Mavzu: Elektr o’tkazuvchanlikning temperaturaga bog’liqligini nazariy o’rganish

Plazmada elektr o’tkazuvchanlik
Modda qizdirilganda uning ayrim zarralari harakati kinetik energiyasining ortishi bilan uning tuzilishi buzaladi qattiq jism suyuqlikkka, suyuqlik gazga aylanadi. Yana ham ko’proq qizdirilganda eng tez molekulalrning kinetik energiyasi atomlardagi bog’lanish energiyasi bilan taqqoslanadigan darajada bo’lib qoladi va gazning ionlanishi boshlanadi . Modda plazma holatiga o’tadi . Lekin ionlar va elektronlarning har qanday to’plami plazma deb atalavermaydi.Agar ionlashgan gaz buluti olinsa va undan bitta elektron chiqarilsa u holda bulut musbat zaryadlanib qoladi. Undan yana bir elektronni chiqarib olish qiyinroq bo’ladi. Ammo agar bu holda elektr maydoniga qarshi bajariladigan ish zarraning issiqlik energiyasidan kichik bo’lsa, shu zaryadli zarralar bulutdan ixtiyoriy chiqib ketishi demak ionlashgan gazda zaryadlar ixtiyoriy ajralishi mumkin.Plazma deb shunday ionlashgan gazni atash qabul qilinganki undagi zarralar orasidagi o’zaro elektrostatik o’zaro tasirning kattaligidan zaryadlarning ixtiyoriy ajralishi bulutning o’z o’lchamlariga nisbatan kichik sohalardagina yuz berishi mumkin. Demak plazma qisman yoki to’liq ionlashgan gaz bo’lib, unda musbat va manfiy zaryadlar zichligi amalda bir xil bo’ladi.Shunday qilib butunicha olib qaralganda plazma elektr jihatdan neytral sistemadir. Sharoitga qarab plazmaning ionlanish darajasi yani ionlangan atomlar sonining hamma atomlar soniga nisbati har xil bo’lishi mumkin. To’liq ionlangan plazmada neytral atomlar yo’q. Gaz ionlashib plazma hosil bo’lishiga gazni qizdirilganda emas balki gazga turli xil nurlar yog’dirish yoki gaz atomlarini tez harakatlanuvchi zaryadli zarralar bilan bombardimon qilish ham sabab bo’ladi. Bu holda past haroratli plazma deb ataladigan plazma deb ataladigan plazma hosil bo’ladi. Maning o’ziga xos qator xossalari borki bular moddaning maxsus to’rtinchi holati deb hisoblashga imkon beraddi. Harakatchanligi yuqori bo’lgani sababli plazmaning zaryadli zarralari elektr va magnit maydonlar tasirida ko’chadi. Shuning uchun plazmadagi ayrim sohalarning elektr jihatdan neytralligining bir xil ishorali zaryadlar to’planishi atufayli tez yo’qoladi. Paydo bo’ladigan elektr maydonlar zaryadli zarralarni elektr neytrallik qayta tiklanib, elektr maydon nolga teng bo’lmaguncha ko’chirib turaveradi. Neytral gaz molekulalari o’rtasida yaqindan tasir etuvchi kuchlar tasir etadi, plazmaning zaryadli zarralari orasida esa masofa ortganda qiyosan oz kamayadigan Kulon kuchlari tasir etadi. Har bir zarra bir vaqtning o’zida atrofdagi juda ko’p zarralar bilan o’zari tasir qiladi.Shu tufayli plazmaning zarralari xaotik issiqlik harakatida qatnashishi bilan birga turli xil tartiblangan kollektiv harakatlarda qatnasha oladi. Plazmada turli xil tebranishlar va to’lqinlar oson hosil qilinadi.Plazmaning ionlanish darajasi ortgani sari elektr o’tkazuvchanligi ortadi. Yuqori haroratda to’liq ionlangan plazmaning elektr o’tkazuvchanligi o’ta o’tkazgichlarning elektr o’tkazuvchanligiga yaqinlashadi.Ionlangan gazning solishtirma elektr o’tkazuvchanligi hajm birligidagi zaryadli zarralarning soni n ga bog’liq.Ionlangan gazning elektr o’tkazuvchanligi bu xususiyati bilan metaldagi
Elektr o’tkazuvchanlikka ancha o’xshash . Binobarin ionlangan gazning elektr qarshiligi zaryadli zarralarning neytral molekulalari bilan to’qnashishi tufayli yuzaga keladi.Plazma ionlangan gazdan farqli o’laroq neytral molekulalarga ega emas. Shunday ekan plazmaning elektr qarshiligi qanday yuzaga keladi. Plaz- madagi zaryadli zarralar issiqlik harakati tufayli bir-biridan Debay radiusiga teng ga cha uzoqlashi maksimal masofogacha uzoqlashisahi mumkin. Ionlangan gazda esa zarralar tartibsiz harakatqiladi va ikkita zaryadli zarraning to’qnashishi nisbatan kam sodir bo’ladigan hodisadir. Plazmada biz bu hodisaning aksini ko’ramiz. Plazmada ayrim olingan zaryadli zarra radiusi Debay radiusi _{ }
ga teng bo’lgan sferadagi hamma zaryadli zarralar bilan tasirlashadi._{ } hajmdagi zaryadli zarralar soni esa
N=_{ } (2.1.1)
Bunda n kattalik hajmdagi zarralar soni. Hisoblashlarga ko’ra bu kattalik juda katta (n_{ }>>1)._{ } hajdagi ixtiyoriy zaryadli zarra shu hajmdagi n ta zaryadli zarralar bilan Kulon qonuniga binoan tasirlashadi. Boshqa zaryadli zarralarning elektr maydonida harakatlanayotgan zaryadli zarra potensial energiyaga ega. Shu bilan bir vaqtda u issiqlik harakatida ishtirok etadi va Kt bilan aniqlanadigan energiyaga ega bo’ladi. Shu boisdan plazmani elektr o’tkazuvchanligini hisoblash murakkab masaladir. Bu borada olib borilgan izlanishlardan malumlki, plazmaning elektr o’tkazuvchanligi ko’p chihatdan temperaturaga bog’liq . Xususan Landsxof plazmaning solishtirma elektr o’tkazuvchanligini hisoblab quyidagini hosil qilgan

