ЭЛЕКТР
КЕДЕРГІСІН АНЫҚТАУ ТӘСІЛІ”
ЗЕРТХАНАЛЫҚ ... ... А ... Б ... В ... С ... Д ... К ... Е ... ... аты : ... ... “Электрөткізгіштік” бөлімін
компьютердің қолдануымен орта мектепте оқыту. Оқытудың жаңа әдіс–тәсілдерін
пайдалану, үйлесімді тәжірибе ғана мұғалімді ... ... ... ... түседі. Осы жұмыста “Әртүрлі ортадағы электр тогы” бөлімінің
“Меншікті кедергі. Өткізгіш кедергісінің температураға ... ... ... ... ... қолданып оқытуды мақсат
етіп алдық және тақырыпқа сай ... ... ... есептеу
мақсатында “Металдар мен балқымалардағы электр кедергіні ... ... ... жұмыс жасадық. Ең қиыны оқытудың бүкіл әдіс–тәсілдерін
белгілі ізге салып, сабақтың құрылысын ... өмір ... сай ... Әдістемедегі негізгі мақсатымыз: оқушылардың бұл тақырыпқа ... ... ... ... ... ... ... компьютерді пайдаланып,
тақырыпты түсінікті етіп баяндап, оқушылардың көбірек мағлұмат ... ... ... сабақ түрлерінің молдығы, оқушылардың оқу
процесінің элементтеріне ретімен, жүйелі ... ... ... ... ... ... процесінің тиімді болуының аса ... ... ... ... ... ... тұрады:
- Оқушыларға терең білім беру, іскерліктері мен дағдыларын жетілдіріп,
қалыптастыру.
- Өз бетінше оқуға ... ... ... ... ... талдау
жасау, алған білімді практикада қолдана білуге баулу, ойын дамыту,
оқуға , білімге ... ... ... жүйелі оқудың
қажеттілігін ұғындыру.
Ғылыми-техникалық прогресс заманында білім беруді демократияландыру
мен ізгілендірудің басты факторларының ... ... ... табылады. Компьютерді оқу процесінде пайдалану мәселесіне арналған
зерттеулерге ... ... ... ... ... ... болады. Ол:
- Оқушылардың өз бетімен шығармашылық бағытта жұмыс істеуіне,
әсіресе құбылыстарды зерттеуге, басқаруға мүмкіндік ... ... ... бақылауына және өз жұмыс әрекетіне өзінің
түзету енгізе білуіне үйретеді;
- Басқа пәндерден алған білімдерін бекітуге көмектеседі;
- Жалпы танымдық қабілеттердің ... әсер ... ... материалдардағы негізгі құбылыстар мен заңдылықтарды көре
отырып сабақты пысықтауға мүмкіндік береді;
- Материалды тез ... ... ... ... ... ... ... жағдай жасайды, пәннің сапасы мен мазмұнына
да түбегейлі өзгерістер енгізеді;
- Табиғи жағдайда көзге көрінбейтін кейбір құбылыстарды экранда
көруге ... ... ... ... ... ... оны ... тиімділігін арттыруда да пайдалануға болатындығын көруге болады.
Физиканы оқыту жаңа компьютерлік технологиялардың көмегімен терең де ... ... ... ... ... ... ... жақсы нәтижеге қол жеткізуге болады.
Физиканы оқытуда есептеу техникасын ... ... ... ... ... дамып, көрінуіне және пәнге, жаңа техникаға
деген қызығушылығын арттырады. ... ... ... ... және ... ... ... үшін физиканы
компьютер көмегімен оқытудағы альтернативті пікірлерді талдау қажет.
Компьютерлік ... ... ... ... оның ... іске ... арқылы оқытудың “сұрау–түсіндіру–бекіту–үйге
тапсырма” түрінен өз бетінше білім алу қажеттілігі мен жолдарына сүйенетін
шығармашыл белсенді, ұтымды ... ... ... ... ... ... ... классикалық ілімі және оның қиыншылықтары
Сыртқы электр қозғаушы күшінің әсерінен ортада белгілі бір ... ... ... ... ... ... өткізгіш орта дейді. Заттар
физикалық қасиеттеріне байланысты қатты, сұйық және газ деп 3-ке ... ... ... ... Ортада заряд таситын бөлшектер ... ... ... ... мүмкін. Заряд сұйықтарда оң және теріс
зарядталған иондармен; газдарда иондалған ... ... ... ... ... ... ... зарядтың тасымалдануын сипаттау үшін меншікті электр
өткізгіштік () ... ... шама ... Меншікті электр
өткізгіштік тек ортаның қасиетіне байланысты. Кристалдар ... ... ... 3-ке ... ... ... және ... Металл өткізгіштерге тоқталамыз.
