Электродинамика

Пусть рис. 6.1 изображает вращательно-поступательное движение электрона в проводящей среде под воздействием внешнего электрического поля. Уравнение (6.2) путём умножения слагаемых на dr приведём к следующему виду:
c²dB = jdr + udD_r,
а интегрирование и перестановки слагаемых дают:
(6.3) j = – (u/r)D_r + (c²/r)B.

Видно, что электрическая проводимость j обусловлена двумя слагаемыми: первое, отрицательное представляет собой поток электронов и количественно определяется поступательной составляющей u их сложного движения; второе, положительное обусловлено вихревыми токами вращения электронов, представляет собой поток магнитных вихрей и распространяется в среде со скоростью света. По этой и другим причинам (см. следующий раздел) мы будем отождествлять положительное электричество с потоком фотонов.

Уравнение (6.3) прямо приводит к закону Ома в дифференциальной форме:
(6.4) j = – γD_r,
где знак минус отражает факт движения электронов в сторону, противоположную направлению вектора напряжённости внешнего электрического поля. В нём удельная проводимость γ определяется выражением
(6.5) γ = γ₀(1– c²B/uD_r ),
а параметр
γ₀ = u/r
задаёт чистую электронную проводимость, обусловленную очевидным неравенством c²B/uD_r << 1 при относительно слабых собственных магнитных полях вращающихся свободных электронов.

Видим, что в идеале электронная проводимость твёрдого тела тем больше, чем выше их линейная скорость u и меньше радиус r самовращения. А снижение проводимости металлов при нагревании и сопутствующем росте энергии E электронов связано с увеличением индукции B их собственного магнитного поля через очевидное соотношение
(6.6) B = (m/q)w = (mћ/q)E.
Напротив: глубокое охлаждение проводника способно вызвать эффект сверхпроводимости, обусловленной падением магнитной индукции и радиуса самовращения электронов проводимости до нулевых значений. В пользу этого говорит, в частности, эффект Мейснера, при котором наблюдается буквальное выталкивание магнитного поля из проводника в сверхпроводящем состоянии. При этом течение зарядов в сверхпроводящей среде становится слоистым, без завихрений, ибо лишается основного или вязкого трения, представленного нами в Очерке 8.

Аналогичным образом на основании (6.3) записывается закон Ома для положительного электричества, характерного для полупроводников
j_p = γ_pB.
В рамках современной виртуальной физики такое электричество ассоциируется либо с движением положительных ионов кристаллической решётки (неподвижных по определению твёрдого тела), либо с движением нематериальных объектов — «дырок». В нашем случае это — вихревые токи, порождающие фотоны проводимости.

Для удельной фотонной или «дырочной» проводимости имеем:
(6.7) γ_p = γ_0p[1– (u/с²)(D_r/B)], где
γ₀_p = c²/r
— идеальная проводимость фотонов. Она тем больше, чем больше скорость распространения света в проводящей среде и меньше радиус самовращения электронов проводимости. При повышении температуры полупроводника и энергии носителей электричества индукция B собственного магнитного поля согласно (6.5) увеличивается, что приводит к соответствующему увеличению проводимости (6.7).

Столь же прозрачными оказываются и многие другие свойства электричества. В частности, проводимость (6.5) переменных токов металлами с повышением их частоты w снижается из-за очевидного роста индукции (6.6) собственного магнитного поля электронов; это явление известно в физике под названием скин-эффекта. А проводимость (6.7) тех же токов полупроводниками увеличивается. Последнее обстоятельство объясняет и способность полупроводников в контакте с металлами выпрямлять переменные токи достаточно высоких радиочастот. Она обусловлена существенным различием проводимости в контактирующей паре электронного и фотонного токов, имеющих противоположную направленность: электронная проводимость высокочастотного тока резко снижается, а фотонная, напротив, резко возрастает. В результате через пару проходит только положительное электричество, носителями которого являются фотоны, а электронная составляющая эффективно подавляется.

НАЗАД < > ВПЕРЁД

[Главная][Презентация][Очерки][Статьи][Брошюра][Изобретения][Мой архив]

Хостинг от uCoz