Презентация по физике на тему "электрический ток в металлах". Электрический ток в металлах презентация к уроку по физике (11 класс) на тему Презентация на тему ток в металлах
Класс: 11
Презентация к уроку
Назад
Вперёд
Внимание! Предварительный просмотр слайдов используется исключительно в ознакомительных целях и может не давать представления о всех возможностях презентации. Если вас заинтересовала данная работа, пожалуйста, загрузите полную версию.
Цели урока :
Раскрыть понятие физической природы электрического тока в металлах, опытное подтверждение электронной теории;
Продолжить формирование естественно-научных представлений по изучаемой теме
Создать условия для формирования познавательного интереса, активности учащихся
Формированию навыков;
Формированию коммуникативного общения.
Оборудование: интерактивный комплекс SMART Board Notebook, локальная сеть компьютеров, интернет.
Метод ведения урока: комбинированный.
Эпиграф урока:
Науку все глубже постигнуть стремись,
Познанием вечного жаждой томись.
Лишь первых познаний блеснет тебе свет,
Узнаешь: предела для знания нет.
Фирдоуси
(Персидский и таджикский поэт, 940-1030 гг.)
План урока.
I. Оргмомент
II. Работа в группах
III. Обсуждение итогов, монтаж презентации
IV. Рефлексия
V. Домашнее задание
Ход урока
Здравствуйте, ребята! Садитесь. Сегодня наша работа будет проходить по группам.
Задания группам:
I. Физическая природа зарядов в металлах.
II. Опыт К.Рикке.
III. Опыт Стюарта, Толмена. Опыт Мандельштама, Папалекси.
IV. Теория Друде.
V. Вольт-амперная характеристика металлов. Закон Ома.
VI. Зависимость сопротивления проводников от температуры.
VII. Сверхпроводимость.
1. Электрическая проводимость представляет собой способность веществ проводить электрический ток под действием внешнего электрического поля.
По физической природе зарядов – носителей электрического тока, электропроводность подразделяют на:
А) электронную,
Б) ионную,
В) смешанную.
2. Для каждого вещества при заданных условиях характерна определенная зависимость силы тока от разности потенциалов.
По удельному сопротивлению вещества принято делить на:
А) проводники (p < 10 -2 Ом*м)
Б) диэлектрики (p > 10 -8 Ом*м)
В) полупроводники (10 -2 Ом*м> p>10 -8 Ом*м)
Однако такое деление условно, т. к. под воздействием ряда факторов (нагревания, облучения, примеси) удельное сопротивление веществ и их вольт - амперная характеристикаизменяются, и иногда очень существенно.
3. Носителями свободных зарядов в металлах являются электроны. Доказано классическими опытами К. Рикке (1901 г.) – немецкий физик; Л.И. Мандельштамом и Н. Д. Папалекси (1913 г.) – наши соотечественники; Т. Стюартом и Р. Толменом (1916 г.) – американские физики.
Опыт К. Рикке
Три предварительно взвешенных цилиндра (два медных и один алюминиевый) Рикке сложил отшлифованными торцами так, что алюминиевый оказался между медными. Затем цилиндры были включены в цепь постоянного тока: через них в течение года проходил большой ток. За то время через электрические цилиндры прошел электрический заряд, равный приблизительно 3.5 млн Кл. Вторичное взаимодействие цилиндров, проводившееся с до 0.03 мг, показало, что масса цилиндров в результате опыта не изменилась. При исследовании соприкасавшихся торцов под микроскопом было установлено, что имеются лишь незначительные следы проникновения металлов, которые не превышают результатов обычной диффузии атомов в твердых телах. Результаты опыта свидетельствовали о том, что в переносе заряда в металлах ионы не участвуют.
Л.И. Мандельштам
Н. . Папалекси
Опыт Л. И. Мандельштама и Н. Д. Папалекси
Русские ученые Л. И. Мандельштам (1879-1949; основатель школы радиофизиков) и Н. Д. Папалекси (1880-1947; крупнейший советский физик, академик, председатель Всесоюзного научного совета по радиофизике и радиотехнике при АН СССР) в 1913 году поставили оригинальный опыт. Взяли катушку с проводом и стали крутить ее в разные стороны.
