Presentasjon om emnet strøm i metaller. Presentasjon om emnet "elektrisk strøm i metaller""

Leksjonsemne Elektrisk strøm i metaller.

En leksjon i å lære nye ting med elementer av kontroll og repetisjon.

Utstyr: presentasjon, installasjon for eksperimentet om endring i motstand avhengig av temperatur.

Mål og mål. 1. Å danne kunnskap om det grunnleggende i den elektroniske teorien om metallers ledningsevne, eksperimentell underbyggelse og anvendelse av teorien i praksis.

2. Utvid elevenes horisont med en historie om fenomenet superledning.

3. Lære å anvende kunnskap om motstandens avhengighet av temperatur i problemløsning.

4. Heve patriotiske følelser gjennom å bli kjent med historien til oppdagelser innen fysikk solid kropp.

Timeplan. (ved lysbilder)

1.I dag på timen.

2. La oss gjenta. Det stilles spørsmål som kreves kunnskap om når man lærer nye ting.

3. Studiet av det nye: a) den elektriske ledningsevnen til forskjellige stoffer, b) arten av ladningsbærere i metaller; c) teorien om elektrisk ledningsevne av metaller; d) avhengighet av motstand på temperatur; e) motstandstermometre; f) superledning og dens anvendelser.

4. Kontrolltest. (Sjekk etter museklikk).

5. Festing. Tre problemer er foreslått for motstandens avhengighet av temperatur. Svarene vises etter et museklikk. Elevene tar de nødvendige konstante parameterne fra tabellene.

Se dokumentinnhold
"Presentasjon for leksjonen "Elektrisk strøm i metaller", klasse 10."

Elektrisk strøm i metaller

Savvateeva Svetlana Nikolaevna, lærer i fysikk, MBOU "Kemetskaya ungdomsskole" i Bologovsky-distriktet i Tver-regionen.

I DAG I LEKSJONEN

Hemmeligheten blir klar. Hva skjuler seg bak konseptet «Current carriers in metals»?

Hva er vanskelighetene med den klassiske teorien om elektrisk ledningsevne av metaller?

Hvorfor brenner glødepærer ut?

Hvorfor brenner de ut når de er slått på?

Hvordan miste motstand?

GJENTA

Hva elektrisitet?
Hva er betingelsene for at det eksisterer en strøm?
Hvilke handlinger av strømmen kjenner du til?
Hva er strømretningen?
Hva er verdien av strømmen i en elektrisk krets?
Hva er enheten for strøm?
Hvilke mengder avhenger strømstyrken?
Hva er hastigheten på strømutbredelsen i lederen?
Hva er hastigheten på den ordnede bevegelsen av elektroner?
Er motstand avhengig av strøm og spenning?
Hvordan er Ohms lov formulert for en kretsdel og for komplett kjede?

LADSBÆRERS ART I METALLER

Rikkes erfaring (tysk) - 1901 år! M = const, dette er ikke ioner!

Mandelstam og Papaleksi (1913)

Stewart og Tolman (1916)

I retning av strømmen -

Av І J I - q ⁄ m = e ⁄ m) er elektroner!

Elektrisk strøm i metaller er den rettet bevegelse av elektroner.

Teori om elektrisk ledningsevne av metaller

P. Druse, 1900:

frie elektroner - "elektronisk gass";
elektroner beveger seg i henhold til Newtons lover;
frie elektroner kolliderer med krystallioner. gitter;
ved kollisjon overfører elektroner sin kinetiske energi til ioner;
gjennomsnittshastigheten er proporsjonal med intensiteten og derfor potensialforskjellen;

R=f( ρ, l, s, t)

motstandstermometre

Fordeler: Hjelper med å måle svært lave og svært høye temperaturer.

superledning

Kvikksølv i flytende helium

Forklaringen er basert på kvanteteori.

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

N. Bogolyubov (medstudent i 1957)

I tillegg til:

oppnå høye strømmer, magnetiske felt;
overføring av elektrisitet uten tap.

kontrolltest

Hvordan beveger frie elektroner seg i metaller?

A. I en strengt definert rekkefølge. B. Tilfeldig. B. Ordent.

Hvordan beveger frie elektroner seg i metaller under påvirkning av elektrisk felt?

A. Uordnet. B. Ordent. B. Bestilt i retning av det elektriske feltet. G. Ordnet i retning motsatt av det elektriske feltet.

