Prezentare pe tema curentului în metale. Prezentare pe tema „curent electric în metale””

Tema lecției.Curentul electric în metale.

O lecție de învățare a lucrurilor noi cu elemente de control și repetiție.

Echipament: prezentare, instalare pentru experimentul privind modificarea rezistenței în funcție de temperatură.

Ținte și obiective. 1. Să-și formeze cunoștințele de bază ale teoriei electronice a conductivității metalelor, fundamentarea experimentală și aplicarea teoriei în practică.

2. Extindeți orizonturile elevilor cu o poveste despre fenomenul supraconductivității.

3. Învață să aplici cunoștințele despre dependența rezistenței de temperatură în rezolvarea problemelor.

4. Creșterea sentimentelor patriotice prin familiarizarea cu istoria descoperirilor din domeniul fizicii corp solid.

Planul lecției. (prin diapozitive)

1.Azi la lecție.

2. Să repetăm. Sunt oferite întrebări, a căror cunoaștere este necesară atunci când se învață lucruri noi.

3. Studiul noilor: a) conductivitatea electrică a diferitelor substanţe, b) natura purtătorilor de sarcină în metale; c) teoria conductivităţii electrice a metalelor; d) dependenţa rezistenţei de temperatură; e) termometre de rezistență; f) supraconductivitate și aplicațiile acesteia.

4. Test de control. (Verificați după clic de mouse).

5. Fixare. Sunt propuse trei probleme pentru dependența rezistenței de temperatură. Răspunsurile apar după un clic de mouse. Elevii preiau parametrii constanți necesari din tabele.

Vizualizați conținutul documentului
„Prezentare pentru lecția „Curentul electric în metale”, nota 10.”

Curentul electric în metale

Savvateeva Svetlana Nikolaevna, profesor de fizică, MBOU „Școala secundară Kemetskaya” din districtul Bologovsky din regiunea Tver.

AZI LA LECȚIE

Secretul devine clar. Ce se ascunde în spatele conceptului „purtători de curent în metale”?

Care sunt dificultățile teoriei clasice a conductivității electrice a metalelor?

De ce se ard becurile incandescente?

De ce se ard când sunt pornite?

Cum să pierzi rezistența?

REPETA

Ce electricitate?
Care sunt condițiile pentru existența unui curent?
Ce acțiuni ale curentului cunoașteți?
Care este direcția curentului?
Care este valoarea curentului într-un circuit electric?
Care este unitatea curentului?
De ce cantități depinde puterea curentului?
Care este viteza de propagare a curentului în conductor?
Care este viteza mișcării ordonate a electronilor?
Rezistența depinde de curent și tensiune?
Cum este formulată legea lui Ohm pentru o secțiune de circuit și pentru lanț complet?

NATURA PORTATORILOR DE CHARGE DIN METALELE

Experiența lui Rikke (germană) - Anul 1901! M = const, aceștia nu sunt ioni!

Mandelstam și Papaleksi (1913)

Stewart și Tolman (1916)

În direcția curentului -

De І J I - q ⁄ m = e ⁄ m) este electroni!

Curentul electric din metale este mișcarea direcționată a electronilor.

Teoria conductivității electrice a metalelor

P. Druse, 1900:

electroni liberi - „gaz electronic”;
electronii se mișcă conform legilor lui Newton;
electronii liberi se ciocnesc cu ionii de cristal. grătare;
la ciocnire, electronii își transferă energia cinetică către ioni;
viteza medie este proporțională cu intensitatea și, prin urmare, cu diferența de potențial;

R=f( ρ, l, s, t)

termometre de rezistență

Beneficii: Ajută la măsurarea temperaturilor foarte scăzute și foarte ridicate.

supraconductivitate

Mercur în heliu lichid

Explicația se bazează pe teoria cuantică.

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

N. Bogolyubov (co-student în 1957)

Precum și:

obţinerea de curenţi mari, câmpuri magnetice;
transmiterea energiei electrice fără pierderi.

test de control

Cum se mișcă electronii liberi în metale?

A. Într-o ordine strict definită. B. La întâmplare. B. ordonat.

Cum se mișcă electronii liberi în metale sub acțiunea lui câmp electric?

A. Dezordonat. B. ordonat. B. ordonat în direcția câmpului electric. G. ordonat în sensul opus câmpului electric.

. Ce particule sunt situate la noduri rețea cristalină metale si ce sarcina au?

