контрольная по физике. Лекция 16 Природа электрического тока в металлах. Опыт Рикке
 Скачать 0.54 Mb.
|
Лекция №16 Природа электрического тока в металлах. Опыт Рикке. Целью данного эксперимента бы- ло выяснение вопроса – существует ли хотя бы в малейшей степени перенос вещества при прохождении тока по металлу? С этой целью Рикке взял три цилиндра с тщательно отпо- лированными торцами, составил из них электрическую цепь, и пропускал по этой цепи ток в одном направлении в течение длительного времени (1 год). Оказалось, что на кон- тактирующих торцах цилиндров не обнаружено следов другого металла. Отсюда следо- вал вывод, что прохождение электрического тока по металлу не связано с переносом ве- щества. Опыт Стюарта и Толмена. Идея эксперимента: если проводник разогнать до большой скорости и затем резко затормозить, то свободные носители заряда продолжат движение по инерции, и в цепи должен возникнуть кратковременный ток. Его реализация – катуш- ка, на которую намотана проволока, приводится во вращательное движение и затем рез- ко тормозится. Концы проволоки посредством скользящих контактов соединены с галь- ванометром. На основании этих экспериментов удалось определить отношение e/m носи- телей заряда в металлах. Оно оказалось равным 1,8·10 11 Кл/кг. Эта величина совпала с от- ношением e/m для электрона, найденным ранее из других опытов. Классическая теория проводимости металлов. Друде и Лорентц предложили рассматри- вать электроны в металле как свободный газ. Скорость теплового хаотического движения свободных электронов определяется соотношением: При комнатной температуре она составляет величину 10 5 м/с Скорость упорядоченного движения электронов в металле. Еевеличину можно оценить, считая, что на каждый атом металла приходится по одному свободному электрону. Даже при сравнительно больших токах она составляет всего 10 -3 м/с. Контактные явления. Понятие о работе выхода. Работа выхода – это энергия, которую необходимо затратить, чтобы удалить электрон из металла в вакуум на ∞. В классиче- ском вариантеработа выхода – это работа, совершаемая против сил зеркального изобра- жения F з.и. . Проблема интегрирования от 0 решается в предположении о существовании двойного электрического слоя на границе металла, где а- толщина этого слоя А вых = е 𝟐 𝟖𝝅 ∙ 𝜺 𝟎 ∙ а Контактная разность потенциалов. Контактная разность потенциалов обусловлена выравниваем токов, текущих из одного металла в другой. Если в замкнутой цепи из двух разнородных металлов изменить темпе- ратуру одного из контактов, то в цепи появляется ток за счет возникновения термоэдс. Эффект Пельтье состоит в том, что при пропускании тока по цепи, составленной из разно- родных металлов, на фоне Ленц-Джоулева тепла на одном из контактов происходит до- полнительное выделение теплоты, а на другом– ее поглощение. Этот эффект объясняется различием средней энергии электронов в этих металлах. Ток в жидкостях Ток в жидкостях связан с переносом вещества Закон Фарадея: масса вещества (m), выделившегося на катоде, прямо пропорциональ- на заряду (q), прошедшему через электролит: m = k·I·Δt = k·q где k— электрохимический эквивалент вещества численно равный массе выделившегося вещества, при переносе заряда в 1 Кл. T k 2 3 2 V m 2 |