# Опыт с инерционными электронами

Василий Петрович Дорошев

Дорошев В.П.


Опыт с инерционными электронами

В работе Гришаева А.А. [1]  и моей статье [2]   рассчитана концентрация электронов, создающих ток в медном проводнике n1 = 2,7×1017 м-3 и  n2 ~ 5×1022 м-3 соответственно. Это на 11 и 6  порядков меньше общего числа электронов в зоне проводимости меди nm = 1028 м-3.

Такое соотношение концентраций мне показалось необычным и  заставило  экспериментально проверить  полученные расчёты.

Напомню, что ток

I = Q/τ (1)

где, Q - заряд, протекающий в проводнике; τ- время движения заряда.

Известно, так же, что

I = enVS (2)

где, e - заряд электрона; n - концентрация электронов; V - линейная скорость движения электронов; S -  площадь сечения проводника.

Из (1) и (2) следует

n = Q/τeVS  (3).

Спроектируем  источник тока, электроны  которого двигаются только по инерции, что   позволит считать их  'свободными', а не оторванными от атома электрическим полем источника.

Заряд, движущихся по  инерции электронов, будем накапливать на конденсаторе C, подключённому параллельно движущемуся проводнику, и, учитывая, что  Q = UC, получим

n ≈ 1013U/τ  (4),

при   C ≈ 1,2 ×10-10Ф; S ≈ 10-6м2; скорость окружности диска перед остановкой измерить не удалось (нет скоростной видеокамеры), но я её оценил, как среднюю скорость вылета стрелы арбалета с пружиной из рессорной стали (50...100м/с )и посчитал  V ≈ 70 м/с, Параметры U =3,5 В и τ =  8 мс взяты из осциллограммы напряжения  на конденсаторе (Рис.1).

Рис.1 Осциллограмма напряжение на конденсаторе

В результате

n ≈ 0,44×1016  (5).

На Фото 1 показана экспериментальная установка, в которой скорость проводника задаётся     пружиной, собранной из торсиона автомобиля 'Запорожец'.  Двигающийся проводник представляет собой один виток медного проводника, выполненный из  медной фольги на   диске диаметром 500мм. У диска есть упор, при резком  торможении о  который,  в витке начинает  протекать ток.

Генерируемый данным  источником заряд составил   Q = UC = 4,2×10-10 Кл, что вполне сопоставимо с зарядом, сгенерированным устройством [3] R.C.Tolman, L.M.Mott-Smith. Phys.Rev., 28 (1926) 794, при вдвое меньшей скорости проводника и в 300 раз меньшей его длине.


Фото.1 Пружинный источник конвенционного тока

Выводы.

1.Проведён опыт, показывающий, что только небольшая   часть электронов проводимости (электронного газа, формирующего металлическую связь) участвует в создании электрического тока.

2.Измерения концентрации двигающихся электронов (5) достаточно хорошо подтверждают  мои расчёты в [2].

3.Реализован простой  импульсный источник конвенционного тока (Фото 1).