Учебно-методический комплекс по дисциплине Физика Часть II электричество и магнетизм Москва 2007г

Опыт Толмена и Стюарта. Суть опыта, проведенного в 1916г., состояла в определении удельного заряда носителей тока при резком торможении проводника (рис.6.2). В опыте для этой цели использовалась катушка из медного провода длиной 500м, которая приводилась в быстрое вращение (линейная скорость витков составляла 300м/с), а затем резко останавливалась. Заряд, протекавший по цепи за время торможения, измерялся с помощью баллистического гальванометра.

Найденный из опыта удельный заряд носителя тока , оказался очень близким к величине удельного заряда электрона , откуда был сделан вывод о том, что ток в металлах переносится электронами.


2.11. Основные положения классической электронной теории проводимости металлов Друде – Лоренца.
Исходя из представлений о свободных электронах как основных носителях тока в металлах, Друде (Drude P., 1863-1906) разработал классическую теорию электропровод-ности металлов, которая затем была усовершенствована Лоренцем (Lorentz H., 1853-1928).
Основные положения этой теории сводятся к следующим:
1). Носителями тока в металлах являются электроны, движение которых подчиняется законом классической механики.
2). Поведение электронов подобно поведению молекул идеального газа (электронный газ).
3). При движении электронов в кристаллической решетке можно не учитывать столкновения электронов друг с другом.
4). При упругом столкновении электронов с ионами электроны полностью передают им накопленную в электрическом поле энергию.
Средняя тепловая скорость хаотического движения электронов при Т≈300К составляет .
При включении электрического поля на хаотическое движение электронов накладывается упорядоченное движение (называемое иногда «дрейфовым»), происходящее с некоторой средней скоростью ; возникает направленное движение электронов – электрический ток. Плотность тока определяется по формуле .
Оценки показывают, что при максимально допустимой плотности тока в металлах j = 10⁷ А/м² и концентрации носителей 10²⁸ – 10²⁹м^-3 , . Таким образом, даже при очень больших плотностях тока средняя скорость упорядоченного движения электронов .