Ім'я файлу: Електропровідність різних речовин і матеріалів.pptx
Розширення: pptx
Розмір: 1195кб.
Дата: 01.12.2020
скачати

Електропровідність різних речовин і матеріалів

Електричний струм

  • Електричний струм- упорядкований (направлений) рух заряджених частинок

Умови існування електричного струму

За здатністю проводити електричні заряди всі речовини умовно поділяються на:

  • Провідники (метали, ґрунт, розчини солей і кислот і т. д.)
  • Непровідники, або діелектрики (порцеляна, ебоніт, скло, гази, пластмаси й т. д.).
  • Напівпровідники - речовини, провідність яких залежить від зовнішніх умов (температури, освітленості, наявності домішок).

Чому діелектрики практично непроводять струм


?

Провідники

Діелектрики

Вільні електрони

Зв’язані електрони
  •  На поверхні ізоляторів при електризації нагромаджуються носії електричного заряду але вони залишаються нерухомими.
  • В провідниках носії електричного заряду нагромаджуються і переміщуються.

Як відомо, метали, вода з розчиненими в ній солями, графіт є гарними провідниками.

Тіло людини також проводить електрику. Це можна виявити шляхом досліду: доторкнемося до зарядженої кульки рукою — кулька відразу ж розрядиться.
  • Чи може метал бути ізолятором?
  • Може! Німецькі фізики вивчили електричні властивості Індію. Для дослідження вони брали все менші й менші часточки мета­лу. Виявилося, що коли розмір часточки став дорівнювати 1/10 мікрометра, метал став ізолятором. У такій малій кількості металу електронам «ніде розвернутися», вони втрачають рухливість. Це відкриття вказує на межу створення мікросхем.
  • Чи може пластмаса проводити струм?
  • Може! Якщо в процесі виготовлення пластмаси в неї додати йод. Існують пластмаси, які проводять струм не гірше за мідь.
  • Чи може скло проводити струм?
  • Може, якщо нагріти його в полум'ї! У нагрітому стані скляний «дріт» здатен живити електричну лампочку.

Електронна теорія провідності

Атоми в металі розташовуються в певному порядку і утворюють просторову кристалічну решітку.





Електрони, які найслабше зв'язані з ядрами атомів, відриваються від них і рухаються в проміжках між атомами.

Атоми металів,що віддали електрони, стають позитивно зарядженими іонами. Останні притягують до себе електрони, що вільно рухаються.

Отже, всередині шматка металу постійно циркулює “електронний газ” , який міцно зв’язує між собою всі атоми металу

Висновок: основними носіями електричного струму в металах є вільні електрони

Дослідне підтвердження

1901 рік. Дослід К. Рікке

Три попередньо зважені циліндри (два

мідних і один алюмінієвий) Рікке склав

відшліфованими торцями так, що

посередині був алюмінієвий.

Потім циліндри були включені в коло

постійного струму: через них цілий

рік проходив електричний струм

(струм трамвайної лінії).

За цей час через циліндри пройшов

заряд 3,5млн. Кл

Повторне зважування

циліндрів з точністю до 0,03мг. показало, що маса циліндрів не змінилась.

При обстеженні торців з’ясувалося, що дифузія в металах не відбулася: в мідних циліндрах не було атомів алюмінію і навпаки.

Висновок: Під час проходження провідником електричного струму іони не переміщуються, а в різних металах переміщуються лише електрони.

Дослідне підтвердження

1913 рік. Дослід Мандельштама-Папалексі

Дротяна котушка L, кінці якої з'єднані з телефонною трубкою Т, здійснювала швидкі крутильні коливання навколо своєї осі. При цьому в ланцюзі з'являвся змінний струм, що викликає звук у телефонній трубці.



 Цей досвід підтвердив існування інерційного руху носіїв заряду в провіднику.

Дослідне підтвердження

1916 рік. Дослід Т. Стюарта і Р. Толмена.

Котушка з великим числом витків тонкого дроту наводилася в швидке обертання навколо її осі (загальна довжина витків обмотки становила приблизно 500м, а лінійна швидкість руху дроту досягала 300м / с). Кінці обмотки були приєднані до чутливого гальванометра за допомогою довгих гнучких проводів.Після розкручування котушки її різко гальмували спеціальним пристосуванням. При цьому в ланцюзі виникав короткочасний струм, при чому напрям струму відповідав напрямку інертного руху негативно заряджених частинок

Висновок : В цих дослідах було визначено відношення заряду до маси носіїв заряду. Знаючи заряд електрона, можна було визначити масу частинок. Вона виявилася порядку 10-30 кг, що в кілька тисяч разів менше маси іона. Таким чином,результати досвіду свідчили про те, що носіями електрич. струму в металі могли бути лише електрони.

З'ясуємо, чому виникає електричний опір у металах

Під час руху електрони зіштовхуються з іонами кристалічних решіток.

Ці зіткнення гальмують спрямований рух електронів.

Під час зіткнення електрони передають іонам енергію, накопичену в електричному полі, що призводить до нагрівання провідника.

Надпровідність

Під час охолодження ртуті рідким гелієм до температури 4,1 К (близько -269 °С) її опір падав до нуля. Це явище одержало назву надпровідності.

Властивість надпровідності виявлена в багатьох металів (свинець, алюміній та ін.).

Їхній опір перетворюється на нуль за температури 100 К.

Явище надпровідності широко використовується в науці й техніці. Наприклад, надпровідні матеріали застосовують для одержання сильних магнітних полів.

Дякую за увагу
скачати

© Усі права захищені
написати до нас