Электрический ток в различных средах Акатовой Ирины 11

Электрический ток в различных средах Акатовой Ирины 11 А

Электрический ток- это упорядоченное движение электрических зарядов. Одним из условий возникновения электрического тока является наличие свободных зарядов, способных двигаться под действием электрического поля. Электрическая проводимость ( электропроводность) - это физическая величина , обратная сопротивлению, характеризует свойство вещества проводить электрический ток. R - сопротивление 1/ R - электрическая проводимость

Проводимость в различных средах • Проводники. Это металлы, которые хорошо проводят ток, т. к. у них большое количество свободных заряженных частиц. • Полупроводники. Это вещества, не настолько хорошо проводящие электричество, чтобы их назвать проводниками, и не настолько плохо, чтобы их отнести к диэлектрикам. • Диэлектрики. Это вещества, которые очень плохо проводят электрический ток, у них нет свободных заряженных частиц.

Электрический ток в металлах • Металлы состоят из положительно заряженных ионов, находящихся в узлах кристаллической решетки и совокупности свободных электронов. Вне электрического поля свободные электроны движутся хаотически, • Под действием внешнего электрического поля меняется характер движения свободных электронов внутри металла. Электроны, продолжая хаотичные движения, вместе с тем смещаются в направлении действия сил электрического поля. • Следовательно, электрический ток в металлах - это упорядоченное движение электронов.

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 некая тормозящая сила. • Эта сила подобна силе сопротивления. В результате средняя скорость упорядоченного движения электронов пропорциональна напряженности электрического поля в проводнике v~E и, следовательно, разности потенциалов на концах проводника, т. к. • Где l-длина проводника

•

•

• В проводниках сопротивление зависит от температуры. Чем меньше температура, тем меньше сопротивление, что позволяет передавать энергию по проводам практически без потерь. Этот эффект называется сверхпроводимостью. В 1986 г. Была открыта высокотемпературная сверхпроводимость, т. е. при кипении или при температуре больше, чем при кипении. Открыл ее голландский физик и химик Камерлинг- Оннес.

Электрический ток в вакууме. • Если два электрода поместить в герметичный сосуд и удалить из сосуда воздух, то электрический ток в вакууме не возникает - нет носителей электрического тока. Американский ученый Т. А. Эдисон в 1879 г. обнаружил, что в вакуумной стеклянной колбе может возникнуть электрический ток, если один из находящихся в ней электродов нагреть до высокой температуры.

• Явление испускания свободных электронов с поверхности нагретых тел называется термоэлектронной эмиссией различных электронных ламп. Работа, которую нужно совершить для освобождения электрона с поверхности тела, называется работой выхода. Явление термоэлектронной эмиссии объясняется тем, что при повышении температуры тела увеличивается кинетическая энергия некоторой части электронов в веществе. Если кинетическая энергия электрона превысит работу выхода, то он может преодолеть действие сил притяжения со стороны положительных ионов и выйти с поверхности тела в вакууме.

Электрический ток в жидкостях • Электролиты- жидкие проводники, в которых носителями зарядов являются ионы. • Электролитическая диссоциация- под действием молекул воды происходит распад молекул электролита на ионы. • Процесс оседания вещества называется электролизом. • Закон Фарадея: Масса вещества, выделившегося на электроде за время ∆t при прохождении электрического тока, пропорциональна силе тока и времени. m= k* I∆t

Электрический ток в газах • Процесс протекания электрического тока через газ называют газовым разрядом. • При обычных условиях газы почти полностью состоят из нейтральных атомов или молекул и, следовательно, являются диэлектриками. Вследствие нагревания или воздействия излучения часть атомов ионизируютсяраспадаются на положительно зараженные ионы и электроны. • Находясь в электрическом поле такой газ пропускает электрический ток.

Плазма • Плазма- это частично или полностью ионизированный газ, в котором плотности положительных и отрицательных зарядов практически совпадают, таким образом плазма в целом является электрически нейтральной системой. • Из-за большой подвижности заряженный частицы плазмы легко перемещаются под действием электрических и магнитных полей. Поэтому любое нарушение электрической • нейтральности отдельных областей • плазмы, вызванное скоплением • частиц одного знака заряда, быстро • ликвидируется. Возникающие • электрические поля перемещают • заряженные частицы до тех пор, • пока электрическая нейтральность • не восстановится и электрическое • поле не станет равным нулю.

• В отличие от нейтрального газа, между молекулами которого существуют короткодействующие силы, между заряженными частицами плазмы действуют кулоновские силы, сравнительно медленные убывающие с расстоянием. Каждая частица взаимодействует сразу с большим количеством окружающих частиц. Благодаря этому наряду с хаотическим тепловым движением частицы плазмы могут участвовать в разнообразных упорядоченных движениях. В плазме легко возбуждаются разного рода колебания и волны. Проводимость плазмы увеличивается по мере роста степени ионизации. При высокой температуре полностью ионизованная плазма по своей проводимости приближается к сверхпроводникам.

Конец