ЭЛЕКТРОННАЯ ПРОВОДИМОСТЬ МЕТАЛЛОВ Выполнил Базанов
Молекулярно-кинетическая теория Начнем с металлических проводников. Вольтамперная характеристика этих проводников нам известна, но пока ничего не говорилось о её объяснении с точки зрения молекулярно кинетической теории. Носителями свободных зарядов в металлах являются электроны. Их концентрация велика – порядка 10^28 1/m^3. Эти электроны участвуют в беспорядочном тепловом движении. Под действием электрического поля они начинают перемещаться упорядоченно со средней скоростью порядка 10^-4 м/с.
Эксперементальное доказательство существования свободных электронов в металлах Эксперементальное доказательство того, что проводимость металлов обусловлена движением свободных электронов, было дано в опытах Мандельштама и Папалекси, Стюарта и Толмена. Мандельштам Папалекси
Мандельштам(1897 -1944) Советский физик, академик. Внёс большой вклад в развитие теории колебаний, радиофизики и оптики. Совместно с Ландсбергом им было открыто рассеяние света кристаллами, сопровождающееся изменением частоты. Создал целое научное направление в советской физике.
Вернёмся к доказательству. На катушку наматывают проволку, концы которой припаивают к двум металлическим дискам, изолированным друг от друга. К концам дисков при помощи скользящих контактов присоединяют гальванометр. Катушку приводят в быстрое движение, а затем резко останавливают. После резкой остановки катушки свободные заряженные частицы некоторое время движутся относительно проводника по инерции и, следовательно, в катушке возникает электрический ток. Ток существует незначительное время, так как из-за сопротивления проводника заряженные частицы тормозятся и упорядоченное движение частиц, образующее ток, прекращается. Направление Тока говорит о том, что он создаётся движением отрицательно заряженных частиц, Переносимый при этом заряд пропорционален отношению заряда частиц, создающих ток, к их массе, т. е. |q|/m. Поэтому, измеряя заряд, проходящий через гальванометр за время существования тока в цепи, удалось определить это отношение. Оно равно 1, 8*10^11 Кл/кг. Эта величина совпадает с отношением заряда электрона к его массе, найденным ранее из других опытов.
Движение Электронов в металле Электроны под влиянием постоянной силы, действующей на них со стороны электрического поля, приобретают определенную скорость упорядоченного движения. Эта скорость не увеличивается в дальнейшем со временем, так как со стороны ионов кристаллической решетки на электроны действует некоторая тормозящая сила. Эта сила подобна силу сопротивления, действующей на камень, когда он тонет в воде. В результате средняя скорость упорядоченного движения электронов пропорциональна напряженности электрического поля в проводнике и, следовательно, разности потенциалов на концах проводника, т. к. E=U/l, l- длина проводника.
Мы знаем, что сила тока в проводнике пропорциональна скорости упорядоченного движения частиц (I=qnu. S, (u-скорость)), поэтому можем сказать, что сила тока пропорциональна разности потенциалов на концах проводника. I~U. В этом состоит качественное объяснение закона Ома на основе электронной теории проводимости металлов.
Конец!!!
Скачать презентацию ЭЛЕКТРОННАЯ ПРОВОДИМОСТЬ МЕТАЛЛОВ Выполнил Базанов Молекулярно-кинетическая теория
822998.ppt