Эффективная масса электрона

Материал из Большой Форум

Перейти к: навигация, поиск
Ф.Ф. Менде
Дата рождения:

02.07.1939 г.

Гражданство:

Флаг СССРФлаг Украины

Учёная степень:

доктор технических наук

Сайт:

http://fmnauka.narod.ru/ http://bolshoyforum.org/forum/index.php?board=50.0

Известно, что электрон в различных условиях может обладать различной массой. Этот феномен вызывает массу вопросов и, самое главное, не понятна физическая природа такого явления. Но оказывается, что ларчик открывается очень просто.

Если в качестве плоскостей длинной линии использовать сверхпроводник, то магнитное поле на его поверхности, равное удельному току, будет определяться соотношением

Файл:Эффективная масса электрона001.gif

(1)

где

Файл:Эффективная масса электрона002.gif

есть глубина проникновения магнитного поля в сверхпроводник.

Если подставить значение глубины проникновения в соотношение (1) то получим неожиданный результат

Файл:Эффективная масса электрона003.gif

Оказывается, что величина магнитного поля вовсе не зависит от величины заряда носителей тока, а зависит от их массы.

Таким образом, удельная энергия магнитных полей

Файл:Эффективная масса электрона004.gif

(2)

равна кинетической энергия движения зарядов, приходящаяся на единицу объёма. Но магнитное поле, связанное с движением носителей тока в поверхностном слое сверхпроводника, существует не только на его поверхности и в скин-слое. Объём занимаемый магнитными полями несоизмеримо больший, чем их объём в самом сверхпроводнике. Если обозначить длину линии, как Файл:Эффективная масса электрона005.gif, а ширину и расстояние между плоскостями как Файл:Эффективная масса электрона006.gif и Файл:Эффективная масса электрона007.gif то объём скин-слоя в сверхпроводящих плоскостях линии составит Файл:Эффективная масса электрона008.gif.

Энергия магнитных полей в этом объёме определится из соотношения

Файл:Эффективная масса электрона009.gif

энергия же магнитных полей между плоскостями линии составит

Файл:Эффективная масса электрона010.gif

(3)

Если учесть, что глубина проникновения магнитного поля в сверхпроводниках составляет несколько сотен ангстрем, то при макроскопических размерах линии можно считать, что полная энергия магнитных полей в ней определяется соотношением (3).

Поэтому, создание магнитных полей Файл:Эффективная масса электрона011.gif между плоскостями линии, которые возникают в связи с движением зарядов в скин-слое, требует таких же затрат энергии, как если бы весь объём линии был заполнен частицами, движущимися со скоростью Файл:Эффективная масса электрона012.gif, плотность которых и масса составляют соответственно Файл:Эффективная масса электрона013.gif и Файл:Эффективная масса электрона014.gif.

Очевидно, что эффективная масса электрона по сравнению с массой свободного электрона возрастает при этом в Файл:Эффективная масса электрона015.gif раз. Такое положение дел является следствием того, что механическое движение электронов приводит не только к накоплению их кинетической энергии в скин-слое, но, ввиду зависимости их скалярного потенциала от скорости, в линии происходит также накопление потенциальной энергии, градиент которой и даёт силу, действующую на проводящие плоскости линии. Таким образом, становится понятной природа такого параметра как индуктивность и эффективная масса электрона, которые в данном случае зависят в основном не от массы свободных электронов, а от той конфигурации проводников, по которым такие электроны двигаются.

Ссылки

Личные инструменты