Носители зори га електроните в метали са слабо свързани с металните йони на кристална решетка, - свободни електрони. Въз основа на това представяне установен класически електрон-последователна теория на електропроводимостта на метали (P.Drude, H.Lorents), и по-късно теорията лента на електропроводимостта (F.Bloh, L.Bryullyuen). За да се изясни същността на превозвачите, много експерименти са предварително приети. K.Rikke намерено роля йонна проводимост в процеса. През годината на електрическия ток преминава през три свърже последователно Qi цилиндрите, изработени от различни метали. Прехвърляне vesche-ЛИЗАЦИЯ (тегло промяна цилиндър, проникването на йони на един или друг метал) не се открива. Това показва, че йоните в прехвърлянето на зареждане не са ангажирани. Единствените частици, носещи заряд, електрони могат да бъдат отворени D.Tomsonom. За да изпробвате тази хипотеза, редица физици е предложена идеята за експериментиране с Execu-mations превозвачи инерцията. Металът трябва да се ускори до определена скорост, а след това рязко спря. Когато това износване Teli инерцията такса са да продължи да се движи във външна верига и електрически ток премина съвпадащи по посока със скоростта на превозвачи по тяхно положителен заряд и насочена срещу скоростта - за отрицателни. Експерименти на базата на тази идея са изпълнени HN руски физици S.L.Mandelshtamom и ND Papaleksi, американски физик и английски R.Tolmenom B.Styuartom, резултатите от всички експерименти са показали отрицателна носители на знаците. В допълнение експерименти R.Tomsona текущата посока и удължаване B.Styuarta се измерва във външната верига по време на спиране заряд, което позволява да се изчисли специфичните носители на заряд. За всички резултати, Tata метали са почти идентични. конкретни оператори зареждане, определени в тези експерименти беше много близо до специфичния заряд на един свободен електрон, Nez дефинирани много преди D.Tomsonom. Това най-накрая убеден, физици, че таксата превозвачи са електрони в металите.

Класическа теория електрон проводимост Me-талий Вярва се, че образуването на кристална решетка на металния валенция е слабо свързана с ядра-vayutsya открили естествени електрони от атоми и може да бъде преместен от обема на метала. В кристалната решетка метални йони са разположени възли, и свободни електрони се движат хаотично между тях, като образува един вид електронен газ, който теория притежава Poho преса съгласно едновалентни идеалните газове свойства. Електроните се сблъскват с йони, образувани термодинамична опа-vesie. Когато външно електрично поле в метал, различен от хаотично топлинно движение на електрони настъпва им нареди движение - електрически ток. OverClocked поле електрони се сблъскват с йоните на кристалната D-решетка. Поради тези сблъсъци с метален електрически резистентност. Дарете електроните на йоните в сблъсък енергия Процес-сах отива в нагряване на веществото. Клас-е класическа електронната теория обяснява доброто представяне на метали към закона на Ом и Джаул, връзката между електрона-проводимостта и топлопроводимост на метали, върху качеството на ниво на Вен обяснява температурната зависимост на съпротивлението на метал Sopra. Въпреки това, в обяснението на някои явления на класическата електронна теория преживява трудни-STI: тя надценява електрона означава свободен път, да ги proho-dimogo без сблъсъци с йоните дава значително zavy-shennuyu принос оценка електронен газ към мощността на IU-талия (капацитет на топлина парадокс).

Това, както и няколко други фактора са принудени физици otka-zatsya много класическите понятия и прибягват до квантовомеханични концепции. Въз основа на това, първият квантово-механичен модел на електропроводимостта на твърди вещества, известни като теория лента на електропроводимостта е създаден. В тази теория, много-гръб-ча движение и взаимодействие с решетка намалява на проблема на движението на един електрон във външен периодично поле - областта на ядра и електрони. Band теория успешно се справиха с класирането проблем-лас на твърди частици върху диелектрици, проводници и метали. Аз решен много проблеми, които не са се справили класическата теория. Въпреки това, тази теория, като класическата теория на електрони, не отчита взаимодействието на електрони с друг, което естествено предотвратява теория да обясни ефекти въз основа на взаимодействието на електрони. По-специално, теорията на групата не обяснява явлението свръхпроводимост при които прехвърлянето на такси не се извършва etsya единични електрони, и така наречените сдвоени-ционни Cooper електрони.

