что такое температура дебая
Температура Дебая
Температура Дебая — температура, при которой возбуждаются все моды колебаний в данном твёрдом теле. Дальнейшее увеличение температуры не приводит к появлению новых мод колебаний, а лишь ведёт к увеличению амплитуд уже существующих, то есть средняя энергия колебаний с ростом температуры растёт.
Температура Дебая — физическая константа вещества, характеризующая многие свойства твёрдых тел — теплоёмкость, электропроводность, теплопроводность, уширение линий рентгеновских спектров, упругие свойства и т. п. Введена впервые П. Дебаем в его теории теплоёмкости.
Температура Дебая определяется следующей формулой:
где 
— постоянная Планка, 
— максимальная частота колебаний атомов твёрдого тела, 
— постоянная Больцмана.
Температура Дебая приближённо указывает температурную границу, ниже которой начинают сказываться квантовые эффекты.
Содержание
Физическая интерпретация
При температурах ниже температуры Дебая теплоёмкость кристаллической решётки определяется в основном акустическими колебаниями и, согласно закону Дебая, пропорциональна кубу температуры.
При температурах намного выше температуры Дебая справедлив закон Дюлонга-Пти, согласно которому теплоёмкость постоянна и равна 
, где 
количество элементарных ячеек в теле, 
— количество атомов в элементарной ячейке, — постоянная Больцмана.
При промежуточных температурах теплоёмкость кристаллической решётки зависит от других факторов, таких как дисперсия акустических и оптических фононов, количества атомов в элементарной ячейке и т. д. Вклад акустических фононов, в частности, даётся формулой
,
где 
— температура Дебая, а функция
называется функцией Дебая.
При температурах намного ниже температуры Дебая, как указывалось выше, теплоёмкость пропорциональна кубу температуры
.
Оценка температуры Дебая
При выводе формулы Дебая для определения теплоёмкости кристаллической решётки принимаются некоторые допущения, а именно принимают линейным закон дисперсии акустических фононов, пренебрегают наличием оптических фононов и заменяют зону Бриллюэна сферой такого же объёма. Если 
радиус такой сферы, то 
, где 
скорость звука, называется частотой Дебая. Температура Дебая определяется из соотношения
.
Значения температуры Дебая для некоторых веществ приведено в таблице.
|
|
|
-ЖелезоСм. также
Примечания
Источники
Полезное
Смотреть что такое «Температура Дебая» в других словарях:
температура Дебая — Debajaus temperatūra statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Apibrėžtį žr. priede. priedas( ai) Grafinis formatas atitikmenys: angl. Debye temperature vok. Debyesche Temperatur, f; Debye Temperatur, f rus. дебаевская… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas
температура Дебая — Значение температуры, определяемое предельными частотами акустических колебаний, разграничивающих область низких и высоких температур по отношению к решёточным свойствам кристалла … Политехнический терминологический толковый словарь
характеристическая температура Дебая — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN Debaye characteristic temperature … Справочник технического переводчика
Дебая температура — Температура Дебая температура, при которой возбуждаются все моды колебаний в данном твёрдом теле. Дальнейшее увеличение температуры не приводит к появлению новых мод колебаний, а лишь ведёт к увеличению амплитуд уже существующих, т. е. средняя… … Википедия
ДЕБАЯ ТЕМПЕРАТУРА — характеристич. темп pa qД тв. тела, определяемая соотношением kqД=hwД, где wД=u(6p2n)1/3 предельная частота упругих колебаний кристаллической решётки (n число атомов в ед. объёма, и усреднённая скорость звука в тв. теле), наз. также дебаевской… … Физическая энциклопедия
Температура — Размерность Θ Единицы измерения СИ К … Википедия
ДЕБАЯ ЗАКОН ТЕПЛОЕМКОСТИ — кубич. зависимость теплоёмкости С кристалла от темп ры Т в области низких темп р: Здесь V объём, и усреднённая скорость звука. Ф ла (*) теоретически выведена голл. физиком П. Дебаем в 1912. Д. з. т. относится и к теплоёмкости при пост. объёме СV … Физическая энциклопедия
