323
разреженности эфира и малого коэффициента его вязкости, а также в силу того, что в теле электрона плотность эфира на десятки порядков превышает плотность эфира в свободном пространстве, постоянная времени разгона электрона оказывается весьма большой и составляет десятки и сотни лет. Это объясняет природу космических лучей, но в условиях обычного эксперимента электрон практически остается неподвижным, так как площадь поверхности его мала, также мала и вязкость эфира, поэтому и сила отталкивания электрона от окружающей его среды мала, и время разгона соответственно велико.
8.2.6. Физическая сущность электрического тока в металле
При отсутствии электрического поля электроны в металле совершают хаотическое тепловое движение и имеют в пространстве хаотическую, т. е. равномерно распределенную ориентацию.
Под действием электрического поля хаотическое движение электронов в проводнике несколько упорядочивается. Это упорядочение проявляется двояко: во-первых, электроны во время свободного пробега начинают ориентироваться по полю, т. е. направление их осей приобретает общую составляющую вдоль направления электрического поля; во-вторых, электроны приобретают некоторое ускорение в общем направлении вдоль поля, увеличивая скорость и тем самым свой кинетическую энергию. Поэтому, несмотря на то что соударения электронов с электронными оболочками атомов проводника их вновь дезориентирует, в целом образуется поток электронов, имеющих уже некоторую общую ориентацию по направлению электрического поля (рис. 8.4 ).
Рис. 8.4. Ориентирование спинов электронов вдоль электрического поля.
Эта ориентация электронами теряется после каждого соударения с поверхностями молекул металла, но затем частично восстанавливается
324
за время пробега между соударениями. В результате в среднем вся совокупность электронов в металле смещается вдоль оси проводника и, кроме того, оказывается развернутой под некоторым общим углом относительно плоскости, перпендикулярной оси проводника. Величина этого угла может быть определена исходя из особенностей структуры магнитного поля, возникающего вокруг проводника при прохождении по нему электрического тока.
Величина тока, протекающего по проводнику, составит
/ = eNSvq = edn/dt = dq/dt, (8.44)
где е - заряд электрона, равный 1,64 О-19 Кл; N - число электронов в единице объема проводника; S - сечение проводника; vq - скорость смещения электронов вдоль оси проводника; п - число электронов в заряде q, протекающих через сечение проводника.
Скорость перемещения электронов vnp вдоль провода сечением Sip определится выражением
I
vnp =--■ (8.45)
е№щ
Если полагать, что число электронов N в проводнике равно числу атомов металла, то тогда в единице объема содержится порядка 1030 м-3 электронов, следовательно, среднее расстояние между электронами составляет d = Ю40 м и при сечении проводника в б'щ, =1 мм2 получим, что в его поперечном сечении содержится ns = 1014 электронов, что соответствует заряду
qu = ns-e = 10144,6 40“19 = 1,640“5 Кл.
При токе 1А через поперечное сечение проводника в 1с должен пройти заряд в 1 Кл, следовательно, должно пройти 6,25 4 О4 зарядов qn. Учитывая, что среднее расстояние между электронами составляет 1СГ10 м, получаем среднюю скорость перемещения электронов вдоль проводника
Venp =dqu= 1СГ10-6,25404 =6,25 4 О-6 м/с = 6,25 мкм/с.
Напряженность электрического поля Е есть сила, действующая на единичный электрический заряд. Сила, действующая на электрон,