Законы и соотношения

Цель работы

Определение удельного сопротивления металлов и других низкоомных материалов с помощью измерительного усилителя.

Явление

Явление, изучаемое в работе – протекание тока в низкоомных материалах.

Понятия

1. Электрический ток – всякоеупорядоченное движение электрических зарядов. Электрический ток называется постоянным, если сила тока и его направление не изменяются с течением времени.

2. Сила тока – скалярная физическая величина, равная отношению заряда dq, переносимого сквозь рассматриваемую поверхность (в случае тока проводимости – через поперечное сечение проводника) за малый промежуток времени, к величине dt этого промежутка.

3. Электрическое сопротивление – отношение напряжения (U) на участке электрической цепи к силе тока (I).

4. Напряжение – отношение работы (А) сил электрического поля при перемещении заряда (q) из одной точки в другую к величине заряда.

5. Удельное сопротивление – сопротивление единицы длины проводника единичной площади сечения.

6. Скорость дрейфа – средняя скорость направленного движения носителей заряда.

7. Электроны проводимости (свободные электроны) – носители тока, образовавшиеся из валентных электронов атомов металла, которые не принадлежат определенному атому, а являются общими электронами.

8. Плотность тока – направление электрического тока в различных точках рассматриваемой поверхности и распределение силы тока по этой поверхности.

9. Теплоемкость – физическая величина, численно равная отношению количества теплоты, сообщаемого телу, к изменению температуры тела в рассматриваемом термодинамическом процессе.

10. Энергия Ферми (уровень Ферми) – максимальное значение энергии, которую может иметь электрон в металле при температуре абсолютного нуля.

11. Электрохимический потенциал – потенциал, соответствующий энергии Ферми.

12. Потенциал – физическая величина, определяемая потенциальной энергией единичного положительного заряда помещенного в какую-либо точку электростатического поля.

13. Принцип Паули – принцип, согласно которому в каждом энергетическом состоянии может находиться только один электрон.

Законы и соотношения

1. Атомно-кинетическая теория идеальных газов:

, где – средняя скорость теплового движения; k – постоянная Больцмана. Температуре 300 К соответствует средняя скорость порядка м/с.

2. Аналитическое выражение закона Ома:

, где E - напряженность электрического поля, γ - удельная электропроводность.

3. Отношение удельной теплопроводности к удельной проводимости металла:

, где γ - удельная электропроводность, L₀ - число Лоренца, T – температура, λ _Т - электронная теплопроводность.