|
Экспериментально показано, что в металлах ионы не
принимают участия в перенесении электрических зарядов, так как в противном
случае электрический ток обязательно сопровождался бы переносом материала, что
не наблюдалась. В опытах с инерцией электронов было установлено, что
электрический ток в металлах обусловлен упорядоченным движением свободных
электронов.
Если внутри металла нет
электрического тока, то электроны проводимости совершают беспорядочное движение
(тепловое): в каждый момент времени они имеют неодинаковые скорости и различные
направления.
Суммарный заряд,
проходящий через любую площадку внутри металла, в отсутствие внешнего поля
равен нулю. Если к концам проводника присоединить разность потенциалов, т.е.
создать внутри проводника поле напряженностью Э, то на каждый электрон будет
действовать сила, направленная противоположно полю. В результате возникает
электрический ток. На основании представлений об электрическом газе легко
объясняется большая теплопроводимость металлов. В самом деле, свободные
электроны, участвуя в тепловом движении и обладая большой подвижностью, будут
способствовать выравниванию различий в температуре тела.
В металлах концентрация
электронов проводимости почти не зависит от температуры. Существует группа
материалов, в которых электрический ток также обусловлен перемещением свободных
электронов, однако концентрация этих электронов зависит от температуры:
удельное сопротивление таких материалов при понижении температуры сильно
возрастает, а при повышении температуры – значительно уменьшается. Такие
материалы являются электронными проводниками. К полупроводником относятся:
кремний, германий, селен и многие соединения металлов с серой, селеном,
теллуром, а также некоторые органические соединения. В полупроводниках, как и
в металлах, при прохождении тока не происходит никаких химических изменений.
Это свидетельствует о том, что ионы не принимают участия в перенесении зарядов.
Для того чтобы увеличить
концентрацию свободных электронов в полупроводниках, необходимо затратить
некоторую энергию для отрыва связанных электронов. Её называют энергией
ионизации. При повышении температуры увеличивается количество электронов с
тепловой энергией, превышающей, т.е. растёт доля свободных электронов.
Справочник для школьника. Физика.
Стр. 239
Словарь юного физика.
Стр. 241-242
|
