धातुओं में धारा विषय पर प्रस्तुति। धातुओं में विद्युत धारा, विषय पर भौतिकी पाठ (ग्रेड 11) के लिए प्रस्तुति। अंतिम प्रस्तुति स्लाइड: धातुओं में विद्युत प्रवाह: प्रयुक्त संसाधन

कक्षा: 11

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पाठ मकसद:

धातुओं में विद्युत धारा की भौतिक प्रकृति की अवधारणा का विस्तार करें, इलेक्ट्रॉनिक सिद्धांत की प्रयोगात्मक पुष्टि;

अध्ययन किए जा रहे विषय पर प्राकृतिक वैज्ञानिक विचारों का निर्माण जारी रखें

छात्रों की संज्ञानात्मक रुचि और गतिविधि के निर्माण के लिए परिस्थितियाँ बनाएँ

कौशल का गठन;

संचार संचार का गठन।

उपकरण: स्मार्ट बोर्ड नोटबुक इंटरैक्टिव कॉम्प्लेक्स, स्थानीय कंप्यूटर नेटवर्क, इंटरनेट।

पाठ शिक्षण विधि: संयुक्त।

पाठ पुरालेख:

विज्ञान को अधिक से अधिक गहराई से समझने का प्रयास करें,
शाश्वत के ज्ञान की प्यास.
केवल पहला ज्ञान ही तुम पर चमकेगा,
आपको पता चलेगा: ज्ञान की कोई सीमा नहीं है।

फ़िरदौसी
(फ़ारसी और ताजिक कवि, 940-1030)

शिक्षण योजना।

I. संगठनात्मक क्षण

द्वितीय. सामूहिक कार्य

तृतीय. परिणामों की चर्चा, प्रस्तुतिकरण की स्थापना

चतुर्थ. प्रतिबिंब

वी. होमवर्क

कक्षाओं के दौरान

हैलो दोस्तों! बैठ जाओ। आज हमारा काम समूहों में होगा.

समूह कार्य:

I. धातुओं में आवेशों की भौतिक प्रकृति।

द्वितीय. के.रिक्के का अनुभव.

तृतीय. स्टीवर्ट, टोलमैन का अनुभव। मंडेलस्टाम का अनुभव, पापलेक्सी।

चतुर्थ. ड्रूड का सिद्धांत.

V. धातुओं की धारा-वोल्टेज विशेषताएँ। ओम कानून।

VI. तापमान पर कंडक्टर प्रतिरोध की निर्भरता।

सातवीं. अतिचालकता.

1. विद्युत चालकता किसी बाहरी विद्युत क्षेत्र के प्रभाव में पदार्थों की विद्युत धारा संचालित करने की क्षमता है।

आवेशों की भौतिक प्रकृति के अनुसार - विद्युत धारा के वाहक, विद्युत चालकता को इसमें विभाजित किया गया है:

ए) इलेक्ट्रॉनिक

बी) आयनिक,

बी) मिश्रित.

2. दी गई शर्तों के तहत प्रत्येक पदार्थ को संभावित अंतर पर वर्तमान ताकत की एक निश्चित निर्भरता की विशेषता होती है।

विशिष्ट प्रतिरोध के आधार पर, पदार्थों को आमतौर पर विभाजित किया जाता है:

ए) कंडक्टर (पी< 10 -2 Ом*м)

बी) डाइलेक्ट्रिक्स (पी > 10 -8 ओम*मीटर)

बी) अर्धचालक (10 -2 ओम*मीटर> पी>10-8 ओम*मीटर)

हालाँकि, यह विभाजन सशर्त है, क्योंकि कई कारकों (हीटिंग, विकिरण, अशुद्धियाँ) के प्रभाव में, पदार्थों की प्रतिरोधकता और उनकी वर्तमान-वोल्टेज विशेषताएँ बदल जाती हैं, और कभी-कभी बहुत महत्वपूर्ण रूप से।

3. धातुओं में मुक्त आवेश के वाहक इलेक्ट्रॉन होते हैं। शास्त्रीय प्रयोगों द्वारा सिद्ध के. रीके (1901) - जर्मन भौतिक विज्ञानी; एल.आई. मंडेलस्टाम और एन.डी. पापलेक्सी (1913) - हमारे हमवतन; टी. स्टीवर्ट और आर. टोलमैन (1916) - अमेरिकी भौतिक विज्ञानी।

के. रिक्के का अनुभव

रिक्के ने पहले से तौले गए तीन सिलिंडरों (दो तांबे और एक एल्यूमीनियम) को पॉलिश किए हुए सिरों के साथ इकट्ठा किया ताकि एल्यूमीनियम वाला सिलेंडर तांबे के सिलेंडरों के बीच रहे। फिर सिलेंडरों को एक प्रत्यक्ष धारा सर्किट से जोड़ा गया: एक साल तक उनमें से एक बड़ी धारा प्रवाहित होती रही। उस दौरान, लगभग 3.5 मिलियन C के बराबर विद्युत आवेश विद्युत सिलेंडरों से होकर गुजरा। 0.03 मिलीग्राम तक के सिलेंडरों की द्वितीयक अंतःक्रिया से पता चला कि प्रयोग के परिणामस्वरूप सिलेंडरों का द्रव्यमान नहीं बदला। माइक्रोस्कोप के तहत संपर्क सिरों की जांच करने पर, यह पाया गया कि धातु प्रवेश के केवल मामूली निशान थे, जो ठोस पदार्थों में परमाणुओं के सामान्य प्रसार के परिणामों से अधिक नहीं थे। प्रायोगिक परिणामों से संकेत मिलता है कि आयन धातुओं में आवेश स्थानांतरण में भाग नहीं लेते हैं।

एल.आई. मेंडेलस्टाम

एन। । पपेलेक्सी

एल.आई.मंडेलस्टाम और एन.डी.पापलेक्सी का अनुभव

रूसी वैज्ञानिक एल.आई.मंडेलस्टैम (1879-1949; रेडियोफिजिसिस्ट स्कूल के संस्थापक) और एन.डी. पापालेक्सी (1880-1947; सबसे बड़े सोवियत भौतिक विज्ञानी, शिक्षाविद, यूएसएसआर एकेडमी ऑफ साइंसेज में रेडियोफिजिक्स और रेडियो इंजीनियरिंग पर ऑल-यूनियन साइंटिफिक काउंसिल के अध्यक्ष) ) 1913 में मूल अनुभव का मंचन किया गया। उन्होंने तार का एक कुंडल लिया और उसे अलग-अलग दिशाओं में मोड़ना शुरू कर दिया।

उदाहरण के लिए, वे दक्षिणावर्त घूमेंगे, फिर अचानक रुकेंगे और फिर वापस आ जायेंगे।

उन्होंने कुछ इस तरह तर्क दिया: यदि इलेक्ट्रॉनों में वास्तव में द्रव्यमान होता है, तो जब कुंडल अचानक बंद हो जाता है, तो इलेक्ट्रॉनों को कुछ समय तक जड़ता से चलते रहना चाहिए। एक तार के साथ इलेक्ट्रॉनों की गति एक विद्युत धारा है। जैसा हमने योजना बनाई थी वैसा ही हुआ। हमने एक टेलीफोन को तार के सिरे से जोड़ा और एक ध्वनि सुनी। चूंकि फोन में आवाज सुनाई देती है इसलिए इसमें करंट प्रवाहित होता है।

टी. स्टीवर्ट

टी. स्टीवर्ट और आर. टोलमैन का अनुभव

आइए एक कुंडल लें जो अपनी धुरी पर घूम सके। कुंडल के सिरे स्लाइडिंग संपर्कों का उपयोग करके गैल्वेनोमीटर से जुड़े होते हैं। यदि कुंडल, जो तेजी से घूम रही है, तेजी से ब्रेक लगाया जाता है, तो तार में मुक्त इलेक्ट्रॉन जड़ता से चलते रहेंगे, जिसके परिणामस्वरूप गैल्वेनोमीटर को एक वर्तमान पल्स दर्ज करना चाहिए।

धूर्त सिद्धांत

किसी धातु में इलेक्ट्रॉनों को एक इलेक्ट्रॉन गैस माना जाता है, जिस पर गैसों का गतिज सिद्धांत लागू किया जा सकता है। ऐसा माना जाता है कि इलेक्ट्रॉन, गतिज सिद्धांत में गैस परमाणुओं की तरह, समान ठोस गोले होते हैं जो एक दूसरे से टकराने तक सीधी रेखाओं में चलते हैं। यह माना जाता है कि व्यक्तिगत टकराव की अवधि नगण्य है, और टकराव के समय उत्पन्न होने वाले बलों के अलावा कोई अन्य बल अणुओं के बीच कार्य नहीं करता है। चूँकि एक इलेक्ट्रॉन एक नकारात्मक रूप से आवेशित कण है, विद्युत तटस्थता की स्थिति का अनुपालन करने के लिए, एक ठोस में एक अलग प्रकार के कण भी होने चाहिए - सकारात्मक रूप से आवेशित। ड्रूड ने सुझाव दिया कि क्षतिपूर्ति करने वाला धनात्मक आवेश बहुत भारी कणों (आयनों) से संबंधित था, जिसे वह गतिहीन मानता था। ड्रूड के समय में, यह स्पष्ट नहीं था कि किसी धातु में मुक्त इलेक्ट्रॉन और धनात्मक आवेशित आयन क्यों होते हैं, और ये आयन क्या होते हैं। केवल ठोस पदार्थों का क्वांटम सिद्धांत ही इन प्रश्नों का उत्तर दे सकता है। हालाँकि, कई पदार्थों के लिए, हम बस यह मान सकते हैं कि इलेक्ट्रॉन गैस में बाहरी वैलेंस इलेक्ट्रॉन होते हैं जो कमजोर रूप से नाभिक से बंधे होते हैं, जो धातु में "मुक्त" होते हैं और पूरे धातु में स्वतंत्र रूप से घूमने में सक्षम होते हैं, जबकि इलेक्ट्रॉनों के साथ परमाणु नाभिक आंतरिक कोश (परमाणु कोर) अपरिवर्तित रहते हैं और ड्रूड सिद्धांत के स्थिर सकारात्मक आयनों की भूमिका निभाते हैं।

धातुओं में विद्युत धारा

सभी धातुएँ विद्युत धारा की संवाहक होती हैं और एक स्थानिक क्रिस्टल जाली से बनी होती हैं, जिसके नोड सकारात्मक आयनों के केंद्रों के साथ मेल खाते हैं, और मुक्त इलेक्ट्रॉन आयनों के चारों ओर अव्यवस्थित रूप से घूमते हैं।

धातुओं की चालकता के इलेक्ट्रॉनिक सिद्धांत के मूल सिद्धांत।

1. एक धातु को निम्नलिखित मॉडल द्वारा वर्णित किया जा सकता है: आयनों का एक क्रिस्टल जाली मुक्त इलेक्ट्रॉनों से युक्त एक आदर्श इलेक्ट्रॉन गैस में डूबा हुआ है। अधिकांश धातुओं में, प्रत्येक परमाणु आयनित होता है, इसलिए मुक्त इलेक्ट्रॉनों की सांद्रता लगभग 10 23 - 10 29 मीटर -3 परमाणुओं की सांद्रता के बराबर होती है और तापमान से लगभग स्वतंत्र होती है।
2. धातुओं में मुक्त इलेक्ट्रॉन निरंतर अराजक गति में रहते हैं।
3. किसी धातु में विद्युत धारा मुक्त इलेक्ट्रॉनों की क्रमबद्ध गति के कारण ही बनती है।
4. क्रिस्टल जाली के नोड्स पर दोलन कर रहे आयनों से टकराकर, इलेक्ट्रॉन उन्हें अतिरिक्त ऊर्जा देते हैं। यही कारण है कि करंट प्रवाहित होने पर कंडक्टर गर्म हो जाते हैं।

धातुओं में विद्युत धारा.

अतिचालकता

परम शून्य के अलावा किसी अन्य तापमान पर प्रतिरोधकता के शून्य हो जाने की घटना को अतिचालकता कहा जाता है। वे सामग्रियां जो परम शून्य के अलावा कुछ निश्चित तापमानों पर अतिचालक अवस्था में परिवर्तित होने की क्षमता प्रदर्शित करती हैं, अतिचालक कहलाती हैं।

सुपरकंडक्टर में करंट का प्रवाह ऊर्जा की हानि के बिना होता है, इसलिए, सुपरकंडक्टिंग रिंग में एक बार उत्तेजित होने के बाद, विद्युत प्रवाह बिना किसी बदलाव के अनिश्चित काल तक मौजूद रह सकता है।

सुपरकंडक्टिंग सामग्री पहले से ही विद्युत चुम्बकों में उपयोग की जाती है। सुपरकंडक्टिंग पावर लाइनें बनाने के उद्देश्य से अनुसंधान चल रहा है।

व्यापक अभ्यास में सुपरकंडक्टिविटी की घटना का अनुप्रयोग आने वाले वर्षों में एक वास्तविकता बन सकता है, जिसका श्रेय 1986 में सिरेमिक - लैंथेनम, बेरियम, कॉपर और ऑक्सीजन के यौगिकों की सुपरकंडक्टिविटी की खोज को जाता है। ऐसे सिरेमिक की अतिचालकता लगभग 100 K के तापमान तक बनी रहती है।

शाबाश लड़कों! उन्होंने भी बेहतरीन काम किया। यह एक अच्छी प्रस्तुति थी. सबक के लिए धन्यवाद!

साहित्य।

1. गोर्बुशिन एसएच.ए. माध्यमिक विद्यालय पाठ्यक्रम के लिए भौतिकी का अध्ययन करने के लिए बुनियादी नोट्स। - इज़ेव्स्क "उदमुर्तिया", 1992।
2. लैनिना आई.वाई.ए. भौतिकी पाठों में छात्रों की संज्ञानात्मक रुचियों का निर्माण: शिक्षकों के लिए एक पुस्तक। - एम.: शिक्षा, 1985।
3. एक आधुनिक स्कूल में भौतिकी का पाठ। शिक्षकों के लिए रचनात्मक खोज: शिक्षकों के लिए एक किताब / कॉम्प। ई.एम. ब्रेवरमैन / वी.जी. द्वारा संपादित रज़ूमोव्स्की।- एम.: शिक्षा, 1993
4. डिगेलेव एफ.एम. भौतिकी के इतिहास और इसके रचनाकारों के जीवन से: छात्रों के लिए एक किताब। - एम.: शिक्षा, 1986।
5. कार्तसेव वी.एल. महान समीकरणों का रोमांच। - तीसरा संस्करण - एम.: ज़नानी, 1986। (अद्भुत विचारों का जीवन)।

अलग-अलग स्लाइडों द्वारा प्रस्तुतिकरण का विवरण:

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धातुओं में विद्युत धारा प्रस्तुतिकरण सीएस और पीटी कराकाशेवा आई.वी. के शिक्षक द्वारा विकसित किया गया था। सेंट पीटर्सबर्ग 2016

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पाठ के उद्देश्य: शैक्षिक: छात्रों को धातुओं की चालकता और इसके तकनीकी उपयोग से परिचित कराना; धातुओं में विद्युत धारा की भौतिक प्रकृति की अवधारणा को प्रकट कर सकेंगे; अध्ययन किए जा रहे विषय पर प्राकृतिक वैज्ञानिक विचारों का निर्माण जारी रखें; संज्ञानात्मक रुचि के गठन के लिए परिस्थितियाँ बनाएँ; छात्रों के वैज्ञानिक और तकनीकी क्षितिज का विस्तार करें विकासात्मक: संचार कौशल के विकास के लिए परिस्थितियाँ बनाएँ; छात्रों की विश्लेषणात्मक क्षमताओं, विश्लेषण, तुलना, तुलना, सामान्यीकरण और निष्कर्ष निकालने की क्षमता के विकास के लिए परिस्थितियाँ बनाना; स्मृति, ध्यान, कल्पना के विकास के लिए परिस्थितियाँ बनाएँ शैक्षिक: किसी के दृष्टिकोण का बचाव करने की क्षमता के विकास को बढ़ावा देना; एक टीम में काम करते समय रिश्तों की संस्कृति के विकास को बढ़ावा देना

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धातु किसे कहते हैं? धातु की प्रारंभिक परिभाषाओं में सबसे प्रसिद्ध परिभाषा 18वीं शताब्दी के मध्य में एम.वी. द्वारा दी गई थी। लोमोनोसोव: “धातु एक हल्का शरीर है जिसे जाली बनाया जा सकता है। ऐसे केवल छह पिंड हैं: सोना, चांदी, तांबा, टिन, लोहा और सीसा।” ढाई शताब्दियों के बाद, धातुओं के बारे में बहुत कुछ ज्ञात हो गया है। डी.आई. मेंडेलीव की तालिका के सभी तत्वों में से 75% से अधिक धातु हैं, और धातुओं के लिए बिल्कुल सटीक परिभाषा ढूंढना लगभग निराशाजनक कार्य है।

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1900 में, जर्मन वैज्ञानिक पी. ड्रूड ने धातुओं में मुक्त इलेक्ट्रॉनों के अस्तित्व की परिकल्पना के आधार पर धातु चालकता का इलेक्ट्रॉनिक सिद्धांत बनाया। यह सिद्धांत डच भौतिक विज्ञानी एच. लोरेंत्ज़ (1904) के कार्यों में विकसित किया गया था और इसे शास्त्रीय इलेक्ट्रॉनिक सिद्धांत कहा जाता है। उन्होंने धातुओं के अधिकांश विद्युत और तापीय गुणों की सरल और दृश्य व्याख्या दी। पॉल ड्रूड कार्ल लुडविग - जर्मन भौतिक विज्ञानी हेंड्रिक एंटोन लॉरेंज - डच भौतिक विज्ञानी शास्त्रीय इलेक्ट्रॉन सिद्धांत

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इलेक्ट्रॉनों की गति शास्त्रीय यांत्रिकी के नियमों का पालन करती है। इलेक्ट्रॉन एक दूसरे के साथ परस्पर क्रिया नहीं करते हैं। इलेक्ट्रॉन केवल क्रिस्टल जाली के आयनों के साथ बातचीत करते हैं; यह बातचीत टकराव में बदल जाती है। टकरावों के बीच के अंतराल में, इलेक्ट्रॉन स्वतंत्र रूप से चलते हैं। चालन इलेक्ट्रॉन एक आदर्श गैस के समान एक "इलेक्ट्रॉन गैस" बनाते हैं। "इलेक्ट्रॉनिक गैस" आदर्श गैस के नियमों का पालन करती है। किसी भी टकराव के दौरान, इलेक्ट्रॉन सभी संचित ऊर्जा को स्थानांतरित कर देता है। सिद्धांत के मूल सिद्धांत

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धातु में एक क्रिस्टल जाली होती है, जिसके नोड्स पर सकारात्मक आयन होते हैं जो संतुलन स्थिति के आसपास दोलन करते हैं, और मुक्त इलेक्ट्रॉन होते हैं जो कंडक्टर की पूरी मात्रा में घूम सकते हैं (इलेक्ट्रॉन गैस, एक आदर्श गैस के नियमों के अधीन) संरचना धातु का

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कमरे के तापमान पर इलेक्ट्रॉनों की तापीय गति की औसत गति लगभग 105 मीटर/सेकेंड है। धातु की संरचना किसी धातु में, विद्युत क्षेत्र की अनुपस्थिति में, इलेक्ट्रॉन अव्यवस्थित रूप से चलते हैं और टकराते हैं, अक्सर क्रिस्टल जाली के आयनों के साथ।

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धातुओं में विद्युत धारा विद्युत क्षेत्र के प्रभाव में, मुक्त इलेक्ट्रॉन क्रिस्टल जाली के आयनों के बीच एक व्यवस्थित तरीके से चलना शुरू कर देते हैं। किसी चालक में परमाणु कक्षाओं से बाहर निकले मुक्त इलेक्ट्रॉनों की उपस्थिति के कारण विद्युत धारा प्रवाहित होती है

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धातुओं में विद्युत धारा धातुओं में विद्युत धारा विद्युत क्षेत्र के प्रभाव में इलेक्ट्रॉनों की क्रमबद्ध गति है। जब किसी धातु चालक से धारा प्रवाहित होती है, तो कोई पदार्थ स्थानांतरण नहीं होता है; इसलिए, धातु आयन विद्युत आवेश के स्थानांतरण में भाग नहीं लेते हैं। इसकी पुष्टि 1901 में जर्मन भौतिक विज्ञानी ई. रिकी के प्रयोगों में हुई थी।

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ई. रिक्के द्वारा प्रयोग इन प्रयोगों में, एक दूसरे के खिलाफ दबाए गए तीन अच्छी तरह से पॉलिश किए गए सिलेंडरों के माध्यम से एक वर्ष के लिए 0.1 ए की विद्युत धारा प्रवाहित की गई थी। इस दौरान सिलेंडरों से गुजरने वाला कुल चार्ज 3.5 एमके से अधिक हो गया। पूरा होने के बाद, यह पाया गया कि धातुओं के पारस्परिक प्रवेश के केवल मामूली निशान थे, ठोस पदार्थों में परमाणुओं के सामान्य प्रसार के परिणामों से अधिक नहीं। माप से पता चला कि प्रत्येक सिलेंडर का द्रव्यमान अपरिवर्तित रहा। चूँकि तांबे और एल्यूमीनियम परमाणुओं का द्रव्यमान एक दूसरे से काफी भिन्न होता है, यदि चार्ज वाहक आयन होते तो सिलेंडर के द्रव्यमान में उल्लेखनीय परिवर्तन होता। इसलिए, धातुओं में मुक्त आवेश वाहक आयन नहीं होते हैं। सिलेंडरों से होकर गुजरने वाला विशाल चार्ज स्पष्ट रूप से उन कणों द्वारा ले जाया गया था जो तांबे और एल्यूमीनियम दोनों में समान हैं।

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धातुओं में मुक्त इलेक्ट्रॉनों के अस्तित्व का प्रायोगिक प्रमाण एल.आई. के प्रयोगों में धातुओं में धारा मुक्त इलेक्ट्रॉनों द्वारा निर्मित होने का प्रायोगिक प्रमाण दिया गया था। मंडेलस्टैम और एन.डी. पापलेक्सी (1913, परिणाम प्रकाशित नहीं हुए), साथ ही टी. स्टीवर्ट और आर. टॉल्मन (1916) के प्रयोग भी। एल.आई. मैंडेलस्टाम 1879-1949 एन. डी. पापलेक्सी 1880-1947 टी. स्टीवर्ट

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टेलीफोन से जुड़ी कुंडल अपनी धुरी के चारों ओर अलग-अलग दिशाओं में घूमती है और तेजी से धीमी हो जाती है। यदि इलेक्ट्रॉनों में वास्तव में द्रव्यमान होता है, तो जब कुंडली अचानक बंद हो जाती है, तो इलेक्ट्रॉनों को कुछ समय तक जड़ता से चलते रहना चाहिए। एक तार के माध्यम से इलेक्ट्रॉनों की गति एक विद्युत प्रवाह है, और फोन को ध्वनि उत्पन्न करनी चाहिए। चूंकि फोन में आवाज सुनाई देती है इसलिए इसमें करंट प्रवाहित होता है। लेकिन इन प्रयोगों में कोई माप या मात्रात्मक गणना नहीं की गई। एल.आई. मंडेलस्टाम और एन.डी. पापलेक्सी का अनुभव (1912)

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टी. स्टीवर्ट और आर. टॉल्मन का अनुभव पतले तार के बड़ी संख्या में घुमावों वाली एक कुंडली को उसकी धुरी के चारों ओर तेजी से घुमाया गया। कुंडल के सिरों को लचीले तारों का उपयोग करके एक संवेदनशील बैलिस्टिक गैल्वेनोमीटर से जोड़ा गया था। बिना मुड़े कुंडल की गति तेजी से धीमी हो गई, और आवेश वाहकों की जड़ता के कारण सर्किट में एक अल्पकालिक धारा उत्पन्न हो गई। सर्किट के माध्यम से बहने वाले कुल चार्ज को गैल्वेनोमीटर सुई के विक्षेपण द्वारा मापा जाता था।

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टी. स्टीवर्ट और आर. टॉलमैन के प्रयोग से धारा की दिशा से संकेत मिलता है कि यह ऋणात्मक आवेशित कणों की गति के कारण हुआ था। सर्किट में करंट के पूरे अस्तित्व के दौरान गैल्वेनोमीटर से गुजरने वाले चार्ज को मापकर, टी. स्टीवर्ट और आर. टॉलमैन ने प्रयोगात्मक रूप से कणों के विशिष्ट चार्ज को निर्धारित किया। वह बराबर निकला

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वोल्ट - धातुओं की एम्पीयर विशेषता धातुओं में विद्युत धारा आवेश वाहक - इलेक्ट्रॉन चालकता - इलेक्ट्रॉनिक वह चालक जिसके माध्यम से धारा प्रवाहित होता है गर्म हो जाता है। एक कंडक्टर जिसके माध्यम से करंट प्रवाहित होता है, आसपास के पिंडों पर चुंबकीय प्रभाव डालता है।

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तापमान पर कंडक्टर प्रतिरोध की निर्भरता प्रतिरोध एक भौतिक मात्रा है जो कंडक्टर में विद्युत प्रवाह की स्थापना का विरोध करने की क्षमता को दर्शाती है। विशिष्ट प्रतिरोध इकाई लंबाई और इकाई क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र के एक बेलनाकार कंडक्टर का प्रतिरोध है। गर्म करने पर, कंडक्टर के आयाम थोड़ा बदलते हैं, लेकिन मुख्य रूप से प्रतिरोधकता बदल जाती है।

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तापमान पर कंडक्टर प्रतिरोध की निर्भरता एक कंडक्टर का विशिष्ट प्रतिरोध तापमान पर निर्भर करता है: जहां 0 डिग्री पर आरओ प्रतिरोधकता है, टी तापमान है, α प्रतिरोध का तापमान गुणांक है

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तापमान पर कंडक्टर प्रतिरोध की निर्भरता धातु कंडक्टरों के लिए, जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, प्रतिरोधकता बढ़ती है, कंडक्टर का प्रतिरोध बढ़ता है, और सर्किट में विद्युत प्रवाह कम हो जाता है। तापमान में परिवर्तन के साथ एक कंडक्टर के प्रतिरोध की गणना सूत्र का उपयोग करके की जा सकती है: R = Ro (1 + α t), जहां Ro 0 डिग्री सेल्सियस पर कंडक्टर का प्रतिरोध है t कंडक्टर का तापमान है α तापमान है प्रतिरोध का गुणांक

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धातुओं में करंट का अनुप्रयोग, स्रोत से उपभोक्ताओं तक बिजली का स्थानांतरण, इलेक्ट्रिक मोटरों और जनरेटरों में, हीटिंग उपकरणों में

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शास्त्रीय इलेक्ट्रॉनिक सिद्धांत के विरोधाभास शास्त्रीय इलेक्ट्रॉनिक सिद्धांत धातुओं, ओम और जूल-लेनज़ के नियमों के विद्युत प्रतिरोध के अस्तित्व की व्याख्या करता है। हालाँकि, कई मुद्दों में, शास्त्रीय इलेक्ट्रॉनिक सिद्धांत उन निष्कर्षों की ओर ले जाता है जो प्रयोग के साथ विरोधाभासी हैं। यह सिद्धांत यह नहीं समझा सकता है कि धातुओं की दाढ़ ताप क्षमता, साथ ही ढांकता हुआ क्रिस्टल की दाढ़ ताप क्षमता, 3R के बराबर क्यों है, जहां R सार्वभौमिक गैस स्थिरांक है (डुलोंग और पेटिट का नियम)। मुक्त इलेक्ट्रॉनों की उपस्थिति धातुओं की ताप क्षमता को प्रभावित नहीं करती है। शास्त्रीय इलेक्ट्रॉनिक सिद्धांत भी धातुओं की प्रतिरोधकता की तापमान निर्भरता की व्याख्या नहीं कर सकता है। सिद्धांत संबंध देता है, जबकि प्रयोग से निर्भरता ρ ~ T प्राप्त होती है। हालांकि, सिद्धांत और प्रयोग के बीच विसंगति का सबसे ज्वलंत उदाहरण अतिचालकता है।

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अतिचालकता शास्त्रीय इलेक्ट्रॉनिक सिद्धांत के अनुसार, धातुओं की प्रतिरोधकता ठंडा होने पर एकरूपता से कम होनी चाहिए, सभी तापमानों पर सीमित रहनी चाहिए। यह निर्भरता वास्तव में प्रयोगात्मक रूप से अपेक्षाकृत उच्च तापमान पर देखी जाती है। कई केल्विन के क्रम के तापमान पर, कई धातुओं की प्रतिरोधकता तापमान पर निर्भर होना बंद कर देती है और एक निश्चित सीमित मूल्य तक पहुंच जाती है। 1911 में, डच वैज्ञानिक गीके कैमरलिंग-एन्स ने पाया कि जब पारे का तापमान 4.1 K तक गिर जाता है, तो इसकी प्रतिरोधकता अचानक शून्य हो जाती है। (1853-1926) गीके कैमरलिंग -एननेस, डच वैज्ञानिक

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अतिचालकता एक निश्चित तापमान टीसीआर पर, विभिन्न पदार्थों के लिए अलग-अलग, प्रतिरोधकता अचानक कम होकर शून्य हो जाती है। इस घटना को अतिचालकता कहा जाता है। वे सामग्रियां जो परम शून्य के अलावा कुछ निश्चित तापमानों पर अतिचालक अवस्था में परिवर्तित होने की क्षमता प्रदर्शित करती हैं, अतिचालक कहलाती हैं। कम तापमान पर पूर्ण तापमान टी पर प्रतिरोधकता ρ की निर्भरता: ए - सामान्य धातु; बी - सुपरकंडक्टर

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सुपरकंडक्टिविटी जी. कामेरलिंग ओन्स को "कम तापमान पर पदार्थ के गुणों के अध्ययन के लिए" 1913 में भौतिकी में नोबेल पुरस्कार से सम्मानित किया गया था। बाद में यह पाया गया कि 25 से अधिक रासायनिक तत्व - धातुएँ - बहुत कम तापमान पर अतिचालक बन जाते हैं। सबसे कम तापमान टंगस्टन के लिए है - 0.012 K, नाइओबियम के लिए उच्चतम - 9 K. अतिचालकता न केवल शुद्ध धातुओं में देखी जाती है, बल्कि कई रासायनिक यौगिकों और मिश्र धातुओं और कुछ अर्धचालकों में भी देखी जाती है। इसके अलावा, अतिचालक यौगिक बनाने वाले तत्व स्वयं अतिचालक नहीं हो सकते हैं। उदाहरण के लिए, NiBi, Au2Bi, PdTe, PtS और अन्य। साथ ही, तांबे और चांदी जैसे "अच्छे" कंडक्टर कम तापमान पर सुपरकंडक्टर नहीं बनते हैं।

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अतिचालकता अतिचालकता की पहली सैद्धांतिक व्याख्या 1935 में भाइयों फ्रिट्ज़ और हेंज लंदन द्वारा दी गई थी। एक अधिक सामान्य सिद्धांत का निर्माण 1950 में एल.डी. लैंडौ और वी.एल.गिन्ज़बर्ग द्वारा किया गया था। हालाँकि, इन सिद्धांतों ने अतिचालकता के विस्तृत तंत्र का खुलासा नहीं किया। सुपरकंडक्टिविटी को पहली बार सूक्ष्म स्तर पर 1957 में अमेरिकी भौतिकविदों जॉन बार्डीन, लियोन कूपर और जॉन श्राइफ़र के काम में समझाया गया था। उनके सिद्धांत का केंद्रीय तत्व, जिसे बीसीएस सिद्धांत कहा जाता है, इलेक्ट्रॉनों के तथाकथित कूपर जोड़े हैं। बाद में पता चला कि सुपरकंडक्टर्स को दो बड़े परिवारों में विभाजित किया गया है: टाइप I सुपरकंडक्टर्स (जिसमें, विशेष रूप से, पारा शामिल है) और टाइप II (जो आमतौर पर विभिन्न धातुओं के मिश्र धातु होते हैं)। 1950 के दशक में ए. ए. एब्रिकोसोव के काम ने टाइप II सुपरकंडक्टिविटी की खोज में महत्वपूर्ण भूमिका निभाई।

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अतिचालकता 1962 में, अंग्रेजी भौतिक विज्ञानी ब्रायन जोसेफसन ने उस प्रभाव की खोज की जिससे उनका नाम प्राप्त हुआ। 1986 में, कार्ल मुलर और जॉर्ज बेडनोर्ज़ ने एक नए प्रकार के सुपरकंडक्टर्स की खोज की, जिन्हें उच्च तापमान सुपरकंडक्टर्स कहा जाता है। 1987 की शुरुआत में, यह दिखाया गया था कि लैंथेनम, स्ट्रोंटियम, तांबा और ऑक्सीजन (La-Sr-Cu-O) के यौगिकों का प्रतिरोध 36 K के तापमान पर लगभग शून्य तक बढ़ जाता है। मार्च 1987 की शुरुआत में, एक सुपरकंडक्टर प्राप्त किया गया था पहली बार तरल नाइट्रोजन (77.4 K) के उबलने से ऊपर के तापमान पर: यह पता चला कि येट्रियम, बेरियम, तांबा और ऑक्सीजन (Y-Ba-Cu-O) के यौगिक में यह गुण है।

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अतिचालकता 1988 में, 125 K के क्रांतिक तापमान वाला एक सिरेमिक यौगिक (थैलियम, कैल्शियम, बेरियम और कॉपर ऑक्साइड का मिश्रण) बनाया गया था। 2003 में, एक सिरेमिक यौगिक Hg-Ba-Ca-Cu-O(F) की खोज की गई थी , जिसके लिए महत्वपूर्ण तापमान 138 K है। इसके अलावा, 400 kbar के दबाव पर, वही यौगिक 166 K तक के तापमान पर एक सुपरकंडक्टर है। 2015 में, उस तापमान के लिए एक नया रिकॉर्ड स्थापित किया गया था जिस पर सुपरकंडक्टिविटी हासिल की जाती है। 100 GPa के दबाव पर H2S (हाइड्रोजन सल्फाइड) के लिए, 203 K (-70°C) के तापमान पर एक अतिचालक संक्रमण दर्ज किया गया था।

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सुपरकंडक्टर्स के गुण चूंकि सुपरकंडक्टिविटी में कोई प्रतिरोध नहीं होता है, इसलिए जब किसी कंडक्टर से विद्युत धारा प्रवाहित होती है तो कोई गर्मी उत्पन्न नहीं होती है। सुपरकंडक्टर्स की इस संपत्ति का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। प्रत्येक सुपरकंडक्टर के लिए, एक महत्वपूर्ण वर्तमान मान होता है जिसे कंडक्टर में उसकी सुपरकंडक्टिविटी का उल्लंघन किए बिना प्राप्त किया जा सकता है। ऐसा इसलिए होता है क्योंकि जब करंट प्रवाहित होता है तो कंडक्टर के चारों ओर एक चुंबकीय क्षेत्र बन जाता है। और चुंबकीय क्षेत्र अतिचालक अवस्था को नष्ट कर देता है। इसलिए, सुपरकंडक्टर्स का उपयोग मनमाने ढंग से मजबूत चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करने के लिए नहीं किया जा सकता है। जब ऊर्जा सुपरकंडक्टर से गुजरती है, तो ऊर्जा का कोई नुकसान नहीं होता है। आधुनिक भौतिकविदों के अनुसंधान के क्षेत्रों में से एक कमरे के तापमान पर अतिचालक सामग्रियों का निर्माण है।

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अतिचालकता वर्तमान में, 500 से अधिक शुद्ध तत्व और मिश्रधातुएँ ज्ञात हैं जो अतिचालकता का गुण प्रदर्शित करती हैं। पर्याप्त रूप से मजबूत चुंबकीय क्षेत्र में उनके व्यवहार के आधार पर, उन्हें टाइप 1 और टाइप 2 सुपरकंडक्टर्स में विभाजित किया गया है। टाइप I सुपरकंडक्टर्स चुंबकीय क्षेत्र को पूरी तरह से विस्थापित कर देते हैं। टाइप 1 सुपरकंडक्टर्स में एनबी और वी और कुछ मिश्र धातुओं को छोड़कर सभी सुपरकंडक्टिंग तत्व शामिल हैं।

