¿Se puede romper la ley de Ohm en los metales?

Estaba releyendo Electricidad y magnetismo de Purcell como investigación para otra pregunta, y encontré este pasaje:

En los metales, la ley de Ohm se cumple con extrema precisión hasta densidades de corriente mucho más altas que cualquiera que pueda mantenerse durante mucho tiempo. No se ha demostrado claramente ninguna desviación experimentalmente. (Segunda edición, 1985, sección 4.5, p143.)

Aquí todas las características del metal, incluida la temperatura, deben mantenerse constantes y, en tales condiciones, Purcell afirma que no se ha demostrado ninguna desviación de una relación lineal entre el campo eléctrico y la densidad de corriente.

Ahora, este libro está relativamente desactualizado (dos páginas atrás toca brevemente la superconductividad y menciona que la Tc más alta registrada es 21 K), por lo que me pregunto si el hecho anterior, sin duda menos crucial tecnológicamente que la superconductividad de alta Tc, todavía se mantiene. sea ​​cierto experimentalmente, o si de hecho se han observado desviaciones de la linealidad. Purcell continúa afirmando que

De acuerdo con una predicción teórica, se pueden esperar desviaciones del orden del 1 por ciento a una densidad de corriente de 10 9 amperios/cm 2

aunque tengo algunos problemas para adivinar si tenemos tecnología para alcanzar tales densidades actuales.

Entonces, para poner las cosas sobre una base más concreta: ¿se han observado desviaciones de la ley de Ohm en los metales? ¿Es esta una pregunta activa en algún campo de investigación? ¿Las confirmaciones de esto se derivan de otras investigaciones relacionadas? O, alternativamente: ¿se ha verificado o falsificado la predicción anterior? ¿Tenemos tecnología para probar esos regímenes? (si no, ¿qué rangos son experimentalmente viables?) Además, ¿alguien puede proporcionar una referencia a la predicción teórica?

Breve edición: acabo de tener en mis manos una muestra de la nueva edición (2013) de Purcell (¡ahora en unidades SI!), revisada por Morin. Han actualizado el bit de superconductividad para incluir SC de alta Tc, pero la aprobación de la ley de Ohm sigue siendo la misma. Mencionan que la densidad de corriente anterior es over a million times stronger than normal, pero no especifican cuál es el estado del arte en densidad de corriente, y no dan referencias a la 'predicción teórica'. ¡Sin embargo, es muy agradable que ese libro vuelva a la vida de SI!

Esa densidad de corriente es extremadamente difícil de alcanzar debido al hecho de que cualquier conductor lo suficientemente pequeño como para no experimentar el efecto pelicular bajo tal corriente, por lo general es lo suficientemente pequeño como para fundirse muy rápidamente bajo la misma.
Como consideración teórica, recuerde que la ley de Ohm ocurre fundamentalmente debido a un equilibrio entre la relajación y la EMF de conducción. Por lo tanto, a menos que exista una dependencia entre el mecanismo de relajación y la EMF impulsora, la relación será lineal. No puedo pensar en nada relacionado con los campos eléctricos que cambie fundamentalmente, pero tal vez sea posible generar suficiente campo magnético para obtener efectos de magnetorresistencia. De ahí podría provenir la predicción del 1 por ciento.
Esta es una pregunta muy antigua, pero pensé en agregar un pequeño comentario. Aunque no está redactado de la manera que usted describe, trabajar para "romper" la ley de Ohm en los metales es un objetivo de investigación muy valioso. Si es posible, podría fabricar transistores con metales, sin semiconductores. Además, podría ajustar la densidad de electrones de los superconductores, posiblemente aumentando la temperatura de transición de los superconductores de mayor Tc. Así que esto es mucho más importante de lo que puede parecer a primera vista.
@ user157879 Es una pregunta antigua, pero aún está abierta y sigue siendo interesante. No estoy seguro de que el campo de investigación esté directamente a lo largo de la pregunta, pero creo que un indicador de una buena revisión de ese campo sería valioso.

Respuestas (1)

Desearía poder dejar un comentario pero no suficiente representante. :-(

De todos modos, en los superconductores, hay un campo magnético externo crítico donde, cuando se excede, el material ya no es superconductor. Algo sobre el campo externo que impide la formación de pares de cobre (alguien más podría explicar esto mejor). Entonces, si la corriente en un cable es tan grande que el campo magnético generado excede el campo crítico en el propio cable (algún tipo de autointeracción), entonces la resistencia aumentará incluso si el material se mantiene a la misma temperatura. No sé si esto se considera una violación de la ley de Ohm. El valor del campo externo crítico aumenta al disminuir la temperatura. Esta es la razón por la que en el LHC se utiliza helio superfluido a 2K para enfriar las bobinas en lugar de helio hirviendo estándar a 4,2K.

Solo un pensamiento...

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