Mündəricat Səh. Zona nəzəriyyəsinə görə metallar, yarımkeçiricilər və dielektriklər

Mövzu 2.Dəyişən cərəyan dövrəsi üçün Om qanunu




Mövzu 3.Qalvanik elementlərin quruluşu və iş prinsipi
Qalvanik element — kimyəvi reaksiyanın enerjisini elektrik enerjisinə çevirməyə imkan verən cihaz. Səthində oksidləşmə prosesi gedən elektrod anod adlanır. Oksidləşməyə mənfi yüklü ionlar məruz qaldığından (məhz onlar elektron verə bilir) mənfi yüklü ionlar anion adı almışdır. Səthində reduksiya prosesi gedən elektrod katod adlanır. Müsbət yüklü ionlar reduksiya olunduğundan (məhz onlar elektron qəbul edə bilər) kation adlanır.
Dövrədən elektrik cərəyanının axması üçün aşağıdakı şərtlər ödənməlidir:
1) yüklü hissəciklərin (elektronların, ionların) olması;
2) potensiallar fərqinin olması (fəzaca ayrılmış müsbət və mənfi yüklərin olması ilə təmin olunur);
3) dövrənin qapalı olması.
Tarix
Müxtəlif metalların kontakt sərhədində elektrik cərəyanın meydana gəlməsi hadisəsi italyan fizioloqu, Bolonya Universitetinin (Bolonya şəh., İtaliya) tibb üzrə professoru olan Luici Qalvani tərəfindən 1786-cı ildə kəşf edildi. Qalvani mis qarmaqlara bərkidilmiş təzə qurbağaya polad neştərlə toxunduqda, onun arxa ayaqlarının əzələlərinin yığılma prosesini təsvir edir. Nəhayət o öz müşahidələrini "canlıların elektriklənməsi" şəklində şərh etdi.
Qalvaninin təcrübələrilə yaxından maraqlanan italyan fiziki və kimyaçısı Alessandro Volta bu təcrübədə tamamilə yeni bir hadisəni — elektrik cərəyanının yarandığını gördü. Qalvaninin nöqteyi-nəzərini yoxlayan A. Volta bir sıra təcrübələr apararaq belə nəticəyə gəldi ki, əzələlərin bükülməsinin səbəbi "canlıların elektriklənməsi" deyil, mayedə müxtəlif keçiricilərdən ibarət elektrik dövrəsinin olmasıdır. Bütün bunların təsdiqi olaraq, A. Volta qurbağanın ayağını öz ixtirası olan elektrometrlə əvəz etdi və ardıcıllığı eynilə təkrarladı. 1800-cü ildə ilk dəfə olaraq A. Volta London Kral Cəmiyyətinin iclasında öz kəşflərini bəyan etdi. Onun təcrübəsində ikinci sinif keçirici (maye) ortadadır və iki müxtəlif metaldan hazırlanmış iki birinci sinif keçirici ilə kontaktda olur. Nəticədə bir və ya digər istiqamətdə elektrik cərəyanı yaranır.
1802-ci ildə rus fiziki Vasili Vladimiroviç Petrov diametri təxminən 35 millimetr və qalınlığı təqribən 2,5 millimetr olan 4200 mis və sink dairəsindən ibarət dünyanın ən böyük qalvanik batareyasını yaratdı, onların arasına ammonyak məhlulunda isladılmış kağız yerləşdirildi. Petrov ilk dəfə izolyator (izolyasiya mumu) tətbiq edirdi. Bütün struktur müxtəlif qatranlardan ibarət izolyasiya təbəqəsi ilə örtülmüş maun ağacından hazırlanmış qutuya yerləşdirilmişdir. Müasir təxminlərə görə, Petrov batareyası təxminən 1500 V gərginlik verirdi. Rus alimi bu akkumulyatorun cərəyan mənbəyi kimi xüsusiyyətlərini araşdırdı və göstərdi ki, onun hərəkəti metallar və elektrolit arasında kimyəvi proseslərə əsaslanır. M. A. Şatelen qeyd etdi ki, Petrovun təcrübələrini qövs sobalarında müasir elektrometallurgiyanın əsasını qoyan tədqiqat hesab etmək olar. Quraşdırılmış batareya Petrov elektrik qövsü yaratmaq üçün istifadə etdi və onunla təcrübələr apardı. Onun işinin nəticələri 1803-cü ildə nəşr olunan "Qalvani-voltaik eksperimentlərin xəbərləri" əsərində ətraflı təsvir edilmişdir.

Qalvanik elementlər, kimyəvi reaksiyanın enerjisini elektrik enerjisinə çevirmək üçün istifadə olunan cihazlardır. İş prinsipi, oksidləşmə və reduksiya proseslərinə əsaslanır. İşləməsi üçün aşağıdakı şərtlər ödənməlidir:

1. 
   Yüklü hissəciklərin (elektronların və ya ionların) olması.
   
2. 
   Potensial fərqinin olması (fəzaca ayrılmış müsbət və mənfi yüklərin olması ilə təmin olunur).
   
3. 
   Dövrənin qapalı olması.
   

Qalvanik elementlər, həm elm, həm də texnologiya sahəsində əhəmiyyətli rol oynayır. Məsələn, akkumulyatorlar, elektroliz prosesləri, elektrokimya tədqiqatları və elektrometallurgiya kimi sahələrdə istifadə olunurlar




Müasir quru qalvanik element daxilində kömür çubuğu (1) olan sink qabından (2) ibarətdir. Kömür çubuğu içərisində manqan oksidi ilə kömür qarışığı olan kətan kisəciyində (3) yerləşdiriıir. Kisəcik naşatır məhlulu ilə un qarışığından hazırlanmış qatı yapışqanla (4) əhatə edilir. Sink qab karton qutu (5) içərisinə qoyulur və üstdən qatran qatı ilə örtülür. Elementin daxilində gedən kimyəvi reaksiyalar nəticəsində kömür çubuq müsbət, sink qab isə mənfi yüklənir (i).