Metallin sähkön johtavuus vs. johtavuuselekronien tiheys

Anonyymi

Luulisi että noilla on jotain yhteyttä keskenään.
Kuparilla ja raudalla on melkein sama johtavuuselektronitiheys, mutta kuparin sähkönjohtavuus on suhteessa paljon parempi. Mikä tuossa mättää?

9

421

    Vastaukset

    Anonyymi (Kirjaudu / Rekisteröidy)
    5000
    • Anonyymi
    • Anonyymi

      Mättää elekronivöiden tarkka (kvanttimekaaninen) rakenne metallissa. Kiinteän aineen fysiikassa näitä käsitellään yksityiskohtaisemmin mutta on matematiikkaa k-avaruudessa täynnä selitykset. Raudan kohdalla monimutkaisuutta lisää sen ferromagneettisuus.

      Metalliseokset yleensä johtavat sähköä ja lämpöä huonommin kuin puhtaat metallit siksi, että niiden kiderakenne on epäsäännöllinen seostuksen vuoksi.

      • Anonyymi

        Hmph. Linkin kaavassa lasketaan elektronien kulkunopeus, johtimen poikkipinnan ja virran perusteella.
        Mitä enemmän johdinmetallissa on varauksenkuljettajia sitä suurempi on niiden nopeus, kun virta ja poikkipinta pysyvät samoina.
        Edelleen, varsin hyvällä sähkönjohteella, hopealla on vähiten varauksenkuljettajia, ja huonolla johteella raudalla johtavuuseletkroneita on eniten. Elektronien nopeus on hopealla suurin ja raudalla pienin.
        Kuvaako tässä elektronien suuri nopeus aineen suurta ominaisvastusta? Virran kulkureitti aineessa on ikään kuin kuristunut. Vai onko asia kuitenkin juuri päinvastoin.


      • Anonyymi
        Anonyymi kirjoitti:

        Hmph. Linkin kaavassa lasketaan elektronien kulkunopeus, johtimen poikkipinnan ja virran perusteella.
        Mitä enemmän johdinmetallissa on varauksenkuljettajia sitä suurempi on niiden nopeus, kun virta ja poikkipinta pysyvät samoina.
        Edelleen, varsin hyvällä sähkönjohteella, hopealla on vähiten varauksenkuljettajia, ja huonolla johteella raudalla johtavuuseletkroneita on eniten. Elektronien nopeus on hopealla suurin ja raudalla pienin.
        Kuvaako tässä elektronien suuri nopeus aineen suurta ominaisvastusta? Virran kulkureitti aineessa on ikään kuin kuristunut. Vai onko asia kuitenkin juuri päinvastoin.

        Kuten edellä vastasin tuota asiaa ei voi selittää eikä ymmärrää sukeltamatta syvemmälle kiinteän aineen fysiikan syövereihin. Elektronien keskimääräinen drift-nopeus ei tässä riitä selittämään asioita vaan pitää katsoa kiteen elektronivöiden rakennetta. Mennään siis vahvasti kvanttimekaniikan puolelle.

        Ashcroft, Mermin: Solid State Physics


      • Anonyymi
        Anonyymi kirjoitti:

        Kuten edellä vastasin tuota asiaa ei voi selittää eikä ymmärrää sukeltamatta syvemmälle kiinteän aineen fysiikan syövereihin. Elektronien keskimääräinen drift-nopeus ei tässä riitä selittämään asioita vaan pitää katsoa kiteen elektronivöiden rakennetta. Mennään siis vahvasti kvanttimekaniikan puolelle.

        Ashcroft, Mermin: Solid State Physics

        Onko nämä metallien ominaisvastus tai -johtavuus -arvot täysin kokeellisesti mitattuja arvoja? Eikö vielä tunneta aineen rakennetta tarpeeksi hyvin, että sähkönjohtavuus voitaisiin laskennallisesti määrittää?


      • Anonyymi
        Anonyymi kirjoitti:

        Onko nämä metallien ominaisvastus tai -johtavuus -arvot täysin kokeellisesti mitattuja arvoja? Eikö vielä tunneta aineen rakennetta tarpeeksi hyvin, että sähkönjohtavuus voitaisiin laskennallisesti määrittää?

        Ongelmasi pn siinä, että et tunne metallien sähkön- ja lämmönjohtavuutta käsitteleviä teorioita.

        Ota käteesi joku nykyaikainen oppikirja jonka nimessä on "solid state physics" ja tutustu aiheeseen. Sen esitietona ovat kvanttimekaniikan peruskurssit, statistinen fysiikka ja termodynamiikka. Niiden esitietona yliopistotason perusmatematiikan ja -fysiikan kurssit.


      • Anonyymi
        Anonyymi kirjoitti:

        Ongelmasi pn siinä, että et tunne metallien sähkön- ja lämmönjohtavuutta käsitteleviä teorioita.

        Ota käteesi joku nykyaikainen oppikirja jonka nimessä on "solid state physics" ja tutustu aiheeseen. Sen esitietona ovat kvanttimekaniikan peruskurssit, statistinen fysiikka ja termodynamiikka. Niiden esitietona yliopistotason perusmatematiikan ja -fysiikan kurssit.

        Kas, sittenhän meillä on sama ongelma!


    • Anonyymi

      Ongelma riippuu myös taajuudesta skin depth-ilmiön kautta: Varauksenkuljettajat on kaikki samaa polariteettia ja tästä syystä työntävät toisiaan etäämmälle ja varaus kulkeekin johteen pintakerroksessa. Pintakerroksen(varausta kuljettavan) paksuus on siis taajuuden funktio ja esim. radiotekniikassa voi yleensä huoletta jättää muut virran komponentit huomiotta. Samasta syystä antenneissa ei elementtien tarvitse olla tankoja vaan melko ohuet metalliputket riittää ajamaan saman asian.
      Eri aineilla nuo pintaelektronit pääsevät kulkemaan hieman eri tavalla - joskin vasta taajuuskaistan yläosassa tässä alkaa olla selviä eroja. Voi siis huoletta tehdä antennin esim. alumiinista tai raudasta(jos se on demagnetoitu) ja vaimennus paremmin johtavaan kupariin verrattuna on 1db luokkaa.
      Myös sähköopin puolella optimaalisia johdon paksuuksia on mietitty eli vaikka taajuus onkin vain 50Hz, alkaa suurjännitelinjoissa tuo virran pakkautuminen näkyä.

    • Anonyymi

      Joskus hurjassa nuoruudessani tutustuin yksikiteisestä niobista valmistettuun mikroaaltoresonaattoriin. Tuommoisella vehkeellä on häviöt paljon pienemmät jollain kuparista tai teräksestä valmistetulla vehkeellä.
      Avainsana on yksikiteisyys, ei johtavuuselektronien määrä.

    Ketjusta on poistettu 0 sääntöjenvastaista viestiä.

    Luetuimmat keskustelut

    1. Miksi sä valitsit

      Juuri minut sieltä?
      Ikävä
      70
      3159
    2. Kerro nyt rehellisesti fiilikset?

      Rehellinem fiilis
      Suhteet
      62
      2505
    3. Hei........

      Pelkkä sun näkeminen saa mut hymyilemään pitkin iltaa. Oot niin 🤩😘 Edellinen poistettiin.
      Ikävä
      56
      2146
    4. Mitä sanoa pituudeksi näillä mittaustuloksilla?

      Jos jossain tarttee ilmoittaa pituus sentin tarkkuudella? Mitattu neljästi virallisesti ja mittaustulokset on olleet 1
      Sinkut
      94
      2055
    5. Heilutetaanko peittoa hieman

      Heilutetaan peittoa vähän ;3
      Ikävä
      55
      1962
    6. Tilanteesi nyt?

      Kysymys otsikossa
      Suhteet
      42
      1594
    7. Kaipaan sua, Ope

      Mietin, että ajatteletko sinä minua?..
      Ikävä
      40
      1560
    8. Mä en jaksa suojella sua enää

      Oot osa mun tarinaa ja ensirakkaus 🩷🌈 Olisiko niin kauheata, jos muutkin ystävämme tietäisivät? Se on jo niin vanha ”t
      Ikävä
      14
      1263
    9. EU:n uusin idea - jatkossa joudut tunnistautumaan kun katsot PORNOA!

      "Pornon katsominen muuttuu täysin Euroopan komissio on kehittänyt sovelluksen, jolla internetin käyttäjä voi todistaa p
      Maailman menoa
      139
      1168
    10. Vuodetvierii

      E siitä tulee nyt 50 vuotta oivoi
      Ähtäri
      6
      1093
    Aihe