ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ

ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ, электрическая проводимость, проводимость, способность тела пропускать электрический ток под воздействием электрич. поля, а также физ. величина, количественно характеризующая эту способность. Тела, проводящие электрич. ток, наз. проводниками, в отличие от изоляторов (диэлектриков). Проводники всегда содержат свободные (или квазисвободные) носители заряда - электроны, ионы, направленное (упорядоченное) движение к-рых и есть электрич. ток. Э. большинства проводников (металлов, полупроводников, плазмы) обусловлена электронами (в плазме небольшой вклад в Э. вносят также ионы). Ионная Э. свойственна электролитам.

Сила электрич. тока I зависит от приложенной к проводнику разности потенциалов V, к-рая определяет напряжённость электрич. поля Е внутри проводника. Для изотропного проводника пост, сечения ? = - V/L, где L - длина проводника. Плотность тока i зависит от значения Е в данной точке и в изотропных проводниках совпадает с ним по направлению. Эта зависимость выражается Ома законом: j = oЕ; постоянный (не зависящий от Е) коэфф. о и наз. Э., или удельной Э. Величина, обратная о, наз. удельным электрическим сопротивлением: р = 1/o. Для проводников разной природы значения о (и р) существенно различны (см. рис.). В общем случае зависимость j от Е нелинейна, и а зависит от Е; тогда вводят дифференциальную Э. o = dj/dE. Э. измеряют в единицах (ом * см)^-1или (в СИ) в (ом -л)-¹.

В анизотропных средах, напр, в монокристаллах, а - тензор второго ранга, и Э. для разных направлений в кристалле может быть различной, что приводит к неколлинеарности Е и о.

В зависимости от величины Э. все вещества делятся на проводники с o > 10⁶(ом * м)^-1, диэлектрики с o < 10-⁸(ом * м)-¹и полупроводники с промежуточными значениями а. Это деление в значит, мере условно, т. к .Э. меняется в широких пределах при изменении состояния вещества. Э. а зависит от темп-ры, структуры вещества (агрегатного состояния, дефектов и пр.) и от внешних воздействий (магнитного поля, облучения, сильного электрич. поля и т. п.).

Мерой "свободы" носителей заряда в проводнике служит отношение ср. времени свободного пробега (т) к характерному времени столкновения t_ст: т / t_ст>>1; чем больше это отношение, тем с большей точностью можно считать частицы свободными. Методы молекулярно-кине-тич. теории газов позволяют выразить 0 через концентрацию (п) свободных носителей заряда, их заряд (е) и массу (т) и время свободного пробега:

где м - подвижность частицы, равная Е/v_cp = ет/т, v_cт - ср. скорость направленного движения. Если ток обусловлен заряженными частицами разного сорта " i ", то

Подвижность электронов (вследствие их малой массы) настолько больше ионной, что ионная Э. существенна только в случае, когда свободные электроны практически отсутствуют. Перенос массы под воздействием тока, напротив, связан с движением ионов.

Характер зависимости Э. от темп-ры Т различен у разных веществ. У металлов зависимость o ( T ) определяется в основном уменьшением времени свободного пробега электронов с ростом Т: увеличение темп-ры приводит к возрастанию тепловых колебаний кристаллич. решётки, на к-рых рассеиваются электроны, и а уменьшается (на квантовом языке говорят о столкновении электронов с фононами). При достаточно высоких темп-рах, превышающих Дебая температуру во, Э. металлов обратно пропорциональна темп-ре: о ~ 1/Т; при Т "О_D o ~ Т^-5, однако ограничена остаточным сопротивлением (см. Металлы). В полупроводниках а резко возрастает при повышении темп-ры за счёт увеличения числа электронов проводимости и положит, носителей заряда - дырок (см. Полупроводники). Диэлектрики имеют заметную Э. лишь при очень высоких электрич. напряжениях; при век-ром (большом) значении Е происходит пробой диэлектриков.

Нек-рые металлы, сплавы и полупроводники при понижении Т до неск. градусов К переходят в сверхпроводящее состояние с o = бесконечность (см. Сверхпроводимость). При плавлении металлов их Э. в жидком состоянии остаётся того же порядка, что и в твёрдом.

Об Э. жидкостей см. Электролиты, Фарадея законы.

Прохождение тока через частично или полностью ионизованные газы (плазму) обладает своей спецификой (см. Электрический разряд в газах. Плазма). Напр., в полностью ионизованной плазме Э. не зависит от плотности и возрастает с ростом темп-ры пропорционально Т ³/₂достигая Э. хороших металлов.

Отклонение от закона Ома в пост, поле Е наступает, если с ростом Е энергия, приобретаемая частицей между столкновениями, еЕ1, где l - ср. длина свободного пробега, становится порядка или больше kT (k - Больцмана постоянная). В металлах условию eEl >>kT удовлетворить трудно, а в полупроводниках, электролитах и особенно в плазме явления в сильных электрич. полях весьма существенны.

В переменном электромагнитном поле а зависит от частоты (ш) и от длины волны (X) поля (временная и пространств, дисперсия, проявляющиеся при ш > т-¹, Л < l). Характерным свойством хороших проводников является скин-эффект (даже при ш << т-¹ ток сконцентрирован вблизи поверхности проводника).

Измерение Э.- один из важных методов исследования материалов, в частности для металлов и полупроводников - их чистоты. Кроме того, измерение Э. позволяет выяснить динамику носителей заряда в макроскопич. теле, характер их взаимодействия (столкновений) друг с другом и с др. объектами в теле.

Э. металлов и полупроводников существенно зависит от величины магнитного поля, особенно при низких темп-рах (см. Гальваномагнитные явления).

М. И. Каганов.

Смотреть больше слов в «Большой советской энциклопедии»

ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ →← ЭЛЕКТРОПРОВОД

ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ

Синонимы слова "ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ":

Смотреть что такое ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ в других словарях:

Рекомендуем посмотреть: