Қожа Ахмет Ясауи атындағы Халықаралық қазақ-түрік университеті
Жаратылыстану факультеті
Физика кафедрасы
Асқын өткізгіштік
Тақырыбы: 11.1 Нөлдік кедергі
Қабылдаған:Құрмантаев.А
Орындаған:Үсіпбек Ақнұр ,
Бейсенбай Венера
Тобы:ЖФИ-012
Түркістан- 2023 ж.
1 лекция
11.1. Нөлдік кедергі
А лдыңғы тарауларда (6-8 тарауларда) біз металдардың элек- трөткізгіштік механизмін талдаған болатынбыз. Металдағы ток өткізгіш электрондармен ауыстырылады, ол электрондар Блох функциясымен сипатталады. Осы жазық толқын болып табыла- тын блох электрондары, тордың периодымен модулденген, еш- қандай шашыраусыз идеал периодтық тордан өте алатын қасиет- ке ие. Егер идеал кристалл арқылы ток жіберетін болсақ (яғни өткізгіш электрондарға белгілі бір бағытта қосынды импульс берсек), ол ешқандай кедергісіз ағып өтеді. Бірақ кез келген кристалдың идеал периодтылығының бұзылуы электрондардың шашырауын туғызады, яғни қандай да бір кедергінің пайда бо- луына алып келеді. Жоғары температура кезіндегі (Т » θD) ша- шырау механизмі фонондарда шашырау болып табылады. Тем- пература төмендеген кезінде фонондар концентрациясы төмен- дейді, шашырау процесі сирек болады және кристалл кедергісі сызықты төмендейді. Т ≤ θD/3 кезінде кедергі Т5-іне өзгереді. Төменгі температура (Т«θD) аумағында кедергіге негізгі үлесті қоспадағы және ақаулардағы температураға тәуелсіз шашырау береді.
11.1-сурет. Металдардың меншікті кедергісінің температураға тәуелділігі: 1 – нақты металдар үшін, 2 – қоспасы немесе ақауы бар металдар үшін
Сонымен, металдардың меншікті кедергісінің температура- ға тәуелділігін зерттегенде 11.1-суретке ұқсас ρ(Т) қисығын алу керек еді. Бірақ Г. Камерлинг-Оннес байқағаны төмен темпера- турада күтілген сынаптың кедергісі төмендейтінге ұқсас болмай шықты. 4,2 К температура кезінде меншікті кедергі секірмелі түрде нөлге айналатын болды (11.2-сурет).
11.2-сурет. Төменгі температураларда кедергінің жойылуы
Сынапқа қоспа қосқан кезде қалдық кедергі ρпр пайда бол- мады, яғни үлгі де асқын өткізгіш күйге өтті. Тс температурасы, кедергі лезде нөлге айналатын асқын өткізгіш ауысу темпера- турасы немесе шекті температура деп аталады.
Біз бірнеше рет «кедергі нөлге айналады» немесе «кедергі жоғалып кетеді» деген сөзді айттық. Бірақ кедергінің жоғалуы қаншалықты дұрыс болады деген сұрақ туындауы мүмкін? Кез келген тәжірибеде кедергінің нөлге тең екенін тура дәлелдеу мүмкін емес. Тек кедергі аппаратураның сезгіштік қабілетінен төмен және сондықтан оны өлшей алмайды деп айтамыз.
Асқын өткізгіштің бірінші тәжірибелерінде кедергіні өлшеу әдісі (үлгіден электр тогы өткенде кернеудің түсуі өлшенеді), үлгі температурасы Т = Tc кезінде кедергі мың рет кемитіндігі анықталды.
Дегенмен 1914 жылдың өзінде Каммерлинг-Оннес анағұр- лым сезімтал әдісті қолданды. Ол тұйықталған өткізгіш сақина- дағы токтың өзгерісін өлшеді. Егер сақинадан жасалған өткіз- гіштің кедергісі болса, мұндай сақинадағы сақталған энергия ақырындап джоульдік жылуға а йналады.Ток мұндай кезде 11.1 теңдігіне сәйкес кемиді:
мұндағы L – сақина индуктивтігі, R – кедергісі, t – уақыт, I0 – бастапқы ток.
Сонымен, тек токтың өзгерісін бақылау керек. Әдетте, ол үшін циркуляциялық ток тудырған магниттік өрісті өлшейді, осылайша, уақыт бойынша токтың өшуін анықтайды. Магниттік өрісті өлшеу сақинадағы энергияның жоғалуына әкелмейді және сондықтан токтың сақинада шексіз ағатынын көруге болады.
Кеммерлинг-Оннестің бағалауы бойынша қорғасынның ас- қын өткізгіштік жағдайдағы меншікті кедергісі 10-16Ом ∙ см-ден аспаған, Т кезінде Тс-дан жоғары, яғни қалыпты жағдайда қорға- сынның ρ = 10-9 ОМ∙см. Қазіргі уақытта токты өлшеуде өте сезімтал әдістерді қолдану арқасында асқын өткізгішті сақина- дағы кедергінің секіруі кем дегенде 14 дәрежеде екені анық- талды. Асқын өткізгіштік күйдегі металдың меншікті кедергісі 10-23 Ом ∙ см-ден кем бағаланады, яғни ол бөлме температура- сындағы мыстың меншікті кедергісінен 1017 есе аз. Асқын өткіз- гішті сақинаға бағытталған мұндай токты өшіру 100000 жылдан кем емес уақытты құрайды. Сонымен, толық түрде асқын өткіз- гіш күйде электрлік кедергісі шын мәнінде жоғалады деп санау- ға болады. Дегенмен айнымалы ток кезіндегі TТүйіндей келсек, T = 0 болғанда нөлдік кедергісі бар, гипо- тетикалық идеалды кристалл асқын өткізгіш болып табылмай- ды. Мұндай кристалға қоспа ендірілсе, қалдық кедергінің пайда болуына әкеледі. Асқын өткізгішті күйге өту қатты ластанған кристалда да болуы мүмкін.
Бақылау сұрақтары:
Асқын өткізгіштің ауысу температурасы деген не?
Каммерлинг Оннестің бағалауы қандай болды?
Каммерлинг-Оннес қандай әдісті қолданды?
Металдардың электрөткізгіштік механизмін талдап беріңіз
Кедергінің жоғалуы қаншалықты дұрыс?
Достарыңызбен бөлісу: |