Fizika, onun təbiət və texniki elmlərlə əlaqəsi

Kapillyarlıq  
  
Səth təzyiqinin səth əyriliyindən asılı olaraq dəyişməsini kapillyar borularda 
yaxşı görmək olur.  
 
Kapillyar boru dedikdə radiusu 
10
1
 mmetrlə ölçülən boru düşünürük.  
        Tutaq  ki,  radiusu  r  olan  bir 
kapillyar  boru  onu  isladan  maye 
içərisinə 
daxil 
edilmişdir. 
Maye 
kapillyar borunu islatdığında əvvəlcə  
 
 
 
 
θ 
θ 
h 
C 
A 
B 
θ 
K 
P 

ani vaxtda onun içərisində ABC  səthi əmələ gələcək. Bu çökük səthin səth təzyiqi 
P,  geniş  qabdakı  səth  təzyiqindən  (K)  kiçik  olduğundan  maye  kapilyar  boru  ilə 
yuxarı  qalxacaqdır.  Mayenin  kapilyar  boru  ilə  yuxarı  qalxması,  borudakı  maye 
sütunun  təzyiqi 
gh

,  geniş  qabdakı  səth  təzyiqi  ilə  kapillyar  borudakı  səth 
təzyiqinin  fərqinə  (K-P)-yə  bərabər  olana  kimi  davam  edəcəkdir.  Yəni 
P
gh
P
K





  tarazlıq  şərti  olacaqdır.  Kapillyar  borunun  içərisindəki  maye 
səthi sferik olduğundan 
r
P

2


  tənliyinə  görə 
r
gh


2

  və  ya  
gr
h


2

, burada  
h –kapillyar borudakı  maye sütunun  hündürlüyü,   

 -   mayenin sıxlığı, 

 - səthi 
gərilmə əmsalı, r  isə maye səthinin əyrilik 
radiusudur.  Şəkildə  isladan  mayenin 
kapilyar boruda qalxması göstərilmişdir. 
Şəkildən 

cos
R
r 
.    Adətən  maye 
səthinin  radiusu  kapilyar  boruda  maye 
səthinin radiusu ilə əvəz edilir (r=R).  
 
 
R-kapilyar  borunun  radiusudur,  θ  sərhəd  bucağıdır.  r-  in qiymətini 
gr
h


2

  -də  
yazsaq alarıq:  



cos
2
gR
h 
 
Maye kapilyar borunu isladan halda θ<90° və cosθ  müsbət, maye kapilyar borunu 
islatmayan  halda  θ>90°  və  cosθ  mənfi  olur  ki,  bu  halda  maye  kapilyar  boru  ilə 
aşağı enmiş olur. Maye borunu tamamilə isladarsa θ=0; cosθ=1 və ona görə də  
gR
h


2

. 
 
Buradan  məlum  olur  ki,  kapilyar  boruda  qalxan  mayenin  hündürlüyü 
borunun radiusu ilə tərs mütənasib olur. Bu da Juren qanunudur. 
  
Suyun məsaməli materiala hopması, lampa piltələri ilə neftin qalxması  
 
 
h 
θ 
θ 
R 
r 

kapilyarlıq  hadisəsinə  misaldır. Kapilyar 
borunun içərisi qismən onu isladan maye 
ilə  doldurularsda  kapilyar  borudakı 
təzyiq  düşəcək  və  həmin  təzyiqin 
düşməsi kapilyar qüvvəsinin əmələ 
gəlməinə səbəb olacaqdır. 
 
 
 
 
 
Bu  qüvvə  də  borunun  divarlarını  içəri  doğru  sıxacaqdır.  Şəkildə  lövhələrin 
səthlərinin  sahəsi  S  aralarındakı  məsafə  r,  maye  lövhələri  isladarkən  kapilyar 
təzyiq 










1
1
1
r
r
P

 və 


1
r
  olduqda   
r
P


  və kapilyar qüvvə 
r
S
S
P
f





  
olar.  
 