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धातुओं में विद्युत धारा

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चालकता के इलेक्ट्रॉनिक सिद्धांत के मूल सिद्धांत 20वीं सदी की शुरुआत में, धातुओं की चालकता का शास्त्रीय इलेक्ट्रॉनिक सिद्धांत बनाया गया था (पी. ड्रूड, 1900, एच. लोरेंज, 1904), जिसने अधिकांश की सरल और दृश्य व्याख्या प्रदान की धातुओं के विद्युत और तापीय गुण। पॉल ड्रूड कार्ल लुडविग - जर्मन भौतिक विज्ञानी हेंड्रिक एंटोन लोरेन्ज़ - डच भौतिक विज्ञानी

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इलेक्ट्रॉनों की गति शास्त्रीय यांत्रिकी के नियमों का पालन करती है। इलेक्ट्रॉन एक दूसरे के साथ परस्पर क्रिया नहीं करते हैं। इलेक्ट्रॉन केवल क्रिस्टल जाली के आयनों के साथ बातचीत करते हैं; यह बातचीत टकराव में बदल जाती है। टकरावों के बीच के अंतराल में, इलेक्ट्रॉन स्वतंत्र रूप से चलते हैं। चालन इलेक्ट्रॉन एक आदर्श गैस के समान एक "इलेक्ट्रॉन गैस" बनाते हैं। "इलेक्ट्रॉनिक गैस" आदर्श गैस के नियमों का पालन करती है। किसी भी टकराव के दौरान, इलेक्ट्रॉन सभी संचित ऊर्जा को स्थानांतरित कर देता है। ड्रूड-लोरेंत्ज़ का शास्त्रीय इलेक्ट्रॉनिक सिद्धांत।

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धातुओं में विद्युत धारा धातु क्रिस्टल जाली के आयन धारा के निर्माण में भाग नहीं लेते हैं। धारा के प्रवाह के दौरान उनकी गति का मतलब कंडक्टर के साथ पदार्थ का स्थानांतरण होगा, जो नहीं देखा गया है। उदाहरण के लिए, ई. रीके (1901) के प्रयोगों में, एक वर्ष तक धारा प्रवाहित करने पर चालक का द्रव्यमान और रासायनिक संरचना नहीं बदली।

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निष्कर्ष: पदार्थ का कोई स्थानांतरण नहीं होता है => 1) धातु आयन विद्युत आवेश के स्थानांतरण में भाग नहीं लेते हैं। 2) आवेश वाहक वे कण होते हैं जो सभी धातुओं का हिस्सा होते हैं। 1901 में रीके का प्रयोग।

स्लाइड 6: इलेक्ट्रॉन एक दूसरे के साथ नहीं, बल्कि क्रिस्टल जाली के आयनों के साथ परस्पर क्रिया करते हैं। प्रत्येक टकराव के साथ, इलेक्ट्रॉन अपनी गतिज ऊर्जा स्थानांतरित करता है

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प्रायोगिक प्रमाण कि धातुओं में धारा मुक्त इलेक्ट्रॉनों द्वारा निर्मित होती है, एल.आई. के प्रयोगों में दिया गया था। मंडेलस्टैम और एन.डी. पापलेक्सी (1913, परिणाम प्रकाशित नहीं हुए), साथ ही टी. स्टीवर्ट और आर. टॉल्मन (1916)। उन्होंने पता लगाया कि जब तेजी से घूमती हुई कुंडली अचानक बंद हो जाती है, तो कुंडल चालक में एक विद्युत धारा उत्पन्न होती है, जो नकारात्मक रूप से आवेशित कणों - इलेक्ट्रॉनों द्वारा निर्मित होती है।

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मंडेलस्टाम और पापलेक्सी का प्रयोग निष्कर्ष: विद्युत आवेश वाहक जड़ता से चलते हैं 1913

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टॉलमैन और स्टीवर्ट का अनुभव निष्कर्ष: किसी धातु में आवेश वाहक ऋणात्मक आवेशित कण होते हैं। अनुपात = > धातुओं में विद्युत धारा इलेक्ट्रॉनों की गति के कारण होती है 1916

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स्लाइड 10: आयन संतुलन स्थिति - क्रिस्टल जाली के नोड्स के पास थर्मल कंपन से गुजरते हैं। मुक्त इलेक्ट्रॉन अव्यवस्थित रूप से चलते हैं और अपनी गति के दौरान क्रिस्टल जाली के आयनों से टकराते हैं

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एक धातु कंडक्टर में शामिल हैं: सकारात्मक रूप से चार्ज किए गए आयन संतुलन स्थिति के चारों ओर घूमते हैं, और 2) मुक्त इलेक्ट्रॉन जो कंडक्टर की पूरी मात्रा में घूम सकते हैं। किसी धातु में, विद्युत क्षेत्र की अनुपस्थिति में, चालन इलेक्ट्रॉन अव्यवस्थित रूप से चलते हैं और टकराते हैं, अक्सर क्रिस्टल जाली के आयनों के साथ। एक आदर्श गैस के नियमों के अधीन, इन इलेक्ट्रॉनों के संग्रह को लगभग एक प्रकार की इलेक्ट्रॉन गैस माना जा सकता है। कमरे के तापमान पर इलेक्ट्रॉनों की तापीय गति की औसत गति लगभग 105 मीटर/सेकेंड है।

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तापमान पर कंडक्टर प्रतिरोध आर की निर्भरता: गर्म होने पर, कंडक्टर के आयाम थोड़ा बदलते हैं, लेकिन प्रतिरोधकता मुख्य रूप से बदल जाती है। एक कंडक्टर की प्रतिरोधकता तापमान पर निर्भर करती है: जहां rho 0 डिग्री पर प्रतिरोधकता है, t तापमान है, प्रतिरोध का तापमान गुणांक है (यानी, एक डिग्री तक गर्म होने पर कंडक्टर की प्रतिरोधकता में सापेक्ष परिवर्तन)

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सभी धात्विक कंडक्टरों के लिए α > 0 और तापमान के साथ थोड़ा बदलता रहता है। अधिकांश धातुओं के लिए, तापमान 0° से 100°C तक होता है, गुणांक α 3.3⋅10–3 से 6.2⋅10–3 K-1 (तालिका 1) तक भिन्न होता है। रासायनिक रूप से शुद्ध धातुओं के लिए, विशेष मिश्र धातुएँ होती हैं जिनका प्रतिरोध गर्म होने पर व्यावहारिक रूप से नहीं बदलता है, उदाहरण के लिए, मैंगनीन और कॉन्स्टेंटन। उनके प्रतिरोध का तापमान गुणांक बहुत छोटा है और क्रमशः 1⋅10–5 K-1 और 5⋅10–5 K-1 के बराबर है।

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इस प्रकार, धातु कंडक्टरों के लिए, बढ़ते तापमान के साथ, प्रतिरोधकता बढ़ जाती है, कंडक्टर का प्रतिरोध बढ़ जाता है और सर्किट में विद्युत प्रवाह कम हो जाता है। तापमान में परिवर्तन के साथ एक कंडक्टर के प्रतिरोध की गणना सूत्र का उपयोग करके की जा सकती है: आर = आरओ (1 + टी) जहां आरओ 0 डिग्री सेल्सियस पर कंडक्टर का प्रतिरोध है - कंडक्टर का तापमान - प्रतिरोध का तापमान गुणांक

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स्लाइड 15: कंडक्टर प्रतिरोध

प्रतिरोध एक भौतिक मात्रा है जो आवेशों की दिशात्मक गति के लिए एक कंडक्टर के प्रतिरोध की डिग्री को दर्शाती है। विशिष्ट प्रतिरोध इकाई लंबाई और इकाई क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र के एक बेलनाकार कंडक्टर का प्रतिरोध है। अतिचालकता एक भौतिक घटना है जिसमें एक निश्चित महत्वपूर्ण तापमान (Tcr) - प्रतिरोधकता, - कंडक्टर की लंबाई, S - क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र = (1 + ∆ T) - t = 20 0 C पर प्रतिरोधकता में शून्य के प्रतिरोध में अचानक गिरावट शामिल है। ; - प्रतिरोध का तापमान गुणांक = 1/ 273 0 K -1 ∆ T - तापमान परिवर्तन T, K 0 धातु सुपरकंडक्टर T cr 293

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अतिचालकता कई कंडक्टरों का एक गुण है, जिसमें यह तथ्य शामिल है कि किसी दिए गए सामग्री की विशेषता, एक निश्चित महत्वपूर्ण तापमान Tk से नीचे ठंडा होने पर उनका विद्युत प्रतिरोध अचानक शून्य हो जाता है। एस. 25 से अधिक धातु तत्वों, बड़ी संख्या में मिश्र धातुओं और इंटरमेटेलिक यौगिकों के साथ-साथ कुछ अर्धचालकों में पाया जाता है।

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1911 में, डच भौतिक विज्ञानी कैमरलिंग ओन्स ने पाया कि जब पारा को तरल हीलियम में ठंडा किया जाता है, तो इसका प्रतिरोध पहले धीरे-धीरे बदलता है, और फिर 4.2 K के तापमान पर तेजी से शून्य हो जाता है।

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जी. कामेरलिंग ओन्स को 1913 में "कम तापमान पर पदार्थ के गुणों के अध्ययन के लिए" भौतिकी में नोबेल पुरस्कार से सम्मानित किया गया था। बाद में यह पाया गया कि 25 से अधिक रासायनिक तत्व - धातुएँ - बहुत कम तापमान पर अतिचालक बन जाते हैं। शून्य प्रतिरोध वाली स्थिति में संक्रमण के लिए उनमें से प्रत्येक का अपना महत्वपूर्ण तापमान होता है। इसका न्यूनतम मान टंगस्टन के लिए है - 0.012 K, नाइओबियम के लिए उच्चतम - 9 K. अतिचालकता न केवल शुद्ध धातुओं में, बल्कि कई रासायनिक यौगिकों और मिश्र धातुओं में भी देखी जाती है। इसके अलावा, अतिचालक यौगिक बनाने वाले तत्व स्वयं अतिचालक नहीं हो सकते हैं। उदाहरण के लिए, NiBi, Au2Bi, PdTe, PtSb और अन्य। 1986 तक, सुपरकंडक्टर्स को यह गुण बहुत कम तापमान - -259 डिग्री सेल्सियस से नीचे, के लिए जाना जाता था। 1986-1987 में, लगभग -173 डिग्री सेल्सियस की सुपरकंडक्टिंग अवस्था में संक्रमण तापमान वाली सामग्रियों की खोज की गई थी। इस घटना को उच्च तापमान अतिचालकता कहा जाता है, और इसका निरीक्षण करने के लिए तरल हीलियम के बजाय तरल नाइट्रोजन का उपयोग किया जा सकता है।

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स्लाइड 19: अतिचालकता

शिक्षाविद् वी.एल. गिन्ज़बर्ग, अतिचालकता पर अपने काम के लिए नोबेल पुरस्कार विजेता

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स्लाइड 20: धातुओं और मिश्र धातुओं की अतिचालकता

कई धातुओं और मिश्र धातुओं के लिए T = 0 K के करीब तापमान पर, प्रतिरोधकता में तेज कमी देखी जाती है - इस घटना को धातुओं की अतिचालकता कहा जाता है। इसकी खोज डच भौतिक विज्ञानी एच. कैमरलिंग - ओहनेस ने 1911 में पारे (T cr = 4.2 o K) के लिए की थी। टी पी 0

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स्लाइड 21: सामान्य जानकारी

लगभग आधी धातुओं और कई सौ मिश्रधातुओं में अतिचालकता का गुण होता है। अतिचालक गुण क्रिस्टल संरचना के प्रकार पर निर्भर करते हैं। इसे बदलने से कोई पदार्थ सामान्य से अतिचालक अवस्था में परिवर्तित हो सकता है। अतिचालक अवस्था में जाने वाले तत्वों के समस्थानिकों का क्रांतिक तापमान समस्थानिकों के द्रव्यमान से संबंध द्वारा संबंधित होता है: टी ई (एम ई) 1/2 = स्थिरांक (आइसोटोप प्रभाव) एक मजबूत चुंबकीय क्षेत्र अतिचालकता के प्रभाव को नष्ट कर देता है। इसलिए, जब चुंबकीय क्षेत्र में रखा जाता है, तो अतिचालकता का गुण गायब हो सकता है।

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स्लाइड 22: अशुद्धियों पर प्रतिक्रिया

