«Электрический ток в различных средах»

Тема: «Электрический ток в различных средах»

Цель: рассмотреть природу электрического тока в металлах, жидкостях, газах и полупроводниках.

Введение

Электрический ток — это упорядоченное движение заряженных частиц. Однако в разных средах носители заряда отличаются, а значит, различаются и физические процессы, происходящие при прохождении тока. В этом докладе мы рассмотрим особенности протекания тока в металлах, растворах электролитов, газах и полупроводниках.

Основная часть

1. Электрический ток в металлах

В металлах носителями заряда являются свободные электроны. Металлы имеют кристаллическую решётку, в узлах которой находятся положительные ионы, а между ними — «электронный газ» из свободных электронов.

• При наложении электрического поля электроны начинают направленное движение — возникает ток.

• Сопротивление металлов обусловлено столкновениями электронов с ионами решётки.

• Сопротивление металлов растёт с температурой (так как усиление колебаний ионов затрудняет движение электронов).

Закон Ома для участка цепи: �=��I=RU​ выполняется для металлов в широком диапазоне напряжений.

2. Электрический ток в жидкостях (электролитах)

В растворах солей, кислот и щелочей носителями заряда являются положительные и отрицательные ионы. Процесс распада молекул на ионы называется электролитической диссоциацией.

Электролиз — явление выделения вещества на электродах при прохождении тока через электролит. Управляется законами Фарадея.

Применение:

• Гальванотехника (нанесение покрытий)

• Очистка металлов (рафинирование)

• Получение химических веществ

Важно: при прохождении тока через электролит происходит перенос вещества, поэтому сопротивление электролитов уменьшается с температурой (из-за роста числа ионов).

3. Электрический ток в газах

В обычном состоянии газы являются диэлектриками (нет свободных носителей). Однако под действием внешних факторов:

• ионизатор (высокая температура, ультрафиолет, рентгеновское излучение);

• электрическое поле большой напряжённости;

газ становится проводником.

Носители заряда в газах:

• электроны

• положительные и отрицательные ионы

Самостоятельный газовый разряд происходит без внешнего ионизатора (например, искра, молния, дуга).

Применение:

• Газоразрядные лампы (неоновые, ртутные)

• Электросварка

• Искровые свечи в ДВС

4. Электрический ток в полупроводниках

Полупроводники (кремний, германий, арсенид галлия) занимают промежуточное положение между проводниками и диэлектриками.

Носители заряда:

• электроны (проводимость n-типа)

• дырки (проводимость p-типа)

Особенность полупроводников — сильная зависимость сопротивления от температуры (при нагревании сопротивление резко падает) и от освещения (фотоэффект).

На основе полупроводников созданы:

• Диоды, транзисторы (основа всей электроники)

• Солнечные батареи

• Терморезисторы и фоторезисторы

Заключение

Электрический ток в разных средах имеет свою природу и особенности:

• В металлах — электронная проводимость.

• В жидкостях — ионная проводимость с переносом вещества.

• В газах — ионно-электронная проводимость, требующая внешних условий.

• В полупроводниках — электронно-дырочная проводимость, лежащая в основе современной электроники.

Понимание этих механизмов необходимо для создания новых материалов и устройств — от аккумуляторов до микропроцессоров.

Список литературы:

1. Перышкин А.В. Физика. 8 класс. — М.: Дрофа.

2. Мякишев Г.Я. Физика. 10–11 классы. — М.: Просвещение.

3. Касьянов В.А. Физика. 10 класс. — М.: Дрофа.