Концентрация электронов и эффекты, ею вызываемые
Прикладываем напряжение (постоянное) и через оба последовательно соединённых проводника начинает течь ток. Поскольку ток один и тот же по величине, это значит, что в проводниках при этом дрейфуют ВСЕ СВОБОДНЫЕ ЭЛЕКТРОНЫ, но с РАЗНОЙ СКОРОСТЬЮ ДРЕЙФА! В «плохом» проводнике с «низкой» концентрацией они будут дрейфовать с ВДВОЕ БОЛЬШЕЙ СКОРОСТЬЮ (дабы обеспечить постоянство величины тока). В «хорошем» – наоборот, поскольку там концентрация электронов в два раз больше, то и дрейфовать в приложенном поле они будут медленней, соответствуя данной величине тока.
Это сразу объясняет, почему в нагревательных элементах используются проводники с плохой проводимостью, то есть с высоким удельным сопротивлением: В них электроны дрейфуют с гораздо большей, хоти и всё равно, очень малой, скоростью, а значит и их магнитные моменты активнее «сцепляются» с магнитными полями атомов в узлах решётки и сильней деформируют их электронные орбиты, что и приводит в сильному нагреву.
Вопрос: Изменяет ли движение электронов их концентрацию в некую единицу времени?
Не изменяет!
Но тут возникает «вилка»:
С одной стороны, возможно, что движение электронов ВСЁ ЖЕ вызывает их взаимное удаление друг от друга, а значит уменьшает концентрацию в данном объёме.
Почему?
Представим себе некую цепочку из взаимно отталкивающихся шариков, которые не разлетаются только потому, что их удeрживают стенки некого ящичка. Пока эта цепочка неподвижна, шарикам некуда деваться. Они и так «растолкнулись» на максимальное расстояние друг от друга, но стенки удерживают их.
Теперь представим себе , что стенки, пoперечные оси цепочки, исчезли и вся цепочка начала двигаться. Тогда «головные» шарики могут больше «убежать» и отдалиться от следующих за ними. И так все шарики цепочки, поэтому цепочка удлиняется и удельная плотность шариков в ней уменьшается! Для случая с концентрацией электронов , пришедших в движение вдоль проводника, это значит уменьшения концетрации в дрейфующем потоке электронов по сравнению с «неподвижным облаком» электронов.
С другой стороны, возможно, всё же, что именно токовый дреф поворачивает их спины СТРОГО ОПРЕДЕЛЁННЫМ ОБРАЗОМ в виде концентрческих колец, и тем порождает тепловую деформацию или «идеализацию» атомных орбит, то есть «исправление деформации» и их возврат к идеальному недеформированному статусу. Ибо, если концентрация играет столь большую роль в деформации орбит, то снова возникает вопрос: Почему металл не саморазогревается до миллионноградусных температур?
Значит, при чисто хаотическом движении электроны частью вообще не влияют на орбиты атомов, другие электроны влияют, но двояко и сбалансированно, сколько их случайно «разогревают» атомы, столько же их «охлаждают». Из этого следует, что в металле постоянно и чисто случайно образуются «идеальные атомы» охлаждающие атомы, а значит и их «детишки» – Куперовские электронные пары сверхпроводимости. И они тоже вносят вклад в общую проводимость.
Вопрос остаётся: Почему «охлаждённые» атомы образуются при токе в спае постоянно и устойчиво?
При наличии тока происходит круговой поворот спинов свободных электронов (вихревым магнитным полем тока), и этот поворот в концентрические кольца спинов дрейфующих электронов всегда ДЕФОРМИРУЕТ АТОМНЫЕ ОРБИТЫ И ВЫЗЫВАЕТ РАЗОГРЕВ.
НО в спае двух разных металлов, почему-то ПРОИСХОДИТ обратный и конкурирующий процесс – ОХЛАЖДЕНИЕ.
ЗА СЧЁТ чего?
Вспомним начало: в «плохом» проводнике концентрация электронов меньше, а значит при наличие тока они должны двигаться быстрее (из-за правила постоянства тока!) Но, коль скоро они движутся быстрей, то и магнитное поле их дрейфа будет БОЛЬШЕ. Но это опять противоречит и закону Био-Савара и множеству экспериментальных фактов: При данном токе в единице проводника вокруг него должно быть магнитное поле одной и той же величины! Единственное объяснение, снимающее это противоречие как раз в том, что ПЛОТНОСТЬ, концентрация электронов НИЖЕ.
Пока всё сказанное – НИСКОЛЬКО НЕ ОБЪЯСНЯЕТ ГЛАВНОГО – ОХЛАЖДЕНИЯ ТОКОМ СПАЯ!!!
НО!!!
Ещё одна попытка...
