5.1. О теории передачи электрической энергии электронной проводимостью

 

Согласно квантово-механической теории электропроводности металлов, электропроводность зависит от подвижности и плотности свободных электронов, от длины свободного пробега электрона, а скорость передачи электрической энергии – от средней скорости мигрирующих электронов.

Сила тока проводимости i определяется плотностью тока j, которая связана с напряженностью Е законом Ома

j = γE,

где γ — удельная электропроводность материала проводника, равная

γ =ne2 /2m

С другой стороны

J = nev,

Где n – концентрация электронов, е – заряд, v – средняя скорость упорядоченного движения электронов, которое равно

V = eEt/2m,

Где t – среднее время свободного пробега электронов, m – масса носителя заряда.

Плотность тока определяется из выражения

J = ne2 tE/2m

В виду того, что скорость передачи электрической энергии по металлу зависит от скорости мигрирующих электронов, которая равна V=1000 км/сек, скорость передачи электрической энергии по проводам равна скорости электронов /35/.

Длина волны в таком случае составит всего

λ = TV = 0,02*1000 = 20 км,

где Т — период, при частоте f=50 гц, равный 0,02 с.

В учебном пособии по физике «Электричество» /36/ отмечено, что существуют два различных процесса передачи электрической энергии: с помощью токов проводимости и при помощи токов смещения (электромагнитных волн). Если скорость изменения полей мала (малые частоты), то токами смещения можно пренебречь по сравнению с токами проводимости и последние играют основную роль. В этом случае электрические явления существенно зависят от сопротивления линии и, следовательно, от материала проводов.

Переменный ток частотой 50 Гц относится к низким частотам, поэтому надо считать, что передача электрической энергии переменным током осуществляется токами проводимости. Необходимо отметить, что вопросы разграничения двух процессов передачи электрической энергии в зависимости от частоты в литературе не приводятся. В линиях связи (телефон, телеграф, радио, телевидение), где применяются высокие частоты, сечение провода и материал не играют существенной роли, так как передача электрической энергии осуществляется распространением электромагнитных волн вдоль проводов линии.

Содержание главы:

Содержание книги:

Статьи и книги по теме:

Посмотреть все записи с меткой: