منو
 کاربر Online
839 کاربر online

رسانش الکترونی در فلزات

تازه کردن چاپ
علوم طبیعت > فیزیک > الکتریسیته و مغناطیس > الکتریسیته
علوم طبیعت > فیزیک > فیزیک جامد و الکترونیک > فیزیک الکترونیک
(cached)

جریان الکتریکی در فلزات

عبور جریان از فلزات با تغییرات شیمیایی در آنها همراه نیست. این وضع به این نتیجه منجر می‌شود که در رسانای حامل جریان اتمهای فلز از یک قسمت به قسمت دیگر حرکت نمی‌کنند. این فرض با آزمایشات رایک (k. Riecke) فیزیکدان آلمانی تأیید شده است.



img/daneshnameh_up/a/aa/conductor.JPG

آزمایش رایک

رایک مداری از سه استوانه تشکیل داد که در وجوه انتهای خود محکم به یکدیگر فشرده بودند. دو استوانه بیرونی از مس ساخته شده بودند، در حالی که استوانه وسطی از آلومینیوم بود. یک جریان الکتریکی در مدت زمان نسبتا طولانی (حدود یک سال) از استوانه می گذشت. بطوری که کل مقدار الکتریسیته‌ای که از آنها گرفته بود، به مقدار عظیمی می‌رسید (حدود 3 میلیون کولن). تحلیل دقیق پیوند بین مس و آلومینیوم ، که توسط رایک انجام گرفت، اثری از یک فلز در فلز دیگر را نشان نداد. پس جریان الکتریکی در فلزات باعث جابجایی اتمها نمی‌شود.

چگونگی انتقال بار در فلزات

چگونه با عبور جریان از فلز بار انتقال می‌یابد؟ بنابر نظریه الکترونی بارهای منفی و مثبت که هر اتم را تشکیل می‌دهند، خیلی متفاوتند. بار مثبت به خود اتم مربوط است و در شرایط عادی از قسمت اصلی اتم (هسته آن) جدا نشدنی است. بارهای منفی از الکترونها ناشی می‌شوند که بار معین و جرمی حدود 1.200 جرم سبکترین اتم ، یعنی هیدروژن دارند. الکترونها می‌توانند به آسانی از اتم جدا شوند. اتمی که الکترون از دست بدهد یون مثبت می‌شود. در فلزات همیشه تعدادی الکترونهای آزاد وجود دارد که از اتمها جدا شده و در فلز سرگردانند و از یونی به یون دیگر می‌روند. بر اثر میدان الکتریکی ، این الکترونها در فلز به سهولت حرکت می‌کنند. برعکس یونها استخوان بندی فلز یعنی شبکه بلوری فلزات را تشکیل می دهند.

رسانش و اثر فوتو الکتریک

یکی از پدیده‌هایی که بوضوح تفاوت بین بارهای مثبت و منفی در فلز را بطور متقاعد کننده‌ای آشکار می‌کند، اثر فوتو الکتریک است. این اثر مؤید این است که الکترون را می توان از اتم خیلی آسان خارج کرد، در حالی که یونهای مثبت شدیداً با ماده پیوند دارند. چون اتمها و در نتیجه بارهای مثبت مربوط به آنها در رسانای حامل جریان حرکت نمی‌کنند، حاملهای الکتریسته در فلزات الکترونهای آزادند. تأیید مستقیم این نظرات آزمایشهای مهمی هستند که در سال 1912 مندلشتام و پاپالکسی (N. D. Papaleksi) انجام دادند ولی گزارش نکردند. چهار سال بعد در سال 1916 تولمن (R. Tolman) و استوارت (T. Stewart) نتایج آزمایشهای خود را منتشر کردند.

حاملین بار در رساناهای متحرک

اگر در فلزات بارهای آزاد وجود دارند و این بارها دارای جرم هستند، باید از قانون اینرسی لختی تبعیت کنند. مثلا رسانایی که از چپ به راست به سرعت حرکت می‌کند، دارای تجمعی از اتمهای فلز است که در این جهت حرکت می‌کنند و بارهای آزادی در خود دارند. اگر چنین رسانایی ناگهان متوقف شود، اتمهای تشکیل دهنده آن می‌ایستند در حالی که بارهای آزاد بر اثر اینرسی به حرکت از چپ به راست ادامه می‌دهند. تا اینکه موانع مختلفی (برخورد با اتمهای ایستاده) آنها را متوقف کند.

بر اثر اینرسی حاملین به سمت جلو حرکت می‌کنند. پس زمان کوتاهی پس از اینکه رسانا متوقف شد بارهای آزاد به حرکت در آن ادامه می‌دهند. ولی حرکت جهتدار بارها یک جریان الکتریکی است. در نتیجه پس از توقف رسانا باید شدت میدان الکتریکی در مدت زمان کوتاهی در آن ظاهر شود. در عمل معلوم شد که مناسبتر است که به جای حرکت انتقالی حرکت چرخشی رسانا را بکار بریم.

بنابراین وجود الکترونهای آزاد متحرک در داخل فلزات با آزمایشات ویژه‌ای تأیید می‌شود که این آزمایشها تأیید مهمی برای نظریه الکترونی فلزات است. در فلزات جریان الکتریکی عبارتست از حرکت منظم الکترونهای آزاد (برخلاف حرکت گرمایی کاتوره‌ای که همیشه در رسانا رخ می‌دهد).

مباحث مرتبط با عنوان



تعداد بازدید ها: 14719


ارسال توضیح جدید
الزامی
big grin confused جالب cry eek evil فریاد اخم خبر lol عصبانی mr green خنثی سوال razz redface rolleyes غمگین smile surprised twisted چشمک arrow



از پیوند [http://www.foo.com] یا [http://www.foo.com|شرح] برای پیوندها.
برچسب های HTML در داخل توضیحات مجاز نیستند و تمام نوشته ها ی بین علامت های > و < حذف خواهند شد..