16.SABIT ELEKTRIK CƏRƏYANI 
 
 
Adi  metal  parçası  götürək.  Onun  daxilində  sərbəst  elektronlar  (onların 
yaranması  haqqında  bir  qədər  sonra)  xaotik  hərəkət  edir.  Ona  görə  də  müəyyən 
istiqamətdə  hərəkət  edən  elektronların  orta  sayı,  onun  əksinə  hərəkət  edənlərin 
sayına  bərabər  olur.  Metal  daxilində  elektron  axını  yaranmır.  Elektronların 
müəyyən  istiqamətdə  daşınması  üçün  onları  bu  istiqamətə  yönəldən  qüvvə 
lazımdır.  Bu  qüvvəni  mənbənin  elektrik  hərəkət  qüvvəsi  və  ya  elektrik  sahəsi 
yaradır.  Elektrik  yüklərinin  müəyyən,  üstün  istiqamətdə  axını  cərəyan  adlanır. 
Cərəyanda  iştirak  edən  yüklü  hissəciklərə  yükdaşıyıcılar  deyilir.  Müxtəlif  keçirici 
mühitdə 
yükdaşıyıcılar 
da 
müxtəlifdir: 
metallarda 
sərbəst 
elektronlar, 
elektrolitlərdə  müsbət  və  mənfi  ionlar,  qazlarda  sərbəst  elektronlar  və  ionlar, 
yarımkeçiricilərdə elektronlar və deşiklər, üzvi maddələrdə molionlar və s. 
 
Beləliklə,  baxılan  mühitdə  cərəyan  keçməsi  üçün  sərbəst  yüklər  və  onları 
nizamlı  hərəkət  etməyə  məcbur  edən  elektrik  sahəsi  və  ya  onu  yaradan  e.h.q.-si 
lazımdır. 
 
Cərəyanın  istiqaməti  olaraq  müsbət  yüklərin  hərəkət  istiqaməti  götürülür 
(bax şəkilə). Mənfi yük halında cərəyan yüklərin hərəkət istiqamətinin əksinə axır. 
f 
P 
P 
f 
+ 
Elektr. Hər. ist. 
I
+ 
I 
 




  
 
 
 
 
 
Əgər  elektrik  sahəsində  mənfi  və  müsbət  yüklər  eyni  zamanda  hərəkət 
edirlərsə, onların hərəkət istiqamətləri bir-birinə əks, cərəyanların istiqamətləri isə 
eyni olacaq: 




I
I
I
   
 
(1) 
 
Naqilin  en  kəsiyindən  vahid  zamanda  keçən  yükün  miqdarı  cərəyan  şiddəti 
adlanır: 
dt
dq
I 
 
 
 
(2) 
 
BS sistemində elektrik kəmiyyətlərinin əsas vahidi kimi cərəyan şiddəti vahidi 
1Amper (A) qəbul olunur. 
san
K
A
1
/
1
1 
  
 
Cərəyanın  istiqaməti  və  qiyməti  zamandn    asılı  deyilsə,  I=const,  buna  sabit 
cərəyan deyilir. 
 
 
 
Cərəyan naqildə qeyri-bərabər paylandıqda onu cərəyan sıxlığı ilə xarakterizə 
edirlər.  Naqildə  yüklərin  hərəkət  istiqamətinə  perpendikulyar  qoyulmuş  vahid 
səthdən keşən cərəyana cərəyan sıxlığı deyilir. 


dS
dI
i
/
   
 
(3) 
Vahidi 1A/m
2
 –dir.  
 
 
SABİT CƏRƏYAN QANUNLARI  
 
 
Sabit  cərəyanın  zahirən  sadə,  praktiki  cəhətdən  çox  əhəmiyyətli  və  geniş 
yayılmış  qanunu  Om  qanunudur:  Naqildən  axan  cərəyanın  şiddəti  onun 
uclarındakı potensiallar fərqi ilə düz mütənasibdir: 
R
U
I
/

 
 
 
(4) 

Bu  ifadədə  gərginliklərdən  sahə  intensivliyinə  keçmək  üçün 
S
R
/



  (


xüsusi 
müqavimət, 

 naqilin uzunluğu, S-en kəsiyinin sahəsidir) olduğunu nəzərə alsaq 
S
E
S
U
I
S
U
I










 /
 
burada 


/
1

  naqilin  xüsusi  keçiriciliyi, 

/
U
E 
  -  sahə  intensivliyidir.  Son  
ifadənin hər tərəfini S-ə bölərək cərəyanın sıxlıq vektoru üçün  
E
i




 
 
 
 
(5) 
alarıq. 
 