. Hvilke partikler er lokalisert ved nodene krystallgitter metaller og hvilken ladning har de?

A. Negative ioner. B. Elektroner. B. Positive ioner.

Hvilken effekt av elektrisk strøm brukes i elektriske lamper?

A. Magnetisk. B. Termisk. B. Kjemisk. G. Lys og termisk.

Bevegelsen av hvilke partikler tas som retningen til strømmen i lederen?

A.Elektronov. B. Negative ioner. B. Positive ladninger.

Hvorfor blir metaller varme når det går strøm gjennom dem?

A. Frie elektroner kolliderer med hverandre. B. Frie elektroner kolliderer med ioner. B. Ioner kolliderer med ioner.

Hvordan endres motstanden til metaller når de avkjøles?

A. Øker. B. Avtar. B. Endres ikke.

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

LØS PROBLEMET

1.Elektrisk motstand wolframfilament av en elektrisk lampe ved en temperatur på 23 °C er lik 4 ohm.

Finn den elektriske motstanden til filamentet ved 0°C.

(Svar: 3,6 ohm)

2. Den elektriske motstanden til et wolframfilament ved 0°C er 3,6 ohm. Finn elektrisk motstand

Ved en temperatur på 2700 K.

(Svar: 45,5 ohm)

3. Den elektriske motstanden til ledningen ved 20°C er 25 ohm, ved 60°C er den 20 ohm. Finne

Temperaturkoeffisient for elektrisk motstand.

(Svar: 0,0045 K¯¹)

Innhold Hva er elektrisk strøm? Hva er elektrisk strøm? Fenomener som følger med elektrisk strøm Fenomener som følger med elektrisk strøm Erfaring med Tolman og Stewart Erfaring med Tolman og Stewart Klassisk elektronisk teori Klassisk elektronisk teori Potensialbarriere Potensialbarriere Superledning Superledning Høytemperatur superledning Høy temperatur superledning

Hva er elektrisk strøm? En elektrisk strøm i metaller er en ordnet bevegelse av elektroner under påvirkning av et elektrisk felt. Eksperimenter viser at når strømmen går gjennom metall leder det er ingen overføring av materie, derfor deltar ikke metallioner i overføringen av elektrisk ladning.

Fenomener som følger med elektrisk strøm 1. lederen som strømmen går gjennom varmes opp, 2. elektrisk strøm kan endres kjemisk oppbygning leder, 3. strømmen har en krafteffekt på nabostrømmer og magnetiserte legemer 1. lederen som strømmen går gjennom varmes opp, 2. den elektriske strømmen kan endre lederens kjemiske sammensetning, 3. strømmen har en krafteffekt på nabostrømmer og magnetiserte legemer

Erfaring med Tolman og Stuart (ch1) Opplegget til Tolman og Stuarts eksperiment er vist i figuren. En spole med et stort antall omdreininger av tynn tråd ble brakt til rask rotasjon rundt sin akse. Spole slutter med fleksible ledninger ble koblet til et følsomt ballistisk galvanometer G. Den ikke-vridde spolen ble kraftig bremset, og det oppsto en kortvarig strøm i kretsen, på grunn av tregheten til ladningsbærerne. Den totale ladningen som strømmet gjennom kretsen ble målt ved avbøyningen av galvanometernålen. Opplegget for eksperimentet til Tolman og Stewart er vist i figuren. En spole med et stort antall omdreininger av tynn tråd ble brakt til rask rotasjon rundt sin akse. Endene av spolen ble koblet med fleksible ledninger til et følsomt ballistisk galvanometer G. Den ikke-vridde spolen ble kraftig bremset, og det oppsto en kortvarig strøm i kretsen på grunn av tregheten til ladningsbærerne. Den totale ladningen som strømmet gjennom kretsen ble målt ved avbøyningen av galvanometernålen.

