Электрический ток в металлах Подготовил студент группы 338

Электрический ток в металлах. Подготовил студент группы 338 -1 ДА Эшматов Дамир

Строение металлов. n Вещества с металлической связью имеют металлические кристаллические решетки. В узлах таких решеток находятся атомы и положительные ионы металлов, а в объеме кристалла свободно перемещаются валентные электроны. n Металлы имеют высокую электропроводность за счет своего молекулярного строения. Электроны внешнего уровня слабо связаны с ядром, и поэтому могут свободно перемещаться внутри кристаллической решетки металла. Такое явление называют электронным газом. По сути электрический ток - это и есть движение этих заряженных отрицательных частиц - электронов - под действием электрического поля. .

Определения электрического тока в металлах. n n n Электрический ток в металлах - это движение отрицательно заряженных свободных электронов под действием электрического поля в пространстве между положительно заряженными ионами упорядоченной кристаллической решетки металла. В металлах носителями заряда являются электроны, которые в обычных условиях свободно перемещаются по кристаллическому электронному облаку, а при возникновении разности потенциалов (напряжения) устремляются к полюсу с положительным зарядом. В физике принято считать, что ток идет от плюса к минусу. Стандартные формулы рассчета электрического тока: I = q/t где I - сила тока q=Ne - заряд t=l/v – время; n=N/V I=env. S

Сила тока. n . Ток, как известно, это передвигающиеся по проводнику электроны. Можно предположить, что чем больше через сечение проводника пробежит электронов, тем большее действие произведет ток. n Для того, чтобы охарактеризовать заряд, проходящий через проводник, ввели физическую величину, называемую силой электрического тока. Сила тока в проводнике – это количество электричества, проходящего через поперечное сечение проводника за единицу времени. Сила тока равна отношению электрического заряда ко времени его прохождения. Для расчета силы тока применяют формулу: I=q/t, где I- сила тока, q - электрический заряд, t - время. n n n За единицу силы тока в цепи принят 1 Ампер (1 А) в честь французского ученого Андре Ампера.

Амперметр n n n Амперметр, прибор для измерений силы постоянного и переменного тока в амперах (а) От величины тока прямо зависят показания амперметра, поэтому, должна быть большая разница между сопротивлениями амперметра и нагрузки. . В электрическую цепь амперметр включается последовательно с тем участком электрической цепи, силу тока в котором измеряют.

Сопротивление металлов в проводнике. n n n Сопротивление проводника – это такое свойство среды или тела, которое способствует превращению электрической энергии в тепловую, в то время, когда по нему проходит электрический ток. R=pl/S p-удельное сопротивление металла; l-длина проводника; S-площадь поперечного сечения [R]=10 м(ом) n Рассмотрим сопротивление проводников на примере металлов. Из квантовой физики известно, что движение электронов в металле это распространение электромагнитной волны в твердом теле. А сопротивление металла возникает в результате рассеяния электромагнитных волн на тепловых колебаниях решетки и её дефектах. При столкновении электронов с узлами кристаллической решетки часть энергии передается узлам, вследствие чего выделяется энергия. n В металлах сопротивление зависит от начичия дефектов кристаллической решётки, примесей, температуры. и удельного сопротивления.

Вольтметр. n n Вольтметр-прибор непосредственного отсчёта для определения напряжения или ЭДС в электрических цепях. . При измерении напряжения вольтметр включают параллельно исследуемому участку электрической цепи. Это приводит к изменению общего сопротивления цепи и перераспределению напряжения между её элементами.

Закон Ома для участка цепи. n Зако н О ма — эмпирический физический закон, определяющий связь электродвижущей силы источника или электрического напряжения с силой тока и сопротивлением проводника установлен в 1826 году, и назван в честь его первооткрывателя Георга Ома. n Формулировка закона Ома: Сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого проводника и обратно пропорциональна его сопротивлению:

Закон Ома для полной цепи. n Закон Ома: Сила тока в цепи постоянного тока прямо пропорциональна ЭДС источника тока и обратно пропорциональна полному сопротивлению электрической цепи. . n Ток в полной цепи зависит не только от внешнего сопротивления - R , но и от внутреннего сопротивления - r, источника тока: n I = E / (R + r)

Режим короткого замыкания n Коротким замыканием называют непредусмотреный конструкцией режим работы электро-цепи. Например источник питания способный дать ток 1 а 12 в работает в нормальном режиме при токе потребления 1 а, и если вдруг его нагрузить относительно мощным и низким сопротивлением, например 0. 1 ом, то если источник напряжения и "потребитель" не имеет защиты по току, то в цепи произойдёт относительно короткое замыкание с мгновенным ростом тока до потенциального предела цепи. n Из-за чего может возникнуть короткое замыкание? Чаще всего причиной является нарушение изоляции проводов (из-за их износа, неправильной эксплутации и т. п. ). Также причиной короткого замыкания могут быть механические повреждения в электрической цепи или в электроприборе, а также перегрузки сети.

Использование человеком тока в металлах. n При изучении электрического тока, было обнаружено множество его свойств, которые позволили найти ему практическое применение в различных областях человеческой деятельности, и даже создать новые области, которые без существования электрического тока были бы невозможны. После того, как электрическому току нашли практическое применение, и по той причине, что электрический ток можно получать различными способами, в промышленной сфере возникло новое понятие — электроэнергетика. n Электрический ток используется как носитель сигналов разной сложности и видов в разных областях (телефон, радио, пульт управления, кнопка дверного замка и так далее). n В некоторых случаях появляются нежелательные электрические токи, например блуждающие токи или ток короткого замыкания.