Cərəyanın sıxlıq vektoru sahə intensivliyi ilə mütənasibdir. Bu Om qanununun 
başqa bir formasıdır. Ona diferensial şəkildə Om qanunu deyilir. Indi də bu qanunu 
klassik  elektron  nəzəriyyəsinə  görə  izah  edək.  Cərəyanın  sıxlıq  vektoru 
elektronların nizamlı hərəkət sürəti ilə mütənasibdir. 



en
i 
 
 
 
 
(6) 
 
Elektrik  sahəsindəki  naqildə  olan  sərbəst  elektrona 
E
e
F



elektrik  qüvvəsi 
təsir edir. Bu qüvvədə bütün sərbəst elektronlara təsir etdiyi  üçün elektron buludu 
sahədə yerini dəyişir. Elektronun təcili 
a
m
F



 -dan tapıla bilər. Son ifadələrdən 
alırıq ki, 
eE
ma 
. Buradan da  
m
eE
a
/

   
 
 
(7) 
 
Sahədə hərəkət edən elektronun yolu maneəsiz deyil. O başqa elektronlarla və 
qəfəsin düyünlərindəki  müsbət ionlarla toqquşur. Bu toqquşmalar nizamlı hərəkəti 
zəiflədir, müqavimət yaradır. Iki ardıcıl toqquşma arasındakı yolu elektron sərbəst 
gedir. Bu yolu getmək üçün sərf olunan zamanı 

 ilə işarə edək: 
u





 
 
 
 
(8) 
 
Elektron  eyni  zamanda  xaotik  və  nizamlı  hərəkətdə  iştirak  etdiyi  üçün 
məxrəcdə  onların  müvafiq  sürətləri  yazılmışdır.  Lakin  ən  yaxşı  keçiricilərdə 
nizamlı hərəkət sürəti 
3
10



m/s  tərtibindədir. Bu isə xaotik hərəkətin     
5
10

u
 
m/s    sürəti  ilə  müqaisədə  çox  kiçikdir.  Ona  görə  də 
u
/



  yaza  bilərik.  Onda 
elektronun sahədə qazandığı sürət üçün  

E
u
m
e
a








max
 
 
(9) 
alınır.  Bu  sürət  sərbəst  yolun  sonunda  elektronun  malik  olduğu  maksimum 
sürətdir.  Sərbəst  yolun  başlanğıcında  isə  nizamlı  hərəkət  sürəti  sıfır  olduğu  üçün 
nizamlı hərəkətin orta sürəti üçün  
E
u
m
e




2
1
2
1
max


 
 
(10) 
alırıq. Bunu (6) –da nəzərə alsaq: 
E
u
m
n
e
i




2
2
1
 
 
 
(11) 
Burada 
u
m
n
e




2
2
1
 işarə etsək, 
E
i



 
 
                        
     (12) 
alarıq.  Bu  diferensial  şəkildə  Om  qanununun  ifadəsidir.  Xüsusi  keçiriciliyin  (12) 
ifadəsinə  daxil  olan  kəmiyyətlərə  məna  vermək  çətin  deyil.  Elektronların 
konsentrasiyasınım  və  sərbəst  yolun  böyük  olması  keçiriciliyi  artırır,  elektronun 
ətaləti və xaotik hərəkəti isə mane olur. 
 