Раскрутят, к примеру, по часовой стрелке, потом резко остановят и - назад.
Рассуждали они примерно так: если электроны и вправду обладают массой, то, когда катушка внезапно останавливается, электроны еще некоторое время должны двигаться по инерции. Движение электронов по проводу - электрический ток. Как задумали, так и получилось. Подсоединили к концам провода телефон и услышали звук. Раз в телефоне слышен звук, следовательно, через него ток протекает.
Т. Стюарт
Опыт Т. Стюарта и Р. Толмен
Возьмём катушку, которая может вращаться вокруг своей оси. Концы катушки с помощью скользящих контактов замкнуты на гальванометр. Если находящуюся в быстром вращении катушку резко затормозить, то свободные электроны в проволоке продолжат двигаться по инерции, в результате чего гальванометр должен зарегистрировать импульс тока.
Теория Друде
Электроны в металле рассматриваются как электронный газ, к которому можно применить кинетическую теорию газов. Считается, что электроны, как и атомы газа в кинетической теории, представляют собой одинаковые твердые сферы, которые движутся по прямым линиям до тех пор, пока не столкнутся друг с другом. Предполагается, что продолжительность отдельного столкновения пренебрежимо мала, и что между молекулами не действует никаких иных сил, кроме возникающих в момент столкновения. Так как электрон - отрицательно заряженная частица, то для соблюдения условия электронейтральности в твердом теле также должны быть частицы другого сорта - положительно заряженные. Друде предположил, что компенсирующий положительный заряд принадлежит гораздо более тяжелым частицам (ионам), которые он считал неподвижными. Во времена Друде не было ясно, почему в металле существуют свободные электроны и положительно заряженные ионы, и что эти ионы из себя представляют. Ответы на эти вопросы смогла дать только квантовая теория твердого тела. Для многих веществ, однако, можно просто считать, что электронный газ составляют слабо связанные с ядром внешние валентные электроны, которые в металле "освобождаются" и получают возможность свободно передвигаться по металлу, тогда как атомные ядра с электронами внутренних оболочек (атомные остовы) остаются неизменными и играют роль неподвижных положительных ионов теории Друде.
Электрический ток в металлах
Все металлы являются проводниками электрического тока и состоят из пространственной кристаллической решетки, узлы которой совпадают с центрами положительных ионов, а вокруг ионов хаотически движутся свободные электроны.
Основные положения электронной теории проводимости металлов.
- Металл можно описать следующей моделью: кристаллическая решетка ионов погружена в идеальный электронный газ, состоящий из свободных электронов. У большинства металлов каждый атом ионизирован, поэтому концентрация свободных электронов приблизительно равна концентрации атомов 10 23 - 10 29 м -3 и почти не зависит от температуры.
- Свободные электроны в металлах находятся в непрерывном хаотическом движении.
- Электрический ток в металле образуется только за счет упорядоченного движения свободных электронов.
- Сталкиваясь с ионами, колеблющимися в узлах кристаллической решетки, электроны отдают им избыточную энергию. Вот почему при прохождении тока проводники нагреваются.
Электрический ток в металлах.
Сверхпроводимость
Явление уменьшения удельного сопротивления до нуля при температуре, отличной от абсолютного нуля, называется сверхпроводимостью. Материалы обнаруживающие способность переходить при некоторых температурах, отличных от абсолютного нуля, в сверхпроводящее состояние, называются сверхпроводниками.
Прохождение тока в сверхпроводнике происходит без потерь энергии, поэтому однажды возбужденный в сверхпроводящем кольце электрический ток может существовать неограниченно долго без изменения.
Сверхпроводящий материалы уже используются в электромагнитах. Ведутся исследования, направленные на создание сверхпроводящих линий электропередачи.
Применение явления сверхпроводимости в широкой практике может стать реальностью в ближайшие годы благодаря открытию в 1986 г. Сверхпроводимости керамик – соединений лантана, бария, меди и кислорода. Сверхпроводимость таких керамик сохраняется до температур около 100 К.
Молодцы, ребята! С работой справились отлично. Получилась хорошая презентация. Спасибо за урок!
