Тепловий струм

Тепловий рух – це безладний рух, тобто у ньому відсутній виділений напрямок. Тому усереднений за тривалий час тепловий рух електричних зарядів не викликає перенесення макроскопічного електричного заряду. Однак, в окремих малих областях речовини постійно виникають флуктуації густини та імпульсів носіїв зарядів. Ці короткочасні відхилення від середніх значень призводять до того, що навіть у відсутності зовнішнього електричного поля крізь досить малий поперечний переріз та протягом малого відрізка часу в одному напрямку проходитиме більше носіїв заряду ніж у протилежному. За означенням такий процес трактується як проходження електричного струму. Отже, особливістю теплового струму є його флуктуаційний харак тер.

Напрямок та величина теплового струму хаотично змінюються, тому усереднене за досить

тривалий час значення теплового струму дорівнює нулю

j = 0. У зв’язку з цим тепловий струм

описується середнім значенням квадрата густини сили струму

j 2. Тепловий струм також можна

описати еквівалентною ЕРС, тобто такою сталою ЕРС, яка викликає появу дрейфового струму,

рівного

j 2, у провіднику з опором R

ε =

екв

j 2 R. (3.7.5)

Еквівалентна ЕРС теплового струму описується формулою Найквіста, яку приводимо без виведення

ε

екв

= 4 k

B TR Δν. (3.7.6)

Тут

k B – стала Больцмана, Т – абсолютна температура, R – електричний опір провідника і

Δν –

інтервал частот, в якому прилад вимірює силу теплового струму.

Тепловий струм, як правило, є небажаним явищем, оскільки він погіршує чутливість датчиків сигналів, електронних підсилювачів тощо. З формули (3.7.6) видно, що для зменшення теплового струму необхідно провадити вимірювання при низьких температурах, не використовувати навантаження зі значним опором, а реєстрація сигналу повинна відбуватися у вузькому інтервалі

частот.

Поляризаційний струм

Внаслідок відсутності в діелектрику вільних зарядів стале електричне поле викликає лише короткочасне переміщення пружно зв’язаних зарядів під час установлення рівноважного поляризаційного стану. Змінне в часі поле викликає відповідний релаксаційний процес – змінну поляризацію. Тобто крізь заданий переріз у діелектрику буде проходити періодичний поляризаційний струм.

Виразимо поляризаційний струм через основний параметр поляризації – поляризовність Р. За

формулою (3.2.3)

j = nq u = nq dr

dt. Вектор d r

визначає зміщення зв’язаного заряду по полю,

тобто

q dr = dp

означає величину індукованого елементарного дипольного моменту, а

n dp = dP –

зміну дипольного моменту в одиниці об’єму для проміжку часу

струму отримуємо вираз

dt. Для густини поляризаційного

jпол

= d P. (3.7.7)

dt