Naqildən  cərəyan  axarkən  istilik  ayrılır.  ədədi  qiymətcə  bu  istilik  cərəyan 
keçərkən q yükünün daşınması üçün görülən işə bərabər: 
Rt
I
qU
A
Q
2



   
 
 
 
(13) 
 
Naqilin  vahid  həcmdə  vahid  zamanda  ayrılan  istilik  miqdarı  cərəyanın  güc 
sıxlığı adlanır:  
 
2
2
2
2
2
2
2
1
1
E
E
i
S
I
S
S
I
t
S
t
R
I
t
V
Q























 
(14) 
 
Cərəyanın  güc  sıxlığı  sahə  intensivliyinin  kvadratı  ilə  mütənasibdir.  Buna 
diferensial şəkildə Coul qanunu deyilir.  
İndi də qanunu klassik elektron nəzəriyyəsi baxımandan izah edək. 
Istilik  ayrılması  prosesini  belə  təsəvvür  etmək  olar.  Sərbəst  yolun  sonunda 
elektron 
E
u
m
e




max
  sürəti  ilə  və 
max
2
1




m
k
  kinetik  enerjisi  ilə  qəfəsin 
düyünündəki  ionla  toqquşur,  enerjisini  ona  verir.  Elektronun  sürəti  sıfra  enir, 

yenidən  sahə  tərəfindən  sürətlənir,  yenidən  toqquşur  və  i.a.  hər  dəfə  elektronun 
sahədə qazandığı enerji kristal qəfəsinə verir və naqil qızır. 
Naqilin vahid həcmində vahid zamanda ayrılan istilik miqdarı vahid həcmdəki 
sərbəst  elektronların  sayı,  vahid  zamandakı  toqquşmalar  sayı  və  bir  elektronun 
kinetik enerjisi hasilinə bərabər olacaq: 
2
2
2
2
2
2
2
max
2
1
2
2
E
u
m
n
e
E
u
m
e
m
u
n
m
Z
n















 
(15) 
Burada 
u
m
n
e




2
2
1
 işarə etməklə, 
2
E



 diferensial şəkildə Coul qanununu 
alırıq. 
VIDEMAN – FRANS QANUNU 
 
 
Metallar həm elektriki, həm də istiliyi yaxşı dielektrik isə hər ikisini pis 
keçirir. Buradan belə qənaətə gəlmək olar ki, metalların elektrik və istilik 
keçirilməsində əsas rol oynayan  sərbəst elektronlardır. Ona görə də istilik və 
elektrik keçirmə əmsalları arasında əlaqə olmalıdır. 
 
Qazların xüsusi keçirmə əmsalı üçün 
V
C
u



3
1

 almışdıq. Meallar üçün bu 
ifadənin şəklini dəyişək. Metalın sıxlığı, molyar kütləsi, avaqadro ədədi arasındakı 
əlaqə bizə məlumdur. 
 
A
N
nm


; 
M
R
i
C
V
2

 
sabit  həcmdə  xüsusi  istilik  tutmudur.  Bərk  cisimlər  üçün 
V
P
C
C 
-dir. 
3

i
  isə 
elektronun  sərbəstlik  dərəcələrinin  sayıdır.  Bunları  nəzərə  aldıqda  metalın 
istilikkeçirmə əmsalı üçün  




u
kn
u
n
N
R
M
R
u
N
nM
A
A
2
1
2
1
2
3
3
1





 
 
 
(16) 
alırıq. Metalların elektrikkeçirmə əmsalı  
u
m
n
e




2
2
1
 
olduğu üçün, onların nisbəti  

T
e
k
kT
e
k
u
m
e
k
u
m
e
k













2
2
2
2
2
2
3
2
3
2
2
2


   
 
(17) 
olur.  Burada   
kT
u
m
2
3
2
2

    elektronun  istilik  hərəkətinin  enerjisidir.  Beləliklə, 
metalların  istilik  və  elektrikkeçirmə  əmsallarının  nisbəti  yalnız  mütləq 
temperaturun  funksiyasıdır.  Buna  Videman-Frans  qanunu  deyilir.  Klassik 
elektron  nəzəriyyəsi  Om,  Coul,  və  Videman-Frans  qanunlarını  keyfiyyət  və 
kəmiyyət baxmından kifayət qədər dəqiq izah etsə də, təcrübi faktlatla müqayisədə 
bir sıra ziddiyyətlərlə qarşılaşır. Bunlardan üçünü qeyd edək: 
1.  Bərk  cisimlərin  zona  nəzəriyyəsində  (17)-dəki  əmsalı  üçün  3  yox 
3
/
2

 
alınır.bunlar  bir-birindən  az  fərqlənsə  də  klassik  nəzəriyyədən  3  alınması 
sonralar məlum olduğu kimi müəyyən səhvlərin nəticəsi imiş. 
2. 