A. Ioni negativi. B. Electronii. B. Ioni pozitivi.

Ce efect al curentului electric este utilizat în lămpile electrice?

A. Magnetic. B. Termice. B. Chimic. G. Lumina si termica.

Mișcarea căror particule este luată ca direcție a curentului în conductor?

A.Elektronov. B. Ioni negativi. B. Sarcini pozitive.

De ce se încălzesc metalele când trece curentul prin ele?

A. Electronii liberi se ciocnesc între ei. B. Electronii liberi se ciocnesc cu ionii. B. Ionii se ciocnesc cu ionii.

Cum se schimbă rezistența metalelor când sunt răcite?

A. Creșteri. B. Scăderi. B. Nu se schimbă.

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

REZOLVA PROBLEMA

1.Rezistență electrică filament de wolfram al unei lămpi electrice la o temperatură de 23 °C este egal cu 4 ohmi.

Aflați rezistența electrică a filamentului la 0°C.

(Răspuns: 3,6 ohmi)

2. Rezistența electrică a unui filament de wolfram la 0°C este de 3,6 ohmi. Găsiți rezistența electrică

La o temperatură de 2700 K.

(Răspuns: 45,5 ohmi)

3. Rezistența electrică a firului la 20°C este de 25 ohmi, la 60°C este de 20 ohmi. Găsi

Coeficientul de temperatură al rezistenței electrice.

(Răspuns: 0,0045 K¯¹)

Cuprins Ce este curentul electric? Ce este curentul electric? Fenomene care însoțesc curentul electric Fenomene care însoțesc curentul electric Experiența lui Tolman și Stewart Experiența lui Tolman și Stewart Teoria electronică clasică Teoria electronică clasică Barieră potențială Bariera potențială Supraconductivitate Superconductivitate Supraconductivitate la temperatură înaltă Superconductivitate la temperatură înaltă

Ce este curentul electric? Un curent electric în metale este o mișcare ordonată a electronilor sub influența unui câmp electric. Experimentele arată că atunci când trece curentul conductor metalic nu există transfer de materie, prin urmare, ionii metalici nu participă la transferul sarcinii electrice.

Fenomene care însoțesc curentul electric 1. conductorul prin care trece curentul se încălzește, 2. curentul electric se poate modifica compoziție chimică conductor, 3. curentul are efect de forță asupra curenților învecinați și corpurilor magnetizate 1. conductorul prin care trece curentul se încălzește, 2. curentul electric poate modifica compoziția chimică a conductorului, 3. curentul are efect de forță pe curenţii vecini şi corpuri magnetizate

Experiența lui Tolman și Stuart (ch1) Schema experimentului lui Tolman și Stuart este prezentată în figură. O bobină cu un număr mare de spire de sârmă subțire a fost adusă în rotație rapidă în jurul axei sale. Bobina se termină cu fire flexibile au fost conectate la un galvanometru balistic sensibil G. Bobina nerăsucită a fost brusc decelerata, iar în circuit a apărut un curent de scurtă durată, din cauza inerției purtătorilor de sarcină. Sarcina totală care curge prin circuit a fost măsurată prin deviația acului galvanometrului. Schema experimentului lui Tolman și Stewart este prezentată în figură. O bobină cu un număr mare de spire de sârmă subțire a fost adusă în rotație rapidă în jurul axei sale. Capetele bobinei au fost conectate cu fire flexibile la un galvanometru balistic sensibil G. Bobina nerăsucită a fost încetinită brusc și a apărut un curent de scurtă durată în circuit din cauza inerției purtătorilor de sarcină. Sarcina totală care curge prin circuit a fost măsurată prin deviația acului galvanometrului.

(ch2) La frânarea unei bobine rotative, fiecare purtător de sarcină e este afectat de o forță de frânare care joacă rolul unei forțe terțe, adică o forță de origine neelectrică. Forța terță, raportată la unitatea de sarcină, este prin definiție intensitatea Est a câmpului forțelor terțe: La frânarea unei bobine rotative, asupra fiecărui purtător de sarcină acţionează o forță de frânare e, care joacă rolul unui forță terță parte, adică o forță de origine neelectrică. Forța externă, raportată la unitatea de sarcină, este prin definiție intensitatea câmpului Est a forțelor externe: forța externă a forței externe

