Описание презентации по отдельным слайдам:
1 слайд
Описание слайда:
Электрическая проводимость различных веществ. Электронная проводимость металлов Выполнила Бредер Анастасия Уценица 10 «А» класса
2 слайд
Описание слайда:
3 слайд
Описание слайда:
Характеристика проводников Проводник – тело, проводящее электрический ток. Различают проводники первого и второго рода. Все металлы и их сплавы относятся к проводникам первого рода. Водные растворы кислот, солей и щелочей – второго. Чем выше температура тела, тем меньше оно проводит электрический ток, и, наоборот, со снижением температуры проводимость увеличивается. Металлы с высокой проводимостью используют для кабелей, проводов, обмоток трансформаторов. Металлы и сплавы с низкой проводимостью применяются в лампах накаливания, электронагревательных приборах, реостатах. Основной параметр, характеризующий проводник – электрическое сопротивление. Оно выражается отношением падения напряжения в проводнике к току, протекающему по нему, и зависит от температуры окружающей среды. Хорошим считается проводник, оказывающий небольшое сопротивление. К примеру, алюминиевый проводник с сечение 2,5 квадратных миллиметра, пропускает заряженных частиц намного меньше, чем медный проводник в 2,5 квадратных миллиметра диаметром. Когда пропускают ток через каждый из них с силой тока в 25 ампер (5,5 киловатт), медный проводник сильно нагревается, в то время как алюминиевый нагревается настолько, что расплавляет изоляцию вокруг себя. В таком случае, если нет автоматической защиты, происходит короткое замыкание.
4 слайд
Описание слайда:
Применение проводников Проводники используют для заземления электроустановок. В качестве заземляющих проводников и заземлителей используют металлические конструкции сооружений и зданий, соблюдая при этом непрерывность и проводимость цепи. Для заземляющих проводников используют обычно сталь. Если необходимы гибкие перемычки и в других случаях, применяют медь. Проводники также могут использоваться для выравнивания потенциалов. Особую роль это играет в животноводческих помещениях, где практически всегда сырые полы и большое количество заземленных металлоконструкций различного типа. Животные прикасаются к металлическим поверхностям стоя на влажной поверхности, тем самым получая электрические импульсы. Животноводство становится неэффективным из-за низкой удойности коров. Нежелательные последствия предотвращают, выравнивая потенциалы поверхности пола и металлических конструкций, путем закладки заземленных круглых стальных проводников. Проводники используют в громоотводе, отводя молнию в землю, чтобы она не нанесла никаких повреждений. Существуют проводники с высоким удельным сопротивлением, которые стойкие к окислению. Такие материалы применяют в электронагревательных приборах, они обладают высокой пластичностью и могут вытягиваться в тонкую проволоку и выкатываться в фольгу. Одним из таких проводником является алюминий.
5 слайд
Описание слайда:
6 слайд
Описание слайда:
Экспериментальное доказательство того, что ток в металлах создается свободными электронами, было дано в опытах Л.И. Мандельштама и Н. Д. Папалекси (1912 г., результаты не были опубликованы), а также Т. Стюарта и Р. Толмена (1916 г.). Они обнаружили, что при резкой остановке быстро вращающейся катушки в проводнике катушки возникает электрический ток, создаваемый отрицательно заряженными частицами - электронами.
7 слайд
Описание слайда:
Движение электронов в металле Электроны под влиянием постоянной силы, действующей на них со стороны электрического поля, приобретают определенную скорость упорядоченного движения. Эта скорость не увеличивается в дальнейшем со временем, т.к. со стороны ионов кристаллической решетки на электроны действует некоторая тормозящая сила. Эта сила подобна силе сопротивления, действующей на камень, когда он тонет в воде. Построить удовлетворительную количественную теорию движения электронов в металле на основе законов классической механики невозможно. Дело в том, что условия движения электронов в металле таковы, что классическая механика Ньютона неприменима для описания этого движения.
8 слайд
Описание слайда:
краткое содержание других презентаций«Физика «Равномерное прямолинейное движение»» - Уравнение движения. Решение. Виды движения. Равномерное прямолинейное движение. Построить графики. Что называется механическим движением. Какое движение называется прямолинейным. Величина, равная пути пройденному в единицу времени. График скорости. График пути. Простейший вид движения. Уравнение движения тела. График координаты.