Дебая температура — характеристическая температура ТД твёрдого тела, определяемая соотношением kTД = hνпр, где νпр наибольшая частота упругих колебаний кристаллической решётки, k постоянная Больцмана, h постоянная Планка; константа ТД приближённо указывает… … Энциклопедический словарь
Дебая температура — физическая константа вещества, характеризующая многие свойства твёрдых тел теплоёмкость, электропроводность, теплопроводность, уширение линий рентгеновских спектров, упругие свойства и т. п. Введена впервые П. Дебаем (См. Дебай) в его… … Большая советская энциклопедия
Дебая температура
Полезное
Смотреть что такое «Дебая температура» в других словарях:
Дебая температура — Температура Дебая температура, при которой возбуждаются все моды колебаний в данном твёрдом теле. Дальнейшее увеличение температуры не приводит к появлению новых мод колебаний, а лишь ведёт к увеличению амплитуд уже существующих, т. е. средняя… … Википедия
ДЕБАЯ ТЕМПЕРАТУРА — характеристич. темп pa qД тв. тела, определяемая соотношением kqД=hwД, где wД=u(6p2n)1/3 предельная частота упругих колебаний кристаллической решётки (n число атомов в ед. объёма, и усреднённая скорость звука в тв. теле), наз. также дебаевской… … Физическая энциклопедия
Дебая температура — характеристическая температура ТД твёрдого тела, определяемая соотношением kTД = hνпр, где νпр наибольшая частота упругих колебаний кристаллической решётки, k постоянная Больцмана, h постоянная Планка; константа ТД приближённо указывает… … Энциклопедический словарь
ДЕБАЯ ТЕМПЕРАТУРА — характеристич. темп ра Тд твёрдого тела, определяемая соотношением kTд= hvпp, где vпp наибольшая частота упругих колебаний кристаллич. решётки, k постоянная Больцмана, h постоянная Планка; константа Тд приближённо указывает границу, ниже к рой… … Естествознание. Энциклопедический словарь
ДЕБАЯ ТЕМПЕРАТУРА — см. Теплоемкость … Химическая энциклопедия
Температура Дебая — температура, при которой возбуждаются все моды колебаний в данном твёрдом теле. Дальнейшее увеличение температуры не приводит к появлению новых мод колебаний, а лишь ведёт к увеличению амплитуд уже существующих, то есть средняя энергия колебаний… … Википедия
ДЕБАЯ ЗАКОН ТЕПЛОЕМКОСТИ — кубич. зависимость теплоёмкости С кристалла от темп ры Т в области низких темп р: Здесь V объём, и усреднённая скорость звука. Ф ла (*) теоретически выведена голл. физиком П. Дебаем в 1912. Д. з. т. относится и к теплоёмкости при пост. объёме СV … Физическая энциклопедия
Температура — Размерность Θ Единицы измерения СИ К … Википедия
температура Дебая — Debajaus temperatūra statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Apibrėžtį žr. priede. priedas( ai) Grafinis formatas atitikmenys: angl. Debye temperature vok. Debyesche Temperatur, f; Debye Temperatur, f rus. дебаевская… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas
Температура Дебая
Температура Дебая — температура, при которой возбуждаются все моды колебаний в данном твёрдом теле. Дальнейшее увеличение температуры не приводит к появлению новых мод колебаний, а лишь ведет к увеличению амплитуд уже существующих, т.е. средняя энергия колебаний с ростом температуры растёт. Температура Дебая — физическая константа вещества, характеризующая многие свойства твёрдых тел — теплоёмкость, электропроводность, теплопроводность, уширение линий рентгеновских спектров, упругие свойства и т. п. Введена впервые П. Дебаем в его теории теплоёмкости.
Температура Дебая определяется следующей формулой:
где 
— постоянная Планка, 
— максимальная частота колебаний атомов твёрдого тела, 
—постоянная Больцмана. Температура Дебая приближённо указывает температурную границу, ниже которой начинают сказываться квантовые эффекты
ещё один ответ про температуру
где 
— макс. частота колебаний кристаллич. решётки, определяемая из условий равенства числа колебаний, приходящихся на частотный интервал от 0 до 
, полному числу колебат. степеней свободы решётки.
