электрическая проводимость, проводимость, способность тела пропускать электрический ток под воздействием электрического поля, а также физическая величина, количественно характеризующая эту способность. Тела, проводящие электрический ток, называются проводниками, в отличие от изоляторов ( диэлектриков ) . Проводники всегда содержат свободные (или квазисвободные) носители заряда - электроны, ионы, направленное (упорядоченное) движение которых и есть электрический ток. Э. большинства проводников ( металлов , полупроводников , плазмы )обусловлена электронами (в плазме небольшой вклад в Э. вносят также ионы). Ионная Э. свойственна электролитам .
Сила электрического тока I зависит от приложенной к проводнику разности потенциалов V, которая определяет напряжённость электрического поля Е внутри проводника. Для изотропного проводника постоянного сечения Е -V/L, где L - длина проводника. Плотность тока j зависит от значения Е в данной точке и в изотропных проводниках совпадает с ним по направлению. Эта зависимость выражается Ома законом: j s Е ; постоянный (не зависящий от Е ) коэффициент s и называется Э., или удельной Э. Величина, обратная s , называется удельным электрическим сопротивлением : r 1/s. Для проводников разной природы значения s (и r) существенно различны (см. рис. ). В общем случае зависимость j от Е нелинейна, и s зависит от Е ; тогда вводят дифференциальную Э. s dj/dE. Э. измеряют в единицах ( ом T см )-1 или (в СИ) в ( ом T м )-1 .
В анизотропных средах, например в монокристаллах, s - тензор второго ранга, и Э. для разных направлений в кристалле может быть различной, что приводит к неколлинеарности Е и j.
В зависимости от величины Э. все вещества делятся на проводники с s > 106 ( ом T м )-1 , диэлектрики с s < 10-8( ом T м )-1и полупроводники с промежуточными значениями s . Это деление в значит. мере условно, т. к. Э. меняется в широких пределах при изменении состояния вещества. Э. s зависит от температуры, структуры вещества (агрегатного состояния, дефектов и пр.) и от внешних воздействий (магнитного поля, облучения, сильного электрического поля и т. п.).
Мерой 'свободы' носителей заряда в проводнике служит отношение ср. времени свободного пробега (t) к характерному времени столкновения t cт : t/ t cт > > 1; чем больше это отношение, тем с большей точностью можно считать частицы свободными. Методы молекулярно-кинетической теории газов позволяют выразить sчерез концентрацию ( n ) свободных носителей заряда, их заряд ( е ) и массу ( m ) и время свободного пробега:
где m - подвижность частицы, равная E/v cp e t/m, v cp - ср. скорость направленного движения. Если ток обусловлен заряженными частицами разного сорта ' i ', то . Подвижность электронов (вследствие их малой массы) настолько больше ионной, что ионная Э. существенна только в случае, когда свободные электроны практически отсутствуют. Перенос массы под воздействием тока, напротив, связан с движением ионов.
Характер зависимости Э. от температуры Т различен у разных веществ. У металлов зависимость s( Т ) определяется в основном уменьшением времени свободного пробега электронов с ростом Т: увеличение температуры приводит к возрастанию тепловых колебаний кристаллической решётки, на которых рассеиваются электроны, и sуменьшается (на квантовом языке говорят о столкновении электронов с фононами ) . При достаточно высоких температурах, превышающих Дебая температуру qD , Э. металлов обратно пропорциональна температуре: s ~ 1/ Т ; при Т < < qD s ~ Т -5 , однако ограничена остаточным сопротивлением (см. Металлы ) . В полупроводниках s резко возрастает при повышении температуры за счёт увеличения числа электронов проводимости и положительных носителей заряда - дырок (см. Полупроводники ) . Диэлектрики имеют заметную Э. лишь при очень высоких электрических напряжениях; при некотором (большом) значении Е происходит пробой диэлектриков .
Некоторые металлы, сплавы и полупроводники при понижении Т до нескольких градусов К переходят в сверхпроводящее состояние с s ¥ (см. Сверхпроводимость ) . При плавлении металлов их Э. в жидком состоянии остаётся того же порядка, что и в твёрдом.
Об Э. жидкостей см. Электролиты , Фарадея законы .
Прохождение тока через частично или полностью ионизованные газы (плазму) обладает своей спецификой (см. Электрический разряд в газах , Плазма ) . Например , в полностью ионизованной плазме Э. не зависит от плотности и возрастает с ростом температуры пропорционально Т 3/2, достигая Э. хороших металлов.
Отклонение от закона Ома в постояном поле Е наступает, если с ростом Е энергия, приобретаемая частицей между столкновениями, eEl, где l - средняя длина свободного пробега, становится порядка или больше kT ( k - Больцмана постоянная ) . В металлах условию eEl > > kT удовлетворить трудно, а в полупроводниках, электролитах и особенно в плазме явления в сильных электрических полях весьма существенны.
В переменном электромагнитном поле s зависит от частоты (w) и от длины волны (l) поля (временная и пространственная дисперсия, проявляющиеся при w ³ t-1, l £ l ) . Характерным свойством хороших проводников является скин-эффект (даже при w < < t-1 ток сконцентрирован вблизи поверхности проводника).
Измерение Э.- один из важных методов исследования материалов, в частности для металлов и полупроводников - их чистоты. Кроме того, измерение Э. позволяет выяснить динамику носителей заряда в макроскопическом теле, характер их взаимодействия (столкновений) друг с другом и с другими объектами в теле.
Э. металлов и полупроводников существенно зависит от величины магнитного поля, особенно при низких температурах (см. Гальваномагнитные явления ) .
М. И. Каганов.