Электроматериалы. Руппель А.А. - 127 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

СибАДИ | Омск

Составители: 

Рубрика: 

126
Наилучшими проводниками электричества в природе являются
металлы. Объясняется это наличием в них свободных электронов.
Электрическое сопротивление проводника как в классической, так и в
квантовой теории объясняется взаимодействием направленно движу-
щихся электронов проводимости с кристаллической решеткой. При
действии электрического поля энергия движущихся электронов опре-
деляется величиной приложенного напряжения: чем больше взаимо-
действие с кристаллической решеткой, тем меньше длина свободного
пробега электрона. При взаимодействии с решеткой электроны пере-
дают часть своей энергии ионам решетки, что проявляется в нагрева-
нии проводников при пропускании электрического тока. Вероятность
взаимодействия увеличивается при повышении температуры провод-
ника вследствие его внешнего нагрева, так как в этом случае увеличи-
вается амплитуда колебаний ионов в узлах кристаллической решетки.
Согласно электронной теории общее выражение для электропро-
водности σ (Ом
-1
∙см
-1
) имеет вид
σ=n∙e∙u, (1)
где n – концетрация носителей тока, 1/см
3
; e – заряд носителя тока,
Кл; u – подвижность носителя,см
2
/с.
В металлах и сплавах основными носителями заряда являются
электроны проводимости, концентрация которых n= 10
22
10
23
/см
3
, за-
ряд е= 1,6∙10
-19
Кл, а подвижность изменяется в пределах u= 101 000
см
2
/с.
Поскольку подвижность носителей изменяется в гораздо более
широких пределах, нежели другие величины в выражении (1), элек-
тропроводность металлов и сплавов на их основе в первую очередь
определяется этой характеристикой. Подвижность электронов в ме-
таллах определяется формулой
v=eτ/m, (2)
где v – скорость частицы; τ – среднее время свободного пробега элек-
тронов проводимости; m – масса электрона, равная 9∙10
-28
г. Время
свободного пробега электрона в сильной степени зависит от наруше-
ний правильности кристаллического строения, размер которых соиз-
мерим по порядку с величиной длины волны электрона.
Нарушения в строении кристаллической решетки в основном мо-
гут быть двух типов:
1) тепловые колебания ионов в узлах решетки (динамические ис-
кажения);
2) дефекты геометрического происхождения: точечные, линей-
ные, поверхностные (статические искажения).

Страницы