Читать статья по математике: "Закон Ома электропроводности металлов как фундаментальное следствие нетеплового действия электрического тока" Страница 2
(Назад)
(Cкачать работу)коэффициента τ определяется с учетом теоремы Гаусса: , где – объемная плотность электрического заряда, из уравнения непрерывности , решение которогоописывает закон релаксации заряда в проводящей среде. Следовательно,есть постоянная времени релаксации электрического заряда (далее ) для данного материала.
Поскольку электрический ток представляет собой упорядоченное движение носителей заряда ненулевой массы, то в проводнике присутствует также кинетическая энергия дрейфового движения этих зарядов. Тогда для электронов проводимости металла получим:
, (4)
где учтены выражения для вектора плотности токаи удельной электрической проводимости[8]. Здесь me и e - масса и заряд электрона, n и- концентрация и дрейфовая скорость электронов проводимости,- среднее время свободного пробега электронов между столкновениями.
В итоге уравнение энергетического баланса процесса электропроводности в металле (1) запишется следующим образом:
. (5)
Видно, что при стационарном токе, в отличие от первого слагаемого , линейно нарастающего во времени, два других, иот времени не зависят и соотносятся друг с другом в соответствии с численными значениями временных коэффициентови . Определяемый аналитически коэффициентдля металлов при комнатной температуре [8] по порядку величины равен 10–13…10–14 с, а значение , cогласно [8, 6], примем ~ 10– 6 с. Несмотря на то, что wj численно меньшена 7-8 порядков, тем не менее, это слагаемое важно физически, так как отвечает за магнитную энергию проводника с током, и только оно сохраняется при переходе к сверхпроводимости, когда . Поскольку в рамках классической электродинамики физический механизм возникновения магнитного поля тока объяснятся лишь формальным релятивизмом (истинный магнетизма – это спиновый магнетизм), то далее этот вопрос не обсуждается.
Таким образом, в случае нормального (несверхпроводящего) металла энергетика процесса электропроводности количественно в основном определяется тепловой и электрической энергиями, поставляемыми источником стороннего поля, причем физический механизм их реализации един и обусловлен передачей ионам кристаллической решетки проводника энергии упорядоченного движения электронов проводимости.
Деформационная поляризация металлов под действием электрического тока.
В контексте рассматриваемого вопроса главной целью является выяснение природы электрической энергии , запасаемой в проводнике с током. Прежде всего, отметим, казалось бы, парадоксальную ситуацию, когда из закона Ома электропроводности металлов(где- вектор плотности тока, а- вектор электрической напряженности) следует странный на первый взгляд вывод о том, что данный закон подчиняется архаичному принципу Аристотелевой механики, согласно которому v ~ F. Очевидно, что в рамках общепринятой механики Ньютона парадокс отсутствует лишь при условии равенства нулю суммарной силы действия на электроны проводимости, то есть существует некая ответная сила, компенсирующая действие поля сторонних сил источника электрического тока. Таким образом, необходимо выяснить, прежде всего, механизм возникновения поля этой некой силы в металлическом проводнике.
Покажем, что закон Ома электропроводности обусловлен откликом среды на нетепловое воздействие со стороны
Похожие работы
Интересная статья: Быстрое написание курсовой работы