««Внутренняя энергия» 10 класс» - Внутренняя энергия одноатомного идеального газа. Изменение внутренней энергии. Единицей измерения энергии является Джоуль. Давление. Изотермический процесс. Повторим графики изопроцессов. Графики изопроцессов. Средняя кинетическая энергия одного атома. Термодинамическая система состоит из большого количества микрочастиц. Два определения внутренней энергии. Молекулярно-кинетическое толкование понятия внутренней энергии.
«Программа энергосбережения» - Щели в оконных рамах. Анализ потребления топливно-энергетических ресурсов. Повышение энергоэффективности. Цветной телевизор. Анкета. Проблема разумного использования энергии. Светофоры. Энергопотребление. Холодильник. Программа повышения энергетической эффективности. Рациональное использование энергии. Умное потребление. С уважением к энергосбережению. Кран. Огромные потери тепла. Острова. Энергетические проблемы человечества.
«Закон сохранения импульса тела» - Снаряд. Изучить «импульса тела». Выполнить рисунок. Сборник задач. Графическая интерпретация. Стальная пуля. Ньютон. Направление импульса. Физическая разминка. Система взаимодействующих тел. Мотивация к изучению нового материала. Ядро. План изучения физической величины. Природа. Решение задач. Закон сохранения импульса. Рассмотрим систему двух взаимодействующих тел. Человек. Экспериментальное подтверждение закона.
«Напряжённость поля» - Какая стрелка на рисунке указывает направление вектора напряженности электрического поля. Напряженность поля точечного заряда. Укажите точку, в которой напряженность поля может быть нулевой. Создатели электродинамики. Электростатическое поле создается системой двух шаров. Благодаря принципу суперпозиции для нахождения напряженности поля системы заряженных частиц в любой точке достаточно знать выражение напряженности поля точечного заряда.
«Фарадей» - Экспериментальные исследования. Первые самостоятельные исследования. Индукционный ток. Ток. Трансформатор. Электродвигатель. Королевский институт. Черный круг. Знакомство с биографией. Моменты замыкания. Начало работы в Королевском институте. Фарадей по праву считается одним из основателей электротехники. Изменение магнитного поля. Фарадей наглядно доказал разницу температур отдельных частей пламени.
1 слайд
2 слайд
3 слайд
Электрические свойства веществ Проводники Полупроводники Диэлектрики Хорошо проводят электрический ток К ним относятся металлы, электролиты, плазма … Наиболее используемые проводники – Au, Ag, Cu, Al, Fe … Практически не проводят электрический ток К ним относятся пластмассы, резина, стекло, фарфор, сухое дерево, бумага … Занимают по проводимости промежуточное положение между проводниками и диэлектриками Si, Ge, Se, In, As Разные вещества имеют различные электрические свойства, однако по электрической проводимости их можно разделить на 3 основные группы: Вещества
4 слайд
5 слайд
Природа электрического тока в металлах Электрический ток в металлических проводниках никаких изменений в этих проводниках, кроме их нагревания не вызывает. Концентрация электронов проводимости в металле очень велика: по порядку величины она равна числу атомов в единице объёма металла. Электроны в металлах находятся в непрерывном движении. Их беспорядочное движение напоминает движение молекул идеального газа. Это дало основание считать, что электроны в металлах образуют своеобразный электронный газ. Но скорость беспорядочного движения электронов металле значительно больше скорости молекул в газе (она составляет примерно 105 м/с). Электрический ток в металлах
6 слайд
Опыт Папалекси-Мандельштама Описание опыта: Цель: выяснить какова проводимость металлов. Установка: катушка на стержне со скользящими контактами, присоединены к гальванометру. Ход эксперимента: катушка раскручивалась с большой скоростью, затем резко останавливалась, при этом наблюдался отброс стрелки гальванометра. Вывод: проводимость металлов - электронная. Электрический ток в металлах
7 слайд
Металлы имеют кристаллическое строение. В узлах кристаллической решетки расположены положительные ионы, совершающие тепловые колебания вблизи положения равновесия, а в пространстве между ними хаотично движутся свободные электроны. Электрическое поле сообщает им ускорение в направлении, противоположном направлению вектора напряженности поля. Поэтому в электрическом поле беспорядочно движущиеся электроны смещаются в одном направлении, т.е. движутся упорядоченно. - - - - - - - - - - Электрический ток в металлах
8 слайд