_{ }=T^3/2_{ } (2.1.3)

Bunda T- plazmaning Kelvin shkalasida o’lchangan temperaturasi; lnN –zaryadli zarralarning _{ } hajmdagi soni N=_{ } dan olingan natural logarifm. Plazma uchun bu kattalik deyarli o’zgarmas bo’lib taqriban lnN 10 Bu qiymatga asosan plazmaning solishtirmaelektr o’tkazuvchanligi
_{ }T^3/2_{ }) (2.1.4)

shaklni oladi. Bundan plazmaning solishtirma qarshiligi quyidagiga teng:

_{ }T^3/2(om_{ } (2.1.5)
Hozirgi paytda temperaturasi 10⁸K bo’lgan plazmani hosil qilish mumkin bu temperaturada plazmaning solishtirma qarshiligini baholaylik
_{ }(om m) (2.1.6)
Bu kattalik eng yaxshi o’tkazgichning solishtirma qarshiligi (10^-8 om m) dan o’n marta kichik. Keltirilgan 3 tenglamadan ravshanki plazmaning solishtirma elektr o’tkazuvchanligi hajm birligidagi zaryadli zarralarning soni n ga deyarli bog’liq emes. Vaxolanki ionlangan gazning solishtirma elektr o’tkazuvchanligi n ga proporsional.Bundan xulosa shuki,plazmaning elektr qarshiligi elektronlarning ionlar bilan tasirlashuvi tufayli yuzaga keladi . Temperatura oshgan sari zaryadli zarralarning issiqlik harakati kuchayib , ular orasidagi elektr tasirlashuvi kuchsizlanishuvi sababli plazmaning temperaturasi ko’tarilganda uning solishtirma elektr o’tkazuvchanligi yaxshilanadi