–nın  ifadəsində  temperaturdan  aşkar  şəkildə  asılı  olan 
u
-dur. 
T
u ~
. 
onda 
T
/
1
~

  və
T
/
1


  olur.  Yəni  metalların  xüsusi  müqaviməti 
temperaturun  kvadrat  kökü  ilə  mütənasibdir.təcrübədə  isə  məlumdur  ki, 
T
~

-dir. 
3.  Dyulonq-Pti  qanununa  görə  bütün  bəsit  bərk  maddələrin  molyar  istilik 
tutumu  3-dür.  Metallarda  sərbəst  elektronların  varlığı  istilik  tutumuna 
əlavə pay verməlidir. 
  Bir  elektronun  kinetik  enerjisi
kT
2
3
,  bir  valentli  bir  mol  metalın  sərbəst 
enerjisi 
RT
TN
N
R
N
kT
U
A
A
A
el
2
3
2
3
,
2
3



,  sərbəst  elektronlarla  bağlı  istilik  tutmu  isə 


R
dT
dU
C
el
el



2
/
3
/
 olmalıdır. Beləliklə, metalın tam enerjisi istilik tutumu 
üçün 
2
/
9
2
3
3
R
R
R


  alınmalı  idi.  Təcrübələr  isə  göstərir  ki,  metal  və 
dielektriklərin  istilik  tutumları  arasında  elə  bir  köklü  fərq  yoxdur.  Bütün  bu 
zidiyyətlər bərk cisimlərin zona nəzəriyyəsində aradan qalxır. 
 
Ифрат кечирижилик 

 
Металларын мцгавимяти  температурун дцшмяси иля азалыр вя мцтляг  сыфыр 
нюгтясиня  йахын  температурларда  даща  дяйишмир.  Мцгавимятин  температурдан 
асылылыьыны  тядгиг  едян  Каммерлинг  Оннес  (1853  -  1926)  мцшащидя  етмишдир  ки, 
мцтляг сыфыр нюгтясиндя кечирижинин мцгавимяти тамамиля йох олур (шякиля бах). 
Бу  температура  бющран  температуру,  щадисяйя  ися  ифрат  кечирижилик 
дейилир. 
Ифрат  кечирижи  щалында  олан  нагиллярдя  електронлар  гошалашмыш  олур.  Бу 
електронларын спинляри бир – бириня якс истигамятдя олур. Гошалашмыш електронлар 
арасында  хцсуси  бир  гцввя  тясир  едир.  Щямин  гцввянин  ямяля  эялмясиня  сябяб 
електронлар арасындакы фонон мцбадилясидир. 
Ифрат  кечирижилик  щалында  олан  нагиллярин  мцгавимяти  олмадыьындан, 
електрик жяряйаны истилик щасил етмир. Она эюря дя ифрат кечирижилкдя ямяля эялмиш 
електрик жяряйаны мянбя олмадан узун мцддят ахыр. 
Ифрат кечирижилик щалында олан маддя дахилиндя магнит  сащяси йаратмаг 
олмаз.  Магнит  сащяси  маддяни  ифрат  кечирижи  щалындан  чыхарыр.  Металын 
емпературу  йцксялдикжя  бу  гошалашмыш  електронлар  ади  електронлара  чеврилир  вя 
маддя ифрат кечирижилик щалыны итирмиш олур. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Р 

 
17.Електронун металдан чыхыш иши. 
    Термоелектрон  емиссийасы   
 
Металдакы  сярбястляшмиш  валент  електронлары  хаотик  щярякят  няти
cясиндя 
онун  дахилиндя  истянилян  нюгтяйя  йерини  дяйишя  биляр.  Лакин  металы  тярк  едя 
билмяз.  Беля  олсайды  бцтцн  металлар  юзбашына  мцсбят  йцклянярди.  Бу  ися 
мцшащидя олунмур.  
 
