Электрический ток в различных средах

1.

2. План занятия:

1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Понятие электрического тока
Физический диктант
Электрический ток в металлах
Электрический ток в жидкостях
Электрический ток в газах
Электрический ток в вакууме
Электрический ток в полупроводниках
Электрический ток в различных
средах

3.

4.

[I]=A
I = Δq / Δt
[ j ] = A/м2
[ g ] = См
j=I/S
g=1/R
[ R ] = Ом
R=ρ*l/S
[ ρ ] = Ом·м
[U]=B
I=U/R
[ε]=B
ε = Aст / q
I = ε / (R+r)

5.

6.

Законы последовательного соединения
проводников

7.

Законы параллельного соединения
проводников

8.

9. Смешанное соединение проводников

10.

11.

1. Сила тока (обозначение
и единица измерения);
2. Напряжение
(обозначение и единица
измерения);
3. Закон Ома для участка
цепи (формула);
4. Мощность
электрического тока
(обозначение и единица
измерения);
5. Формула для работы
электрического тока;
6. Законы
последовательного
соединения;
7. Формула, выражающая
1. Сопротивление
(обозначение и единица
измерения);
2. Удельное сопротивление
(обозначение и единица
измерения);
3. Закон Ома для полной
цепи (формула);
4. Формула, определяющая
силу тока;
5. ЭДС (обозначение и
единица измерения);
6. Формула для мощности
электрического тока;
7. Законы параллельного
соединения.

12.

13. Электрический ток в металлах

• 1913 г. – опыты
Мандельштама и
Папалекси
• 1916 г. – опыты
Толмена и Стюарта
• q/m = 1,76·10-11 Кг/Кл →
→ свободные
носители – электроны

14. Электрический ток в металлах

Ē=0 → свободные
электроны двигаются
хаотично
• Ē≠0 → электроны,
совершая хаотические
движения, смещаются в
направлении сил
электрического поля
• Зависимость
сопротивления и
удельного сопротивления
металлов от
температуры:
R=R0(1+αt)
ρ=ρ0(1+αt)

15.

16. Электролиз

• Электролиты: расплавленные металлы и
соли, растворы кислот, солей , щелочей.
• Свободные носители: положительные и
отрицательные ионы.
• Электролитическая диссоциация.
• Рекомбинация (молизация).
• CuCl2 ↔ Cu2++2Cl• CuSO4↔ Cu2++SO42-

17.

Электролиз
Электролиз –
явление
выделения на
электродах
веществ,
входящих в
состав
электролита при
протекании тока
через электролит.

18.

19.

20.

Законы электролиза:
I закон:
m=kq=kIt
I – сила тока, протекающего через электролит;
k – электрохимический эквивалент
II закон:
k=M/(Fn)
F – постоянная Фарадея;
n – валентность вещества;
М – молекулярная масса вещества

21.

22. Электрический ток в газах

• Несамостоятельная проводимость газа –
проводимость газа, обусловленная
действием внешних факторов
(нагревание, облучение различного рода
лучами).
• Самостоятельная проводимость газа –
проводимость газа, возникающая без
воздействия внешних факторов.

23.

Несамостоятельная проводимость
газа:
• Свободные носители в газах.
• Ионизация газа.
• Энергия ионизации.
• Рекомбинация.
• ВАХ газового разряда.
Самостоятельная проводимость газа:
• Ионизация электронным ударом
• ВАХ газового разряда.

24. Виды самостоятельного газового разряда

• Искровой разряд (рисунок,
видеоролики, некоторые факты о
молниях)
• Коронный разряд
• Дуговой разряд
• Тлеющий разряд

25.

26.

27.

28. Электрический ток в вакууме

29.

30. Электрический ток в полупроводниках

31. Электрический ток в полупроводниках

32. Электрический ток в полупроводниках

33. Электрический ток в различных средах

34.

Среда
Образование
носителей
заряда
Способ
создания
электри
ческого
поля
Движение
заряженных
частиц
в
средах
Металлы
Полупроводн
ики
Жидкости
Газы

35.