(ch3) În consecință, în circuitul când bobina este frânată, forta electromotoare, egal cu: Prin urmare, în circuit la frânarea bobinei ia naștere o forță electromotoare egală cu: unde l este lungimea firului bobinei. În timpul de frânare al bobinei, o sarcină q va curge prin circuit, egală cu: unde l este lungimea firului bobinei. În timpul de frânare al bobinei, o sarcină q va circula prin circuit, egală cu:

(h4) Aici I este valoarea instantanee a curentului din bobină, R este rezistența totală a circuitului, υ0 este viteza liniară inițială a firului. Aici I este valoarea instantanee a curentului din bobină, R este rezistența totală a circuitului, υ0 este viteza liniară inițială a firului. Prin urmare, sarcina specifică e/m a purtătorilor de curent liber din metale este: Prin urmare, sarcina specifică e/m a purtătorilor de curent liber din metale este:

(h5) Toate cantitățile incluse în partea dreapta acest raport poate fi măsurat. Pe baza rezultatelor experimentelor lui Tolman și Stewart, s-a constatat că purtătorii de încărcare liberă din metale au semn negativ, iar raportul dintre sarcina purtătorului și masa sa este apropiat de sarcina specifică a electronilor obținută din alte experimente. Așa că s-a constatat că purtătorii de sarcini libere în metale sunt electronii. Toate cantitățile incluse în partea dreaptă a acestui raport pot fi măsurate. Pe baza rezultatelor experimentelor lui Tolman și Stewart, s-a constatat că purtătorii de sarcină liberi din metale au semn negativ, iar raportul dintre sarcina purtătorului și masa sa este apropiat de sarcina specifică a electronului obținut de la alte experimente. Așa că s-a constatat că purtătorii de sarcini libere în metale sunt electronii. Conform datelor moderne, modulul de încărcare a electronilor (sarcină elementară) este: Conform datelor moderne, modulul de încărcare a electronilor (sarcină elementară) este: iar sarcina sa specifică este: iar sarcina sa specifică este:

(ch6) Buna conductivitate electrică a metalelor se datorează concentrației mari de electroni liberi, egale în ordinea mărimii cu numărul de atomi pe unitatea de volum. Buna conductivitate electrică a metalelor se explică prin concentrația mare de electroni liberi, egală în ordinea mărimii cu numărul de atomi pe unitatea de volum.

Teoria electronică clasică Presupunerea că electronii sunt responsabili pentru curentul electric din metale a apărut mult mai devreme decât experimentele lui Tolman și Stewart. În 1900, omul de știință german P. Drude, pe baza ipotezei existenței electronilor liberi în metale, a creat o teorie electronică a conductivității metalelor. Această teorie a fost dezvoltată în lucrările fizicianului olandez H. Lorenz și este numită teoria electronilor clasice. Conform acestei teorii, electronii din metale se comportă ca un gaz de electroni, la fel ca un gaz ideal. Gazul de electroni umple spațiul dintre ionii care formează rețeaua cristalină a metalului Presupunerea că electronii sunt responsabili pentru curentul electric din metale a apărut mult mai devreme decât experimentele lui Tolman și Stewart. În 1900, omul de știință german P. Drude, pe baza ipotezei existenței electronilor liberi în metale, a creat o teorie electronică a conductivității metalelor. Această teorie a fost dezvoltată în lucrările fizicianului olandez H. Lorenz și este numită teoria electronilor clasice. Conform acestei teorii, electronii din metale se comportă ca un gaz de electroni, la fel ca un gaz ideal. Gazul de electroni umple spațiul dintre ionii care formează rețeaua cristalină a metalului

Bariera de potențial Datorită interacțiunii cu ionii, electronii pot părăsi metalul numai după ce au depășit așa-numita barieră de potențial. Înălțimea acestei bariere se numește funcție de lucru. La temperaturi obișnuite (cameră), electronii nu au suficientă energie pentru a depăși bariera de potențial. Datorită interacțiunii cu ionii, electronii pot părăsi metalul numai după ce au depășit așa-numita barieră de potențial. Înălțimea acestei bariere se numește funcție de lucru. La temperaturi obișnuite (cameră), electronii nu au suficientă energie pentru a depăși bariera de potențial.

Supraconductivitate Conform teoriei electronice clasice, rezistivitatea metalelor ar trebui să scadă monoton la răcire, rămânând finită la toate temperaturile. O astfel de dependență este într-adevăr observată experimental la temperaturi relativ ridicate. Cu mai mult temperaturi scăzute de ordinul mai multor kelvin, rezistivitatea multor metale încetează să mai depindă de temperatură și atinge o anumită valoare limită. Cu toate acestea, de cel mai mare interes este fenomenul uimitor al supraconductivității, descoperit de fizicianul danez H. Kammerling-Onnes în 1911. La o anumită temperatură Tcr, care este diferită pentru diferite substanțe, rezistivitatea scade brusc la zero (Fig.). Temperatura critică pentru mercur este de 4,1 K, pentru aluminiu 1,2 K, pentru staniu 3,7 K. Supraconductivitatea se observă nu numai în elemente, ci și în mulți compuși chimici și aliaje. De exemplu, compusul de niobiu cu staniu (Ni3Sn) are o temperatură critică de 18 K. Unele substanțe care trec la temperaturi scăzute în stare supraconductoare nu sunt conductori la temperaturi obișnuite. În același timp, astfel de conductori „bune” precum cuprul și argintul nu devin supraconductori la temperaturi scăzute. Conform teoriei electronice clasice, rezistivitatea metalelor ar trebui să scadă monoton la răcire, rămânând finită la toate temperaturile. O astfel de dependență este într-adevăr observată experimental la temperaturi relativ ridicate. La temperaturi mai scăzute de ordinul mai multor kelvin, rezistivitatea multor metale încetează să mai depindă de temperatură și atinge o anumită valoare limită. Cu toate acestea, de cel mai mare interes este fenomenul uimitor al supraconductivității, descoperit de fizicianul danez H. Kammerling-Onnes în 1911. La o anumită temperatură Tcr, care este diferită pentru diferite substanțe, rezistivitatea scade brusc la zero (Fig.). Temperatura critică pentru mercur este de 4,1 K, pentru aluminiu 1,2 K, pentru staniu 3,7 K. Supraconductivitatea se observă nu numai în elemente, ci și în mulți compuși chimici și aliaje. De exemplu, compusul de niobiu cu staniu (Ni3Sn) are o temperatură critică de 18 K. Unele substanțe care trec la temperaturi scăzute în stare supraconductoare nu sunt conductori la temperaturi obișnuite. În același timp, astfel de conductori „bune” precum cuprul și argintul nu devin supraconductori la temperaturi scăzute.

Substanțele în stare supraconductoare au proprietăți excepționale. În practică, cea mai importantă dintre ele este capacitatea pentru o perioadă lungă de timp (mulți ani) de a menține fără atenuare un curent electric excitat într-un circuit supraconductor. Substanțele în stare supraconductoare au proprietăți excepționale. În practică, cea mai importantă dintre ele este capacitatea pentru o perioadă lungă de timp (mulți ani) de a menține fără atenuare un curent electric excitat într-un circuit supraconductor. Teoria electronică clasică nu poate explica fenomenul supraconductivității. Explicația mecanismului acestui fenomen a fost dată la numai 60 de ani de la descoperirea sa pe baza conceptelor mecanicii cuantice. Teoria electronică clasică nu poate explica fenomenul supraconductivității. Explicația mecanismului acestui fenomen a fost dată la numai 60 de ani de la descoperirea sa pe baza conceptelor mecanicii cuantice. Interesul științific pentru supraconductivitate a crescut pe măsură ce au fost descoperite noi materiale cu temperaturi critice mai mari. Un pas semnificativ în această direcție a avut loc în 1986, când s-a descoperit că un compus ceramic complex are Tcr = 35 K. Deja în 1987 următor, fizicienii au reușit să creeze noi ceramice cu o temperatură critică de 98 K, care depășește temperatura. de azot lichid (77 K). Interesul științific pentru supraconductivitate a crescut pe măsură ce au fost descoperite noi materiale cu temperaturi critice mai mari. Un pas semnificativ în această direcție a avut loc în 1986, când s-a descoperit că un compus ceramic complex are Tcr = 35 K. Deja în 1987 următor, fizicienii au reușit să creeze noi ceramice cu o temperatură critică de 98 K, care depășește temperatura. de azot lichid (77 K).

Supraconductivitate la temperatură înaltă Fenomenul de trecere a substanțelor în starea supraconductoare la temperaturi care depășesc punctul de fierbere al azotului lichid a fost numit supraconductivitate la temperatură înaltă. În 1988 a fost creat un compus ceramic pe baza elementelor Tl–Ca–Ba–Cu–O cu o temperatură critică de 125 K. Fenomenul de trecere a substanțelor în starea supraconductoare la temperaturi care depășesc punctul de fierbere al azotului lichid a fost numită supraconductivitate la temperatură înaltă. În 1988, a fost creat un compus ceramic bazat pe elementele Tl–Ca–Ba–Cu–O cu o temperatură critică de 125 K. În prezent, se lucrează intens pentru căutarea de noi substanțe cu valori și mai mari ale Tcr. Oamenii de știință speră să obțină o substanță în stare supraconductoare la temperatura camerei. Dacă se va întâmpla acest lucru, va fi o adevărată revoluție în știință, tehnologie și în general în viața oamenilor. În prezent, se lucrează intens pentru căutarea de noi substanțe cu valori și mai mari ale Tcr. Oamenii de știință speră să obțină o substanță în stare supraconductoare la temperatura camerei. Dacă se va întâmpla acest lucru, va fi o adevărată revoluție în știință, tehnologie și în general în viața oamenilor. Trebuie remarcat faptul că mecanismul de supraconductivitate la temperatură înaltă a materialelor ceramice nu a fost încă pe deplin elucidat. Trebuie remarcat faptul că mecanismul de supraconductivitate la temperatură înaltă a materialelor ceramice nu a fost încă pe deplin elucidat.

Pentru a utiliza previzualizarea prezentărilor, creați-vă un cont ( cont) Google și conectați-vă: https://accounts.google.com

Subtitrările slide-urilor:

Curent electric în metale Clasa a 11-a Profesor Kechkina N.I. MBOU " școală gimnazială Nr. 12, Dzerjinsk

Legea lui Ohm din punctul de vedere al teoriei electronice Curentul electric din metale se datorează mișcării electronilor liberi. Experiență E. Rikke Rezultat: pătrunderea cuprului în aluminiu nu a fost detectată. Experimentele L.I. Mandelstam și N.D. Papalexy 1912 R. Tolman și T. Stewart 1916 C-cilindru; Ш - perii (contacte); OO ' - semi-axe izolate Rezultat: la oprire, acul galvanometrului a deviat, fixând curentul. În funcție de direcția curentului, au determinat că particulele negative se mișcă prin inerție. În ceea ce privește sarcina, electronii.

Calea liberă medie λ este distanța medie dintre două ciocniri succesive de electroni cu defecte. Încălcarea rezistenței electrice a periodicității rețelei cristaline. Cauze: miscarea termica a atomilor; prezența impurităților. Difuzarea electronilor. Măsura de împrăștiere Teoria electronică clasică a lui Lorentz (conductivitatea electrică a metalelor): Există electroni liberi într-un conductor care se mișcă continuu și aleatoriu; Fiecare atom pierde 1 electron pentru a deveni ion; λ este egală cu distanța dintre ionii din rețeaua cristalină a conductorului. e este sarcina electronilor, C n este numărul de electroni care au trecut prin secțiunea transversală a conductorului în unități. timpul m – masa electronului, kg u – viteza medie pătratică a mișcării aleatoare a electronilor, m/s γ

Legea Joule-Lenz din punctul de vedere al teoriei electronice γ Legea Joule-Lenz în formă diferenţială. Teoria electronică clasică a lui Lorentz explică legile lui Ohm și Joule-Lenz, care sunt confirmate experimental. Un număr de concluzii nu sunt confirmate experimental. DAR Rezistivitatea (reciproca conductibilității) este proporțională cu rădăcina pătrată a temperaturii absolute. Teoria electronică clasică a lui Lorentz are limite de aplicabilitate. Experimentele ρ~ T

Pe tema: dezvoltări metodologice, prezentări și note

Curentul electric în metale

Cea mai convingătoare dovadă a naturii electronice a curentului din metale a fost obținută în experimente cu inerția electronică. Ideea unor astfel de experimente și primele rezultate calitative aparțin fizicienilor ruși...

Tema „Curentul electric în metale” Scopul lecției: Pentru a continua studiul naturii curentului electric în metale, studierea experimentală a efectului curentului electric.Obiectivele lecției: Educațional -...

Clasă: 11

Prezentare pentru lecție

Inapoi inainte

Atenţie! Previzualizarea slide-ului are doar scop informativ și este posibil să nu reprezinte întreaga amploare a prezentării. Dacă sunteți interesat de această lucrare, vă rugăm să descărcați versiunea completă.

