skanuj0080

skanuj0080



160

160

(14)


Q = eNV - eNSl,

gdzie: N jest liczbą swobodnych elektronów w jednostce objętości, a i, / -przekrojem i długością przewodnika.

Zatem natężenie prądu, które jest równe stosunkowi ładunku Q przepływającego przez przekrój poprzeczny przewodnika do czasu przepływu i wyrazi się wzorem:

eNIS

t


t


(15)


= eNSue ,

gdzie prędkość unoszenia: ue-l/t.

Wyraźmy teraz opór właściwy metali poprzez wielkości mikroskopowe, tj. ue„ e, N. Wstawiając ue ze wzoru (13) do wzoru (15) i uwzględniając, że E = Ujl otrzymujemy:

;    I = e-N-S-/ie-E = e-N-Me-S-j.    (16)

Ze wzoru (|16) obliczamy opór:

1 l eN/i' ' S


(17)

a następnie podstawiając (17) do wzoru (2) liczymy opór właściwy p:

(18)


p = \/(eNpe)-

Widzimy, że wielkość ta jest odwrotnie proporcjonalna do koncentracji elektronów w metalu i do ich ruchliwości.

Lepszą zgodność z doświadczeniem daje kwantowa teoria przewodnictwa elektrycznego metali oparta na kwantowej statystyce Fermiego-Diraca [1, 2].

Literatura

[1]    J.Massalski, M.Massalska: Fizyka dla inżynierów, cz.2. WNT, Warszawa 1975.

[2]    D.Halliday R.Resnick: Fizyka, t.2. PWN, Warszawa 1984.

[3]    I.W.Sawieliew: Kurs fizyki, t.2. PWN, Warszawa 1989.

Ćwiczenie 13

Badanie zależności oporu elektrycznego metali i półprzewodników od temperatury

1. Wprowadzenie

1.1. Przewodnictwo metali

Jak wiadomo metale należą do dobrych przewodników elektrycznych. Ich dobre przewodnictwo jest wynikiem dużej liczby elektronów swobodnych. Są to tzw. elektrony przewodnictwa. Opór elektryczny (rezystancja) metali wzrasta z temperaturą, przy czym metale czyste wykazują większą zależność oporu od temperatury niż stopy. Szczególnie niską wrażliwość na zmiany temperatury wykazują stopy Cu, Ni i Mn (manganin, konstantan).

Atomy w metalu tworzą określoną sieć krystaliczną. Z rozważań kwanto-womechanicznych wynika, że ruch elektronów przewodnictwa w idealnej sieci krystalicznej metali odbywałby się bez jakichkolwiek przeszkód. Ich opór byłby równy zeru, czyli metal byłby jakby „przeźroczysty” dla elektronów. Jednakże sieć krystaliczna nigdy nie jest doskonała. Naruszenie ścisłej periodycz-ności sieci może być spowodowane np. przez znajdujące się w niej dyslokacje, domieszki lub luki (czyli węzły sieci nie zajęte przez atomy), a także przez termiczne drgania jonów sibci. W wyniku rozpraszania elektronów na niedosko-nałościach sieci i drgających jonach, pojawia się opór elektryczny metali.

Pierwszy rodzaj rozpraszania, na defektach i domieszkach, przy niewielkiej koncentracji domieszek nie zależy od temperatury i odgrywa największą rolę w niskich temperaturach składając się na tzw. oporność resztkową metalu. W czystych metalach jest ona z reguły bardzo mała, natomiast osiąga duże wartości w stopach. Stąd opór stopów jest zwykle większy od oporu czystych metali i słabo zależy od temperatury (np. dla konstantanu).

* Opracowali: K.Frankiewicz i A.Kubisz.


Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
skanuj0080 160 160 (14) Q - eNV = eNSl, gdzie: N jest liczbą swobodnych elektronów w jednostce objęt
skanuj0023 (59) 464 14. Leki przedwbakteryjne •    Związek jest najaktywniejszy, jeśl
skanuj0007 (16) C (a) - C (b) zawsze i tylko wtedy, gdy o R b gdzie R jest pewny relacją równościow
Jacek Rumiński - Język JAVA - Rozdział 8 jclass c = (env)->GetObjectClass(o); gdzie o jest zmienn
skanuj0137 średnicę plamki: d - 1,22 XI H-sinar, gdzie X jest długością fali użytego światła, n - ws
img029 29 gdzie L Jest liczbą dodatni? mniejazę od jedności. Funkcja f Jest więc odwzorowaniem zwęża
img196 gdzie M jest liczbą badanych obiektów, oraz zbiór cech: Z = [Z[% Z2.....ZN) gdzie N jest licz
IMG4 115 (2) 114 o. nrystaiizacja z tazy ciekłej 114 o. nrystaiizacja z tazy ciekłej 115 gdzie N je
4. Zapisz liczbę w postaci 2m, gdzie m jest liczbą całkowitą. a) 23 • 46 b) 4"5 • 82 c) 642
Uzupełnij podany schemat blokowy tak, aby znaleźć wartość y=Max {xi}, gdzie i jest liczbą natur
7.    Udowodnić, że istnieje liczba postaci 333333833338n, gdzie n jest liczbą
w5 Obroty •    Operacja symetrii: obrót o kąt ó = 360°/n. gdzie n jest liczbą
070 2 138 VIII. Algebra /l+/26 gdzie n jest liczbą naturalną. 8J9- ("75 ) (i+«r a-ty 8.22.

więcej podobnych podstron