Зависимость сопротивления проводника от температуры При повышении температуры удельное сопротивление проводника возрастает. Коэффициент сопротивления равен относительному изменению сопротивления проводника при нагревании на 1К. Электрический ток в металлах
9 слайд
Собственная проводимость полупроводников Примесная проводимость полупроводников p – n переход и его свойства
10 слайд
Полупроводники Полупроводники – вещества у которых удельное сопротивление с повышением температуры уменьшается Собственная проводимость полупроводников Примесная проводимость полупроводников p – n переход и его свойства Электрический ток в полупроводниках
11 слайд
Собственная проводимость полупроводников Рассмотрим проводимость полупроводников на основе кремния Si Кремний – 4 валентный химический элемент. Каждый атом имеет во внешнем электронном слое по 4 электрона, которые используются для образования парноэлектронных (ковалентных) связей с 4 соседними атомами При обычных условиях (невысоких температурах) в полупроводниках отсутствуют свободные заряженные частицы, поэтому полупроводник не проводит электрический ток Si Si Si Si Si - - - - - - - - Электрический ток в полупроводниках
12 слайд
Рассмотрим изменения в полупроводнике при увеличении температуры При увеличении температуры энергия электронов увеличивается и некоторые из них покидают связи, становясь свободными электронами. На их месте остаются некомпенсированные электрические заряды (виртуальные заряженные частицы), называемые дырками. Si Si Si Si Si - - - - - - + свободный электрон дырка + + - - Электрический ток в полупроводниках
13 слайд
Таким образом, электрический ток в полупроводниках представляет собой упорядоченное движение свободных электронов и положительных виртуальных частиц - дырок Зависимость сопротивления от температуры R (Ом) t (0C) металл R0 полупроводник При увеличении температуры растет число свободных носителей заряда, проводимость полупроводников растет, сопротивление уменьшается. Электрический ток в полупроводниках
14 слайд
Донорные примеси Собственная проводимость полупроводников явно недостаточна для технического применения полупроводников. Поэтому для увеличение проводимости в чистые полупроводники внедряют примеси (легируют) , которые бывают донорные и акцепторные Si Si - - - As - - - Si - Si - - При легировании 4–валентного кремния Si 5–валентным мышьяком As, один из 5 электронов мышьяка становится свободным. As – положительный ион. Дырки нет! Такой полупроводник называется полупроводником n – типа, основными носителями заряда являются электроны, а примесь мышьяка, дающая свободные электроны, называется донорной. Электрический ток в полупроводниках
15 слайд
Акцепторные примеси Такой полупроводник называется полупроводником p – типа, основными носителями заряда являются дырки, а примесь индия, дающая дырки, называется акцепторной Если кремний легировать трехвалентным индием, то для образования связей с кремнием у индия не хватает одного электрона, т.е. образуется дырка Основа дает электроны и дырки в равном количестве. Примесь – только дырки. Si - Si - In - - - + Si Si - - Электрический ток в полупроводниках
16 слайд
17 слайд
Дистиллированная вода не проводит электрического тока. Опустим кристалл поваренной соли в дистиллированную воду и, слегка перемешав воду, замкнем цепь. Мы обнаружим, что лампочка загорается. При растворении соли в воде появляются свободные носители электрических зарядов. Электрический ток в жидкостях
18 слайд
Как возникают свободные носители электрических зарядов? При погружении кристалла в воду к положительным ионам натрия, находящимся на поверхности кристалла, молекулы воды притягиваются своими отрицательными полюсами. К отрицательным ионам хлора молекулы воды поворачиваются положительными полюсами. Электрический ток в жидкостях
19 слайд
Электролитическая диссоциация – это распад молекул на ионы под действием растворителя. Подвижными носителями зарядов в растворах являются только ионы. Жидкий проводник, в котором подвижными носителями зарядов являются только ионы, называют электролитом. Электрический ток в жидкостях
20 слайд
Как проходит ток через электролит? Опустим в сосуд пластины и соединим их с источником тока. Эти пластины называются электродами. Катод -пластина, соединенная с отрицательным полюсом источника. Анод - пластина, соединенная с положительным полюсом источника. Электрический ток в жидкостях
21 слайд
Под действием сил электрического поля положительно заряженные ионы движутся к катоду, а отрицательные ионы к аноду. На аноде отрицательные ионы отдают свои лишние электроны, а на катоде положительные ионы получают недостающие электроны. Электрический ток в жидкостях
22 слайд
