lektsiya 11 (E`l. tok v razl. sredah)

1. Лекция 11

Тема
Электрический
ток в различных
средах

2. Вопросы лекции

1. Электрический ток в металлах
2. Электрический ток в
электролитах
3. Электрический ток в газах
4. Электрический ток в вакууме
5. Электрический ток в
полупроводниках

3. Носители тока в различных средах

1. В металлах – свободные электроны
2. В электролитах – положительные и
отрицательные ионы
3. В газах – электроны, положительные и
отрицательные ионы
4. В вакууме – электроны
5. В полупроводниках – электроны и «дырки»

4.

1. Электрический ток
в металлах

5.

В металлах
электрический ток
проводят свободные
электроны.
Электроны,
потерявшие связь со
своим атомом,
называют свободными

6.

2. Электрический ток
в электролитах

7.

Жидкий проводник
называется
электролитом.
Электролитами являются
растворы солей, кислот и
щелочей.

8.

Электрический ток в
электролитах проводят
положительные и
отрицательные ионы,
которые образуются в
результате
электролитической
диссоциации.

9.

Электролитическая
диссоциация – распад
молекул растворенного
вещества на положительные
и отрицательные ионы под
действием растворителя.

10.

Прохождение электрического
тока через электролит,
сопровождающееся
химическими превращениями
вещества и выделением его на
электродах, называется
электролизом.

11.

Электроды – это металлические
пластины (стержни), создающие
электрическое поле в электролите.
Электроды соединены с полюсами
источника тока.
При появлении электрического поля
отрицательные ионы (анионы)
движутся к аноду (положительный
электрод), а положительные
(катионы) – к катоду (отрицательный
электрод).

12.

13.

Катод – отрицательно
заряженный электрод.
Анод – положительно
заряженный электрод.

14. Закон Фарадея

Масса вещества m, выделившегося на электродах, прямо
пропорциональна количеству электричества q, пройденного
через электролит.
m = kq
k - электрохимический эквивалент (количество вещества,
которое должно выделиться на электроде при прохождении
через электролит единицы количества электричества, кг/Кл)

15. Применение электролиза

1. Гальваностегия (никелирование, серебрение и т.д.)
2. Гальванопластика (изготовление копий) 1838 г. (Б.С.
Якоби)
3. Очистка металлов, полученных при выплавке из руды, от
примесей.
4. Промышленный способ получения кислорода и водорода.
5. Электрополировка поверхностей.

16.

3. Электрический ток
в газах

17.

Газы являются диэлектриками.
Для того, чтобы газ проводил
электрический ток, его
необходимо ионизировать, т.е.
образовать заряженные частицы
(электроны, положительные и
отрицательные ионы) из
нейтральных атомов.

18.

В газах электрический ток
проводят положительные и
отрицательные ионы и
электроны.
Процесс протекания
электрического тока через газ
называется газовым
разрядом.

19.

Разряд в газе, который
происходит под действием
внешнего ионизатора (высокая
температура, ультрафиолетовое и
рентгеновское излучение , γ-лучи,
потоки заряженных элементарных
частиц), называется
несамостоятельным разрядом.

20.

Самостоятельный
газовый разряд – разряд
в газе, сохраняющийся
после прекращения
действия внешнего
ионизатора

21. Виды самостоятельного разряда

• Первичная ударная ионизация - при высоком напряжении
заряженные частицы движутся с большой скоростью и
встречаясь с нейтральным атомом отрывают от него
электрон.
• Термоэлектронная эмиссия - с горячего катода вылетают
электроны.
• Вторичная ударная ионизация - при высоком напряжении
положительные ионы, двигаясь с большой скоростью,
ударяясь о катод выбивают из него электроны.

22. Виды разрядов в газе при атмосферном давлении

• Дуговой разряд или электрическая дуга – разряд в
газе, происходящем при раскаленном катоде или при
высоком напряжении между электродами (прожектор,
проекционная лампа, электросварка).
• Искровой разряд – прерывистый разряд в газе,
происходящий при высоком напряжении (молния).
• Коронный разряд («огни Эльма») наблюдается в
сильно неоднородных полях при сравнительно
больших давлениях (у заряженного острия, около
проводов при большом напряжении).
• Тлеющий разряд – разряд в разреженных газах,
сопровождающийся слабым свечением
(люминесцентная лампа)

23.

Плазма — частично или
полностью
ионизированный газ, в
котором плотности
положительных и
отрицательных зарядов
практически одинаковы

24. Вольт-амперная характеристика газового разряда

25.

4. Электрический ток
в вакууме

26.

Вакуум является
диэлектриком.
Электрический ток в
вакууме проводят
электроны, вылетевшие в
результате
термоэлектронной
эмиссии.

27.

Электровакуумный диод — вакуумная
двухэлектродная электронная лампа. Катод диода
нагревается до температур, при которых
возникает термоэлектронная эмиссия. При подаче
на анод отрицательного относительно катода
напряжения все эмитированные катодом электроны
возвращаются на катод, при подаче на анод
положительного напряжения часть эмитированных
электронов устремляется к аноду, формируя его ток.
Таким образом, диод выпрямляет приложенное к нему
напряжение. Это свойство диода используется для
выпрямления переменного
тока и детектирования сигналов высокой частоты.

28. Условное обозначение и устройство и принцип действия электровакуумного диода

29.

Электровакуумный триод—
электронная лампа, позволяющая
входным сигналом управлять током в
электрической цепи. Имеет
три электрода:
- термоэлектронный катод (прямого или
косвенного накала)
- анод
- одна управляющая сетка

30. Условное обозначение электровакуумного триода

31.

5. Электрический ток
в полупроводниках

32.

Полупроводник — материал, который
по своей удельной
проводимости занимает промежуточное
место между проводниками
и диэлектриками и отличается от
проводников сильной
зависимостью удельной
проводимости от концентрации
примесей, температуры и воздействия
различных видов излучения.

33.

Основным свойством
полупроводника является
увеличение
электрической
проводимости с ростом
температуры

34. Зависимость от температуры сопротивлений проводников и полупроводников

35.

Атом, потерявший электрон
становится атомом с вакантным
местом и играет роль
положительно заряженной
частицы и называется дыркой.
Электрический ток в
полупроводниках проводят
электроны и дырки.

36.

В чистых полупроводниках
число электронов равно
числу дырок.
Проводимость в чистых
полупроводниках называют
собственной.
Проводимость в
полупроводниках с примесью
называют примесной.

37.

В зависимости от того, отдаёт
примесной атом электрон или
захватывает его, примесные
атомы
называют донорными или
акцепторными.

38.

Р-n переход (электронно-дырочный
переход) — область
соприкосновения
двух полупроводников с разными
типами проводимости —
дырочной (p, от англ. positive —
положительная) и электронной (n,
от англ. negative — отрицательная).

39. Запирающий слой в р-n- переходе

40. Р-n переход при прямом включении

41. Р-n переход при обратном включении

42. Вольт-амперная характеристика полупроводникового диода

43. Полупроводниковый диод

44. Полупроводниковый триод (транзистор)

45. Полупроводниковые приборы

•Диоды
•Транзисторы
•Стабилитроны
•Тиристоры
и
т. д.