Течение тока внутри проводника

[realeugene]

SPodolsky в сообщении #976418 писал(а):

насколько я понимаю, электрическое поле внутри самого проводника во внешнем электрическом поле (наш случай, верно?) равно нулю

Это не всегда верно даже при отсутствии электрических токов и внешних полей. Уважаемые заслуженные авторы, выписывая "полные уравнения" и рассматривая при помощи них всевозможные неоднородности, забыли упомянуть про термоэлектрические эффекты. Даже в однородном куске металла при отсутствии электрического тока, при неоднородной температуре может возникать внутри проводника ненулевая напряжённость электрического поля, создаваемого возникающими нескомпенсированными зарядами внутри проводника и на поверхности. Термоэлектрические эффекты требуют для своего объяснения методов статистической физики: требуется рассматривать электроны в проводнике как электронный газ, а не по-отдельности. Такое рассмотрение может быть слишком сложным для школьной физики, но, вообще забыв про термоэлектрические эффекты, мы упускаем из виду целый пласт красивой физики.

[svv]

realeugene в сообщении #1149564 писал(а):

Уважаемые заслуженные авторы, выписывая "полные уравнения" и рассматривая при помощи них всевозможные неоднородности, забыли упомянуть про термоэлектрические эффекты.

Вот же ж! Ну давайте в полных уравнениях ещё такой эффект учтём. Кусок стали может быть намагничен. Я бью по нему кувалдой, он размагничивается, переменное магнитное поле сопровождается электрическим, хотя внешних полей не прикладывали. Какая красивая физика, не правда ли?

[Munin]

realeugene в сообщении #1149564 писал(а):

Уважаемые заслуженные авторы, выписывая "полные уравнения" и рассматривая при помощи них всевозможные неоднородности, забыли упомянуть про термоэлектрические эффекты.

Не забыли, а пренебрегли. Существует довольно много эффектов, которыми здесь пренебрежено, и не только термоэлектрические. Тем не менее, такое пренебрежение во многих случаях оправдано. А когда нет - тогда люди об этом в курсе.

В данной теме это добавление совершенно неуместно.

[realeugene]

Munin в сообщении #1149611 писал(а):

Не забыли, а пренебрегли.

Уже лучше. Но вас за язык никто не тянул утверждать, что вы написали "полные условия" и хвастаться тем, что, написав эти уравнения, вы предусмотрели все возможные "новые условия задачи". Вас спросили в данной теме про заряды внутри проводника - вы привели ровно один пример в квазистатике: с неоднородностью проводимости материала. И правильно сделали. Но существует ещё куча других возможных причин появления нескомпенсированных зарядов в проводнике. В других "новых условиях" этими причинами пренебрегать будет нельзя.

[rustot]

realeugene в сообщении #1149649 писал(а):

Уже лучше. Но вас за язык никто не тянул утверждать, что вы написали "полные условия" и хвастаться тем, что, написав эти уравнения, вы предусмотрели все возможные "новые условия задачи".

Это были условия электродинамические. Всегда можно добавить в систему например механическую пружинку удерживающую заряд от того чтобы он двигался туда, куда бы он двигался под действием сил поля и сказать "бе бе бе, неправильно посчитал". На самом деле все такие дополнительные условия просто отдельно оговариваются и учитываются, когда это требуется

[realeugene]

rustot в сообщении #1149671 писал(а):

Это были условия электродинамические.

Применявшийся закон Ома закон не только электродинамический, но и термодинамический. При анализе вопроса ТС о возможности возникновения электрического поля в проводниках, использование в качестве условия отсутствия электрического тока постоянство электрического потенциала, а не постоянство химического потенциала электронов - это довольно грубая ошибка, как мне представляется.

[rustot]

Тогда и неучет эдс, возникающей под действием силы тяжести на электроны, тоже будет грубой ошибкой

Закон ома это закон о том что в некоторых материалах скорость перемещения заряда в среднем приближенно пропорциональна сумме действующих на него сил, этакий вариант закона трения. Как правило силы при этом рассматриваются только электромагнитные, просто напросто потому, что как правило они на много порядков больше всех прочих

[Munin]

realeugene в сообщении #1149688 писал(а):

Применявшийся закон Ома закон не только электродинамический, но и термодинамический.

Термодинамическим является закон Джоуля-Ленца.

realeugene в сообщении #1149688 писал(а):

При анализе вопроса ТС о возможности возникновения электрического поля в проводниках, использование в качестве условия отсутствия электрического тока постоянство электрического потенциала, а не постоянство химического потенциала электронов - это довольно грубая ошибка, как мне представляется.

Вот это хорошее замечание. Вот только к термодинамике это не относится.
Кроме того, приведите простейший пример, когда электрический потенциал постоянен, а химический - нет. Хочется яснее увидеть вашу мысль.

