’чти не требуется затраты энергии, т. е. что он не обладает заметной теплоемкостью. Наконец волновая механика приводит к радикальному пересмотру представлений о самом механизме электрического сопротивления. По классической теории Друде, сопротивление металла обусловливается соударениями электрона с атомами, которые подчиняются тем же законам, что и соударения двух биллиардных шаров. Новая же механика исходит из того основного положения, что законы движения электрона не имеют ничего общего с законами движения биллиардного шара и в противоположность последним носят волновой характер.
Движение электрона определяется распространением некоторой волны, квадрат амплитуды к-рой дает вероятность местонахождения электрона в данной точке. Сообразно этому изменение направления его движения определяется не классическими законами соударения шаров, а законами рассеяния волн. Это положение дает ключ к разгадке зависимости Э. металлов от температуры.
Известно, что у всех без исключения металлов электропроводность растет при понидля чистых металлов она при комнатных температурах меняется примерно обратно пропорционально абсолютной температуре Т, а при дальнейшем охлаждении начинает расти быстрее и вблизи абсолютного нуля стремится к бесконечности, как Т”4 или Т~5 (рисунок 1). С волновой точки зрения это объясняется следуРис. 1. Температурный ход удель
ющим образом. ного сопротивления чистых ме
При прохождеталлов. нии через идеально правильную кристаллическую решотку плоская волна вообще не испытывает никакого рассеяния, так что сопротивление такой решотки должно равняться нулю. Рассеяние волны может иметь место только на неоднородностях в решотке (аналогия с рассеянием света в мутных средах). Чем выше температура металла, тем больше тепловое движение его ионов, следовательно тем больше неоднородностей в кристаллической решотке металла и тем больше его сопротивление. Детальный подсчет дает возможность объяснить в общих чертах даже ход кривой зависимости сопротивления от температуры.
На ряде металлов (свинец, олово, ртуть и др.) и сплавов наблюдается замечательное явление, известное под названием сверхпроводимости, состоящее в том, что при некоторой определенной температуре, близкой к абсолютному нулю, сопротивление металла скачком исчезает и при всех низших температурах остается равным нулю.
Это явление до сих пор еще не получило окончательного теоретического объяснения.
В тесной связи с влиянием температуры стоит также влияние на электропроводность металлов посторонних примесей и механической обработки (прокатка, вальцовка). Известно, что это влияние почти всегда сводится к повыше 704
нию сопротивления, причем появляющееся при этом добавочное сопротивление практически не зависит от температуры (правило Матиссена). Волновая механика объясняет это просто тем, что как по — Kz 1О.< явление примесей, так и механическая обработка искажают однородность кристаллич. решотки металла и тем самым создают новые возможности для рассеяния электронных волн. сплаТакая точка Рис. 2. ваЭлектропроводность серебро — золото. зрения полностью подтверждается теми закономерностями, которым подчиняется Э. сплавов. Все те сплавы, кристаллическая решотка к-рых обладает той же степенью однородности, что и решотка чистых металлов, по своим электрическим свойствам ведут себя в основном так же, как эти последние. Совершенно иначе обстоит дело в так наз. твердых растворах, где атомы одного металла беспорядочно вкраплены в решотку, образованную атомами другого металла. Такое растворение одного металла в другом всегда понижает Э. последнего и притом отнюдь не по правилу смешения (рис. 2). При этом в нижней части кривой сопротивление практически не зависит от температуры. Это последнее свойство нек-рых сплавов (константан, манганин) широко утилизируется в технике.
Полупроводниками, или переменными проводниками, называются такие тела, в к-рых электрический ток тоже представляет собою движение электронов, но которые отличаются от металлов по ряду существенных свойств: 1) по небольшой численной величине Э. (в среднем она в 102—104 раз меньше, чем Э. металлов) и 2) по весьма сильной и своеобразной зависимости ее от температуры. Обычно при повышении температуры Э. сначала быстро растет, потом достигает максимума и снова начинает падать. Теоретически это объясняется тем, что полупроводники в отличие от металлов при обычных условиях обладают малым числом электронов проводимости, причем это число возрастает при повышении температуры. К полупроводникам принадлежат кремний, графит, селен, бор и некоторые другие элементы, а также ряд сплавов и соединений. Э. полупроводников носит часто односторонний характер.
Ток может итти через них только в одном определенном направлении. Это связано с наличием особого «запирающего» слоя на границе между проводниками и полупроводниками. Подробнее см. Полупроводники, Фотоэлектрические явления.
Электролиты. Электролитами называются такие тела, прохождение тока в к-рых всегда сопровождается переносом массы. В отличие от газов, где перенос массы при прохождении тока тоже может иметь место, электролиты подобно металлам при не очень сильных полях удовлетворяют закону Ома. Факт переноса массы обусловливается тем, что носителями тока в электролитах являются не электроны, а ионы (см.), т. е. положительно или отрицательно заряженные атомы, каждый из которых несет на
