Електронна провідність металів.Рух електронів в металах

Носіями вільних зарядів у металах є електрони. Концентрація їх велика– порядку 10²⁶ в одному м³. Ці електрони беруть участь у хаотичному тепловому русі. Під впливом електричного поля вони починають пересуватися упорядковано із середньою швидкістю порядку 10^-4 м/с.

Електрони під впливом сталої сили, що діє на них з боку електричного поля, набувають певної швидкості впорядкованого руху. Ця швидкість з часом не збільшується, оскільки з боку іонів кристалічної рішітки на електрони діє деяка гальмівна сила. Ця сила подібна до сили опору, що діє на камінь, коли він тоне у воді. В результаті середня швидкість упорядкованого руху електронів пропорційна напруженості електричного поля в провіднику υ~E і, отже, різниці потенціалів на кінцях провідника, бо Е = U/l, де l – довжина провідника.

Ми знаємо, що сила струму в провіднику пропорційна швидкості впорядкованого руху частинок I = q₀n υS, тому можна сказати, що сила струму пропорційна різниці потенціалів на кінцях провідника: І~ U. У цьому полягає якісне пояснення закану Ома на основі електронної теорії провідності металів.

Побудувати задовільну кількісну теорію руху електронів у металі на основі законів класичної механіки не можна. Умови руху електронів у металі такі, що класичну механіку Ньютона не можна застосовувати для опису цього руху. Найбільш наочно це видно з такого прикладу.

Якщо експерементально визначити середню кінетичну енергію теплового руху електронів у металі при кімнатній температурі і знайти температуру, що відповідає цій енергії, за формулою mυ² ₌ 3 kT, то ця температура буде порядку 10⁵ – 10⁶ К. Така температура існує всередині зір. Рух електронів у металі підлягає законам квантової механіки.

Залежність опору провідника від температури.

Із зміною температури опір провідника змінюється.

Якщо при 0⁰С опір провідника дорівнює R₀ а при температурі t він дорівнює R, то відносна зміна опору прямо пропорційна зміні температури t:

R = ρ l/ S і R₀ = ρ₀ l/ S, тоді ρ = ρ₀ (1 + αt )

Надпровідність.

У 1911 р. голандський фізик Камерлінг-Оннес відкрив чудове явище – надпровідність. Він виявив, що під час охолодження ртуті у рідкому гелії опір спочатку змінюється поступово, а потім при температурі 4,1К різко спадає до нуля. Це явище назвали надпровідністю. Згодом було відкрито багато інших надпровідників.

Надпровідність спостерігається при дуже низьких температурах, не вищіх 25К.

Властивості надпровідників:

· якщо в кільцевому надпровіднику викликати струм, а потім відєднати джерело струму, то сила цього струму не змінюється як завгодно довго;

· в надпровідній обмотці тепло не виділяється;

· надмірно сильне магнітне поле руйнує надпровідний стан.

Електричний струм у розчинах і розплавах електролітів. Закони електролізу. Застосування електролізу.

Закони електроліза:

1) Маса речовини, що виділяється з електроліту на електродах,виявляється тим більшою, чим більший заряд пройшов мерез електроліт: т ~ q,або т ~Іt, де І – сила струму, t – час його проходження через електроліт. Тобто т = kІt, де k – називається електрохімічним еквівалентом речовини.

2) Електрохімічний еквівалент тим більший, чим більша маса моля речовини і чим менша її валентність:

Поняття про плазму

Значно іонізований газ називається плазмою.

Види плазми:

· газорозрядна (низькотемпературна) – температура її іонів становить близько 100 000 ⁰С.

· високотемпературна плазма – утворюється внаслідок співударяння нейтральних атомів або молекул газу, які мають достатньо великі швидкості.

Використання плазми:

1) індікаторні лампи;

2) світлові реклами;

3) електрозварювання;

4) очистка газоподібних відходів виробництва від твердих включень.

Електричний струм у вакуумі. Термоелектронна емісія. Електронно-променева трубка.

Зазвичай говорять про вакуум у посудині, рідше - про вакуум у просторі, не обмеженому стінками посудини (у космосі).

Вакуум у посудині – це настільки розрідженийстан газу, що зіткнення його молекул одна з одною відбувається рідше, ніж їх зіткнення зі стінками посудини.

Поиск по сайту: