Tema de la lección Corriente eléctrica en metales.

Una lección para aprender cosas nuevas con elementos de control y repetición.

Equipo: presentación, instalación para el experimento sobre el cambio de resistencia en función de la temperatura.

Objetivos y metas. 1. Formar conocimientos sobre los fundamentos de la teoría electrónica de la conductividad de los metales, fundamentación experimental y aplicación de la teoría en la práctica.

2. Ampliar los horizontes de los estudiantes con una historia sobre el fenómeno de la superconductividad.

3. Aprender a aplicar el conocimiento de la dependencia de la resistencia con la temperatura en la resolución de problemas.

4. Suscitar sentimientos patrióticos a través de la familiarización con la historia de los descubrimientos en el campo de la física. cuerpo solido.

Plan de estudios. (por diapositivas)

1.Hoy en la lección.

2. Repitamos. Se dan preguntas, cuyo conocimiento se requiere cuando se aprenden cosas nuevas.

3. El estudio de los nuevos: a) la conductividad eléctrica de diversas sustancias, b) la naturaleza de los portadores de carga en los metales; c) la teoría de la conductividad eléctrica de los metales; d) dependencia de la resistencia de la temperatura; e) termómetros de resistencia; f) superconductividad y sus aplicaciones.

4. Prueba de control. (Compruebe después de hacer clic con el mouse).

5. Fijación. Se proponen tres problemas para la dependencia de la resistencia con la temperatura. Las respuestas aparecen después de un clic del ratón. Los estudiantes toman los parámetros constantes necesarios de las tablas.

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"Presentación para la lección "Corriente eléctrica en metales", Grado 10".

Corriente eléctrica en metales

Savvateeva Svetlana Nikolaevna, profesora de física, MBOU "Escuela secundaria Kemetskaya" del distrito Bologovsky de la región de Tver.

HOY EN LA LECCIÓN

El secreto se vuelve claro. ¿Qué se esconde detrás del concepto "Portadores de corriente en los metales"?

¿Cuáles son las dificultades de la teoría clásica de la conductividad eléctrica de los metales?

¿Por qué se queman las bombillas incandescentes?

¿Por qué se queman cuando se encienden?

¿Cómo perder la resistencia?

REPETIR

• Qué electricidad?
• ¿Cuáles son las condiciones para la existencia de una corriente?
• ¿Qué acciones de la corriente conoces?
• ¿Cuál es la dirección de la corriente?
• ¿Cuál es el valor de la corriente en un circuito eléctrico?
• ¿Cuál es la unidad de corriente?
• ¿De qué cantidades depende la intensidad de la corriente?
• ¿Cuál es la velocidad de propagación de la corriente en el conductor?
• ¿Cuál es la velocidad del movimiento ordenado de los electrones?
• ¿La resistencia depende de la corriente y el voltaje?
• ¿Cómo se formula la ley de Ohm para una sección de circuito y para cadena completa?

NATURALEZA DE LOS PORTADORES DE CARGA EN LOS METALES

La experiencia de Rikke (alemán) - ¡Año 1901! M = const, ¡estos no son iones!

Mandelstam y Papaleksi (1913)

Stewart y Tolman (1916)

En la dirección de la corriente -

Por І J I - q ⁄ m = e ⁄ m) es electrones!

La corriente eléctrica en los metales es el movimiento dirigido de electrones.

Teoría de la conductividad eléctrica de los metales.

P. Drusa, 1900:

• electrones libres - "gas electrónico";
• los electrones se mueven según las leyes de Newton;
• los electrones libres chocan con los iones de cristal. rejillas;
• al chocar, los electrones transfieren su energía cinética a los iones;
• la velocidad media es proporcional a la intensidad y, por tanto, a la diferencia de potencial;

R = f ( ρ, l, s, t)

termómetros de resistencia

Beneficios: Ayuda a medir temperaturas muy bajas y muy altas.

superconductividad

Mercurio en helio líquido

La explicación se basa en la teoría cuántica.

D. Bardeen, L. Cooper, D. Schrieffer (Amer.) y

N. Bogolyubov (co-estudiante en 1957)

Tanto como:

• obtención de altas corrientes, campos magnéticos;
• transmisión de electricidad sin pérdidas.

prueba de control

• ¿Cómo se mueven los electrones libres en los metales?

A. En un orden estrictamente definido. B. Aleatoriamente. B. Ordenado.

• ¿Cómo se mueven los electrones libres en los metales bajo la acción de campo eléctrico?

