Электрический ток в различных средах

1. Электрический ток в различных средах

10 класс

2. Электрический ток в металлах

К. Рикке - 1901
Cu
1. Взвешивал
Al
2. Ток - год
Cu
q = 3,5мин. Кл.
1913 - Л.И.Мандельштам и
Н.Д.Папалекси
идея обнаружить ток при внезапной остановке
быстро движущегося проводника
опыт - подтвердил существование
инерционного движения носителей заряда
результат -
масса не
изменялась
I,A
0
носителями
тока
могли быть
только
электроны
1916 - Т.Стюарт Р.Толмен
(l=500м; =300м/с;) результат 1. отрицательно заряженные
частицы
3. Взвешивал
I
qnS
Результаты
опытов -
2.масса 10-30кг
Скорость упорядоченного
движения составляет
десятые доли миллиметра в
секунду!
Электрическое поле распространяется
со скоростью 300.000км/с
1911 - Камерлинг - Оненнс сверхпроводимость
U
I=
R
R
U,B
R= l
S
Проводник ограничивает силу тока в цепи
Cu
Hq
0
П. Друде природа электрического
сопротивления
R = Rо (1+ t)
Т
ЛЭП
Генераторы,
кабели, ЭВМ,
резонаторы

3. Электрический ток в полупроводниках

Германий
Кремний
Селен
0
Т
Ge
Ge
Ge
Ge
Нагреть
осветить
сильным
Эл. М. полем
О.В.Лосев - 1922
кристадин - 1923
А.Ф.Иоффе - 1931
патент США -1946
Проводимость чистых полупроводников электронно-дырочная
Ge
У проводников на 1023 - столько же +- q; у полупроводников - 1013 т.е.число свободных q - 10 -10
Но! Проводимость можно увеличить
Донорная примесь - это примесь,
отдающая свой лишний электрон, не
участвующий в создании ковалентной
связи.(элементы 5 группы таблицы Менделеева)
Ge
Ge
Ge
«лишний»
Ge
Ge
PASITIV «приёмщики»
In
Ge
полупроводники обладают электронной
проводимостью и наз. полупроводниками
n – типа.
Акцепторная примесь - это примесь, у
которой не достаёт электронов до
полной ковалентной связи с соседними
атомами.(элементы 3 группы таблицы Менделеева).
NEGATIV«отдающие»
As
Если в 1 тонну Ge внести Sb 1г - проводимость в 200 раз
Ge
«дырка»
Ge
Полупроводники обладают дырочной
проводимостью и наз. полупроводниками
p – типа.
Электронике - полупроводниковые приборы

4. Контакт двух полупроводников

p
p
n
n
а) обратный р-п - переход
p
n
I(A)
U(B)
Запирающий
слой
б) прямой р - п - переход
I(A)
p
n
R
приконтактной области
большой ток - прямой
проводимость хорошая
мA
р - п переход
проводит ток
U(B) в одном направлении
это основная
работа всех
полупроводниковых
приборов
Полупроводниковые приборы широко
применяются в современной технике
в элементах электроники - диоды,
транзисторы,
термисторы,
фоторезисторы,
фотопреобразователи и т.д.
Вольт -амперная
характеристика
R приконтактной области
обратный ток не значительный
не зависит от приложенного напряжения
I(мА)
V
U3
U(B)
0
Транзистор - сердце всех
электрических цепей.
Транзистор - это контакт
двух р-n или n-р
U1 U2
U3– 0 – U1 закон Ома
не выполним
U1 – U2 - прямая линия
р n р
n
p
n
Используется как включатель , усилитель и генерирующее устройство.

5. Электрический ток в вакууме

Вакуум - изолятор, Но! Термоэлектронная эмиссия.
Явление испускание свободных электронов с поверхности нагретых тел наз. термоэлектронной эмиссией.
Т.Эдисон (амер).- 1879г. Если катод нагреть => Термоэлектронная эмиссия!
анод
I,A
ток насыщения
Iн
Закон Ома невыполним
IА =
катод
U,B
q = eN
t
t
T– const
IА зависит от
1) U анода
2) А выхода е
(рода материала катода)
3) размеров и расстояния
между электродами
Электрический ток в вакууме - это упорядоченное движение электронов с катода к аноду.
Электронные пучки - поток быстрых электронов ( свойства):
1. Свечение
2. Нагрев
m 2
Использование тока в вакууме:
= Eed = Ue
3. Рентгеновские лучи
электронных лампах,
2
(при торможении)
электровакуумных печах,
Электрическим
4. Откланяются
полем
рентгеновских трубках,
Магнитным
электронно-лучевых трубках,
применяемых в телевизорах,
в осциллографах,
( ()
в дисплеях ЭВМ.
( () ( ()
Катод сетка
аноды
Х
Y

6. Электрический ток в жидкостях. Законы электролиза

Из жидкостей электрический ток проводят только электролиты-растворы солей, кислот и щелочей.
А
А
молекула
К
+
Распад молекул электролитов на ионы называется
электрической диссоциацией
-
Cu SO4
ионы
Cu+2
SO - 2
Электрическим током в жидкости называется
направленное движение положительных и
к катоду, а отрицательных - к аноду.
В жидкостях ионная проводимость.
Выделение на катоде вещества, входящего в состав электролита, называется электролизом
.Первый закон Фарадея для электролиза:
m = kI t = kq
масса вещества (m) выделившегося на катоде
прямо пропорциональна заряду (q), прошедшему
через электролит.
Где k- электрохимический эквивалент вещества, численно равен массе выделившегося вещества, при
переносе заряда в 1Кулон
.Второй закон Фарадея для электролиза: Электрохимические эквиваленты вещества прямо
k= 1 М
пропорциональны их химическим эквивалентам.
.Объединённый закон Фарадея:
m= 1 М It
F n
F=eN=96500Кл/моль
F n
постоянная
Фарадея
Применение электролиза: получение алюминия и бокситов; очистка металлов от примесей;
получение водорода. Элетрометаллургия. Гальванопластика - воспроизведение форм
предмета. Гальваностегия покрытие металлических изделий не окисляющимися металлами
(никелирование, хромирование).

7. Электрический ток в газах

В обычных условиях газы состоят из нейтральным
атомов и молекул и является диэлектриком
Распад атомов на положительные ионы и электроны - ионизацией
А
Электрическим током в газах называется направленное движение
положительных ионов к катоду, отрицательных ионов и электронов к
аноду.
В газах электронно - ионная проводимость.
V
--
+
Протекание тока через газ наз. газовым разрядом.
Газовый разряд,протекающий под действием ионизатора,
наз. Несамостоятельным
Самостоятельный - без ионизатора
I,A
0
U,B
m
2
2
= eEl
Условие ионизации электронным ударом
l - длина свободного пробега
Типы самостоятельных разрядов (в зависимости от E;U;P -- формы и материалов электродов)
1. Тлеющий разряд. (небольшая сила тока I = 10 -2А и высокое напряжение десятки сотни вольт)
2. Дуговой разряд. (большой ток до несколько тысяч ампер и малое напряжение между электродами 10 -15В
Впервые открыта профессором физики В.В. Петровым 1802г;
Впервые дуга была применена русским инженером П.Н. Яблочковым для освещения - 1876г;
Дуга широко используется для сварки и резания металлов, который разработан русскими
Н.И.Бенардсоном - 1885г; И Н.Г. Славяновым - 1890г; К.К. Хренов - разработал методы
сварки под водой.
3. Искровой разряд. (при атмосферном давлении и большой напряженности поля I = 500000А; U =10 8 -- 10 9В)
4. Коронный разряд.( при атмосферном давлении и высокой напряжённостью 3x106В/м)
Плазма - это частично или полностью ионизированный газ, в котором плотность
положительных и отрицательных зарядов практически совпадают.

8.

_
+
рекомбинируют
ионизируют
+
+
+
+
n
индий p
е =
m
анод
mА
Е
V
катод
lv0
Rq
е = 1,8*1011Кл/кг
m
S
q
-е
I= t = enS