Har bir material turlicha bo‘lib, o‘ziga xos xususiyat va xossalarga ega. Ba’zi materiallarda elektr zaryadlangan zarrachalar ularning ichida erkin harakatlana oladi; bunday zarrachalar erkin elektronlar (free electrons) deb ataladi. Shunday materiallar batareya yoki elementga ulanganida, erkin elektronlar harakatlana boshlaydi va elektr toki ularning orqali o‘tishiga imkon beradi. Materiallarning elektr tokini o‘zidan o‘tkaza olish qobiliyati o‘tkazuvchanlik (conductivity) deb ataladi. O‘tkazuvchanligiga qarab materiallar o‘tkazgichlar (conductors), izolyatorlar (insulators) va o‘ta o‘tkazgichlar (superconductors) ga tasniflanadi.

Elektronlarning harakatchanligi (mobility) yuqori bo‘lgan materiallar o‘tkazgichlar deb ataladi, elektronlarning harakatchanligi past bo‘lgan materiallar esa izolyatorlar deyiladi. Elektronlar nisbatan oson oqadigan o‘tkazgich “yaxshi elektr o‘tkazgich” sifatida tasniflanadi. Ushbu maqolada elektr tokini eng yaxshi o‘tkazuvchi material va uning xossalari bilan tanishamiz.

Elektr o‘tkazgich nima?

Elektr o‘tkazgichni eng sodda tarzda ta’riflasak, u — elektr tokini o‘zidan oson o‘tkazadigan materialdir. Agar ikki xil materialni taqqoslaganda birinchisi elektr tokini ikkinchisiga qaraganda yaxshiroq o‘tkazsa, u material “yaxshi elektr o‘tkazgich” deyiladi.

Elektr o‘tkazgichlarga ba’zi misollar:

• Mis (Copper)
• Alyuminiy (Aluminium)
• Kumush (Silver)
• Oltin (Gold)
• Grafit (Graphite)
• Platina (Platinum)
• Suv (Water)
• Inson tanasi (Human Body)

Elektr o‘tkazgich elektr zaryadlarining o‘zidan oson oqib o‘tishiga imkon beradi. O‘tkazgichning elektrni “o‘tkazish” xossasi o‘tkazuvchanlik (conductivity) deb ataladi. Bunday materiallar zaryadlar oqimiga kamroq qarshilik, ya’ni “qarshilik (resistance)” ko‘rsatadi. O‘tkazuvchi materiallarda elektronlar erkin harakatlana olgani sababli zaryadni uzatish oson kechadi.

O‘tkazgichlar turlari

• Metallar

Amaliy qo‘llanmalar uchun ishlatiladigan o‘tkazuvchi materiallarning aksariyati metallar hisoblanadi. Masalan, uyingizdagi simlar ehtimol o‘tkazuvchi material sifatida misdan yoki qotishmalardan foydalanadi. Elektr vilkalari ichida metal bo‘ladi, elektr dazmollarning ichki mexanizmlarida ham o‘tkazuvchi material sifatida metallar ishlatiladi. Buning sababi shuki, metallarda erkin elektronlar juda ko‘p bo‘ladi va ularning harakatchanligini oshiradi. Eng yaxshi metall o‘tkazgichlardan ba’zilari: kumush (Ag), mis (Cu) va oltin (Au).

Metalda erkin elektronlar qancha ko‘p bo‘lsa, uning o‘tkazuvchanligi shuncha yuqori bo‘ladi. Taqqoslaganda, kumushning elektr o‘tkazuvchanligi mis va oltinnikidan yaxshiroq. Biroq kumush misga nisbatan ancha qimmat bo‘lgani uchun, mis ko‘plab maishiy jihozlar va elektr zanjirlarida keng qo‘llanadi. 

Alyuminiy ham elektr tokini eng yaxshi o‘tkazuvchilardan biri bo‘lib, uning o‘tkazuvchanligi misnikidan biroz pastroq. U uy ichki simlarida ishlatiladi va ko‘pincha mis bilan birgalikda qo‘llanadi.

Kumush oksidli batareyalar (silver oxide batteries) yengil va chidamli bo‘lgani sababli soatlar hamda eshitish apparatlarida (hearing aids) keng ishlatiladi.

• Metall bo‘lmaganlar (Non – Metals)

Ba’zi metall bo‘lmagan moddalardan ham elektr tokini juda yaxshi o‘tkazadiganlari bor. Masalan, uglerodning grafit ko‘rinishi elektrni juda yaxshi o‘tkazadi. Grafit tuzilishiga qarasangiz, uglerodning to‘rtta elektronidan uchtasi bog‘lanish (bonding) uchun ishlatiladi. Natijada bitta elektron erkin qoladi. Biroq metall bo‘lmagan moddalarning aksariyati elektr tokini yaxshi o‘tkazmaydi.

• Ionli o‘tkazgichlar (Ionic Conductors)

Eritma holatidagi o‘tkazgichlar ionli o‘tkazgichlar deb ataladi. Masalan, sho‘r suv (saltwater) ionli eritma bo‘lib, elektr tokini yaxshi o‘tkazadi.

• Yarim o‘tkazgichlar (Semiconductors)

Yarim o‘tkazgichlar elektrni o‘tkazish bo‘yicha o‘tkazgichlar kabi kuchli bo‘lmasa-da, ularning ham o‘ziga xos qo‘llanilish sohalari mavjud. Yarim o‘tkazgichlarga misollar (Examples of semiconductors) — germaniy (Ge) va kremniy (Si).

Elektr o‘tkazgichning xossalari

O‘tkazgich muvozanat (equilibrium) sharoitida quyidagi xossalarga ega bo‘ladi:

• O‘tkazgich har doim elektronlar va ionlarning u orqali harakatlanishiga imkon beradi.
• O‘tkazgich ichidagi elektr maydon nolga teng bo‘ladi, shu bois elektronlar uning ichida erkin oqishi mumkin.
• O‘tkazgich ichidagi zaryad zichligi (charge density) nolga teng.
• Erkin zaryadlar faqat o‘tkazgich sirtida mavjud bo‘ladi.
• O‘tkazgichning barcha nuqtalari bir xil potensialda bo‘ladi.

Ko‘plab metallar elektr tokini yaxshi o‘tkazadi. Shu sababli elektr tokini o‘tkazishi kerak bo‘lgan qurilma qismlari metalldan tayyorlanadi. Elektr o‘tkazgichni o‘rab turadigan plastik qoplama izolyator (insulator) deb ataladi. U bizni elektr toki urishidan (electric shock) himoya qiladi.

O‘ta o‘tkazgichlar (Superconductors)

O‘ta o‘tkazgich (superconductor) — elektronlar oqimiga hech qanday qarshilik ko‘rsatmaydigan va elektr tokini o‘tkazadigan materialdir. O‘ta o‘tkazuvchanlik (superconductivity) hodisasi 1911-yilda gollandiyalik fizik Heyke Kamerling-Onnes (Heike Kamerlingh Onnes) tomonidan kashf etilgan. O‘ta o‘tkazgichlar — ma’lum chegaraviy haroratdan (threshold temperature) pastga sovutilganda elektr qarshilik xossasini yo‘qotib, o‘ta o‘tkazgichga aylanadigan elementlar yoki metall qotishmalardir.

Eng yaxshi o‘ta o‘tkazgichlardan ba’zilari: niobiy (niobium), kuprat (cuprate), magniy (magnesium) va diborid (diboride).

Tez-tez so‘raladigan savollar – FAQ

Q1

O‘tkazuvchanlik (conductance) ning teskarisi qanday ataladi?

O‘tkazuvchanlikning teskarisi qarshilik (resistance) deb ataladi.

Q2

To‘g‘ri yoki noto‘g‘ri: Metallar elektr tokini yaxshi o‘tkazgani uchun elektr simlari mis simlardan tayyorlanadi.

To‘g‘ri. Elektr simlari metall simlardan tayyorlanadi, chunki metallar elektr tokini yaxshi o‘tkazadi.

Q3

Keng tarqalgan izolyatorlarga misollar keltiring.

Shisha (glass), plastik (plastic) va havo (air) — izolyatorlarning keng tarqalgan misollaridan hisoblanadi.

Q4

Quyidagilardan qaysi biri elektr tokini eng yaxshi o‘tkazadi?

• Alyuminiy
• Temir
• Mis

Ular orasida mis elektr tokini eng yaxshi o‘tkazadi.

Q5

Yog‘och elektr tokini yaxshi o‘tkazadimi yoki yomon o‘tkazadimi?

Yog‘och elektr tokini yomon o‘tkazadi.