Нарушается ли закон Ома в металлах?

Я перечитывал «Электричество и магнетизм» Перселла в качестве исследования по другому вопросу и нашел этот отрывок:

В металлах закон Ома соблюдается чрезвычайно точно вплоть до плотностей тока, намного превышающих те, которые можно поддерживать в течение длительного времени. Никакое отклонение никогда не было ясно продемонстрировано экспериментально. (Второе издание, 1985 г., раздел 4.5, стр. 143.)

При этом все характеристики металла, включая температуру, должны поддерживаться постоянными, и в таких условиях Перселл утверждает, что не было продемонстрировано никакого отклонения от линейной зависимости между электрическим полем и плотностью тока.

Эта книга относительно устарела (две страницы назад в ней вкратце упоминается сверхпроводимость и упоминается, что самая высокая зарегистрированная температура Tc составляет 21 К), поэтому мне интересно, соблюдается ли по-прежнему приведенный выше факт, который, по общему признанию, менее важен с технологической точки зрения, чем высокотемпературная сверхпроводимость. быть экспериментально верным, или действительно ли наблюдались отклонения от линейности. Перселл продолжает утверждать, что

Согласно одному теоретическому предсказанию, отклонения порядка 1 процента можно ожидать при плотности тока 10 9 ампер/см 2

хотя мне трудно угадать, есть ли у нас технология для достижения таких плотностей тока.

Если говорить более конкретно, то: наблюдались ли отклонения от закона Ома в металлах? Является ли этот вопрос активным в какой-либо области исследований? Следуют ли подтверждения этого из других, родственных исследований? Или, альтернативно: предсказание выше было подтверждено или сфальсифицировано? Есть ли у нас технология для проверки этих режимов? (если нет, то какие диапазоны являются экспериментально жизнеспособными?) Кроме того, может ли кто-нибудь дать ссылку на теоретическое предсказание?

Краткое редактирование: я только что получил образец нового (2013 г.) издания Purcell (теперь в единицах СИ!), переработанного Морином. Они обновили бит сверхпроводимости, включив в него высокотемпературные SC, но закон Ома остался почти таким же. Они упоминают, что приведенная выше плотность тока равна over a million times stronger than normal, но не указывают, каково современное состояние плотности тока, и не дают ссылок на «теоретическое предсказание». Однако очень приятно, что эта книга вернулась к жизни СИ!

Такую плотность тока чрезвычайно трудно достичь из-за того, что любой проводник, достаточно маленький, чтобы не испытывать скин-эффекта при таком токе, обычно достаточно мал, чтобы очень быстро плавиться под ним.
В качестве теоретического соображения напомним, что закон Ома в основном возникает из-за баланса между релаксацией и движущей ЭДС. Таким образом, если нет зависимости между механизмом релаксации и управляющей ЭДС, зависимость будет линейной. Я не могу придумать ничего, связанного с электрическими полями, что могло бы фундаментально измениться, но, возможно, можно создать магнитное поле, достаточное для получения эффектов магнитосопротивления? Возможно, отсюда и исходит прогноз в 1 процент.
Это очень старый вопрос, но я решил добавить небольшой комментарий. Хотя это и не сформулировано так, как вы описываете, работа над «нарушением» закона Ома в металлах является высоко ценимой исследовательской целью. Если бы это было возможно, вы бы смогли сделать транзисторы из металлов без каких-либо полупроводников. Кроме того, вы сможете настроить электронную плотность сверхпроводников, возможно, увеличив температуру перехода сверхпроводников с самой высокой Tc. Так что это гораздо важнее, чем может показаться на первый взгляд.
@user157879 user157879 Это старый вопрос, но он все еще открыт и интересен. Я не уверен, что область исследования связана непосредственно с вопросом, но я думаю, что указатель на хороший обзор этой области все равно будет ценным.

Ответы (1)

Хотел бы я просто оставить комментарий, но недостаточно репутации. :-(

Так или иначе, в сверхпроводниках существует критическое внешнее магнитное поле, при превышении которого материал перестает быть сверхпроводящим. Что-то о внешнем поле, препятствующем образованию куперовских пар (кто-то другой мог бы объяснить это лучше). Таким образом, если ток в кабеле настолько велик, что создаваемое магнитное поле превышает критическое поле в самом кабеле (какое-то самовоздействие), то сопротивление будет увеличиваться, даже если материал поддерживается при той же температуре. Я не знаю, считается ли это нарушением закона Ома. Величина критического внешнего поля увеличивается с понижением температуры. Вот почему на LHC для охлаждения катушек используется сверхтекучий гелий при температуре 2К, а не стандартный кипящий гелий при температуре 4,2К.

Просто мысль...

Нарушается ли закон Ома в металлах?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v