Главная > Физика > Курс электродинамики (Измайлов С.В.)
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

§ 73. Обобщенный закон Ома

В электрическом поле движение свободных зарядов оказывается направленным, то есть возникает макроскопический электрический ток. Плотность тока свободных зарядов есть функция от напряженностей Влияние на незначительно и будет рассмотрено в § 122. Зависимость от напряженности при не очень больших линейная,

Коэффициент у характеризует свойства вещества и называется коэффициентом электропроводности или удельной электропроводностью вещества. Соотношение (73.01) выражает закон Ома в дифференциальной форме. В случае анизотропного тела коэффициент электропроводности является симметричным тензором второго ранга.

Наряду с внешним электрическим полем ток свободных зарядов может быть вызван причинами неэлектрического происхождения, например градиентом концентрации, градиентом температуры, химическими силами и т. п. Все такие причины неэлектрического происхождения, вызывающие ток, по предложению Тамма, называются сторонними. Сторонний ток можно написать по аналогии с (73.01) в форме

где Е — условно вводимое стороннее электродвижущее поле, характеризующее причины движения свободных зарядов. Полная плотность тока в изотропном теле равна

Это соотношение выражает обобщенный закон Ома в дифференциальной форме. Коэффициент электропроводности в практических единицах имеет наименование

По величине у все вещества делят на проводники полупроводники изоляторы Это деление основано также на зависимости у от температуры. Твердые изоляторы и полупроводники обладают положительным температурным коэффициентом электропроводности металлические проводники — отрицательным

В зависимости от носителей тока различают проводимости: электронную (и дырочную), ионную и смешанную. Все металлы обладают электронной проводимостью. Проводимость полупроводников и изоляторов может быть электронной, ионной или смешанной. Ионная проводимость характерна для жидких электролитов. Подробнее природа электропроводности будет рассмотрена в главе VIII.

Для объемной плотности свободных зарядов не существует какого-либо соотношения связи с полем. Для однородного и изотропного тела Так как то в силу закона сохранения получаем

Решая это уравнение, находим

где плотность заряда в начальный момент времени, а

Из (73.05) следует, что в однородном и изотропном проводящем теле невозможно длительное существование объемного распределения свободного заряда. В каждой точке объема плотность должна экспоненциально убывать вследствие взаимного расталкивания зарядов, которые выходят на поверхность тела. Скорость установления равновесия, при котором тем больше, чем меньше время релаксации Для металлов следовательно, сек (если ). Для изоляторов соотношение (73.05) дает, например, сек, если а

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление