Лекция
Привет, Вы узнаете о том , что такое электропроводность металлов, Разберем основные их виды и особенности использования. Еще будет много подробных примеров и описаний. Для того чтобы лучше понимать что такое электропроводность металлов , настоятельно рекомендую прочитать все из категории Материаловедение и материалы электронных аппаратов.
В основе классической электронной теории металлов, развитой Друде и Лоренцом, лежит представление об электронном газе, состоящем из свободных (коллективизированных) электронов. Электронному газу приписываются свойства идеального газа, т.е. движение электронов подчиняется законам классической статистики.
Если считать, что атомы в металле ионизированы однократно, то концентрация свободных электронов будет равна концентрации атомов и может быть рассчитана по формуле
где d – плотность материала; A – атомная масса; NA – число Авогадро. Плотность тока в проводнике определяется выражением
где v – средняя скорость направленного движения носителей заряда.
В медном проводнике плотности тока 106 А/м2 соответствует скорость дрейфа электронов порядка 10–4 м/с. Средняя скорость теплового движения u при температуре 300 К составляет порядка 105 м/с. Таким образом, можно считать, что в реальных условиях выполняется неравенство v << u .
Основным недостатком классической теории является не только представление о существовании свободных электронов, но, главное, применение к ним законов классической статистики Максвелла – Больцмана, согласно которой распределение электронов по энергетическим состояниям описывается экспоненциальной функцией
При этом в каждом энергетическом состоянии может находиться любое число электронов, что противоречит принципу Паули, согласно которому в каждом состоянии могут находиться только два электрона с разными спинами.
В квантовой теории вероятность заполнения энергетических состояний электронами определяется функцией Ферми:
где Э – энергия уровня, вероятность заполнения которого определяется; ЭF – энергия характеристического уровня, относительно которого кривая вероятности симметрична (энергия Ферми). Об этом говорит сайт https://intellect.icu . При Т = 0 К F(Э) = 1, если Э ≤ ЭF.
Таким образом, величина ЭF определяет максимальное значение энергии, которую может иметь электрон в металле при температуре абсолютного нуля. Соответствующий ей потенциал φF = ЭF /e называют электрохимическим потенциалом.
Распределение электронов по энергиям определяется вероятностью заполнения уровней и плотностью квантовых состояний в зоне:
где dn – число электронов, приходящихся на энергетический интервал от Э до Э + dЭ; N(Э) – плотность разрешенных состояний в зоне.
Рис. 2.1. Распределение электронов по энергиям в металле: 1 – Т = 0 К; 2 – Т ≠ 0 К
Общая концентрация электронов в металле находится путем интегрирования по всем заполненным состояниям (рис.
Системы микрочастиц, поведение которых описывается статистикой Ферми – Дирака, называют вырожденными.
Рис электропроводность
Рис подвижность
Удельное сопротивление, зависимость сопротивления от температуры
Данная статья про электропроводность металлов подтверждают значимость применения современных методик для изучения данных проблем. Надеюсь, что теперь ты понял что такое электропроводность металлов и для чего все это нужно, а если не понял, или есть замечания, то не стесняйся, пиши или спрашивай в комментариях, с удовольствием отвечу. Для того чтобы глубже понять настоятельно рекомендую изучить всю информацию из категории Материаловедение и материалы электронных аппаратов
Из статьи мы узнали кратко, но содержательно про электропроводность металлов
Комментарии
Оставить комментарий
Материаловедение и материалы электронных аппаратов
Термины: Материаловедение и материалы электронных аппаратов