Стартовая Предметный указатель Новости науки и техники
Новости науки и техники
Четыре способа сломать космический аппарат
Наиболее громкие катастрофы космических аппаратов, которые произошли в результате ошибок обслуживающего персонала (Ракета "Протон-М" со спутниками ГЛОНАСС, метеорологический спутник NOAA-N Prime, ракета Ariane 5, зонды "Фобос-1" и "Фобос-2". Далее...

Крушения космических аппаратов

электропроводность

ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ (электрическая проводимость, проводимость) — способность вещества пропускать электрический ток под действием электрич. поля, а также физ. величина, количественно характеризующая эту способность. Э. обусловлена присутствием свободных носителей заряда в твёрдом теле, направленное движение к-рых и есть электрич. ток.

В однородных изотропных проводниках плотность электрического тока j в данной точке связана с напряжённостью электрич. поля в той же точке Ома законом200000589-11.jpg постоянный коэф. пропорциональности а наз. Э. или уд. Э., или проводимостью. Единицей измерения Э. в СИ служит 200000589-12.jpg в физике чаще используется 200000589-13.jpg в системе СГСЭ и в Гаусса системе единиц Э. имеет размерность, обратную времени, и единицей Э. является200000589-14.jpg

В анизотропных проводниках, напр, в монокристаллах, Э. для разных направлений может быть различной. Это приводит к неколлинеарности векторов200000589-15.jpgи тензорной связи между ними:200000589-16.jpgЭ. в этом случае описывается тензором второго ранга sik. Тензор Э. удовлетворяет соотношениям Онсагера (см. Онсагера теорема)200000589-17.jpgт. е. является симметричным [при наличии магн. поля200000589-18.jpgэти соотношения принимают вид:200000589-19.jpgт. е. симметричность тензора Э. нарушается].

Вблизи состояния термодинамич. равновесия гл. значения тензора Э.200000589-20.jpgположительны, что является следствием закона возрастания энтропии (см. Второе начало термодинамики). В общем случае зависимость200000589-21.jpgнелинейна, т. к.200000589-22.jpgзависит от200000589-23.jpgв этом случае вводят понятие диффе-ренц. Э.200000589-24.jpg(в случае анизотропного проводника 200000589-25.jpg ). В сильно неравновесных условиях (сильное электрич. поле, интенсивное освещение) дифференц. Э. в нек-рой области электрич. полей может стать отрицательной (см. Отрицательное дифференциальное сопротивление ).Теоретич. анализ показывает, что в нек-рых особых неравновесных ситуациях возможна отрицат. полная Э. 200000589-26.jpg (это означает, что векторы электрич. поля и плотности тока антипараллельны, т. е. ток течёт навстречу полю).

В случае диспергирующей среды связь между200000589-27.jpg не имеет указанного выше простого вида, а носит нелокальный характер: значение плотности тока в данной точке 200000589-28.jpg в момент времени t определяется не одним лишь значением200000589-29.jpgа значениями200000589-30.jpgво всех точках проводника во все предшествующие t моменты времени и описывается интегральным соотношением. Если проводящая среда линейна (её свойства не зависят от напряжённости электрич. поля), стационарна (свойства не зависят явно от времени) и пространственно однородна, то существует простая связь между пространственно-временными фурье-образа-ми ф-ций200000589-31.jpg


200000589-32.jpg


В таком случае говорят об Э., зависящей от частоты200000589-33.jpg (временная дисперсия) и волнового вектора200000589-34.jpg(пространственная дисперсия). Величина 200000589-35.jpg в общем случае комплексна, её действительная и мнимая части связаны дисперсионными соотношениями, аналогичными КрамерсаКронига соотношениям. Э. связывается с корреляционными функциями токов Кубо формулами.

Э. связана с подвижностью носителей заряда ц соотношением200000589-36.jpg где q — заряд носителя, п — концентрация носителей. В случае, когда Э. осуществляется неск. сортами носителей, характеризующимися зарядами200000589-37.jpgпо-движностями200000589-38.jpgи концентрациями200000589-39.jpgполная Э. равна сумме парциальных Э.:


200000589-40.jpg

Физ. механизм, величина и температурная зависимость Э. лежат в основе классификации твёрдых тел на диэлектрики, полупроводники и металлы .Диэлектрики в равновесном состоянии характеризуются отсутствием свободных электронов, Э. в них осуществляется посредством перескоков собств. или примесных ионов между соседними узлами кристаллич. решётки или междоузлиями и носит активац. характер, экспоненциально возрастая при повышении темп-ры по закону

22222000-1.jpg

где Е,—энергия активации Э.; коэф. стс зависит от темп-ры, но значительно слабее, чем экспоненц. множитель. Э. диэлектриков варьирует в диапазоне от 1(Г18 до 10"8 Ом"1 -см"1 при комнатной темп-ре. В сильных элек-трич. полях Э. диэлектриков сильно возрастает.

В полупроводниках Э. осуществляется движением электронов проводимости и дырок (см. Зонная теория ),подвижность к-рых на много порядков превышает подвижность ионов. В соответствии с этим Э. у полупроводников намного больше, чем у диэлектриков; она составляет при комнатной темп-ре 10~7—103 Ом"1 -см"1 и сильно зависит от хим. состава и наличия примесей. Температурная зависимость Э. полупроводников определяется в осн. быстрым повышением концентрации электронов и дырок с ростом темп-ры, описываемым экспоненц. законом (2); подвижность при этом также меняется, но обычно значительно медленнее, по степенному закону. В неупорядоченных полупроводниках возможна также прыжковая проводимость. Э .полупроводников сильно зависит от внеш. воздействий (магн. поля, освещения, ионизирующего облучения, давления и др.).

Металлы характеризуются высокой (сравнимой с числом атомов в единице объёма) концентрацией носителей заряда, с чем связана их высокая Э. (104—106 Ом"1 -см"1 при комнатной темп-ре). Концентрация носителей в металлах отлична от нуля даже при абс. нуле, температурная зависимость Э. обусловлена изменением (увеличением) длины свободного пробега (и, следовательно, подвижности) носителей при понижении темп-ры. При низких темп-pax Э. многих металлов и сплавов становится бесконечной (см. Сверхпроводимость ).Э. металла связана с его теплопроводностью Видемана—Франца законом. Величина Э. определяет глубину проникновения эл--магн. поля в проводник (см. Скин-эффектвремя релаксации объёмного заряда.

Существует ряд явлений, родственных Э., в к-рых перенос носителей заряда осуществляется не электрич. полем, а градиентом темп-ры (см. Термоэлектрические явления ),звуковыми волнами (см. Акустоэлектрический эффект ),световым излучением (см. Увлечение электронов фотонами)и т. п. Э. жидкостей, газов и плазмы обладает рядом особенностей, отличающих её от Э. твёрдых тел (см. Электрические разряды в газах, Электрический пробой, Электролиз). Э. М. Эпштейн.


  Предметный указатель