सुपरकंडक्टर में अशुद्धता का परिचय सुपरकंडक्टिंग स्थिति में संक्रमण की अचानकता को कम कर देता है। सामान्य धातुओं में, धारा लगभग 10 -12 सेकंड के बाद गायब हो जाती है। एक सुपरकंडक्टर में, धारा वर्षों (सैद्धांतिक रूप से 105 वर्ष!) तक प्रसारित हो सकती है।

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स्लाइड 23: अतिचालकता की भौतिक प्रकृति

सुपरकंडक्टिविटी की घटना को केवल क्वांटम अवधारणाओं की मदद से समझा और उचित ठहराया जा सकता है। इन्हें 1957 में अमेरिकी वैज्ञानिकों जे. बार्डिन, एल. कूपर, जे. श्राइफ़र और सोवियत शिक्षाविद् एन.एन. द्वारा प्रस्तुत किया गया था। बोगोल्युबोव। 1986 में, लैंथेनम, बेरियम और अन्य तत्वों के यौगिकों की उच्च तापमान वाली अतिचालकता की खोज की गई (T = 100 0 K तरल नाइट्रोजन का क्वथनांक है)।

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हालाँकि, शून्य प्रतिरोध अतिचालकता की एकमात्र विशिष्ट विशेषता नहीं है। ड्रूड के सिद्धांत से यह भी ज्ञात होता है कि तापमान घटने से धातुओं की चालकता बढ़ जाती है, अर्थात् विद्युत प्रतिरोध शून्य हो जाता है।

एक स्थिर सुपरकंडक्टर से धकेलने पर, चुंबक अपने आप ऊपर तैरता रहता है और तब तक मंडराता रहता है जब तक बाहरी परिस्थितियाँ सुपरकंडक्टर को सुपरकंडक्टिंग चरण से हटा नहीं देतीं। इस प्रभाव के परिणामस्वरूप, एक सुपरकंडक्टर के पास जाने वाला चुंबक बिल्कुल उसी आकार के रिवर्स पोलरिटी के चुंबक को "देखेगा", जो उत्तोलन का कारण बनता है।

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स्लाइड 27: अतिचालकता के अनुप्रयोग

1. सुपरकंडक्टिंग वाइंडिंग वाले शक्तिशाली विद्युत चुम्बकों का निर्माण किया जाता है, जो लंबे समय तक बिजली की खपत किए बिना एक चुंबकीय क्षेत्र बनाते हैं, क्योंकि कोई ऊष्मा नहीं निकलती. 2. सुपरकंडक्टिंग मैग्नेट का उपयोग कण त्वरक, मैग्नेटोहाइड्रोडायनामिक और जनरेटर में किया जाता है जो चुंबकीय क्षेत्र में चलती गर्म आयनित गैस की धारा की ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करता है। 3. निकट भविष्य में उच्च तापमान वाली अतिचालकता से रेडियो इलेक्ट्रॉनिक्स और रेडियो इंजीनियरिंग में तकनीकी क्रांति आ जाएगी। 4. यदि कमरे के तापमान पर सुपरकंडक्टर्स बनाना संभव है, तो जनरेटर और इलेक्ट्रिक मोटर बेहद कॉम्पैक्ट हो जाएंगे और बिना किसी नुकसान के लंबी दूरी तक बिजली पहुंचाना संभव होगा।

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अंतिम प्रस्तुति स्लाइड: धातुओं में विद्युत धारा: प्रयुक्त संसाधन:

http://www.physbook.ru/index.php/ T._Electronic_conductivity_of_metals http://class-fizika.naroad.ru/10_9.htm

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स्लाइड कैप्शन:

धातुओं में विद्युत धारा 11वीं कक्षा की शिक्षिका केचकिना एन.आई. एमबीओयू "माध्यमिक विद्यालय नंबर 12" डेज़रज़िन्स्क

इलेक्ट्रॉनिक सिद्धांत की दृष्टि से ओम का नियम धातुओं में विद्युत धारा मुक्त इलेक्ट्रॉनों की गति के कारण होती है। ई. रिक्के द्वारा प्रयोग परिणाम: एल्युमीनियम में तांबे के प्रवेश का पता नहीं चला। एल.आई. द्वारा प्रयोग मंडेलस्टाम और एन.डी. पापलेक्सी 1912 आर. टॉलमैन और टी. स्टीवर्ट 1916 सी-सिलेंडर; Ш – ब्रश (संपर्क); OO' - पृथक अर्ध-अक्ष परिणाम: रुकने पर, गैल्वेनोमीटर सुई भटक गई, जिससे करंट रिकॉर्ड हो गया। धारा की दिशा के आधार पर, यह निर्धारित किया गया कि नकारात्मक कण जड़ता से चलते हैं। सबसे बड़ा आवेश इलेक्ट्रॉन है।

माध्य मुक्त पथ λ दोष वाले इलेक्ट्रॉनों की दो क्रमिक टक्करों के बीच की औसत दूरी है। विद्युत प्रतिरोध क्रिस्टल जाली की आवधिकता का उल्लंघन है। कारण: परमाणुओं की तापीय गति; अशुद्धियों की उपस्थिति. इलेक्ट्रॉन प्रकीर्णन. फैलाव का माप लोरेंत्ज़ का शास्त्रीय इलेक्ट्रॉनिक सिद्धांत (धातुओं की विद्युत चालकता): एक कंडक्टर में मुक्त इलेक्ट्रॉन होते हैं जो लगातार और अव्यवस्थित रूप से चलते हैं; प्रत्येक परमाणु आयन बनने के लिए 1 इलेक्ट्रॉन खोता है; λ कंडक्टर के क्रिस्टल जाली में आयनों के बीच की दूरी के बराबर है। ई - इलेक्ट्रॉन चार्ज, सीएल एन - इकाइयों में कंडक्टर के क्रॉस सेक्शन से गुजरने वाले इलेक्ट्रॉनों की संख्या। समय एम - इलेक्ट्रॉन द्रव्यमान, किग्रा यू - इलेक्ट्रॉनों की यादृच्छिक गति की जड़ माध्य वर्ग गति, एम/एस γ

इलेक्ट्रॉनिक सिद्धांत के दृष्टिकोण से जूल-लेन्ज़ नियम γ विभेदक रूप में जूल-लेन्ज़ नियम। लोरेंत्ज़ का शास्त्रीय इलेक्ट्रॉनिक सिद्धांत ओम और जूल-लेन्ज़ के नियमों की व्याख्या करता है, जिनकी प्रयोगात्मक रूप से पुष्टि की जाती है। प्रयोगात्मक रूप से कई निष्कर्षों की पुष्टि नहीं की गई है। लेकिन विशिष्ट प्रतिरोध (चालकता का पारस्परिक मूल्य) निरपेक्ष तापमान के वर्गमूल के समानुपाती होता है। लोरेंत्ज़ के शास्त्रीय इलेक्ट्रॉनिक सिद्धांत की प्रयोज्यता की सीमाएँ हैं। प्रयोग ρ~ टी

विषय पर: पद्धतिगत विकास, प्रस्तुतियाँ और नोट्स

धातुओं में विद्युत धारा

धातुओं में धारा की इलेक्ट्रॉनिक प्रकृति का सबसे ठोस सबूत इलेक्ट्रॉनों की जड़ता के प्रयोगों में प्राप्त हुआ था। ऐसे प्रयोगों का विचार और पहले गुणात्मक परिणाम रूसी भौतिकविदों के हैं...

विषय "धातुओं में विद्युत धारा" पाठ लक्ष्य: धातुओं में विद्युत धारा की प्रकृति का अध्ययन जारी रखें, प्रयोगात्मक रूप से विद्युत धारा के प्रभाव का अध्ययन करें। पाठ उद्देश्य: शैक्षिक - ...

व्याख्याता: पीएच.डी. एससी., एसोसिएट प्रोफेसर
वेरेटेलनिक व्लादिमीर इवानोविच

धातुओं में विद्युत धारा

1.
2.
3.
4.
5.
टॉल्मन-स्टीवर्ट प्रयोग.
शास्त्रीय चालन सिद्धांत
धातुएँ - ड्रूड-लोरेंत्ज़ सिद्धांत।
ओम का नियम और जूल-लेन्ज़ का नियम
विद्युत चालकता का शास्त्रीय सिद्धांत.
अतिचालकता.
इलेक्ट्रॉन-छिद्र संक्रमण.
ट्रांजिस्टर.

धातुओं में विद्युत धारा

धातुओं में विद्युत धारा होती है
के तहत इलेक्ट्रॉनों की गति का आदेश दिया
विद्युत क्षेत्र की क्रिया.
सबसे पुख्ता सबूत
धातुओं में धारा की इलेक्ट्रॉनिक प्रकृति थी
इलेक्ट्रॉन जड़त्व के साथ प्रयोगों में प्राप्त किया गया
(टोलमैन और स्टीवर्ट का अनुभव)।
बड़ी संख्या में पतले घुमावों वाला कुंडल
तार को तेजी से घुमाया गया
अपनी धुरी के चारों ओर।
कुंडल लचीले तारों के साथ समाप्त होता है
संवेदनशील से जुड़े थे
बैलिस्टिक गैल्वेनोमीटर.

धातुओं में विद्युत धारा

तेजी से मुड़ी हुई रील
धीमा हो गया, और श्रृंखला में एक समस्या दिखाई दी
अल्पकालिक वर्तमान के कारण
आवेश वाहकों की जड़ता.
परिपथ से प्रवाहित होने वाला कुल आवेश है
सुई की बूंद से मापा जाता है
गैल्वेनोमीटर.

धातुओं में विद्युत धारा

ब्रेक लगाते समय प्रत्येक के लिए घूर्णन कुंडल
आवेश वाहक ई एक ब्रेकिंग बल के रूप में कार्य करता है, जो
एक बाहरी शक्ति यानी फोर्स की भूमिका निभाता है
गैर-विद्युत उत्पत्ति.
बाह्य बल प्रति इकाई आवेश के अनुसार
परिभाषा क्षेत्र शक्ति अनुमान है
तीसरे पक्ष की ताकतें:
नतीजतन, सर्किट में जब कुंडल ब्रेक लगा रहा है
इलेक्ट्रोमोटिव बल उत्पन्न होता है:

धातुओं में विद्युत धारा

जहाँ l कुंडल तार की लंबाई है। ब्रेक लगाने के दौरान
कुंडल, एक चार्ज q सर्किट के माध्यम से प्रवाहित होगा:
यहाँ I कुंडल में धारा का तात्कालिक मान है, R है
सर्किट का कुल प्रतिरोध, υ0 - प्रारंभिक रैखिक
वायर गति।
इसलिए मुक्त धारा वाहकों का विशिष्ट चार्ज ई/एम
धातुओं में इसके बराबर है:
आधुनिक आंकड़ों के अनुसार, इलेक्ट्रॉन आवेश मापांक
(प्राथमिक प्रभार) के बराबर है

धातुओं में विद्युत धारा

विशिष्ट शुल्क
धातुओं की अच्छी विद्युत चालकता
उच्च सांद्रता के कारण
मुक्त इलेक्ट्रॉन, क्रम में बराबर
प्रति इकाई आयतन में परमाणुओं की संख्या के लिए मात्राएँ।
विद्युत धारा किस प्रकार की होती है इसके बारे में धारणा
धातुओं में इलेक्ट्रॉन उत्तरदायी होते हैं, उत्पन्न हुआ
टॉल्मन और स्टीवर्ट के प्रयोगों से बहुत पहले।
1900 में, जर्मन वैज्ञानिक पी. ड्रूड
मुक्त के अस्तित्व के बारे में परिकल्पना का आधार
धातुओं में इलेक्ट्रॉनों ने इलेक्ट्रॉन का निर्माण किया
धातुओं की चालकता का सिद्धांत.

