класичної теорії електропровідності

Найбільш переконливий доказ електронної природи струму в металах був отриманий в дослідах з інерцією електронів Ідея таких дослідів і перші якісні Схема досліду Толмена і Стюарта показана на рисунку Котушка з великим Класична теорія електропровідності металів. Так як носіями струму у металі є вільні електрони, то виникла необхідність теоретичного обґрунтування основних експериментальних фактів тобто виходячи з того, що електрони в металах вільно рухаються теоретично вивести основні закони які встановлені експериментально, зокрема закон Ома, Джоуля-Ленца та ін. Першим хто створив теорію електропровідності металів був Друде. Недоліки металів: 1. (1). так як ~, n і λ ¹ f(T) ρ ~, тобто із випливає, що питомий опір пропорційний кореню квадратному з температури, а з досвіду випливає, що він лінійно залежить від температури, ρ ~ Т. 2. Дає неправильне значення молярної теплоємності металів. Згідно із законом Дюлонга й Пті Сμ = 3R, а по класичній теорії З = 9/2R=Сμ іонної решітки = 3R + Сμдноатомного електронного газу = 3/2R. Електропровідність електролітів пов'язана з переносом іонів, у результаті чого склад електроліту поступово змінюється, а на електродах виділяються продукти електролізу.  Відповідно до класичної електронної теорії Друде-Лоренца, значення температурного коефіцієнта питомого опору чистих мета-лів у твердому стані повинне бути близьким до температурного коефіцієнта розширення ідеального газу, тобто 1/273 = 0,00367. Виняток мають феромагнітні матеріали, де αρ = (6-6,5) K-1. З позицій класичної електронної теорії висока електропровідність металів обумовлена наявністю величезного числа вільних електронів, рух яких підпорядковується законам класичної механіки Ньютона. У цій теорії нехтують взаємодією електронів між собою, а взаємодія їх з позитивними іонами зводять тільки до зіткнень. Іншими словами, електрони провідності розглядаються як електронний газ, подібний одноатомними, ідеального газу. 4. Недоліки металів. Підбиваючи підсумок, можна сказати, що класична теорія електропровідності змогла пояснити закони Ома й Джоуля-Ленца, а також дала якісне пояснення деяким іншим законам.  Класична теорія електропровідності явище надпровідності не змогла пояснити. Нарешті, класична теорія не змогла пояснити самого головного – чому електрони в металах виявляються вільними. Класичну електронну теорію провідності металів створив П. Друде, а розвинув у своїх працях Г. Лоренц. Класична електронна теорія провідності металів, яка створена П. Друде і Г. Лоренцом, ґрунтується на таких фундаментальних положеннях: усі метали мають кристалічну будову. У вузлах кристалічної ґратки розміщаються іони металу; простір між вузлами кристалічної ґратки заповнений електронним Аналіз вивчення класичної електронної теорії металевої провідності. Головна сутність швидкості розповсюдження електричного струму в провідниках. Особливість використання надпровідності металів. Вольт-амперна характеристика хімічних елементів і речовин. Питома електрична провідність характеризує електропровідність речовини, тобто властивість утворювати усередині речовини електричний струм під дією електричного поля. Розглянемо відрізок провідника завдовжки l з поперечним перерізом S (рис. 2. 2).  Для того щоб збільшити провідність напівпровідника і надати їй чітко вираженого характеру типу п або р, до надчистого напівпровідника додають дуже малу кількість домішки (10~б10~5%). Розрізняють два види домішок. Цей недолік класичної. теорії електропровідності пов¢язаний з тим, що за шлях вільного. направленого пробігу l, що здійснюється під дією електричного поля, приймають середню довжину вільного пробігу теплового руху l. Експеримент показує, що класичне значення провідності можна отримати, допустивши середню довжину вільного пробігу l¢ рівною сотням міжвузольних відстаней кристалічної решітки металу. 8.5. Сторонні сили, ЕРС. Існує класифікація речовин в залежності від їх провідності. Так, до провідників відносять речовини, питома провідність яких лежить в діапазоні {10} ^ 6 {10} ^ 8 frac {см} {м}, до діелектриків речовини з питомою провідністю менше {10} ^ {- 6 } frac {см} {м} На підставі виведені закони Ома в диференціальній і інтегральній формах. Учбовий матеріал супроводжується графічними матеріалами. Электростатика и постоянній ток. · З позицій залежність еквівалентної електропровідності від концентрації пов’язана зі зміною ступеня дисоціації α : a = lC l0 звідки. lC = al0. (5.40). 96. Тобто зі зростанням концентрації α зменшується, відповідно зменшується. Відповідно до металів електрони провідності в металі ведуть себе подібно до молекул ідеального газу. Рухомі під дією поля електрони стикаються з іонами, що утворюють кристалічну решітку металу, розсіюються на неоднорідностях іонної решітки (на домішках, дефектах решітки).  провідника при проходженні по ньому електричного струму. Таким чином, елект-ричний опір металів обумовлений зіткненнями вільних електронів з іонами Недоліки пов’язані з тим, що об’єкти мікросвіту, якими є електрони в металах, описуються квантовою, а не класичною механікою. ^ §115 Електричний струм у газах. Процеси, що приводять до виникнення носіїв струму при самостійному газовому розряді. Таким чином, за класичною теорією питома електропровідність залежить від природи металу і обернено пропорційна. Однак, досліди показують, що в широкому інтервалі температур опір металів прямопропорційний до Т (рис. 5).  6. Як пояснюється провідність металів на основі зонної теорії? 7. Як заповнена у металів валентна зона і де у них знаходиться зона провідності?

8. Який вигляд має експериментальна залежність опору металів від температури?

