Resalté la parte donde está la confusión.
La frase dice que la diferencia de potencial es 0, sin embargo, inmediatamente habla de cómo los electrones pueden tener movimiento.
¿Qué intentan decir?
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¿Demasiados anuncios?
aceinthehole
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Puede ser confuso varios conceptos aquí.
El interior de un conductor es la red neutral, pero eso no quiere decir que no hay conducción de electrones: sólo que el material es neutral.
Esos electrones--como todo lo demás en esa escala-están en constante movimiento debido a sus térmica en energía cinética. La mayor parte del flujo de los electrones cuando hay un gradiente de potencial es en adición al movimiento aleatorio de los electrones individuales. Cuando el potencial se va lejos, a granel de flujo cesa, pero el movimiento térmico permanece.
dmckee la respuesta que se ha dado en el clavo, pero intentar explicarlo de manera más sencilla (y con menos precisión) suponga que en lugar de electrones en un alambre que estaba buscando a moléculas de gas en un tubo. Si no hay caída de presión a lo largo del tubo, es decir, no hay caída de voltaje a lo largo del alambre, no habrá flujo neto de gas. Pero esto no impide que las moléculas de gas que pasa zumbando a su alrededor al azar en todas las direcciones. Es justo que porque el movimiento es aleatorio todos los saldos y no hay flujo neto de gas.
Si ahora sube el voltaje, es decir, crear un gradiente de presión a lo largo del tubo de gas, ahora va a comenzar a fluir como flujos de corriente eléctrica en un alambre. Las moléculas de gas están todavía zumbando a tu alrededor como un loco, pero ahora hay un flujo neto a lo largo del tubo, tal como usted obtener un flujo neto de electrones en el alambre.
En realidad mi analogía no es tan raro. Los electrones en un metal de hecho se puede aproximar como un gas de electrones libres. El equivalente de la molécula de gas velocidades es la velocidad de Fermi de electrones.
heathrow
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Lo que el libro dice es que los electrones se mueven alrededor al azar, incluso cuando no hay ningún potencial, y cuando se aplica un potencial de más movimiento de descenso en la energía potencial que se mueven hacia arriba, que conduce a un flujo neto de carga que se puede ver como una corriente. Esta foto es el "modelo de Drude" de la corriente eléctrica, y es completamente errónea porque se basa en la física clásica. No es correcto en cualquier aproximación, y nada de lo que obtienen de ella es de alguna manera útil. Es tan equivocada como la plum-pudding modelo para el átomo.
Los electrones no están haciendo este tipo de movimiento, al menos no mucho, debido a que la densidad de corriente de electrones es extremadamente alta. Hay orden de 1 de conducción de corriente de electrones por átomo, por lo que su densidad es de 1 por cada región ocupada por un átomo. El tamaño de un átomo está determinado por la mecánica cuántica, por lo que en estas pequeñas escalas, los electrones que transportan la corriente debe ser descrito por la mecánica cuántica, al menos hasta que las energías donde todos los átomos de desmoronarse en el plasma.
La idea básica es que una conducción de electrones (imagínense uno por ahora) está sentado en un átomo, y puede saltar a la izquierda o a la derecha (o hacia adelante o hacia atrás) por una unidad. Este proceso es mecánico-cuántica, y el salto es descrito por la probabilidad de la amplitud de salto (el complejo análogo de la probabilidad central de la mecánica cuántica). El resultado (que se explica en Feynman Lectures on Physics Vol. III) es que el electrón se mueve alrededor en forma de ondas que se describe por la ecuación de Schrödinger, con una misa, la cual es determinada por el salto de las amplitudes.
El resultado es que en un perfecto entramado, un salto del electrón se comporta como un electrón libre, que va desde el átomo a átomo, la distribución de su onda de todo el entramado, y esta onda es descrito por la misma ecuación como un electrón en el espacio libre. Esta es la razón por la que los electrones en un metal no colisionan con los átomos. Si el cristal fuera perfecta, que acaba de pasar, sin trabas, como si en el vacío. Esto significa que la resistencia de un metal debido a la dinámica de las impurezas, y al azar de la manipulación de átomos (fonones), no a las colisiones de los electrones con los átomos. Estas colisiones no puede suceder, porque la electrónica de movimiento es de una efectiva, que es una consecuencia de la mecánica cuántica de transferencia de electrones de un átomo a átomo.
La manera de estar seguro de que esto es cierto, experimentalmente, es de notar que la "masa" de los electrones en el metal es determinado por el salto, por el grado de compartición de electrones entre átomos vecinos, y no está relacionado de ninguna manera obvia (que no sea por orden de magnitud) a la masa del electrón. Esto significa que si se mide la masa de la carga de corriente de los electrones en un metal, como haciendo experimentos de difracción como un dos-experimento de la rendija en el interior de un metal, se va a volver loco números. De hecho, la masa efectiva de los electrones en un metal varían desde muy pequeño a muy grande.
Así que un metal cristal es sólo como el espacio vacío de un electrón, excepto la misa es alterado. El electrón se desplaza en una ola en el interior del metal.
