34. Класическая электронная теория электропроводимости металов и ее обоснование.

Исходя из представлений о свободных электронах, Друде разработал классическую теорию электропроводности металлов, которая затем была усовершенствована Лоренцем. Друде предположил, что электроны проводимости в металле ведут себя подобно молекулам идеального газа. В промежутках между соударениями они движутся совершено свободно, пробегая в среднем некоторый путь . Правда в отличие от молекул газа , пробег которых определяется соударениями молекул друг с другом, электроны сталкиваются преимущественно не между собой, а с ионами, образующими кристаллическую решетку металла. Эти столкновения приводят к установлению теплового равновесия между электронным газом и кристаллической решеткой. Полагая, что на электронный газ могут быть распространены результаты кинетической теории газов, оценку средней скорости теплового движения электронов можно произвести по формуле. Для комнатной температуры (300К) вычисление по этой формуле приводит к следующему значению:. При включении поля на хаотическое тепловое движение, происходящее, со скоростью, накладывается упорядоченное движение электронов с некоторой средней скоростью. Величину этой скорости легко оценить, исходя из формулы, связывающей плотность тока j с числом n носителей в единице объема, их зарядом е и средней скоростью:

(18.1)

Предельная допустимая техническими нормами плотность тока для медных проводов составляет около 10 А/мм² = 10⁷ А/м². Взяв для n=10²⁹ м^-3, получим

Таким образом, даже при больших плотностях тока средняя скорость упорядоченного движения зарядов в 10⁸ раз меньше средней скорости теплового движения .

35. Сопротивление R зависит как от материала, по которому течёт ток, так и от геометрических размеров проводника. Полезно переписать закон Ома в так называемой дифференциальной форме, в которой зависимость от геометрических размеров исчезает, и тогда закон Ома описывает исключительно электропроводящие свойства материала. Для изотропных материалов имеем:

J = σE

где:

J — вектор плотности тока,

σ — удельная проводимость,

E — вектор напряжённости электрического поля.

Все величины, входящие в это уравнение, являются функциями координат и, в общем случае, времени. Если материал анизотропен, то направления векторов плотности тока и напряжённости могут не совпадать. В этом случае удельная проводимость является тензором ранга (1, 1).

Раздел физики, изучающий течение электрического тока в различных средах, называется электродинамикой сплошных сред.

36.Электрическая проводимость (электропроводность, проводимость) — это величина, обратная электрическому сопротивлению. В СИ единицей электрической проводимости является сименс. Не следует путать электрическую проводимость, которая является характеристикой объекта (например, куска проволоки или резистора) и удельную электропроводность (характеристику вещества).Связь коэффициента теплопроводности K с удельной электрической проводимостью σ устанавливает закон Видемана — Франца:

K/ σ = ((π²/3)(k/e)²)T

где k — постоянная Больцмана, e — заряд электрона.

Работа выхода электронов из металла.

Работа которую нужно затратить для удаления электрона из металла в вакуум называется работой выхода. Электрон при выходе должен преодолеть задерживающее его эл. поле двойного слоя. Разность потенциалов в этом слое, называемая поверхностным скачком потенциала, определяется работой выхода электрона из металла. ??=A/e . Работа выхода выражается в электрон вольтах. 1 эВ равен работе совершаемой силами поля при перемещении элементарного эл. заряда при прохождении им разности потенциалов 1В.