(ch2) Ved bremsing av en roterende spole påvirkes hver ladningsbærer e av en bremsekraft som spiller rollen som en tredjepartskraft, det vil si en kraft av ikke-elektrisk opprinnelse. Tredjepartskraften, relatert til ladningsenheten, er per definisjon intensiteten Est for feltet for tredjepartskrefter: Ved bremsing av en roterende spole virker en bremsekraft på hver ladningsbærer e, som spiller rollen som en tredjepartsstyrke, det vil si en styrke av ikke-elektrisk opprinnelse. Ytre kraft, relatert til ladningsenheten, er per definisjon feltstyrken Est av ytre krefter: ytre kraft av ytre kraft

(ch3) Følgelig, i kretsen når spolen bremses, elektromotorisk kraft, lik: Derfor, i kretsen ved bremsing av spolen, oppstår det en elektromotorisk kraft lik: hvor l er lengden på spoltråden. I løpet av spolens bremsetid vil en ladning q strømme gjennom kretsen, lik: der l er lengden på spolen ledningen. I løpet av spolens bremsetid vil en ladning q strømme gjennom kretsen, lik:

(h4) Her er I den øyeblikkelige verdien av strømmen i spolen, R er den totale motstanden til kretsen, υ0 er den initiale lineære hastigheten til ledningen. Her er I den øyeblikkelige verdien av strømmen i spolen, R er den totale motstanden til kretsen, υ0 er den initiale lineære hastigheten til ledningen. Derfor er den spesifikke ladningen e/m for frie strømbærere i metaller: Derfor er den spesifikke ladningen e/m for frie strømbærere i metaller:

(h5) Alle mengder inkludert i høyre side dette forholdet kan måles. Basert på resultatene av eksperimentene til Tolman og Stewart, ble det funnet at gratis ladningsbærere i metaller har negativt tegn, og forholdet mellom bærerladningen og dens masse er nær den spesifikke elektronladningen oppnådd fra andre eksperimenter. Så det ble funnet at bærerne av frie ladninger i metaller er elektroner. Alle mengder inkludert i høyre side av dette forholdet kan måles. Basert på resultatene av eksperimentene til Tolman og Stewart, ble det funnet at frie ladningsbærere i metaller har et negativt fortegn, og forholdet mellom ladningen til bæreren og massen er nær den spesifikke ladningen til elektronet oppnådd fra andre eksperimenter. Så det ble funnet at bærerne av frie ladninger i metaller er elektroner. I følge moderne data er elektronladningsmodulen (elementær ladning): I følge moderne data er elektronladningsmodulen (elementær ladning): og dens spesifikke ladning er: og dens spesifikke ladning er:

(ch6) Den gode elektriske ledningsevnen til metaller skyldes den høye konsentrasjonen av frie elektroner, lik i størrelsesorden antall atomer per volumenhet. Den gode elektriske ledningsevnen til metaller forklares av den høye konsentrasjonen av frie elektroner, lik i størrelsesorden antall atomer per volumenhet.

Klassisk elektronisk teori Antagelsen om at elektroner er ansvarlige for den elektriske strømmen i metaller oppsto mye tidligere enn eksperimentene til Tolman og Stewart. Tilbake i 1900 skapte den tyske forskeren P. Drude, basert på hypotesen om eksistensen av frie elektroner i metaller, en elektronisk teori om ledningsevnen til metaller. Denne teorien ble utviklet i verkene til den nederlandske fysikeren H. Lorenz og kalles den klassiske elektronteorien. I følge denne teorien oppfører elektroner i metaller seg som en elektrongass, omtrent som en ideell gass. Elektronegassen fyller rommet mellom ionene som danner metallets krystallgitter Antakelsen om at elektroner er ansvarlige for den elektriske strømmen i metaller oppsto mye tidligere enn eksperimentene til Tolman og Stewart. Tilbake i 1900 skapte den tyske forskeren P. Drude, basert på hypotesen om eksistensen av frie elektroner i metaller, en elektronisk teori om ledningsevnen til metaller. Denne teorien ble utviklet i verkene til den nederlandske fysikeren H. Lorenz og kalles den klassiske elektronteorien. I følge denne teorien oppfører elektroner i metaller seg som en elektrongass, omtrent som en ideell gass. Elektrongassen fyller rommet mellom ionene som danner metallets krystallgitter

Potensiell barriere På grunn av samspillet med ioner kan elektroner forlate metallet først etter å ha overvunnet den såkalte potensialbarrieren. Høyden på denne barrieren kalles arbeidsfunksjonen. Ved vanlige (rom)temperaturer har ikke elektroner nok energi til å overvinne potensialbarrieren. På grunn av interaksjon med ioner kan elektroner forlate metallet først etter å ha overvunnet den såkalte potensialbarrieren. Høyden på denne barrieren kalles arbeidsfunksjonen. Ved vanlige (rom)temperaturer har ikke elektroner nok energi til å overvinne potensialbarrieren.

Superledning I henhold til den klassiske elektroniske teorien skal resistiviteten til metaller avta monotont ved avkjøling, forbli begrenset ved alle temperaturer. En slik avhengighet er faktisk observert eksperimentelt ved relativt høye temperaturer. Med flere lave temperaturer i størrelsesorden flere kelvin slutter resistiviteten til mange metaller å avhenge av temperaturen og når en viss grenseverdi. Av størst interesse er imidlertid det fantastiske fenomenet superledning, oppdaget av den danske fysikeren H. Kammerling-Onnes i 1911. Ved en bestemt temperatur Tcr, som er forskjellig for forskjellige stoffer, synker resistiviteten brått til null (fig.). Den kritiske temperaturen for kvikksølv er 4,1 K, for aluminium 1,2 K, for tinn 3,7 K. Superledningsevne observeres ikke bare i grunnstoffer, men også i mange kjemiske forbindelser og legeringer. For eksempel har forbindelsen av niob med tinn (Ni3Sn) en kritisk temperatur på 18 K. Noen stoffer som ved lave temperaturer går over i en superledende tilstand er ikke ledere ved vanlige temperaturer. Samtidig blir ikke slike "gode" ledere som kobber og sølv superledere ved lave temperaturer. I følge den klassiske elektroniske teorien skal resistiviteten til metaller avta monotont ved avkjøling, forbli begrenset ved alle temperaturer. En slik avhengighet er faktisk observert eksperimentelt ved relativt høye temperaturer. Ved lavere temperaturer i størrelsesorden flere kelvin slutter resistiviteten til mange metaller å avhenge av temperaturen og når en viss grenseverdi. Av størst interesse er imidlertid det fantastiske fenomenet superledning, oppdaget av den danske fysikeren H. Kammerling-Onnes i 1911. Ved en bestemt temperatur Tcr, som er forskjellig for forskjellige stoffer, synker resistiviteten brått til null (fig.). Den kritiske temperaturen for kvikksølv er 4,1 K, for aluminium 1,2 K, for tinn 3,7 K. Superledningsevne observeres ikke bare i grunnstoffer, men også i mange kjemiske forbindelser og legeringer. For eksempel har forbindelsen av niob med tinn (Ni3Sn) en kritisk temperatur på 18 K. Noen stoffer som ved lave temperaturer går over i en superledende tilstand er ikke ledere ved vanlige temperaturer. Samtidig blir ikke slike "gode" ledere som kobber og sølv superledere ved lave temperaturer.

Stoffer i superledende tilstand har eksepsjonelle egenskaper. I praksis er den viktigste av dem evnen til i lang tid (mange år) å opprettholde en elektrisk strøm som eksiteres i en superledende krets uten demping. Stoffer i superledende tilstand har eksepsjonelle egenskaper. I praksis er den viktigste av dem evnen til i lang tid (mange år) å opprettholde en elektrisk strøm som eksiteres i en superledende krets uten demping. Den klassiske elektroniske teorien er ikke i stand til å forklare fenomenet superledning. Forklaringen på mekanismen til dette fenomenet ble gitt bare 60 år etter oppdagelsen på grunnlag av kvantemekaniske konsepter. Den klassiske elektroniske teorien er ikke i stand til å forklare fenomenet superledning. Forklaringen på mekanismen til dette fenomenet ble gitt bare 60 år etter oppdagelsen på grunnlag av kvantemekaniske konsepter. Den vitenskapelige interessen for superledning økte etter hvert som nye materialer med høyere kritiske temperaturer ble oppdaget. Et betydelig skritt i denne retningen fant sted i 1986, da det ble oppdaget at en kompleks keramisk forbindelse har Tcr = 35 K. Allerede i det følgende 1987 klarte fysikere å lage ny keramikk med en kritisk temperatur på 98 K, som overstiger temperaturen flytende nitrogen (77 K). Den vitenskapelige interessen for superledning økte etter hvert som nye materialer med høyere kritiske temperaturer ble oppdaget. Et betydelig skritt i denne retningen fant sted i 1986, da det ble oppdaget at en kompleks keramisk forbindelse har Tcr = 35 K. Allerede i det følgende 1987 klarte fysikere å lage ny keramikk med en kritisk temperatur på 98 K, som overstiger temperaturen flytende nitrogen (77 K).