Единственное отличие электронов, переходящих из плохого проводника в хороший, это ИХ ИНДИВИДУАЛЬНАЯ скорость дрейфа, бОльшая, чем у «натуральных» электронов хорошего. Именно эта специфическая скорость , порождает (в определённых пределах) и бОльший концентрически – кольцевой поворот их спинов (снова, по сравнению с «натуральными» электронами) и это явление, возможно, «ИСПРАВЛЯЕТ» ДЕФОРМИРОВАННЫЕ АТОМНЫЕ ОРБИТЫ, делая их более «идеальными», то есть вызывая ОХЛАЖДЕНИЕ АТОМОВ!
Аналогичное явление будет и в противоположном случае, когда медленные электроны, приходя в плохой проводник, заменяют собой его НАТУРАЛЬНЫЕ электроны, которые должны двигаться с бОльшей, чем у «пришельцев», скоростью. Следует снова подчеркнуть, далеко НЕ ЛЮБАЯ ориентировка спина свободных электронов по отношению к спинам орбитальных вызывает деформацию или корректировку орбит, а лишь концентрически кольцевая и притом весьма специфическая, от характера которой зависит нагрев или охлаждение металла.
То есть, обобщая, можно предположить:
В каждом проводнике скорость дрейфа электронов должна соответствовать некой «натуральной» скорости ИХ собственных электронов. И тогда происходит разогрев вещества током.
Но, если в проводник попадают «Чужие» электроны, чья скорость и магнитные моменты НЕ СООТВЕТСТВУЮТ «естественным», они могут (в определённых пределах) «исправлять» деформированные орбиты атомов и приближать их к идеальным, то есть вызывать охлаждение вещества!
Это – ещё одна вынужденная гипотеза механизма охлаждения одного спая в эффекте Пельтье.
Вынужденная, ибо не рвусь я во всяческие «ниспровергатели», а лишь потому что в ВУЗовских учебниках и в Физическом Энциклопедическом Словаре НЕ даются честные объяснения этого эффекта, а набор противоречащих друг другу утверждений, причём с интервалом в несколько строк: То кинетическая (нулевая) энергия свободных электронов НИКОИМ ОБРАЗОМ НЕ ЗАВИСИТ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ В ШИРОЧАЙШИХ ПРЕДЕЛАХ от почти Абсолютного нуля и до десяти тысяч градусов, то, вдруг, «нагретые» электроны переносят эту энергию дальше по металлу. То они совершают некую «работу», чего-то преодолевая и охлаждая при этом, то они отдают запасённую энергию чему-то и поэтому нагревают. Но только что, и не раз, а постоянно, было твёрдо заявлено, что их энергия НЕ ЗАВИСИТ от температуры! Значит, они НЕ могут быть ни «горячими», ни «холодными»!
Или, что свободные электроны, как «упругие шарики», сталкиваются с атомами и ионами в узлах кристаллической решётки, или что дрейфующие токовые электроны «рассеиваются» на примесных и тепловых дефектах решётки.
То силовые линии электрического поля анода в вакуумных трубках длиной максимум в пару десятков сантиметров «кончаются» на облаках термоэлектронов, то поля, приложенные к медным проводникам, где плотность электронов на много порядков выше, чем в «облаке термоэлектронов», отлично справляются (НЕ к»ончаясь»!) с плотными ТОЛЩАМИ электронов длиной в тысячи километров.
Набор бессмысленных фраз и утверждений, постоянно противоречащих друг другу, причём это не случайное, а перманентное самоопровержение, не только в объяснении эффектов Зеебека и Пельтье, но и в «объяснении» связи электро-и-теплопроводности металлов и термоэлектронной эмиссии.
Или «парадокс двух электронов», исходно АБСУРДНЫЙ, и, тем не менее, всерьёз рассматриваемый в ВУЗовских учебниках и даже книгах по электродинамике. Два покоящихся друг относительно друга электрона и на относительно небольшом расстоянии друг от друга, находятся в движении относительно некой лабораторной системы отсчёта. Спрашивается, какие силы магнитного взаимодействия между ними будут существовать и какова их величина? И серьёзные физики с умным видом подсчитывают эти НЕСУЩЕСТВУЮЩИЕ и НЕМОГУЩИЕ СУЩЕСТВОВАТЬ силы магнитного взаимодействия и приходят к выводу, что сила магнитного притяжения станет равной силе кулоновского отталкивания при скорости, равной «С» – скорости света!
Но, поскольку эти и многие прочие нелепости есть ДОГМАТЫ СВЯЩЕННОГО ФИЗИЧЕСКОГО ПИСАНИЯ, они есть ИСТИНА В ПОСЛЕДНЕЙ ИНСТАНЦИИ, а сомневающиеся в них – еретики, подлежащие за крамолу суду Физической Инквизиции с последующей неукоснительной отправкой на костёр!
Ничего лучшего пока не придумал.
Faciant meliora potentes.
Если я ошибаюсь, пусть меня поправят старшие товарищи.
25 XI 2025
Свидетельство о публикации №225112601980