физика отговори

Класическата теория на електропроводимостта на метали.

Въз основа на концепцията на свободни електрони, P. Drude и H. Lorenz създаде теория на електропроводимостта на метали. Според тази теория на свободните електрони се държат като идеален газови молекули. Между сблъсъци те се движат свободно, течаща по някакъв начин

. Сблъскване на електрони се извършва предимно с йони решетка, и това води до топлинно равновесие между електрон газ и кристалната решетка. Термичната движение Средната електрон скорост може да се получи съгласно следната формула:.

при

тази скорост е около 10 5 м / сек. Когато областта в движение случайни частици се наслагва методично придвижване с определена средна скорост . Тя може да се определи от израза. (2) Максимално допустимата плътност на тока за медните проводници 10 7 усилвател / m2 и концентрацията на електрони . Електрон заряд е 1.6 х 10 -19 Cl. Заместването на тези стойности във формулата (2) се вижда, че средната скорост на частици е насочено движение . Т.е. дори при много високи плътности на тока, средната топлинна скоростта е много по-голяма от средната скорост на движение посока, причинен от електрическо поле.

Определяне на основните закони на електрически ток в класическата теория на електропроводимостта. (Закона на Ом, Джаул - Ленц закон Wiedemann - Франц.

Ние получи основните закони на електропроводимостта на базата на Drude Лоренц теория. Според тази теория на електрона в сблъсъка с йон електрона кристалната решетка придобита допълнителна енергия е напълно прехвърлени на йон, и следователно, скоростта електрон стане равна на нула. Под влияние на терена, електроните се ускоряват и придобиват ускорение, равно

. По време на празен ходелектрон скоростта се увеличава до. Ако приемем, че скоростта на електрона е същото, можем да запишем, че електронът означава свободно време е равно на, gdeu практически равна на скоростта на случаен принцип на движение на електроните.. Скорост променя линейно с времето на свободен, така че средната скорост на движение е поръчал електрон. Плътността на тока:. (3) По този начин, плътността на тока е пропорционална на напрежението. Експресия (3) могат да бъдат написани като:(4)

Получената формула изразява закона на Ом в диференциална форма. тук

- пропорционалност коефициент проводимост на метала. Ако не е имало сблъсъци между електрони и йони решетъчни, проводимостта ще бъде безкраен

Ние се получи Джаул-Ленц на базата на теорията за Drude-Лоренц. До края на свободен пробег на електрона придобива кинетична енергия:

, (5) се счита, че електрон skorostv и U са статистически независими събития, а средната топлинна скорост. Последният термин във формула (5)- средната кинетична енергия на топлинно движение. по този начин в присъствието на поле, енергията на електрони получава допълнителен. Пред йон, електрон напълно предава тази енергия на кристалната решетка. Тази енергия отива за увеличаване на вътрешната енергия на решетката, т.е. за отопление. Всеки електрон претърпява вторисблъсъци. Следователно, обемът на единица за единица време трябва да бъдат разпределени доставки:. коефициентът насъвпада с. по този начин- Това е законът на Джаул. ^ Wiedemann-Franz право. Wiedemann Франц и установен контакт между топлопроводността и електропроводимостта на всички метали. Топлопроводимостта на метали, тъй като опитът показва, много по-висока топлопроводимост на диелектрици. От това следва, че топлопроводността на метали обикновено не се извършва в кристалната решетка и свободни електрони. Следователно, това електроните като едноатомен газ, се използва формулата за коефициент на топлопроводимост на газове. Специфична топлина на едноатомен газ:. Съотношението на топлопроводимост на съотношението на проводимост. по този начин съотношението на топлопроводимост на коефициента на температура проводимост пропорционално. Тази връзка е в добро съгласие с експерименталните данни. Но Лоренц рафинирани изчисления имам друга връзка mezhdu i. което е по-лошо от споразумението с експериментални данни. Т.е. класическата теория дава само качествена споразумение между Wiedemann -Frantsa.Teploemkost метал могат да бъдат представени като капацитет решетка топлина и топлинен капацитет на електронен газ. Всеки атом вибрира около равновесното си положение и има три степени на свобода. Енергия за всеки вибрационна степен на свобода. Следователно моларен решетка специфична топлина:. топлинен капацитет на електронния газ:. Следователно общият топлинен капацитет на метал. В диелектрици топлинен капацитет се определя само от баровете. Т.е. капацитет метал топлина трябва да е 1,5 пъти от топлинната мощност на диелектрика, и експериментът показва, че тяхната топлинна мощност е почти един и същ. Пояснение на всички пропуски на класическата теория на електропроводимостта на метали с експеримента се обясни само с квантовата теория на метали.

Независим газоразрядни и нейните видове (тлееха, искра, дъга и корона).

33. вихровите токове. Вихровите токове.

Индукция ток настъпва не само в линейна проводник, но също така и в непрекъснати масивни проводници, които са поставени в променливо магнитно поле. Оказва се, че тези течения са затворени в дебелината на проводника, и затова се нарича вихър. Те също така се наричат ​​вихрови токове - след първата изследователя. Вихрови токове, индуцирани токове като в проста линейна проводници имат посока, която следва правилата Lenz: тяхното магнитно поле е насочена така, че да prepyatsviya промяна на магнитен поток, който индуцира вихрови токове. Например, ако между полюсите на електромагнит некорпорирани масивна мед махало изпълнява практически незатихващи трептения (фиг. 1), когато токът започва много бавно и много бързо спиране. Този опит е така, защото на Фуко течения са причинили посоката, в която те действат от страна на магнитната сила на полето има инхибиращ ефект върху махалото, а той спира бързо. Този факт се отнася за почти спокоен (затихване) движещи се части на различните инструменти и механизми. Ако направим радиалните жлебовете на махалото е описано, вихровите токове са отслабени и почти без спиране. Освен спиране вихрови токове предизвикват загряване на проводниците. Следователно, за да се намалят загубите при нагряване генератор арматура основните трансформатори не е непрекъснат но на тънки плочи, които са разделени една от друга чрез изолиращи слоеве, и ги по такъв начин, че вихрови токове са насочени напречно на плочите. Топлината на Джаул че vydelyaeetsya вихрови токове, използвани в индукционни металургични пещи. Индукционна пещ е тигел, който се поставя във вътрешността на намотката, където висока честота настоящите потоци. Металът се случва вид на интензивни вихрови токове, които могат да го загряват до температурата на топене. Този метод дава възможност да се стопи металите във вакуум, като по този начин производство на много чисти материали. Появата на вихрови токове в проводниците се случва и през която протича променлив ток. Посоката на тези течения могат да бъдат намерени на правилото на Ленц. Фиг. 2а дадена посока на вихрови токове чрез увеличаване на първичния ток в проводник и Фиг. 2Ь - когато се намалява. И в двата случая, по посока на вихрови токове, е, че те осигуряват устойчивост на промяна на първичен ток в проводника и да улесни нейното промяна близо до повърхността. Следователно, поради появата на вихрови токове бързо различни ток се разпределя равномерно по напречното сечение на тел - като че ли се премества по повърхността на проводника. Това явление стана известен като ефект на кожата (от английски кожата. - кожата) или кожата ефект. Тъй като високочестотни токове са почти в тънък повърхностен слой, телта за тях са направени кух. Ако твърди проводници топлина от високи токове, в резултат на кожата ефект настъпва отопление само на повърхностния слой. Въз основа на този метод за повърхностно закаляване метал. Промяна на честотата на полето, тя позволява втвърдяване на всяка желана дълбочина.