Литература.
- Горбушин Ш.А. Опорные конспекты для изучения физики за курс средней общеобразовательной школы. – Ижевск “Удмуртия”, 1992.
- Ланина И.Я. Формирование познавательных интересов учащихся на уроках физики: Книга для учителя. – М.: Просвещение, 1985.
- Урок физики в современной школе. Творческий поиск учителей: Книга для учителя /Сост. Э.М.Браверман/ Под редакцией В.Г. Разумовского.- М.: Просвещение, 1993
- Дигелев Ф.М. Из истории физики и жизни ее творцов: Книга для учащихся.- М.: Просвещение, 1986.
- Карцев В.Л. Приключения великих уравнений.- 3-е издание – М.: Знание, 1986. (Жизнь замечательных идей).
Класс: 11
Презентация к уроку
Назад
Вперёд
Внимание! Предварительный просмотр слайдов используется исключительно в ознакомительных целях и может не давать представления о всех возможностях презентации. Если вас заинтересовала данная работа, пожалуйста, загрузите полную версию.
Цели урока :
Раскрыть понятие физической природы электрического тока в металлах, опытное подтверждение электронной теории;
Продолжить формирование естественно-научных представлений по изучаемой теме
Создать условия для формирования познавательного интереса, активности учащихся
Формированию навыков;
Формированию коммуникативного общения.
Оборудование: интерактивный комплекс SMART Board Notebook, локальная сеть компьютеров, интернет.
Метод ведения урока: комбинированный.
Эпиграф урока:
Науку все глубже постигнуть стремись,
Познанием вечного жаждой томись.
Лишь первых познаний блеснет тебе свет,
Узнаешь: предела для знания нет.
Фирдоуси
(Персидский и таджикский поэт, 940-1030 гг.)
План урока.
I. Оргмомент
II. Работа в группах
III. Обсуждение итогов, монтаж презентации
IV. Рефлексия
V. Домашнее задание
Ход урока
Здравствуйте, ребята! Садитесь. Сегодня наша работа будет проходить по группам.
Задания группам:
I. Физическая природа зарядов в металлах.
II. Опыт К.Рикке.
III. Опыт Стюарта, Толмена. Опыт Мандельштама, Папалекси.
IV. Теория Друде.
V. Вольт-амперная характеристика металлов. Закон Ома.
VI. Зависимость сопротивления проводников от температуры.
VII. Сверхпроводимость.
1. Электрическая проводимость представляет собой способность веществ проводить электрический ток под действием внешнего электрического поля.
По физической природе зарядов – носителей электрического тока, электропроводность подразделяют на:
А) электронную,
Б) ионную,
В) смешанную.
2. Для каждого вещества при заданных условиях характерна определенная зависимость силы тока от разности потенциалов.
По удельному сопротивлению вещества принято делить на:
А) проводники (p < 10 -2 Ом*м)
Б) диэлектрики (p > 10 -8 Ом*м)
В) полупроводники (10 -2 Ом*м> p>10 -8 Ом*м)
Однако такое деление условно, т. к. под воздействием ряда факторов (нагревания, облучения, примеси) удельное сопротивление веществ и их вольт - амперная характеристикаизменяются, и иногда очень существенно.
3. Носителями свободных зарядов в металлах являются электроны. Доказано классическими опытами К. Рикке (1901 г.) – немецкий физик; Л.И. Мандельштамом и Н. Д. Папалекси (1913 г.) – наши соотечественники; Т. Стюартом и Р. Толменом (1916 г.) – американские физики.
Опыт К. Рикке
Три предварительно взвешенных цилиндра (два медных и один алюминиевый) Рикке сложил отшлифованными торцами так, что алюминиевый оказался между медными. Затем цилиндры были включены в цепь постоянного тока: через них в течение года проходил большой ток. За то время через электрические цилиндры прошел электрический заряд, равный приблизительно 3.5 млн Кл. Вторичное взаимодействие цилиндров, проводившееся с до 0.03 мг, показало, что масса цилиндров в результате опыта не изменилась. При исследовании соприкасавшихся торцов под микроскопом было установлено, что имеются лишь незначительные следы проникновения металлов, которые не превышают результатов обычной диффузии атомов в твердых телах. Результаты опыта свидетельствовали о том, что в переносе заряда в металлах ионы не участвуют.