Металдардың электр өткізгіштіктің классикалық электрондық ілімінің
негізін салушылар ... ... мен ... ... ... мына тұжырымдарға негізделген:
1) Кристалл торының ішінде еркін қозғала алатын еркін электрондар бар.
Олар ретсіз ... ... ... ... ... ... ... электрондардан тұратын
электрондық газ деп қарастырып, олар үшін идеал газдың кинетикалық
теориясының барлық заңдарын ... ... ... ... өрісінің әсерінен еркін электрондар ... ... ... ... ... ... ретсіз жылулық қозғалыстағы электрондар бірдей орташа
жылдамдықпен қозғалады деп тұжырымдады. Бұл ... ... ... ... -электронның жылдамдығы, -
Больцман
тұрақтысы, -температура, ... ... ... ... үшін ... ... ... =110км/сек.
Лоренц “металдағы еркін электрондардың жылдамдық бойынша үлестірілуі
Максвелл заңымен анықталады” деп Друде теориясын әрі ... ... ... жылу және электр өткізгіштігін жап-жақсы
түсіндіргенімен олардың жылу ... ... ... ... ... жылу ... кристалл торының түйіндерінде орналасқан
иондардың тербелмелі қозғалысымен ... ... ... жылу сыйымдылығына қосатын үлесі жоққа тән. Бұлай болу үшін
металдардағы электрондар саны өте аз ... ... Ал, ... саны ... ... металдың өте жақсы электр және жылу ... ... ... мен ... ... ... өткізгіштігін қалай
түсіндіретіндігіне тоқталайық.
Металдардағы еркін электрондар сыртқы электр өрісінің () әсерінен
үдей ... Ток ... ... Алайда, электрондардың кристалл торының
түйіндерінде орналасқан иондармен соқтығысуы нәтижесінде олардың жылдамдығы
үздіксіз өспейді. Ол қатар екі ... ... ... ... жүру жолы () бойында ғана ... ... ... ... ... өрісінен алған энергиясын металл ... ... ... ... ... ... өріс ... иондармен келесі соқтыққанша тағы да көбейте ... ... ... тең жол ... ... ... ... ионмен соқтығысып,
оның жылдамдығы тағы да нөлге дейін азаяды. Бұл ... ... ... ... ... ... тасиды-
ток туғызады.
Металдардағы электр өткізгіштікті есептейік. Еркін жүру ... ... үдеу ... ... ... -өріс кернеулігі, -электронның
массасы, -үдеуі, -электронның заряды. Егер ... жүру ... ... әр ... ... ... ... анықталады.
Тізбектің бірлік қимасы арқылы бір өлшем уақыт аралығында ағып өтетін
электрондар саны былай анықталады:
(4)
мұндағы -ток тығыздығы, -концентрация.
Онда (3) және ... ... Егер ... ... Омның дифференциал
(6)
заңымен салыстырсақ, металдардың электр өткізгіштігі үшін ... ... ... ... қатар жоғарғы электр өткізгіштік, Ом
заңын және тағы басқа заңдылықтарды Друде еркін электрондарының ... ... ... ... ... ... теориясының тұжырымдары кейбір алынған деректерге ... ... ... ... ... өрісінің әсерінен тұрақты
үдеу алатындықтан, олардың туғызатын тогы ... ... ... өсуі ... ... өткізгіште тұрақты потенциал айырымының әсерінен тұрақты ... яғни ток ... мән ... ... теория металдағы
токтың шамасының шектеулі болуын электрондардың ілгерімелі қозғалыс кезінде
кристалл торының ... ... ... ... Бұл теория бойынша ... ... ... ... ... ... жүру жолы, кристалл
тұрақтысымен (а) анықталып, өте аз 10-8 см ... ... ... ... бұл мәні ... ... ... өткізгіштегі электрондардың
еркін жүру жолынан мыңдаған есе ... Бұл ... ... ... ... электрондар ұмтылмалы қозғалыс кезінде кристалл торының
түйіндерінде орналасқан кез келген ... ... ... ... ... жоғалтады” деген тұжырымына қайшы келеді.
