On what for depends electrical resistance? От чего зависит электрическое сопротивление?

Получил от одного читателя интересное и резкое личное письмо, суть которого в следующем:

Удельное сопротивление самого электропроводного металла серебра — 1.49 миллионных ома на сантиметр, меди – 1.55, золота – 2.06, алюминия – 2.5, берилия – 3.2, калия – 4.06 и максимальное у Алфа-модификации марганца – 278 миллионных ома на см.

Критик спрашивает, знаю ли я, что первые три металла, наилучшие проводники, при ЛЮБОМ, самом низком, охлаждении, никакой сверхпроводимости не обнаруживают!

«Если верна ваша гипотеза, Эспри, – пишет автор, – заключающаяся в том, что, де, Куперовские пары образуются всегда и они вносят вклад в уменьшение сопротивления, это значит, что в самых наилучших проводниках их образуется больше и они чуть дольше сохраняются не распадаясь. И уже подавно, ПЕРВЫМИ должны обнаруживать сверхпроводимость при глубоком охлаждении именно эти три металла – серебро, медь и золото. НО ОНИ-ТО как раз её не демонстрируют!»

(Куперовские пары – это электроны в металле, соединившиеся в пары при очень низких температурах, и, благодаря этому парному соединению, возникает эффект сверхпроводимости, то есть полного отсутствия какого-либо электрического сопротивления. Обнаружено явление сверхпроводимости было Камерлингом-Оннесом в 1911 году. А объяснение эффекту было дано лишь в 1955 тремя американскими физиками Купером, Бардиным и Шриффером. Ландау, давший описание явления сверхтекучести в 1940-1941 годах, так и не додумался дать схожее объяснение сверхпроводимости! У него под носом лежал схожий эффект, но он из-за своего задранного вверх носа в процессе самовозвеличивания и раздувания своего культа личности, которому всячески потакали его многочисленные ученички, не заметил и не додумался до того, до чего додумался несколькими годами позже Боголюбов, доказавший, что сверхпроводимость есть ничто иное как сверхтекучестть электронной жидкости в металлах!)

В первую очередь я поблагодарил этого критика за такой вопрос. Ведь речь НЕ ИДЁТ о моём самолюбии и желании во что бы то ни стало утвердить мою гипотезу, а о том, чтобы объяснить некое явление, хотя бы для самого себя, и как можно ближе к истине.

Если моя гипотеза неверна, то от неё надо отказаться, предложив нечто лучшее.

Или, если она верна, тогда это ставит уже передо мной задачу: Надо аргументированно доказать свою правоту оппоненту .

Для меня это означает дополнительный стимул к размышлениям и анализу-синтезу подхолящих доводов.

После такого вступления для читателей перейду к сути.

Начну с того, что уже не раз описывал эту гипотезу в своих заметках, в названии которых фигурирует словосочетание «магнито-электрическая теория сопротивления». Вынужден вкратце повторить это, исходя из того, что не все читатели, читающие данную заметку, сразу бросятся читать или перечитывать эти упомянутые ранние заметки со столь интригующим названием.

Первое: Почему вообще пришлось придумывать свою гипотезу?

Да, потому, что официально принятое «объяснение» таковым не является. Есть в физике много разных явлений, которые с большой точностью и детализацией объясняются в учебниках энциклопедиях, справочниках и пр. Причём явлеинй достаточно «частных», относящихся к какому-нибудь специфическому виду эффектов.

Электрическое сопротивление – это явление повсеместно наблюдаемое и естественно было бы ожидать от физики ясного и точного его толкования.

Приведу две цитаты:

Физический Энциклопедический Словарь в пяти томах. Том пятый. Название статьи:

Электрическое сопротивление.

«В случае металлов (наиболее важном для практики) электрическое сопротивление связано с тем, что кристалличекая решётка металлов искажена тепловыми колебаниями и структурными неоднородностями (примесные атомы, дефекты решётки), на которых происходит рассеяние электронов».

Всё1 Больше ни слова!

Другой солидный справочник «Физические величины».

«Существует два основных механизма рассеяния: 1) Столкновения электронов с локальными неподвижными центрами – примесями, дефектами и пр. 2) Рассеяния тепловыми колебаниями решётки – фононами.»

Перед этим и за ним идут пространные рассуждения о Поверхности Ферми и прочие запудривания мозгов .

(Поверхность Ферми – это некая воображаемая поверхность в так называемом фазовом пространстве, то есть там на осях откладываются некие произвольные параметры импульсов, энергий и пр. и совокупность значений, точек, им соответствующих, во множестве создаёт некую пространственную многомерную фигуру. Вновь, фигура эта не существует в какой-либо физической реальности, она лишь в воображении людей, изучающих их в созданных ими же воображаемых фазовых пространствах).

Почему меня такое объяснение не устраивает?

