Физика твердого тела

1.

Тема «Основы физики твёрдого тела»
1.Строение твердых тел
2.Энергетические зоны в кристаллах
3.Электрические свойства твердых тел

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

1. Строение твердых тел
Твердыми называются тела, которые обладают
постоянством формы и объема.
Различают кристаллические и аморфные тела.

9.

10.

Характерной чертой, отличающей кристаллическое состояние от жидкого
и газообразного, является наличие у кристаллов анизотропии.
Анизотропия -это зависимость ряда физических свойств (механических, тепловых, электрических,
оптических) от направления.
Причиной анизотропии кристаллов служит упорядоченное расположение частиц (атомов, молекул),
из которых они построены. Упорядоченное расположение частиц проявляется в правильной внешней
огранке кристаллов. Кристаллы ограничены плоскими гранями, пересекающимися под некоторыми,
определенными для данного рода кристаллов, углами. Примеры кристаллических веществ: алмаз,
сахар, соли, щелочи.
Раскалывание кристаллов легче происходит по определенным плоскостям, которые называются
плоскостями спайности. Правильность геометрической формы и анизотропия кристаллов обычно
не проявляются по той причине, что кристаллические тела встречаются, как правило, в виде
поликристаллов, то есть в виде множества сросшихся между собой, беспорядочно ориентированных
мелких кристаллов. В поликристаллах анизотропия наблюдается только в пределах каждого отдельно
взятого кристаллика.
Аморфные тела (стекло, смола, воск, янтарь, пластилин, пластмассы ) (аморфный в переводе –
бесформенный) представляют собой переохлажденные жидкости и не обладают четко выраженными
свойствами кристаллов, т.е. являются изотропными (нет строго порядка в расположении частиц).
Кристаллические и аморфные тела различаются свойствами.
При ударе кристаллические вещества распадаются на мелкие кристаллики определенной формы.
Аморфные тела при разрушении образуют осколки неопределенной формы.
Кристаллические вещества имеют строго определенную температуру плавления- при нагревании
атомы в узлах кристаллической решетки начинают колебаться и в итоге не могут удерживаться
в кристаллической решетке и вещество плавится. Аморфные тела не имеют строго
определенной температуры плавления,т.к атомы расположены беспорядочно и при повышении
температуры они приобретают свободу движения, превращаясь в очень вязкую жидкость.
в

11.

12.

13.

14.

15.

16.

17.

18.

19.

20.

21.

22.

23.

24.

Проводники это вещества, имеющие в своей структуре массу
свободных электрических зарядов, способных перемещаться
под воздействием внешней силы по всему объёму материала.
К группе проводников в электростатическом поле относят
металлы и их соединения, некоторые виды
электротехнического угля, растворы солей (кислот, щелочей),
ионизированные газы. Лучшим проводящим материалом
считается металл, например, золото, платина, медь, алюминий.
К неметаллическим веществам, проводящим ток, относится
углерод.

25.

Диэлектрики – вещества, противоположные по своим
свойствам проводникам. При отсутствии нагревания
заряженные частицы в нейтральном атоме тесно
взаимосвязаны и не могут осуществлять движения в
объеме материала. В связи с этим электрический ток
в непроводнике протекать не может.

26.

К материалам, непроводящим электрический ток,
относят: керамику, резину, бумагу, стекло, фарфор,
смолу, сухую древесину. Лучшим диэлектриком
считается газ. Качества диэлектриков зависят от
температуры и влажности среды, в которой они
находятся.
Проводники и диэлектрики активно используют в
электротехнической области. Пример – материалом, из
которого производят провода (кабели), служат проводники,
изготовленные из металла. Изолирующие оболочки для них
производят из диэлектриков – полимеров.

27.

28.

29.

Свойства проводников
Основными характеристиками проводников электричества являются:
сопротивление, электропроводность.
При движении электронов по проводящему веществу происходят их столкновения с
ионами и атомами. Это приводит к возникновению сопротивления.
Если между двумя проводниками создать разность потенциалов, то через третий,
их соединяющий, потечет электрический ток.
Направление его движения будет от большего потенциала к меньшему. В этом
случае носителями будут электроны, не связанные между собой, которые
определяют значение электропроводимости вещества.
Электропроводность – возможность материала пропускать электрический ток.
Этот показатель обратно пропорционален сопротивлению материала, измеряется в
сименсах.
В зависимости от носителей заряда, электропроводность может быть: электронной,
ионной, дырочной.