През 1911 г. холандската физика H.Kammerling Онес установено, че при температура Tc = 4,1K живак влиза в ново състояние, в което не разполага с електрическо съпротивление (фиг.).

Kammerlingh Онес описани неговите резултати, както следва: "Когато 4,3K резистентност живак намалява до 0.084 ома, които съвместно stavlyaet стойности на съпротивлението на 0.0021, което ще имат твърд живачен при 0 ° С Установено е, че с резистентност LC падне под 3 х 10 -6 ома, която е една десета стойност, което би било при 0 ° С " Подобряване на резолюцията на измервателната система, Kammerlingh Онес не може да забележите разликите съпротива живак при тези температури от Vågå-нулева стойност. Той призова изчезването на известна съпротива метали свръхпроводимост. Температурата Тс. под която има преход към състояние на свръхпроводящи се нарича критичен. По-късно е установено, че резистентност към живак се извлича при Т<Тс в сильном магнитном поле.

В друг държат квантови частици с число въртене - бозони. За тях на принципа на Паули изключване не работи при ниска температура. Всички системи Bose-частици могат skonden-фиксирана най-ниското ниво. Ако енергийния спектър на възбуждане на такава система удовлетворява определена мустак-loviyu, движението на бозони със слаби въздействия (ниски температури, слаби електрически и магнитни полета, и т.н.) е омаломощен (става без придру-съпротивление).

Комбинации сдвоени електрони, които имат по-дълъг спин, могат да доведат до свръхпроводимост. Сдвоени електрон е възможно само тогава, когато между действие на тези електрони с положителни йони на решетката. Ако една от електрона привличане на положителни йони в D-решетка го деформира, тогава вторият електрон prityanuvshy до същата област на деформация, както ще се свърже с първата. В резултат, между два електрона се осъществява чрез привличане на така наречените обмен фотони - квазичастици описващи трептения на кристалната решетка. Теорията на електронни двойки от електрон-фононното взаимодействие и се конструира Bardin, купе-комплект, Schiffer (BCS теоретичния). Според теорията на BCS на електрони, които са така наречените Cooper двойки, са прото-vopolozhnye обратно електронни импулси съставляващи двойката са противоположни.

Правилността на основните разпоредби от теорията BCS беше под потвърдени през 1961 г. квантуването на магнитния поток в Експо-менти Deaver Feerbenka и Доли-Nebaura. Проби от свръхпроводници под формата на тънкостенни кухи цилиндри се охлаждат под Tg в хомогенна магнитно поле, насочено по цилиндър lennom оста. След отстраняване на полето, измерена от магнитния поток в капан свръхпроводящ цилиндъра. Установено е, че капан кванти поток и Спектър на потока е обратно пропорционална на таксата 2д, т.е. наистина свръхпроводящи състояние се дължи на електроните на чифт Купър.

Свръхпроводници имаше много метали и тяхното SPLA-ти. Повечето от съединенията са доказали Тс ниобий NB3 Sn - 18 К, NB3 Ge - 23K).

Въпреки, че откриването на висока температура свръхпроводимост е довело до рязко покачване на критичната температура Tc но все още е твърде ниско, така че на практика е-polzovat свръхпроводящ електропроводи, не е нужно-проводящ топлинните загуби. Независимо от това, практически приложения на свръхпроводници започнали дори и за необичайно, с отвор, което можете температура разширява. По този начин, свръхпроводници Ши се използва широко за създаване на силни магнитни полета. Магнитни полета, генерирани от електромагнити, имащи намотки на високо свръхпроводници, могат да се доближават до прилагането на контролирано реакция ядрен синтез. Висока свръхпроводници се използват за създаване на нови елементи техники изчислителни скорост-ционни, инструменти, записващи електромагнитно лъчение и NOE и сътр.

Свързани статии

• Токът в метали