8.11 Струм у газах

Процес протікання струму в газах називається газовим розрядом. Його існування можливе при наявності вільних носіїв заряду, тобто необхідна їх генерація. В газах носіями струму є електрони і іони, як позитивні, так і негативні. Створити (генерувати) вільні заряди можна: а) дією зовнішнього іонізатора: рентгенівські промені, α,β,γ-випромінювання, космічні промені, нагрівання і т. д. Під дією зовнішнього генератора […]

8.10 Термоелектронна емісія. Струм у вакуумі

Термоелектронна емісія – це явище випускання електронів з поверхні нагрітих тіл. Воно було відкрите у 1883 році американським вченим Т.Едісоном (1847-1931). При підвищенні температури теплова енергія електронів зростає, тому кількість електронів, здатних подолати поверхневий подвійний електричний шар (енергію виходу), зростає. Це явище забезпечує протікання струму в електронних лампах, тобто являється джерелом вільних носіїв заряду для […]

8.9 Термоелектричні явища. Ефекти Зеебека і Пельтьє

Розглянемо замкнуте коло із двох металів 1 і 2 (рис.8.14). В ньому є два контакти: а і б. Нехай температури цих контактів Та і Тб різні. В такому контурі виникає електрорушійна сила, яка називається термо-е.р.с., і протікає електричний струм. Знайдемо термо-е.р.с. ε. Очевидно, що вона буде дорівнювати, у відповідності із 2-м законом Кірхгофа, сумі КРП […]

8.8 Робота виходу електронів із металу. Контактна різниця потенціалів (КРП). Закони Вольта

Електрони в провіднику знаходяться в безперервному хаотичному русі з різними тепловими швидкостями. Деякі з них можуть покинути метал і перейти в оточуюче середовище над його поверхнею. Для такого переходу необхідно виконати роботу проти двох сил: – проти сил відштовхування електронів, які вилетіли раніше і знаходяться в електронній приповерхневій хмарі (рис.8.10); – проти сил протягування не […]

8.7 Закони Кірхгофа для розгалужених електричних кіл

Дамо означення декільком понятям електричних схем: Вузол електричної схеми – це точка, в якій сходяться більше двох провідників. Вітка – ділянка  схеми між двома сусідніми вузлами. Контур – довільна замкнута дільниця схеми. Лінійно незалежні контури – це такі, які відрізняються по крайній мірі однією віткою. Одним із методів розрахунку розгалужених електричних кіл є метод законів […]

8.6 Протиріччя класичної теорії електропровідності металів

Досягненням класичної теорії електропровідності металів є те, що вона  пояснила такі експериментальні закони: 1) закон Ома; 2) закон Джоуля-Ленца; 3) закон Відемана-Франца. Але ряд експериментальних фактів пояснити не вдалося. Розглянемо ці протиріччя теорії і експерименту. – Температурна залежність опору металів. По теорії ця залежність визначається  (8.10) температурною залежністю середньої арифметичної швидкості електронів (6.24), так як […]

8.5 Закон Відемана-Франца по класичній теорії електропровідності металів

Дослідами встановлено, що метали наряду з високою електропровідністю мають і хорошу теплопровідність, які значно перевищують електропровідність і теплопровідність діелектриків. Логічно припустити, що ця різниця властивостей зумовлена наявністю електронного  газу в металах і його відсутністю в діелектриках. У 1853 році два німецьких фізики: Г. Відеман і Р. Франц експериментально встановили закон, який носить їхнє ім’я:для всіх […]

8.4 Закон Джоуля-Ленца по класичній теорії електропровідності металів

Закон Джоуля –Ленца – це закон про теплову дію електричного струму: якщо електричний струм не виконує механічної роботи, то вся його енергія перетворюється в тепло. Який механізм нагрівання провідників електричним струмом? Електрон прискорюється електричним полем. Швидкість і кінетична енергія його поступального руху зростають за рахунок енергії електричного поля. При зіткненні з вузлом кристалічної гратки він […]

8.3 Закон Ома по класичній теорії електропровідності металів. Електричний опір провідників

Запишемо другий закон Ньютона для направленого руху електрона Інтегруємо це рівняння в межах швидкості від 0 до Vмакс, і в межах часу від 0 до τ.  – час вільного пробігу електрона Одержуємо (8.7) Середня швидкість направленого руху V дорівнює півсумі початкової (V0 = 0, див положення 4) і кінцевої Vмакс. Враховуючи (8.6), густина струму   […]

8.2 Основні положення класичної теорії електропровідності металів. Експериментальне підтвердження електронної природи струму в металах

Після відкриття у 1897 р. Дж. Томсоном електрона німецький фізик П. Друде у 1900 році заклав основи класичної теорії електропровідності металів, яка знайшла подальший розвиток у роботах нідерландського фізика Х. Лоренца. Розглянемо положення цієї електронної теорії Друде-Лоренца. – Електронний газ в металах має властивості одноатомного молекулярного ідеального газу. Рухаючись хаотично, електрони зазнають зіткнень тільки з […]

Фізика