Классикалық теория металдардың электр өткізгіштіктерінің температураға
байланысты ... ... да ... алмайды. Температура өскенде
металдардың меншікті кедергісі жүздеген, мыңдаған есе ... ... ... ... кедергінің өсуін тек заряд тасушылардың еркін
жүру жолының азаюымен ... ... Ал, ... ... ... ... өткізгіштеріндегі заряд тасушылардың еркін жүру
жолы температураға байланысты болмайды, ол кристалл тұрақтысына тең. Яғни,
бұл ... ... ... ... ... ... заңын түсіндіре алмайды. Бұл теория металдардың жылу сыйымдылығының
температуралық түсуін, асқын ... ... ... ... ... бар екендігінің айғақтығын және тағы ... ... ... ... ... ... әртүрлі есептеулерде
пайдаланылады [1].
1.2 Кристалдардың электр кедергісінің табиғаты
Кристалл-кеңістікте белгілі бір қатаң тәртіппен, заңдылықпен ... ... не ... не ... не ... ... бөлшек көлемдегі кристалды құраушы бөлшектердің саны шамамен 1022-1023
см-3. Кристалл құраушы ... ... ... ... ... торы белгілі бір симметрия заңына бағынады. Мысалы, ... ... ... периодты түрде орналасады. Бүкіл кристалды,
тұтас өзіне-өзін параллель қалдырып, ... ... ... ... ... ол өзімен-өзі дәл келеді. Кристалды құраушы
бөлшектер кеңістікте периодты потенциал өрісін тудырады. Өте ... ... ... ... ара қашықтығы а~10-8см шамасына
тең) өзара әсерлесуі ... ... ... валенттік электрондары (төл
ядроларымен байланысы нашар электрондар) төл ядроларының ... ... кез ... ... ... ... ... мүмкіндік алады.
Қатты дене физикасында бұл электрондарды “еркін электрондар”, не өткізгіш
электрондар дейді. Кванттық механика ... егер ... ... ... ... ... ... тасуға ешқандай кедергісіз
қозғалып қатынаса алатындығын ... ... ... потенциалдық өрісі
бұзылмаған кристалл өткізгіштердің электр кедергісі нөлге тең болады.
Кристалдық потенциалдық ... ... кез ... бір ... ... яғни ... (кемістіктер) пайда болса, еркін электрондар
олармен соқтығысу нәтижесінде сыртқы электр өрісінен ... ... ... ... өзгертеді. Электрондардың заряд тасуға қосатын
үлесі төмендейді. Ток шамасы азаяды. ... ... ... ... ... өрісінің периодтылығының идеалдығы кристалл
торына ... ... ... тор ... ... атомдардың,
иондардың жылулық тербелмелі қозғалыстарға қатынасуы, кристалдардың шекара
беттерінің болуы, зарядталған ... ... ... тағы басқа нәтижесінде бұзылады.
Кванттық механика ілімінің бұл тұжырымдарын пайдаланып жоғарыдағы
классикалық ... ... ... ... ... ... ... өсетін болса тор түйіндерінде ... ... ... өседі, электрондардың олармен
соқтығысу мүмкіндіктері, яғни өткізгіштің электр ... ... ... ... еркін жүру жолы кемиді.
Қорытындылай келсек, кристалдың потенциалдық өрісінің периодтылығының
идеалдығы-мүлтіксіздігі ... ... онда ... ... өрісінде
электрондар ешқандай кедергісіз қозғалады. Металда электр кедергісінің
пайда болуының негізгі ... ... ... ... ... кристалл торының түйіндерінде орналасқан атомдардың тербелмелі
қозғалысының әсерінен бұзылуы.
Еркін электрондардың кристалл ... ... ... ... ... ... табиғатын егжей-тегжейін
қарастырайық.
