ческих деформаций
(
нетепловых деформаций под действием тока
)
с
электрическим полем в металле при электропроводности
.
Далее показано
,
что электрическая поляризация металла обусловле
-
на его упорядоченным механически напряженным состоянием
,
возни
-
кающим в процессе электропроводности
,
при этом падение электриче
-
ского напряжения в проводнике представляет собой работу сторонних
сил
,
запасенную в системе при изменении ее конфигурации
;
в развитие
представлений о взаимодействии металлов с электромагнитным полем
вводится понятие векторного электрического потенциала проводника
с током
,
обсуждаются свойства и возможность его косвенного наблю
-
дения
.
Уравнение энергетического баланса процесса электропровод
-
ности в металлах
.
Оставаясь в рамках теории Друде электропровод
-
ности металлов
[8],
рассмотрим уравнение энергетического баланса
для металлического проводника при наличии в нем электрического
тока в следующем приближении
:
w
(
j
) =
w
T
+
w
e
+
w
j
.
(1)
Здесь представлены зависящие от плотности тока объемные плотности
тепловой энергии
w
T
,
потенциальной энергии электрического поля
w
e
и кинетической энергии дрейфового движения электронов
w
j
.
Тепловая энергия
,
выделяющаяся с течением времени в едини
-
це объема проводника с электрическим током
,
описывается законом
Джоуля
–
Ленца
:
w
T
(
j
) =
j
2
σ
t,
(2)
где
σ
—
удельная электрическая проводимость материала
.
Эта энергия
равна работе сторонних сил
,
постоянно совершаемой над электрона
-
ми проводимости в их дрейфовом движении
,
причем приращение вну
-
тренней энергии проводника проявляется в его нагреве
.
Объемную плотность электрической энергии
w
e
=
~E
∙
~D/
2
,
связан
-
ную с присутствием в проводнике при электропроводности электри
-
ческого поля
,
найдем
,
учитывая закон Ома
~j
=
σ ~E
и соотношение для
электрического смещения в таких условиях
~D
=
εε
0
~E
=
τ ~j
,
где
ε
—
от
-
носительная диэлектрическая проницаемость
,
ε
0
—
электрическая по
-
стоянная
.
В результате энергия электрической поляризации проводника
под действием тока запишется в виде
w
e
(
j
) =
1
2
j
2
σ
τ.
(3)
Физический смысл коэффициента
τ
определяется с учетом теоре
-
мы Гаусса
div
~D
=
ρ
,
где
ρ
–
объемная плотность электрического заря
-
да
,
из уравнения непрерывности
div
~j
+
∂ρ/∂t
= 0
,
решение которого
36
ISSN 1812-3368.
Вестник МГТУ им
.
Н
.
Э
.
Баумана
.
Сер
. “
Естественные науки
”. 2005.
№
2