A. Desordenado. B. Ordenado. B. Ordenado en la dirección del campo eléctrico. G. Ordenadamente en la dirección opuesta al campo eléctrico.

• . ¿Qué partículas se encuentran en los nodos? red cristalina metales y que carga tienen?

A. Iones negativos. B. Electrones. B. Iones positivos.

• ¿Qué efecto de la corriente eléctrica se utiliza en las lámparas eléctricas?

A. Magnético. B. Térmica. B. Química. G. Ligeras y térmicas.

• ¿El movimiento de qué partículas se toma como la dirección de la corriente en el conductor?

A. Elektronov. B. Iones negativos. B. Cargas positivas.

• ¿Por qué los metales se calientan cuando pasa corriente a través de ellos?

A. Los electrones libres chocan entre sí. B. Los electrones libres chocan con los iones. B. Los iones chocan con los iones.

• ¿Cómo cambia la resistencia de los metales cuando se enfrían?

A. Aumentos. B. Disminuye. B. No cambia.

1 . B.2.G. 3.B. 4.G. 5.B. 6.B. 7.B.

RESOLVER EL PROBLEMA

1.Resistencia eléctrica filamento de tungsteno de una lámpara eléctrica a una temperatura de 23 °C es igual a 4 ohmios.

Encuentre la resistencia eléctrica del filamento a 0°C.

(Respuesta: 3,6 ohmios)

2. La resistencia eléctrica de un filamento de tungsteno a 0 °C es de 3,6 ohmios. Encuentra la resistencia eléctrica

A una temperatura de 2700 K.

(Respuesta: 45,5 ohmios)

3. La resistencia eléctrica del alambre a 20°C es de 25 ohmios, a 60°C es de 20 ohmios. Encontrar

Coeficiente de temperatura de la resistencia eléctrica.

(Respuesta: 0.0045 K¯¹)

Contenidos ¿Qué es la corriente eléctrica? ¿Qué es la corriente eléctrica? Fenómenos que acompañan a la corriente eléctrica Fenómenos que acompañan a la corriente eléctrica Experiencia de Tolman y Stewart Experiencia de Tolman y Stewart Teoría electrónica clásica Teoría electrónica clásica Barrera potencial Barrera potencial Superconductividad Superconductividad Superconductividad a alta temperatura Superconductividad a alta temperatura

¿Qué es la corriente eléctrica? Una corriente eléctrica en los metales es un movimiento ordenado de electrones bajo la influencia de un campo eléctrico. Los experimentos muestran que cuando la corriente fluye a través conductor metalico no hay transferencia de materia, por lo tanto, los iones metálicos no participan en la transferencia de carga eléctrica.

Fenómenos que acompañan a la corriente eléctrica 1. el conductor a través del cual fluye la corriente se calienta, 2. la corriente eléctrica puede cambiar composición química conductor, 3. la corriente tiene un efecto de fuerza sobre las corrientes vecinas y los cuerpos magnetizados 1. el conductor a través del cual fluye la corriente se calienta, 2. la corriente eléctrica puede cambiar la composición química del conductor, 3. la corriente tiene un efecto de fuerza en corrientes vecinas y cuerpos magnetizados

Experiencia de Tolman y Stuart (cap1) El esquema del experimento de Tolman y Stuart se muestra en la figura. Una bobina con un gran número de vueltas de alambre delgado se puso en rotación rápida alrededor de su eje. La bobina termina con alambres flexibles estaban conectados a un sensible galvanómetro balístico G. La bobina sin torcer se desaceleró bruscamente y surgió una corriente de corta duración en el circuito, debido a la inercia de los portadores de carga. La carga total que circulaba por el circuito se midió mediante la desviación de la aguja del galvanómetro. El esquema del experimento de Tolman y Stewart se muestra en la figura. Una bobina con un gran número de vueltas de alambre delgado se puso en rotación rápida alrededor de su eje. Los extremos de la bobina se conectaron con cables flexibles a un galvanómetro balístico sensible G. La bobina sin torcer se desaceleró bruscamente y surgió una corriente de corta duración en el circuito debido a la inercia de los portadores de carga. La carga total que circulaba por el circuito se midió mediante la desviación de la aguja del galvanómetro.