Гейзенбергтің анықталмаушылық
(8)
принципін пайдаланып, кристалл түйіндерінде орналасқан ... ... ... ... ... ... да ... күйде бола
алмайтындықтарын көрсетейік. Мұнда , ... ... ... ... ... атом ... ... болса, оның импульсі нөлге тең, ... дәл ... ... ... жіберілетін қате нөлге
тең болады: =0. Сондықтан, Гейзенбергтің ... ... ... ... ... ... қате шексіздікке тең,
яғни =( болады. Басқаша айтқанда, атомды кристалл торының ... табу ... ... ол ... алып ... ... бүкіл өне
бойына таралып орналасады. Ал, шындығында. =0 болса да, атомдар
температураға ... ... ... ... ... ... (0 болса, атом тор түйінінің маңында тербелмелі қозғалысқа
келеді. Кристалдың ішкі энергиясы артады. Кристалл ... ... ... ... ... олардың әрқайсысы іргелес көрші орналасқан
атомдарды ілестіре тербеледі. Сондықтан, ... ... ... ... серпімді толқын пайда болады. Сонымен, кристалдың ішкі
энергиясының артуы онда серпімді толқынның пайда болуын ... ... ... деп ... ... механика
ілімінің тұжырымына сәйкес оның элементар қозуының энергиясы
(9)
теңдігімен анықталады. Бұл серпімді ... ... ... кванттық бөлшектердегідей Луи де Бройль
(10)
қатынасымен анықталады. Мұнда -Планк тұрақтысы, -толқын ... ... ... жылдамдығы болса (-кристалда дыбыстың
таралу жылдамдығы)
(11)
қатынасы орындалады. (9)-(11) теңдіктерінен кристалдағы серпімді ... ... ... ... ... ... болады: (0 болғанда кристалда
импульсі мен энергиясы (10), ... ... ... ... пайда болады. Элементар серпімді толқынға энергиясы мен
импульсі осы толқынның энергиясы мен ... тең ... ... ... ... Элементар толқынды кейде кристалдың периодты потенциалдық
өрісінің элементар қозулары-фонондар деп атайды.
Фононда кәдімгі кванттық бөлшектерге ... ... ... ... кванттық бөлшектер кез келген ортада, тіпті вакуумда да өмір
сүреді, ал ... тек ... ... ... ... ... ... айыру үшін квазибөлшек-кәдімгі бөлшекке ұқсас бөлшек
деп атайды. Квазибөлшектердің қатарына спин толқындарын, ... ... ... ... ... ... тәріздес екі топқа: Бозе
квазибөлшектер, ... ... ... Бозе және ... ... ... бір ... алынған құраушыларының
мәндері арқылы айырады.
Фонондар ұғымы ... ... ... ... ... ... ... өзара әрекеттесулерін қарастыруды
жеңілдетеді. ... ... ... мен фонондардан тұратын газдарға
толтырылған қуыс ыдыс ретінде ... ... ... электрондардың
кристалл атомдарының, иондарының тербелістерімен соқтығысуларын, электрон
және фонон газдарының өзара әсерлесуі нәтижесінде ... ... ... ... ... ... ... газы фонон газымен әсерлескенде электрондар
сыртқы электр өрісінен алған энергиясын фонондар жүйесіне беріп кристалдың
орташа ... ... яғни ... саны ... ... ... қоспа атомдарымен де, кристалдың басқа
да ақауларымен соқтығысқанда да өздерінің артық энергияларын ... ... ... ... ... не ... ақаудың тербелмелі
қозғалысының энергиясына айналады, яғни бұл да ... ... ... ... электрондар әсерлескенде сыртқы электр өрісінен
алған энергиясын фонондар жүйесіне беріп энергияларын азайтады. Яғни
электрондар мен ... ... ... ... ... ... негізгі құбылыс [11].
1.3 Қатты денелердің электрлік қасиеттері
Металдар көптеген керемет қасиеттерге ие. Жоғарғы иілгіштігі мен
беріктігі арқасында оларды констукторлық материалдар ... ... ... ... ... ... элементтер жасауға
қолданылады. Бірақ біз олардың электрлік қасиетін бірінші қарастырамыз.
Металдарды анағұрлым көбірек ... ... ... ... ... ... Ом-1 см-1 |
| |Т=77К |T=273К ... |9.61*105 ... ... ... ... |
|K ... ... ... ... |9.1*104 ... |5*106 ... ... ... |6.62*105 ... |2*106 |4.9*105 ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... Кейбір металдардың электр өткізгіштігі 1
1.4 Электр өткізгіштік құбылысы
Ом заңына сәйкес электр өткізгіштік мына қатынаспен анықталады:
(13)
Мұндағы -ток ... ... ... ал меншікті электр
өткізгіштік
1 Павлов П.В. Физика твердого тела / П.В. Павлов, А.Ф. ... М., ... ... ... -өткізгіштің көлденең қимасының
ауданы, (13) және ... ... мен ... ... ... ... Металдардың электрлік кедергісінің температураға тәуелділігі
Металдардың электрлік кедергісі температураға пропорционал өзгереді,
ал төменгі температурада-температураның бесінші ... ... ... ... ... ... ... өсуі
керек: температура неғұрлым өссе, соғұрлым кристалл торындағы ... ... ... ... ... жиі ... Таза
металдарда температураны арттырған сайын кедергі
(17)
сызықтық заңмен жуықтап өседі. Мұндағы –00C температурадағы ... ... ... ... температуралық
коэффициенті, ол К-ге тең. Орташа және ... ... ... ... ... ... ... кедергісінің температуралық коэффициенті болып табылады:
(18)
Мұндағы және - және ... ... ... ... ... ... ... 290К
шамасында
[12]. Бөлме температурасына жақын температураларда көптеген
металдардың ... ... 104-105 ... ... ... ... ... электр өткізгіштігі температураға аса
тәуелді екеніне дәлел (Қосымша А, 1А-кесте). Эксперименттерде ... ... ( ... ... ... оған кері шама ... ... тұрғызады.
