вопросы и ответы по керамике

Электропроводность металлов

В металлах и полупроводниках ток переносится электронами, в диэлектриках – электронами и ионами. В отсутствие электрического поля электроны движутся хаотически, причем в некотором направлении движется столько же электронов, сколько и в противоположном направлении. Поэтому хаотическое движение не создает переноса заряда (тока). Если приложено электрическое поле, то в направлении против вектора напряженности поля движется больше электронов, чем в противоположном направлении, то есть появляется электрический ток. В этом случае движение электронов можно представить как сумму хаотического движения и упорядоченного движения против вектора Е со сравнительно небольшой средней скоростью, называемой скоростью дрейфа Vдр.

В металлах, где ток создают почти свободные электроны, называемые электронами проводимости, плотность тока пропорциональна их концентрации n и скорости дрейфа Vдр:

j=-enVдр

где e – модуль заряда электрона.

Двигаясь ускоренно в электрическом поле, электрон приобретает дополнительную скорость вдоль поля, которую теряет в результате очередного столкновения. Среднее значение этой скорости дрейфа пропорционально напряженности поля

Vдр=мю*E

мю – коэф пропорциональности

Коэффициент пропорциональности мю [М²/(сВ)] называется подвижностью электронов. Его численное значение, равное скорости дрейфа в поле единичной напряженности, зависит от материала и температуры.

Закон Ома: j=сигма*E

Сигма=e*n*мю

Таким образом, проводимость металла пропорциональна числу электронов проводимости в единице объема и их подвижности.

Большая проводимость металлов при различной температуре объясняется большой концентрацией электронов проводимости, сравнимой с концентрацией атомов, и не зависящей от температуры.

Сопротивление металлов при нагревании возрастает.

Содержание