5) Электрический ток- упорядоченное движение заряженных частиц. Условия существования э.Т.: наличие свободных заряженных частиц, наличие электрического поля

Если сила тока со временем не изменяется, э.т. называют постоянным током.

Переме́нный ток— электрический ток, который периодически изменяется по модулю и направлению.

Под переменным током также подразумевают ток в обычных одно- и трёхфазных сетях. В этом случае мгновенные значения тока и напряжения изменяются погармоническому закону.

Для характеристики распределения электрического тока по сечению провод­ни­ка вводится вектор плотности тока . Вектор плотности тока равен за­ряду, переносимому в единицу времени через единичную площадку, расположен­ную нормально к направлению движения зарядов . Если ток постоянный, Вектор плотности тока направлен вдоль скорости движения положительных зарядов.

Электродвижущая сила- величина которая характеризует источники тока и определяется работой, совершаемой сторонними силами при перемещении единичного положительного заряда вдоль замкнутого контура.

Сторонние силы- силы неэлектрического происхождения, действующего на заряды со стороны источников тока ( гальванических элементов, аккумуляторов, генераторов)

6) Закон Ома для участка и полной замкнутой цепи

. Сила тока в проводнике прямо пропорциональна приложенному напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению проводникавид формулы закона Ома для замкнутой цепи. Закон Джоуля-Ленца.

. если на участке цепи под действием эл.поля не совершается мех.работа и не происходят хим. Превращения,то работа поля приводит только к нагреванию проводника.

Правила Кирхгофа для разветвленных цепей

Первое правило Кирхгофа: алгебраическая сумма сил токов в узле равна нулю:

Второе правило Кирхгофа относится к любому замкнутому контуру, выде­ленному в разветвленной цепи: алгебраическая сумма произведений токов на со­противления, включая и внутренние, на всех участках замкнутого контура равна алгебраической сумме электродвижущих сил, встречающихся в этом контуре.

7)Классическая теория электропроводности металлов. Основные положения классической теории электропроводности металлов

. Электр­оны проводимости, перемещаясь в металле, переносят с собой не только электриче­ский заряд, но и кинетическую энергию беспорядочного теплового движения. Поэтому те метал­лы, кото­рые хорошо проводят электрический ток, являются хорошими проводни­ками тепла. Классическая электронная теория качественно объяснила природу электриче­с­кого сопротивления металлов. Во внешнем поле упорядоченное движение элек­тронов нарушается их соударениями с положительными ионами решетки. Между двумя столкновениями электрон движется ускоренно и приобретает энергию, кото­рую при последующем столкновении отдает иону. Можно считать, что движение электрона в металле происходит с трением, подобным внутреннему трению в газах. Это трение и создает сопротивление металла.

Вместе с тем классическая теория встретилась с су­щественными затруднениями. 1. Несоответствие теории и эксперимента возникло при расчете теплоемко­сти металлов. Согласно кинетической теории молярная теплоемкость металлов должна складываться из теплоемкости атомов и теплоемкости свободных электронов.

2.  По расчетам электронной теории, сопротивление R должно быть пропор­цио­нальным, где Т - термодинамическая температура. Согласно опытным дан­ным, RТ.

3. Полученные опытным путем значения электропроводности  дают для сред­ней длины свободного пробега электронов в металлах величину порядка сотен меж­доузельных расстояний. Это гораздо больше, чем по классической теории .

Элементы современной квантовой или зонной теории твердых тел.

1. Принцип дискретности энергий электрона. Электрон в твердом теле не может иметь произвольную энергию, его полная энергия должна быть равна величине, определяемой из дискретного ряда отрицательных значений. Этот ряд возможных значений энергий электрона называют энергетическими уровнями. Если электрон имеет энергию какого либо уровня, то условно говорят, что электрон находится на этом уровне.