Л.И. Мандельштам
Н. . Папалекси
Опыт Л. И. Мандельштама и Н. Д. Папалекси
Русские ученые Л. И. Мандельштам (1879-1949; основатель школы радиофизиков) и Н. Д. Папалекси (1880-1947; крупнейший советский физик, академик, председатель Всесоюзного научного совета по радиофизике и радиотехнике при АН СССР) в 1913 году поставили оригинальный опыт. Взяли катушку с проводом и стали крутить ее в разные стороны.
Раскрутят, к примеру, по часовой стрелке, потом резко остановят и - назад.
Рассуждали они примерно так: если электроны и вправду обладают массой, то, когда катушка внезапно останавливается, электроны еще некоторое время должны двигаться по инерции. Движение электронов по проводу - электрический ток. Как задумали, так и получилось. Подсоединили к концам провода телефон и услышали звук. Раз в телефоне слышен звук, следовательно, через него ток протекает.
Т. Стюарт
Опыт Т. Стюарта и Р. Толмен
Возьмём катушку, которая может вращаться вокруг своей оси. Концы катушки с помощью скользящих контактов замкнуты на гальванометр. Если находящуюся в быстром вращении катушку резко затормозить, то свободные электроны в проволоке продолжат двигаться по инерции, в результате чего гальванометр должен зарегистрировать импульс тока.
Теория Друде
Электроны в металле рассматриваются как электронный газ, к которому можно применить кинетическую теорию газов. Считается, что электроны, как и атомы газа в кинетической теории, представляют собой одинаковые твердые сферы, которые движутся по прямым линиям до тех пор, пока не столкнутся друг с другом. Предполагается, что продолжительность отдельного столкновения пренебрежимо мала, и что между молекулами не действует никаких иных сил, кроме возникающих в момент столкновения. Так как электрон - отрицательно заряженная частица, то для соблюдения условия электронейтральности в твердом теле также должны быть частицы другого сорта - положительно заряженные. Друде предположил, что компенсирующий положительный заряд принадлежит гораздо более тяжелым частицам (ионам), которые он считал неподвижными. Во времена Друде не было ясно, почему в металле существуют свободные электроны и положительно заряженные ионы, и что эти ионы из себя представляют. Ответы на эти вопросы смогла дать только квантовая теория твердого тела. Для многих веществ, однако, можно просто считать, что электронный газ составляют слабо связанные с ядром внешние валентные электроны, которые в металле "освобождаются" и получают возможность свободно передвигаться по металлу, тогда как атомные ядра с электронами внутренних оболочек (атомные остовы) остаются неизменными и играют роль неподвижных положительных ионов теории Друде.
Электрический ток в металлах
Все металлы являются проводниками электрического тока и состоят из пространственной кристаллической решетки, узлы которой совпадают с центрами положительных ионов, а вокруг ионов хаотически движутся свободные электроны.
Основные положения электронной теории проводимости металлов.
- Металл можно описать следующей моделью: кристаллическая решетка ионов погружена в идеальный электронный газ, состоящий из свободных электронов. У большинства металлов каждый атом ионизирован, поэтому концентрация свободных электронов приблизительно равна концентрации атомов 10 23 - 10 29 м -3 и почти не зависит от температуры.
- Свободные электроны в металлах находятся в непрерывном хаотическом движении.
- Электрический ток в металле образуется только за счет упорядоченного движения свободных электронов.
- Сталкиваясь с ионами, колеблющимися в узлах кристаллической решетки, электроны отдают им избыточную энергию. Вот почему при прохождении тока проводники нагреваются.
Электрический ток в металлах.
Сверхпроводимость
Явление уменьшения удельного сопротивления до нуля при температуре, отличной от абсолютного нуля, называется сверхпроводимостью. Материалы обнаруживающие способность переходить при некоторых температурах, отличных от абсолютного нуля, в сверхпроводящее состояние, называются сверхпроводниками.
