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

Эффективная масса электрона001.gif

(1)

где

Эффективная масса электрона002.gif

есть глубина проникновения магнитного поля в сверхпроводник.

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

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

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 Эффективная масса электрона005.gif, а ширину и расстояние между плоскостями как Эффективная масса электрона006.gif и Эффективная масса электрона007.gif то объём скин-слоя в сверхпроводящих плоскостях линии составит Эффективная масса электрона008.gif.

Энергия магнитных полей в этом объёме определится из соотношения

Эффективная масса электрона009.gif

энергия же магнитных полей между плоскостями линии составит

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 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 Эффективная масса электрона012.gif, плотность которых и масса составляют соответственно Эффективная масса электрона013.gif и Эффективная масса электрона014.gif.

Очевидно, что эффективная масса электрона по сравнению с массой свободного электрона возрастает при этом в 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