Фундаментальный закон электродинамики

Размещено на http://www.allbest.ru/

Фундаментальный закон электродинамики

Тимофей Гуртовой

Аннотация

В начале 80-х, прошлого столетия, экспериментально было установлено, что все микрообразования материальных тел - атомы, молекулы и их составляющие частицы, обладают собственным поверхностным электрическим потенциалом.

Этот факт, при взаимодействии движущегося электрона с атомом (молекулой), полевым образом, является причиной их (электронов) отклонения, от первоначальной траектории, в сторону атома (молекулы) и потому рассеяния. Значит, проявление закона Корпускулярной дифракции электронов - есть следствие действия природной закономерности, которая может быть названа законом Потенциальной Градации материи.

Закон потенциальной градации материи. Как следует из закона Корпускулярной дифракции электронов, каждое взаимодействие движущегося электрона с атомом (молекулой), за счёт сил взаимного притяжения, приводит его к некоторому торможению. В результате электрон несколько отклоняется от своей траектории и, как следствие, возникает эффект Ландау-Померанчука-Мигдала (ЛПМ) - тормозное излучение ЭМ кванта, что приводит к потере им части кинетической энергии.

В случае вхождения движущегося электрона в вещество, происходит многократное, последовательное его взаимодействие с микроструктурой этого вещества, что каждый раз сопровождается отклонением и излучением. Через некоторое время суммарный угол отклонения электрона в сторону атома (молекулы), с которым (с которой) он взаимодействует, становится равным углу, когда частица (электрон) уже не может продолжать своё движение, проскакивая мимо, и возникает её захват атомом (молекулой).

Отклонение движущегося электрона, при взаимодействии с атомом (молекулой) показывает, что взаимодействие происходит на полевом уровне. А это означает, что действия закона Корпускулярной дифракции электронов - есть следствие проявления закона Потенциальной Градации материи.

Угол захвата (б_з) - это предельный угол отклонения движущегося электрона взаимодействующего с атомом (молекулой), от касательной к его (её) поверхности, обусловленный силами взаимодействия. Его величина, для объектов микроструктуры вещества - атомов и молекул, постоянна и равна - б_з ? 82°.

Захват электрона, при этой величине угла отклонения движущейся частицы от своей начальной траектории, обусловлен равенством скоростей (в скобках скорости с индексами из описания закона дифракции) электрона - V_э. (V_ф) и вращающейся поверхностной структурой атома (молекулы) - V_а.. (V_n). Что, в свою очередь, соответствует равенству между величинами поверхностного потенциала последнего (последней) Ц_п, и напряжением внешнего источника U, которое было бы необходимым для ускорения электрона, чтобы задать ему скорость равную скорости поверхностной структуры атома (молекулы).

Для определения собственного поверхностного потенциала атома или молекулы - Ц_п., при условии равновеликости кинематики взаимодействующих частиц - V_а.. (V_n) = V_э. (V_ф) - , полевым образом, в качестве исходного, используем уравнение, представляющее общее выражение закона дифракции корпускул (4.ЙЙ.п)* [здесь, ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЙ ЗАКОН КВАНТОВОЙ МЕХАНИКИ, эта формула (4)], в режиме захвата атомом электрона, когда угол отклонения электрона от начальной траектории равен углу захвата - б = б_з..

*Здесь и далее, подобная нумерация формул соответствует Приложению [1], из которого сделана выписка.

**Подобная нумерация формул в источнике [1], из которого сделана выписка.

*** Поскольку уже нет смысла, ранее возникшую описку, сохранять и далее, следует сделать уточнение. Это равенство и подобное равенство из описания закона Корпускулярной дифракции электронов - V_n = V_ф Ч tg б записано не совсем точно. Функция должна быть в квадрате или в квадрате скорости. Хотя далее всё верно, потому, что основано на верном уравнении. Сохраняя описку, ждал вопроса и, разумеется, диалога. Но… Увы! Не думаю, что её не заметили. Разговаривать пришлось бы на равных, а этого и не хотят. Сегодня в диалоге смысла уже нет. То, что ранее было издано, в статьях уточнил. То же, что ещё не обнародовано, останется лишь для меня, ведь я только любитель.

V_а (V_n) = V_э (V_ф) Ч tg б_з (tg б)*** (4.ЙЙ.п)*

Подставив в уравнение (4.ЙЙ.п)* значения скоростей - V_n из (3.ЙЙ.п)* и - V_ф из (2.ЙЙ.п)*, получим уравнение (4.ЙЙ.п)* в развёрнутом виде. Которое будет соответствовать (7.ЙЙ.п)* - полному выражению закона Корпускулярной дифракции электронов, и найдём из него значение напряжения, якобы ускоряющего электрон (молекулу) в момент его (её) захвата. Этой величине ускоряющего напряжения и будет равен поверхностный потенциал атома (молекулы) вещества, с которым движущийся электрон взаимодействует.

Математически приведённое выражение закона Потенциальной Градации материи будет иметь следующий вид:

(1.II.VII) **

где: Ц_п. - поверхностный потенциал, в Вольтах;

R - радиус атома (молекулы), в ангстремах;

Ш = 1,8 м³ - потенциальная постоянная - произведение известных постоянных.

Проявление закона и его использование в полупроводниковой технике. Свойство микроструктуры вещества обладать собственным поверхностным потенциалом лежит в основе явления контактной разности потенциалов. Определяется она величиной разности поверхностных потенциалов микроструктуры, контактирующих веществ.

