5. К истории изучения электрической проводимости веществ

Как уже указывалось, Кулон впервые провел исследование проводимости диэлектриков. Он показал, что любой изолятор обладает малой, определенной для каждого вещества электропроводимостью. Одновременно с Кулоном исследованием электропроводимости веществ занимался Кавендищ. В его записках, относящихся к 1775 г., найдены уже сравнительные численные результаты. Так, например, Кавендиш установил, что железная проволока проводит ток почти в 400000000 раз лучше, чем дистиллированная вода. Интересно, что роль измерительного прибора при этом играло физиологическое ощущение тока.

Проблема электропроводимости веществ приобрела особую важность в связи с исследованием электрических цепей постоянного тока. Английский физико-химик Гемфри Дэви в 1821 г. исследовал зависимость проводимости внешнего участка цепи от длины проводника и его поперечного сечения. Он же установил, что проводимость металлических проводников уменьшается при их нагревании. Таким образом была впервые установлена зависимость проводимости от температуры.

Первые систематические исследования электропроводимости провел Фа радей в 1833 г. Он показал, что все вещества в большей или меньшей степени проводят ток, поэтому абсолютной изоляции не существует. В результате многочисленных опытов Фарадей установил, что проводимость диэлектриков растет при нагревании, а при переходе через точку плавления все твердые диэлектрики становятся проводниками.

Английский ученый Гаррис в 1834 г. показал, что проводимость воздуха не изменяется при нагревании.

Изучение проводимости металлов стало важной технической проблемой в связи с развитием мировой системы телеграфной связи. Естественно возник вопрос об увеличении проводимости металлов. Физическая теория не давала ответа на этот вопрос, ибо был неизвестен механизм электропроводимости. В конце XIX в., после открытия электрона, начала развиваться электронная теория проводимости. Начала теории дал в 1900 г. немецкий физик Пауль Друде (1863-1906). Теория Друде вошла в учебные курсы физики под именем классической теории электропроводимости металлов. В этой теории электроны уподобляются атомам идеального газа, заполняющего кристаллическую решетку металла.

Теория Друде была развита Лоренцом. Однако она не дала объяснения целого ряда электрических и магнитных свойств металлов. В частности, наиболее трудным оказалось явление сверхпроводимости, открытое в 1911 г. голландским физиком Тейке Камерлинг-Оннесом.

Строгая теория электропроводимости металлов была развита после построения квантовой механики.

Теория проводимости электролитов в том виде, в котором она дается в школьном курсе физики, была развита шведским физикохимиком Сванте Аррениусом (1859-1927). Ему принадлежит ведущая идея электролитической диссоциации.

При исследовании проводимости жидкостей была установлена сильная зависимость проводимости от примесей, особенно резкая у воды, так как она является хорошим растворителем. Исследование проводимости газов привело к открытию различных форм газовых разрядов. Особую роль сыграли эти исследования в открытии электрона.

Электропроводимость полупроводников стали изучать только в 20-х годах XX в. В связи с открытием важных практических применений полупроводников исследования их электропроводимости, ее зависимости от примесей, температуры и других факторов ведутся в настоящее время особенно интенсивно.