Электромагнетизм. Постоянный ток и его законы. Магнитное поле в вакууме и в веществе. Барсуков В.И. - 11 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

Свободные электроны приобретают дополнительную кинетическую энергию за счет работы электрических и сторонних
сил.
Эта энергия упорядоченного движения электронов при взаимодействии их с решеткой переходит в энергию хаотиче-
ского колебания узлов решетки – во внутреннюю энергию проводника – происходит его нагрев.
При столкновении одного электрона передается энергия
2
2
max
mU
.
Если в единице объема находится n электронов и каждый из них за единицу времени сталкивается
τ
1
раз, то выде-
ляемая в единице объема энергия будет равна
,
1
2
2
max
τ
=ω n
mU
(9.1)
где
,;
max
υ
λ
=ττ=
m
eE
U
тогда
22
2
2
222
2
1
2
EE
m
ne
n
m
Eme
σ=
υ
λ
=
τ
τ
=ω
,
что и требовалось доказать
2
Eσ=ω (9.2)
10. ЗАКОН ВИДЕМАНА–ФРАНЦА И ЕГО ОБЪЯСНЕНИЕ
ЭЛЕКТРОННОЙ ТЕОРИЕЙ
Опыт показывает, что хорошие проводники электричества одновременно являются хорошими проводниками тепла.
Очевидно, в металлах перенос энергии в процессе теплопередачи осуществляется, в основном, свободными электронами.
Следовательно, между электропроводностью и теплопроводностью должна существовать связь.
Немецкие физики Г. Видеман и Р. Франц на основе экспериментов установили (1853 г.), что для всех металлов при од-
ной и той же температуре отношение коэффициента теплопроводности
χ
к коэффициенту электропроводности
σ
одинако-
во, а при изменении температуры прямо пропорционально абсолютной температуре
cT=
σ
χ
. (10.1)
Если на электроны распространить выводы кинетической теории идеальных газов, то коэффициент теплопроводности
электронного газа будет иметь вид
V
Cρλυ=χ
3
1
, (10.2)
тогда отношение
2
22
3
2
2
:
3
1
ne
mC
m
ne
C
V
V
ρυ
=
υ
λ
ρλυ=
σ
χ
,
где плотность электронного газа
,nm
=
ρ теплоемкость единицы массы
m
k
mN
RC
A
V
2
31
2
3
==
и скорость
m
kT3
=υ
, в итоге
получим
,3
2
cTT
e
k
=
=
σ
χ
(10.3)
где
2
3
=
e
k
c , его теоретическое значение оказалось близким к экспериментальному.
11. ЗАТРУДНЕНИЯ КЛАССИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ
ПРОВОДИМОСТИ МЕТАЛЛОВ
Теория Друде–Лоренца не смогла объяснить целый ряд экспериментально установленных закономерностей для метал-
лов.
1. Экспериментально установлено, что в довольно широком интервале температур
T
удельное электрическое сопро-
тивление
ρ пропорционально температуре )1(
0
0
t
t
α+ρ=ρ , т.е. ρ ∼ Т. Согласно же теории Друде–Лоренца,
,
3
2
21
22
λ
=
λ
υ
=
σ
=ρ
ne
m
kT
m
ne
m
т.е. ρ ∼ T .
2. Еще большие затруднения возникли с теплоемкостью металлов. Согласно закону Дюлонга и Пти, а также опытных
данных, молярная теплоемкость металлов мало отличается от молярной теплоемкости кристаллических диэлектриков и при
обычных температурах близка к
.3R

Страницы