Большая Советская Энциклопедия (ЭЛ)

  Мерой «свободы» носителей заряда в проводнике служит отношение ср. времени свободного пробега (t) к характерному времени столкновения t_cт: t/t_cт >> 1; чем больше это отношение, тем с большей точностью можно считать частицы свободными. Методы молекулярно-кинетической теории газов позволяют выразить s через концентрацию (n ) свободных носителей заряда, их заряд (е ) и массу (m ) и время свободного пробега:

 

  где m — подвижность частицы, равная E/v_cp = e t/m, v_cp — ср. скорость направленного движения. Если ток обусловлен заряженными частицами разного сорта «i », то . Подвижность электронов (вследствие их малой массы) настолько больше ионной, что ионная Э. существенна только в случае, когда свободные электроны практически отсутствуют. Перенос массы под воздействием тока, напротив, связан с движением ионов.

  Характер зависимости Э. от температуры Т различен у разных веществ. У металлов зависимость s(Т ) определяется в основном уменьшением времени свободного пробега электронов с ростом Т: увеличение температуры приводит к возрастанию тепловых колебаний кристаллической решётки, на которых рассеиваются электроны, и s уменьшается (на квантовом языке говорят о столкновении электронов с фононами ). При достаточно высоких температурах, превышающих Дебая температуру q_D, Э. металлов обратно пропорциональна температуре: s ~ 1/Т ; при Т << q_D s ~ Т^—5, однако ограничена остаточным сопротивлением (см. Металлы ). В полупроводниках s резко возрастает при повышении температуры за счёт увеличения числа электронов проводимости и положительных носителей заряда — дырок (см. Полупроводники ). Диэлектрики имеют заметную Э. лишь при очень высоких электрических напряжениях; при некотором (большом) значении Е происходит пробой диэлектриков .

  Некоторые металлы, сплавы и полупроводники при понижении Т до нескольких градусов К переходят в сверхпроводящее состояние с s = yen (см. Сверхпроводимость ). При плавлении металлов их Э. в жидком состоянии остаётся того же порядка, что и в твёрдом.

  Об Э. жидкостей см. Электролиты , Фарадея законы .

  Прохождение тока через частично или полностью ионизованные газы (плазму) обладает своей спецификой (см. Электрический разряд в газах , Плазма ). Например , в полностью ионизованной плазме Э. не зависит от плотности и возрастает с ростом температуры пропорционально Т^3/2 , достигая Э. хороших металлов.

  Отклонение от закона Ома в постояном поле Е наступает, если с ростом Е энергия, приобретаемая частицей между столкновениями, eEl, где l — средняя длина свободного пробега, становится порядка или больше kT (k — Больцмана постоянная ). В металлах условию eEl >>kT удовлетворить трудно, а в полупроводниках, электролитах и особенно в плазме явления в сильных электрических полях весьма существенны.

  В переменном электромагнитном поле s зависит от частоты (w) и от длины волны (l) поля (временна'я и пространственная дисперсия, проявляющиеся при w ³ t^-1 , l lb l ). Характерным свойством хороших проводников является скин-эффект (даже при w << t^—1 ток сконцентрирован вблизи поверхности проводника).

  Измерение Э.— один из важных методов исследования материалов, в частности для металлов и полупроводников — их чистоты. Кроме того, измерение Э. позволяет выяснить динамику носителей заряда в макроскопическом теле, характер их взаимодействия (столкновений) друг с другом и с другими объектами в теле.

  Э. металлов и полупроводников существенно зависит от величины магнитного поля, особенно при низких температурах (см. Гальваномагнитные явления ).

  М. И. Каганов.

Зависимость электропроводности s некоторых веществ от абсолютной температуры Т. Металлы: 1 — медь, 2 — свинец (ниже 7,3 К становится сверхпроводящим); полупроводники: 3 — графит, 4 — чистый германий, 5 — чистый кремний; ионные проводники: 6 — хлористый натрий, 7 — стекло.

Электропроводность электролитов

Электропрово'дность электроли'тов обусловлена наличием в них положительных и отрицательных ионов (катионов и анионов). Доли общего количества электричества, переносимого катионами и анионами, называются переноса числами . Э. э. количественно характеризуют эквивалентной электропроводностью L:

  ,

  где c — удельная электропроводность раствора (в ом^-1 ·см^-1 ), с — - его концентрация (в г ·экв/л ). Предельно разбавленному раствору, в котором молекулы электролита полностью диссоциированы на ионы, соответствует наибольшее значение L, равное сумме эквивалентных электропроводностей катионов и анионов (см. также Кольрауша закон ).