(ch2) Al frenar una bobina en rotación, cada portador de carga e se ve afectado por una fuerza de frenado que hace el papel de una fuerza ajena, es decir, una fuerza de origen no eléctrico. La fuerza de terceros, relacionada con la unidad de carga, es por definición la intensidad Est del campo de fuerzas de terceros: Al frenar una bobina en rotación, una fuerza de frenado actúa sobre cada portador de carga e, que desempeña el papel de un fuerza de terceros, es decir, una fuerza de origen no eléctrico. Fuerza externa, relacionada con la unidad de carga, por definición es la intensidad de campo Est de fuerzas externas: fuerza externa de fuerza externa

(ch3) En consecuencia, en el circuito cuando se frena la bobina, fuerza electromotriz, igual a: Por tanto, en el circuito al frenar la bobina, surge una fuerza electromotriz igual a: donde l es la longitud del hilo de la bobina. Durante el tiempo de frenado de la bobina, fluirá una carga q por el circuito, igual a: donde l es la longitud del cable de la bobina. Durante el tiempo de frenado de la bobina, una carga q fluirá por el circuito, igual a:

(h4) Aquí I es el valor instantáneo de la corriente en la bobina, R es la resistencia total del circuito, υ0 es la velocidad lineal inicial del cable. Aquí I es el valor instantáneo de la corriente en la bobina, R es la resistencia total del circuito, υ0 es la velocidad lineal inicial del cable. Por lo tanto, la carga específica e/m de los portadores de corriente libre en los metales es: Por lo tanto, la carga específica e/m de los portadores de corriente libre en los metales es:

(h5) Todas las cantidades incluidas en lado derecho esta relación se puede medir. Con base en los resultados de los experimentos de Tolman y Stewart, se encontró que los portadores de carga libres en los metales tienen signo negativo, y la relación entre la carga del portador y su masa está cerca de la carga específica del electrón obtenida de otros experimentos. Entonces se encontró que los portadores de cargas libres en los metales son los electrones. Todas las cantidades incluidas en el lado derecho de esta relación se pueden medir. Con base en los resultados de los experimentos de Tolman y Stewart, se encontró que los portadores de carga libres en los metales tienen un signo negativo, y la relación entre la carga del portador y su masa es cercana a la carga específica del electrón obtenido de otros. experimentos Entonces se encontró que los portadores de cargas libres en los metales son los electrones. Según los datos modernos, el módulo de carga del electrón (carga elemental) es: Según los datos modernos, el módulo de carga del electrón (carga elemental) es: y su carga específica es: y su carga específica es:

(ch6) La buena conductividad eléctrica de los metales se debe a la alta concentración de electrones libres, iguales en orden de magnitud al número de átomos por unidad de volumen. La buena conductividad eléctrica de los metales se explica por la alta concentración de electrones libres, igual en orden de magnitud al número de átomos por unidad de volumen.

Teoría electrónica clásica La suposición de que los electrones son los responsables de la corriente eléctrica en los metales surgió mucho antes que los experimentos de Tolman y Stewart. Allá por 1900, el científico alemán P. Drude, basándose en la hipótesis de la existencia de electrones libres en los metales, creó una teoría electrónica de la conductividad de los metales. Esta teoría fue desarrollada en los trabajos del físico holandés H. Lorenz y se denomina teoría clásica del electrón. De acuerdo con esta teoría, los electrones en los metales se comportan como un gas de electrones, muy parecido a un gas ideal. El gas de electrones llena el espacio entre los iones que forman la red cristalina del metal. La suposición de que los electrones son los responsables de la corriente eléctrica en los metales surgió mucho antes que los experimentos de Tolman y Stewart. Allá por 1900, el científico alemán P. Drude, basándose en la hipótesis de la existencia de electrones libres en los metales, creó una teoría electrónica de la conductividad de los metales. Esta teoría fue desarrollada en los trabajos del físico holandés H. Lorenz y se denomina teoría clásica del electrón. De acuerdo con esta teoría, los electrones en los metales se comportan como un gas de electrones, muy parecido a un gas ideal. El gas de electrones llena el espacio entre los iones que forman la red cristalina del metal.

Barrera potencial Debido a la interacción con los iones, los electrones pueden abandonar el metal solo después de superar la llamada barrera potencial. La altura de esta barrera se llama función de trabajo. A temperaturas normales (ambientales), los electrones no tienen suficiente energía para superar la barrera de potencial. Debido a la interacción con los iones, los electrones pueden abandonar el metal solo después de superar la llamada barrera potencial. La altura de esta barrera se llama función de trabajo. A temperaturas normales (ambientales), los electrones no tienen suficiente energía para superar la barrera de potencial.

