• Product
  • Suppliers
  • Manufacturers
  • Solutions
  • Free tools
  • Knowledges
  • Experts
  • Communities
Search


Lý thuyết về Electron Tự do trong Kim loại

Electrical4u
Electrical4u
Trường dữ liệu: Điện Cơ Bản
0
China

Kim loại tạo thành một loại liên kết đặc biệt được gọi là liên kết kim loại và hình thành cấu trúc mạng tinh thể. Sự độc đáo của loại liên kết này nằm ở chỗ, khác với liên kết ion và liên kết cộng hóa trị, nơi mà việc chia sẻ electron diễn ra giữa hai átôm và electron vẫn cục bộ, trong liên kết kim loại, liên kết được hình thành giữa tất cả các átôm trong mạng tinh thể và electron tự do từ mỗi átôm được chia sẻ bởi toàn bộ mạng tinh thể. Những electron tự do này di chuyển tự do khắp mạng tinh thể và do đó được gọi là khí electron.
Bỏ qua sự tương tác giữa các electron và tương tác giữa electron và ion, có vẻ như electron di chuyển trong một hộp bị giới hạn với va chạm định kỳ với các ion trong mạng tinh thể. Ý tưởng này được đưa ra bởi Drude và ông đã sử dụng nó để giải thích nhiều tính chất của kim loại một cách thỏa đáng như
điện dẫn, nhiệt dẫn v.v.

Drude áp dụng các phương trình cơ học đơn giản lên các electron để suy ra nhiều biểu thức và cũng đến được Định luật Ohm. Thông thường, các electron di chuyển ngẫu nhiên khắp mạng tinh thể, chủ yếu do năng lượng nhiệt, và hiệu ứng trung bình rốt cuộc trở thành không. Tuy nhiên, khi trường điện được áp dụng cho kim loại, một thành phần vận tốc khác được chồng lên mỗi electron do lực tác động lên nó nhờ điện tích của nó.

Theo cơ học Newton, chúng ta có thể viết-

Trong đó, e = điện tích trên electron,
E = trường điện được áp dụng (V/m)
m = khối lượng của electron
x = khoảng cách theo hướng chuyển động.

Tích phân phương trình (i)

Trong đó, A và C là hằng số.

Phương trình (ii) là phương trình vận tốc của electron, do đó C có chiều vận tốc, và chỉ có thể là vận tốc ngẫu nhiên của electron mà nó đã có ở giai đoạn ban đầu khi chưa có trường. Do đó,
Tuy nhiên, như chúng ta đã thảo luận trước đây, vận tốc ngẫu nhiên này trung bình bằng không, do đó vận tốc trung bình của electron có thể được viết là-

Phương trình trên cho thấy vận tốc tiếp tục tăng vô hạn theo thời gian cho đến khi E được bật, tuy nhiên điều này không thể xảy ra. Giải thích cho điều này là electron không di chuyển tự do trong mạng tinh thể, thay vào đó, chúng va chạm với các ion có mặt trong cấu trúc mạng tinh thể, mất vận tốc và lại được tăng tốc, rồi lại va chạm và cứ thế.

Do đó, nhìn vào hiệu ứng trung bình, chúng ta xem xét rằng trung bình thời gian giữa hai va chạm là T, được gọi là thời gian thư giãn hoặc thời gian va chạm và vận tốc trung bình đạt được bởi electron trong thời gian T được gọi là vận tốc trôi.