Прохождение тока в сверхпроводнике происходит без потерь энергии, поэтому однажды возбужденный в сверхпроводящем кольце электрический ток может существовать неограниченно долго без изменения.
Сверхпроводящий материалы уже используются в электромагнитах. Ведутся исследования, направленные на создание сверхпроводящих линий электропередачи.
Применение явления сверхпроводимости в широкой практике может стать реальностью в ближайшие годы благодаря открытию в 1986 г. Сверхпроводимости керамик – соединений лантана, бария, меди и кислорода. Сверхпроводимость таких керамик сохраняется до температур около 100 К.
Молодцы, ребята! С работой справились отлично. Получилась хорошая презентация. Спасибо за урок!
Литература.
- Горбушин Ш.А. Опорные конспекты для изучения физики за курс средней общеобразовательной школы. – Ижевск “Удмуртия”, 1992.
- Ланина И.Я. Формирование познавательных интересов учащихся на уроках физики: Книга для учителя. – М.: Просвещение, 1985.
- Урок физики в современной школе. Творческий поиск учителей: Книга для учителя /Сост. Э.М.Браверман/ Под редакцией В.Г. Разумовского.- М.: Просвещение, 1993
- Дигелев Ф.М. Из истории физики и жизни ее творцов: Книга для учащихся.- М.: Просвещение, 1986.
- Карцев В.Л. Приключения великих уравнений.- 3-е издание – М.: Знание, 1986. (Жизнь замечательных идей).
Подобные документы
Электрический ток в металлах, характеристика закона Ома. Определение плотности электрического тока, электрический ток в электролитах. Расчет электрохимического коэффициента, особенности электролиза. Сущность закона Фарадея, закон Ома для электролитов.
лекция, добавлен 03.04.2019
Электрическая проводимость различных веществ. Электронная проводимость металлов. Зависимость сопротивления проводника от температуры. Движение электронов в металле. Сверхпроводимость при очень низких температурах. Электрический ток в полупроводниках.
реферат, добавлен 09.03.2013
Определение направленного движения электрически заряженных частиц под воздействием электрического поля. Анализ направленного движения электронов в проводнике. Рассмотрение закона Ома для однородного участка цепи и вольт-амперной характеристики металлов.
реферат, добавлен 26.11.2018
Электрический ток в металлах, растворах, расплавах, газах. Типы самостоятельных разрядов. Электрический ток в вакууме и полупроводниках. Законы Фарадея, их сущность и значение. Типы самостоятельных разрядов. Вольт-амперная характеристика вакуумного диода.
презентация, добавлен 21.10.2012
Ток в металлах, в вакууме, полупроводниках. Ток в растворах электролитов, как упорядоченное движение ионов. Коронный электрический разряд в газе. Молния - искровой разряд в атмосфере. "Громовая машина" М.В. Ломоносова. Электрическая дуга. Тлеющий разряд.
презентация, добавлен 04.04.2015
Изучение основ электронной теории проводимости металлов. Анализ экспериментального доказательства создания тока в металлах свободными электронами. Характеристика полного вытеснения магнитного поля из материала при переходе в сверхпроводящее состояние.
Электрический ток как упорядоченное движение заряженных частиц. Процесс распада электролита на ионы (электролитическая диссоциация), температурная зависимость его сопротивления. Сущность закона Фарадея. Моль и количество молекул в нем. Число Авогадро.
реферат, добавлен 13.03.2017
Понятие электрического тока как упорядоченного движения заряженных частиц. Схема разветвленной электрической цепи постоянного тока. Закон Ома для участка цепи. Омическое сопротивление проводника. Зависимость удельного сопротивления от температуры.
курсовая работа, добавлен 17.05.2010
Сущность опыта Э. Рикке. Экспериментальное определение Т. Стюартом и Р. Толменом удельного заряда частиц. Создание физиками Друде и Лоренцем классической теории электропроводности металлов, ее основные положения. Сверхпроводимость металлов и сплавов.
презентация, добавлен 18.05.2012
Биографии ученых: Ампера Андре Мари, Вольта Алессандро, Кулона Шарль Огюстена, Ленца Эмиля Христиановича, Ома Георга Симона. Электрические заряды и их взаимодействие. Закон Кулона. Электрический ток в металлах и проводниках. Тепловое действие тока.
