Электрический ток в различных средах. Электрический ток в металлах

1. Электрический ток в различных средах

2. Электрический ток в различных средах

Электрический ток в металлах
Электрический ток в полупроводниках
Электрический ток в p-n-переходах
Ток в растворах и расплавах электролитов
Электрический ток в вакууме
Электрический ток в газах

3. По мере изучения темы, заполните таблицу

Признак
сравнения
Определение
Носители электрического тока
Модель среды
Способы генерации свободных
заряженных частиц
Зависимость удельного
сопротивления
от увеличения температуры
Специфические факторы,
влияющие на проводимость
Вольтамперная
характеристика (график)
Металл
ы
Полупро
водники
Электр
олиты
Вакуу
м
Газ

4. Электрический ток в металлах

5.

Носителями заряда в металлах
являются свободные электроны

6.

При увеличении напряжения в
проводнике сила тока возрастает:
I
U Vдр I
Закон Ома
U
I
R
U

7.

При увеличении температуры
проводника сила тока
уменьшается:
T Vион ,Vдр I

8.

Сопротивление проводника находится в
прямой зависимости от температуры:
R R0 (1 t )
Удельное сопротивление металлов
линейно зависит от температуры:
0 (1 t )

9. Закономерности протекания электрического тока в металлах находят применение в вольтметрах и термометрах сопротивления.

10. В металлических проводниках

Носители заряда – свободные
электроны
Сила тока находится в прямой
зависимости от напряжения и в
обратной от сопротивления
Сопротивление металлов зависит от
температуры

11. Электрический ток в полупроводниках

12.

К
полупроводникам
относится
ряд
материалов, находящийся между металлами
и диэлектриками (изоляторами). Носителями
заряда
в
полупроводниках
являются
свободные электроны и «дырки» («дыркой»
называют
перемещающееся
место
в
кристалле с недостатком одного электрона).

13.

При увеличении напряжения в
полупроводнике возрастает
сила тока:
U Vэл ,Vд I
I
Закон Ома
U
U
I
R

14.

В
полупроводнике
увеличении температуры
возрастает сила тока :
при
T nэл ,Vд I ,
Увеличивается
количество
освобожденных
в
единицу
времени
электронов, что приводит к уменьшению
сопротивления.

15.

Увеличение
освещенности
сопровождается увеличением
силы тока:
nэл , nд I

16. Приборы, в которых используется зависимость электрического сопротивления полупроводниковых кристаллов…

от
температуры,
называют
терморезисторами (термисторами)
от
освещенности,
фоторезисторами
называют

17. В полупроводниках

Заметная
электропроводимость
возникает
лишь
при
комнатных
температурах
С
ростом
температуры
падает
сопротивление, к уменьшению удельного
сопротивления
приводит
внедрение
примесей
Сила
тока
находится
в
прямой
зависимости
от
температуры,
напряжения и освещенности
Носители
заряда
–
свободные
электроны и дырки

18. электронно-дырочный переход

электроннодырочный переход

19.

Граница раздела проводников p-типа и
n-типа называется p-n-переходом. Pn-переход пропускает электрический ток
при
одной
полярности
включения
напряжения и не пропускает ток при
другой полярности включения. При
запирающем (обратном) направлении
поля сила тока очень мала, в пропускном
(прямом) направлении поля сила тока
значительно больше.
Свойство односторонней проводимости
диода используется для выпрямления
переменного тока.

20. Носителями заряда в p-n-переходах являются

Носителями заряда в pn-переходах являются
В p-области – «дырки»
В n-области - электроны

21.

I
0
U
Прямой ток – запирающий слой сужается:
R I 0
Обратный ток
расширяется:
–
запирающий
R I 0
слой

22.

В
настоящее
полупроводниковые
время
диоды
(полупроводники с одним электроннодырочным переходом) и транзисторы
(полупроводниковые
устройства,
позволяющие
управлять
электрическими
сигналами,
усиливать
и
генерировать
электромагнитные
колебания)
нашли
широкое
применение
в
электронике,
радиотехнике,
вычислительной
технике,
автоматике.

23. Таким образом, …

P-n-переход обладает свойством
односторонней проводимости
Носители заряда: в p-области – «дырки»,
в n-области – электроны
Закономерности протекания
электрического тока применяются в
полупроводниковых диодах и
транзисторах (полевые или униполярные
(носители тока - либо электроны, либо дырки)
и биполярные (носители тока - и электроны,
и дырки) ).

24. Ток в растворах и расплавах электролитов

25.

Носителями заряда в электролитах
являются
положительные
и
отрицательные ионы

26.

Увеличение
напряжения
приводит
к
увеличению силы тока в р-рах и расплавах
электролитов
U V ;V I
Закон Ома
U
I
R
I
0
U

27.