2. Принцип зонной структуры энергетических уровней. Энергия электронов может принимать дискретные значения в пределах областей, называе­мых разрешен­ными энергетическими зонами. Каждая такая зона вмещает в себя столько близле­жащих дискретных уровней, сколько атомов содержит кристалл. Интервалы между разрешен­ными зонами называются запрещенными энергетическими зонами, эти значения энергий элек­троны иметь не могут. Как говорят физики, электроны могут находиться в разрешенных зонах и не могут находиться в запрещенных. У металлов, диэлектриков и полупроводников структура, ширина зон и их заполняемость электронами существенно различаются, что ведет к различию их свойств.

3. Принцип Паули. В одной и той же системе одновременно одинаковые значения энергии, момента импульса могут иметь не более двух электронов. Отсюда следует, что на одном энергетическом уровне одновременно может находиться не более двух электронов, причем собственные момен­ты импульсов (спины) этих двух электронов должны быть антипараллельны.

4. Принцип минимума энергии. При отсутствии внешнего воздействия электроны в твердом теле стремятся так распределиться по уровням, чтобы их суммарная энергия была минимальна

8) распределением Ферми-Дирака

зоны: однако как в классической теории так и в квантовой механике отсутствуют методы точного решения динамической задачи для системы многих частиц. Поэтому эта задача решается приближенно сведением задачи многих частиц к одноэлектронной задаче об одном электроне, движущемся в заданном внешнем поле. Подобный путь приводит к зонной теории ТВ.тела. в основе зонной теории лежит так называемое адиабатическое приближение.

Рассмотрим мысленно процесс образования ТВ. Тела из изолированных атомов. Пока атомы изолированы т.е. находятся друг от друга на макроскопических расстояниях, они имеют совпадающие схемы энерг.уровней. по мере сжатия нашей модели до кристаллической решетки, т.е. когда расстояния между атомами станут равными межатомным расстояниям в ТВ. Телах, взаимодействие между атомами приводит к тому, что энергетические уровни атомов смещаются, расщепляются и расширяются в зоны, образуется зонный энерг.центр

Каждая разрешенная зона вмещает в себя столько близлежащих дискретных уровней, сколько атомов содержит кристалл: чем больше в кристалле атомов, тем теснее расположены уровни в зоне.

Разрешенные энергетические зоны разделены зонами запрещенных значений энергии, называемыми запрещенными энергетическими зонами. В них электроны находиться не могут

Распределение называется распределением Ферми-Дирака

Для фермионов (электроны являются фермионами) среднее число частиц в квантовом состоянии и вероятность заселенности квантового состояния совпадают, так как квантовое состояние либо может быть не заселено, либо в нем будет находиться одна частица. Это означает что для фермионов «N(E)»=f(E) где f(Е)- функция распределения электронов по состояниям.

10)Магнитное поле- поле, оказывающее силовое воздействие на токи, магниты и движущиеся заряженные частицы. Создается: токами, магнитами, движущимися зарядами. Описывает магнитное взаимодействие возникающее между токами, движущимися зарядом, между движущимися зарядами. Действует: на внесенные в него токи, магниты движущиеся заряды.

Вектор магнитной индукции – силовая характеристика магнитного поля. Линии магнитной индукции всегда образуют замкнутые кривые. В постоянных магнитах линии магнитного поля выходят из северного полюса и заходят в южный полюс, замыкаясь внутри магнита.

Закон ампера Вектор совпадает по направлению с током. Данная формула выражает закон Ампера: сила, действующая на элемент проводника с током в магнитном поле, равна произведению силы тока на векторное произведение элемента длины проводника и магнитной индукции поля

. Закон Био – Савара – Лапласа и его применение к расчету магнитного поля. Лаплас обобщил экспериментальные результаты Био и Савара в виде дифференциального закона, называемого законом Био – Савара – Лапласа, по которому магнитная индукция , создаваемая в некоторой точке А элементом проводника dℓ с током I,

Таким образом, магнитную индукцию поля, создаваемую в вакууме током I, текущим по проводу конечной длины ℓ и любой формы, можно найти по формуле

. Сила действующая на электрический заряд, движущийся в магнитном по скоростью. Сила Лоренца