Презентація до уроку "Електричний струм у різних середовищах"

Презентація на тему Електричний струм у різних середовищах

Виберіть тему 1. Постійний електричний струм. Умови існування струму. 2. Надпровідність. 3. Електричний струм у напівпровідниках. 4. Транзистор. 5. Електричний струм у вакуумі. 6. Електронно-променева трубка. 7.Електричний струм у розчинах і розплавах електролітів. 8. Закони електролізу. 9. Електричний струм у газах. 10. Поняття про плазму.

Постійний електричний струм. Умови існування струму. Електричний струм являє собою упорядкований (напрямлений) рух заряджених частинок, тому для його існування необхідно виконання двох умов: 1. Наявність вільних носіїв заряду (наприклад, електронів або іонів). Це означає, що електричне коло має бути замкнутим: при розмиканні виникає ділянка, де вільні заряди відсутні. 2. На заряджені частинки мають діяти сили, що викликають їхній упорядкований рух (важливий виняток — надпровідники: для них ця умова не виконується). За напрям електричного струму взято напрям упорядкованого руху позитивно заряджених частинок ( у металах вільні електрони рухаються в напрямі, протилежному напряму струму, тому що електрони мають негативний заряд). Для існування постійного струму необхідно, щоб на заряджені частинки, крім кулонівських сил, діяли непотенціальні сили, що виконують роботу при переміщенні заряду по замкнутому колу. Такі сили називають сторонніми. Сторонні сили діють у всіх джерелах струму (гальванічних елементах, акумуляторах, генераторах). Вони можуть бути зумовлені хімічними, тепловими, магнітними явищами. Всередині джерела струму вільні заряди рухаються під дією сторонніх сил проти кулонівських сил. У результаті підтримується різниця потенціалів між полюсами джерела і, отже, підтримується струм у зовнішньому колі (джерело струму не створює заряди на полюсах, а тільки розділяє заряди). Back

Надпровідність Із зниженням температури опір металевих провідників Речовини у надпровідному стані мають надзвичайно цікаві властивості. Якщо в кільцевому провіднику, який перебуває в надпровідному стані, створити струм, а потім вимкнути джерело, сила цього струму не змінюється як завгодно довго. В одному з дослідів, проведених у 1954—1956 рр., струм у надпровідному свинцевому кільці циркулював понад 2,5 рокиі при цьому не було відмічено зменшення сили струму. У ненадпровідному провіднику в цьому випадку струм швидко припиняється. Другою цікавою і важливою властивістю надпровідників є неможливість створення всередині речовини в надпровідному стані магнітного поля. Зовнішнє магнітне поле не проникає всередину надпровідників. Третя важлива особливість надпровідності полягає в тому, що магнітне поле руйнує стан надпровідності. Чим більше надпровідник охолоджений нижче температури переходу в надпровідний стан, тим сильніше і «критичне» магнітне поле, за якого зникає Надпровідність. Магнітним полем, яке руйнує надпровідність, може бути і поле самого струму в надпровіднику. Надпровідники знаходять широке практичне застосування. Одним з найважливіших застосувань є створення потужних електромагнітів з надпровідними обмотками. Перевагами таких електромагнітів є: малі розміри і маса, мізерне споживання електричної енергії, можливість тривалого існування стабільного електромагнітного поля без втрат енергії. Однак дістати дуже сильне магнітне поле за допомогою надпровідного магніту не можна, оскільки таке поле руйнує надпровідний стан. Для кожного провідника в надпровідному стані існує критичне значення сили струму, перевищити яке, не порушуючи надпровідного стану, не можна. Back

Електричний струм у напівпровідниках У другій половині XX ст. у різних галузях народного господарства широкого розповсюдження набули напівпровідникові прилади, їх велика популярність пояснюється високою економічністю апаратури на напівпровідниках, довговічністю і міцністю за малих габаритів. Звичайно напівпровідниками вважають речовини, питомий опір яких має проміжне значення між питомим опором металів і діелектриків. Проте є серед них речовини з проміжним значенням питомого опору, але вони не належать до напівпровідників. Деякі напівпровідники мають таку саму високу провідність електрики, як і метали. Напівпровідники відрізняються від інших речовин багатьма властивостями, і значення їх питомого опору не є основним серед них. Характерна особливість напівпровідників це дуже сильна залежність їх питомого опору від стану речовини: температури, освітлення, наявності домішок тощо. В цьому легко переконатися на дослідах. Дослідження показали, що опір у більшості напівпровідників значно чутливіший до змін температури, ніж у металів. Якщо опір металів з підвищенням температури зростає приблизно лінійно, опір напівпровідника, навпаки,— різко зменшується. Напівпровідники надзвичайно чутливі до вмісту домішок. Мізерна добавка домішок може в сотні й тисячі разів змінити властивості напівпровідників. Подивитись відео Back

