Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Сивухин Д.В. -> "Общий курс физики Том 3. Электричество" -> 181

Общий курс физики Том 3. Электричество - Сивухин Д.В.

Сивухин Д.В. Общий курс физики Том 3. Электричество — М.: Наука , 1996. — 704 c.
Скачать (прямая ссылка): obshiykursfizikit31996.pdf
Предыдущая << 1 .. 175 176 177 178 179 180 < 181 > 182 183 184 185 186 187 .. 280 >> Следующая

ИНЕРЦИЯ ЭЛЕКТРОНОВ В МЕТАЛЛАХ
437
закончить начатое исследование. Опыт был предложен вновь Г. А. Лорентцем и осуществлен Толменом (1881 —1948) и Стюартом в 1916 г.
В опытах Толмена и Стюарта катушка из металлической проволоки приводилась в быстрое вращение вокруг своей геометрической осп (линейная скорость вращения достигала 300 м/с). Концы проволочной обмотки были соединены с очень чувствительным баллистическим гальванометром длинными гибкими проводами, скручивающимися во время вращения катушки. При помощи специальных неподвижных катушек с электрическим током магнитное поле Земли в пределах катушки было настолько тщательно скомпенсировано, что при равномерном вращении последней гальванометр не обнаруживал никаких индукционных токов. Убедившись в этом, экспериментаторы быстро затормаживали вращение катушки, и тогда тотчас же гальванометр отклонялся. К этому опыту применимо уравнение (97.3), если в нем под t понимать длину проволоки в катушке (в опытах Толмена и Стюарта она достигала 500 м), а под R — общее сопротивление цепи, включая сопротивление гальванометра и соединительных проводов. Катушки изготовлялись КЗ медной, алюминиевой и серебряной проволок. Направление отклонения гальванометра показало, что носителями тока в металлах являются отрицательные заряды. Удельный заряд elm в пределах ошибок измерений оказался таким же, как и у электронов в опытах с катодными лучами.
3. Кеттеринг и Скотт в 1944 г. произвели другой опыт, являющийся как бы обращением опыта Толмена и Стюарта. Они наблюдали изменение момента количества движения проволочной катушки при изменении силы тока в ней. Подвешенная катушка, по которой протекал постоянный электрический ток, совершала крутильные колебания относительно своей геометрической оси ф = asin (лі. Если ток обусловлен движением электронов, то сила тока представляется выражением = Sneu, где S — площадь поперечного сечения провода, п — число свободных электронов в единице объема, а и — средняя упорядоченная скорость электронов относительно провода. С этим током связан момент количества движения относительно оси катушки L3 = ISnmur, где [ — длина проволоки, ал —
радиус витка. Таким образом, L3 = — lr<&. Если сила тока изменится на Дз7, то изменится и момент количества движения, связанный с движением электронов, а именно: AL, = — //-Дэ7. Однако
момент количества движения всей системы — кристаллической решетки и электронов — измениться не может. Действительно, ток меняется под действием электрического поля. Последнее действует не только на электроны, но и на ионы. Поскольку система электрически нейтральна, момент количества движения, приобретенный
438
ТОКИ В МЕТАЛЛАХ, ПОЛУПРОВОДНИКАХ И ВАКУУМЕ
[ГЛ. VII
электронами, будет равен по величине и противоположен по знаку моменту количества движения, приобретенному ионами кристаллической решетки. Отсюда следует, что при изменении тока <3 решетка
приобретает момент количества движения ALp= — AL3 = — ™ lr АЗ.
Пусть изменение тока производится настолько быстро, что за время одного колебания катушка не успевает повернуться на заметный угол. Тогда можно считать, что угловая скорость решетки ф при крутильных колебаниях изменяется в соответствии с уравнением О Дф = = ALp, где 0 — момент инерции катушки относительно ее геометрической оси. Пусть изменение тока произошло в момент, когда катушка проходила через положение равновесия. В этот момент ф = ш cos at = со а. Поэтому амплитуда колебаний а получит приращение, определяемое уравнением 0со Да = ALp. Фактически в опыте производилось изменение на противоположное направления тока, так что АЗ = — 23, и, следовательно,
AL„ 2mlr _ mlrT _
Да = = ёвы Иё& * (97.4)
где Т = 2я/со — период крутильных колебаний катушки. На опыте измерялась величина Аа с помощью специального очень чувствительного устройства, которое мы не описываем.
Ввиду малости эффекта и необходимости защитить прибор от возмущений, значительно превосходящих самый эффект, опыт очень труден. Однако он был поставлен с использованием современной аппаратуры и притом настолько тщательно и в таких хороших условиях, что результаты получились весьма устойчивые. Опыт производился на специальной станции, расположенной вдали от дорог. Чувствительная часть прибора располагалась в идеально темном подвале, в котором поддерживалась постоянная температура и не было никаких потоков воздуха. В подвале были расположены три взаимно перпендикулярные системы катушек с общим центром. Они использовались для компенсации и контролирования различных составляющих земного магнитного поля. Наблюдатель делал отсчеты, находясь в верхнем помещении, при помощи особой системы телеуправления. Опыт производился с катушками из медной и алюминиевой проволок. Измеренное среднее значение удельного заряда elm отличалось от общепринятого всего на 0,2%.
§ 98. Явление Холла
1. Если исходить из модели «свободных» электронов (см. § 42), то плотность электрического тока в металле может быть выражена через их концентрацию п и подвижность по формуле
J=enbE. (98.1)
Формула была бы справедлива и в том случае, если бы носителями
Предыдущая << 1 .. 175 176 177 178 179 180 < 181 > 182 183 184 185 186 187 .. 280 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed