Как ток идет по металлу?





 Как ток идет по металлу?

"Даже стыдно задавать такие вопросы в наш просвещенный век! - может заявить читатель с упреком. - Электроны входят из источника тока в один конец провода, электрическое поле гонит их по металлу, и они выходят с другого конца провода. Как вода, качаемая насосом, течет по трубе!" Но нам не стыдно. Пусть просвещенный критик попробует в таком случае объяснить, почему возникает электрическое сопротивление. Проводник - не труба, стенки у него не шероховатые. Почему металл, в котором полным-полно переносчиков тока, все-таки сопротивляется току? Это - один из тех "наивных" вопросов, ответ на которые оказывается совсем не наивным. Люди знают об электрическом токе полтораста лет, а ответ на заданный выше вопрос пришел лишь около тридцати лет назад. Классическая физика пытается объяснять электрическое сопротивление так. Направленное движение электронов - это и называется током - все время нарушается тепловыми колебаниями ионов в "каркасе" металла. Эти колебания сбивают электроны с пути. В результате движение электронов начинает походить на передвижение людей в доме, в котором качаются стены и трясутся полы.

Понятно, чем меньше колебания стен и полов, тем легче идти по дому. При абсолютном нуле температуры, когда тепловые колебания ионов полностью прекращаются, электрическое сопротивление должно упасть до нуля.

Что ж, это похоже на правду, по крайней мере для очень чистых, практически без всяких примесей, металлов. Вся загвоздка оказывается именно в примесях. Сопротивление "загрязненных" металлов при понижении температуры стремится не к нулю, а к некоторой отличной от него величине, которая зависит от содержания и рода примесей в металле. Чем больше примесей, тем выше это остаточное сопротивление.

Что по этому поводу говорит классическая физика? Да ничего. Для нее все равно, что атом металла, что атом примеси: при одинаковой температуре они колеблются одинаково энергично, мешают путешествию по дому с равной активностью.

Далее >>>