1 слайд
Электрический ток в металлах. Беляева Татьяна Васильевна МОУ «Высокоярская сош» Томская область
2 слайд
На рисунке 1 изображены условные обозначения, применяемые на схемах Каким номером обозначены…. I пересечение проводов?. II ключ? III электрический звонок? IV плавкий предохранитель? V соединение проводов? VI потребители электроэнергии?
3 слайд
Из каких частей состоит электрическая цепь, изображенная на рисунке? 1.Элемент, выключатель, лампа, провода. 2. Батарея элементов, звонок, выключатель, провода. 3. Батарея элементов, лампа, выключатель, провода.
4 слайд
Почему не горит исправная лампа в первой цепи при замыкании ключа? (Рис. 1) Почему не звенит звонок во второй цепи при замыкании цепи? (Рис. 2)
5 слайд
Где надо расположить источник тока, чтобы при замыкании ключа К1 зазвенел звонок, а при замыкании ключа К2 загорелась лампа? (Рис. 3)
6 слайд
Техника безопасности: При работе с электрическими цепями необходимо соблюдать правила по технике безопасности. Недопустимо касаться оголенных проводников, неисправных участков цепи и полюсов источника.
7 слайд
Как можно избежать действия электрического тока при случайном прикосновении к электроприбору, которое оказалось под напряжением? Для этого необходимо заземление, так как земля является проводником и, благодаря своим огромным размерам, может удерживать большой заряд. Из каких материалов выполняется заземление? Заземление выполняют из металла. Почему предпочитают именно эти вещества, мы ответим после изучения новой темы “Электрический ток в металлах”. Запишите тему урока в тетрадь.
8 слайд
Что называется металлом? Самое известное из ранних определений металла было дано в середине XVIII века М.В. Ломоносовым: “Металлом называется светлое тело, которое ковать можно. Таких тел только шесть: золото, серебро, медь, олово, железо и свинец”. Спустя два с половиной века многое стало известно о металлах. К числу металлов относится более 75% всех элементов таблицы Д. И. Менделеева, и подобрать абсолютно точное определение для металлов – почти безнадежная задача.
9 слайд
Вспомним строение металлов Модель металла - кристаллическая решетка, в узлах которой частицы совершают хаотичное колебательное движение.
10 слайд
Итак, в металле есть свободные электроны. Это является одним из условий существования электрического тока. Перечислите все условия необходимые для существования электрического тока?
11 слайд
Как же будут двигаться свободные электроны при наличии электрического поля? Электрический ток протекает по проводнику благодаря наличию в нем свободных электронов, сорвавшихся с атомных орбит
12 слайд
упорядоченное движение свободных электронов в металлах под действием электрического поля называется электрическим током в металлах. Как вы считаете, смещаются ли в металле другие частицы – ионы?
13 слайд
Опыт, проведенный немецким ученым физиком Рикке в 1901 году Проводники одинаковые по объему и форме два из меди и один из алюминия последовательно соединены. В течение одного года в цепи существовал электрический ток, характеристики которого не изменялись. Во время этого процесса степень интенсивности явления диффузии, которое происходит при соприкосновении металлов, была такой же, как и при отсутствии электрического тока в цепи. Таким образом, опыт подтвердил выводы теории: электрический ток в цепи не сопровождается переносом вещества, носителями электрического заряда в металлах являются свободные электроны.
ЧТО ПРЕДСТАВЛЯЕТ СОБОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК В МЕТАЛЛАХ?
Электрический ток в металлах – это упорядоченное движение электронов под действием электрического поля. Опыты показывают, что при протекании тока по металлическому проводнику не происходит переноса вещества, следовательно, ионы металла не принимают участия в переносе электрического заряда.
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 в металле значительно больше скорости молекул в газе.