Høytemperatursuperledning Fenomenet med overgang av stoffer til superledende tilstand ved temperaturer som overstiger kokepunktet for flytende nitrogen ble kalt høytemperatursuperledning. I 1988 ble det laget en keramisk forbindelse basert på grunnstoffene Tl–Ca–Ba–Cu–O med en kritisk temperatur på 125 K. Fenomenet med overgang av stoffer til superledende tilstand ved temperaturer over kokepunktet for flytende nitrogen var kalt høytemperatursuperledning. I 1988 ble det laget en keramisk forbindelse basert på grunnstoffene Tl–Ca–Ba–Cu–O med en kritisk temperatur på 125 K. For tiden pågår det et intensivt arbeid med å lete etter nye stoffer med enda høyere verdier av Tcr. Forskere håper å få et stoff i en superledende tilstand ved romtemperatur. Hvis dette skjer, vil det være en reell revolusjon innen vitenskap, teknologi og generelt i folks liv. For tiden pågår et intensivt arbeid med å søke etter nye stoffer med enda høyere verdier av Tcr. Forskere håper å få et stoff i en superledende tilstand ved romtemperatur. Hvis dette skjer, vil det være en reell revolusjon innen vitenskap, teknologi og generelt i folks liv. Det skal bemerkes at mekanismen for høytemperatursuperledning av keramiske materialer ennå ikke er fullstendig belyst. Det skal bemerkes at mekanismen for høytemperatursuperledning av keramiske materialer ennå ikke er fullstendig belyst.

For å bruke forhåndsvisningen av presentasjoner, opprett en konto for deg selv ( regnskap) Google og logg på: https://accounts.google.com

Bildetekster:

Elektrisk strøm i metaller Grad 11 Lærer Kechkina N.I. MBOU " ungdomsskolen nr. 12, Dzerzhinsk

Ohms lov sett fra elektronisk teori Elektrisk strøm i metaller skyldes bevegelse av frie elektroner. Erfaring E. Rikke Resultat: inntrengning av kobber i aluminium ble ikke oppdaget. Eksperimenter L.I. Mandelstam og N.D. Papalexy 1912 R. Tolman og T. Stewart 1916 C-sylinder; Ш - børster (kontakter); OO ' - isolerte halvakser Resultat: ved stopp avvek galvanometernålen og fikserte strømmen. I henhold til strømmens retning bestemte de at negative partikler beveger seg ved treghet. Når det gjelder ladning, elektroner.

Den gjennomsnittlige frie banen λ er den gjennomsnittlige avstanden mellom to påfølgende kollisjoner av elektroner med defekter. Elektrisk motstandsbrudd på periodisiteten til krystallgitteret. Årsaker: termisk bevegelse av atomer; tilstedeværelsen av urenheter. Spredning av elektroner. Spredningsmål Klassisk elektronisk teori om Lorentz (elektrisk ledningsevne av metaller): Det er frie elektroner i en leder som beveger seg kontinuerlig og tilfeldig; Hvert atom mister 1 elektron for å bli et ion; λ er lik avstanden mellom ionene i lederens krystallgitter. e er elektronladningen, C n er antall elektroner som har gått gjennom lederens tverrsnitt i enheter. tid m – elektronmasse, kg u – rotmiddelkvadrathastighet for tilfeldig bevegelse av elektroner, m/s γ

Joule-Lenz lov fra et synspunkt av elektronisk teori γ Joule-Lenz lov i differensiell form. Den klassiske elektroniske teorien til Lorentz forklarer lovene til Ohm og Joule-Lenz, som bekreftes eksperimentelt. En rekke konklusjoner er ikke bekreftet eksperimentelt. MEN Resistivitet (det resiproke av konduktivitet) er proporsjonal med kvadratroten av absolutt temperatur. Den klassiske elektroniske teorien til Lorentz har grenser for anvendelighet. Eksperimenter ρ~ T

Om temaet: metodologisk utvikling, presentasjoner og notater

Elektrisk strøm i metaller

Det mest overbevisende beviset på den elektroniske naturen til strømmen i metaller ble oppnådd i eksperimenter med elektrontreghet. Ideen om slike eksperimenter og de første kvalitative resultatene tilhører russiske fysikere ...

Tema "Elektrisk strøm i metaller" Hensikten med leksjonen: For å fortsette studiet av den elektriske strømmens natur i metaller, eksperimentelt studer effekten av elektrisk strøm Leksjonsmål: Pedagogisk - ...

Klasse: 11

Presentasjon for leksjonen

Tilbake fremover

Merk følgende! Lysbildeforhåndsvisningen er kun til informasjonsformål og representerer kanskje ikke hele omfanget av presentasjonen. Hvis du er interessert i dette arbeidet, last ned fullversjonen.

Leksjonens mål:

For å avsløre konseptet om den fysiske naturen til den elektriske strømmen i metaller, eksperimentell bekreftelse av den elektroniske teorien;

Fortsett dannelsen av naturvitenskapelige ideer om emnet som studeres

Skape betingelser for dannelse av kognitiv interesse, elevaktivitet

Dannelse av ferdigheter;

Dannelse av kommunikativ kommunikasjon.

Utstyr: interaktivt kompleks SMART Board Notebook, det lokale nettverket datamaskiner, internett.

Leksjonsundervisningsmetode: kombinert.

Epigraf av leksjonen:

Prøv å forstå vitenskapen stadig dypere,
Lengter etter kunnskapen om det evige.
Bare den første kunnskapen vil skinne på deg lys,
Du vil vite: det er ingen grense for kunnskap.

Ferdowsi
(Persisk og tadsjikisk poet, 940-1030)

Timeplan.

I. Organiserende øyeblikk

II. Gruppearbeid

III. Diskusjon av resultatene, installasjon av presentasjonen

IV. Speilbilde

V. Lekser

I løpet av timene

Hei folkens! Sitt ned. I dag skal vi jobbe i grupper.

Oppgaver for grupper:

I. Fysisk natur av ladninger i metaller.

II. K. Rikkes erfaring.

III. Erfaring fra Stuart, Tolman. Erfaring fra Mandelstam, Papaleksi.

IV. Slitsom teori.

V. Volt-ampere karakteristisk for metaller. Ohms lov.

VI. Avhengigheten av motstanden til ledere av temperatur.

VII. Superledningsevne.

1. Elektrisk ledningsevne er stoffers evne til å lede en elektrisk strøm under påvirkning av et eksternt elektrisk felt.

I henhold til den fysiske naturen til ladninger - bærere av elektrisk strøm, er elektrisk ledningsevne delt inn i:

A) elektronisk

B) ionisk

B) blandet.

2. For hvert stoff under gitte forhold er en viss avhengighet av strømstyrken på potensialforskjellen karakteristisk.

I henhold til resistiviteten til et stoff er det vanlig å dele det inn i:

A) ledere (s< 10 -2 Ом*м)

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

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

En slik deling er imidlertid betinget, fordi under påvirkning av en rekke faktorer (oppvarming, bestråling, urenheter), endres resistiviteten til stoffer og deres volt-ampere-egenskaper, og noen ganger veldig betydelig.

3. Bærere av frie ladninger i metaller er elektroner. Bevist av klassiske eksperimenter K. Rikke (1901) - tysk fysiker; L.I. Mandelstam og N. D. Papaleksi (1913) - våre landsmenn; T. Stewart og R. Tolman (1916) - amerikanske fysikere.

K. Rikkes erfaring

Rikke brettet tre forhåndsveide sylindre (to kobber og en aluminium) med polerte ender slik at den ene av aluminium var mellom kobberne. Da ble sylindrene inkludert i kjeden likestrøm: gikk gjennom dem i løpet av året høy strøm. I løpet av den tiden gikk en elektrisk ladning lik omtrent 3,5 millioner C gjennom de elektriske sylindrene. Sylindernes sekundære interaksjon, utført med opptil 0,03 mg, viste at massen til sylindrene ikke endret seg som følge av forsøket. Når man undersøkte kontaktendene under et mikroskop, ble det funnet at det bare er mindre spor av penetrering av metaller, som ikke overstiger resultatene av vanlig diffusjon av atomer i faste stoffer. Resultatene av eksperimentet indikerte at ioner ikke deltar i ladningsoverføring i metaller.

L.I. Mandelstam

N. . Papalexy

Erfaring fra L. I. Mandelstam og N. D. Papaleksi

Russiske vitenskapsmenn L. I. Mandelstam (1879-1949; grunnlegger av skolen for radiofysikere) og N. D. Papaleksi (1880-1947; den største sovjetiske fysikeren, akademikeren, formann for All-Union Scientific Council for Radio Physics and Radio Engineering under Academy of Sciences of the USSR) i 1913 leverte originalen en opplevelse. De tok en trådspiral og begynte å vri den i forskjellige retninger.

