ЕЕ достижения и недостатки

Основные положения классической теории проводимости металлов.

Электрический ток в металлах.

Правила Кирхгофа для расчета электрических цепей постоянного тока

Работа и мощность электрического тока.

Элементарная работа тока dA=IUdt=I²Rобщ dt=U²/Rобщ dt

Мощность тока P=dA/dt=IU=I²Rобщ=U²/Rобщ

Работа и мощность источника тока (ИТ). Полезная работа: dA=IUист dt; Затраченная работа: dA=IEdt. Uист=E-Ir. Полезная мощность: P=IUист, затраченная мощность: P=IE

1 правило: Алгебраическая сумма сил токов, сходящихся в узле, равна 0. SIi=0. Узел – точка электрической цепи, в которой сходятся более двух проводников. а) произвольно выбирают направление токов во всех участках разветвленной цепи (если они не указаны); б) токи, входящие в узел, берутся со знаком +, выходящие -; в) По 1 правилу составляют n-1 уравнений, где n – общее число узлов в схеме.

2 правило: Алгебраическая сумма произведений сил токов на сопротивления соответствующих участков электрической цепи любого замкнутого контура равна алгебраической сумме ЭДС, встречающихся в этом контуре SIiRi=SEk. а) произвольно выбирают замкнутые контуры и направления положительного обхода этих контуров; б) токи, совпадающие с направлением обхода конутра, берутся со знаком +, не совпадающие – со знаком -; в) ЭДС, которые повышают потенциал по направлению обхода контура(т.е. внутри источника по обходу идем от – к +) имеют знак +, если понижают - -.; г) составлять уравнения по 2 правилу необходимо только для независимых контуров (т.е. каждый новый контур должен содержать хотя бы одну новую ветвь в цепи, не входящую в уже использованные контура)

Носителями тока в металлах являются свободные электроны, т.е. электроны. слабо связанные с ионами кристаллической решетки металла. идея опытов Рикке и Томпсона заключалась в следующем: если в металле имеются подвижные, слабо связанные с решеткой носители тока, то при резком торможении проводника эти частицы должны по инерции смещаться вперед, как смещаются пассажиры. Результатом смещения зарядов должен быть импульс тока; по направлению тока можно определить знак носителей тока, а зная размеры и сопротивление проводника, можно вычислить удельный заряд носителей.

Экспериментально доказано. что Носители тока в Ме имеют отрицательный заряд, а их удельный заряд приблизительно одинаков для всех исследованных Ме.

1. Закон Ома. Плотность тока пропорциональна напряженности тока: , (1)!!!. е – заряд, Е – напряженность, <u> - средняя скорость движения электронов отн-но кристаллической решетки проводника, <l> - средняя длина свободного пробега, j- плотность тока, n – концентрация электронов

2. Закон Джоуля-Ленца. Энергия, передаваемая в единице объема проводника за единицу времени .

3. Закон Видемана-Франца: отношение теплопроводности (l) к удельной проводимости (g) для всех металлов при одной и той же температуре одинаково и увеличивается пропоруионально термодинамической температуре: , - постоянная, не зависящая от рода металла. = 3 , где k – постоянная Больцмана

таким образом, классическая теория электропроводности металлов объяснила законы Ома и Джоуля-Ленца, а также дала качественное объяснение закона Видемана-Франца. Однако она помимо противоречий в законе Видемана-Франца столкнулась еще с рядом трудностей при объяснении различных опытных данных.

Температурная зависимость сопротивления. Из формулы удельной проводимости g (закон Ома (1)!!!) следует, что сопротивление металлов, т.е. величина, обратно пропорциональная g, должна возрастать пропорционально (в (1)!!! n и <l> от температуры не зависят, а <u>~ ). Этот вывод электронной теории противоречит опытным данным, согласно которым R~T.

Оценка средней длины свободного пробега электронов в металлах. Чтобы по формуле (1)!!! получить g, совпадающие с опытными значениями, надо принимать <l> значительно больше истинных, иными словами, предполагать, что электрон проходит без соударений с ионами решетки сотни междоузельных расстояний, что не согласуется с теорией Друде-Лоренца.

Дата добавления: 2015-04-24