Obiectivele lecției:

Dezvăluirea conceptului de natură fizică a curentului electric în metale, confirmarea experimentală a teoriei electronice;

Continuați formarea ideilor științifice naturale pe tema studiată

Creați condiții pentru formarea interesului cognitiv, a activității elevilor

Formarea deprinderilor;

Formarea comunicării comunicative.

Echipament: complex interactiv SMART Board Notebook, reteaua locala calculatoare, internet.

Metoda de predare a lecției: combinată.

Epigraful lecției:

Străduiește-te să înțelegi știința din ce în ce mai profund,
Dor de cunoașterea eternului.
Doar prima cunoaștere va străluci asupra ta lumina,
Veți ști: nu există limită pentru cunoaștere.

Ferdowsi
(Poet persan și tadjic, 940-1030)

Planul lecției.

I. Moment de organizare

II. Lucru de grup

III. Discutarea rezultatelor, instalarea prezentării

IV. Reflecţie

V. Tema pentru acasă

În timpul orelor

Buna baieti! Aşezaţi-vă. Astăzi vom lucra în grupuri.

Sarcini pentru grupuri:

I. Natura fizică a sarcinilor din metale.

II. Experiența lui K. Rikke.

III. Experiența lui Stuart, Tolman. Experiența lui Mandelstam, Papaleksi.

IV. Teoria Drudei.

V. Volt-amper caracteristic metalelor. Legea lui Ohm.

VI. Dependența rezistenței conductoarelor de temperatură.

VII. Supraconductivitate.

1. Conductivitatea electrică este capacitatea substanțelor de a conduce un curent electric sub influența unui câmp electric extern.

În funcție de natura fizică a sarcinilor - purtători de curent electric, conductivitatea electrică este împărțită în:

a) electronic

B) ionic

B) mixt.

2. Pentru fiecare substanță în condiții date, este caracteristică o anumită dependență a puterii curentului de diferența de potențial.

În funcție de rezistivitatea unei substanțe, se obișnuiește să o împarți în:

A) conductoare (pag< 10 -2 Ом*м)

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

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

Cu toate acestea, o astfel de împărțire este condiționată, deoarece sub influența unui număr de factori (încălzire, iradiere, impurități), rezistivitatea substanțelor și caracteristicile lor volt-amper se modifică și uneori foarte semnificativ.

3. Purtătorii de sarcini libere în metale sunt electronii. Dovedit prin experimente clasice K. Rikke (1901) - fizician german; L.I. Mandelstam și N. D. Papaleksi (1913) - compatrioții noștri; T. Stewart și R. Tolman (1916) - fizicieni americani.

Experiența lui K. Rikke

Rikke a pliat trei cilindri preponderati (doi de cupru si unul de aluminiu) cu capete lustruite astfel incat cel de aluminiu sa fie intre cei de cupru. Apoi cilindrii au fost incluși în lanț curent continuu: a trecut prin ele în cursul anului curent mare. În acest timp, prin cilindrii electrici a trecut o sarcină electrică egală cu aproximativ 3,5 milioane C. Interacțiunea secundară a cilindrilor, efectuată cu până la 0,03 mg, a arătat că masa cilindrilor nu s-a modificat în urma experimentului. La examinarea capetelor de contact la microscop, s-a constatat că există doar urme minore de penetrare a metalelor, care nu depășesc rezultatele difuziei obișnuite a atomilor în solide. Rezultatele experimentului au indicat că ionii nu participă la transferul de sarcină în metale.

L.I. Mandelstam

N. . Papalexie

Experiența lui L. I. Mandelstam și N. D. Papaleksi

Oamenii de știință ruși L. I. Mandelstam (1879-1949; fondatorul școlii de radiofizicienți) și N. D. Papaleksi (1880-1947; cel mai mare fizician sovietic, academician, președinte al Consiliului științific al Uniunii pentru radiofizică și inginerie radio) din cadrul Academiei Științe ale URSS) în 1913 a oferit originalului o experiență. Au luat o bobină de sârmă și au început să o răsucească în direcții diferite.

Relaxați-vă, de exemplu, în sensul acelor de ceasornic, apoi opriți-vă brusc și - înapoi.