धातुओं में विद्युत धारा

यह सिद्धांत डचों के कार्यों में विकसित किया गया था
एच. लोरेंत्ज़ द्वारा भौतिकी को शास्त्रीय कहा जाता है
इलेक्ट्रॉनिक सिद्धांत.
इस सिद्धांत के अनुसार धातुओं में इलेक्ट्रॉन व्यवहार करते हैं
एक इलेक्ट्रॉन गैस की तरह, एक आदर्श गैस की तरह
गैस.
इलेक्ट्रॉन गैस आयनों के बीच की जगह भरती है,
एक धातु क्रिस्टल जाली बनाना
आयनों के साथ अंतःक्रिया के कारण, इलेक्ट्रॉन कर सकते हैं
तथाकथित पर काबू पाकर ही धातु छोड़ें
संभावित बाधा.
इस अवरोध की ऊंचाई को कार्य फलन कहा जाता है।
सामान्य (कमरे के) तापमान पर, इलेक्ट्रॉन नहीं होते हैं
क्षमता पर विजय पाने के लिए पर्याप्त ऊर्जा
रुकावट।

धातुओं में विद्युत धारा

ड्रूड-लोरेंत्ज़ सिद्धांत के अनुसार,
इलेक्ट्रॉनों का औसत समान होता है
तापीय गति की ऊर्जा, साथ ही
एकपरमाण्विक आदर्श अणु
गैस
इससे हम औसत का अनुमान लगा सकते हैं
तापीय गति की गति
आणविक गतिज सिद्धांत के सूत्रों के अनुसार इलेक्ट्रॉन।
कमरे के तापमान पर यह
लगभग 105 मीटर/सेकेंड के बराबर हो जाता है।

धातुओं में विद्युत धारा

बाहरी लगाते समय
विद्युत क्षेत्र में
धातु कंडक्टर को छोड़कर
इलेक्ट्रॉनों की तापीय गति
उनका व्यवस्थित रूप प्रकट होता है
गति (बहाव), अर्थात्
बिजली.

धातुओं में विद्युत धारा

बहाव की गति का अनुमान
यह धातु के लिए दर्शाता है
1 मिमी2 के क्रॉस सेक्शन वाला कंडक्टर, जिसके साथ
10 A की धारा प्रवाहित होती है, यह मान निहित है
0.6-6 मिमी/सेकेंड के भीतर।
तो औसत गति
में इलेक्ट्रॉनों की गति का आदेश दिया
कई लोगों के लिए धातु कंडक्टर
उनकी औसत गति से कम परिमाण के आदेश
तापीय गति.

धातुओं में विद्युत धारा

कम बहाव गति विरोधाभासी नहीं है
प्रायोगिक तथ्य यह है कि पूरे सर्किट में करंट
डीसी व्यावहारिक रूप से स्थापित है
तुरन्त।
सर्किट बंद करने से प्रसार होता है
गति c = 3·108 m/s के साथ विद्युत क्षेत्र।
एल/एस के क्रम के एक समय के बाद (एल श्रृंखला की लंबाई है)
श्रृंखला के साथ एक स्थिर स्थापित किया गया है
विद्युत क्षेत्र वितरण और इसमें
व्यवस्थित गति आरंभ होती है
इलेक्ट्रॉन.

धातुओं में विद्युत धारा

धातुओं के शास्त्रीय इलेक्ट्रॉनिक सिद्धांत में
यह माना जाता है कि इलेक्ट्रॉनों की गति
न्यूटन के यांत्रिकी के नियमों का पालन करता है।
यह सिद्धांत अंतःक्रिया की उपेक्षा करता है
आपस में इलेक्ट्रॉन, और उनकी परस्पर क्रिया
धनात्मक आयनों के साथ ही अपचयित हो जाते हैं
टकराव.
यह भी माना जाता है कि प्रत्येक के लिए
टकराव, इलेक्ट्रॉन सभी जाली में स्थानांतरित हो जाता है
विद्युत क्षेत्र में संचित ऊर्जा और
तो टक्कर के बाद वह शुरू होता है
शून्य बहाव गति के साथ गति।

धातुओं में विद्युत धारा

हालाँकि ये सभी धारणाएँ हैं
बहुत करीब, शास्त्रीय इलेक्ट्रॉनिक
यह सिद्धांत विद्युत के नियमों की गुणात्मक व्याख्या करता है
धातु चालकों में धारा.
ओम कानून। टकरावों के बीच के अंतराल में
इलेक्ट्रॉन eE परिमाण के बराबर बल पर कार्य करता है
परिणामस्वरूप, इसमें तेजी आती है
इसलिए, मुक्त दौड़ के अंत तक, बहाव
इलेक्ट्रॉन गति है

धातुओं में विद्युत धारा

जहां τ मुफ़्त यात्रा का समय है,
जो, गणनाओं को सरल बनाने के लिए
सभी के लिए समान माना जाता है
इलेक्ट्रॉन.
औसत बहाव गति
अधिकतम के आधे के बराबर
मान:

धातुओं में विद्युत धारा

लंबाई एल और क्रॉस-सेक्शन एस के एक कंडक्टर पर विचार करें
इलेक्ट्रॉन सांद्रता n.
किसी चालक में धारा को इस प्रकार लिखा जा सकता है:
जहाँ U = El कंडक्टर के सिरों पर वोल्टेज है।
परिणामी सूत्र ओम के नियम को व्यक्त करता है
धातु कंडक्टर.
कंडक्टर का विद्युत प्रतिरोध
बराबर:

धातुओं में विद्युत धारा

प्रतिरोधकता ρ और विशिष्ट
चालकता σ व्यक्त की जाती है
अनुपात:
जूल-लेन्ज़ कानून. अंत तक
इलेक्ट्रॉनों का मुक्त पथ
क्षेत्र के प्रभाव में प्राप्त किया गया
गतिज ऊर्जा

धातुओं में विद्युत धारा

बनी हुई धारणाओं के अनुसार,
यह सारी ऊर्जा जाली में स्थानांतरित हो जाती है जब
टकराव और गर्मी में बदल जाता है.
समय Δt के दौरान, प्रत्येक इलेक्ट्रॉन
Δt/τ टकराव का अनुभव करता है।
क्रॉस सेक्शन S और लंबाई l वाले कंडक्टर में
एनएसएल इलेक्ट्रॉन हैं।
इससे यह पता चलता है कि इसमें क्या आवंटित किया गया है
समय के दौरान कंडक्टर की गर्मी बराबर होती है:

धातुओं में विद्युत धारा

यह अनुपात व्यक्त करता है
जूल-लेन्ज़ कानून.
इस प्रकार, शास्त्रीय इलेक्ट्रॉनिक
सिद्धांत अस्तित्व की व्याख्या करता है
धातुओं का विद्युत प्रतिरोध,
ओम और जूल-लेनज़ के नियम।
हालाँकि, कई मुद्दों में शास्त्रीय
इलेक्ट्रॉन सिद्धांत निष्कर्ष की ओर ले जाता है
अनुभव के साथ संघर्ष में.

धातुओं में विद्युत धारा

उदाहरण के लिए, यह सिद्धांत इसकी व्याख्या नहीं कर सकता कि ऐसा क्यों है
धातुओं की दाढ़ ताप क्षमता, साथ ही दाढ़
ढांकता हुआ क्रिस्टल की ताप क्षमता 3R है,
जहां R सार्वभौमिक गैस स्थिरांक है (नियम)।
डुलोंग और पेटिट।)
शास्त्रीय इलेक्ट्रॉन सिद्धांत भी नहीं कर सकता
विशिष्ट की तापमान निर्भरता को समझाइये
धातु प्रतिरोध.
सिद्धांत देता है
जबकि प्रयोग से
निर्भरता ρ ~ T प्राप्त होती है।
हालाँकि, सिद्धांत और के बीच विचलन का सबसे ज्वलंत उदाहरण
प्रयोग अतिचालकता है.

धातुओं में विद्युत धारा

कुछ निश्चित पर
तापमान टीसीआर, अलग के लिए अलग
पदार्थ, प्रतिरोधकता
अचानक शून्य हो जाता है।
पारा का क्रांतिक तापमान है
4.1 K, एल्यूमीनियम 1.2 K, टिन 3.7 K.
अतिचालकता नहीं देखी गई
केवल तत्वों के लिए, बल्कि अनेकों के लिए भी
रासायनिक यौगिक और मिश्र धातु।

धातुओं में विद्युत धारा

उदाहरण के लिए, टिन के साथ नाइओबियम का एक यौगिक
(Ni3Sn) का तापमान क्रांतिक है
18 कि.
कुछ पदार्थ जो गुजरते हैं
सुपरकंडक्टिंग में कम तापमान
स्थिति, संवाहक नहीं हैं
सामान्य तापमान पर.
एक ही समय में इतना "अच्छा"
तांबा और चांदी जैसे चालक नहीं हैं
जब सुपरकंडक्टर बनें
कम तामपान।

धातुओं में विद्युत धारा

अतिचालकता में पदार्थ
हालत है
असाधारण गुण.
उनमें से लगभग सबसे महत्वपूर्ण
उनमें क्षमता है
लम्बा समय (कई वर्ष)
बिना क्षीणन के बनाए रखें
में विद्युत धारा उत्तेजित हो गई
अतिचालक सर्किट.

धातुओं में विद्युत धारा

शास्त्रीय इलेक्ट्रॉन सिद्धांत नहीं है
घटना को समझाने में सक्षम है
अतिचालकता स्पष्टीकरण
इस घटना का तंत्र दिया गया था
इसकी खोज के केवल 60 वर्ष बाद
क्वांटम मैकेनिकल पर आधारित
अभ्यावेदन.
अतिचालकता में वैज्ञानिक रुचि
जैसे-जैसे नए खोजे गए, वृद्धि हुई
उच्च के साथ सामग्री
महत्वपूर्ण तापमान.

धातुओं में विद्युत धारा

इस दिशा में एक महत्वपूर्ण कदम उठाया गया
1986, जब उस एक कॉम्प्लेक्स की खोज की गई
सिरेमिक कनेक्शन टीसीआर = 35 के.
पहले से ही अगले 1987 में, भौतिक विज्ञानी बनाने में सक्षम थे
98 K के क्रांतिक तापमान के साथ नए सिरेमिक,
तरल नाइट्रोजन का तापमान (77 K) से अधिक होना।
पदार्थों के अतिचालक में संक्रमण की घटना
तापमान से अधिक तापमान पर स्थिति
तरल नाइट्रोजन का क्वथनांक कहा जाता था
उच्च तापमान अतिचालकता.
1988 में, एक सिरेमिक कनेक्शन बनाया गया था
महत्वपूर्ण तत्वों के साथ Tl-Ca-Ba-Cu-O पर आधारित
तापमान 125 K.
यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि अब तक तंत्र
उच्च तापमान अतिचालकता सिरेमिक
सामग्री पूरी तरह से समझ में नहीं आती है।

1.
2.
3.
4.
अर्धचालक और के बीच गुणात्मक अंतर
धातुओं
इलेक्ट्रॉन-छिद्र तंत्र
शुद्ध शुद्ध की चालकता
अर्धचालक.
इलेक्ट्रॉनिक और छेद चालकता
अशुद्धता अर्धचालक. दाता और
स्वीकर्ता अशुद्धियाँ.
इलेक्ट्रॉन-छिद्र संक्रमण.
सेमीकंडक्टर डायोड. ट्रांजिस्टर.

अर्धचालकों में विद्युत धारा

अर्धचालक शामिल हैं
कई रासायनिक तत्व (जर्मेनियम,
सिलिकॉन, सेलेनियम, टेल्यूरियम, आर्सेनिक, आदि),
मिश्र धातुओं की एक बड़ी संख्या और
रासायनिक यौगिक।
लगभग सभी अकार्बनिक पदार्थ
हमारे आसपास की दुनिया -
अर्धचालक.
प्रकृति में सबसे आम
सिलिकॉन एक अर्धचालक है
पृथ्वी की पपड़ी का लगभग 30% भाग बनाते हैं।

अर्धचालकों में विद्युत धारा

गुणात्मक अंतर
धातुओं से अर्धचालक
मुख्य रूप से स्वयं को प्रकट करता है
विशिष्ट
तापमान प्रतिरोध।

अर्धचालकों में विद्युत धारा

निर्भरता का यह कोर्स ρ(T) दर्शाता है
कि अर्धचालकों में एक सांद्रता होती है
कोई निःशुल्क शुल्क वाहक नहीं
स्थिर रहता है लेकिन साथ बढ़ता है
बढ़ता तापमान.
आइए इस तंत्र पर गुणात्मक रूप से विचार करें
जर्मेनियम (Ge) के उदाहरण का उपयोग करते हुए।
एक सिलिकॉन (Si) क्रिस्टल में, तंत्र
समान।

अर्धचालकों में विद्युत धारा

जर्मेनियम परमाणुओं में चार कमजोर होते हैं
बाहरी आवरण में बंधे इलेक्ट्रॉन।
इन्हें वैलेंस इलेक्ट्रॉन कहा जाता है।
एक क्रिस्टल जाली में, प्रत्येक परमाणु
चार निकटतम पड़ोसियों से घिरा हुआ।
जर्मेनियम क्रिस्टल में परमाणुओं के बीच संबंध
सहसंयोजक है, अर्थात इसे क्रियान्वित किया जाता है
वैलेंस इलेक्ट्रॉनों के जोड़े.
प्रत्येक संयोजकता इलेक्ट्रॉन दो से संबंधित होता है
परमाणु.