Электролиз На катоде и аноде выделяются вещества, входящие в состав раствора электролита. Прохождение электрического тока через раствор электролита, сопровождающееся химическими превращениями вещества и выделением его на электродах, называется электролизом. Электрический ток в жидкостях
23 слайд
Закон электролиза Масса m вещества, выделившегося на электроде, прямо пропорциональна заряду Q, прошедшему через электролит: m = kQ = kIt. Это закон электролиза. Величину k называют электрохимическим эквивалентом. Опыты Фарадея показали, что масса выделившегося при электролизе вещества зависит не только от величины заряда, но и от рода вещества. Электрический ток в жидкостях
24 слайд
25 слайд
Газы в нормальном состоянии являются диэлектриками, так как состоят из электрически нейтральных атомов и молекул и поэтому не проводят электричества. Изолирующие свойства газов объясняются тем, что атомы и молекулы газов в естественном состоянии являются нейтральными незаряженными частицами. Отсюда ясно, что для того, чтобы сделать газ проводящим, нужно тем или иным способом внести в него или создать в нем свободные носители заряда – заряженные частицы. При этом возможны два случая: либо эти заряженные частицы создаются действием какого-нибудь внешнего фактора или вводятся в газ извне – несамостоятельная проводимость, либо они создаются в газе действием самого электрического поля, существующего между электродами – самостоятельная проводимость. Электрический ток в газах Электрический ток в газах
26 слайд
Проводниками могут быть только ионизированные газы, в которых содержатся электроны, положительные и отрицательные ионы. Ионизацией называется процесс отделения электронов от атомов и молекул. Ионизация возникает под действием высоких температур и различных излучений (рентгеновских, радиоактивных, ультрафиолетовых, космических лучей), вследствие столкновения быстрых частиц или атомов с атомами и молекулами газов. Образовавшиеся электроны и ионы делают газ проводником электричества. Процессы ионизации: электронный удар термическая ионизация фотоионизация Электрический ток в газах
27 слайд
Типы самостоятельных разрядов В зависимости от процессов образования ионов в разряде при различных давлениях газа и напряжениях, приложенных к электродам, различают несколько типов самостоятельных разрядов: тлеющий искровой коронный дуговой Электрический ток в газах
28 слайд
Тлеющий разряд Тлеющий разряд возникает при низких давлениях (в вакуумных трубках). Для разряда характерна большая напряженность электрического поля и соответствующее ей большое падение потенциала вблизи катода. Его можно наблюдать в стеклянной трубке с впаянными у концов плоскими металлическими электродами. Вблизи катода располагается тонкий светящийся слой, называемый катодной светящейся пленкой Электрический ток в газах
Для создания электрического тока в среде необходимо: - наличие заряженных частиц в этой среде; - внешнее электрическое поле. В различных средах эти условия выполняются по - разному. Рассмотрим некоторые из них: - металлы; - жидкости; - газы. Электрический ток в жидкостях
- Растворы солей, кислот и оснований, способные проводить электрический ток, называются электролитами .
- Прохождение электрического тока через электролит обязательно сопровождается выделением вещества в твёрдом или газообразном состоянии на поверхности электродов.
- Выделение вещества на электродах показывает, что в электролитах электрические заряды переносят заряженные атомы вещества – ионы .
- Этот процесс называется
- электролизом .
- Закон Фарадея:
- масса вещества, выделившегося на электроде за время ∆t при прохождении электрического тока, пропорциональна силе тока и времени:
- m= kI∆t .
- Это уравнение называется законом электролиза. Коэффициент k, зависящий от выделившегося вещества, называется электрохимическим эквивалентом вещества .
- Так как этот химический процесс протекает длительное время (в нашем опыте – 30 минут), то на катоде отлагается медь (красный налёт), выделяющаяся из электролита. При этом электролит вместо ушедших на катод молекул меди получает новые молекулы меди за счет растворения второго электрода - анода.
- Явление электролиза применяется на практике
- - для получения многих металлов из раствора солей;
- - для защиты от окисления или для украшения - производится покрытие различных предметов и деталей машин тонкими слоями таких металлов, как хром, никель, серебро, золото;
- - в гальванопластике – получение отслаиваемых покрытий;
- - для получения электронных плат (основ всех электронных изделий);
- - для создания копий с рельефных поверхностей;
- - для получения стереотипов для книг высококачественной печати.