При низких темп-pax 
в кристалле возбуждаются только низкочастотные колебания, частота к-рых 
. Эти колебания характеризуются линейной зависимостью частоты 
от волнового вектора 
, где с-скорость звука (см. Колебания кристаллической решётки). Исходным пунктом теории Дебая является распространение акустич. закона дисперсии на все частоты вплоть до предельной 
. Поскольку длина звуковой волны должна быть велика по сравнению с постоянной решётки а, то предельная частота 
по порядку величины равна: 
. Следовательно, для Д. т. справедлива порядковая оценка:
Более строгая ф-ла для Д. т. имеет вид:
Зависимость удельного сопротивления металлов от температуры.
Зависимость удельного электрического сопротивления металлов от температуры. Удельное сопротивление металлов при нагревании увеличивается приблизительно по линейному закону (рис. 152):
, (44.1)
где 
— удельное электрическое сопротивление металла при температуре T, 
— его удельное сопротивление при 0 °С, 
— температурный коэффициент сопротивления, особый для каждого металла.
При повышении температуры возрастает число дефектов в кристаллической решетке из-за тепловых колебаний ионов,— это при водит к возрастанию удельного сопротивления кристалла.
В том, что электрическое сопротивление металлов обусловлено взаимодействиями электронов проводимости с различными дефектами решетки, убеждает и тот факт, что удельное сопротивление кристаллов металлов сильно зависит от наличия в них примесей. Например, введение 1 % примеси марганца увеличивает удельное сопротивление меди в три раза.
вопрос 52. Общая характеристика теплообмена при течении жидкости в трубах.
При ламинарном режиме наблюдается параболическое распределение скоростей по сечению трубы, причем отношение средней скорости к максимальной постоянно и равно
.
Развитый турбулентный режим характеризуется распределением скоростей близким к усеченной параболе. Вблизи стенки трубы кривая изменяется резко, а в турбулентном ядре потока — полого. Максимальная скорость также наблюдается на оси трубы.
Но такое распределение скоростей наблюдается только после процесса гидродинамической стабилизации, которая наступает на некотором расстояния от входа в трубу. Стабилизация происходит следующим образом. На поверхности трубы у входа в нее образуется динамический пограничный слой, толщина которого увеличивается по мере увеличения расстояния от входа. На каком-то расстоянии Нη (рис. 13.2) происходит смыкание слоев, после чего течение имеет стабилизированный характер. На рисунке 13.2 показана гидродинамическая стабилизация течения жидкости при турбулентном режиме.
Рис. 13.2. Гидродинамическая стабилизация течения жидкости в трубе
Кроме гидродинамической стабилизации при течении жидкости в трубах наблюдается также тепловая стабилизация. Около поверхности трубы, начиная со входа в нее, формируется тепловой пограничный слой, толщина которого увеличивается в направлении движения потока. И на некотором расстоянии от входа в трубу тепловые пограничные слои смыкаются. После смыкания слоев в теплообмене начинает участвовать весь поток.
Для ламинарного режима длина участка тепловой стабилизации может быть достаточно большой. При ламинарном течении перенос тепла от одного слоя жидкости к другому происходит не только путем теплопроводности, но и дополняется переносом тепла в продольном направлении, так как разные слои имеет различную скорость движения. Расчет теплоотдачи в условиях ламинарного режима можно вести с помощью зависимости (13.13)
. (13.13)
Перенос тепла внутри жидкости при турбулентном режиме происходит при интенсивном перемешивании потока. Из-за интенсивного перемешивания температура жидкости внутри ядра потока практически одинакова. Изменение температуры наблюдается лишь внутри тонкого вязкого подслоя у поверхности. Наиболее тщательно теплоотдача при турбулентном режиме была исследована Нуссельтом. На основе анализа и обобщения результатов его экспериментов была получена критериальная зависимость, которую принято считать классической:
. (13.14)
Формула (13.14) значительно упрощается, если в качестве теплоносителя используется воздух или двухатомные газы
. (13.141)
Несколько видоизменяется зависимость (13.14) при движении жидкости в кольцевом зазоре, который возникает в теплообменнике типа «труба в трубе»
. (13.15)
вопрос 53. Магнитные свойства вещества. Природа диамагнетизма, парамагнетизма и ферромагнетизма.