Ei au raționat cam așa: dacă electronii au într-adevăr masă, atunci când bobina se oprește brusc, electronii ar trebui să continue să se miște prin inerție pentru un timp. Mișcarea electronilor printr-un fir este un curent electric. Așa cum era planificat, așa s-a întâmplat. Am conectat un telefon la capetele firului și am auzit un sunet. Prin urmare, odată ce se aude un sunet în telefon, curentul trece prin el.

T. Stewart

Experiența lui T. Stewart și R. Tolman

Să luăm o bobină care se poate roti în jurul axei sale. Capetele bobinei sunt conectate la galvanometru prin intermediul unor contacte culisante. Dacă bobina, care se află în rotație rapidă, este frânată brusc, atunci electronii liberi din fir vor continua să se miște prin inerție, drept urmare galvanometrul trebuie să înregistreze un impuls de curent.

Teoria Drudei

Electronii dintr-un metal sunt considerați ca un gaz de electroni, căruia i se poate aplica teoria cinetică a gazelor. Se crede că electronii, la fel ca atomii de gaz din teoria cinetică, sunt sfere solide identice care se mișcă în linii drepte până când se ciocnesc între ele. Se presupune că durata unei singure coliziuni este neglijabilă și că între molecule nu acționează alte forțe, cu excepția celor care apar în momentul ciocnirii. Deoarece un electron este o particulă încărcată negativ, atunci pentru a se conforma condiției de neutralitate electrică într-un solid, trebuie să existe și particule de alt fel - încărcate pozitiv. Drude a sugerat că sarcina pozitivă compensatoare aparține unor particule (ioni) mult mai grele, pe care le considera imobile. La vremea lui Drude, nu era clar de ce există electroni liberi și ioni încărcați pozitiv în metal și care sunt acești ioni. Doar teoria cuantică a solidelor ar putea da răspunsuri la aceste întrebări. Pentru multe substanțe, totuși, se poate presupune pur și simplu că gazul de electroni este format din electroni de valență externi legați slab de nucleu, care sunt „eliberați” în metal și sunt capabili să se miște liber prin metal, în timp ce nucleele atomice cu electroni din interior. învelișurile (nucleele atomice) rămân neschimbate.și joacă rolul de ioni pozitivi fixați ai teoriei Drude.

Curentul electric în metale

Toate metalele sunt conductoare de curent electric și constau dintr-o rețea cristalină spațială, ale cărei noduri coincid cu centrele ionilor pozitivi, iar electronii liberi se mișcă aleatoriu în jurul ionilor.

Fundamentele teoriei electronice a conductivității metalelor.

Un metal poate fi descris prin următorul model: rețeaua cristalină a ionilor este scufundată într-un gaz ideal de electroni format din electroni liberi. În majoritatea metalelor, fiecare atom este ionizat, astfel încât concentrația de electroni liberi este aproximativ egală cu concentrația de atomi 10 23 - 10 29 m -3 și aproape nu depinde de temperatură.
Electronii liberi din metale sunt în mișcare haotică continuă.
Un curent electric într-un metal se formează numai datorită mișcării ordonate a electronilor liberi.
Ciocnind cu ionii care vibrează la nodurile rețelei cristaline, electronii le dau energie în exces. Acesta este motivul pentru care conductorii se încălzesc atunci când curge curent.

Curentul electric în metale.

Supraconductivitate

Fenomenul de reducere a rezistivității la zero la o altă temperatură decât zero absolut se numește supraconductivitate. Materialele care prezintă capacitatea de a trece la anumite temperaturi, altele decât zero absolut, într-o stare supraconductivă, se numesc supraconductori.

Trecerea curentului într-un supraconductor are loc fără pierderi de energie, prin urmare, odată excitat într-un inel supraconductor, un curent electric poate exista la nesfârșit fără schimbare.

Materialele supraconductoare sunt deja folosite în electromagneți. Cercetările sunt în desfășurare pentru a crea linii electrice supraconductoare.

Aplicarea fenomenului de supraconductivitate în practică largă poate deveni o realitate în următorii ani datorită descoperirii în 1986 a supraconductivității ceramicii - compuși ai lantanului, bariului, cuprului și oxigenului. Supraconductivitatea unor astfel de ceramice este menținută până la temperaturi de aproximativ 100 K.

Bravo baieti! Au făcut o treabă excelentă. S-a dovedit a fi o prezentare bună. Mulțumesc pentru lecție!

Literatură.