Пояснення електропровідності металів на основі класичної електронної теорії провідності. Спираючись на основні положення класичної електронної теорії, розглянемо закономірності електричного струму в металах. Як йони кристалічних ґраток, так і електрони беруть участь у тепловому русі. Йони здійснюють теплові коливання поблизу положень рівноваги — вузлів кристалічних ґраток. Вільні електрони рухаються хаотично і під час свого руху стикаються з йонами ґраток. Визначення провідності, є змістом провідників. 10.3.2.Закон Ома в інтегральній формі. З диференціального закону Ома можна безпосередньо одержати інтегральний закон.  Основним недоліком класичної теорії провідності є те, що вона не може дати реальну залежність опору провідника від його температури (1). Дійсно, якщо класичний вираз для середньої теплової швидкості, То, А, що суперечить експериментові. Розглянемо елементарну класичну теорію металів (теорія Друде-Лоренца). Друде вважав, що електрони провідності металів ведуть себе подібно до молекул ідеальних газів. Тобто в проміжках між ударами електрони.  8.2. Закон Ома з погляду . Друде вважав, що при співударі електрона з іонами кристалічної решітки, набута електронами додаткова енергія (рівняння (8.5)) передається іону і відповідно швидкість в результаті співудару стає рівною нулю. Класична теорія організації (школа наукового управління) була першою систематизованою теорією, яка пропонувала механістичні конструкції для забезпечення ефективного функціонування організації. Основною ідеєю наукового управління є те, що будь-яку роботу можна організувати за допомогою наукових методів. Цей недолік повязаний з тим, що за шлях вільного направленого пробігу , що здійснюється під дією електричного поля, приймають середню довжину вільного пробігу теплового руху . Експеримент показує, що класичне значення провідності можна отримати, допустивши середню довжину вільного пробігу  рівною сотням міжвузольних відстаней кристалічної решітки металу. 5.1Зонна теорія електропровідності твердих тіл. Розподіл Фермі-Дірака. Розщеплення рівнів енергії в кристалах.  Природа носіїв струму в металах. Класична теорія електропровідності металів. Ефект Холла. Термоелектронна емісія. Дослідження металів добре проводять електричний струм. Напівпровідники - тверді тіла з проміжною електропровідністю. Прояв відмінності напівпровідників і металів у характері залежності електропровідності від температури. 1. Класична електронна теорія провідності металів 2. Недоліки класичної електронної теорії 3. Контактні явища в металах 4. Електричний струм у газах.  Цей закон виводиться в класичній електронній теорії електропровідності металів при наступних двох припущеннях: а) концентрація електронів провідності не залежить від напруженості електричного поля в провіднику Досягненням 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.  Все це спонукало розробку більш досконалої, квантової теорії електропровідності. Постійний електричний струм та його закони. admin. класична теорія електропровідності металів. Носіями струму в металах є вільні електрони, тобто електрони слабко пов'язані з іонами кристалічної решітки металу. Наявність вільних електронів пояснюється тим, що при утворенні кристалічної решітки металу при зближенні ізольованих атомів валентні електрони, слабко пов'язані з Класична теорія електропровідності не дає змоги дістати правильне числове значення. Це перший істотний недолік класичної теорії. Можна, звичайно, спробувати врятувати обличчя класичної теорії, припустивши, що кількість електронів провідності менша за приблизно в тисячу разів. Тоді. Приблизно такий питомий опір мають типові провідники, як срібло або мідь. Згідно , а значить і опір металів повинен бути пропорційний. (16). Експериментально ж встановлено, що в досить широкому інтервалі температур опір металу пропорційний температурі (7).  5. Провідність діелектриків. З точки зору класичної теорії провідності в діелектриках вільних електронів немає і існування в них струму взагалі неможливе. В реальності ж струм, нехай і малий, у всіх діелектриках при наявності електричного поля виникає. З класичної теорії відомо, що провідність металів визначається питомою електропровідністю s, одержаною засобами класичної фізики з рівняння закону Ома в диференціальній формі (2.6.16). де n ― концентрація електронів провідності; q ― електронний заряд; t ― середній час вільного пробігу між сусідніми зіткненнями електронів; m ― маса електрона. З величин, які входять у вираз питомої електропровідності s формули (2.6.16) лише t залежить від температури, тобто. В механіці розглядають механічний рух. Під механічним рухом розуміють зміну з часом положення тіла відносно інших тіл в просторі з часом. Тіло відліку – це тіло, відносно якого розглядається рух. Тіло відліку, система координат, пов’язана з ним і прилад для вимірювання часу разом становлять систему відліку страница 33 Електропровідність напівпровідників. Власна та домішкова провідності напівпровідників.  Класична електронна теорія так пояснює відмінність властивостей провідників і діелектриків: в одних тілах є вільні носії зарядів, які. можуть переміщатися в різних напрямах, а в інших тілах носії електричних зарядів зв'язані й можуть лише дещо зміщуватися в той чи інший бік. 29 НЕДОЛІКИ КЛАСИЧНОЇ ЕЛЕКТРОННОЇ ТЕОРІЇ Електронна теорія провідності Друде була занадто спрощеною, оскільки в ній вважалося, що всі електрони мають однакові за модулем швидкості. Але в електронному газі, як і в будь- якому газі має існувати певний розподіл електронів за швидкостями. Вони мають підкорятися певній статистиці.  Це не збігається з припущеннями . Найбільші труднощі виникли з теплоємністю металів. Перед виконанням роботи необхідно вивчити такий теоретичний матеріал: класична теорія електропровідності металів; робота виходу електронів з металу; контактна різниця потенціалів; термоелектричні явища та їх практичне використання. [1, т.2 §§ 4.1–4.3, 4.6, 4.7; 2, §§ 240, 246, 247; 4, т.3 §§ 60, 62, 63].

класичної теорії електропровідності