Магнитное поле может создаваться, ослабляться или усиливаться переменным электрическим полем, электрическими токами в виде потоков заряженных частиц или магнитными моментами частиц.
Конкретные микроскопические структуры и свойства различных веществ (а также их смесей, сплавов, агрегатных состояний, кристаллических модификаций и т. д.) приводят к тому, что на макроскопическом уровне они могут вести себя достаточно разнообразно под действием внешнего магнитного поля (в частности, ослабляя или усиливая его в разной степени).
В связи с этим вещества (и вообще среды) в отношении их магнитных свойств делятся на такие основные группы:
— Антиферромагнетики — вещества, в которых установился антиферромагнитный порядок магнитных моментов атомов или ионов: магнитные моменты веществ направлены противоположно и равны по силе.
— Диамагнетики — вещества, намагничивающиеся против направления внешнего магнитного поля.
— Парамагнетики — вещества, которые намагничиваются во внешнем магнитном поле в направлении внешнего магнитного поля.
— Ферромагнетики — вещества, в которых ниже определённой критической температуры (точки Кюри) устанавливается дальний ферромагнитный порядок магнитных моментов.
— Ферримагнетики — материалы, у которых магнитные моменты вещества направлены противоположно и не равны по силе.
К перечисленным выше группам веществ в основном относятся обычные твердые или (к некоторым) жидкие вещества, а также газы. Существенно отличается взаимодействие с магнитным полем сверхпроводников и плазмы
Всякое вещество является магнетиком, т. е. оно способно под действием магнитного поля приобретать магнитный момент (намагничиваться). Для понимания механизма этого явления необходимо рассмотреть действие магнитного поля на движущиеся в атоме электроны.
Ради простоты предположим, что электрон в атоме движется по круговой орбите. Если орбита электрона ориентирована относительно вектора 
произвольным образом, составляя с ним угол α (рис. 1), то можно доказать, что она приходит в такое движение вокруг , при котором вектор магнитного момента 
, сохраняя постоянным угол α, вращается вокруг вектора с некоторой угловой скоростью. Такое движение в механике называется прецессией. Прецессию вокруг вертикальной оси, проходящей через точку опоры, совершает, например, диск волчка при замедлении движения.
Рис. 1
Магнетики можно разделить на три основные группы: диамагнетики, парамагнетики и ферромагнетики.
Таким образом, электронные орбиты атома под действием внешнего магнитного поля совершают прецессионное движение, которое эквивалентно круговому току. Так как этот микроток индуцирован внешним магнитным полем, то, согласно правилу Ленца, у атома появляется составляющая магнитного поля, направленная противоположно внешнему полю. Наведенные составляющие магнитных полей атомов (молекул) складываются и образуют собственное магнитное поле вещества, ослабляющее внешнее магнитное поле. Этот эффект получил название диамагнитного эффекта, а вещества, намагничивающиеся во внешнем магнитном поле против направления поля, называются диамагнетиками.
В отсутствие внешнего магнитного поля диамагнетик немагнитен, поскольку в данном случае магнитные моменты электронов взаимно компенсируются, и суммарный магнитный момент атома [он равен векторной сумме магнитных моментов (орбитальных и спиновых) составляющих атом электронов] равен нулю. К диамагнетикам относятся многие металлы (например, Bi, Ag, Аu, Сu), большинство органических соединений, смолы, углерод и т.д.
Так как диамагнитный эффект обусловлен действием внешнего магнитного поля на электроны атомов вещества, то диамагнетизм свойствен всем веществам. Однако наряду с диамагнетиками существуют и парамагнетики — вещества, намагничивающиеся во внешнем магнитном поле по направлению поля.
