21.1 Понятие о классической электронной теории металлов. Закон Ома.

Объяснение различных свойств вещества существованием и движением в нем электронов составляет содержание электронной теории. В этой теории предполагается, что движение электронов подчиняется законам классической механики Ньютона, пренебрегается взаимодействие электронов между собой, а взаимод.электронов с положит.ионами сводится только в соударениям. Закон Ома. Будем считать, что при каждом соударении электрон передает решетке накопленную энергию полностью и поэтому после соударения начинает движение без начальной скорости. Плотность тока j равна , где n- концентрация электронов проводимости, е- заряд электрона, - средняя скорость упорядочен.движения электронов. На каждый электрон действует сила, и он приобретает ускорение. Поэтому к концу свобод. пробега скорость электрона равна: , , где b=(e/2m) . Величина b называется подвижностью электронов. Она равна скорости дрейфа в поле с напряженностью, равной единице. Подставляя среднее значение скорости получим: - плотность тока j пропорциональна напряженности поля Е, а это и выражается законом Ома. Для удел.электрич.проводимости : , показывает, что электропроводность тем больше, чем больше концентрация электронов проводимости и чем больше время свободного пробега .

Закон Ома для участка электрической цепи имеет вид: . Элементарные частицы, в точном значении этого термина, - это первичные, далее неразложимые частицы, из которых, по предположению, состоит вся материя. Элементарные частицы современной физики не удовлетворяют строгому определению элементарности, поскольку большинство из них по современным представлениям являются составными системами. Общее свойство этих систем заключается в том. Что они не являются атомами или ядрами (исключение составляет протон). Поэтому иногда их называют субъядерными частицами. Частицы, претендующие на роль первичных элементов материи, иногда называют "истинно элементарные частицы". Закон сохранения электрического заряда гласит, что алгебраическая сумма зарядов электрически замкнутой системы сохраняется: . Закон сохранения заряда выполняется абсолютно точно. Требование релятивистской инвариантности приводит к тому, что закон сохранения заряда имеет локальный характер: изменение заряда в любом наперёд заданном объёме равно потоку заряда через его границу. Закон сохранения заряда в интегральной форме

Вспомним, что плотность потока электрического заряда есть просто плотность тока. Тот факт, что изменение заряда в объёме равно полному току через поверхность, можно записать в математической форме: . Здесь Ω — некоторая произвольная область в трёхмерном пространстве, ∂Ω—граница этой области, ρ — плотность заряда, j— плотность тока (плотность потока электрического заряда) через границу. Закон сохранения заряда в дифференциальной форме . Переходя к бесконечно малому объёму и используя по мере необходимости теорему Стокса можно переписать закон сохранения заряда в локальной дифференциальной форме (уравнение непрерывности)

21.2 Природа диамагнетизма и парамагнетизма. Магнитные свойства различных веществ гораздо разнообразнее, нежели электрические свойства. В то время как диэлектрическая проницаемость у всех веществ всегда больше единицы, магнитная проницаемость может быть как больше, так и меньше единицы. Вещества, для которых µ<1, называются диамагнитными или диамагнетиками, а вещества с µ>1 — парамагнитными или парамагнетиками. Так как магнитная восприимчивость ϰ=µ-1, то для парамагнетиков ϰ положительна, а для диамагнетиков — отрицательна. Намагниченность вещества I (магнитный момент единицы объема) связана с напряженностью магнитного поля соотношением I = ϰН. Отрицательное значение ϰ в диамагнетаках обозначает, что в этих веществах намагниченность направлена противоположно намагничивающему полю. Примером парамагнетика может служить хлористое железо.

Стеклянная ампула с водным раствором этой соли, подвешенная на тонкой нити в магнитном поле, втягивается полем и устанавливается параллельно направлению поля. Примером диамагнетика является висмут. Висмутовая палочка выталкивается из магнитного поля и устанавливается перпендикулярно к направлению поля. Если тело находится в среде, которая сама способна намагничиваться, то силы, действующие на него, зависят не только от намагничивания тела, но и от намагничивания окружающей среды. В частности, парамагнетик, помещенный в парамагнитную же среду с большим ϰ, ведет себя как диамагнетик. Так, например, если ампулу с парамагнитным раствором хлористого железа погрузить в кювету с более крепким раствором той же соли, то ампула будет выталкиваться из магнитного поля.