elektromos vezetőképessége fémek
hordozóanyagokkal fémek szabad elektronok, t. e. elektronokat gyengén kötött, hogy a kristályrács a fémionok. Ez a nézet a természet a töltéshordozók fémek elven alapul az elektronikus vezetőképesség fém halászat által létrehozott német fizikus P. Drude (1863-1906), később fejlesztette ki a holland fizikus X. Lorenz, valamint számos klasszikus kísérletek, megerősítve pozícióját az elektron elmélet.
Az első ilyen kísérletek - tapasztalja Ricke [4] (1901), ahol az év során átfolyó elektromos árammal három sorosan kapcsolódik egy gondosan csiszolt végei a fémhenger (Cu, A1, Cu) ugyanolyan sugarú. Annak ellenére, hogy a teljes költség áthalad a henger eléri a hatalmas értéket ( »3,5 × 10 jún Cl), NO, akár mikroszkopikus nyomait anyagátadási nem található. Ez volt a kísérleti bizonyíték arra, hogy az ionokat a fém nem vesz részt az átadása villamos energia és töltésátviteli végezzük fémek részecskék, amelyek közösek az összes fémet. Ilyen részecskék lehetett kinyitni 1897-ben az angol fizikus D. Thomson (1856-1940), az elektronok.
Annak bizonyítása, ez a feltételezés, hogy meg kell határozni a megjelölés és a nagysága a konkrét töltéshordozó (töltés tömeg aránnyal). Az ötlet mögött ezek a kísérletek a következő: ha a fém a mozgó, gyengén kapcsolódik a rácsos kocsi, hogy erős fékezéskor a karmester, ezek a részecskék kell haladni a tehetetlenség utasként előrelépni, áll az autó fékezéskor. Az eredmény a torzítás hátba, hogy a jelenlegi impulzus értéket; A jelenlegi irányát meg tudja határozni a jele töltéshordozók, és ismerve a mérete és az ellenállás a vezető, akkor lehet számítani az adott töltéshordozók. Az ötlet mögött ezekben a kísérletekben (1913) és kvalitatív megvalósítási mód tartozik a magyar fizikusok SL Mandelstam (1879-1944) és N. D. Papaleksi (1880-1947). Ezek a kísérletek 1916-ban javult, és vezeti az amerikai fizikus Robert Tolman (1881-1948) és a korábbi skót fizikus B. Stewart (1828-1887). Ezek kísérletileg igazoltuk, hogy a fuvarozók fémek negatív töltés, és sajátos töltés megközelítőleg azonos az összes fémek vizsgálták. A értéke az adott töltéshordozók és az elektromos áram után korábban Milliken elemi elektromos töltés úgy határoztuk meg, tömegük. Azt találtuk, hogy az érték a fajlagos töltésű és tömege töltéshordozók és mozgó elektronok vákuumban egybeesik. Tehát azt bizonyították egyértelműen, hogy a menesztők a villamos áram fémek szabad elektronokat.
A létezése szabad elektronok fémeket következőképpen magyarázható: a fémrács formáció (eredményeként a konvergencia az izolált atomok) vegyérték elektronok viszonylag gyengén kötődik az atommagok, elszakadt a fématomok válnak „szabad”, és tudja mozgatni az egész mennyiség. Így, a kristályrácsban fémionok vannak elrendezve csomópontok, és véletlenszerűen mozgó szabad elektronokat közöttük, amely egy fajta az elektron gáz, amely, az elmélet szerint az elektron fémek, tulajdonságai ideális gáz.
Vezetési elektronok állásfoglalásra ütközzenek a rácsos ionok, így a termodinamikai egyensúly jön létre az elektron gáz és a rács. Szerint a Drude elmélet - Lorentz elektronok azonos energiával hőmozgást mint egyatomos gázmolekula. Ezért alkalmazása a következtetéseket a molekuláris kinetikus elméletét (lásd. (44,3)), meg lehet találni az átlagos sebesség a termikus mozgás az elektronok
hogy a T = 300 K, egyenlő 1,1 × 10 máj m / s. A termikus mozgást az elektronok, hogy kaotikus, nem adhat okot a jelenlegi.
Ha külső elektromos tér a fém vezetővel, kivéve a hőmozgás elektronok fordul velük szabályos mozgását, azaz a. E. elektromos áram. átlagsebesség ávñ rendezett mozgását elektronok lehet becsülni a következő képlet szerint (96,1) az áramsűrűség: J = NEávñ. Kiválasztása a megengedett áramsűrűség, például réz huzalok július 10 A / m 2 azt találjuk, hogy ha a hordozó sűrűsége n = 8 × 28 okt -3 m átlagsebesség ávñ rendelt mozgása elektronok 7,8 × 10 -4 m / s. ezért ávñ # 8810; áuñ, T. E., Még nagyon magas áramsűrűség átlagsebessége megrendelt elektron mozgás, amely meghatározza az elektromos áram, sokkal kisebb, mint a termikus sebessége. Ezért a kapott sebesség kiszámítása (ávñ + áuñ) Lehet helyettesíteni sebességgel hőmozgást áuñ.
Úgy tűnik, hogy ez az eredmény ellentétes a tény szinte azonnali továbbítását az elektromos jelek nagy távolságra. Az a tény, hogy az elektromos áramkör jár a megoszlása a villamos mező c sebességgel (c = 3 × 10 augusztus m / s). Egy idő után t = 1 / c (l - lánchosszúságú) a lánc mentén létrehozott stacionárius elektromos mező, és akkor kezdődik rendezett mozgását elektronok. Ezért, az elektromos áram lép fel az áramköri szinte egyidejűleg annak bezárását.