У парамагнитных веществ при отсутствии внешнего магнитного поля магнитные моменты электронов не компенсируют друг друга, и атомы (молекулы) парамагнетиков всегда обладают магнитным моментом. Однако вследствие теплового движения молекул их магнитные моменты ориентированы беспорядочно, поэтому парамагнитные вещества магнитными свойствами не обладают. При внесении парамагнетика во внешнее магнитное поле устанавливается преимущественная ориентация магнитных моментов атомов по полю (полной ориентации препятствует тепловое движение атомов). Таким образом, парамагнетик намагничивается, создавая собственное магнитное поле, совпадающее по направлению с внешним полем и усиливающее его. Этот эффект называется парамагнитным.
К парамагнетикам относятся многие щелочные металлы, кислород 
, оксид азота NO, хлорное железо 
и др.
В отсутствие внешнего магнитного поля намагниченность парамагнетика 
, так как векторы 
разных атомов ориентированы беспорядочно.
При внесении парамагнетика во внешнее магнитное поле происходит преимущественная ориентация собственных магнитных моментов атомов 
по направлению поля, так что парамагнетик намагничивается. Значения 
для парамагнетиков положительны ( 
) и находятся в пределах 
, то есть примерно как и у диамагнетиков.
При внесении диамагнитного вещества в магнитное поле его атомы приобретают наведенные магнитные моменты. В пределах малого объема ΔV изотропного диамагнетика наведенные магнитные моменты 
всех атомов одинаковы и направлены противоположно вектору 
.
Вектор намагниченности диамагнетика равен:
 , | (6.4.2) |
где n0 – концентрация атомов, 
– магнитная постоянная, –магнитная восприимчивость среды.
Для всех диамагнетиков 
Таким образом, вектор 
магнитной индукции собственного магнитного поля, создаваемого диамагнетиком при его намагничивании во внешнем поле 
направлен в сторону, противоположную . (В отличие от диэлектрика в электрическом поле).
У диамагнетиков 
вопрос 54. Теория электромагнитного поля (Максвелл, Герц).
Электромагни́тное по́ле — фундаментальное физическое поле, взаимодействующее с электрически заряженными телами, а также с телами, имеющими собственные дипольные и мультипольные электрические и магнитные моменты. Представляет собой совокупность электрического и магнитного полей, которые могут, при определённых условиях, порождать друг друга, а по сути являются одной сущностью, формализуемой через тензор электромагнитного поля.
Электромагнитное поле (и его изменение со временем) описывается в электродинамике в классическом приближении посредством системы уравнений Максвелла. При переходе от одной инерциальной системы отсчета к другой электрическое и магнитное поле в новой системе отсчета — каждое зависит от обоих — электрического и магнитного — в старой, и это ещё одна из причин, заставляющая рассматривать электрическое и магнитное поле как проявления единого электромагнитного поля.
Максвелл, отстаивая выдвинутую Фарадеем идею близкодействия, доказал, что электрические и магнитные поля взаимосвязаны и могут существовать независимо от создавшего их источника, распространяясь в пространстве в виде электромагнитных волн. В этом и заключается сущность теории Максвелла, ядром которой являются уравнения Максвелла.
Вот эти знаменитые уравнения в кратком разборе.
1) 
2) 
3) 
4) 
Уравнение 1 выражает закон Гаусса. Для статистических полей этот закон эквивалентен закону Кулона. Утверждается, что поток электрического поля через замкнутую поверхность пропорционален полному заряду, сосредоточенному в объёме, ограниченной данной поверхностью.
Уравнение 2 представляет собой закон Гаусса для магнитного поля. Он утверждает, что поток магнитного поля через замкнутую поверхность равен нулю. Это означает, что не существует магнитных аналогов электрического заряда.
Уравнение 3 выражает закон электромагнитной индукции Фарадея. Он утверждает, что интеграл от электрического поля вдоль замкнутого контура пропорционален скорости изменения потока магнитного поля через поверхность, натянутую на этот контур. Таким образом, изменяющееся магнитное поле сопровождается переменным электрическим полем.
