Природа электрического тока в металлах.
Сверхпроводимость.

Природа электрического тока в металлах.

Металлы обладают электронной проводимостью. Экспериментальные доказательства:

Опыт К. Рикке: пропускал ток в сотни ампер в течение длительного времени. Ожидал: в алюминии появится медь. Результат: отрицательный, т. е. ток не является направленным движением ионов.

Опыт Стюарта-Толмена:

1913 r. — Мандельштам - Папалекси предложили,

1916 г. — Стюарт - Толмен  осуществили экспериментально.

Длина провода=500 м (в катушке). Катушка вращалась с v =500 м/с: при рез­ком торможении свободные частицы двигались по инерции. По отклонению стрелки гальванометра определяли удельный заряд, по направлению отклонения  - знак заряда.

Электронная теория металлов (П. Друде, Г. А. Лоренц)

  1. Свободные электроны в металлах ведут себя как молекулы идеального газа. но  vэл>> vтепл.
  2. Движение свободных электронов в металлах подчиняется законам Ньютона.
  3. Свободные электроны в процессе хаотичного движения стал­киваются преимущественно с ионами кристаллической решетки.
  4. Двигаясь до следующего столкновения с ионами, электроны ускоряются электрическим полем и приобретают кинетическую энергию Ек.

Построить удовлетворительную количественную теорию движения электронов в металле на основе законов классической механики невозможно. Но можно примерно объяснить закон Ома.

$$ \rho = {\rho }_{0}\left(1+\alpha {t}^{\circ} \right) $$

$ \rho = {\rho }_{0}\left(1+\alpha {t}^{\circ} \right) $ - зависимость удельного сопротивления металла от температуры, где a - температурный коэффициент сопротивления (табличная величина). Полностью правильно объяснить проводимость металлов позволяет только квантовая теория.

 

Сверхпроводимость.

Явление открыто Хейке Камерлинг-Оннесом (Голландия) в 1911 г. на ртути и заключается в том, что при сверхнизких температурах сопротивление проводника может скачком падать до 0. Т.е. в таких проводниках не расходуется энергия на нагревание. В 1933 г. В. Мейснер открыл явление, состоящее в том, что внешнее магнитное поле не проникает в глубь сверхпроводника, если величина магнитного поля меньше критического значения (эффект Мейснера). В настоящее время открыты предсказанные В. Л. Гинзбургом высокотемпературные сверхпроводники (температуры выше температуры жидкого азота).