1-сурет Меншікті кедергінің температураға тәуелділік графигі
Температураға тәуелді емес ... ... ... ... ... Бұл ... кедергінің шамасы металдарда ... ... ... ... Металдардың меншікті кедергісіне ақаулар мен
қоспалардың қосатын үлесі барлық температуралар үшін бірдей.
=қоспа ... ... ... ... кедергі, таза-таза металдың
меншікті кедергісі.
(19)-қатынасынан көретініміз, температураға тәуелді, бірақ металдың
тазалығына тәуелді емес ... ... ... мен ... ... ... кристалдың құрылымы мен қоспа құрамына тәуелді
компоненті қосылады ... ... ... ... ... ... ... электрондық теория бойынша металдардың меншікті кедергісі
барлық температураларда соңғы бола отырып ... ... ... ... керек. Мұндай кедергінің температуралық тәуелділігі ... ... ... ... ... ... Бірақ егер
температураны жеткілікті түрде бірнеше кельвинге төмендетсе, онда ... ... ... ... Ең ... ... ... температураға
тәуелділігі жоғалып және қандай да бір шекті шамаға жетеді. Ол әр зат үшін
және де сол ... ... ... үшін де ... Бұл ... ... балқымаларда жоғары, бірақ таза ... да ... ... ... кедергі неғұрлым аз болса, соғұрлым металл
таза және зерттелініп отырған үлгіде структуралық ақаулары аз ... ... одан әрі ... онда ... заттарда ерекше
құбылыс–асқын өткізгіштік құбылысы байқалады. ... ... 90 жыл ... яғни 1911 жылы ... ... физигі Камерлинг-
Оннес лабораториясында металдардың электрлік кедергісі аса ... ... ... С). ... ... таза металдардың электр тогын өткізу қабілеті қызықтырды.
Таза металдардағы электрондардың қозғалысына ... ... ... ... иондардың жылулық тербелісі ... ... ... бұл тербелістің қарқыны азайып, кедергінің
азаюына әкеледі. Зерттеу объектісі ретінде сынап алынды, себебі оны ... ... оңай ... Алғашында сынап кедергісі шынымен
температураны төмендеткенде азайды, бірақ =3.71 К –де басқалай ... ... ... ... ... ... ... сынап =4.2 К температурада өзінің кедергісінен
толық айрылып, ... ... ... ... ... ... 0.05К
температуралық интервалында болатынын байқап, асқын өткізгіштік ... ... А, ... ... ... ... кезіндегі температура асқын
өткізгіштік ... ... ... немесе сындық температура деп аталып,
с деп ... Сол с ... ... температураларда ток
металда ешбір кедергісіз өтеді. Электрлік кедергінің болмауы токтың ағуы
кезінде энергияның шығыны ... ... ... Кәдімгі асқын
өткізгіш емес металдардан токтың ағуы кезіндегі жылулық шығын өткізгіш
кедергісімен ... Мұны ... – Ленц ... ... ... бөлінген жылу мөлшері, -ток күші, -
өткізгіш кедергісі, -уақыт. Асқын өткізгіште ... ... және ... ... Сондықтан асқын өткізгіштерде ток
өшпейді. 1959 жылы ... ... ... ... ... ... сақинадан өткізген. 2,5 жылдан соң приборлар токтың кемімегенін
көрсеткен. Жылулық шығындалудың ... ... ... ... ... ... ... шексіз үлкен екеніне әкеледі [14].
Алғаш асқын өткізгіштік эффектісі сынапты зерттеу кезінде байқалған.
Содан ... жаңа ... ... ... ... ... металдық
элементтердің жартысы асқын өткізгіштік күйге өте алады. Таза металдардың
ішінде жоғары ... ... және ... температурасы ең жоғары
ниобийде с=9.2 кездеседі. Кесте 1А-да кейбір ... ... ... ... А) [9].
