В куперовской паре не следует представлять взаимодействующие электроны слипшимися, расстояние между ними довольно велико, примерно 10-4 см, что на четыре порядка превышает межатомные расстояния в кристалле. В куперовские пары объединяются не все электроны проводимости. Чем больше температура, тем больше вероятность того, что куперовская пара будет разрушена. При Т = ТК доля обычных электронов составит уже единицу, т.е. все куперовские пары будут разрушены.
Образование куперовских пар приводит к перестройке энергетического спектра металла.
Не имея возможности более подробно остановиться на всех эффектах, обнаруженных в сверхпроводниках (энергетическая щель, квантование магнитного потока и др.), следует сказать несколько слов об области применения сверхпроводников. Используются сверхпроводники для изготовления сверхчувствительных измерительных приборов, для устройства модуляторов (преобразователей слабого постоянного тока в переменный ток звуковой частоты), выпрямителей, коммутаторов (бесконтактных переключателей), криотронов, персисторов и персистронов (сверхпроводящих запоминающих элементов в запоминающих устройствах). Магниты, изготовленные из сверхпроводящего материала, позволяют получать сверхмощные магнитные поля. Используются сверхпроводники также в МГД – генераторах и МГД – двигателях.
4.4. Работа выхода
Рассмотрим граничащую с воздухом поверхность металла. В металле всегда есть достаточно быстрые электроны, способные покинуть его. В том месте, где находился вылетевший электрон, сразу появляется нескомпенсированный положительный (индуцированный) заряд, который притягивает назад вылетевший электрон (рис. 4.3а).
То же самое происходит с другими электронами. В результате устанавливается динамическое равновесие между вылетающими из металла электронами (вледствие большой кинетической энергии) и влетающими обратно (из-за положительного поля). Таким образом, часть электронов всё время остаётся за пределами металла, образуя тонкое облако, обволакивающее металл со всех сторон (рис. 4.3б).
 |
 |
||
F–
 |
а) б) в)
Рис. 4.3
Электронное облако и избыточный положительный заряд решётки создают двойной электрический слой на поверхности металла. Этот слой препятствует массовому вылету электронов из металла (рис.4.3в).
При переходе электрона из металла в вакуум силы двойного слоя совершают отрицательную работу, так как движение электрона происходит в направлении, противоположном направлению действия сил в слое. Работа сил двойного слоя равна убыли потенциальной энергии электрона
A = U – U0 ,
где U – потенциальная энергия электрона в металле, U0 – его потенциальная энергия за пределами двойного слоя. Так как за пределами металла U0 = 0, то работа сил A = U. Но, поскольку A < 0, то и U < 0.
Толщина двойного слоя невелика и имеет порядок межатомных размеров. Это обстоятельство позволяет считать стенки потенциальной ямы почти вертикальными (рис. 4.4 а).
q
U
q
а) б) в)
Рис. 4.4
Внесение на проводник избыточных зарядов (положительных или отрицательных) изменяет картину потенциальной ямы (рис. 4.4 ). Если металл получает дополнительный положительный заряд, то потенциальная энергия электронов уменьшается (дно ямы опускается ниже), а если отрицательный – энергия увеличивается (дно ямы поднимается выше). Избыточный заряд создаёт в окружающем пространстве своё поле.
При наличии избыточного заряда потенциальная энергия вылетевшего электрона не равна нулю, так как поле, созданное избыточным зарядом, существует и за пределами двойного слоя. Потенциальная энергия становится больше или меньше нуля в зависимости от знака заряда.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.