अर्धचालकों में विद्युत धारा

जर्मेनियम क्रिस्टल में वैलेंस इलेक्ट्रॉन
की तुलना में परमाणुओं से कहीं अधिक मजबूती से बंधा हुआ है
धातुओं
इसलिए, इलेक्ट्रॉन एकाग्रता
कमरे के तापमान पर चालकता
अर्धचालक परिमाण के कई क्रम छोटे होते हैं,
धातुओं की तुलना में.
में पूर्ण शून्य तापमान के करीब
जर्मेनियम क्रिस्टल में, सभी इलेक्ट्रॉनों का कब्जा होता है
कनेक्शन का गठन.
ऐसा कोई विद्युत प्रवाहित क्रिस्टल नहीं होता है
आचरण करता है.

अर्धचालकों में विद्युत धारा

क्रिस्टल में युग्म-इलेक्ट्रॉन बंधन
जर्मेनियम और एक इलेक्ट्रॉन-छिद्र युग्म का निर्माण।

अर्धचालकों में विद्युत धारा

जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, कुछ
कुछ वैलेंस इलेक्ट्रॉन कर सकते हैं
पर्याप्त ऊर्जा प्राप्त करें
सहसंयोजक बंधनों को तोड़ना।
फिर क्रिस्टल में मुफ़्त वाले दिखाई देंगे
इलेक्ट्रॉन (चालन इलेक्ट्रॉन)।
वहीं, जिन स्थानों पर कनेक्शन टूटे हुए हैं
रिक्तियां सृजित होती हैं जिन्हें भरा नहीं जाता
इलेक्ट्रॉन.
इन रिक्तियों को कहा जाता है
"छेद"।

अर्धचालकों में विद्युत धारा

रिक्त पद भरे जा सकते हैं
पड़ोसी से वैलेंस इलेक्ट्रॉन
जोड़े, फिर छेद चलता है
क्रिस्टल में एक नई जगह.
यदि एक अर्धचालक रखा गया है
विद्युत क्षेत्र, फिर एक क्रम में
आंदोलन में न केवल शामिल है
मुक्त इलेक्ट्रॉन, लेकिन छिद्र भी,
जो सकारात्मक व्यवहार करते हैं
आवेशित कण।

अर्धचालकों में विद्युत धारा

अत: अर्धचालक में धारा I
इलेक्ट्रॉनिक इन और से मिलकर बनता है
छेद आईपी धाराएँ:
मैं = इन + आईपी.
इलेक्ट्रॉन-छिद्र तंत्र
चालकता ही प्रकट होती है
शुद्ध रूप में (अर्थात् अशुद्धियों से रहित)
अर्धचालक. यह कहा जाता है
खुद की बिजली
अर्धचालकों की चालकता.

अर्धचालकों में विद्युत धारा

यदि अशुद्धियाँ हैं
अर्धचालकों की विद्युत चालकता
बहुत कुछ बदलता है.
उदाहरण के लिए, फास्फोरस की अशुद्धियाँ मिलाना
0.001 की मात्रा में सिलिकॉन क्रिस्टल
परमाणु प्रतिशत विशिष्ट कम कर देता है
पाँच से अधिक प्रतिरोध
परिमाण का क्रम।
अशुद्धियों का इतना प्रबल प्रभाव हो सकता है
उपरोक्त के आधार पर समझाया जा सकता है
संरचना के बारे में उपरोक्त विचार
अर्धचालक.

अर्धचालकों में विद्युत धारा

तेज के लिए एक आवश्यक शर्त
प्रतिरोधकता को कम करना
अशुद्धियों की शुरूआत पर अर्धचालक
परमाणुओं की संयोजकता में अंतर है
मुख्य की संयोजकता से अशुद्धियाँ
क्रिस्टल के परमाणु.
अर्धचालकों की चालकता
अशुद्धियों की उपस्थिति कहलाती है
अशुद्धता चालकता.

अर्धचालकों में विद्युत धारा

अशुद्धि दो प्रकार की होती है
चालकता - इलेक्ट्रॉनिक और
छेद चालकता.
इलेक्ट्रॉनिक चालकता
तब होता है जब एक क्रिस्टल
टेट्रावेलेंट के साथ जर्मेनियम
परमाणुओं ने पेंटावैलेंट पेश किया
परमाणु (उदाहरण के लिए, आर्सेनिक परमाणु,
जैसा)।

अर्धचालकों में विद्युत धारा

अर्धचालकों में विद्युत धारा

अर्धचालकों में विद्युत धारा

आर्सेनिक परमाणु के चार संयोजकता इलेक्ट्रॉन
के साथ सहसंयोजक बंधों के निर्माण में शामिल है
चार पड़ोसी जर्मेनियम परमाणु।
पाँचवाँ संयोजकता इलेक्ट्रॉन निरर्थक निकला।
यह आर्सेनिक परमाणु से आसानी से अलग हो जाता है
मुक्त हो जाता है.
एक परमाणु जिसने एक इलेक्ट्रॉन खो दिया है वह बन जाता है
साइट पर स्थित सकारात्मक आयन
क्रिस्टल लैटिस।

अर्धचालकों में विद्युत धारा

संयोजकता के साथ परमाणुओं की अशुद्धता,
मुख्य परमाणुओं की वैधता से अधिक होना
सेमीकंडक्टर क्रिस्टल को कहा जाता है
दाता मिश्रण.
क्रिस्टल में इसके परिचय के परिणामस्वरूप
मुफ़्त की एक महत्वपूर्ण संख्या है
इलेक्ट्रॉन.
इससे विशिष्ट में तीव्र कमी आती है
अर्धचालक प्रतिरोध - हजारों में और
यहां तक ​​कि लाखों बार भी.
कंडक्टर प्रतिरोधकता के साथ
अशुद्धियों की मात्रा अधिक हो सकती है
प्रतिरोधकता तक पहुंचें
धातु कंडक्टर.

अर्धचालकों में विद्युत धारा

ऐसी चालकता
मुफ़्त द्वारा वातानुकूलित
इलेक्ट्रान को कहा जाता है
इलेक्ट्रॉनिक, लेकिन एक अर्धचालक,
इलेक्ट्रॉनिक रखने
चालकता कहलाती है
एन-प्रकार अर्धचालक।

अर्धचालकों में विद्युत धारा

छिद्र संचालन तब होता है जब
जर्मेनियम क्रिस्टल त्रिसंयोजक पेश किया गया
परमाणु (उदाहरण के लिए, इंडियम परमाणु, इन)।

अर्धचालकों में विद्युत धारा

चित्र में. इंडियम परमाणु दिखाता है जिसके साथ बनाया गया है
उनके वैलेंस इलेक्ट्रॉनों का उपयोग करना
केवल तीन पड़ोसियों के साथ सहसंयोजक बंधन
जर्मेनियम परमाणु.
चौथे परमाणु के साथ बंधन बनाना
जर्मेनियम इंडियम परमाणु में इलेक्ट्रॉन नहीं होता है।
यह गायब इलेक्ट्रॉन हो सकता है
एक सहसंयोजक बंधन से एक इंडियम परमाणु द्वारा कब्जा कर लिया गया
पड़ोसी जर्मेनियम परमाणु।
इस स्थिति में, इंडियम परमाणु बदल जाता है
साइट पर स्थित नकारात्मक आयन
क्रिस्टल जाली, और एक सहसंयोजक में
पड़ोसी परमाणुओं के बीच बंधन से एक रिक्ति बनती है।

अर्धचालकों में विद्युत धारा

कैप्चर करने में सक्षम परमाणुओं का मिश्रण
इलेक्ट्रॉन, स्वीकर्ता कहलाते हैं
अशुद्धता.



एक स्वीकर्ता अशुद्धता की शुरूआत के परिणामस्वरूप
क्रिस्टल, कई सहसंयोजक बंधन टूट जाते हैं
कनेक्शन और रिक्तियां (छेद) बनते हैं।
इलेक्ट्रॉन इन स्थानों से छलांग लगा सकते हैं
पड़ोसी सहसंयोजक बंधन, जो की ओर ले जाता है
पूरे क्रिस्टल में छिद्रों का अराजक भटकना।

अर्धचालकों में विद्युत धारा

अर्धचालक में छिद्र सांद्रण के साथ
स्वीकर्ता अशुद्धता महत्वपूर्ण रूप से
इलेक्ट्रॉनों की सांद्रता से अधिक है, जो
अपने स्वयं के तंत्र के कारण उत्पन्न हुआ
अर्धचालक की विद्युत चालकता: एनपी >> एनएन।
इस प्रकार की चालकता कहलाती है
छेद चालकता.
छेद के साथ अशुद्धता अर्धचालक
चालकता को अर्धचालक कहा जाता है
पी-प्रकार।
मुख्य निःशुल्क शुल्क वाहक
पी-प्रकार के अर्धचालक छिद्र होते हैं।

अर्धचालकों में विद्युत धारा

इस बात पर जोर दिया जाना चाहिए कि छेद
वास्तविकता में चालकता
रिले मूवमेंट के कारण
एक जर्मेनियम परमाणु से रिक्तियों द्वारा
अन्य इलेक्ट्रॉन जो
एक सहसंयोजक बंधन बनाएं.
एन- और पी-प्रकार अर्धचालकों के लिए कानून
ओम निश्चित रूप से किया जाता है
करंट और वोल्टेज की रेंज
निरंतर सांद्रता की स्थिति
स्वतंत्र मीडिया.

आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक प्रौद्योगिकी में
अर्धचालक उपकरण चलते हैं
असाधारण भूमिका.
पिछले तीन दशकों में उनके पास लगभग है
इलेक्ट्रिक वैक्यूम को पूरी तरह से बदल दिया गया
उपकरण।
किसी भी अर्धचालक उपकरण में होता है
एक या अधिक इलेक्ट्रॉन-छिद्र
परिवर्तन.
एक इलेक्ट्रॉन-होल जंक्शन (या एन-पी जंक्शन) दो के बीच संपर्क का क्षेत्र है
विभिन्न प्रकार के अर्धचालक
चालकता.

इलेक्ट्रॉन-छिद्र संक्रमण. ट्रांजिस्टर

जब दो अर्धचालक n- तथा
पी-प्रकार में प्रसार प्रक्रिया शुरू होती है:
पी-क्षेत्र से छेद एन-क्षेत्र में चले जाते हैं, और इलेक्ट्रॉन, इसके विपरीत, एन-क्षेत्र से पी-क्षेत्र में चले जाते हैं।
परिणामस्वरूप, जोन के निकट एन-क्षेत्र में
संपर्क एकाग्रता कम हो जाती है
इलेक्ट्रॉन और सकारात्मक रूप से उत्पन्न होते हैं
आवेशित परत.
पी-क्षेत्र में सान्द्रता कम हो जाती है
छिद्र और नकारात्मक रूप से घटित होता है
आवेशित परत.