Una perfecta caja de metal, a continuación, tiene un montón de ondas estacionarias como las soluciones que la mecánica cuántica problema. Cada onda sinusoidal puede dibujar que tiene un número entero de longitudes de onda que caben en la caja es diferente permitido mecánica cuántica movimiento. Un electrón puede moverse en cualquier una de estas ondas, y cada uno puede ser pensado como la versión cuántica de moverse en línea recta a velocidad constante de ida y vuelta dentro de la caja, que rebota en las paredes. Pero estos son autoestados de energía, por lo que no hay ningún significado a donde está (más precisamente, no hay ningún significado para cuando), pero sólo a lo que el movimiento parece.
Cuando usted tiene varios electrones, que obedecen el principio de exclusión, que no puede sentarse en el mismo estado. Así que cuando usted tiene dos electrones en un cuadro, uno puede estar en el nivel más larga de la onda sinusoidal, pero la segunda tiene que estar en un nivel de onda sinusoidal (o en una onda sinusoidal a lo largo de una dirección diferente). Recuerde que la longitud de onda de impulso de la mecánica cuántica, esto es deBroglie de la relación.
Cuando usted tiene un electrón por volumen atómico, los electrones llenan todos los estados hasta la longitud de onda es tan pequeño como el radio atómico. El llenado de los estados significa que hay electrones que pasan zumbando a su alrededor a todos los ímpetus a la corte, y se llenan los estados de baja energía, uno por uno, como el agua, llenando una copa--- nivel por nivel, hasta el de la energía llamada energía de Fermi, en la que se ejecuta fuera de los electrones (en realidad, a veces de ejecutar fuera de los modos que caben en una red de antes, o al mismo tiempo, pero ignoran que, esta es llamada la banda de llenado)
El resultado es que tiene un gas de Fermi de electrones en el interior de un metal, los electrones son extrañas--- que se han impulso en cualquier dirección, pero no va a ninguna parte. Usted no puede mover cualquiera de los electrones, ya que si intenta cambiar es k, no se puede, porque ya hay un electrón de llenar un cercano k. Lo mejor que puedes hacer es golpear electrones cerca de la energía de fermi en energía para un nuevo desocupado estado.
Cuando se aplica un voltaje, los electrones cerca de la energía de fermi rodar por el gradiente de potencial mediante la cumplimentación de los estados cercanos, que son ahora más bajos en energía, y este es el actual. Los electrones que participan en este proceso sucede en la de fermi-velocidad (alrededor de 5000 m/s), y que sólo depende de la temperatura a la medida de los fonones y otro tipo de suciedad en un dependiente de la temperatura manera.
Esta es la imagen correcta de un metal. Se muestra:
- ¿Por qué son los metales fuerte?
Porque son de corte electrones deslocalizados al segmentar a través de un metal. Todo el metal es como una gigantesca enlace químico enlace de todos los átomos juntos, porque los electrones están deslocalizados sobre la totalidad del material. No es como la sal, donde si cleave, es fácil para los electrones para recoger los lados.
- ¿Por qué los metales conducen el calor bien?
Debido a que los electrones son tan deslocalizada, si se calienta una parte de el metal, el calor sacude los electrones que están también en alguna otra parte, y esto transfiere el calor rápidamente.
- ¿Por qué son los metales maleables?
Debido a que los electrones de la celebración de un metal están deslocalizados, no la celebración de vecinos más cercanos juntos. Por lo que cualquier cambio local en la forma de los átomos no es tan malo, el imporatant cosa es que el conjunto de Fermi-energía no cambia. Así que usted puede romper el débil vecino más cercano de bonos y reorganizar los átomos, sin romper el metal. Esta es también la razón por la que los materiales frágiles son aislantes.
- ¿Por qué son los metales brillantes?
Debido a que los electrones se pueden mover y reflejar la luz. Si alguna vez te has preguntado qué es un bloque de electrones libres a todos juntos en el mismo lugar se vería, mirar un bloque de metal.
- ¿Por qué no el de conducción de los electrones contribuyen a que el calor específico?
O más bien, ¿por qué aportan tan poco? En un clásico de gas, hay un calor específico de 1.5 k, que se puede esperar en el modelo de Drude. No hay, en cambio, hay una pequeña electrónica, calor específico, que varía según el modelo de Fermi dice que debería. Este fue el experimental de fumar pistola para líquido de Fermi de la teoría de los metales.
Antti Rasinen
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Esta es, obviamente, una parte de la ley de Ohm de la derivación. Usted puede encontrar toda mi explicación aquí:
Es posible derivar matemáticamente la fórmula para la resistencia?
Y esta es la parte que me escribió acerca de electrones libres:
En el material tiene cierta cantidad de casi "gratis" de electrones. Los electrones se comportan como las partículas en el gas, que está chocando entre sí y en los núcleos del átomo, de rebote de ida y vuelta y en realidad no existe, neto el movimiento, la velocidad media y la corriente es cero.
Usted puede encontrar el texto completo interesantes.
Jake Wharton
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