Ce este curent electric în metale 1

44. curent electric în metale

Natura curentului electric în metale.

Toate metalele din statele solide și lichide sunt conductoare de curent electric. Experimentele speciale au arătat că trecerea utilizării curente în masa agricultură a conductorilor metalici rămâne constantă, și nu schimbă compoziția lor chimică. Pe această bază se poate presupune că numai electronii sunt implicate în crearea de curent electric în metale. Presupunerea că natura electronică a curentului electric în metale este confirmată de experiența fizicienii sovietici L. I. Mandelshtama și N. D. Papaleksi și fizicieni americani T. Stewart și R. Tolman. În aceste experimente sa constatat că, la o oprire bruscă rotație rapidă tambur în bobina de sârmă, un curent electric creat de particulele incarcate negativ - electroni.

În absența unui câmp electric, electronii muta într-un cristal de metal aleatoriu. Sub influența câmpului electric, electroni liberi decât cele de mișcare haotică, devin ordonate de mișcare într-o singură direcție, și un conductor de curent electric. electronii liberi se ciocnesc cu ionii de zăbrele, oferindu-le la fiecare coliziune energia cinetică dobândită de termen liberă a câmpului electric. Ca urmare a mișcării ordonate a electronilor într-un metal poate fi considerată ca o mișcare uniformă, cu o viteză constantă V.

Deoarece energia cinetică a electronilor dobândite de câmpul electric este transmis la ionii de coliziune a rețelei cristaline, sârma este încălzită prin trecerea unui curent continuu.

Dependența rezistivitatea electrică a temperaturii metalului.

rezistența specifică a metalului atunci când crește încălzit aproximativ liniar (Figura 152.)

unde p - rezistivitate electrică a metalului, la o temperatură t, ro - rezistivitatea la O ° C, și - coeficientul de temperatură al rezistenței, specifice pentru fiecare metal,

Pe măsură ce temperatura se apropie de zero absolut rezistivitate cristalelor singulare devine foarte mică. Acest fapt indică faptul că în rețeaua cristalină ideală a metalului, electronii se deplasează sub influența unui câmp electric, fără a interfera cu ionii cu zăbrele. Lungimea lor cale liberă, în acest caz, se poate ajunge la valori de ordinul a 1 cm ,. E. O 107-108 de ori distanțele interatomice în cristal. Electronii interacționează numai cu ionii care nu sunt în rețeaua cristalină.

Cu creșterea temperaturii unui număr tot mai mare de defecte în rețeaua cristalină, datorită vibrațiilor termice ion - aceasta conduce la o creștere a rezistivitatea cristalului.

Faptul că rezistența electrică a metalului datorită interacțiunii electronilor de conducție cu diferite defecte zăbrele, și asigură că rezistivitatea cristalelor de metal este puternic dependentă de prezența impurităților. De exemplu, introducerea de impurități de 1% mangan crește rezistivitatea cuprului este de trei ori.

Supraconductibilitate.

In 1911 g. Cercetător olandez Geike Kamerlingh Onies (1853- 1926) a constatat că prin scăderea temperaturii la 4.1 Mercur Prin rezistivitatea scade brusc la zero (Fig. 153). Fenomenul de scădere la zero rezistivității la o temperatură diferită de zero absolut, numit superconductibilitatea. Materialele care prezintă capacitatea de a muta la anumite temperaturi diferite de zero absolut în starea supraconductoare, numit supraconductoare.

Trecerea curentului în supraconductor are loc fără pierderi de energie, cu toate acestea o dată excitat într-un inel de curent electric supraconductor poate exista pe termen nelimitat neschimbat.

supraconductori sunt deja utilizate în electromagneți. Studiile sunt în curs de desfășurare, care vizează crearea unei linii de transmisie supraconductoare.

Folosirea fenomenului de supraconductibilitate, în general,

practica poate deveni realitate în următorii ani datorită descoperirii în 1986 a ceramicii superconductivity - compuși de lantan, bariu, cupru și oxigen. Supraconductibilitatea acestor ceramică este menținută până la o temperatură de aproximativ 100 K.

Viteza de mișcare ordonată de electroni într-un conductor.

Pentru a determina viteza de mișcare ordonată a sarcinilor electrice libere într-un conductor este necesar să se cunoască concentrația de purtători de sarcină liberi și curent. În cazul în care concentrația de sarcini electrice libere în conductorul în intervalul de timp prin secțiunea transversală a conductorului la o viteză de deplasare ordonată are loc sarcina electrică egală

în cazul în care - unitatea de încărcare de electroni. Intensitatea I curent într-un conductor este apoi egal cu

Din această ecuație viteza de electroni într-un conductor de mișcare comandat se dovedește a fi

Concentrația de electroni liberi în metale este aproximativ egală cu concentrația atomilor modulului de încărcare de electroni pentru conductor aria secțiunii transversale la viteza curentului de mișcare a electronilor este comandat

1 cu electronii dintr-un conductor sunt deplasate datorită mișcării ordonate cu mai puțin de 0,1 mm.

Valorile mici ale vitezei mișcării ordonate a taxelor libere în conductori nu conduc la întârzierea aprinderii lămpi, motoare și așa includerea. G. Pentru că atunci când firele de circuit, împreună cu viteza luminii propagates câmp electromagnetic. Acest câmp conduce sarcinile electrice libere, aproape simultan în toate conductori electrici de circuit.