Наконец, уравнение 4 представляет собой модифицированный закон Ампера. Максвелл изменил это уравнение, добавив в него второе слагаемое в правой части, названное током смещения, которое описывает изменение потока электрического поля. Модифицированный закон Ампера утверждает, что интеграл от магнитного поля по замкнутому контуру пропорционален сумме двух слагаемых. Первое из них содержит полный ток, протекающий сквозь поверхность, натянутую на этот замкнутый контур. Второе слагаемое (введенное Максвеллом) содержит скорость изменения потока электрического поля через эту поверхность. Благодаря внесённому Максвеллом дополнению к закону Ампера четвертое уравнение Максвелла есть утверждение, что
Вклад Максвелла сводится в общих чертах к следующему.
1. Теория Максвелла вводит в физику фундаментальнейшее понятие единого электромагнитного поля. Электромагнитное поле – это та часть пространства, которая содержит и окружает тела, находящиеся в наэлектризованном или намагниченном состоянии”. Введение понятия поля как основного объекта, обеспечивающего все электромагнитные взаимодействия, акцент не на заряды и токи, а на “порожденное” ими поле означают окончательное утверждение в физике идеи близкодействия.
2. Принципиально новой чертой теории Максвелла, выражающей последовательное проведение идеи близкодействия, является то, что теория Максвелла исходит из признания конечности скорости распространения электромагнитных взаимодействий. Из этого вытекает то, что сигнал, испущенный источником, но не принятый еще приемником, живет самостоятельной жизнью как реальное образование, обладающее энергией, которая по Максвеллу, сосредоточена в поле. Энергия электромагнитного взаимодействия у Максвелла зависит от параметров поля ( E и B ). Это есть энергия поля, а не энергия зарядов и токов. Но энергия не может быть без материального носителя. Следовательно, поле является объективной реальностью.
3. Теория Максвелла по-новому поставила вопрос о взаимосвязи электричества и магнетизма. Их единство проявляется в том, что изменяющееся электрическое поле порождает магнитное, а изменяющееся магнитное порождает электрическое, т.е. электрическое и магнитное поля не есть некие самостоятельные сущности, а есть частные проявления единого электромагнитного поля, определяемые выбранной системой отсчета.
4. Теория Максвелла на основе понятия поля свела в единую систему все знания по электричеству и магнетизму. Она дала возможность, зная компоненты поля ( E и B ) в данной точке в данный момент времени, найти их значения в любой другой точке в любой другой момент времени, а зная характеристики поля, найти и силы, действующие на заряды и токи. Все законы электрических и магнитных взаимодействий, все законы тока, выведенные раньше, получаются из уравнений Максвелла как следствия.
5. Из решения уравнений вытекает, что электромагнитное поле распространяется в пространстве в виде волн и скорость электромагнитных волн равна скорости света. Тем самым устанавливается не только существование нового объекта, но и выдвигается идея об электромагнитной природе света, а значит, устанавливаются единство оптики и электромагнетизма.
Герц (русское обозначение: Гц, международное обозначение: Hz) — единица частоты периодических процессов (например, колебаний) в Международной системе единиц (СИ). Герц — производная единица, имеющая специальные наименование и обозначение. Через основные единицы СИ герц выражается следующим образом:
1 Гц означает одно исполнение (реализацию) такого процесса за одну секунду, другими словами — одно колебание в секунду, 10 Гц — десять исполнений такого процесса, или десять колебаний за одну секунду.
Единица названа в честь немецкого учёного-физика XIX века Генриха Герца, который внёс важный вклад в развитие электродинамики. Название было учреждено Международной электротехнической комиссией (МЭК) в 1930 году. В 1960 году XI Генеральной конференцией по мерам и весам вместе с учреждением СИ это название было принято для единицы частоты в СИ.
Ставил опыты по излучению и приему радиоволн, предсказанных Джеймсом Кларком МАКСВЕЛЛОМ. Продемонстрировал, что высокая температура и свет также являются частью электромагнитного спектра.
Максвеллу принадлежит гениальная догадка, что свет также имеет электромагнитную природу, что это — частный случай электромагнитных волн. И в 1886-88 Генрих Герц осуществил свои эксперименты, доказавшие реальность электромагнитных волн.