Gorbushin Sh.A. Note de referință pentru studiul fizicii pentru cursul gimnaziului. - Izhevsk „Udmurtia”, 1992.
Lanina I.Ya. Formarea intereselor cognitive ale elevilor la lecțiile de fizică: O carte pentru profesori. – M.: Iluminismul, 1985.
Lecție de fizică în școala modernă. Căutare creativă pentru profesori: O carte pentru profesori / Comp. E.M. Braverman / Editat de V.G. Razumovsky.- M.: Iluminismul, 1993
Digelev F.M. Din istoria fizicii și viața creatorilor ei: O carte pentru studenți. - M .: Educație, 1986.
Kartsev V.L. Aventurile marilor ecuații.- ediția a III-a - M .: Knowledge, 1986. (Viața ideilor minunate).

Curentul electric în metale Savvateeva Svetlana Nikolaevna, profesor de fizică, MBOU „Școala secundară Kemetskaya” din districtul Bologovsky din regiunea Tver. AZI LA LECȚIE Secretul devine clar. Ce se ascunde în spatele conceptului „purtători de curent în metale”? Care sunt dificultățile teoriei clasice a conductivității electrice a metalelor? De ce se ard becurile incandescente? De ce se ard când sunt pornite? Cum să pierzi rezistența? REPETA

Ce este curentul electric?
Care sunt condițiile pentru existența unui curent?
Ce acțiuni ale curentului cunoașteți?
Care este direcția curentului?
Care este valoarea curentului într-un circuit electric?
Care este unitatea curentului?
De ce cantități depinde puterea curentului?
Care este viteza de propagare a curentului în conductor?
Care este viteza mișcării ordonate a electronilor?
Rezistența depinde de curent și tensiune?
Cum este formulată legea lui Ohm pentru o secțiune a unui lanț și pentru un lanț complet?

CONDUCTIVITATEA ELECTRICĂ A DIVERSELOR SUBSTANȚE

Mandelstam și Papaleksi (1913)

Stewart și Tolman (1916)

În direcția curentului -< 0

Prin І J I - q ⁄ m = e ⁄ m ) aceștia sunt electroni!

Experiența lui Rikke (germană) - Anul 1901! M = const, aceștia nu sunt ioni!

NATURA PORTATORILOR DE CHARGE DIN METALELE

Curentul electric din metale este mișcarea direcționată a electronilor.

Teoria conductivității electrice a metalelor

P. Druse, 1900:

electroni liberi - „gaz electronic”;
electronii se mișcă conform legilor lui Newton;
electronii liberi se ciocnesc cu ionii de cristal. grătare;
la ciocnire, electronii își transferă energia cinetică către ioni;
viteza medie este proporțională cu intensitatea și, prin urmare, cu diferența de potențial;

R= f (ρ, l, s, t)

termometre de rezistență

Beneficii: Ajută la măsurarea temperaturilor foarte scăzute și foarte ridicate.

supraconductivitate Mercur în heliu lichid

Explicația se bazează pe teoria cuantică.

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

N. Bogolyubov (co-student în 1957)

Aplicarea supraconductivității!

obţinerea de curenţi mari, câmpuri magnetice;
transmiterea energiei electrice fără pierderi.

test de control

Cum se mișcă electronii liberi în metale?
Cum se mișcă electronii liberi în metale sub acțiunea unui câmp electric?
.Ce particule sunt situate la nodurile rețelei cristaline ale metalelor și ce sarcină au?
Ce efect al curentului electric este utilizat în lămpile electrice?
Mișcarea căror particule este luată ca direcție a curentului în conductor?
De ce se încălzesc metalele când trece curentul prin ele?
Cum se schimbă rezistența metalelor când sunt răcite?

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

REZOLVA PROBLEMA

1. Rezistența electrică a filamentului de tungsten al unei lămpi electrice la o temperatură de 23 ° C este de 4 ohmi.

Aflați rezistența electrică a filamentului la 0°C.

(Răspuns: 3,6 ohmi)

2. Rezistența electrică a unui filament de wolfram la 0°C este de 3,6 ohmi. Găsiți rezistența electrică

La o temperatură de 2700 K.

(Răspuns: 45,5 ohmi)

3. Rezistența electrică a firului la 20°C este de 25 ohmi, la 60°C este de 20 ohmi. Găsi

Coeficientul de temperatură al rezistenței electrice.