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:
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.
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
Применение сверхпроводников: Мощные электромагниты, работающие без затрат энергии. (Ускорители элементарных частиц.) Если бы удалось создать сверхпроводящие материалы при температурах, близких к комнатным – стала бы возможна передача электроэнергии без потерь.
Жидкости: проводники (растворы кислот, щелочей и солей); проводники (растворы кислот, щелочей и солей); диэлектрики (дистиллированная вода, керосин …) диэлектрики (дистиллированная вода, керосин …) полупроводники (расплавы сульфидов, расплавленный селен). полупроводники (расплавы сульфидов, расплавленный селен).
Степень диссоциации (доля молекул, распавшихся на ионы) Зависит от: концентрации раствора; концентрации раствора; диэлектрической проницаемости раствора; диэлектрической проницаемости раствора; температуры (с увеличением температуры – возрастает). температуры (с увеличением температуры – возрастает).
Электрический ток в жидкостях Направленное движение положительных ионов к катоду и отрицательных ионов к аноду Направленное движение положительных ионов к катоду и отрицательных ионов к аноду В жидких металлах – движение положительных ионов к катоду и электронов к аноду. В жидких металлах – движение положительных ионов к катоду и электронов к аноду.
Масса вещества, выделившегося на электроде при переносе через раствор заряда 1 Кл. Масса вещества, выделившегося на электроде при переносе через раствор заряда 1 Кл. Отношение массы иона вещества к его заряду. Отношение массы иона вещества к его заряду.
Постоянная Фарадея Постоянная Фарадея Заряд, который надо пропустить через раствор 1-валентного в-ва, чтобы на электроде выделилось 1 моль вещества. Заряд, который надо пропустить через раствор 1-валентного в-ва, чтобы на электроде выделилось 1 моль вещества.
Применение электролиза Гальваностегия (нанесение покрытий). Гальваностегия (нанесение покрытий). Гальванопластика (изготовление копий с рельефных предметов). Гальванопластика (изготовление копий с рельефных предметов). Рафинирование (очистка) металлов. Рафинирование (очистка) металлов. Получение чистых металлов из расплавов природных соединений. Получение чистых металлов из расплавов природных соединений.
Загрузка...
