CC BY
180INTERNATIONAL SCIENTIFIC JOURNAL VOLUME 1 ISSUE 8 UIF-2022: 8.2 | ISSN: 2181-3337
TURLI MUHITLARDA ELEKTR TOKI MAVZUSINI O'RGANISH MAQSADLARI VA
VAZIFALARI Abduraxmanov Marat Kuralbayevich
Nizomiy nomidagi TDPU magistranti, Toshkent shahri Yashnobod tumani 342-sonli maktab
o'qituvchisi Ilmiy rahbar: Qalandarov E.Q. f-m.f.n., Nizomiy nomidagi TDPU dotsenti https://doi.org/10.5281/zenodo.7352452
Annotatsiya. Mazkur maqolada turli muhitlarda elektr toki mavzusini o'rganish maqsadlari va vazifalari, shuningdek, metallarda elektr toki elektron nazariyaning eksperimental asoslari hamda suyuqliklarda elektr toki yoritib berilgan. Maqola davomida tahlil va misollardan keng foydalanilgan.
Kalit so'zlar: elektr toki, moddalar mikrostrukturasi, element, elektronikaning fizik asoslari.
ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИЗУЧЕНИЯ ТЕМЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА В РАЗЛИЧНЫХ
СРЕДАХ
Аннотация. В данной статье разъясняются цели и задачи изучения темы электрического тока в различных средах, а также экспериментальные основы электронной теории электрического тока в металлах и электрического тока в жидкостях. Анализ и примеры широко используются на протяжении всей статьи.
Ключевые слова: электрический ток, микроструктура вещества, элемент, физические основы электроники.
OBJECTIVES AND TASKS OF STUDYING THE TOPIC OF ELECTRICITY IN
DIFFERENT ENVIRONMENTS
Abstract. In this article, the goals and tasks of studying the topic of electric current in various environments, as well as the experimental foundations of the electronic theory of electric current in metals and electric current in liquids are explained. Analysis and examples are used extensively throughout the article.
Keywords: electric current, microstructure of substances, element, physical foundations of electronics.
Turli muhitlarda elektr toki fizikaning asosiy bo'limlaridan biri hisoblanadi. Bu bo'limda o'quvchi va talabalar elektr tokining turli muhitdagi asosiy xususiyatlarini o'rganadi. Elektr toki asboblarni o'rganish esa o'quvchilarni mikro jarayonlar texnikasida foydalanishga tayyorlaydi va o'rganilayotgan mavzuning politexnik ahamiyatini belgilaydi. Nihoyat, har xil muhitlarda elektr tokini o'rganish o'quvchilarning fizika kursida o'rganishi lozim bo'lgan qator asboblar va qurilmalarning tuzilishi va ishlashini tushunish uchun asos soladi. Bunday asboblarga vakuumli fotoelement, rentgen trubkasi, elementar zarrachalar gazorazryad schyotchigi, to'g'rilagich, lampali radio-priyomnik, so'nmas tebranishlar generatori, radiolokatsion qurilma va boshqalar tegishlidir. Turli muhitlarda elektr tokini o'rganish asosida tok kuchining kuchlanishga bog'lanishi (volt-amper xarakteristikasi) va muhitlarda o'tkazuvchanlik mexanizmini taqqoslashga asoslangan yagona metodik kontseptsiya (ta'limot) yotadi.