- Опыт Р.Толмена – Т.Стю-арта
- График зависимости удельного сопротив-
- ления от температуры
- Это выражается формулами:
- R=R0(1+ αt) , ρ = ρ0 (1+αt).
- Здесь α - температурный коэффициент сопротивления. Его значения очень малы и определены в таблице удельного сопротивления.
- У чистых металлов: α = 1/273 К-1.
- У сплавов: 10-5 – 10-6 К -1
- Термометр сопротивления
- это свойство некоторых материалов обладать строго нулевым электрическим сопротивлением при
- достижении ими темпера
- туры ниже определённого значения. Существует 26
- чистых элементов, сплавов, переходящих в сверхпрово
- дящее состояние.
- Газы в нормальном состоянии являются диэлектриками, так как состоят из электрически нейтральных атомов и молекул и поэтому не проводят электричества.
- Проводниками могут быть только ионизированные газы,
- в которых содержатся электроны, положительные и отрицательные ионы.
- В этом случае среде необходим внешний ионизатор.
- Роль такого ионизатора играют нагревание и излучение.
- Прохождение электрического тока через газы называют газовым разрядом.
- Несамостоятельным газовым разрядом называется такой разряд, который, возникнув при наличии электрического поля, может существовать только под действием внешнего ионизатора.
- Самостоятельный разряд - такой газовый разряд, в котором носители тока возникают в результате тех процессов в газе, которые обусловлены приложенным к газу напряжением.
- Т. е. данный разряд продолжается и после прекращения действия ионизатора.
- Разновидности такого разряда:
- - искровой;
- - дуговой;
- - коронный;
- - тлеющий.
- Искровой разряд
- возникает между двумя электро-дами, заряжен-ными разными зарядами и име-ющие большую разность потен-циалов. Он кра-тковременный, его механизм - электронный удар.
- Молния - вид искрового разряда.
- Если после получения искрового разряда от мощного источ-ника постепенно уменьшать расстояние между электродами, то разряд из прерывистого становится непрерывным возни-кает новая форма газового разряда, называемая дуговым разрядом .
- Освещение
- Сварка
- Ртутная дуга.
- В сильно неоднородных электрических полях, образующихся, например, между острием и плоскостью или между проводом линии электропередачи и поверхностью Земли, возникает особая форма самостоятельного разряда в газах,
- называемая коронным разрядом.
- Громоотвод (Подсчитано, что в атмосфере всего земного шара происходит одновременно около 1800 гроз, которые дают в среднем около 100 молний в секунду. Поэтому, защита от молнии представляет собой важную задачу).
- Это разряд, возникающий при пониженном давлении.
- При понижении давления увеличивается длина свободного пробега электрона, и за время между столкновениями он успевает приобрести достаточную для ионизации энергию в электрическом поле с меньшей напряженностью. Разряд осуществляется электронно-ионной лавиной.
- Гелий Неон Ксенон
- 1. Применение электролиза:
- https://fs00.infourok.ru/images/doc/161/185478/img7.jpg
- 2. Опыт Т.Стюарта – Р.Толмена:
- https://fs00.infourok.ru/images/doc/86/103927/hello_html_m5ab75448.gif
- 3. График зависимости сопротивления:
- - https://ds04.infourok.ru/uploads/ex/0eea/000097a1-40f35dcb/310/img9.jpg
- 4. Электрометр:
- http://edufuture.biz/images/e/e5/A16.28.jpg
- 5. .Молния:
- http://thoughts-about-life.ru/wp-content/uploads/2012/02/molniya-1024x768.jpg
- 6.Дуговой разряд:
- http://sony.iiteco.ru/http/ftpfolder/Tesla/tesla1.jpg
- http://900igr.net/datai/fizika/Tok-v-razlichnykh-sredakh/0032-025-Dugovoj-razrjad.jpg
- 7.Коронный разряд:
- https://www.estnauki.ru/images/stories/kor-razr.jpg
- http://turoboz.ru/cmsdb/article_images/images/1194080299(1).jpg
- 8.Громоотвод:
- http://pandia.ru/text/77/296/images/image006_16.gif
- 9. Тлеющий разряд:
- http://таурус-нск.рф/wp-content/gallery/molnia_udarila_rightinbuttchicks/zashchita-ot-molnii-poselka.jpg
- 10. Физика: Учеб. для 10 кл. общеобразоват. учреждений / Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев, Н.Н. Сотский. – 10-е изд. – М.: Просвещение, 2011. – 336 с.