Величина контактной разности потенциалов, в случае непосредственного контакта между материалами разной величины поверхностного потенциала микроструктуры, будет:

(2.II.VII) **

где: Ц_б и R_б - большие величины, потенциала и радиуса, соответственно;

Ц_м и R_м - меньшие величины, потенциала и радиуса, соответственно.

Благодаря разному уровню поверхностных потенциалов микроструктуры материалов, в месте контакта возникает ЭДС (электродвижущая сила). И это место, становясь таким же источником тока в электрической цепи, как и любой другой, приобретает способность совершать работу над носителями, преодолевающими контактный переход. Либо ускоряя их движение (пополняя их энергию за счёт внутренней энергии структуры перехода, охлаждая его), либо тормозя их (отбирая у них энергию и нагревая переход), или, вообще, переход запирая. Этот принцип лежит в основе работы всех полупроводниковых приборов. В зависимости от структуры полупроводниковых материалов, у одних в большей степени проявляются вентильные, и, значит, усилительные свойства, у других, как, например, у теллуридов висмута, свойства термоэлектрические.

С открытием закона Потенциальной градации материи, физика полупроводников становится более физичной и более понятной. А главное, совершенно исключает противоречия, которых так много в существующей физике полупроводников.

В подтверждение сказанного, обратимся к контактной паре германий - индий (германиевый диод), но теперь уже с позиций открытого закона.

Радиус атома германия R_Ge = 0,139 нм = 1,39 Е. Радиус атома индия R_Jn = 0,166 нм = 1,66 Е. Атом германия, имея меньший радиус, более положителен, чем атом индия. Значит, в этой паре индий будет относительно отрицательным, а германий - относительно положительным.

Это же можно подтвердить более убедительно, поскольку конкретно, определив поверхностные потенциалы данных элементов.

корпускулярный дифракция электрон полупроводниковый

Таким образом, германий, имея больший поверхностный потенциал, в паре с индием, относительно него будет положительным (+), а индий, наоборот, отрицательным (-). Что и соответствует реальной рабочей позиции этой пары, в полупроводниковом диоде, и в других приборах, где эта пара присутствует. Теперь не требуется придумывать и внедрять в теорию полупроводников, совершенно некорректную идею диффузии зарядов.

Контактную пару можно составить и из материалов с коэффициентами Холла одной полярности (одной электрической проводимости). Разность потенциалов будет и в такой паре, если атомы будут иметь разную геометрию. В связи с этим, обозначение перехода n-p приобретает иной смысл. Это обозначение следует воспринимать как то, что контактирующие материалы, ими обозначенные, имеют только относительно отрицательную (n) и относительно положительную (p) полярность. Поскольку тип проводимости, обусловленный полярностью коэффициента Холла, на полярность материала в паре, не влияет (влияет только на количественное выражение разности потенциалов, если пару составить из разной полярности коэффициентов Холла). Поэтому материалы различной проводимости удобнее именовать без обозначения их символами n и p, просто указывая, что применяемый материал электронной проводимости или материал проводимости позитронной. Существующее название положительного носителя тока - «дырка», имеет смысл заменить названием «позитрон».

Электрический ток - это не сплошной поток носителей в виде корпускул - электронов и позитронов, а только переход их от атома к атому в токонесущем материале, в цепи. Поэтому в электрической цепи, составленной из материалов разной проводимости (различной полярности коэффициентов Холла), одновременно могут существовать и положительные (позитроны), и отрицательные (электроны) носители тока. И никакой аннигиляции происходить не будет, поскольку в Природе её не существует вообще.

В заключение, приведем пример расчета величины контактной разности потенциалов для пары Bi-Cu и посмотрим, в какой мере закон Потенциальной градации материи согласуется с практикой.

Радиусы атомов: висмута - R_Bi = 1,82 Е, меди - R_Cu = 1,28 Е.

И контактная разность потенциалов, будет:

U_к = Ц_Cu ? Ц_Bi = 0,8582872 ? 0,2985767 = 0,5597 В.

Величина контактной разности потенциалов Bi - Cu, определенная опытным путем, равна U_к = 0,56 В, что подтверждает полное согласие теории с практикой.

Из приведённого выше примера следует, что контактная разность потенциалов не так уж и велика. Как же происходит запирание кристаллического диода, при напряжении переменного тока, например, в 200 - 300 В, в выпрямителе.

Приведённый пример демонстрирует результат наличия собственной разности потенциалов контактного перехода. Если же контактный переход включен в цепь постороннего источника тока, то в материалах составляющих электрическую цепь, во-первых, возникает поляризация их микроструктуры, что изменяет, значительно увеличивая разность потенциалов в месте контакта. Для некоторых материалов, обладающих вентильными свойствами, это увеличение происходит до 300 В.

Во-вторых, разность потенциалов в месте контакта изменяется и по причине изменения геометрии микроструктуры, за счёт возникновения термического перепада, да ещё плюс появления там и термо-ЭДС.

Все эти изменения в контактном переходе, включенном в цепь с посторонним источником тока, и создают условия для нормальной его работы, даже при изменении на нём напряжения, которое значительно превышает собственное.

Изложенное в этой статье позволило мне понять физический смысл заряда, но это уже, как описание взаимодействий в макромире, вывод постоянной тонкой структуры и др. подобное, ранее в печатном образе не озвученное, только для себя.

Библиография

1. Сатаева О, Афанасьев Т. КТО МЫ И ОТКУДА? /О. Сатаева, Т. Афанасьев. //Размышления, подкреплённые материалом из монографии «Мы не одиноки во Вселенной», - 1-е изд. - Иркутск: ИВВАИУ (ВИ), 2007. - 208 с.

Размещено на Allbest.ru