Ta'lim metodlarini didaktik jihatdan asosan uch guruhga ajratish mumkin. Ular: ilmiy izlanish xulosa chiqarish va o'qitish metodlaridir. Axborotlarning globallashuvi ta'lim jarayoni
INTERNATIONAL SCIENTIFIC JOURNAL VOLUME 1 ISSUE 8 UIF-2022: 8.2 | ISSN: 2181-3337
zichligini oshirishdagi asosiy omil hisoblanadi. Keyingi yillarda pedagogik texnologiya, modulli o'qitish kabi terminlar tez-tez uchramoqdaki, bu metodlar tizimining mohiyatini anglashga undaydi. Pedagogik texnologiyada kafolatli ta'lim berilar ekan, unda yuqorida ta'kidlangan metodlarni yakka-yakka holda emas balki, bularni nomlarini qo'llash kerak bo'ladi. Ta'limda, metodlarni o'zaro bog'liq holda qo'llash axborotlar zichligini kamaytirib asosiy tushunchalar sistemasini shakllantirish imkonini beradi. Pedagogik texnologiyaning asosini ilmiy izlanish, xulosa chiqarish va ta'lim metodlarini o'zaro bog'lovchi yaxlit ketma-ketlik tashkil etadi. Ta'lim tizimini qayta qurishning hozirgi bosqichida o'quvchilarning ijodiy qobiliyatlarini rivojlantirish, tizimli fikrlash faoliyatini shakllantirish, ijodiy yaratuv-chilik, faoliyat metodologiyasi masalalari alohida ahamiyat kasb etib bormoqda. Yarim o'tkazuvchanlikka oid bilimlarni quyidagicha sistemalashtirish mumkin:
Turli muhitning o'tkazuvchanlik mexanizmini o'rganish o'ziga xos qiyinchilikka ega. O'quvchilarga zaryad tashuvchilarning o'zini ham ular harakatning tabiatini ham ko'rsatishning imkoni yo'q. Bu qiyinchilikni o'quv kinofilmlaridan to'liq foydalanib yengish mumkin. Kinofilmlarda multiplikatsiya vositasi bilan turli muhitlarda zaryad tashuvchilarning tabiati shartli qilib ko'rsatiladi. Bundan tashqari filmlarning barchasida bu qonuniyatlarga asoslangan ko'pchilik asbob va qurilmalarning ishlatilishiga oid ko'pgina misollar ko'rsatilgan. Mavzuni o'rganishda demonstratsion va laboratoriya tajribalariga keng asoslanishi kerak.
Metallarda elektr toki elektron nazariyaning eksperimental asoslari.
Mavzuning asosiy vazifasi o'quvchilarni klassik elektron nazariya elementlari bilan tanishtirish va uning asosida zanjir qismi uchun Om qonunini (sifat jihatdan) tushuntirishdir. Shu mavzuda o'ta o'tkazuvchanlik kabi muhim hodisalar qaraladi, keyingi yillarda u faqat nazariy emas, balki amaliy qiziqishga ega bo'lib qoldi. Metallarda zaryadlar tashuvchilar tabiatini Rikke, Mandelshtam-Papaleksi va Tolmen-Styuartlar klassik tajribalarda isbot qilishgani ma'lum. Metallarda tok modda ionlariga bog'liq bo'lmasligini aniqlovchi Rikke tajribasini tushuntirishda quyidagi aniq ma'lumotlarni keltirish foydali. Yaxshi jilvirlangan uchta silindr
INTERNATIONAL SCIENTIFIC JOURNAL VOLUME 1 ISSUE 8 UIF-2022: 8.2 | ISSN: 2181-3337
(mis, alyuminiy, mis) orqali bir yil mobaynida tok o'tkazilgan. Bu vaqt davomida silindrlar orqali 3,5.106 Kl elektr o'tgan. Tajribada tramvay tarmog'ini ta'minlovchi tokdan foydalanilgan. Agar Rikke tajribasida tok ionlar harakati natijasida vujudga kelsa, alyuminiy silindrning massasi qanday o'zgarishini hisoblash mumkin bo'ladigan masalalarni yechish qiziqish o'yg'otadi. Bunday hisob uchun mis va alyuminiy atomlarining massalarini (
mCu = 1,5 • 10 -
5 kg,
mÄl = 0,45 •ÎO-
s) bilish kerak va kristallar hosil bo'lishida mis atomi bitta
elektron, alyuminiy atomi ikkita elektron yo'qotishini e'tiborga olish lozim. Hisoblashlarning ko'rsatishicha silindrlarning massalari o'zgarishi katta va sezilarli edi. Shu bilan birga o'lchamlar juda aniq bajarilganida ham tsilindlarning massasi o'zgarishi kuzatilmagan.
Rikke tajribasi metallarda tokni ionlar emas, balki mis va alyuminiy uchun deyarli bir xil bo'lgan zarrachalar, ya'ni elektronlar vujudga keltiradi deb xulosa chiqarishga imkon beradi. Metallarda tokning elektron tabiatini to'g'ridan-to'g'ri Mandelsh-tam-Papaleksi (1913) va Tolmen-Styuart (1916) tajribalari tasdiqlaydi. Ularning g'oyasini o'quvchilarga model yordamida tushuntirish mumkin.
