Билет №19
Электрический ток в металлах
Носителями свободных зарядов в металлах являются электроны. Их концентрация велика – порядка 10 в28степени 1/м3. Эти электроны участвуют в беспорядочном тепловом движении. Под действием электрического поля они начинают перемещаться упорядоченно со средней скоростью 10 в минус4 степени м/с. Наличие свободных электронов в металлах было доказано в опытах Л. И. Мандельштама и Н. Д. Папалекси (1913 г.), Б. Стюартом и Р. Толменом (1916 г.).
Опыт проводился следующим образом: на катушку наматывают проволоку, концы которой припаивают к двум металлическим дискам, изолированным друг от друга. К концам дисков при помощи скользящих контактов присоединяют гальванометр. Катушку приводят в быстрое движение, а затем резко останавливают. После резкой остановки катушки свободные заряженные частицы некоторое время движутся относительно проводника по инерции, и, следовательно, в катушке возникает электрический ток. Ток существует незначительное время, так как из-за сопротивления проводника заряженные частицы тормозятся и упорядоченное движение частиц, образующее ток прекращается. Ток (в металлах) создается движением отрицательно заряженных частиц. Переносимый при этом заряд пропорционален отношению заряда частиц, создающих ток, к их массе, т. е. |q|/m. Поэтому, измеряя заряд, проходящий через гальванометр за время существования тока в цепи, удалось определить это отношение. Оно оказалось равным 1,8▪10¹¹ Кл/кг. Скорость упорядоченного движения электронов прямо пропорциональна напряженности поля в проводнике (ν~E). Итак, электрический ток в металлах это направленное и упорядоченное движение свободных электронов.