इलेक्ट्रॉन-छिद्र संक्रमण. ट्रांजिस्टर

इस प्रकार, अर्धचालक सीमा पर
एक विद्युत दोहरी परत बनती है,
जिसका विद्युत क्षेत्र रोकता है
इलेक्ट्रॉनों और छिद्रों के प्रसार की प्रक्रिया
एक - दूसरे की ओर

इलेक्ट्रॉन-छिद्र संक्रमण. ट्रांजिस्टर

एन-पी जंक्शन में अद्भुत है
एकतरफ़ा की संपत्ति
चालकता.
यदि n-p जंक्शन वाला अर्धचालक
एक वर्तमान स्रोत से जुड़ा हुआ है ताकि
स्रोत सकारात्मक ध्रुव
एन-क्षेत्र से जुड़ा हुआ है, और
नकारात्मक - फिर पी-क्षेत्र के साथ
अवरोधक परत में क्षेत्र की ताकत
बढ़ती है।

इलेक्ट्रॉन-छिद्र संक्रमण. ट्रांजिस्टर

पी-क्षेत्र में छेद और एन-क्षेत्र में इलेक्ट्रॉन एन-पी जंक्शन से दूर चले जाएंगे, जिससे वृद्धि होगी
अल्पसंख्यक वाहकों की सांद्रता
बाधा परत.
एन-पी जंक्शन के माध्यम से वर्तमान व्यावहारिक रूप से नहीं है
आ रहा।
एन-पी जंक्शन पर लागू वोल्टेज
इस मामले को उल्टा कहा जाता है।

इलेक्ट्रॉन-छिद्र संक्रमण. ट्रांजिस्टर

बहुत मामूली उलटा
वर्तमान केवल अपने ही कारण है
चालकता
अर्धचालक सामग्री,
यानी एक छोटे की उपस्थिति
मुक्त की सांद्रता
पी-क्षेत्र में इलेक्ट्रॉन और छेद
n-क्षेत्र।

इलेक्ट्रॉन-छिद्र संक्रमण. ट्रांजिस्टर

यदि n-p जंक्शन से जुड़ा है
स्रोत ताकि यह सकारात्मक हो
स्रोत का ध्रुव पी-क्षेत्र से जुड़ा था, और नकारात्मक ध्रुव एन-क्षेत्र से जुड़ा था, फिर वोल्टेज
अवरोधक परत में विद्युत क्षेत्र
कम हो जाएगा, जिससे यह आसान हो जाएगा
मुख्य वाहकों का संक्रमण
संपर्क परत.

इलेक्ट्रॉन-छिद्र संक्रमण. ट्रांजिस्टर

पी-क्षेत्र से छिद्र और इलेक्ट्रॉन
एन-क्षेत्र, एक दूसरे की ओर बढ़ रहे हैं
मित्र, n-p जंक्शन को पार करेगा, जिससे प्रत्यक्ष धारा उत्पन्न होगी
दिशा।
इसमें एन-पी जंक्शन के माध्यम से वर्तमान ताकत
के साथ मामले बढ़ेंगे
स्रोत वोल्टेज बढ़ाना।

इलेक्ट्रॉन-छिद्र संक्रमण. ट्रांजिस्टर

n-p जंक्शन को पार करने की क्षमता
करंट व्यावहारिक रूप से केवल एक में है
दिशा का उपयोग उपकरणों में किया जाता है,
जिन्हें कहा जाता है
अर्धचालक डायोड.
सेमीकंडक्टर डायोड
सिलिकॉन क्रिस्टल से बना है
या जर्मनी.
इनके निर्माण के दौरान किसी भी प्रकार की चालकता वाले क्रिस्टल को पिघलाया जाता है
मिश्रण अन्य प्रकार प्रदान करता है
चालकता.

इलेक्ट्रॉन-छिद्र संक्रमण. ट्रांजिस्टर

विशिष्ट धारा-वोल्टेज
सिलिकॉन डायोड की विशेषताएं

इलेक्ट्रॉन-छिद्र संक्रमण. ट्रांजिस्टर

अर्धचालक उपकरण नहीं हैं
एक, लेकिन दो एन-पी जंक्शनों के साथ
ट्रांजिस्टर कहलाते हैं।
ट्रांजिस्टर दो प्रकार के होते हैं:
पी-एन-पी ट्रांजिस्टर और एन-पी-एन ट्रांजिस्टर।

इलेक्ट्रॉन-छिद्र संक्रमण. ट्रांजिस्टर

उदाहरण के लिए, एक जर्मेनियम ट्रांजिस्टर
p–n–p प्रकार है
जर्मेनियम की छोटी प्लेट
दाता अशुद्धता के साथ, यानी से
एन-प्रकार अर्धचालक।
यह रिकॉर्ड दो बनाता है
स्वीकर्ता अशुद्धता वाले क्षेत्र,
यानी छेद वाले क्षेत्र
चालकता.

इलेक्ट्रॉन-छिद्र संक्रमण. ट्रांजिस्टर

एन-पी-एन-प्रकार ट्रांजिस्टर में, मुख्य
जर्मेनियम प्लेट है
पी-प्रकार की चालकता, और उन पर निर्मित
एन-प्रकार की चालकता वाले दो क्षेत्र हैं।
ट्रांजिस्टर की प्लेट को आधार कहा जाता है
(बी), क्षेत्रों में से एक
विपरीत प्रकार की चालकता
- कलेक्टर (के), और दूसरा -
उत्सर्जक (ई)।

इलेक्ट्रॉन-छिद्र संक्रमण. ट्रांजिस्टर

1.
2.
3.
4.
इलेक्ट्रोलाइट्स. प्रभारी वाहकों में
इलेक्ट्रोलाइट्स
इलेक्ट्रोलिसिस। विद्युत्
पृथक्करण.
इलेक्ट्रोलिसिस के लिए फैराडे का नियम.
फैराडे का संयुक्त नियम
इलेक्ट्रोलिसिस.

इलेक्ट्रोलाइट्स में विद्युत धारा

इलेक्ट्रोलाइट्स को आमतौर पर कहा जाता है
जिसमें मीडिया का संचालन
विद्युत धारा का प्रवाह
स्थानांतरण के साथ
पदार्थ.
निःशुल्क शुल्क के वाहक
इलेक्ट्रोलाइट्स हैं
सकारात्मक और नकारात्मक
आवेशित आयन.

इलेक्ट्रोलाइट्स में विद्युत धारा

प्रमुख प्रतिनिधि
इलेक्ट्रोलाइट्स का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है
प्रौद्योगिकी जलीय घोल हैं
अकार्बनिक अम्ल, लवण और
मैदान.
विद्युत धारा का प्रवाहित होना
इलेक्ट्रोलाइट रिलीज के साथ होता है
इलेक्ट्रोड पर पदार्थ.
इस घटना को कहा जाता है
इलेक्ट्रोलिसिस.

इलेक्ट्रोलाइट्स में विद्युत धारा

इलेक्ट्रोलाइट्स में विद्युत धारा
दोनों के आयनों की गति को दर्शाता है
विपरीत दिशाओं में संकेत.
धनात्मक आयन की ओर बढ़ते हैं
नकारात्मक इलेक्ट्रोड (कैथोड),
ऋणात्मक आयन से धनात्मक
इलेक्ट्रोड (एनोड)।
दोनों राशियों के आयन पानी में दिखाई देते हैं
लवण, अम्ल और क्षार के विलयन
तटस्थ के भाग के विभाजन के परिणामस्वरूप
अणु.
इस घटना को इलेक्ट्रोलाइटिक कहा जाता है
पृथक्करण.

इलेक्ट्रोलाइट्स में विद्युत धारा

उदाहरण के लिए, कॉपर क्लोराइड CuCl2
जलीय घोल में वियोजित हो जाता है
तांबा और क्लोरीन आयन:
इलेक्ट्रोड को कनेक्ट करते समय
वर्तमान स्रोत आयन प्रभाव में हैं
विद्युत क्षेत्र प्रारंभ
व्यवस्थित गति:
धनात्मक कॉपर आयन की ओर बढ़ते हैं
कैथोड, और नकारात्मक रूप से चार्ज किया गया
क्लोरीन आयन - एनोड तक।

इलेक्ट्रोलाइट्स में विद्युत धारा

कैथोड तक पहुंचने पर, तांबे के आयन बेअसर हो जाते हैं
अतिरिक्त कैथोड इलेक्ट्रॉन और
तटस्थ परमाणुओं में परिवर्तित हो जाते हैं
कैथोड पर जमा हो गया।
क्लोरीन आयन, एनोड तक पहुँचते-पहुँचते छूट जाते हैं
एक इलेक्ट्रॉन.
इसके बाद न्यूट्रल क्लोरीन परमाणु
जोड़े में मिलकर अणु बनाते हैं
क्लोरीन सीएल2.
एनोड पर क्लोरीन बुलबुले के रूप में छोड़ा जाता है।

इलेक्ट्रोलाइट्स में विद्युत धारा

इलेक्ट्रोलिसिस का नियम प्रायोगिक तौर पर था
अंग्रेजी भौतिक विज्ञानी एम. फैराडे द्वारा स्थापित
1833.
फैराडे का नियम मात्राएँ निर्धारित करता है
प्राथमिक उत्पादों को जारी किया गया
इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान इलेक्ट्रोड:
पर छोड़े गए पदार्थ का द्रव्यमान m
इलेक्ट्रोड, आवेश Q के सीधे आनुपातिक है,
इलेक्ट्रोलाइट से होकर गुजरा:
एम = केक्यू = केआईटी।
k का मान विद्युत रासायनिक कहलाता है
समकक्ष।

इलेक्ट्रोलाइट्स में विद्युत धारा

इलेक्ट्रोड पर जारी पदार्थ का द्रव्यमान
आने वाले सभी आयनों के द्रव्यमान के बराबर
इलेक्ट्रोड:
यहाँ m0 और q0 एक आयन का द्रव्यमान और आवेश हैं,
- इलेक्ट्रोड पर पहुंचने वाले आयनों की संख्या
इलेक्ट्रोलाइट के माध्यम से चार्ज Q पास करना।
इस प्रकार, विद्युत रासायनिक समकक्ष
k किसी दिए गए आयन के द्रव्यमान m0 के अनुपात के बराबर है
इसके आवेश के लिए पदार्थ q0.

इलेक्ट्रोलाइट्स में विद्युत धारा

चूँकि आयन का आवेश उत्पाद के बराबर होता है
पदार्थ की संयोजकता n पर
प्राथमिक आवेश e (q0 = ne), फिर
इलेक्ट्रोकेमिकल के लिए अभिव्यक्ति
k के समतुल्य को इस प्रकार लिखा जा सकता है:
एफ = ईएनए - फैराडे का स्थिरांक।
एफ = ईएनए = 96485 सी/मोल।

इलेक्ट्रोलाइट्स में विद्युत धारा

संख्यात्मक दृष्टि से फैराडे स्थिरांक
आवश्यक शुल्क के बराबर
के लिए इलेक्ट्रोलाइट से गुजरें
एक के इलेक्ट्रोड पर डिस्चार्ज
मोनोवलेंट पदार्थ का मोल.
इलेक्ट्रोलिसिस के लिए फैराडे का नियम
रूप लेता है:

प्रश्नों पर नियंत्रण रखें

1.
2.
3.
4.
5.
6.
धातुओं में आवेश वाहक।
शास्त्रीय सिद्धांत के बारे में संक्षिप्त जानकारी
धातुओं की चालकता (ड्रूड-लोरेंत्ज़ सिद्धांत)।
शास्त्रीय सिद्धांत से ओम का नियम (संक्षिप्त)
निष्कर्ष)।
शास्त्रीय सिद्धांत से जूल-लेनज़ कानून
चालकता (संक्षिप्त निष्कर्ष)।
कौन सी शारीरिक समस्याएँ बताई नहीं जा सकतीं
धातुओं की चालकता का शास्त्रीय सिद्धांत।
अतिचालकता के बारे में संक्षिप्त जानकारी.

प्रश्नों पर नियंत्रण रखें

1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
इलेक्ट्रॉन और छिद्र. ये शुद्ध रूप में कैसे बनते हैं
अर्धचालक?
शुद्ध अर्धचालकों का संचालन तंत्र।
दाता और स्वीकर्ता अर्धचालक।
अशुद्धता अर्धचालकों का संचालन तंत्र।
इलेक्ट्रॉन और होल को कैसे क्रियान्वित करें
अर्धचालकों में चालकता.
इलेक्ट्रॉन-छिद्र संक्रमण क्या है?
बताएं कि इलेक्ट्रॉन-छिद्र संक्रमण क्यों होता है
प्रत्यावर्ती धारा को सुधार सकते हैं।
ट्रांजिस्टर.

प्रश्नों पर नियंत्रण रखें

इसमें कौन से आवेश वाहक होते हैं
इलेक्ट्रोलाइट्स?
2. इलेक्ट्रोलाइट्स क्या हैं? क्या हुआ है
इलेक्ट्रोलाइटिक पृथक्करण?
3. इलेक्ट्रोलिसिस के लिए फैराडे का नियम।
4. इलेक्ट्रोलिसिस का संयुक्त नियम
फैराडे.