Superconductividad Según la teoría electrónica clásica, la resistividad de los metales debería disminuir monótonamente al enfriarse, manteniéndose finita a todas las temperaturas. De hecho, tal dependencia se observa experimentalmente a temperaturas comparativamente altas. Con más temperaturas bajas del orden de varios kelvin, la resistividad de muchos metales deja de depender de la temperatura y alcanza un cierto valor límite. Sin embargo, de mayor interés es el asombroso fenómeno de la superconductividad, descubierto por el físico danés H. Kammerling-Onnes en 1911. A alguna temperatura específica Tcr, que es diferente para diferentes sustancias, la resistividad disminuye abruptamente a cero (Fig.). La temperatura crítica para el mercurio es de 4,1 K, para el aluminio de 1,2 K, para el estaño de 3,7 K. La superconductividad se observa no solo en los elementos, sino también en muchos compuestos químicos y aleaciones. Por ejemplo, el compuesto de niobio con estaño (Ni3Sn) tiene una temperatura crítica de 18 K. Algunas sustancias que pasan a bajas temperaturas a un estado superconductor no son conductoras a temperaturas ordinarias. Al mismo tiempo, los "buenos" conductores como el cobre y la plata no se convierten en superconductores a bajas temperaturas. Según la teoría electrónica clásica, la resistividad de los metales debería disminuir monótonamente al enfriarse, manteniéndose finita a todas las temperaturas. De hecho, tal dependencia se observa experimentalmente a temperaturas comparativamente altas. A temperaturas más bajas del orden de varios kelvins, la resistividad de muchos metales deja de depender de la temperatura y alcanza un cierto valor límite. Sin embargo, de mayor interés es el asombroso fenómeno de la superconductividad, descubierto por el físico danés H. Kammerling-Onnes en 1911. A alguna temperatura específica Tcr, que es diferente para diferentes sustancias, la resistividad disminuye abruptamente a cero (Fig.). La temperatura crítica para el mercurio es de 4,1 K, para el aluminio de 1,2 K, para el estaño de 3,7 K. La superconductividad se observa no solo en los elementos, sino también en muchos compuestos químicos y aleaciones. Por ejemplo, el compuesto de niobio con estaño (Ni3Sn) tiene una temperatura crítica de 18 K. Algunas sustancias que pasan a bajas temperaturas a un estado superconductor no son conductoras a temperaturas ordinarias. Al mismo tiempo, los "buenos" conductores como el cobre y la plata no se convierten en superconductores a bajas temperaturas.

Las sustancias en estado superconductor tienen propiedades excepcionales. En la práctica, el más importante de ellos es la capacidad durante mucho tiempo (muchos años) de mantener sin atenuación una corriente eléctrica excitada en un circuito superconductor. Las sustancias en estado superconductor tienen propiedades excepcionales. En la práctica, el más importante de ellos es la capacidad durante mucho tiempo (muchos años) de mantener sin atenuación una corriente eléctrica excitada en un circuito superconductor. La teoría electrónica clásica es incapaz de explicar el fenómeno de la superconductividad. La explicación del mecanismo de este fenómeno se dio solo 60 años después de su descubrimiento sobre la base de conceptos de mecánica cuántica. La teoría electrónica clásica es incapaz de explicar el fenómeno de la superconductividad. La explicación del mecanismo de este fenómeno se dio solo 60 años después de su descubrimiento sobre la base de conceptos de mecánica cuántica. El interés científico en la superconductividad aumentó a medida que se descubrieron nuevos materiales con temperaturas críticas más altas. Un paso significativo en esta dirección tuvo lugar en 1986, cuando se descubrió que un compuesto cerámico complejo tiene Tcr = 35 K. Ya en el siguiente 1987, los físicos lograron crear nuevas cerámicas con una temperatura crítica de 98 K, que supera la temperatura de nitrógeno líquido (77 K). El interés científico en la superconductividad aumentó a medida que se descubrieron nuevos materiales con temperaturas críticas más altas. Un paso significativo en esta dirección tuvo lugar en 1986, cuando se descubrió que un compuesto cerámico complejo tiene Tcr = 35 K. Ya en el siguiente 1987, los físicos lograron crear nuevas cerámicas con una temperatura crítica de 98 K, que supera la temperatura de nitrógeno líquido (77 K).

