Какво е електрически ток в метали 1
44. Електрически ток в метали
Природата електрически ток в метали.
Всички метали в твърди и течни страни са проводници на електрически ток. Специални експерименти са показали, че преминаването на текущата употреба в селското стопанство масата на метални проводници, остава постоянна, и не променя химичния им състав. Въз основа на това може да се предположи, че само електрони участват в създаването на електрически ток в метали. Предположението, че електронната естеството на електрически ток с метали се потвърждава от опита на съветски физици L. I. Mandelshtama и Н. D. Papaleksi и американски физици Т. Стюарт и R. Tolman. В тези експерименти беше установено, че при внезапно спиране бързо въртящи се барабана в бобината тел, електрически ток, създадена от отрицателно заредени частици - електрони.
При липса на електрическо поле се движи свободни електрони в металната кристала на случаен принцип. Под влияние на електрическото поле, свободни електрони от хаотичното движение, стават подредени движение в една посока, и електрически ток проводник. Безплатни електрони се сблъскват с йони решетъчни, да ги даде на всеки сблъсък на кинетичната енергия на свободния пробег на електрическото поле. В резултат на поръчаното движението на електроните в метален може да се разглежда като единна движение с постоянна скорост V.
Тъй като кинетичната енергия на електроните, придобити от електрическото поле се предава към сблъсък йоните на кристалната решетка, жицата се отоплява чрез пропускане на постоянен ток.
Зависимостта на електрическото съпротивление на температурата на метал.
Специфичното съпротивление на метал при нагряване се увеличава приблизително линейно (Фигура 152.)
където р - електрическа съпротивление на метала при температура т, ро - му съпротивление при О ° С и - температурен коефициент на съпротивление, специфични за всеки метал,
Тъй като температурата подходи абсолютна нула съпротивление на единични кристали става много малка. Този факт показва, че в идеалния кристалната решетка на метала, електроните се движат под въздействието на електрическо поле, без да пречи на йони решетъчни. свободното им дължина на пътя в този случай може да достигне стойности от порядъка на 1 см ,. Е. 107-108 пъти interatomic разстояния в кристала. Електроните взаимодействат само с йони, които не са в кристалната решетка.
С повишаване на температурата увеличаване на броя на дефекти в кристалната решетка поради топлинни вибрации йон - това води до увеличаване на съпротивлението на кристала.
Фактът, че електрическото съпротивление на метала, поради взаимодействие на проводникова електрони с различни дефекти решетка, и гарантира, че съпротивлението на метални кристали е силно зависима от наличието на примеси. Например, въвеждане на примеси от 1% манган увеличава съпротивлението на мед е три пъти.
Свръхпроводимост.
В 1911 грама. Холандски учен Geike Камерлинг Onies (1853- 1926) установяват, че чрез понижаване на температурата до 4.1 живак му съпротивление намалява рязко до нула (фиг. 153). Феноменът на намаляване на нула съпротивление при температура, различна от абсолютната нула, наречен свръхпроводимост. Материали, показващи способността да се движат в определени температури, различни от абсолютната нула в състояние на свръхпроводящи, наречени свръхпроводници.
Преминаването на ток в свръхпроводника става без загуба на енергия, обаче, след като се вълнувам в свръхпроводящ пръстен електрически ток може да съществува за неопределено време без промяна.
Свръхпроводящи материали вече се използват в електромагнитите. Проучванията са в ход, насочен към създаване на свръхпроводими електропроводи.
Използването на явлението свръхпроводимост цяло
практика може да се превърне в реалност в следващите години благодарение на откриването през 1986 г. на свръхпроводимост керамика - съединения с лантан, барий, мед и кислород. Свръхпроводимост на такива керамика се поддържа до температура от около 100 К.
Скорост на движение нареди на електроните в проводник.
За да се определи скоростта на движение нареди на свободните електрически заряди в проводник е необходимо да се знае концентрацията на свободните носители зареждане и ток. Ако концентрацията на свободни електрически заряди в проводника по време на интервала от време през напречното сечение на проводника при скорост на движение се провежда методично електрическият заряд равен
където - електронен заряд единица. Сегашната интензивност I в проводник е тогава, равна на
От това уравнение скоростта на електроните в проводник нареди движение е установено, че
Концентрацията на свободни електрони в металите е около равна на концентрацията на атоми на модула електронен заряд за проводник напречно сечение на текущата скорост на движение подредени електрон е
1 с електроните в проводник се преместват в резултат на движение подредени по-малко от 0.1 мм.
Малките стойности на скоростта на движение нареди на свободните заряди в проводника не водят до забавяне на запалването на лампи, двигатели и така включването. Г. Защото, когато проводниците на веригата заедно с скоростта на светлината се разпространява електромагнитно поле. В това поле се задвижва свободни електрически заряди почти едновременно във всички електрически проводници, прекъсвачи.