--> Ýëåêòðîííàÿ ïðîâîäèìîñòü ìåòàëëîâ. Ôèçèêà 10-11 êë. Ìÿêèøåâ
ìîé ÞÒÓÁ êàíàë ïðèêîëüíûõ ÌÓËÜÒÈÊÎÂ!
ìîé ÒÅËÅÃÐÀÌ êàíàë ïðèêîëüíûõ ÌÓËÜÒÈÊÎÂ!

 


Ñîäåðæàíèå

 

Ãëàâíàÿ >> Ýëåêòðîäèíàìèêà. Ôèçèêà 10-11 êë. Ìÿêèøåâ

Ãëàâà 3. Ýëåêòðè÷åñêèé òîê â ðàçëè÷íûõ ñðåäàõ

 


§ 3.2. Ýëåêòðîííàÿ ïðîâîäèìîñòü ìåòàëëîâ

Íà÷íåì ñ ìåòàëëè÷åñêèõ ïðîâîäíèêîâ. Âîëúò-àìïåðíàÿ õàðàêòåðèñòèêà ýòèõ ïðîâîäíèêîâ íàì èçâåñòíà (ñì. § 2.4), íî ïîêà íå áûëî äàíî åå îáúÿñíåíèå ñ òî÷êè çðåíèÿ ìîëåêóëÿðíî-êèíåòè÷åñêîé òåîðèè.

Ñâîáîäíûå ýëåêòðîíû â ìåòàëëàõ

 ïðåäûäóùèõ ãëàâàõ ìû íåîäíîêðàòíî ïîëüçîâàëèñü ïðåäñòàâëåíèåì î òîì, ÷òî ñâîáîäíûìè íîñèòåëÿìè çàðÿäà â áîëüøèíñòâå ìåòàëëîâ ÿâëÿþòñÿ ýëåêòðîíû.  îòñóòñòâèå ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ îíè äâèæóòñÿ áåñïîðÿäî÷íî, ó÷àñòâóÿ â òåïëîâîì äâèæåíèè (ñì. ðèñ. 2.1). Ïîä äåéñòâèåì ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ ýëåêòðîíû íà÷èíàþò óïîðÿäî÷åííî ïåðåìåùàòüñÿ ìåæäó èîíàìè, íàõîäÿùèìèñÿ â óçëàõ êðèñòàëëè÷åñêîé ðåøåòêè (ñì. ðèñ. 2.2), ñî ñðåäíåé ñêîðîñòüþ ïîðÿäêà 10-4 ì/ñ, îáðàçóÿ ýëåêòðè÷åñêèé òîê.

Èîíû êðèñòàëëè÷åñêîé ðåøåòêè ìåòàëëà â òâåðäîì ñîñòîÿíèè íå ïðèíèìàþò ó÷àñòèÿ â ñîçäàíèè òîêà. Èõ ïåðåìåùåíèå ïðè ïðîõîæäåíèè òîêà îçíà÷àëî áû ïåðåíîñ âåùåñòâà âäîëü ïðîâîäíèêà. Îïûòû æå ïî ïðîïóñêàíèþ òîêà â òå÷åíèå ìíîãèõ ìåñÿöåâ ïîêàçàëè, ÷òî íè÷åãî ïîäîáíîãî íå ïðîèñõîäèò.

Îïûò Ðèêêå (1901)

öåïü Ý. Ðèêêå

Ý. Ðèêêå ñîñòàâèë öåïü, â êîòîðóþ âõîäèëè òðè ïðèæàòûõ äðóã ê äðóãó öèëèíäðà, èç êîòîðûõ äâà êðàéíèõ áûëè ìåäíûå, à ñðåäíèé — àëþìèíèåâûé (ðèñ. 3.1).  òå÷åíèå ãîäà ÷åðåç ýòè öèëèíäðû ïðîòåêàë òîê ïîðÿäêà 0,1 À, òàê ÷òî îáùèé çàðÿä, ïðîøåäøèé ÷åðåç öèëèíäðû, ïðåâûñèë 3, 5 • 106 Êë.

Ïî îêîí÷àíèè îïûòà öèëèíäðû áûëè ðàçúåäèíåíû, è îáíàðóæèëèñü ëèøü ñëåäû âçàèìíîãî ïðîíèêíîâåíèÿ, íå ïðåâûøàþùèå ðåçóëüòàòîâ îáû÷íîé äèôôóçèè àòîìîâ â òâåðäûõ òåëàõ.

Ýêñïåðèìåíòàëüíîå äîêàçàòåëüñòâî ñóùåñòâîâàíèÿ ñâîáîäíûõ ýëåêòðîíîâ â ìåòàëëàõ

Ýêñïåðèìåíòàëüíîå äîêàçàòåëüñòâî òîãî, ÷òî ïðîâîäèìîñòü ìåòàëëîâ îáóñëîâëåíà äâèæåíèåì ñâîáîäíûõ ýëåêòðîíîâ, áûëî äàíî â îïûòàõ Ë. È. Ìàíäåëüøòàìà è Í. Ä. Ïàïàëåêñè â 1912 ã. (ðåçóëüòàòû íå áûëè îïóáëèêîâàíû), à òàêæå Ò. Ñòþàðòà è Ð. Òîëìåíà â 1916 ã. Èäåÿ ýòèõ îïûòîâ òàêîâà. Åñëè ðåçêî çàòîðìîçèòü äâèæóùèéñÿ êóñîê ìåòàëëà, òî íàõîäÿùèåñÿ â íåì ñâîáîäíûå çàðÿäû, äâèãàÿñü ïî èíåðöèè, áóäóò ñêàïëèâàòüñÿ ó ïåðåäíåãî åãî êîíöà, è ìåæäó êîíöàìè ïðîâîäíèêà âîçíèêíåò ðàçíîñòü ïîòåíöèàëîâ.

