БНБ
"БСЭ" (95279)
-
Photogallery
-
Естественные науки
-
Математика
-
Технология
-
Гуманитарные науки
-
Общество
Подвижность ионов и электронов
Определение "Подвижность ионов и электронов" в Большой Советской Энциклопедии
(追記) (追記ここまで)
Подвижность ионов и электронов,1) в газе и низкотемпературной
плазме - отношение средней скорости
u направленного (в результате действия электрического поля) движения электронов или ионов к
напряжённости электрического поля Е: m
= u/E. Зависимость
u от
Е в принципе даётся решением
кинетического уравнения Больцмана . Однако не только решение, но даже точное написание этого уравнения связано со значительными трудностями, обусловленными разнообразием элементарных процессов, в которых участвуют ионы и электроны. Поэтому обычно П. и. и э. теоретически рассчитывают приближённо, вводя упрощающие допущения. Подвижность ионов (m
и) и электронов (m
эл) исследуют раздельно, т.к. элементарные процессы, определяющие движение тех и других, различны. Для электронов существенно, что вследствие малости их массы они при упругих столкновениях теряют лишь незначительную часть энергии. Поэтому даже в слабых полях появление у них направленного движения (накладывающегося на тепловое - хаотическое) приводит к тому, что их средняя энергия намного превышает энергию тяжёлых нейтральных атомов и молекул. Теоретически П. и. и э. впервые проанализировал в 1903 П.
Ланжевен . Впоследствии были развиты более строгие и сложные теории, описывающие зависимость
u от
Е. Первым измерил m
эл английский физик Дж. Таунсенд, изучая диффузию пучка электронов, движущихся в электрическом поле, и смещение этого пучка в магнитном поле. Наиболее точные данные о зависимости
u от
Е приведены на
рис. 1. Приближённые значения m
эл получают при измерении концентрации и подвижности электронов (а также
Е) в положительном столбе
электрического разряда в газе .
(追記) (追記ここまで)
Подвижность ионов, движущихся в постороннем газе, удовлетворительно описывается теорией Ланжевена, согласно которой в одном и том же газе она зависит только от массы иона (
рис. 2). Основной процесс, определяющий m ионов в их собственном газе, -
перезарядка ионов . Пройдя
длину свободного пробега перезарядки, ион обменивается зарядом с нейтральной частицей, а вновь возникший ион «стартует» с начальной скоростью, близкой к тепловой (т. н. «эстафетный» механизм движения ионов). В сильных полях при этом
u »(
Е/р)
1/2, где
р - давление газа, приведённое к 0°
C. Развитие этой теории позволило учесть и собственное тепловое движение нейтральных атомов (молекул). В предельно слабых полях теория предсказывает, а эксперимент подтверждает линейную зависимость
u ионов от
Е.
П. и. и э. связана с коэффициентом диффузии D формулой Эйнштейна: D/m = kT/e, где Т - абсолютная температура заряженных частиц в предположении, что они подчиняются Максвелла распределению (в смеси разных заряженных и нейтральных частиц их средние энергии и, следовательно, температуры могут быть различны - свойство «неизотермичности» такой смеси); k - Больцмана постоянная ; е - заряд электрона.
2) Подвижность ионов в растворах U = Fu, где F - Фарадея число , u - скорость иона в см/сек при напряжённости электрического поля в 1 в/см. Величина U зависит от природы иона, а также от температуры, диэлектрической проницаемости , вязкости и концентрации раствора.
Л. А. Сена.
(追記) (追記ここまで)
Статья про "
Подвижность ионов и электронов" в Большой Советской Энциклопедии была прочитана 918 раз
TOP 20