Ularni telefon trubkasiga ulangan simni g'altak o'z o'qi atrofida tez buralma tebranadi. Bunda zanjirga telefon trubkasida tovush hosil qiluvchi o'zgaruvchan tok hosil bo'ladi. Bu tajriba o'tkazgichda zaryad tashuvchilarning inersion harakati mav-judligini tasdiqladi. Shunga o'xshash o'z o'qi atrofida aylanayotgan simli galtak birdan to'xtatilsa, erkin zaryadli zarralar biror vaqt inersiya bilan harakatlanadi va zanjirda elektr toki vujudga keladi. Biroq darslikdagi
tavsiflangan tajribalar harakatdagi zarracha zaryadning uning massasiga ' ' ' L
nisbati
ni
m
aniqlashga imkon beradi, degan tasdiq tushuntirilmasdan qolgan. O'quvchilar bayon qilinganlardan buni qanday bajarish kerakligini va nima uchun zaryad yoki massa alohida-alohida aniqlanmasdan ayni shu nisbat aniqlanishini tushunishmaydi. Shu sababli Mandelshtam-Papaleksi tajribasidan chiqarilgan, metallarda elektr maydonida erkin kuchadigan erkin zaryadli zarrachalar bor, degan xulosa bilan chegaralanib, Rikke tajribasidan bu zarrachalar faqat elektronlar bo'lishi mumkin degan fikr chiqariladi. Shu yerga o'ta o'tkazuvchanlik haqida yozish kerak (lekin dasturda bu mavzu yo'q).
Suyuqliklarda elektr toki. Elektrolitlarda zaryad tashuvchilar tabiati.
Mavzuning asosiy mazmuni o'quvchilarning kimyo kursida olgan bilimlari bilan uzviy bog'langan. Shu sababli elektrolit dissotsiatsiya, suv eritmalarida yoki elektrolitlarning qotishmalarida tok tashuvchilar tabiati elektrolizning amaliy tadbiqi (elektrometallurgiya, galvanotexnika va boshqalar) kabi masalalar-ni fizika darslarida takrorlash va o'quvchilarning kimyodan olgan bilimlari bilan bog'lanishni o'rnatish tariqasida qarab chiqiladi. Bunday takrorlashda "Elektroliz va uning nomli jadvaldan foydalanish maqsadga muvofiq bo'ladi, elektrolizda dissotsiatsiya jarayoni va ionlar harakati tushuntirilgan. Suyuqliklarda elektr toki tabiatini tushuntirishda, elektrolitlar eritmasida elektr toki ionlar harakati (ikkala ishora ham qarama-qarshi yo'nalgan) tufayli paydo bo'lishini tasdiqlovchi tajribani iloji boricha ko'rsatishi kerak. Ayrim ionlar eritmaga aniq biror rang bergani tufayli elektrolit eritmalarida ionlar harakati ko'rinadigan bo'lishi mumkin. Shunday tajriba o'tkaziladi. Osh tuzi eritmasi shimdirilgan filtrlovchi qog'oz shisha plastinkaga mahkamlanadi. Uning ustiga xudi shunday ikkita tor qog'oz polosasi qo'yiladi, ulardan biri mis kuporosi (tutiya) da, ikkinchisi esa kaliy
INTERNATIONAL SCIENTIFIC JOURNAL VOLUME 1 ISSUE 8 UIF-2022: 8.2 | ISSN: 2181-3337
ikki xrom oksidi (K2GO4) da qo'llangan. Birinchi polosa tok manbaining musbat, ikkinchisi manfiy elektrodiga ulanadi.
Elektrolidlar orasida elektr maydoni hosil qilinganida katodda sariq yo'l paydo bo'lishi va uning anod tomonga qarab kengayishi kuzatiladi. Anod elektrodda katod tomonga qarab kengaygan ko'k yo'l paydo bo'ladi. Yeritmaga kuk rangni mis ionlari, sariq rangni qoldiq ishkor ionlari beradi. Bu tajribaning boshqa varianti demonstratsion eksperiment bo'yicha adabiyotda mufassal tushuntirilgan.
Kimyo darsida aniqlangandek, ionlarning paydo bo'lishi va ularning n kontsentratsiyasi elektr maydoniga bog'liq emas. Demak, elektrolit eritmasiga berilgan U kuchlanishga ham bog'liq bo'lmaydi. Elektrolitdagi ionlar harakati metallardagi elektronlar harakati kabi qarshilikka uchraydi. Yeritma molekulalari tomonidan ionlarga tormozlovchi kuchlar ta'sir qiladi. Shu sababli elektrolitda ionlarning tartibli harakati o'rtacha tezligi o'zgarmasligi, maydon kuchlanganligiga proportsional bo'ladi,o-E. Binobarin, elektrolitlar eritmalari uchun voltamper xarakteristikasi to'g'ri chiziqdan iborat ekan.
