Презентация к уроку Электрический ток в различных средах

Электрический ток в различных средах

Выполнила: Моравец Н.А. преподаватель ГАПОУ ЧО «Политехнический колледж» г. Магнитогорск

Заполнение таблицы

Среда

Носители

Металл

заряда, способы получения

Основные законы, особенности

Электролит

Вольт-амперная характеристика

Полупроводник

Применение в технике, быту

Газ

Плазма

Вакуум

Цели занятия:

Сегодня на уроке мы должны:

• выяснить закономерности прохождения тока в различных средах;
• выяснить физическую природу тока в этих средах;
• обратить внимание на механизм образования свободных носителей электрических зарядов;
• рассмотреть применение электрического тока в различных средах.

Электрический ток в металлах;

Электрический ток в электролитах;

Электрический ток в полупроводниках;

Электрический ток в газах;

Электрический ток в плазме;

Электрический ток в вакууме.

Электрический ток в металлах

Опыт Рикке, 1901 год

I ≈0,1 А q=3,5 * 10 6 Кл

ионы Ме не переносят заряд " width="640"

Опыт Рикке, 1901 год

Вывод:

не происходит переноса вещества = ионы Ме не переносят заряд

Опыт Мандельштама и Папалекси, 1913 год Опыт Толмена и Стюарта, 1916 год

Опыт Мандельштама и Папалекси, 1913 год Опыт Толмена и Стюарта, 1916 год

Вывод:

электрический ток в М е обусловлен движением электронов

Друде, 1900 год

Классическая электронная теория:

• Свободные электроны в Ме ведут себя как молекулы идеального газа (электронный газ);
• Движение свободных электронов подчиняются законам классической механики Ньютона;
• Свободные электроны в процессе хаотического движения сталкиваются с ионами кристаллической решетки;
• И при этом столкновении электроны передают всю свою кинетическую энергию ионам.

Вольт-амперная характеристика Ме

• R=const

I, A

0

U, B

Вольт-амперная характеристика Ме

• R≠const

I, A

0

U, B

Зависимость сопротивления от температуры

Т ↑ R↑ I↓

Зависимость сопротивления от температуры

температурный коэффициент сопротивления

Камерлинг Оннес, 1911 год

Сверхпроводимость – явление потери Ме электрического сопротивления при определенной температуре .

Применение сверхпроводимости

Электрический ток в электролитах

Электролиты

Электролиты

NaCl

ионная проводимость

Молекула воды

Образование ионов

Образование ионов

Образование ионов

Майкл Фарадей

22.09.1791 г. – 25.08.1867 г.

Электролитическая диссоциация

процесс распада нейтральных молекул под действием полярных молекул воды

Электролиз

процесс, связанный с окислите-льновосстановительными реак-циями, при которых на электродах выделяется вещество.

Майкл Фарадей, 1833 год

• 1 – й закон

или

k – электрохимический эквивалент

Майкл Фарадей, 1833 год

• 2 – й закон

постоянная Фарадея

• М – молярная масса вещества;
• n – валентность вещества

Вольт-амперная характеристика электролита

I, A

0

U, B

Применение электролиза

• Б.С. Якоби, 1838 год - гальванопластика

Применение электролиза

• гальваностегия

Электрический ток в полупроводниках

Полупроводники

это вещества, которые занимают промежуточное положение между проводниками и диэлектриками.

Полупроводники

R, Ом

Металл

Полупроводник

Т↑, то R↓

0

T, K

Полупроводники

Полупроводники

Полупроводники

Т↑

Собственная проводимость

электронно-дырочная проводимость

Примесная проводимость

• 1 случай

n-типа

донорная примесь

Примесная проводимость

• 2 случай

р-типа

акцепторная примесь

p-n-переход

е

+

запирающий слой

Вольт-амперная характеристика п/п

I, A

0

U, B

— +

прямое включение

Вольт-амперная характеристика п/п

I, A

0

U, B

+ —

обратное включение

Применение

Полупроводниковые приборы

Применение

Полупроводниковые приборы

Применение

Электрический ток в газах

Ионизация газа

процесс расщепления нейтральных молекул на ионы и электроны.

Обратный процесс – рекомбинация

Способы ионизации:

• термическая;
• электронный удар …

Ионная проводимость

• положительные ионы;
• отрицательные ионы;
• свободные электроны.

Виды газовых разрядов

Протекание тока в газах называют газовым разрядом .

несамостоятельный

самостоятельный

Виды самостоятельного разряда

• искровой

Искровой разряд сопровождается выделением большого количества теплоты, ярким свечением газа, треском или громом.

Виды самостоятельного разряда

• тлеющий

Тлеющий разряд наблюдается в газах при низких давлениях.

Виды самостоятельного разряда

• коронный

Коронный разряд возникает при нормальном давлении в газе, находящемся в сильно неоднородном электрическом поле (например, около остриев или проводов линий высокого напряжения).

Виды самостоятельного разряда

• дуговой

Основной причиной дугового разряда является интенсивное испускание термоэлектронов раскаленным катодом. Эти электроны ускоряются электрическим полем и производят ударную ионизацию молекул газа.

Вольт-амперная характеристика

I, A

В

A

0

U, B

Электрический ток в плазме

Плазма

– это состояние вещества, когда в целом оно электрически нейтрально, но содержит в свободном состоянии и положительно, и отрицательно заряженные носители заряда.

• низкотемпературная (t≈1*10 3 °С)
• высокотемпературная (t≈1*10 6 °С)

Применение плазмы

• Низкотемпературная плазма применяется в газоразрядных источниках света - в светящихся трубках рекламных надписей, в лампах дневного света. Газоразрядную лампу используют во многих приборах, например, в газовых лазерах - квантовых источниках света.
• Высокотемпературная плазма применяется в магнитогидродинамических генераторах.
• Недавно был создан новый прибор - плазмотрон. В плазмотроне создаются мощные струи плотной низкотемпературной плазмы, широко применяемые в различных областях техники: для резки и сварки металлов, бурения скважин в твердых породах и т.д.

Электрический ток в вакууме

Вакуум

Вакуум – состояние газа, при котором свободный пробег частицы больше размера сосуда.

Томас Эдисон

11.02.1847 г. – 18.10.1931 г.

Опыт Эдисона

Термоэлектронная эмиссия

испускание электронов из металлов  при его нагревании

Ток в вакууме

электронная проводимость

Применение

вакуумный диод

для выпрямления переменного тока

Вольт-амперная характеристика

I, A

0

U, B

Применение

электроннолучевая трубка

вакуумный триод

Применение

электронный пучок (электронная пушка)

электронная сварка

Применение

рентген аппарат

линейный ускоритель

Источники

• Классная физика. http://class-fizika.narod.ru /
• https://yandex.ru/images