Асқын өткізгіш заттардың негізгі бөлігін таза заттар емес қосылыстар
мен балқымалар ... ... ... осындай заттар бар және олардың саны
үнемі өсіп отырады. Көптеген ... ... жаңа ... материалдар қарқынды ізделініп жатыр. Асқын өткізгіштік қасиеті
сақталатын ең жоғарғы температура балқымаларда байқалады. ... ... ... ... алуға болады [3].
Жақсы өткізгіштер мысалы мыс, алтын, күміс қалыпты жағдайда кедергісі
аз, басқа заттарға қарағанда асқын өткізгіштік ... тез өте ... ... бірақ тәжірибе жүзінде олай емес. Әсіресе бұл металдарда асқын
өткізгіштік байқалмаған. Ал ... ... ... ... ... ... өте алады. Сындық температура тек химиялық құрамына ... ... ... ... да ... ... сұр ... өткізгіш болып келсе, ақ қалайы металл және сонымен бірге 3.72 ... ... ... ... өте ... ... өзінің асқын
өткізгіштік күйге тек пленка ... ... ... ... қызықты.
Кейбір элементтер жоғарғы қысымда ғана асқын өткізгіш бола алады.
Асқын өткізгіштікті ашу үлкен қызығушылыққа әкелді. Көптеген ... ... ... ... ... ... ерекшіліктерін және
электр кедергінің жоғалуын түсіндірмекші болды. Энштейн 1920 жылы ... пен ... ... ескере электрондардың топтық
өзара әрекеті жылулық ... ... ... ... ... ... ... асқын өткізгіште қандай да бір өзара ... ... ... ... топтық түзіліс бұлт пайда болуына
әкеледі. Кванттық механиканы ... бірі ... ... ... ... ... ... болды. Жарты ғасыр өткен соң тек 1957 жылы асқын ... ... ... ... Л.Купер және Д.Шриффер құрды [4].
Металда кез-келген 2 ... ... ... арасында
кулондық тебілу күші болады және де олардың ... ... ... ... да ... ... ... Ионның туғызатын
электрлік өрісі ... ... да ... ... Осылай ионның
“көмегімен” электрондар арасында қосымша өзара байланыс ... ... тор ... арасында тартылысты туғызатын аралық орта болып
саналады. Электрон кристалл тордың иондарын тартады. ... ... ... оң ... ... ... қалады. Бұл оң
зарядталған шама электронның зарядының шамасынан үлкен болса, онда ... ... ... оң ... жүйе ... басқа электронды
өзіне тартады. Жоғарғы температурада жеткілікті қарқынды жылулық қозғалыс
бөлшектерді бір бірінен ажыратып, ... ... ... ... ... Төменгі температурада тартылыс күші маңызды рөл атқарады.
Нөлге жақын температураларда ... ... ... ... ... ... болады. Егер тебілу күші тартылыс күшінен артық ... ... ... ... ал егер қандайда бір температурада тартылыс
күші көп болғанда зат асқын өткізгіштік күйге ауысады.
Асқын өткізгіш ... ... ... онда ол өзі қатты
тартылатын белгілі бір электронды “таңдап алады”. Бұл ... ... ... ... ... ... жүйе байланысқан электрондар жұптарына
бөлінеді. Электрондық жұп құрамы тұрақты емес, ауысып отырады. Электрондық
жұптың шамасы 10-4см. Егер жұпқа ... ... күйі ... ... ... ... ... өрісі әсерінен өзгерсе, онда оның ... ... да ... ... ... ... тартылыс азайып, зат асқын өткізгіштік күйден қалыпты күйге
ауысады.
Асқын өткізгіште электронды газ кез–келген энергияны жұтпайды, ол ... ... ... ... ғана жұта ... Егер ... аз болып, электрондық жүйе кристалда ақырын жылжыса, онда ... ... ... ... ... ... өте аз болады. Бұл
кезде электрондық газға байланыс энергиясынан аз энергия беріледі. Бірақ
электрондар бұл ... ... ... олар ... ... ... береді. Бұл электрлік кедергінің жоқ екенін көрсетеді
[8].
2.2 ... ... ... ... ... ... классикалық ілімінің негізгі бір
кемшілігі-“ кристалдағы еркін электрондар ... ... ... идеал электрондық газ деп қарастыруға болады” ... ... ... ... электрондар бір-бірімен де,
кристалл торының түйіндерінде ... ... де, ... ... Сондықтан өткізгіштегі электрондарды идеал газ ... ... ... деп ... жөн. Кристалдағы
электрондар Ферми сұйығын құрайды. Ферми сұйығының теориясын Л. Д. Ландау
дамытты.
