|
|
עמוד:125
3 . 3 הולכה חשמלית במתכות במתכות , כפי שכבר הזכרנו , ההולכה החשמלית היא באמצעות האלקטרונים החופשיים . בהיעדר שדה חשמלי , האלקטרונים הללו נתונים בתנועה אקראית מתמדת . תנועה זו מתקיימת גם בנוכחות שדה , אלא שאז האלקטרונים , בנוסף לכך , גם נסחפים לאיטם בכיוון הפוך לכיוון השדה . ממשוואה ( 3 . 4 ) נובע כי כאשר הזרם קבוע , מהירות הסחיפה קבועה . אולם השדה מפעיל על כל אלקטרון כוח , שהיה צריך לגרום לתאוצה ולגידול מתמיד במהירות הסחיפה : V 1 H הסתירה לכאורה הזו אפשר להסביר בעזרת המודל הפשוט הבא . אמנם מהירותו של האלקטרון הולכת וגדלה בהשפעת השדה , אולם מפעם לפעם הוא מתנגש ביון חיובי ומעביר לו חלק מהאנרגיה הקינטית שלו . לאחר ההתנגשות , כיוון התנועה של האלקטרון הוא אקראי לחלוטין . הוא מתחיל שוב לצבור מהירות בכיוון הפוך לכיוון השדה , עד להתנגשות הבאה , וחוזר חלילה . אם נסמן rn את הזמן הממוצע בין שתי התנגשויות עוקבות , מהירות הסחיפה הממוצעת תקיים ( ראה הערה בהמשך : ( אולם v = J / ne ( משוואה ( 3 . 4 ולכן : J _ eEx = ne m { e ^ nrj לפי משוואה E - pJ ( 2 . 4 ) ולכן נקבל : משוואה זו קושרת בין גודל מקרוסקופי ( ההתנגדות הסגולית ( p , לגדלים מיקרוסקופיים Dnivypn ( rie , n , m ) לתנועת האלקטרונים . למשוואות כאלה יש חשיבות רבה , משום שבעזרתן אפשר לבחון מודלים המתארים את העולם האטומי . קרוב ל 300 , 000 ק"מ בשנייה ) — זאת למרות שמהירות הסחיפה של כל אלקטרון היא קטנה מאוד . למה הדבר דומה ? לפתיחת ברז שאליו מחובר צינור השקיה ארוך , מלא במים . המים מתפרצים מקצה הצינור ברגע שבו הברז נפתח , למרות שעשוי לחלוף זמן ניכר עד שהמים היוצאים מהברז יעברו את הצינור וייפלטו מקצהו . אם נשווה את מהירות הסחיפה שמצאנו , שהיא מסדר גודל של 10 מטרים לשנייה , למהירויות התרמיות של האלקטרונים , שהן מסדר גודל של 10 מטרים לשנייה , ניווכח לדעת עד כמה קטנה השפעתם של שדות חשמליים מצויים על מהירות האלקטרונים החופשיים במוליך .
|
|