Cтраница 4
Ньютон представлял себе, что среда, в которой движется тело, состоит из свободно парящих, неподвижных частиц, которые при столкновении с телом отражаются от него по законам упругого удара, что и приводит к возникновению сопротивления. Однако теперь мы знаем, что такая теория неверна. Согласно современной теории сопротивления, называемой часто гидродинамической, сопротивление жидкости движущемуся в ней телу является результатом разностей давлений и касательных напряжений, возникающих при обтекании тела. Принципиальная разница между новой и старой теориями состоит в следующем: старая теория учитывает только форму той части поверхности тела, которая обращена в сторону движения, между тем как новая теория показывает, что причиной сопротивления являются главным образом процессы, происходящие позади движущегося тела, и что поэтому форма кормовой части тела имеет очень большое влияние на величину сопротивления. [46]
Велика заслуга Эйлера в разъяснении вопроса о природе сопротивления жидкостей движущимся в них телах. В 1744 г. в Трактате о равновесии и движении жидкостей Даламбер ( 1717 - 1783) высказал утверждение, что тела, двигаясь поступательно, прямолинейно и равномерно в жидкости, не должны при этом испытывать с ее стороны сопротивления, так как давления в лобовой части уравновешиваются давлениями вблизи кормы. Это противоречащее опыту утверждение получило название парадокса Даламбера. Эйлер разъяснил сущность этого парадокса в 1745 г. в примечаниях к Новым началам артиллерии Робинса, показав, что причина сопротивления лежит в отличии обтекания тел реальной жидкостью от соответствующих теоретических схем безотрывного обтекания тел идеальной жидкостью. [47]
Рассеяние и поглощение волн происходит только при нарушении строгого порядка в расположении атомов. Всякое нарушение строгой периодичности кристалла, его атомного порядка, воспринимается электроном как препятствие, как некая шероховатость стенок волновода. Таким препятствием могут быть, например, примесные чужеродные атомы. Так как число примесных атомов от температуры не зависит, их вклад в сопротивление металла с температурой не изменяется. Правильность атомных волноводов нарушается и тепловыми колебаниями. Мы, уже знающие, что совокупность тепловых возбуждений в решетке можно представить как газ квазичастиц - фононов, об этой причине сопротивления, оказываемого решеткой электронам, можем сказать так: рассеяние электронов на фононах. Так как плотность газа фононов с температурой растет, растет и обусловленный им вклад в сопротивление решетки движущимся электронам. Это и есть тепловая часть электрического сопротивления, зависящая от температуры. Охлаждая металл, ее можно сделать сколь угодно малой. И тогда роль примесей, а также дефектов, которые есть во всяком реальном кристалле, обнаружится в чистом виде: чем меньше примесей ( дефектов), тем меньше окажется остаточное сопротивление. Этой возможностью определить степень чистоты металла физики пользуются очень широко. [48]
Эти формулы показывают, что при заданном напряжении U на концах проводников с различными сопротивлениями R сила проходящего тока тем меньше, чем больше сопротивление. Таким образом, увеличение сопротивления проводника означает увеличение помех, которые испытывают носители электрических зарядов в своем движении по проводнику под действием приложенного напряжения. Нетрудно представить себе те процессы, которые обусловливают эти помехи. В металлическом проводнике движение зарядов есть движение электронов между атомами металла и теми положительными ионами, которые получаются в результате отделения этих электронов проводимости от атомов, составляющих металл. В электролитах - это движение положительных и отрицательных ионов друг относительно друга, происходящее среди неионизованных молекул раствора. Естественно считать, что упорядоченное движение заряженных частиц, представляющее собой ток и происходящее среди многочисленных частиц, не принимающих участия в этом упорядоченном движении, а лишь совершающих хаотическое тепловое топтание на месте - сопровождается многочисленными столкновениями носителей зарядов с другими частицами. Эти столкновения, затрудняющие перемещение заряженных частиц по проводнику, и являются причиной сопротивления проводников прохождению тока. [49]
Эти формулы показывают, что при заданном напряжении U на концах проводников с различными сопротивлениями R величина проходящего тока тем меньше, чем больше сопротивление. Таким образом, увеличение сопротивления проводника означает увеличение помех, которые испытывают носители электрических зарядов в своем движении по проводнику под действием приложенного напряжения. Нетрудно представить себе те процессы, которые обуславливают эти помехи. В металлическом проводнике движение зарядов есть Движение электронов между атомами металла и теми положительными иенами, которые получаются в результате отделения этих электронов проводимости от атомов, составляющих металл. В элеятрейиггах - это движение положительных и отрицательных ионов друг относительно друга и среди неионизованных молекул раствора. Ве еет-венно считать, что упорядоченное движение заряженных частиц, представляющее собой ток и происходящее среди - мнвго-численных частиц, не принимающих участия в этом упорядоченном движении, а лишь совершающих хаотическое тепловое топтание на месте - сопровождается многочисленными столкновениями носителей зарядов с другими частицами. Эти столкновения, затрудняющие перемещение заряженных частиц по проводнику, и являются причиной сопротивления проводников прохождению тока. Не исключено и влияние температуры проводника, поскольку более или менее оживленное тегогойее деяжение частиц может сказаться на числе столкновений. [50]
Эти формулы показывают, что при заданном напряжении U на концах проводников с различными сопротивлениями R сила проходящего тока тем меньше, чем больше сопротивление. Таким образом, увеличение сопротивления проводника означает увеличение помех, которые испытывают носители электрических зарядов в своем движении по проводнику под действием приложенного напряжения. Нетрудно представить себе те процессы, которые обусловливают эти помехи. В металлическом проводнике движение зарядов есть движение электронов между атомами металла и теми положительными ионами, которые получаются в результате отделения этих электронов проводимости от атомов, составляющих металл. В электролитах - это движение положительных и отрицательных ионов друг относительно друга, происходящее среди неионизованных молекул раствора. Естественно считать, что упорядоченное движение заряженных частиц, представляющее собой ток и происходящее среди многочисленных частиц, не принимающих участия в этом упорядоченном движении, а лишь совершающих хаотическое тепловое топтание на месте - сопровождается многочисленными столкновениями носителей зарядов с другими частицами. Эти столкновения, затрудняющие перемещение заряженных частиц по проводнику, и являются причиной сопротивления проводников прохождению тока. [51]