Faradey qonuni. Elektroliz qonunlari Faradey tomonidan eksperimental kashf qilingani ma'lum. Biroq o'quvchilar bu mavzuni o'rganish vaqtiga kelib elektron nazariyasi elementlari bilan tanish bo'lganlari uchun ularni Faradey qonunlarining kashf qilinishi tarixi yo'lidan olib borishga zarurat bo'lmaydi. Tok tashuvchilari tabiati va elektrolit o'tkazuvchanlik mexanizmi aniqlangandan keyin Faradey qonuni qisqa va hozirgi zamon usuli bilan olinishi mumkin. Buni qanday qilish mumkinligini tushuntiramiz. Elektroliz jarayonida elektrodda neytrallanadigan va unda neytral atomlar ko'rinishida ajraladigan har bir ion ma'lum massaga ega bo'ladi. Biroq shu bilan birga u elektrolit orqali ma'lum zaryad ko'chiradi. Shu sababli ajralib chiqqan jism massasi ham, o'tgan elektr miqdori ham berilgan elektrodga yaqinlashayotgan ionlar soniga proporsional bo'ladi. Ajralayotgan moddaning massasi m=moN ga teng, bunda mo-atom massasi (kg da ifodalanadi), N-berilgan elektrodda neytrallangan ionlar soni. Biroq kglarda ifodalangan atom massasi mazkur moddaning M molyar massasining undagi atomlar soniga bo'linganiga teng, ya'ni Avogadro soni Na ga teng:
M
m0 =-
0 N
U holda:
MN
Na
Elektrolit eritmasidan berilgan elektrodga o'tadigan ionlar soni N ni quyidagicha topish mumkin. Har bir valentli ion zaryad elektron e zaryadga teng yoki agar ionning valentligi n bo'lsa, ne ga karrali zaryad tashiydi. N ionlar ko'chirgan hamma elektr miqdori q = neN ga teng. Bundan:
n=q
ne M
bu ifodaga N ning qiymatini qo'ysak, m=-q kelib chiqadi, ya'ni Faradeyning
N Ane
umumlashgan qonunining mavzutik ifodasi hosil bo'ladi. Oxirgi ifodaning o'ng tomonida q dan boshqa barcha kattaliklar berilgan modda uchun doimiy kattalik bo'ladi. Shu sababli formulani quyidagi ko'rinishda yozish mumkin:
mo =
INTERNATIONAL SCIENTIFIC JOURNAL VOLUME 1 ISSUE 8 UIF-2022: 8.2 | ISSN: 2181-3337
M
m = kq bunda R =
NAne
Faradey qonuni shunday ifodalanadi: elektrolizda elektrodda ajralib chiqqan moddaning massasi elektrolit eritmasi (yoki qotishmasi) dan o'tgan elektr miqdoriga proporsionaldir.
REFERENCES
1. Bugayev A. I. Metodika prepodovaniya fiziki v sredney shkole. -M: Prosvesheniye, 1981.
2. Isaak N'yuton. Matematicheskiye nachala naturalnoy flosofii.-M : Nauka,1989.
3. Razumovskiy V.G.,Xijnyakova L. S. Sovremenno'y urok v sredney shkole.-M: Prosvesheniye, 1983.
4. Dimonstratsionny ekspriment po fizike v sredney shkole. ch.1-2. 1978.
5. Kamenskiy S.Ye., P.V. Orexov Fizikadan masalalar yechish metodikasi.- T: O'qituvchi, 1989.
6. Dadaxujayev P., Botirov M. Fizika kabinetlarini jihozlash. -T: O'qituvchisi, 1984.
7. O'rta maktabda fizika va astronomiya o'qitish. /L. I. Reznikov tav. os. -T: O'qituvchi, 1974.
8. Tursunmetov K. A., Xudoyberganov A. M. Fizikadan praktukum: Akademik litsey va kasb-x,unar kollejlari uchun o'quv qo'llanma.- : O'qituvchi, 2002.
9. Tursunov Q.Sh. Fizika o'qitishda belgili modellar.-Toshkent shahri, j:\Xalq ta'limi-27-29 b.-№3-4 sonlari, 1994.
10. Tursunov Q.Sh. Fizikadan darslarni rejalashtirish (IX sinf) Metodik qo'llanma, - 1994.
11. Tursunov Q.Sh. Fizikadan darslarni rejalashtirish (X sinf) Metodik qo'llanma, - 1994.
