1.Внутрішня будова провідників

 У будь-якому металі частина електронів покидає свої місця в атомі, у результаті чого атом

перетворюється на позитивний йон. Позитивні

йони та нейтральні атоми в металах розміщуються у строгому порядку, утворюючи так звані

кристалічні ґратки. За відсутності електричного

поля вільні електрони всередині металевого

провідника рухаються хаотично у вигляді

електронного газу. Траєкторією руху електронів є довільні ламані. Негативний заряд усіх вільних

електронів за абсолютним значенням дорівнює

позитивному заряду всіх йонів кристалічних ґраток.

Тому за звичайних умов металевий провідник електрично нейтральний.

2.Як рухаються електрони в металевому провіднику

За відсутності у провіднику електричного поля електрони рухаються хаотично,

подібно до того, як рухаються молекули

газів або рідин. У будь-який момент часу швидкості руху різних електронів

відрізняються значенням і напрямком. За наявності у провіднику електричного поля електрони, зберігаючи свій

хаотичний рух, починають зміщуватися в

напрямку позитивного полюса джерела.

Разом з безладним рухом електронів виникає і їх упорядкований рух. Цей дрейф електронів і є електричним струмом.

Електричний струм у металах являє собою напрямлений рух вільних

електронів

3. Дослід Стюарта - Толмена

Якщо металевому провіднику надати швидкого обертання, а потім різко

зупинити, то вільні заряджені частинки

рухатимуться за інерцією - в провіднику виникне короткочасний електричний струм. 

Для зясування природи носіїв струму в металах Л.І.Мандельштам та

Н.Д.Папалексі в 1913 році, а також  

Річард Толмен і Томас Стюарт в 1916 році провели оригінальний дослід.

Установка для проведення досліду

5. Залежність опіру металів  від температури

Опір металевого провідника залежить: а)від його геометричних розмірів;

б)від речовини, з якої він виготовлений;

в)від температури.

Як показують досліди, опір R провідника

лінійно залежить від температури

Оскільки, зі збільшенням

температури зростає швидкість

коливального руху

йонів у кристалічних

решітках,  ймовірність зіткнень електронів з

йонами різко зростає.

Тому в разі підвищення температури опір

металів збільшується.

Температурний коефіцієнт електричного опору  - це фізична величина, яка

характеризує залежність питомого опору речовини від температури.

Одиниця температурного коефіцієнта в СІ - обернений кельвін (келивін у мінус першому степені)

Залежність опору металів від температури використовують для виготовлення термометрів опору.

6. Знайомимося з явищем надпровідності

У 1911 р. нідерландський учений

Гейке Камерлінг-Оннес досліджуючи, як поводиться ртуть за температур, близьких до абсолютного нуля,

помітив дивне явище: в разі зниження температури ртуті до 4.1 К її питомий опір стрибком падав до нуля.

Аналогічне явище спостерігалось з оловом, свинцем і низкою інших

металів. це явище назвали надпровідністю.

Надпровідність - властивість багатьох провідників, що полягає в тому, що їх

електричний опір стрибком падає до нуля при охолоджуванні нижче певної критичної температури.

Усього за відкриття в галузі надпровідності було видано п'ять Нобелівських премій з фізики:

в 1913, 1972, 1973, 1987 та 2003 роках.

Використання надпровідності: надпотужні магніти,

високочутлива вимірювальна апаратура,

надпровідні потужні двигуни та генератори,

надпотужні струмопідведення.

Перевірка знань

1. Вправа "Продовж речення".

1.       Електричний струм у металах являє собою...

2.       Фізична величина, яка характеризує залежність питомого опору речовини від температури...

3.       Середня швидкість напрямленого руху електронів залежить ...

4.       Явище надпровідності відкрив...

5.       Залежність опору металів від температури використовують...

6.       Одиниці вимірювання сили струму...

7.       Носіями заряду в металах є...

8.       З підвищенням температури опір металів...