ОПЫТ Э.РИККЕ
Немецкий физик Карл Рикке провёл опыт, в котором электрический ток пропускал в течении года через три прижатых друг к другу, отшлифованных цилиндра - медный, алюминиевый и снова медный. После окончания было установлено, что имеются лишь незначительные следы взаимного проникновения металлов, которые не превышают результатов обычной диффузии атомов в твёрдых телах. Измерения, проведённые с высокой степенью точности, показали, что масса каждого из цилиндров осталась неизменной. Поскольку массы атомов меди и алюминия существенно отличаются друг от друга, то масса цилиндров должна была бы заметно измениться, если бы носителями заряда были ионы. Следовательно, свободными носителями заряда в металлах являются не ионы. Огромный заряд, который прошёл через цилиндры, был перенесён, очевидно, такими частицами, которые одинаковы и в меди, и в алюминии. Естественно предположить, что ток в металлах осуществляют именно свободные электроны.
Карл Виктор Эдуард Рикке
ОПЫТ Л.И. МАНДЕЛЬШТАМА И Н.Д. ПАПАЛЕКСИ
Русские ученые Л. И. Мандельштам и Н. Д. Папалекси в 1913 году поставили оригинальный опыт. Катушку с проводом стали крутить в разные стороны. Раскрутят, по часовой стрелке, потом резко остановят и - назад. Рассуждали они примерно так: если электроны и вправду обладают массой, то, когда катушка внезапно останавливается, электроны еще некоторое время должны двигаться по инерции. Так и получилось. Подсоединили к концам провода телефон и услышали звук, а это означало что через него протекает ток.
Мандельштам Леонид Исаакович
Николай Дмитриевич Папалекси (1880-1947)
ОПЫТ Т.СТЮАРТА И Р.ТОЛМЕНА
Опыт Мандельштама и Папалекси в 1916 году повторили американские ученые Толмен и Стюарт.
- Катушка с большим числом витков тонкой проволоки приводили в быстрое вращение вокруг своей оси. Концы катушки с помощью гибких проводов присоединили к чувствительному баллистическому гальванометру. Раскрученная катушка резко тормозилась, в цепи возникал кратковременных ток, обусловленный инерцией носителей заряда. Полный заряд, протекающий по цепи, измерялся по отбросу стрелки гальванометра.
Батлер Стюарт Томас
Ричард Чейз Толмен
КЛАССИЧЕСКАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ ТЕОРИЯ
Предположение о том, что за электрический ток в металлах ответственны электроны, существовало и до проведения опыта Стюарта и Толмена. В 1900 году немецкий ученый П. Друде на основании гипотезы о существовании свободных электронов в металлах создал свою электронную теорию проводимости металлов, названную после классической электронной теорией . Согласно этой теории, электроны в металлах ведут себя как электронный газ, во многом схожий с идеальным газом. Он заполняет пространство между ионами, образующими кристаллическую решетку металла
На рисунке показана траектория одного из свободных электронов в кристаллической решетке металла
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ТЕОРИИ:
- Наличие большого числа электронов в металлах способствует их хорошей проводимости.
- Под действием внешнего электрического поля на беспорядочное движение электронов накладывается упорядоченное движение, т.е. возникает ток.
- Сила электрического тока, идущего по металлическому проводнику, равна:
- Так как внутреннее строение у разных веществ различное, то и сопротивление тоже будет различным.
- При увеличении хаотического движения частиц вещества происходит нагревание тела, т.е. выделение тепла. Здесь соблюдается закон Джоуля-Ленца:
l = e * n * S * Ū д
СВЕРХПРОВОДИМОСТЬ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ
- Некоторые металлы и сплавы обладают сверхпроводимостью, свойством обладать строго нулевым электрическим сопротивлением при достижении ими температуры ниже определённого значения (критическая температура).
Явление сверхпроводимости было обнаружено голландским физиком Х.Камерлингом – Онессом в 1911 году у ртути (Т кр =4,2 о К).
ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА:
- получение сильных магнитных полей
- передача электроэнергии от источника к потребителю
- мощные электромагниты со сверхпроводящей обмоткой в генераторах, электродвигателях и ускорителях, в нагревательных приборах
В настоящее время в энергетике существует большая проблема, связанная с большими потерями при передаче электроэнергии по проводам.
Возможное решение проблемы:
Строительство дополнительных ЛЭП - замена проводов на большие поперечные сечения - повышение напряжения - расщепление фазы
