Электродвижущая сила

Заряд перемещается в сторону большего потенциала. Чтобы ток тек по кругу, необходимо стороннее воздействие на заряд (источник тока).

Источник тока –устройство, в котором происходит подъем на потенциал.

Сторонние силы можно охарактеризовать работой, которую они совершают над перемещающимися по цепи зарядам.

ЭДС –физическая величина, равная работе сторонних сил по перемещению единичного положительного заряда по замкнутому контуру.

Е_ст. = , где Е_ст –напряженность поля сторонних сил, F –сторонняя сила

А = - общая работа электрического поля на неоднородном участке

Величина, численно равная работе, совершаемой электростатическими и сторонними силами при перемещении единичного и стороннего заряда, называется падением напряжения или просто напряжением на данном участке цепи.

Участок цепи, на котором не действуют сторонние силы , называется однородным, а участок, на котором на носители тока действуют сторонние силы – неоднородным.

Закон Ома

Сила тока, текущего по однородному металлическому проводнику, пропорциональна падению напряжения на проводнике:

└1.Для однородного участка цепи.

,

R –электрическое сопротивление проводника Ом.,

ρ- удельное электрическое сопротивление, которое измеряется в Омметр..

Величина сопротивления зависит от формы и размеров проводника, а также от свойств материала, из которого он сделан.

В случае однородного проводника напряжение совпадает по величине с разностью потенциалов.

Найдем связь между Е и j в одной и той же точке проводника. В изотропном проводнике упорядоченное движение носителей тока происходит в направлении вектора Е. Направления векторов Е и j совпадают.

ĵ

удельная электрическая проводимость

[λ]=См

-

Дифференциальная форма закона Ома

-

для неоднородного участка цепи.

2) - неоднородный

3) - замкнутая цепь

Температурная зависимость сопротивления

ρ = ρ₀(1+αt) R = R₀(1+αt)

- температурный коэффициент сопротивления, для металлов примерно одинаков 1/273,15- одинаковая природа сопротивления

В 1911 г. Камерлинг-Оннес обнаружил впервые явление сверхпроводимости сверхпроводимость для ртути. Оно заключалось в том, что у большой группы металлов и сплавов при температуре порядка нескольких кельвинов сопротивление скачков обращается в нуль. Для каждого сверхпроводника имеется своя критическая температура, при которой он переходит в сверхпроводящее состояние. При действии на сверхпроводник магнитного поля сверхпроводящее состояние нарушается.

Зависимость электрического сопротивления от температуры положена в основу термометров сопротивления.

Детлаф- Яворский 595

Сверхпроводимость

1. Т=0,7К – испарение жидкого гелия при пониженном давлении

Т=0,003К – адиабатное размагничивание парамагнитных солей

2. Открытие явления 1911 Камерлинг – Оннес – Голландия

3. 

ρ_сверх~10 ^-21 Ом*м

ρ_меди~10 ^-7 Ом*м

4. Свойства:

   1. Коллективный эффект

   2. Не чистые химические элементы , а их сплавы и соединения

1986 г. Мюллер и Беднорщ из Голландии

Керамика: лантан – барий – медь – кислород . – 30 к.

1987 г. Япония + США: лантан – стронций – медь – кислород . –50 к.

СССР Головашкин А. физический институт АН СССР

Керамика на основе атрия – 102 к.

3. Эффект Мейенера – магнитное поле не протекает внутрь проводника

С Т→0 магнитное поле выталкивается из проводника и В внутри сверхпроводника становится В=0.

4. В=0 внутри, а вот на поверхности слой где .

∆h – глубина проникновения магнитного поля – толщина слоя

∆h ~ сотен ангетрем 100*10^-10=10^-8 м

1. С ростом сверхпроводящее состояние разрушается Т=Т_кр.

1. 1950 г. Изотонический эффект

Т_кр.=const

M – массовое число изотопа

→ явление связано со строением решетки

ω~

6. БКМ 1957 г. Дж. Бардин, Л. Купер и Дж. Шриффер + Н.Н. Боголюбов развил – квантовая механистическая теория сверхпроводимости

F

-q

+q

ε<0 то

Применение сверхпроводимости

1. Получение сильных магнитных полей

А.А. Абрикосов – сверхпроводники II рода –

сплавы – тонкие сверхпроводящие между сверхпроводящие соленоиды на космических станциях - радиационная защита

2. ВМ

Двоичная система – пребывание вещества в сверхпроводящем и обычном состоянии и быстрота перехода под действием изменения Т или магнитного поля - криотроны – скорость пересечения 2 нс.

3. Механическое отталкивание – магнитное поле не проникает внутрь – подвесы в гироскопах , ротор в электродвигателях ( 2000 об/мин)