Основы теории проводимости метпллов

Закон Джоуля-Ленца в интегральной форме.

Если в проводнике протекает ток и проводник остается неподвижным, то А внешних сил расходуется на его нагревание, т. е. электрическая Е превращается в Е колебания атомов, т. е. в теплоту. При протекании тока по проводнику выделяется теплота, равная А, совершаемой электрическими силами по переносу Z: А=q( ₁- ₂)=qU. Поскольку А расходуется на нагревание, то выделяющаяся теплота будет равна: Q=UIT =[Дж](закон Джоуля-Ленца). Используя закон Ома можно записать: Q= t. Таким образом количество теплоты зависит от R проводника и t его прохождения.

58. Закон Джоуля-Ленца в дифференциальной форме:

Мощность электрического тока равна работе электрических сил в единицу t: P= =UI [Вт]=[В ].

Если к проводнику приложено внешнее поле, то содержащиеся в нем носители Z будут двигаться с ускорением: = = , где q – величина Z носителя Z; m – масса носителя.

Направленное равноускоренное движение носителя не является постоянным в течение всего t движения, т. е. в процессе движения происходит их рассеяние. Т. е. столкновения с атомами, в результате которых они рассеивают накопленную Е и их падает до 0. После этого они вновь приобретают ускорение. Существует некоторое среднее t, в течение которого носители Z двигаются равноускоренно. Его называют временем релаксации.

Подвижность – скорость дрейфа при единичной напряженности электрического поля. Является фундаментальной характеристикой вещества и определяет механизм проводимости. Зависит от t° и P.

Удельная электропроводность для случая носителей Z одного типа определяется произведением элементарного Z к концентрации носителей Z и их подвижности.

60. Зависимость сопротивления металлов от t°

U также зависит от t°. Коэффициент пропорциональности этой зависимости является t°-ый коэффициент удельного U. Он характеризуется относительным изменением U при изменении t° на 1°. Удельное U металлов определяется: рассеянием на дефектах и рассеянием на колебаниях атомов решетки.

Удельное U металлов определяется концентрацией и их подвижностью. В относительно узком t°-ом диапазоне зависимость U от t° линейна. С ростом t° растет U. При t°, близких к абсолютному 0, R многих металлов падает до 0. Это явление – сверхпроводимость. В сверхпроводниках , получив импульс со стороны поля будут двигаться по инерции, не встречая R со стороны атомов. Явление сверхпроводимости наблюдается у металлов с количеством валентных от 2 до 8. Значение t° перехода в сверхпроводимое состояние зависит от типа кристаллической структуры. Сверхпроводимость обусловлена образованием связанных электронных пар с пониженной Е. эти пары обладают сверхтекучестью, т. е. движутся без трения об узлы кристаллической решетки.

Дата добавления: 2015-04-24