-- 06.09.2016 21:22:34 --

rustot в сообщении #1149690 писал(а):

Тогда и неучет эдс, возникающей под действием силы тяжести на электроны, тоже будет грубой ошибкой

Её, конечно, надо учитывать :-) В результате неё, любое проводящее тело имеет незначительный положительный заряд сверху, и отрицательный снизу (при отрицательном знаке свободных носителей). Величину этих зарядов стоит посчитать, чисто в качестве упражнения :-)

[schoolboy]

realeugene в сообщении #1149688 писал(а):

... использование в качестве условия отсутствия электрического тока постоянство электрического потенциала, а не постоянство химического потенциала электронов - это довольно грубая ошибка, как мне представляется.

Использование постоянства химического потенциала тоже ошибка, потому что направленного движения нет, когда уровень Ферми горизонтален, что есть постоянство электрохимического потенциала (градиент потенциала Ферми есть алгебраическая сумма градиентов химического и электрического потенциалов).

[realeugene]

schoolboy в сообщении #1149698 писал(а):

градиент потенциала Ферми есть алгебраическая сумма градиентов химического и электрического потенциалов

Спасибо за поправку, да, разумеется, речь про электрохимический потенциал.

-- 06.09.2016, 22:33 --

Munin в сообщении #1149691 писал(а):

Термодинамическим является закон Джоуля-Ленца.

Закон Джоуля-Ленца неразрывно связан с законом Ома. И всё это кинетические законы, изучаемые в рамках статистической физики. При отклонении термодинамической системы от состояния термодинамического равновесия возникают термодинамические потоки, которые генерируют энтропию. По-другому, это неравновесная термодинамика в применении к электронам в проводнике.

-- 06.09.2016, 22:35 --

Munin в сообщении #1149691 писал(а):

Кроме того, приведите простейший пример, когда электрический потенциал постоянен, а химический - нет. Хочется яснее увидеть вашу мысль.

Ну это-то означает непостоянство уровня Ферми, то есть, протекание электрического тока. Например, замкнутая накоротко термопара со спаями при разной температуре.

[realeugene]

Впрочем, в случае термопар важно ещё правильное соотношение сопротивлений проводников.

-- 07.09.2016, 00:10 --

rustot в сообщении #1149690 писал(а):

Как правило силы при этом рассматриваются только электромагнитные, просто напросто потому, что как правило они на много порядков больше всех прочих

Пример рассматриваемых эффектов - контактная разность потенциалов с двойными запирающими слоями, внутри которых высокая напряжённость поля. Там вольты, насколько я понимаю, на атомарных расстояниях, что совсем не выглядит как "мизер".

[Munin]

realeugene в сообщении #1149705 писал(а):

Закон Джоуля-Ленца неразрывно связан с законом Ома.

Вот только в одну сторону: закону Ома прекрасно живётся без Джоуля-Ленца, а закон Джоуля-Ленца основан на законе Ома.

realeugene в сообщении #1149705 писал(а):

И всё это кинетические законы, изучаемые в рамках статистической физики. При отклонении термодинамической системы от состояния термодинамического равновесия возникают термодинамические потоки, которые генерируют энтропию. По-другому, это неравновесная термодинамика в применении к электронам в проводнике.

Можно много понтов кидать и красивых слов говорить, но закон Ома изучается ещё в школе как макроскопический.

realeugene в сообщении #1149705 писал(а):

Например, замкнутая накоротко термопара со спаями при разной температуре.

Ага, спасибо.

[rustot]

realeugene в сообщении #1149718 писал(а):

Пример рассматриваемых эффектов - контактная разность потенциалов с двойными запирающими слоями, внутри которых высокая напряжённость поля. Там вольты, насколько я понимаю, на атомарных расстояниях, что совсем не выглядит как "мизер".

если вы о термопарах то, насколько я помню, эдс возникает не в спае, а между холодным и горячим концами каждого из проводников, если они из разных материалов то разность этих эдс ненулевая. это как две батарейки разного напряжения соединить одноименными контактами, сами эти соединенные контакты будут одного потенциала

[realeugene]

rustot в сообщении #1149732 писал(а):

если вы о термопарах то, насколько я помню, эдс возникает не в спае, а между холодным и горячим концами каждого из проводников, если они из разных материалов то разность этих эдс ненулевая. это как две батарейки разного напряжения соединить одноименными контактами, сами эти соединенные контакты будут одного потенциала

Я про вот этот вот эффект. И про p-n переходы в полупроводниках.

profrotter:
Ссылка на Википедию, название статьи "Контактная разность потенциалов". Определение, описание, объяснения, опыт Вольта

-- 07.09.2016, 02:01 --

Munin в сообщении #1149722 писал(а):

Можно много понтов кидать и красивых слов говорить, но закон Ома изучается ещё в школе как макроскопический.

Мало ли что и под каким соусом изучается в школьной физике? Вся статистическая физика изучает макроскопические системы, отталкиваясь от микроскопических законов. Но если в системе генерируется энтропия - это кинетика.