2.3. 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.

Удельная электропроводность материала проводника равна

γ=ne2 t/2m

С другой стороны плотность тока

j = E γ = nev,

Где E-напряженность электрического поля, 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, примерно, V=1000 км/сек, скорость передачи электрической  энергии  по проводам равна скорости электронов /2/.

Длина волны в таком случае составит всего

λ=TV,

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

В  учебном пособии по физике «Электричество» /4/ 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 активной электрической энергии переменным током осуществляется токами проводимости, а реактивной энергии электрическим полем.

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: