Электропроводность

IЭлектропрово́дность электрическая проводимость, проводимость, способность тела пропускать Электрический ток под воздействием электрического поля, а также физическая величина, количественно характеризующая эту способность. Тела, проводящие электрический ток, называются проводниками, в отличие от изоляторов (диэлектриков (См. Диэлектрики)). Проводники всегда содержат свободные (или квазисвободные) носители заряда — электроны, ионы, направленное (упорядоченное) движение которых и есть электрический ток. Э. Большинства проводников (металлов (См. Металлы), полупроводников (См. Полупроводники), плазмы (См. Плазма)) обусловлена электронами (в плазме небольшой вклад в Э. Вносят также ионы). Ионная Э. Свойственна электролитам (См.

Электролиты). Сила электрического тока I зависит от приложенной к проводнику разности потенциалов V, которая определяет напряжённость электрического поля Е внутри проводника. Для изотропного проводника постоянного сечения Е = —V/L, где L — длина проводника. Плотность тока j зависит от значения Е в данной точке и в изотропных проводниках совпадает с ним по направлению. Эта зависимость выражается Ома законом. J = σЕ. Постоянный (не зависящий от Е) коэффициент σ и называется Э., или удельной Э. Величина, обратная σ, называется удельным электрическим сопротивлением (См. Электрическое сопротивление). Ρ = 1/σ. Для проводников разной природы значения σ (и ρ) существенно различны (см. Рис.). В общем случае зависимость j от Е нелинейна, и σ зависит от Е.

Тогда вводят дифференциальную Э. Σ = dj/dE. Э. Измеряют в единицах (ом·см)-1 или (в СИ) в (ом·м)-1. В анизотропных средах, например в монокристаллах, σ — Тензор второго ранга, и Э. Для разных направлений в кристалле может быть различной, что приводит к неколлинеарности Е и j. В зависимости от величины Э. Все вещества делятся на проводники с σ > 106 (ом·м)—1, диэлектрики с σ < 10—8(ом·м)—1 и полупроводники с промежуточными значениями σ. Это деление в значит. Мере условно, т. К. Э. Меняется в широких пределах при изменении состояния вещества. Э. Σ зависит от температуры, структуры вещества (агрегатного состояния, дефектов и пр.) и от внешних воздействий (магнитного поля, облучения, сильного электрического поля и т. П.). Мерой «свободы» носителей заряда в проводнике служит отношение ср.

Времени свободного пробега (τ) к характерному времени столкновения tcт. Τ/tcт >> 1. Чем больше это отношение, тем с большей точностью можно считать частицы свободными. Методы молекулярно-кинетической теории газов позволяют выразить σ через концентрацию (n) свободных носителей заряда, их заряд (е) и массу (m) и время свободного пробега. где μ — подвижность (См. Подвижность ионов и электронов) частицы, равная E/vcp = eτ/m, vcp — ср. Скорость направленного движения. Если ток обусловлен заряженными частицами разного сорта «i», то kT удовлетворить трудно, а в полупроводниках, электролитах и особенно в плазме явления в сильных электрических полях весьма существенны. В переменном электромагнитном поле σ зависит от частоты (ω) и от длины волны (λ) поля (временна́я и пространственная дисперсия, проявляющиеся при ω ≥ τ-1, λ ≤ l).

Характерным свойством хороших проводников является Скин-эффект (даже при ω .