De la sfârșitul secolului trecut a efectuat experimente pentru a studia conductivitatea metalelor lichide. În condiții normale, metalele lichide nu apar de multe ori, dar multe metale formează ușor soluții lichide cu mercur - amalgam. Conductivitatea metalului lichid este interesant faptul că curentul electric ar trebui să contribuie nu numai electronii de conducție, ci, de asemenea, ionii. O mișcare asociată cu transportul de masă cu ioni.
Calitativ încerca să-și imagineze ce se va întâmpla atunci când vă conectați la baie cu o cârpă curată mercur sursă de tensiune. Mercury - un amestec al electronilor de conducție și ionii pozitivi. S-ar părea clar - sub acțiunea câmpului electric, electronii se vor deplasa de la „minus“ un „plus“, iar ionii pozitivi de mercur - în direcția opusă. În cazul în care electronii se pot deplasa peste circuitul electric, ionii nu este cazul. Vor merge până la electrodul negativ, cum ar fi, aici pentru a colecta, ridicarea nivelului de mercur în acest loc.
Nimic de acest fel! Experimentele au arătat că nivelul de mercur pur este, practic, peste tot la fel, dar o ușoară creștere a nivelului, și dacă există, atunci „plus“, mai degrabă decât „minus“. În unele amalgamuri ionii muta așa cum ar trebui, pe teren, și alți ioni metalici - împotriva câmpului! Este uimitor - nu se pot deplasa ionii oriunde s-ar implica energie electrica?
Motivul pentru comportamentul „ciudat“ de ioni - nu este luată în considerare bombardamentul nostru continuu de ioni de electroni. Să încercăm să înțelegem esența cazului. Să vedem ce impact coliziune reciprocă de electroni și ioni pe mișcarea de electroni și ioni, în prezența unui câmp electric extern.
Pentru claritate, presupunem ion minge masiv elastic care este incident pe fasciculul de particule de lumina - electroni (masa ionului este de câteva mii de ori mai mare decât masa de electroni). Să presupunem că înainte de coliziune are o viteză medie a particulelor fascicul dirijat u și nenulă impulsului, respectiv. După fasciculul de coliziune este împrăștiată uniform în toate direcțiile (Fig. 1) (aceeași în toate direcțiile uniform oglindă minge risipeste fascicul luminos dirijat). Imediat după adică mișcarea de coliziune toate direcțiile în mod egal, și, prin urmare, impulsul total al electronilor este egal cu zero.
Timpul impulsului fasciculului datorită coliziunilor cu ioni modificările, atunci acest lucru înseamnă că electronii din ionii forța acționează. Dacă u - viteza medie a electronilor din fascicul, mu - impuls mediu de electroni. Lăsați timpul între ciocniri de electroni și ioni -. atunci putem presupune că a fost în această perioadă a pierdut un impuls mediu de mu de fiecare electron. Așa că puterea medie raportată la un electron este egal cu
Pierderea de electroni în întregul puls datorită coliziunii cu ioni și este descrisă de media forță Îmbãtrânire f. Desigur, un electron acționează separat, nu este în mod necesar o astfel de forță, dar pentru mișcarea fasciculului în ansamblul său, este important acest lucru este forța medie.
Deși în afară de mișcarea direcțională la o medie de electroni u viteza de mișcare termică inerentă și aleatoare, nu se schimba expresia forței de frânare. Impulsul total numărul mare de electroni în mișcare de căldură dezordonate tot timpul este zero, astfel încât schimbarea de impuls totală asociată numai cu pierderea impulsului de mișcare a ordonat.
