Page 229 - 4399

18. ЕЛЕКТРИЧНИЙ СТРУМ В МЕТАЛАХ, ГАЗАХ І
ЕЛЕКТРОЛІТАХ

18.1 Класична теорія провідності металів

Почнемо розгляд цієї теми з струму в металах. У кінці
XIX століття дослідним шляхом було доведено, що носіями
струму в металах є вільні електрони. Існування вільних
електронів можна пояснити тим, що при утворенні
кристалічної гратки від атомів відділяються найменше всього
зв’язані (валентні) електрони, які стають “колективною
власністю” всього куска металу. Виходячи з уявлення про
вільні електрони Друде розробив класичну теорію провідності
металів, яка потім була вдосконалена Лоренцом. Згідно з цією
теорією вільні електрони в металі можна розглядати як
ідеальний електронний газ. Середня швидкість хаотичного
8 kT
(теплового) руху  u  = , де m – маса електрона. Як
 m
5
показують підрахунки <u > становить величину порядку 10
м/с. У той самий час швидкість напрямленого руху електронів
навіть при дуже великих значеннях густини струму становить

3
величину порядку 10 м/с. Тому середній час вільного
пробігу електронів буде залежити саме від швидкості
теплового руху електронів, сама ж середня довжина вільного
пробігу електрона зумовлена зіткненням електронів з йонами
кристалічної гратки.
За наявності електричного поля з напруженістю E на
кожний електрон діє сила F  eE . Під дією цієї сили електрон
за час вільного пробігу рухається з прискоренням:
F eE
a   (18.1)
m m

228