1934 жылы голландиялық ... К. ... Х. ... асқын
өткізгіштерді екі түрлі: қалыпты және ... ... ... ... ... тұрады деп қарастырады. Электрондық
сұйықтың ... және ... ... ... ... ... абсолюттік
температураға байланысты. Температураға ... ... ... ... ... ... ... екі фазасы да болуы мүмкін. Ал,
температура сындық температурадан төмен болғанда, ... ... ... ... фазасындағы күйде тұрады. Электрондық сұйықтың асқын
өткізгіштік фазадағы бөлігін ... ... ... ... ... күйіне көшу табиғатын түсіну үшін орта
мектептен белгілі мына жағдайды еске алайық. Нильс Бор ... ... ... ядроның өрісінде тек белгілі бір дискретті кванттық
күйлерде болады. Электрондар сәйкесті энергия ... ... ... ... ... алынған энергия электрондардың
төменгі деңгейінен жоғары қозған энергия деңгейіне көшу үшін ... онда олар ... ... ... ... ... қоздырғышпен
әсерлеспейді, қабықшалардың бойымен ешқандай кедергісіз ... ... ... қорытындыға келуге болады. Атомдағы электрон
сыртқы ... ... ... ... оның ... ... кедергі
пайда болу үшін, ол қоздырғыштан алған энергияның әсерінен, төменгі энергия
қабықшасынан ... ... ... сәйкесті энергия қабықшасына көшуі керек.
Осы тұжырымды кристалдағы электрондар сұйығына қолданайық.
Кристалдағы электрондық сұйық электр өрісінің әсерінен төменгі энергия
деңгейіне ... ... ... энергия деңгейіне сәйкесті күйіне көшсе,
олардың қозғалысы ... ... ... ... ... ... ... жатады. Ал, егер электрондар сұйығы төменгі негізгі күйден жоғарғы
қозған күйге көше ... онда ... ... ... ... Ол ... ... күймен қозған сәйкесті энергия деңгейлерінің арақашықтығы үлкен
болуы керек, өткізгіш асқан өткізгіш фазасында болуы керек.
Сонымен, ... ... ... ... ... өткізгіштік
фазасында болуы үшін, біріншіден, ондағы заряд тасушы бөлшектер ең ... ... ... ... ... ең ... ... оған ең жақын орналасқан қозған энергия деңгейінің арақашықтығы
салыстырмалы түрде үлкен ... ... ... Ферми бөлшектер тобына жатады. Паулидің тыйым салу
принципі ... бір ... ... ... ... ... ... артық электрон орналаса алмайды, ал, екі электрон орналасу
үшін, олардың спиндері міндетті түрде ... ... ... ... ... ... ... сұйығы ең төменгі энергия
деңгейіне толық конденсациялана алмайды.
Ең төменгі энергия деңгейі барлығы бірдей толық конденсациаланаатындай
кванттық бөлшектер тек Бозе ... ... ... ... ... ... фазасына көшу үшін электрондардан Бозе ... ... Ол үшін ... ... ... яғни,энергия қажет болады.
Қажетті энергияны электрондық сұйық кристалл ... ... ... ... Ал, электрондардың кристалл торының түйіндерінде
тербелмелі ... ... ... ... ... не ... болғандығын білеміз. Осының нәтижесінде
электрондардың электр өрісіндегі ... ... ... электр кедергісі пайда болады.
Төменде электрондар мен фонондардың әсерлесу нәтижесінде тек қана
кедергі болмай, өткізгіштің кедергісі ... да ... ... көрсетеміз.
Қозғалыстағы электрон кристаллторының түйініне жақындатылғанда, ол
түйінде орналасқан оң ионды өзіне тартып, оны ... Ион ... ... оның ... кристалдың микрокөлемінде оң заряд пайда
болады. Электронның массасы ионның массасынан көп үлкен болғандықтан, ... ... ... ... ... ... қашықтыққа ұзап кетеді.
Бірақ ол оң ... ... ... Ион өте сылбыр
қозғалғандықтан, ол ... ... ... ... ... оң ... ... қалады. Оң зарядталған микрокөлемге, оған
таяу өтіп бара ... ... бір ... тартылады. Сонымен, оң
зарядталған микрокөлем екі бірдей электронды өзіне тартып қосақтандырады.