În prezența de electroni „luat“ puterea câmpului electric extern E „împrăștiate“ câmp, care organizează din nou mișcarea lor, informându-le unele impuls direcțională este irosit pe următoarea coliziune, etc. Astfel, putem spune că setul este o viteză medie constantă a fasciculului de electroni. Cu alte cuvinte, suma forțelor care acționează asupra fasciculului de electroni este zero. În calculul unui electron devine
Deci, atunci când de conducere la viteza medie constantă atunci când forța completă este zero, forța de frânare exercitată de ionii în calculul unui electron este
Ce forțe acționează asupra ionilor? Luați în considerare metal lichid curat, în care toți ionii sunt aceleași, și fiecare atom este pus în funcțiune generală a electronilor Z conducție. Actele de câmp electric pe fiecare ion cu o forță care - (este preluat de electroni modulo, pentru ion pozitiv) ion de încărcare. Pe latura fiecărui electron acționează asupra puterii medii de f1 = - f (conform treilea legea lui Newton). Dacă numărul de ioni N, apoi fiecare ion de o forță de electroni este necesară. Apoi, o forță care să acționeze pe un ion toți electronii (ZN numărul lor), egal cu Zf1. Dar suma forțelor
Pentru a vedea acest lucru, înlocuiți valoarea forței f1. diferă de f doar semnul expresiei (*):
Astfel, forțele care acționează asupra ionilor din metal pur de câmpul electric este compensată de forțe care acționează din „electron vântul“ (electroni în mișcare). Egalitatea putere deplină la zero, înseamnă fie repaus sau mișcare uniformă. Cu toate acestea, atunci când are loc curgerea unui fluid într-un vas de frecare vâscoasă (eventual datorită interacțiunii cu pereții vasului), acesta oferă un vas fluid relativ liniștită, în cazul plății altor forțe care acționează asupra fluidului.
Și în cazul în care metalul are un mic amestec de ioni „străine“? Să presupunem că o taxă egală cu un străin. Datorită faptului că mărimea impurității de ioni alții, și de a schimba numărul de electroni lovind el. În cazul în care aria secțiunii transversale a impurităților ionice. și ion „lor“. apoi supus unui străin în ori mai mare decât numărul de lovituri de ioni lor. În același timp de a schimba și forța care acționează asupra ionilor de impuritate de către electroni.
În cazul în care. impuritatea ionii se va deplasa în direcția acestei forțe, viteza lor va fi trimis la câmp. În cazul în care. ionii se vor deplasa împotriva câmpului.
Cum explicăm faptul că ionii de mercur pur se deplaseze în direcția vântului de electroni? La urma urmei, am arătat că, în ceea ce privește ionii metalici trebuie fixate! Faptul că pretinsa similaritatea totalul tuturor ionilor, dar acest lucru nu este adevărat. Deși cea mai mare parte a ionilor, într-adevăr, este în aceeași stare energetică „normală“, unii ioni au întotdeauna o energie mai mare decât în mod normal. Acești ioni sunt denumite „activat“. Probabilitatea de coliziuni între electroni și ioni crește odată cu creșterea energiei de ioni. Se poate spune că secțiunile transversale ale ionilor activate, deoarece a crescut față de normal. Astfel, ionii pot fi considerate ca fiind străini activate cu aceeași sarcină ca și secțiunea normală, dar bulshim de ioni. Acești ioni sunt atrase și sunt transportate de vânt de electroni la polul pozitiv al sursei. Se bazează pe această separare a izotopilor de mercur în câmpul electric. Pentru ionii de diferiți izotopi ai încărcăturii și secțiunea transversală sunt aproape identice, dar ionii izotopi de lumina activate sunt transportate de un vânt electronic mai rapid decât ionii activate de izotopi grei, datorită masei lor inferioare. Acest lucru duce la o creștere a concentrației lor în „plus“, adică, în cazul în care o parte din polul pozitiv pentru a suge mercur, acesta va fi îmbogățit cu un izotop de lumină.
Pentru prima dată, „paradoxal“ transferul de ioni în amalgame de mercur a fost descoperit în 1907. Apoi a fost, și a introdus conceptul de frecare reciprocă a ionilor și electroni. Următoarele teorii, care a durat până în 1959, a fost un pas înapoi: mișcarea de electroni și ioni considerați independenți. În parte, acest lucru sa datorat nu este concludent rezultatele experimentelor. In 1953, sa descoperit efectul de separare a izotopilor de mercur DC. După aceea a existat o întreagă serie de studii privind electromigration ionilor. Prima lucrare teoretică, care a fost deschis de un vânt electronic fizic mecanismul de acțiune referitoare la începutul anului 1959.
Legat electronic de vânt întregul grup de efecte interesante și importante, atât în formă lichidă și în metale solide și semiconductori. În special, vântul electronic este important pentru rezistența mecanică a circuitelor electronice. Faptul este că într-un solid, datorită faptului că în ansamblul său încă, atunci când apar solicitări mecanice un curent. Aceste tensiuni apar, deoarece există diferite ioni în elementele cip. Acest lucru înseamnă că ionii cu sarcina diferita iar secțiunea transversală a interacțiunii cu electroni vor fi supuse acțiunii diferitelor forțe, suma care nu este zero.