Лекция законы постоянного тока
жүктеу/скачать 0,75 Mb. Pdf көрінісі
|
| u
=
kT 8 , которая для Т=300 К оказалась равной 1,1 . 10 5 м/с. Тепловое движение электронов, являясь хаотическим, не может привести к возникновению тока. Расстояние, которое при тепловом движении проходит электрон между двумя последовательными столкновениями с ионами кристаллической решётки, называется длиной свободного пробега. В классической теории электропроводности предполагается, что средняя длина свободного пробега <ℓ> ~ 10 -8
см, т.е. порядка расстояния между узлами кристаллической решётки. При наложении внешнего электрического поля на металлический проводник, кроме теплового движения электронов, возникает их упорядоченное движение, т. е. возникает электрический ток. Среднюю скорость υ
упорядоченного движения электронов можно оценить согласно формуле для плотности тока: j = пе υ
. Выбрав допустимую плотность тока, например для медных проводов 10 7 А/м
2 , получим, что при концентрации носителей тока
. 10 28 м 3 , средняя скорость υ упорядоченного движения электронов равна 7,8 . 10 -4 м/с. Следовательно, υ
u , т. е. даже при очень боль- ших плотностях тока средняя скорость упорядоченного движения электронов, обусловливающего электрический ток, значительно меньше их скорости теплового движения. Поэтому при вычислениях результирующую скорость υ
+ u можно заменять скоростью теплового движения υ
. Казалось бы, полученный результат противоречит факту практически мгновенной передачи электрических сигналов на большие расстояния. На самом деле противоречия нет. Дело в том, что замыкание электрической цепи влечет за собой распространение электрического поля со скоростью с (с = 3 . 10 8 м/с). Через время t = l/c (l - длина цепи) вдоль цепи установится стационарное электрическое поле, и в ней начнется упорядоченное движение электронов. Поэтому электрический ток возникает в цели практически одновременно с ее замыканием. Критерием справедливости любой теории является подтверждение её выводов экспериментальными данными. Покажем, что теория Друде-Лоренца правильно объясняет экспериментально установленные законы постоянного тока.
Закон Ома . Пусть в металлическом проводнике существует электрическое поле напряженностью Е = const. Со стороны поля заряд е испытывает действие силы F = еЕ и приобретает ускорение
Таким образом, во время свободного пробега электроны движутся равноускоренно, приобретая к концу свободного пробега скорость
υ max = eE
жүктеу/скачать 0,75 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|