Ñóùåñòâîâàíèå ïîäîáíûõ ýëåêòðîèíåðöèîííûõ ýôôåêòîâ è áûëî óñòàíîâëåíî àêàäåìèêàìè Ë. È. Ìàíäåëüøòàìîì è Í. Ä. Ïàïàëåêñè ñ ïîìîùüþ ñëåäóþùåãî îïûòà. Êàòóøêà, ñîåäèíåííàÿ ñ òåëåôîíîì, ïðèâîäèëàñü â êîëåáàòåëüíîå äâèæåíèå âîêðóã ñâîåé îñè (ðèñ. 3.2). Áëàãîäàðÿ èíåðöèè ñâîáîäíûõ çàðÿäîâ íà êîíöàõ êàòóøêè âîçíèêàëà ïåðåìåííàÿ ðàçíîñòü ïîòåíöèàëîâ, è òåëåôîí èçäàâàë çâóê. Îäíàêî ýòî áûëè ëèøü êà÷åñòâåííûå îïûòû. Íèêàêèå èçìåðåíèÿ è êîëè÷åñòâåííûå ðàñ÷åòû â ýòèõ îïûòàõ íå áûëè ïðîèçâåäåíû.

ýëåêòðîèíåðöèîííûe ýôôåêòû

Îïûò ñ êîëè÷åñòâåííûìè ðåçóëüòàòàìè áûë îñóùåñòâëåí ñïóñòÿ ÷åòûðå ãîäà Ò. Ñòþàðòîì è Ð. Òîëìåíîì.

Ìàíäåëüøòàì Ëåîíèä Èñààêîâè÷

 îïûòå Ñòþàðòà è Òîëìåíà êàòóøêà áîëüøîãî äèàìåòðà ñ íàìîòàííûì íà íåå ìåòàëëè÷åñêèì ïðîâîäîì ïðèâîäèëàñü â áûñòðîå âðàùåíèå è çàòåì ðåçêî òîðìîçèëàñü (ðèñ. 3,3). Ïðè òîðìîæåíèè êàòóøêè ñâîáîäíûå çàðÿäû â ïðîâîäíèêå ïðîäîëæàëè íåêîòîðîå âðåìÿ äâèãàòüñÿ ïî èíåðöèè. Âñëåäñòâèå äâèæåíèÿ çàðÿäîâ îòíîñèòåëüíî ïðîâîäíèêà â êàòóøêå âîçíèêàë êðàòêîâðåìåííûé ýëåêòðè÷åñêèé òîê, êîòîðûé ðåãèñòðèðîâàëñÿ ãàëüâàíîìåòðîì, ïðèñîåäèíåííûì ê êîíöàì ïðîâîäíèêà ñ ïîìîùüþ ñêîëüçÿùèõ êîíòàêòîâ. Íàïðàâëåíèå òîêà ñâèäåòåëüñòâîâàëî î òîì, ÷òî îí îáóñëîâëåí äâèæåíèåì îòðèöàòåëüíî çàðÿæåííûõ ÷àñòèö. Ïåðåíîñèìûé ïðè ýòîì çàðÿä ïðÿìî ïðîïîðöèîíàëåí îòíîøåíèþ çàðÿäà q0 ÷àñòèö, ñîçäàþùèõ òîê, ê èõ ìàññå m, ò. å. Ïîýòîìó, èçìåðÿÿ çàðÿä, ïðîõîäÿùèé ÷åðåç ãàëüâàíîìåòð çà âñå âðåìÿ ñóùåñòâîâàíèÿ òîêà â öåïè, óäàëîñü îïðåäåëèòü îòíîøåíèå Îíî îêàçàëîñü ðàâíûì 1,8 • 1011 Êë/êã. Ýòî çíà÷åíèå ñîâïàäàåò ñî çíà÷åíèåì îòíîøåíèÿ çàðÿäà ê ìàññå äëÿ ýëåêòðîíà íàéäåííûì ðàíåå èç äðóãèõ îïûòîâ.

Ýêñïåðèìåíòàëüíî óñòàíîâëåíî, ÷òî íîñèòåëÿìè ýëåêòðè÷åñêîãî òîêà â ìåòàëëàõ ÿâëÿþòñÿ ñâîáîäíûå ýëåêòðîíû.

 

 

Ðåéòèíã@Mail.ru



Ñîäåðæàíèå

!-- Step 2 - Decide on the place where you want to place the video -->
. Âàæíî, ÷òîáû ñêðèïò áûë ïîñëå áëîêà. Íàïðèìåð, ìîæíî ðàçìåñòèòü ïåðåä òåãîì -->