Потому, что это не объяснение, а ВИДИМОСТЬ его, призванная создать у дураков-аналфабетов впечатление объяснения! Затем зацементировать это в их одурелых мозгах в виде непреложных истин до конца их мыслительной деятельности, которая по-настоящему никогда и не начиналась. Ибо тупое бездумное объярлычивание, ограниченное толстенными лабиринтными стенами усвоенных догм – не есть вообще мышление, а некий безусловно-рефлекторный процесс, когда удар молоточком под коленную чашечку вызывает подбрасывание ноги вверх.

Что получается из такого «объяснения»?

Что движется сквозь некую решётку поток электронов. Натыкаются эти электроны на НЕПОДВИЖНЫЕ примесные атомы и дёргающиеся туда-сюда ионы решётки, затормаживаются, затем снова ускоряются приложенным к металлическому проводнику электрическим полем, снова сталкиваются и так далее.

Сразу возникает вопрос: С какой скоростью натыкаются эти электроны на указанные неоднородности решётки? Наверно, летят с огромными скоростями? Ведь скорость распространения электрического сигнала равна скорости света — 300 000 км в секунду!

Ничего подобного! Тысячные, сотые и в максимуме десятые доли миллиметра в секунду!

Это ИЗМЕНЕНИЕ их состояния перемещается с такой световой скоростью Но сами электроны еле-еле ползут внутри провода! Если расстояние от вашего дома до ближайшей электростанции 100 км, то, считая, что постоянный ток напрямую идёт к вам, время будет один миллиард секунд, то есть примерно тридцать два года! Если учесть, что ток переменный, и на пути стоят разные повышающие и понижающие трансформаторы, то электроны в проводах вообще не движутся поступательно, а лишь дёргаются туда-сюда в такт изменениям полярности на клеммах генераторов.

Ну, а если тока нет? Электроны там просто стоят и всё?

НЕТ!

Они хаотически летают между этими самыми примесями и тепловыми искажениями решётки со скоростями от 600 км/сек до 2000 км/сек!!! Эти скорости в миллиарды раз превышают скорость так называемого дрейфа электронов, то есть текущего тока. Но если слабенькие скорости в доли миллиметра в секунды могут разогреть провод до оранжевого каления, то уж хаотические скорости должны были бы ЗА СЧЁТ УПОМИНАЕМОГО РАССЕЯНИЯ испарить любой металл безо всякого тока в миллионные доли секунды. АТОМНЫЙ ВЗРЫВ!!! Однако провод БЕЗ тока и любой кусок металла, в котором с бешеными скоростями мечутся электроны и РАССЕИВАЮТСЯ на этих самых неоднородностях, остаются такими же, как окружающая среда, воздух при комнатной температуре и никаких взрывов атомных бомб в наших домах не происходит! Причём заметим, что скорости эти остаются ПОСТОЯННЫМИ от почти Абсолютного нуля (- 273 градуса по Цельсию) до 10 000 тех же градусов!!! То есть любой внешний нагрев куска металла от абсолютного нуля и до десяти тысяч градусов НИЧЕГО НЕ ПРИБАВЛЯЕТ в скоростях свободных электронов!! Если мы нагреем кусок провода или металла, то, раз электроны РАССЕИВАЮТСЯ на примесях и ТЕПЛОВЫХ колебаниях решётки, а они стали быстрей, то и электроны от таких «рассеяний» должны начать двигаться быстрей! ОДНАКО только что я указал, что эти скорости ОСТАЮТСЯ ПОСТОЯННЫМИ в широчайшем диапазоне температур!

Итак, мы видим что никакого разумного и укладывающегося в экспериментальные данные и логически непротиворечивого ОБЪЯСНЕНИЯ электрическому сопротивлению металлов НЕТ в официальной физике. Есть грубая и краткая (ибо сами не знают!!!) подделка под объяснение

Так, чем обусловлена вообще электропроводность металлов?

Наличием так называемых свободных электронов, то есть электронов, могущих свободно перемещаться в металле в пределах его границ.

А почему тогда у разных металлов проводимость (или удельное сопротивление) разные?

На это есть несколько причин.

Если в металле много свободных носителей заряда электронов, то и проводимость лучше. Меньше – хуже.

Концентрация свободных электронов в разныз металлах разная. Плотность упаковки атомов – разная.

Подвижность, то есть величина, характеризуемая скоростью движения заряда в зависимости от приложенной напряжённости. Чем больше средняя скорость заряда под действием некой единицы напряжённости, тем подвижность больше.

В общем, слишком много весьма конкурирующих друг с другом факторов определяет проводимость (или обратную ей величину – удельное сопротивление).

В чём состоит моё объяснение этого сопротивления?

Моя гипотеза проста: Свободные электроны летают в куске металла с такими скоростями не из-за его температуры, а из-за того, что они «срываются» с внешних орбит атомов металла, на которых именно и движутся с такими скоростями. Иногда они «садятся на свои орбиты» иногда слетают с них Добавления атомам от энергии «посадки» компенсируются энергиями слетающих электронов и потому температура куска металла без внешних воздействий на него остаётся постоянной. Подчёркиваю, никакие это НЕ РАССЕЯНИЯ, а лишь хаотическое возвращение одних «блудных сынов» в родные пенаты атомов и слёт с них для других. Образование пар двух электронов с противоположными спинами (а значит и общим магнитным моментом равным нулю) происходит именно на этих внешних орбитах. Но при слёте с них таких пар, они быстро разрушаются флюктуациями общего электромагнитного поля металла.

Что происходит, когда мы прикладываем некое напряжение к концам куска металла, имеющего форму провода?

Под действием поля электроны, продолжая летать хаотически, одновременно начинают упорядоченно дрейфовать от минуса к плюсу. Это ток немедленно создаёт упорядоченное магнитное поле (в отличие от хаотических магнитных полей в безтоковом проводнике.) Это поле ПОВОРАЧИВАЕТ МАГНИТНЫЕ МОМЕНТЫ СВОБОДНЫХ ЭЛЕКТРОНОВ таким образом, что она «начинают сильно взаимодействовать» с магнитными полями атомов решётки или жидкого метталла. Они как бы «цепляются» своими магнитными полями за поля неподвижных атомов и ЭТО СОЗДАЁТ НЕКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ИХ ДРЕЙФУ. При этом часть маленькой кинетической энергии дрейфа отдаётся атомам. НАГРЕВ!

Та часть электронов, которые на какое-то краткое время стали парами и тоже приняли участие в дрейфе СОПРОТИВЛЕНИЯ НЕ ИСПЫТЫВАЮТ, так как их спины противоположны, а значит их суммарный магнитный момент равен нулю. Им НЕЧЕМ взаимодействовать с магнитными полями атомов металла. Но они нестойкие и очень быстро распадаются, однако атомы со своих внешних орбит вбрасывают новые порции. Возникает очень слабенькое динамическое равновесие появления и исчезновения упомянутых Куперовских пар. При охлаждении металла разрушающее действие на пары уменьшается, их становится чуть больше в дрейфе и удельное сопротивление падает. Наконец при некоторой критической для некоторых металлов очень низкой температуре количество долгоживущих Куперовских пар скачком становится всеобъемлющим и наступает состояние сверхпроводимости. Есть, однако, целый ряд металлов, при которых даже очень низкие температуры НЕ ПРИВОДЯТ к этому качественному скачку, у них такой границы просто нет в виду особенностей физико-химических свойств атомов и структуры их решётки. Они не испытывают превращения в сверхпроводники.

Ошибка моего оппонента заключается в том, что он взял только три металла, обладающих наибольшей проводимостью и, опираясь на их хорошую проводимость, попытался доказать неверность моей гипотезы. Но не становятся сверхпроводниками НЕ только три упомянутых металла, но и множество других с совершенно разными значениями проводимости!

ЭТО ВООБЩЕ НЕ ПОКАЗАТЕЛЬ.

А что?

Судя по тому, что состояние сверхпроводимости для тех металлов, в которых она наблюдается, наступает РЕЗКО И ПРИ НЕКОЙ КРИТИЧЕСКОЙ ТЕМПЕРАТУРЕ и она для разных металлов РАЗНАЯ, это говорит о том, что здесь играет роль некая «красная граница сверхпроводимости» (наподобие «Красной границы для фотоэффекта»). То есть в разных металлах лишь при строго определённой, свойственной только для каждого низкой температуре, происходит тотальное скачкообразное объединение электронов с разнонаправленными спинами в Куперовские пары и они флюктуациями общего электромагнитного поля не разрушаются. Разрушающая энергия квантов электромагнитного влияния флюктуаций падает ниже определённой границы, при которой они уже не могут разделить спаренные электроны! Из-за этого пары с нулевым суммарным спином магнитно не взаимодействуют с магнитными полями ионов решётки, а в металле есть ТОЛЬКО ОНИ, ПАРЫ, поэтому сопротивление полностью исчезает.

У других же, БЕЗО ВСЯКОЙ СВЯЗИ с их «нормальным» удельным сопротивлением, в силу специфики строения атомов и решётки такого перелома не происходит вообще! Они сверхпроводниками не становятся!

С благодарностью к моему оппоненту!

14 IV 2022

Добавить комментарий

Заполните поля или щелкните по значку, чтобы оставить свой комментарий:

Логотип WordPress.com

Для комментария используется ваша учётная запись WordPress.com. Выход /  Изменить )

Фотография Twitter

Для комментария используется ваша учётная запись Twitter. Выход /  Изменить )

Фотография Facebook

Для комментария используется ваша учётная запись Facebook. Выход /  Изменить )

Connecting to %s