Приведите механическую аналогию движения заряженных частиц в проводнике.
Механической аналогией служит шарик, который скатывается по наклонной плоскости, усеянной выступающими цилиндрическими штырями (рис.
Сопоставим элементы модели и проводника по шагам.
-
Сила тяжести, тянущая шарик вниз по склону, соответствует кулоновской силе
, с которой электрическое поле действует на электрон. Эта сила постоянна, и шарик между ударами движется равноускоренно, как и электрон. -
Штыри — это неоднородности кристаллической решётки, атомы примесей и ионы. Шарик сталкивается со штырями и меняет направление движения, как электрон при столкновении с ионами решётки.
-
В результате шарик движется по сложной траектории, но в среднем всё равно смещается вниз по плоскости. Так и электрон, хотя его траектория запутанная (рис.
, а), в среднем перемещается вдоль проводника против поля и создаёт ток. -
Чем гуще расставлены штыри, тем медленнее шарик спускается — так же растёт сопротивление проводника.
Шарик, скатывающийся по наклонной плоскости с выступающими штырями: сила тяжести аналогична силе поля, штыри — неоднородностям решётки, средняя скорость спуска — направленной скорости электронов.