Кристалл торының түйіндеріндегі ... ... ... пайда болған өзара байланысқан екі электронды, америка ғалымы
Купердің құрметіне, Купер қосағы дейді ... С). ... ... ... Бозе ... ... Купер қосағының құрамындағы
электрондардың спиндері де, импульстері де міндетті түрде ... ... тең, ... ... ... ... қосағын құратын электрондар бір-бірінен кристалл тұрақтысымен
салыстырғанда, алыс арақашықта (( 10-4 ) орналасады. Егер ... ... ... ... алыс қашықтыққа кетіп үлгермесе, оның теріс ... ... оң ... ... ... ... әсерлесуін
қиындатады. Екі электрон Купер қосағын құрай алмайды.
Қосақты ыдырату үшін ... ... ... ... қарсы жұмыс
істеу керек, яғни, қосымша ... ... ... қосағы заряд тасуға
қатынасады. Купер қосағы ұғымын пайдаланып ... ... ... ... ... ... ... қосағын құраушы электрондар бір-
бірінен алыс орналасатындықтан, қосақты бағытталған қозғалысы кезінде ... ... ... ... өрісінің периодтығын бұзатын ақаумен
соқтығысқанда, екінші электрон ақаудың қосақтығын ... ... ... да ... Сондықтан ақаумен соқтығысу нәтижесінде бірінші
электрон өзінің жылдамдығын өзгертпейді. Егер жылдамдығын өзгертетін ... ... ... ... ... ... сыңарын жоғалтады, яғни, Купер
қосағының ыдырауы ... ... ... ... ... ... нәтижесінде, алатын энергиясы оны ... ... ... ... ... ... кристалдың ақауларымен
“соқтығыспай”, оларды “айналып” өтеді, ... ... ... ... өткізгіш арқылы зарядты ешқандай кедергісіз тасиды. Асқын
өткізгіштік құбылысы пайда болады [13].
Көбіне асқын өткізгіштік күйдегі ... ... ... ... ... ... өткізгіш сақинада индукциялық ток тудыру әдісі болып
келеді. Зерттелінетін металдан жасалған сақина сындық температурадан жоғары
температурада ... ... ... кейін сындық температурадан
төмен температураға дейін салқындатып, асқын өткізгіштік күйге ауыстырады.
Сосын магнит ... ... ... ... ток ... ... ... индукциялық ток тез өшіп қалады. Осы өшу ... ... ... ... айтуға болады. Егер сақина асқын
өткізгіш болса, онда ток іс жүзінде шексіз ұзақ ... Бұл ... ... ... ... ... шегін бағалауға болады. Бұл
жолмен қорғасынның асқын өткізгіштік күйдегі меншікті кедергісі ... аз ... ... Сындық температураға өту кезінде кедергінің
секірісі 14 ретке азайған. Бұл нақты толық ... ... ... күйде
тұрпқты токтағы электрлік кедергі шынымен де жоғалады деп ... ... ... ... ... 700 метр ... ... катушка пайдаланылған; 12 сағат өткенше ток ... да бір ... ... ... ... ... мен ... төмендеуі үшін формуладан
(21)
мұнда R

Пән: Педагогика
Жұмыс түрі: Дипломдық жұмыс
Көлемі: 46 бет
Бұл жұмыстың бағасы: 900 теңге









Ұқсас жұмыстар
Тақырыб Бет саны
Вильфредо Парето16 бет
Жасанды интеллект даму тенденциялары3 бет
Кристалл торы57 бет
Модель және компьютерлік модельдеу негіздері50 бет
Access мәліметтер қоймасымен жұмыс істеу15 бет
MoneyОnСards программасы4 бет
Turbo pascal тілі12 бет
Turbo Pascal тілінің операторлары жайлы16 бет
АІІБ-ның тергеу бөлімінде өткен өндірістік тәжірибе есебі4 бет
Анатомиялық терминдердің латын тіліндегі дәріптелуі туралы3 бет


+ тегін презентациялар
Пәндер
Көмек / Помощь
Арайлым
Біз міндетті түрде жауап береміз!
Мы обязательно ответим!
Жіберу / Отправить


Зарабатывайте вместе с нами

Рахмет!
Хабарлама жіберілді. / Сообщение отправлено.

Сіз үшін аптасына 5 күн жұмыс істейміз.
Жұмыс уақыты 09:00 - 18:00

Мы работаем для Вас 5 дней в неделю.
Время работы 09:00 - 18:00

Email: info@stud.kz

Phone: 777 614 50 20
Жабу / Закрыть

Көмек / Помощь