Superconductividad a alta temperatura El fenómeno de la transición de sustancias al estado superconductor a temperaturas superiores al punto de ebullición del nitrógeno líquido se denominó superconductividad a alta temperatura. En 1988 se creó un compuesto cerámico a base de los elementos Tl–Ca–Ba–Cu–O con una temperatura crítica de 125 K. El fenómeno de la transición de sustancias al estado superconductor a temperaturas superiores al punto de ebullición del nitrógeno líquido fue llamada superconductividad de alta temperatura. En 1988 se creó un compuesto cerámico basado en los elementos Tl–Ca–Ba–Cu–O con una temperatura crítica de 125 K. En la actualidad se está trabajando intensamente en la búsqueda de nuevas sustancias con valores de Tcr aún mayores. Los científicos esperan obtener una sustancia en estado superconductor a temperatura ambiente. Si esto sucede, será una verdadera revolución en la ciencia, la tecnología y en general en la vida de las personas. Actualmente, se está trabajando intensamente para buscar nuevas sustancias con valores de Tcr aún más altos. Los científicos esperan obtener una sustancia en estado superconductor a temperatura ambiente. Si esto sucede, será una verdadera revolución en la ciencia, la tecnología y en general en la vida de las personas. Cabe señalar que el mecanismo de superconductividad a alta temperatura de los materiales cerámicos aún no se ha dilucidado por completo. Cabe señalar que el mecanismo de superconductividad a alta temperatura de los materiales cerámicos aún no se ha dilucidado por completo.

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Subtítulos de las diapositivas:

Corriente eléctrica en metales Profesor de grado 11 Kechkina N.I. MBU" Escuela secundaria No. 12, Dzerzhinsk

La ley de Ohm desde el punto de vista de la teoría electrónica La corriente eléctrica en los metales se debe al movimiento de electrones libres. Experiencia E. Rikke Resultado: no se detectó penetración de cobre en aluminio. Experimentos L. I. Mandelstam y N. D. Papalexy 1912 R. Tolman y T. Stewart 1916 Cilindro C; Ø - cepillos (contactos); OO ' - semiejes aislados Resultado: cuando se detiene, la aguja del galvanómetro se desvía, fijando la corriente. Según la dirección de la corriente, determinaron que las partículas negativas se mueven por inercia. En términos de carga, electrones.

El camino libre medio λ es la distancia media entre dos colisiones sucesivas de electrones con defectos. Violación de la resistencia eléctrica de la periodicidad de la red cristalina. Causas: movimiento térmico de los átomos; la presencia de impurezas. Dispersión de electrones. Medida de dispersión Teoría electrónica clásica de Lorentz (conductividad eléctrica de los metales): Hay electrones libres en un conductor que se mueven de forma continua y aleatoria; Cada átomo pierde 1 electrón para convertirse en un ion; λ es igual a la distancia entre los iones en la red cristalina del conductor. e es la carga del electrón, C n es el número de electrones que han pasado a través de la sección transversal del conductor en unidades. tiempo m – masa del electrón, kg u – velocidad cuadrática media del movimiento aleatorio de los electrones, m/s γ

Ley de Joule-Lenz desde el punto de vista de la teoría electrónica γ Ley de Joule-Lenz en forma diferencial. La teoría electrónica clásica de Lorentz explica las leyes de Ohm y Joule-Lenz, que se confirman experimentalmente. Una serie de conclusiones no se confirman experimentalmente. PERO la resistividad (el recíproco de la conductividad) es proporcional a la raíz cuadrada de la temperatura absoluta. La teoría electrónica clásica de Lorentz tiene límites de aplicabilidad. Experimentos ρ~ T

Sobre el tema: desarrollos metodológicos, presentaciones y notas

Corriente eléctrica en metales

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Clase: 11

Presentación para la lección

De vuelta atras

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Objetivos de la lección:

Revelar el concepto de la naturaleza física de la corriente eléctrica en los metales, confirmación experimental de la teoría electrónica;

Continuar la formación de ideas científicas naturales sobre el tema en estudio.

Crear condiciones para la formación de interés cognitivo, actividad estudiantil.

Formación de habilidades;

Formación de la comunicación comunicativa.

Equipamiento: complejo interactivo SMART Board Notebook, la red local computadoras, internet.

Método de enseñanza de la lección: combinado.

Epígrafe de la lección:

Esforzarse por comprender la ciencia cada vez más profundamente,
Anhelando el conocimiento de lo eterno.
Sólo el primer conocimiento te iluminará,
Sabrás: no hay límite para el conocimiento.

Ferdousí
(poeta persa y tayiko, 940-1030)

Plan de estudios.

