Ацюковский В.А. Эфиродинамические основы электромагнетизма, 2-е изд. — М.:Энергоатомиздат, 2011. — 194 с. — ISBN 978-5-283-03317-4

В начало   <<<     Страница 82   >>>    1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  31  32  33  34  35  36  37  38  39  40  41  42  43  44  45  46  47  48  49  50  51  52  53  54  55  56  57  58  59  60  61  62  63  64  65  66  67  68  69  70  71  72  73  74  75  76  77  78  79  80  81  82  83  84  85  86  87  88  89  90  91  92  93  94  95  96  97  98  99  100  101  102  103  104  105  106  107  108  109  110  111  112  113  114  115  116  117  118  119  120  121  122  123  124  125  126  127  128  129  130  131  132  133  134  135  136  137  138  139  140  141  142  143  144  145  146  147  148  149  150  151  152  153  154  155  156  157  158  159  160  161  162  163  164  165  166  167  168  169  170  171  172  173  174  175  176  177  178  179  180  181  182  183  184  185  186  187  188  189  190  191  192  193  194 

82

Глава 3.

при прохождении по нему электрического тока. А поскольку амплитуда колебаний поверхности электронной оболочки атомов возрастает, то и число столкновений электронов с атомами возрастает, что и является причиной увеличения электрического сопротивления проводника при нагреве.

При разогреве проводника его сопротивление возрастает за счет возрастания амплитуды колебаний электронных оболочек атомов и сокращения в связи с этим длины свободного пробега электронов. Для меди относительное сокращение длины пробега составляет 4,33·10–3 К–1 , для алюминия — 4,6·10–3 К–1 , и при изменении температуры на 10 град. длины свободного пробега электронов составят 2,54·10–10 м и 1,56·10–10 м соответственно.

Плотность тока, протекающего по проводнику, определится из выражения

j = Ne∆v, (3.39)

поскольку она пропорциональна объемной плотности электронов в металле, величине элементарного заряда и средней скорости электронов вдоль оси проводника. Подставляя соответствующие значения величин, получим:

Ne2l j= E=sE, (3.40)

mu

что и выражает закон Ома в дифференциальной форме.

Умножая левую и правую части выражения на объем проводника V = SL, где S — площадь сечения проводника, а L — его длина, получаем

jSL = σЕSL. (3.41)

Поскольку значение тока в проводнике равно

I = jS, (3.42)

а падение напряжения на проводнике равно

Эфиродинамическая сущность электромагнетизма

83

U = EL, (3.43)

Получим

US U =s

I=s = , (3.44)

LR

где

1L rL R= = (3.45)

sSS

есть активное сопротивление всего проводника, а ρ = 1/σ — его удельное сопротивление.

Мощность, затрачиваемая на создание тока в проводнике, составит:

P = F∆vV, (3.46)

где F = EeN — сила, воздействующая на электроны; ∆v — приращение скорости электронов; V = SL — объем проводника. Подставляя соответствующие значения, получаем

Ee l2 22

P=EeN SL = E σSL = EL·EσS = UI = I R = U /R, (3.47)

mu

где U – падение напряжения на проводнике, I – ток в проводнике.

Выражение отражает значение активной мощности, которую необходимо затратить в проводнике, имеющего сопротивление R для пропускания в нем тока I. Эта мощность затрачивается на разогрев проводника и не возвращается обратно в цепь.

С изложенных позиций может быть рассмотрен и механизм сверхпроводимости.

При понижении температуры уменьшается не только тепловая скорость самих электронов, но и амплитуда волн на поверхностях электронных оболочек молекул. Начиная с некоторого значения температуры электроны металла, попавшие в трубки электриче-



Hosted by uCoz