Bây giờ, với số lượng electron trên đơn vị thể tích là n, lượng điện tích đi qua tiết diện A trong thời gian dt sẽ được cho bởi

Do đó, dòng điện chảy sẽ được cho bởi,

Và do đó mật độ dòng điện sẽ là,

Thay giá trị vận tốc trôi từ phương trình (iv) vào (v),

Điều này chính là Định luật Ohm, trong đó,

Bây giờ, chúng ta định nghĩa một thuật ngữ mới gọi là khả năng di chuyển, được định nghĩa là vận tốc trôi trên đơn vị trường điện,

Đơn vị của nó là

Đóng góp và khuyến khích tác giả!
Đề xuất
Đất là gì?
Đất là gì?
Vật liệu nối đấtVật liệu nối đất là các vật liệu dẫn điện được sử dụng để nối đất cho thiết bị và hệ thống điện. Chức năng chính của chúng là cung cấp một đường dẫn có độ cản thấp để an toàn hướng dòng điện vào lòng đất, đảm bảo an toàn cho người lao động, bảo vệ thiết bị khỏi hư hỏng do quá áp và duy trì sự ổn định của hệ thống. Dưới đây là một số loại vật liệu nối đất phổ biến:1.Đồng Đặc tính: Đồng là một trong những vật liệu nối đất được sử dụng phổ biến nhất do khả năng dẫn điện tuyệt vời và
Encyclopedia
12/21/2024
Tại sao cao su silicone có khả năng chịu nhiệt cao và thấp xuất sắc?
Tại sao cao su silicone có khả năng chịu nhiệt cao và thấp xuất sắc?
Lý do cho khả năng chịu nhiệt cao và thấp xuất sắc của Cao su SiliconeCao su silicone (Silicone Rubber) là một vật liệu polymer chủ yếu bao gồm các liên kết siloxane (Si-O-Si). Nó thể hiện khả năng chịu nhiệt cao và thấp xuất sắc, duy trì độ dẻo dai ở nhiệt độ cực kỳ thấp và chịu được sự tiếp xúc kéo dài với nhiệt độ cao mà không có sự lão hóa hoặc suy giảm hiệu suất đáng kể. Dưới đây là những lý do chính cho khả năng chịu nhiệt cao và thấp xuất sắc của cao su silicone:1. Cấu trúc phân tử độc đá
Encyclopedia
12/20/2024
Đặc tính của cao su silicone về mặt cách điện là gì?
Đặc tính của cao su silicone về mặt cách điện là gì?
Đặc tính của Cao su Silicone trong Cách điện ĐiệnCao su silicone (Silicone Rubber, SI) có nhiều ưu điểm độc đáo khiến nó trở thành vật liệu thiết yếu trong các ứng dụng cách điện điện, như cách điện tổng hợp, phụ kiện cáp và gioăng. Dưới đây là các đặc trưng chính của cao su silicone trong cách điện điện:1. Khả năng chống thấm nước tuyệt vời Đặc tính: Cao su silicone có đặc tính chống thấm nước tự nhiên, ngăn chặn nước bám vào bề mặt. Ngay cả trong môi trường ẩm ướt hoặc ô nhiễm nặng, bề mặt cao
Encyclopedia
12/19/2024
Sự khác biệt giữa cuộn dây Tesla và lò cảm ứng
Sự khác biệt giữa cuộn dây Tesla và lò cảm ứng
Sự Khác Biệt Giữa Cuộn Tesla và Lò Cảm DụngMặc dù cả cuộn Tesla và lò cảm ứng đều sử dụng nguyên lý điện từ, chúng khác biệt đáng kể về thiết kế, nguyên lý hoạt động và ứng dụng. Dưới đây là so sánh chi tiết giữa hai loại này:1. Thiết Kế và Cấu TạoCuộn Tesla:Cấu Tạo Cơ Bản: Một cuộn Tesla bao gồm cuộn sơ cấp (Primary Coil) và cuộn thứ cấp (Secondary Coil), thường bao gồm tụ điện cộng hưởng, khe hở tia lửa, và biến áp tăng áp. Cuộn thứ cấp thường là một cuộn xoắn tròn rỗng với đầu phóng điện (như
Encyclopedia
12/12/2024
Yêu cầu
Tải xuống
Lấy Ứng Dụng IEE Business
Sử dụng ứng dụng IEE-Business để tìm thiết bị lấy giải pháp kết nối với chuyên gia và tham gia hợp tác ngành nghề mọi lúc mọi nơi hỗ trợ toàn diện phát triển dự án điện và kinh doanh của bạn