Физика (Электричество)_ЛЕКЦИИ И ВОПРОСЫ / OF4_6_Проводники Электрическая ёмкость_mini

4.6. Проводники. Электрическая ёмкостьсть

4.6.1.Проводники

4.6.2.Модель металла Дрý де–Лоренца

4.6.3.Электроёмкость проводника

4.6.4.Конденсаторы

4.6.5.Ёмкость простых конденсаторов и двухпроводной линии

4.6.6.Размерность абсолютной диэлектрической проницаемости в СИ

4.6.7.Энергия заряженного конденсатора

4.6.8.Соединения конденсаторов

4.6.1. Проводники

...ищем только истины, насколько нам ум позволяет её обнаружить.

Чарльз Дарвин

Проводники

(Conductos)

Проводниками электрических зарядов называют вещества,

содержащие в своей структуре свободные носители зарядов, способные перемещаться в веществе под действием электрического поля.

Электропроводность (электропроводимость) – способность вещества осуществлять под действием электрического поля направленное (упорядоченное) движение носителей зарядов, называемое электрическим током.

Проводники – вещества, хорошо проводящие электрический ток.

Проводниками являются металлы и сплавы (проводники первого рода), электролиты (проводники второго рода),

ионизованные газы и плазма (электрически нейтральное состояние вещества).

Классическая модель проводника

Согласно классической теории электропроводности

электропроводность металлов обусловлена присутствием свободных носителей заряда в металле. Свободные носители заряда – электроны проводимости

– в классической теории электропроводности рассматривают как идеальный «электронный газ», заполняющий решётку металла.

В классической электронной теории металлов

предполагается, что движение электронов проводимости подчиняется законам классической механики Ньютона. Далее, в этой теории пренебрегают взаимодействием электронов между собой, а взаимодействие электронов с положительными ионами решётки сводят только к соударениям.

Характерные значения электрофизических параметров диэлектриков, полупроводников и металлов

Характерные значения удельных сопротивлений диэлектриков, полупроводников и металлов

4.6.2. Модель металла Дррýý деде–– Лоренца

Согласно теории металлов Дрý де,

предложенной немецким физиком Паулем Дрý де в 1900 г., металл состоит из свободных электронов

(электронный газ) и тяжёлых положительных ионов, которые можно считать неподвижными.

В отсутствие электрического поля скорости электронов в металле направлены совершенно хаотично. Точки – электроны, кружки – положительные ионы, стрелки – векторы скорости электронов

При наличии электрического поля Е в металле скорости всех электронов получают изменение, указанное векторами, которые направлены противоположно полю Е; возникает электрический ток. Точки – электроны, кружки – положительные ионы, стрелки – векторы скорости электронов

Затруднения классической теории проводимости

Теория металлов Друде, дополненная и развитая голландским физиком Хендриком Лоренцем (1853-1928 гг.), будучи классической теорией, принципиально не могла объяснить ряд экспериментальных фактов:

•отсутствие электронного вклада в теплоёмкость, равного

2/3nk;

•величину длины свободного пробега λ электронов, превосходящую в сотни раз расстояние между ионами;

•знак постоянной Холла, который может быть как отрицательным, так и положительным;

•зависимость сопротивления многих металлов от внешнего магнитного поля (магнетосопротивление);

•наблюдаемые значения термоЭДС, которые примерно на 2 порядка меньше, чем следует из этой теории.