I. Momento organizativo

II. Trabajo en equipo

tercero Discusión de los resultados, instalación de la presentación.

IV. Reflexión

V. Tarea

durante las clases

¡Hola, chicos! Siéntate. Hoy trabajaremos en grupos.

Tareas para grupos:

I. Naturaleza física de las cargas en los metales.

II. La experiencia de K. Rikke.

tercero Experiencia de Stuart, Tolman. Experiencia de Mandelstam, Papaleksi.

IV. Bruta teoría.

V. Voltioamperio característico de los metales. Ley de Ohm.

VI. La dependencia de la resistencia de los conductores con la temperatura.

VIII. Superconductividad.

1. La conductividad eléctrica es la capacidad de las sustancias para conducir una corriente eléctrica bajo la influencia de un campo eléctrico externo.

De acuerdo con la naturaleza física de las cargas, portadoras de corriente eléctrica, la conductividad eléctrica se divide en:

a) electrónico

B) iónico

B) mixto.

2. Para cada sustancia en condiciones dadas, es característica una cierta dependencia de la intensidad actual de la diferencia de potencial.

Según la resistividad de una sustancia, se acostumbra dividirla en:

A) conductores (pág.< 10 -2 Ом*м)

B) dieléctricos (p\u003e 10 -8 Ohm * m)

C) semiconductores (10 -2 Ohm * m> p> 10 -8 Ohm * m)

Sin embargo, tal división es condicional, porque bajo la influencia de una serie de factores (calentamiento, irradiación, impurezas), la resistividad de las sustancias y sus características de voltios-amperios cambian, y en ocasiones de manera muy significativa.

3. Los portadores de cargas libres en los metales son los electrones. Probado por experimentos clásicos K. Rikke (1901) - físico alemán; LI Mandelstam y N. D. Papaleksi (1913) - nuestros compatriotas; T. Stewart y R. Tolman (1916) - físicos estadounidenses.

La experiencia de K. Rikke

Rikke dobló tres cilindros prepesados ​​(dos de cobre y uno de aluminio) con los extremos pulidos para que el de aluminio quedara entre los de cobre. Entonces los cilindros fueron incluidos en la cadena. corriente continua: pasado por ellos durante el año alta corriente. Durante ese tiempo, una carga eléctrica equivalente a aproximadamente 3,5 millones de C pasó a través de los cilindros eléctricos. La interacción secundaria de los cilindros, realizada con hasta 0,03 mg, mostró que la masa de los cilindros no cambió como resultado del experimento. Al examinar los extremos en contacto bajo un microscopio, se encontró que solo hay rastros menores de penetración de metales, que no superan los resultados de la difusión ordinaria de átomos en sólidos. Los resultados del experimento indicaron que los iones no participan en la transferencia de carga en los metales.

LI Mandelstam

N. . papalexia

Experiencia de L. I. Mandelstam y N. D. Papaleksi

Los científicos rusos L. I. Mandelstam (1879-1949; fundador de la escuela de radiofísicos) y N. D. Papaleksi (1880-1947; el mayor físico soviético, académico, presidente del Consejo Científico de Radio Física e Ingeniería de Radio de toda la Unión bajo la Academia de Ciencias de la URSS) en 1913 entregó el original una experiencia. Tomaron un rollo de alambre y comenzaron a torcerlo en diferentes direcciones.

Desenrolle, por ejemplo, en el sentido de las agujas del reloj, luego deténgase abruptamente y retroceda.

Ellos razonaron algo como esto: si los electrones realmente tienen masa, entonces cuando la bobina se detiene repentinamente, los electrones deberían continuar moviéndose por inercia durante algún tiempo. El movimiento de electrones a través de un alambre es una corriente eléctrica. Como estaba planeado, así sucedió. Conectamos un teléfono a los extremos del cable y escuchamos un sonido. Una vez que se escucha un sonido en el teléfono, por lo tanto, la corriente fluye a través de él.

t stewart

La experiencia de T. Stewart y R. Tolman

Tomemos una bobina que puede girar alrededor de su eje. Los extremos de la bobina están conectados al galvanómetro por medio de contactos deslizantes. Si la bobina, que está en rotación rápida, se frena bruscamente, los electrones libres en el cable continuarán moviéndose por inercia, como resultado de lo cual el galvanómetro debe registrar un pulso de corriente.

teoría druda

Los electrones en un metal se consideran como un gas de electrones, al que se le puede aplicar la teoría cinética de los gases. Se cree que los electrones, como los átomos de gas en la teoría cinética, son esferas sólidas idénticas que se mueven en línea recta hasta que chocan entre sí. Se supone que la duración de una sola colisión es despreciable y que ninguna otra fuerza actúa entre las moléculas, excepto las que surgen en el momento de la colisión. Dado que un electrón es una partícula cargada negativamente, para cumplir con la condición de neutralidad eléctrica en un sólido, también debe haber partículas de un tipo diferente, cargadas positivamente. Drude sugirió que la carga positiva compensatoria pertenece a partículas mucho más pesadas (iones), que él consideraba inmóviles. En el momento de Drude, no estaba claro por qué hay electrones libres e iones con carga positiva en el metal, y cuáles son estos iones. Solo la teoría cuántica de los sólidos podría dar respuestas a estas preguntas. Para muchas sustancias, sin embargo, uno puede simplemente suponer que el gas de electrones consiste en electrones de valencia externos débilmente unidos al núcleo, que están "liberados" en el metal y pueden moverse libremente a través del metal, mientras que los núcleos atómicos con electrones de interior. las capas (núcleos atómicos) permanecen sin cambios y desempeñan el papel de iones positivos fijos de la teoría de Drude.

Corriente eléctrica en metales

Todos los metales son conductores de corriente eléctrica y consisten en una red cristalina espacial, cuyos nodos coinciden con los centros de iones positivos, y los electrones libres se mueven al azar alrededor de los iones.

Fundamentos de la teoría electrónica de la conductividad de los metales.

1. Un metal se puede describir mediante el siguiente modelo: la red cristalina de iones se sumerge en un gas de electrones ideal que consta de electrones libres. En la mayoría de los metales, cada átomo está ionizado, por lo que la concentración de electrones libres es aproximadamente igual a la concentración de átomos 10 23 - 10 29 m -3 y casi no depende de la temperatura.
2. Los electrones libres en los metales están en continuo movimiento caótico.
3. Una corriente eléctrica en un metal se forma solo debido al movimiento ordenado de electrones libres.
4. Al chocar con los iones que vibran en los nodos de la red cristalina, los electrones les dan un exceso de energía. Esta es la razón por la cual los conductores se calientan cuando fluye la corriente.

Corriente eléctrica en metales.

Superconductividad

El fenómeno de reducir la resistividad a cero a una temperatura distinta del cero absoluto se denomina superconductividad. Los materiales que muestran la capacidad de pasar a ciertas temperaturas distintas del cero absoluto a un estado superconductor se denominan superconductores.

El paso de corriente en un superconductor ocurre sin pérdida de energía, por lo tanto, una vez excitada en un anillo superconductor, una corriente eléctrica puede existir indefinidamente sin cambios.

Los materiales superconductores ya se están utilizando en electroimanes. Se están realizando investigaciones para crear líneas eléctricas superconductoras.

La aplicación del fenómeno de la superconductividad en la práctica generalizada puede convertirse en una realidad en los próximos años debido al descubrimiento en 1986 de la superconductividad de la cerámica, compuestos de lantano, bario, cobre y oxígeno. La superconductividad de estas cerámicas se mantiene hasta temperaturas de unos 100 K.

¡Bien hecho muchachos! Ellos hicieron un excelente trabajo. Resultó ser una buena presentación. ¡Gracias por la leccion!

Literatura.

1. Gorbushin Sh.A. Apuntes de referencia para el estudio de la física para el curso de la escuela secundaria. - Izhevsk "Udmurtia", 1992.
2. Lanina I.Ya. Formación de intereses cognitivos de los estudiantes en lecciones de física: un libro para profesores. – M.: Ilustración, 1985.
3. Lección de física en la escuela moderna. Búsqueda creativa para profesores: Un libro para profesores / Comp. E.M. Braverman / Editado por V.G. Razumovsky.- M.: Ilustración, 1993
4. Digelev F.M. De la historia de la física y la vida de sus creadores: un libro para estudiantes.- M .: Educación, 1986.
5. Kartsev VL Aventuras de grandes ecuaciones.- 3ra edición - M.: Conocimiento, 1986. (Vida de ideas maravillosas).

Corriente eléctrica en metales Savvateeva Svetlana Nikolaevna, profesora de física, MBOU "Escuela secundaria Kemetskaya" del distrito Bologovsky de la región de Tver. HOY EN LA LECCIÓN El secreto se vuelve claro. ¿Qué se esconde detrás del concepto "Portadores de corriente en los metales"?¿Cuáles son las dificultades de la teoría clásica de la conductividad eléctrica de los metales? ¿Por qué se queman las bombillas incandescentes? ¿Por qué se queman cuando se encienden?¿Cómo perder la resistencia? REPETIR

• ¿Qué es la corriente eléctrica?
• ¿Cuáles son las condiciones para la existencia de una corriente?
• ¿Qué acciones de la corriente conoces?
• ¿Cuál es la dirección de la corriente?
• ¿Cuál es el valor de la corriente en un circuito eléctrico?
• ¿Cuál es la unidad de corriente?
• ¿De qué cantidades depende la intensidad de la corriente?
• ¿Cuál es la velocidad de propagación de la corriente en el conductor?
• ¿Cuál es la velocidad del movimiento ordenado de los electrones?
• ¿La resistencia depende de la corriente y el voltaje?
• ¿Cómo se formula la ley de Ohm para una sección de una cadena y para una cadena completa?

CONDUCTIVIDAD ELÉCTRICA DE VARIAS SUSTANCIAS

Mandelstam y Papaleksi (1913)

Stewart y Tolman (1916)

En la dirección de la corriente -< 0

Por І J I - q ⁄ m = e ⁄ m ) ¡estos son electrones!

La experiencia de Rikke (alemán) - ¡Año 1901! M = const, ¡estos no son iones!

NATURALEZA DE LOS PORTADORES DE CARGA EN LOS METALES

La corriente eléctrica en los metales es el movimiento dirigido de electrones.

Teoría de la conductividad eléctrica de los metales.

P. Drusa, 1900:

• electrones libres - "gas electrónico";
• los electrones se mueven según las leyes de Newton;
• los electrones libres chocan con los iones de cristal. rejillas;
• al chocar, los electrones transfieren su energía cinética a los iones;
• la velocidad media es proporcional a la intensidad y, por tanto, a la diferencia de potencial;

R= f (ρ, l, s, t)

termómetros de resistencia

Beneficios: Ayuda a medir temperaturas muy bajas y muy altas.

superconductividad Mercurio en helio líquido

La explicación se basa en la teoría cuántica.

D. Bardeen, L. Cooper, D. Schrieffer (Amer.) y

N. Bogolyubov (co-estudiante en 1957)

¡Aplicación de superconductividad!

• obtención de altas corrientes, campos magnéticos;
• transmisión de electricidad sin pérdidas.

prueba de control

• ¿Cómo se mueven los electrones libres en los metales?
A. En un orden estrictamente definido. B. Aleatoriamente. B. Ordenado.
• ¿Cómo se mueven los electrones libres en los metales bajo la acción de un campo eléctrico?
A. Desordenado. B. Ordenado. B. Ordenado en la dirección del campo eléctrico. G. Ordenadamente en la dirección opuesta al campo eléctrico.
• .¿Qué partículas se encuentran en los nodos de la red cristalina de los metales y qué carga tienen?
A. Iones negativos. B. Electrones. B. Iones positivos.
• ¿Qué efecto de la corriente eléctrica se utiliza en las lámparas eléctricas?
A. Magnético. B. Térmica. B. Química. G. Ligeras y térmicas.
• ¿El movimiento de qué partículas se toma como la dirección de la corriente en el conductor?
A. Elektronov. B. Iones negativos. B. Cargas positivas.
• ¿Por qué los metales se calientan cuando pasa corriente a través de ellos?
A. Los electrones libres chocan entre sí. B. Los electrones libres chocan con los iones. B. Los iones chocan con los iones.
• ¿Cómo cambia la resistencia de los metales cuando se enfrían?
A. Aumentos. B. Disminuye. B. No cambia. 1. B. 2. D. 3.B. 4.G. 5.B. 6.B. 7.B.

RESOLVER EL PROBLEMA

1. La resistencia eléctrica del filamento de tungsteno de una lámpara eléctrica a una temperatura de 23 °C es de 4 ohmios.

Encuentre la resistencia eléctrica del filamento a 0°C.

(Respuesta: 3,6 ohmios)

2. La resistencia eléctrica de un filamento de tungsteno a 0 °C es de 3,6 ohmios. Encuentra la resistencia eléctrica

A una temperatura de 2700 K.

(Respuesta: 45,5 ohmios)

3. La resistencia eléctrica del alambre a 20°C es de 25 ohmios, a 60°C es de 20 ohmios. Encontrar

Coeficiente de temperatura de la resistencia eléctrica.