Электричество и магнетизм. Часть 2
- Электричество и магнетизм. Часть 2
- 2.2. Закон Ома для однородного участка цепи. Сопротивление проводников.
- 2.3. Дифференциальная форма закона Ома.
- 2.4. Сторонние силы. ЭДС источника тока. Закон Ома для неоднородного участка цепи и для замкнутой цепи.
- 2.5. Напряжение на зажимах источника тока.
- 2.6. Разветвленные цепи. Правила Кирхгофа.
- . 2.7. Соединение сопротивлений.
- 2.8. Работа и мощность постоянного тока. Закон Джоуля — Ленца.
- 2.9. КПД источника тока.
- 2.10. Природа носителей тока в металлах.
- 2.11. Основные положения классической электронной теории проводимости металлов Друде — Лоренца.
- 2.12. Вывод законов Ома, Джоуля-Ленца и Видемана-Франца на основе теории Друде-Лоренца.
- 2.13. Затруднения классической теории электропроводности металлов. Сверхпроводимость металлов.
- 2.14. Электрический ток в электролитах. Законы электролиза Фарадея.
- 2.15. Электропроводность газов. Основные виды газового разряда. Плазма.
- 2.16. Электрический ток в вакууме. Работа выхода электрона из металла.
- 3.1. Взаимодействие проводников с током. Закон Ампера.
- 3.2. Закон Био-Савара-Лапласа. Принцип суперпозиции магнитных полей.
- 3.3. Примеры вычисления магнитных полей с помощью закона Био-Савара-Лапласа.
- 3.4. Магнитный момент тока.
- 3.5. Магнитное поле на оси кругового витка с током.
- 3.6. Момент сил, действующих на контур с током в магнитном поле.
- 3.7. Энергия контура с током в магнитном поле.
- 3.8. Контур с током в неоднородном магнитном поле.
- 3.9. Работа, совершаемая при перемещении контура с током в магнитном поле.
- 3.10. Поток вектора магнитной индукции. Теорема Гаусса в магнитостатике
- 3.11. Теорема о циркуляции магнитного поля. Магнитное напряжение.
- 3.12. Магнитное поле соленоида и тороида.
Лекция 6
Основы классической теории электропроводности металлов.
2.10. Природа носителей тока в металлах.
Для выяснения природы носителей тока в металлах был поставлен ряд опытов.
Опыт Рикке (Riecke C., 1845-1915). В 1901г. Рикке осуществил опыт, в котором он пропускал ток через стопку цилиндров с тщательно отполированными торцами Cu-Al-Cu (рис.6.1). Перед началом опыта образцы были взвешены с высокой степенью точности (Δm = ±0,03 мг). Ток пропускался в течение года. За это время через цилиндры прошел заряд q = 3,5∙106 Кл.
По окончании опыта цилиндры были вновь взвешены. Взвешивание показало, что пропускание тока не оказало никакого влияния на вес цилиндров. При исследовании торцевых поверхностей под микроскопом также не было обнаружено проникновения одного металла в другой. Результаты опыта Рикке свидетельствовали о том, что носителями тока в металлах являются не атомы, а какие-то частицы, которые входят в состав всех металлов.
Такими частицами могли быть электроны, открытые в 1897г. Томсоном (Thomson J., 1856-1940) в опытах с катодными лучами. Чтобы отождествить носители тока в металлах с электронами, необходимо было определить знак и величину удельного заряда носителей. Это было осуществлено в опыте Толмена и Стюарта (Tolman R., 1881-1948, Stewart B., 1828-1887).
Опыт Толмена и Стюарта. Суть опыта, проведенного в 1916г., состояла в определении удельного заряда носителей тока при резком торможении проводника (рис.6.2). В опыте для этой цели использовалась катушка из медного провода длиной 500м, которая приводилась в быстрое вращение (линейная скорость витков составляла 300м/с), а затем резко останавливалась. Заряд, протекавший по цепи за время торможения, измерялся с помощью баллистического гальванометра.
Найденный из опыта удельный заряд носителя тока , оказался очень близким к величине удельного заряда электрона, откуда был сделан вывод о том, что ток в металлах переносится электронами.