Лекція хш

5.

3.

Чим визначається опір провідника і від чого він залежить?

1) Опір провідника залежить від його геометрії

R = r × (L / S);

деr -питомий опір

S

Причина виникнення опору в металевому провіднику – зіткнення електронів із вузлами кристалічної решітки.

r = rо (1+ a t);	rо – питомий опір провідника при температурі 0°С
R = Rо (1+ a t);

a – температурний коефіцієнт опору. Це характеристика матеріалу, яка залежить тільки від фізико-хімічних властивостей матеріалу провідника.

r     4,2°K T

Різке зменшення опору металів при низьких температурах дістало назву надпровідності. Воно було відкрито у 1908 р. голландським фізиком Камерлінг-Онессом. Пояснення цього явища дано американським ученим у рамках теорії БКШ в 1954р. і полягає в тому, що при температурах 4,2°К і менше електрони об’єднуються у пари й рухаються по металу не поодинці, а парами (куперівські пари).

4. Основи класичної теорії електропровідності були закладені у 1900 р. ученим Друде і були розвинені в роботах Лоренца. В основу цієї теорії були покладені уявлення про те, що електрони у металах за своїми фізичними властивостями подібні ідеальному, одноатомному газу і тому відпорядковуються його законам. З цієї теорії виходить, що густина електричного струму:

j = n e V_сер ; (5)

де n - концентрація електронів е - елементарний заряд; Vсер - швидкість упорядкованого руху електронів;

n = N / V; де N - кількість електронів; V - о’бєм;

е = 1,6 × 10^-19 Кл

Якщо скористуватися другим законом Ньютона

ma = F; то враховуючи F = eE; a = v / t, отримаємо:

j = (e²nt / 2m) Е;

s= e²nt/2m -коефіцієнт електропровідності;

s= 1/ r -питома електропровідність;

j = s. (6)

Закон Ома у диференціальній формі (6)

Густина струму в даній точці поля прямо пропорційна напруженості в даній точці поля.

Експериментально був установлений закон Джоуля -Ленца, згідно з яким кількість теплоти, що виділяється при проходженні струму через нерухомий провідник, прямо пропорційна квадрату сили струму, опору провідника та часу проходження струму.

Q = І² R t; (7)

Закон Джоуля - Ленца в інтегральній формі:

Q = (U² / R) × t. (7а)

Застосовуючи теорію Друде -Лоренца, можна одержати закон Джоуля- Ленца у диференціальній форми:

w = sE²; ; (8)

w - густина теплової потужності струму.

w = Q / V × t - теплота, що виділяється в одиниці об’єму за одиницю часу.

На практиці виникає потреба в розрахунку розгалужених ланцюгів, за допомогою двох правил Кірхгофа.

Вузол - це будь-яка точка розгалуженого ланцюга, в якій сходиться не менше від трьох провідників.

Алгебраїчна сила струмів, які сходяться у вузлі, дорівнює нулю.

n

å І_i = 0; (9)

i = 1

У будь-якому замкненому ланцюгу алгебраїчна сума добутків I × R дорівнює алгебраїчній сумі всіх ЕРС цього ланцюга.

n n

å І_i R_i = å e_i; (10)

i = 1 i = 1

Дата добавления: 2014-01-07