26. Ток проводимости в металлах, его характеристики

В начале XX века была создана классическая электронная теория проводимости металлов, которая дала простое и наглядное объяснение большинства электрических и тепловых свойств металлов. Рассмотрим некоторые положения этой теории:

Металлический проводник состоит из:

1) положительно заряженных ионов, колеблющихся около положения равновесия, и

2) свободных электронов, способных перемещаться по всему объему проводника.

Экспериментальное доказательство того, что ток в металлах создается свободными электронами, было дано в опытах Л.И. Мандельштама и Н. Д. Папалекси, а также Т. Стюарта и Р. Толмена. Они обнаружили, что при резкой остановке быстро вращающейся катушки в проводнике катушки возникает электрический ток, создаваемый отрицательно заряженными частицами — электронами.

Электрический ток в металлах — это направленное движением свободных электронов, а именно электрический ток в металлических проводниках представляет собой упорядоченное движение свободных электронов, под действием электрического поля

Так как электрический ток в металлах образуют свободные электроны, то проводимость металлических проводников называется электронной проводимостью.

Электрический ток в металлах возникает под действием внешнего электрического поля. На электроны проводимости, находящиеся в этом поле, действует электрическая сила, сообщающая им ускорение, направленное в сторону, противоположную вектору напряженности поля. В результате электроны приобретают некоторую добавочную скорость (ее называют дрейфовой). Средняя скорость дрейфа электронов очень мала, около 10^–4 м/с.

Скорость распространения тока и скорость дрейфа не одно и то же. Скорость распространения тока равна скорости распространения электрического поля в пространстве, т.е. 3⋅10⁸ м/с.

При столкновении с ионами электроны проводимости передают часть кинетической энергии ионам, что приводит к увеличению энергии движения ионов кристаллической решетки, а, следовательно, и к нагреванию проводника. Так как при прохождении тока атомы, а, следовательно, и связанные с ними положительные заряды не перемещаются по проводнику, то переносчиками электричества в металле следует считать свободные электроны.

При постановке этих опытов исходили из следующей мысли. Если в металле есть свободные заряды, обладающие массой, то они должны подчиняться закону инерции Когда говорят о скорости распространения электрического тока в проводнике, то имеют в виду скорость распространения по проводнику электрического поля.

СВЕРХПРОВОДИМОСТЬ – это состояние, в которое при низкой температуре переходят некоторые твердые электропроводящие вещества.

30)Закон Био-Савара-Лапласа

В результате обобщения было найдено, что любое магнитное поле может быть вычислено, как векторная сумма полей , создаваемых отдельными элементарными участками токов.

-магнитная постоянная,

Рисунок

, , ds=rdΘ

31)Действие магнитного поля на движущийся заряд. Сила Лоренца.

Рисунок

, ,

,

Сила Лоренца, действующая на заряд, работы не совершает.

,

32)Магнитное взаимодействие проводников с током. Определение силы тока в 1 Ампер.

Рисунок

,

, ;

Даёт единицу тока в 1 Ампер

Ампер- это сила тока, неизменяющегося тока, который протекая по двум параллельным проводникам( бесконечной) длины с ничтожно малым круговым сечением и расположенным на расстоянии 1 метр один от другого в вакууме вызвал бы между этими проводниками силу взаимодействия, равную , на каждый метр проводника.

33. Явление электромагнитной индукции. Основной закон (Фарадея) электромагнитной индукции. Правило Ленца. Явление самоиндукции, взаимной индукции. Индуктивность.

В 1831 г. Фарадей обнаружил, что магнитное поле вызывает появление электрического тока.

Г- гальванометр

Т. Обр., можно записать, что причиной появления эл. Тока в катушке У явл. Изменение магнитного поля в сердечнике.

Закн Фарадея. Индуктивный ток возникает в проводнике в том случае, если проводник или какая- либо его часть пересекает линии магнитной индукции.

=Bcosα

Полный поток =полному числу линий индукции, проходящий через данную поверхность.

Ф= (3) [Ф]=Тл * =Вб (Вебер)

Закон Фарадея. ЭДС (эл.- магнитной индукции в контуре ) =Скорости изменения магнитного потока через контур.

(4) =В (Вольты)

(5)- используется, когда хотят получить сильное магнитное поле + когда много витков.

Правило Ленца. Индукционный ток во всех случаях направлен таким образом, что его действ. противоположно действуют причине, вызывающей этот ток.

При размыкании ключа лампочка гаснет, потом вспыхивает, а стрелка Гальванометра переклоняется в другую сторону. Это объясняется возникновением в верхней части цепи тока самоиндукции. Ф=LI (6), L- индуктивность контура ( коэффициент пропорциональности, зависит от диаметра, положительность контура в цепи, от окружности предметов среди.)

[L]= 1 Гн =

С учётом закона Фарадея: (7)

, - индуктивность катушки 2

- коэффициент индуктивности катушек

Если ток пропустить через 2, то будет (9)

(10)

(11)

(12)