ДИПЛОМНІ КУРСОВІ РЕФЕРАТИ


ИЦ OSVITA-PLAZA

Реферати статті публікації

Пошук по сайту

 

Пошук по сайту

Головна » Реферати та статті » Фізика » Фізика твердого тіла

Класична електронна теорія металів
В основі електронної теорії металів лежить уявлення про електронний газ, що складається з вільних електронів (модель Друде). Електронному газу приписують властивості ідеального одноатобагато газу. Вільні електрони безперервно хаотично рухаються, причому середня кінетична енергія їх руху дорівнює . Вони обмінюються енергією з кристалічною решіткою при зіткненнях. Під дією зовнішнього електричного поля в металі виникає дрейф вільних електронів. Електрони прискорюються в проміжках між двома подальшими зіткненнями і передають при зіткненні отриману в електричному полі енергію кристалічній решітці. На основі цих уявлень можна пояснити ряд властивостей металів.
У проміжку між двома подальшими зіткненнями електрони під дією зовнішнього електричного поля рухаються з прискоренням , де - заряд електрона; E– напруженість електричного поля; m – маса електрона.
Максимальна швидкість електронів перед зіткненням дорівнює
,
де — середній час вільного пробігу електронів (час релаксації).
Середня швидкість дрейфу електронів дорівнює половині максимальної, оскільки відразу ж після зіткнення швидкість дрейфу електрона дорівнює нулю, а потім зростає з часом лінійно:
.
Підставивши даний вираз у формулу густини струму , отримаємо , тобто щільність струму в провіднику пропорційна напруженості електричного поля в ньому, а це є формулювання закону Ома. Таким чином, виведений закон збігається із знайденим експериментально. Множник є питомою електропровідністю металу. Якщо врахувати, що дрейфова швидкість електронів значно менша, ніж швидкість їх теплового руху, то час вільного пробігу електрона визначається так: , де - середня довжина вільного пробігу електрона; - середня швидкість його теплового руху. У класичній електронній теорії припускається, що дорівнює міжатомній відстані в кристалі. Отже, . Виведення цієї формули не можна вважати строгим, оскільки розглядався рух окремого «середнього» електрона, а отримані висновки поширювалися на всі вільні електрони. Правильнішим був би розгляд дії електричного поля на всю сукупність вільних електронів, причому їх сумарний імпульс змінюється під дією поля і зіткнень електронів їз решітками. Такий розгляд приводить до того, що середня дрейфова швидкість електронів виявляється удвічі більшою отриманої нами, і, отже, формула набере такого вигляду: . З цього виразу видно, що питома електропровідність металу залежить від природи металу (n і ) і від температури. Температурна залежність, яку дає електронна теорія, не відповідає експерименту, оскільки з дослідів відомо, що електропровідність змінюється приблизно обернено пропорційно до Т. Із останньої формули ніяк не випливає, що перехід металів у надпровідний стан повинен відбуватися стрибком при температурах вище за абсолютний нуль.
У електронній теорії металів можна вивести і деякі інші експериментальні закони. Наприклад, закон Відемана-Франца. Відкритий дослідним шляхом закон свідчить: відношення коефіцієнта теплопровідності металу до його питомої електропровідності однакове для всіх металів при однаковій температурі.
Таким чином, у випадку законів Ома, Відемана-Франца, Джоуля-Ленца електронна теорія дає задовільну якісну узгодженість з експериментом. Але електронна теорія приводить до значної розбіжності з дослідними даними при поясненні ряду важливих властивостей металів. Прикладом цього може слугувати величина молярної теплоємності металів. Згідно з електронною теорією вільні електрони металу обмінюються енергією при зіткненнях із кристалічною решіткою, і тому молярна теплоємність металу C( повинна складатися з теплоємності кристалічної решітки Cv і теплоємності електронного газу Cел, а саме: C(=Cv+Cел.
Теплоємність кристалічної решітки за законом Дюлонга і Пті дорівнює Cv=3R. Припускаючи, що число вільних електронів в металі дорівнює числу атомів і що електрони мають три ступені вільності, отримаємо Cел=3/2R. Молярна теплоємність металу повинна дорівнювати C(=9/2R. У той самий час для діелектриків, у яких немає вільних електронів, молярна теплоємність дорівнює 3R. Але дослід показує, що молярні теплоємності металів і діелектриків істотно не відрізняються. Електронна теорія металів ніяк не пояснює і залежність теплоємності металів від температури. Обмеженість класичної електронної теорії металів є наслідком того, що вона розглядає вільні електрони як класичні частинки, а сукупність їх електронний газ - як класичний ідеальний газ.

Ви переглядаєте статтю (реферат): «Класична електронна теорія металів» з дисципліни «Фізика твердого тіла»

Заказать диплом курсовую реферат
Реферати та публікації на інші теми: Причини, симптоми та наслідки фінансової кризи банківської устано...
Соціальна структура та соціальна стратифікація суспільства
ПРАКТИКА ВИКОРИСТАННЯ РІЗНИХ ФОРМ ФІНАНСОВОЇ САНАЦІЇ НА ПРИКЛАДІ ...
Дослідження наявної санаційної концепції
Звіт ліквідатора. Ліквідаційний баланс


Категорія: Фізика твердого тіла | Додав: koljan (08.12.2013)
Переглядів: 1698 | Рейтинг: 1.0/1
Всього коментарів: 0
Додавати коментарі можуть лише зареєстровані користувачі.
[ Реєстрація | Вхід ]

Онлайн замовлення

Заказать диплом курсовую реферат

Інші проекти




Діяльність здійснюється на основі свідоцтва про держреєстрацію ФОП