При увеличении температуры
электролитах сила тока возрастает:
в
T n , n I
0 ,
а при увеличении силы тока
увеличивается масса выделившегося на
электроде вещества:
I V , N m
Закон Фарадея
m kQ kIt

28.

Явление электролиза нашло широкое применение в
технике.
С
помощью электролиза для защиты от
окисления производится покрытие поверхности
одного металла (различные предметы и детали
машин) другим (хромирование, никелирование и
т.п.)
Электролиз применяется в гальванопластике –
процессе получения отслаиваемых покрытий из
металлов
В полиграфической промышленности электролиз
применяют для создания стереотипов с матриц
Явление электролиза применяется для получения
многих металлов из раствора солей и т. п.
(например, получение алюминия из расплава
бокситов)

29. В растворах и расплавах электролитов

Носителями заряда являются положительные и
отрицательные ионы
К увеличению силы тока приводит увеличение
температуры и увеличение напряжения, что в
свою очередь влияет на увеличение массы
выделившегося на электроде вещества
Явление электролиза применяется на практике в
электрометаллургии,
гальваностегии,
гальванопластике.

30. Электрический ток в вакууме

31. Носителями заряда в вакууме являются электроны

32.

• Вакуум – отличный изолятор, т. к. в нем отсутствуют
свободные электрические заряды
• Явление термоэлектронной эмиссии – излучения
электронов с поверхности нагретого металла
наблюдается в электронной лампе (электроннолучевая трубка)
• На основе электронно-лучевой трубки созданы
осциллограф – прибор, предназначенный для
исследования
колебаний
и
других
быстропротекающих
процессов,
а
так
же
телевизионный передатчик и приемник
• Самый
простой
электровакуумный
прибор
–
вакуумный
диод.
Его
основное
свойство,
используемое
в
практике
–
односторонняя
проводимость
• Вакуумный триод - электровакуумный прибор, в
котором между катодом и анодом помещается третий
электрод

33.

При подаче на катод положительного знака
напряжения, а на анод отрицательного знака,
испущенные
катодом
электроны
не
могут
достигнуть анода, так как электрическое поле
действует на них в противоположном направлении.
Других свободных носителей электрического заряда
в вакууме нет, нет и электрического тока через диод.
Обратный
ток
А
I
Iн
В
С
Прямой ток
O
U
ОА : U N эл 0 I 0
OB : U N эл I
BC : U N эл const I н const
(ток
достиг
насыщения)

34.

Увеличение
силы
тока
наблюдается при увеличении
температуры:
T N эл I н

35. В вакууме

Носители заряда – электроны
Свойство
односторонней
проводимости
диода используется на практике для
выпрямления переменного тока
Сила тока в вакууме зависит от температуры
и напряжения
Закономерности протекания электрического
тока нашли свое применение на практике в
вакуумных диодах, вакуумных триодах,
электронно-лучевых трубках.

36. Электрический ток в газах

37.

Газ может стать проводником электрического
тока, если в результате какого-то процесса
часть его атомов ионизируется и появляются
положительные и отрицательные ионы.
Значения
температуры,
при
которой
начинается термическая ионизация газа, для
разных газов различны, т. к. различны
значения энергии связи электронов в
различных атомах
Газ в ионизированном состоянии называется
плазмой

38. Носители электрического заряда в газах – положительные ионы и электроны

39.

OB : U V , N , N эл I
ВС : U N const , N эл const I const
CD : U nэл , nион , N эл , N ион I
D
I
В
С
Iн
O
U
•На участке BC ток достиг насыщения
•OBC – участок несамостоятельного разряда
•CD – область самостоятельного разряда

40. Увеличение температуры газа приводит к увеличению силы тока:

T nион , nэл , N ион , N эл , I

41. Виды газового разряда

Электрическая дуга (применяется при сварке
металлов, в прожекторах, в металлургии и
электротехнике)
Коронный (наблюдается перед грозой (или
во время) на остриях высокоподнятых
предметов)
Искровой (молния, полярное сияние)
Тлеющий ( в газоразрядных источниках
света,
газосветных лампах, цифровых
индикаторах)

42. В газах

Носители заряда – положительные
ионы, электроны
Сила
тока
линейно
зависит
от
температуры
Для того, чтобы газ стал проводником
эл. тока,
газ надо подвергнуть
действию
внешнего
ионизатора(
нагреванию,
электромагнитному
излучению)
Свойства газовых разрядов нашли
широкое применение : газосветные
трубки, сварка, плавка, резка металлов

43. Ответьте на вопросы:

1. Как и почему изменяется электрическое
сопротивление полупроводников при
увеличении температуры?
2. Чистая вода является диэлектриком.
Почему водный раствор соли NaCl
является проводником?
3. Если два цилиндра, один из которых
медный, а другой – алюминиевый, плотно
прижать друг к другу, а затем на
длительное время включить в цепь, то мы
не обнаружим проникновения веществ
цилиндров друг в друга. Почему?

44. Решите задачу.