Аппаратура, которой пользовался Герц, может показаться теперь более чем простой, но тем замечательнее полученные им результаты. Источниками электромагнитного излучения у него были искры в разрядниках. Электромагнитные волны от разрядников вызывали искровые разряды между шариками в «приемниках», расположенных в нескольких метрах контурах, настроенных в резонанс. Герцу удалось не только обнаружить волны, в том числе, и стоячие, но и исследовать скорость их распространения, отражение, преломление и даже поляризацию. Все это очень напоминало оптику, с тем только (весьма существенным!) отличием, что длины волн были почти в миллиард раз больше.
Опыты Герца сыграли существенную роль в становлении современной электродинамики.
Генрих Герц подтвердил выводы максвелловской теории о том, что скорость распространения электромагнитных волн в воздухе равна скорости света, установил тождественность основных свойств электромагнитных и световых волн. Герц изучал также распространение магнитных волн в проводнике и указал способ измерения скорости их распространения.
вопрос 55. Влияние примесей и дефектов структуры на удельную проводимость металлов. Электрические свойства металлических сплавов.
Примеси вносят наиболее существенный вклад в величину остаточного сопротивления. Атомы любого примесного элемента повышают ρ, даже если сама примесь обладает большей электропроводностью.
Рассеяние электронов проводимости на атомах примеси тем сильнее, чем больше разница в валентности примесного элемента и металла растворителя ∆Z: ρост
На удельное сопротивление металлических материалов влияет термообработка. Так, при закалке стали образуется неравновесная структура с большими искажениями кристаллической решетки и внутренними напряжениями. Плотность дефектов по всему объему кристалла резко возрастает, что приводит к значительному росту удельного сопротивления. При отжиге металлов и сплавов создается термодинамически устойчивая равновесная структура, внутренние напряжения исчезают, плотность дефектов уменьшается до минимума (в 2 раза и более), поэтому ρост резко снижается.
Пластическая деформация вызывает увеличение плотности
дефектов и снижение проводимости. Для чистых металлов это снижение составляет несколько процентов, для них пластическую деформацию можно использовать как способ упрочнения без существенных потерь в электропроводности. Для металлических сплавов снижение электропроводности в результате наклепа может составлять до 25%. Для восстановления электропроводности после пластической деформации проводят рекристаллизационный отжиг.
Различные примеси по-разному влияют на остаточное сопротивление металлических проводников. Эффективность примесного рассеяния определяется возмущающим потенциалом в решётке, значение которого тем выше, чем сильнее различаются валентности примесных атомов и металлаосновы.
Помимо примесей некоторый вклад в остаточное сопротивление вносят собственные дефекты структуры – вакансии, атомы внедрения, дислокации, границы зёрен. Концентрация точечных дефектов экспоненциально возрастает с температурой и может достигать высоких значений вблизи точки плавления. Кроме того, вакансии и междоузельные атомы легко возникают в материале при его облучении частицами высокой энергии. По измеренному значению сопротивления можно судить о степени радиационного повреждения решётки. Таким же образом можно проследить и за восстановлением (отжигом) облучённого образца.
Большое влияние на удельное сопротивление металлов и сплавов оказывают искажения, вызываемые напряжённым состоянием. Степень этого влияния определяется характером напряжений. Например, при всестороннем сжатии у большинства металлов удельное сопротивление уменьшается. Это объясняется сближением атомов и уменьшением амплитуды тепловых колебаний решётки.
При упругом растяжении и кручении межатомные расстояния увеличиваются. Это сопровождается усилением рассеяния электронов и возрастанием ρ. Влияние упругого растяжения или сжатия при условии пропускания тока вдоль действующей силы учитывается формулой:
где 
– коэффициент удельного сопротивления по давлению; σ – механическое напряжение в сечении образца.
Пластическая деформация и наклёп всегда повышают удельное сопротивление металлов и сплавов. Однако это повышение даже при значительном наклёпе чистых металлов составляет единицы процентов.
Термическая закалка приводит к повышению ρ, что связано с искажениями решётки, появлением внутренних напряжений. При рекристаллизационном отжиге удельное сопротивление может быть снижено до первоначального значения в результате устранения дефектов и снятия напряжений.