|
Нравится нам это или не нравится, но современная физика не оставляет никаких сомнений: элементарные частицы — не станем забывать, что из них, и только из них, создан мир,— не имеют аналогов среди привычных нам вещей. Они не почти шарики, и не наполовину шарики, и не чуть-чуть шарики, они просто не шарики. Поэтому движущиеся в проводнике электроны не взаимодействую* с относительно большими и достаточно хорошо знакомыми нам (во всяком случае, нам так кажется) атомными ядрами и при этом взаимодействуют с трудно представимыми фононами. Но факт есть факт: электроны передают часть своей энергии фононам, фононы, в свою очередь, отдают эту энергию ядрам. Запас тепловой энергии проводника увеличивается. В этом, кстати, причина и другого явления. Предположим, что внутри проводника создано электрическое поле. С каждой точкой поля связаны его напряженность и потенциал, численно равный работе по перенесению единичного пробного заряда из бесконечности в данную точку. Будучи заряженным объектом, электрон испытывает со стороны поля силу, равную заряду электрона, помноженному на напряженность поля. Под действием этой силы, как следует из второго закона Ньютона, электрон должен двигаться ускоренно. Но ускоренное движение — такое движение, когда скорость увеличивается с течением времени. Значит, и сила тока, пропорциональная скорости, должна увеличиваться с течением времени. А вот на практике ничего подобного не наблюдается. Если поле в проводнике постоянно, то и ток постоянный,. Чем это объясняется? Тем, что не vcneeT электрон как следует разогнаться в поле — тут же сталкивается с фононом. Отдает ему свода энергию, снова разгоняется, опять сталкивается и т., д.. В- результате средняя скорость электрона да и всех его, собратьев, остается пхэстоаюной, а в проводнике выделяется тепло. Постоянное электрическое поле вызывает появление в проводнике (и только в проводнике, скажем, в вакууме все выглядело, бы иначе) постоянного электрического тока. Чем больше в. проводнике фононов, тем чаще столкновения, тем меньше ток, тем сильнее нагрев. В, этом! смысле состояние- юро>-водника принято описывать его электрическим соиротив!-леннем. Электрическое поле в проводнике характеризуется не напряженностью, а потенциалом, что,, в общем-та, ничего, не меняет,, а еще точнее, разностью потенциалоа на концах проводника. Так вот, если при разности потенциалов на ковдах проводника 1 В сила тока в проводнике оказывается равной 1 А, то сопротивление такого проводника принимают равным 1 ому. Сила тока в проводнике прямо пропорциональна разности потенциалов и обратно пропорциональна сопротивлению. Эта истина, получившая название закона Ома, известна всем с детства! Кроме того, в проводнике выделяется тепло при передаче энергии от электронов фононам. — 57 —
|