Slapp av, for eksempel med klokken, stopp deretter brått og - tilbake.

De resonnerte noe sånt som dette: hvis elektroner virkelig har masse, så når spolen plutselig stopper, bør elektronene fortsette å bevege seg ved treghet i en stund. Bevegelsen av elektroner gjennom en ledning er en elektrisk strøm. Som planlagt, så skjedde det. Vi koblet en telefon til endene av ledningen og hørte en lyd. Når en lyd høres i telefonen, flyter derfor strøm gjennom den.

T. Stewart

Opplevelsen til T. Stewart og R. Tolman

La oss ta en spole som kan rotere rundt sin akse. Endene av spolen er koblet til galvanometeret ved hjelp av glidekontakter. Hvis spolen, som er i rask rotasjon, bremses kraftig, vil de frie elektronene i ledningen fortsette å bevege seg ved treghet, som et resultat av at galvanometeret må registrere en strømpuls.

Slitsom teori

Elektroner i et metall betraktes som en elektrongass, som den kinetiske teorien om gasser kan brukes på. Det antas at elektroner, som gassatomer i kinetisk teori, er identiske solide kuler som beveger seg i rette linjer til de kolliderer med hverandre. Det antas at varigheten av en enkelt kollisjon er ubetydelig, og at ingen andre krefter virker mellom molekylene, bortsett fra de som oppstår i kollisjonsøyeblikket. Siden et elektron er en negativt ladet partikkel, må det for å overholde betingelsen om elektrisk nøytralitet i et fast stoff også være partikler av en annen type - positivt ladet. Drude antydet at den kompenserende positive ladningen tilhører mye tyngre partikler (ioner), som han anså som immobile. På Drudes tid var det ikke klart hvorfor det er frie elektroner og positivt ladede ioner i metallet, og hva disse ionene er. Bare kvanteteorien om faste stoffer kunne gi svar på disse spørsmålene. For mange stoffer kan man imidlertid ganske enkelt anta at elektrongassen består av ytre valenselektroner som er svakt bundet til kjernen, som "frigjøres" i metallet og kan bevege seg fritt gjennom metallet, mens atomkjerner med indre elektroner. skjell (atomkjerner) forblir uendret og spiller rollen som faste positive ioner i Drude-teorien.

Elektrisk strøm i metaller

Alle metaller er ledere av elektrisk strøm og består av et romlig krystallgitter, hvis noder faller sammen med sentrene til positive ioner, og frie elektroner beveger seg tilfeldig rundt ionene.

Grunnleggende om den elektroniske teorien om ledningsevne av metaller.

Et metall kan beskrives ved følgende modell: krystallgitteret av ioner er nedsenket i en ideell elektrongass som består av frie elektroner. I de fleste metaller er hvert atom ionisert, så konsentrasjonen av frie elektroner er omtrent lik konsentrasjonen av atomer 10 23 - 10 29 m -3 og er nesten ikke avhengig av temperatur.
Frie elektroner i metaller er i kontinuerlig kaotisk bevegelse.
En elektrisk strøm i et metall dannes kun på grunn av den ordnede bevegelsen av frie elektroner.
Elektroner som kolliderer med ioner som vibrerer ved nodene til krystallgitteret, gir dem overflødig energi. Dette er grunnen til at ledere varmes opp når strømmen flyter.

Elektrisk strøm i metaller.

Superledningsevne

Fenomenet med å redusere resistiviteten til null ved en annen temperatur enn absolutt null kalles superledning. Materialer som viser evnen til å passere ved visse andre temperaturer enn absolutt null til en superledende tilstand kalles superledere.

Passasjen av strøm i en superleder skjer uten energitap, derfor kan en elektrisk strøm eksistere på ubestemt tid uten endring når den først er eksitert i en superledende ring.

Superledende materialer brukes allerede i elektromagneter. Det pågår forskning for å lage superledende kraftledninger.

Anvendelsen av fenomenet superledning i bred praksis kan bli en realitet i de kommende årene på grunn av oppdagelsen i 1986 av superledningsevnen til keramikk - forbindelser av lantan, barium, kobber og oksygen. Superledningsevnen til slik keramikk beholdes opp til temperaturer på rundt 100 K.

Godt gjort gutter! De gjorde en utmerket jobb. Det ble en god presentasjon. Takk for leksjonen!