Метал  парчасы  эютцряк.  Онун  дахилиндян  сятщя  йахынлашан  електронларын 
бя'зиляри сятщя чыха биляр. Амма електрон хариъя чыхан кими  онун чыхдыьы йердя 
метал мцсбят йцклянир вя електрону узаглашмаьа гоймур. Електронун сятщдян 
узаглашмасы  бир  нечя  ангстрем 


м
10
10
~

  тяртибдя  ола  биляр.  Енержиляри  орта 
кинетик енержидян чох олан електронлар металын сятщиня чыхараг електрон булуду 
ямяля  эятирир.  Беляликля,  металын  мцсбят  йцклянмиш  сятщи  иля  електрон  булуду 
икигат  електрик  тябягяси  ямяля  эятирир.  Бу  икигат  тябягя  конденсатора  ек-
вивалентдир. Онун гатлары арасындакы потесиаллар фяргини 

 иля 
ишаря  едяк.  Металын  сятщиндя  икигат  електрик  тябягяси  йа-
ранандан  сонра  дахилдян  хариъя  чыхмаг  истяйян  електрон 
яввял  мцсбят,  сонра  ися  мянфи  йцклярин  сащясини  дяф 
етмялидир.  Бу  заман  сащя  гцввяляриня  гаршы 

e
A 
  иши 
эюрцлмялидир.  Бу  иш  електронун  металдан  чыхыш  иши  адланыр. 
Ядяди  гиймяти  кичик  олдуьу  цчцн  чыхыш  иши  електрон  волтларла 
(еВ)  юлчцлцр.  1еВ  електронун  1В  потенсиаллар  фяргини  кечдикдя  газандыьы 
енержийя бярабярдир. 1еВ=1,6

10
-19
 Кл

В=1,6

10
-19
 Ъ. 
 
Мцхтялиф  металлар  цчцн  електронун  металдан  чыхыш  иши 


eV
5
1
 

  арасында 
дяйишир.  Чыхыш  ишинин  гиймяти  металын  тябиятиндян,  онун  сятщинин  щалындан  вя 
тямизлийиндян  асылыдыр.  Чыхыш  иши  бюйцк  олан  металын  сятщиня  ону  бир  нечя  дяфя 
азалдан  тябягяляр  чякирляр.  Мясялян,  волфрамын  сятщиня 
Ba
,
Sr  
  вя  башга  гяляви 
торпаг  елементляринин  оксидлярини  чякмякля  чыхыш  ишини 
4,5 еВ-дан 1,21,5 еВ-а гядяр азалтмаг мцмкцндцр.  
 
Металдакы  мцсбят  йцклярин  сащяси  електронлар 
цчцн  потенсиал  чухур  ролуну  ойнайыр.  Бярк 
cисимлярин 
зона  нязяриййясиня  эюря  потенсиал  чухурда  електронлар 
мцяййян  енержи  сявиййяляри  цзря  пайланыр.  Сявиййяляр 
чухурун  дибиндян  башлайараг  долмаьа  башлайыр. 
Мцтляг сыфырдан сонунъу долмуш сявиййя Ферми сявиййяси, 
она  уйьун  енержи  ися    Ферми  енержиси(
F
E
)  адланыр.  Шякил 
1-дян  эюрцндцйц  кими  чухурун  дибиндяки  електрону 
кянара  чыхармаг  цчцн 
E
  енержиси  лазым  олдуьу  щалда,  Ферми  сявиййясиндяки 
електрону  металдан  чыхармаг  цчцн 

e
E
E
F


  гядяр  енержи  лазымдыр. 
Температур артдыгъа потенсиал чухурун дяринлийи вя Ферми сявиййяси дя дяйишир, 
Ферми сявиййяси галхыр, електронун чыхыш иши азалыр.  
 
Електрону  металдан  вакуума  чыхармаг  цчцн  она  кянардан  ядяди 
E
Шякил 1 
F
E
 

e
Шякил 2