Металл Электроли Газ Вакуум Полупрово
т
дник
Каковы
условия
протекани
я явления?
Что
представл
я-ют собой
свободные
носители
заряда?
Как
образуютс
я
заряженны

36.

Металл Электроли Газ Вакуум Полупрово
т
дник
Каков
характер
движения
свободных
носителей
заряда?
От чего
зависит
концентра ция
свободных
носителей
заряда?

37.

Металл Электроли Газ Вакуум Полупрово
т
дник
Вольтамперная
характерис
тика.
Приведите
примеры
применени
я явления.

38.

39. Законы последовательного соединения проводников

1. I = I1 = I2
2. U = U1 + U2
3. R = R1 + R2
4. 1/g = 1/g1 + 1/g2

40. Законы параллельного соединения проводников

1. I = I1 + I2
2. U = U1 = U2
3. 1/R = 1/R1 + 1/R2
4. g = g1 + g2

41. Зависимость сопротивления от температуры

42.

Свободные носители заряда в
газах:
• Положительные ионы;
• Отрицательные ионы;
• Электроны.

43.

Энергия ионизации –
количество энергии, которое
затрачивается на ионизацию
нейтральных атомов и молекул.

44. Электрический ток в газах.

45. Искровой разряд

• Напряжение 20-25 кВ
• Ярко светящийся шнур – искра (звуковые
эффекты – шум и треск)
• Температура газа в канале искрового
разряда – несколько тысяч градусов
• Примеры: молния
• Применение: в медицине для различного
рода прижиганий

46.

47.

Средняя длина молнии 2,5 км.
Некоторые разряды простираются в
атмосфере на расстояние до 20 км.
Молнии приносят пользу: они успевают
выхватить из воздуха млн тонн азота,
связать его и направить в землю, удобряя
почву.
Разряд молнии обычно состоит из трех или
более повторных разрядов – импульсов,
следующих по одному и тому же пути.
Интервалы между последовательными
импульсами очень коротки, от 1/100 до 1/10 с
(этим обусловлено мерцание молнии).

48.

Ежесекундно на Земле вспыхивает
около 700 молний.
Мировые очаги гроз:
остров Ява - 220, экваториальная Африка 150, Южная Мексика - 142, Панама - 132,
Центральная Бразилия - 106 грозовых дней в
году.
Россия:
Мурманск - 5, Архангельск - 10, С-Петербург 15, Москва - 20 грозовых дней в году.

49.

Несмотря на сокрушительную мощь молнии,
уберечься от нее довольно просто.
Во время грозы следует немедленно уходить
с открытых мест, ни в коем случае нельзя
прятаться под отдельно стоящими
деревьями, а также находиться вблизи
высоких мачт и ЛЭП.
Не следует держать в руках стальные
предметы. Также во время гроз нельзя
пользоваться средствами радиосвязи,
мобильными телефонами.
В помещении нужно отключить телевизоры,
радиоприемники и электроприборы.

50.

51.

52.

53.

54.

55.

56.

57.

58.

59.

60.

61.

62.

63.

64.

65.

66.

67. Коронный разряд

• Напряжение 40-50 кВ
• Мерцающее свечение (легкое
потрескивание, гудение). Охватывает
провода в виде ореола, «короны»
• Возникает в сильном неоднородном
электрическом поле
• Примеры: возникает на верхушках
деревьев, на выступах и остриях, вокруг
проводов высоковольтных передач.

68. Дуговой разряд

• Напряжение 40-50 В
• Ослепительно яркое свечение в виде дуги
• При горении электрической дуги
температура анода достигает 4000°С
• Применение: плавление тугоплавких
материалов (фосфора, осмия, тантала),
для сварки металлов, для освещения. В
медицине дуговой разряд используется
как мощный источник ультрафиолетовых
лучей.

69. Тлеющий разряд

• Давление снижено до 10-13 кПа
• Напряжение
• Разряд возникает между электродами в
виде светящегося шнура (p↓, светящийся
шнур расширяется и постепенно заполняет
всю трубку)
• Цвет свечения зависит от природы газа
• Разряд используют в качестве источника
света в газоразрядных трубках, которые
применяются для рекламных и
декоративных целей, для чего им придают
очертания различных фигур и букв.