Litteratur.

Gorbushin Sh.A. Referansenotater for studiet av fysikk for løpet av ungdomsskolen. - Izhevsk "Udmurtia", 1992.
Lanina I.Ya. Dannelse av kognitive interesser til elever i fysikktimer: En bok for lærere. – M.: Opplysning, 1985.
Fysikktime i moderne skole. Kreativt søk for lærere: En bok for lærere / Comp. E.M. Braverman / Redigert av V.G. Razumovsky.- M.: Opplysning, 1993
Digelev F.M. Fra fysikkens historie og livet til dens skapere: En bok for studenter. - M .: Education, 1986.
Kartsev V.L. Adventures of great equations.- 3. utgave - M .: Knowledge, 1986. (Life of wonderful ideas).

Elektrisk strøm i metaller Savvateeva Svetlana Nikolaevna, lærer i fysikk, MBOU "Kemetskaya ungdomsskole" i Bologovsky-distriktet i Tver-regionen. I DAG I LEKSJONEN Hemmeligheten blir klar. Hva skjuler seg bak konseptet «Current carriers in metals»? Hva er vanskelighetene med den klassiske teorien om elektrisk ledningsevne av metaller? Hvorfor brenner glødepærer ut? Hvorfor brenner de ut når de er slått på? Hvordan miste motstand? GJENTA

Hva er elektrisk strøm?
Hva er betingelsene for at det eksisterer en strøm?
Hvilke handlinger av strømmen kjenner du til?
Hva er strømretningen?
Hva er verdien av strømmen i en elektrisk krets?
Hva er enheten for strøm?
Hvilke mengder avhenger strømstyrken?
Hva er hastigheten på strømutbredelsen i lederen?
Hva er hastigheten på den ordnede bevegelsen av elektroner?
Er motstand avhengig av strøm og spenning?
Hvordan er Ohms lov formulert for en del av en kjede og for en komplett kjede?

ELEKTRISK LEDNING AV ULIKE STOFFER

Mandelstam og Papaleksi (1913)

Stewart og Tolman (1916)

I retning av strømmen -< 0

Ved І J I - q ⁄ m = e ⁄ m ) er dette elektroner!

Rikkes erfaring (tysk) - 1901 år! M = const, dette er ikke ioner!

LADSBÆRERS ART I METALLER

Elektrisk strøm i metaller er den rettet bevegelse av elektroner.

Teori om elektrisk ledningsevne av metaller

P. Druse, 1900:

frie elektroner - "elektronisk gass";
elektroner beveger seg i henhold til Newtons lover;
frie elektroner kolliderer med krystallioner. gitter;
ved kollisjon overfører elektroner sin kinetiske energi til ioner;
gjennomsnittshastigheten er proporsjonal med intensiteten og derfor potensialforskjellen;

R= f (ρ, l, s, t)

motstandstermometre

Fordeler: Hjelper med å måle svært lave og svært høye temperaturer.

superledning Kvikksølv i flytende helium

Forklaringen er basert på kvanteteori.

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

N. Bogolyubov (medstudent i 1957)

Anvendelse av superledning!

oppnå høye strømmer, magnetiske felt;
overføring av elektrisitet uten tap.

kontrolltest

Hvordan beveger frie elektroner seg i metaller?
Hvordan beveger frie elektroner seg i metaller under påvirkning av et elektrisk felt?
.Hvilke partikler befinner seg ved nodene til krystallgitteret til metaller og hvilken ladning har de?
Hvilken effekt av elektrisk strøm brukes i elektriske lamper?
Bevegelsen av hvilke partikler tas som retningen til strømmen i lederen?
Hvorfor blir metaller varme når det går strøm gjennom dem?
Hvordan endres motstanden til metaller når de avkjøles?

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

LØS PROBLEMET

1. Den elektriske motstanden til wolframfilamentet til en elektrisk lampe ved en temperatur på 23 ° C er 4 ohm.

Finn den elektriske motstanden til filamentet ved 0°C.

(Svar: 3,6 ohm)

2. Den elektriske motstanden til et wolframfilament ved 0°C er 3,6 ohm. Finn elektrisk motstand

Ved en temperatur på 2700 K.

(Svar: 45,5 ohm)

3. Den elektriske motstanden til ledningen ved 20°C er 25 ohm, ved 60°C er den 20 ohm. Finne

Temperaturkoeffisient for elektrisk motstand.