Електричний струм у напівпровідниках Back

Транзистор Особливо широко почали застосовувати напівпровідники в техніці після створення у 1948 р. напівпровідникових підсилювачів електричних коливань транзисторів. Ці напівпровідникові прилади діють подібно до вакуумних електронних ламп із сітками. Розглянемо будову і принцип дії одного з напівпровідникових приладів, які діють аналогічно до трьохелектродної електронної лампи (тріода) і дістали назву напівпровідникового тріода. Транзистор є кристалом германію, в якому внесенням домішок створені три ділянки з чергуванням типів провідності: діркова — електронна — діркова (можливо й інше чергування: електронна - - діркова - - електронна), між якими знаходяться два р — n-переходи. Ці три ділянки називають відповідно емітером, базою (або основою) і колектором транзистора. Back

Електричний струм у вакуумі Вакуумом називається дуже розріджений газ, молекули якого зіштовхуються одна з одною рідше, ніж зі стінками посудини. Носії струму у вакуумі – електрони, що вилетіли внаслідок емісії із поверхні електродів. Термоелектронна емісія – виліт електронів із поверхні тіл. Вторинна електронна емісія – виліт електронів із поверхні тіл, що бомбардують зарядженими частинками. Back

Електронно-променева трубка Дуже важливим елементом телевізора, осцилографа, радіолокатора та інших приладів є електронно-променева трубка . У вузькому кінці вакуумного балона розміщений циліндричний катод, який підігрівається металевою спіраллю 1, через яку пропускають електричний струм. За допомогою діафрагми 2 з електронів, які випускає катод, виділяється вузький електронний пучок 5 (електронний промінь). В електричному полі, створюваному між катодом і циліндричним анодом, електрони розганяють до швидкості порядку 104 км/с. Катод з підігріванням, діафрагма і анод утворюють електронну гармату. Електронний промінь проходить через два конденсатори 3 і 4, пластини яких розміщені у взаємно перпендикулярних площинах, і попадає на екран б, покритий речовиною, яка світиться під дією падаючих на нього електронів. У місці падіння променя на екрані з'являється світна точка. Подивитись малюнок 1 Подивитись малюнок 2 Back

Back

Back

Електричний струм у розчинах і розплавах електролітів. У розчинах солей, лугів, постійно відбувається розпад молекул на іони.( електролітична дисоціація). При зближені позитивних і негативних іонів може відбуватися зворотний процес( рекомбінація). Між цими процесами встановлюється динамічна рівновага при певному ступені дисоціації. Кількість іонів, що утворилися, при нагріванні збільшується, унаслідок чого опір електроліту зменшується. Проходження струму супроводжується електролізом – виділенням на електродах речовин, що входять до складу електроліту. Back

Закони електролізу. Основні закони електролізу: 1. Маса речовини, яка виділяється на одному електроді, пропорційна кількості електрики, яка проходить крізь електроліт. m=k*q У цьому і полягає перший закон електролізу Фарадея. Коефіцієнт k називають електрохімічним еквівалентом речовини. Залежить він від хімічної природи речовини і чисельно дорівнює масі, яка виділяється на електроді під час проходження одиниці заряду. 2.Електрохімічні еквіваленти речовин прямо пропорційні масам їх молів і обрнено пропорційні їх валентностям. m=(1/F)*(M/n)*q Back

Електричний струм у газах. Гази за нормальних умов - діелектрики. Носії електричного струму в газах виникають тільки в результаті іонізації. Зовнішні іонізатори (ультрафіолетове, рент­генівське і радіоактивне випромінювання, силь­ний нагрів) викликають несамостійний газовий розряд. Його вольт-амперна характеристика від­повідає ділянкам І і II на графіку I(U); ділянка ІІ відповідає насиченню, при якому всі заряджені частинки, що виникають у газі, досягають електродів. Ділянка ІІІ відповідає самостійному газовому розряду ( цей розряд продовжується і після припинення дій іонізатора). Back

Поняття про плазму Являє собою частково або цілком іонізований газ, у якому густини позитивних і негативних зарядів практично однакові (плазма є електрично нейтральною)., Плазму називають четвертим станом речовини (поряд із твердим, рідким і газоподібним). Плазма з температурою до 105 К вважається холодною (газорозрядна плазма, іоносфера, міжзоряне середовище), плазма з температурою 106К і вище — гарячою (зірки). Кожна заряджена частинка в плазмі взаємодіє з великою кількістю інших заряджених частинок, тому що кулонівські сили повільно спадають із збільшенням відстані. З тієї причини плазма дуже чутлива до дії електричного та магнітного полів. Носіями електричного заряду в плазмі є електрони та йони. Back