การนำเสนอในหัวข้อของกระแสในโลหะ การนำเสนอในหัวข้อ "กระแสไฟฟ้าในโลหะ"

หัวข้อบทเรียน กระแสไฟฟ้าในโลหะ

บทเรียนในการเรียนรู้สิ่งใหม่ด้วยองค์ประกอบของการควบคุมและการทำซ้ำ

อุปกรณ์ : การนำเสนอ การติดตั้งสำหรับการทดสอบการเปลี่ยนแปลงความต้านทานขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ

เป้าหมายและเป้าหมาย 1. เพื่อสร้างความรู้พื้นฐานของทฤษฎีอิเล็กทรอนิกส์เกี่ยวกับการนำไฟฟ้าของโลหะ การพิสูจน์ทดลอง และการประยุกต์ใช้ทฤษฎีในทางปฏิบัติ

2. ขยายขอบเขตอันไกลโพ้นของนักเรียนด้วยเรื่องราวเกี่ยวกับปรากฏการณ์ของตัวนำยิ่งยวด

๓. เรียนรู้การนำความรู้การพึ่งพาความต้านทานอุณหภูมิมาประยุกต์ใช้ในการแก้ปัญหา

4. เพิ่มความรู้สึกรักชาติผ่านการทำความคุ้นเคยกับประวัติศาสตร์การค้นพบในสาขาฟิสิกส์ ร่างกายที่แข็งแรง.

แผนการเรียน. (ตามสไลด์)

1. วันนี้ที่บทเรียน

2. มาย้ำกัน มีการถามคำถามซึ่งต้องใช้ความรู้เมื่อเรียนรู้สิ่งใหม่

3. การศึกษาสิ่งใหม่: a) ค่าการนำไฟฟ้าของสารต่างๆ b) ลักษณะของตัวพาประจุในโลหะ; c) ทฤษฎีการนำไฟฟ้าของโลหะ d) การพึ่งพาความต้านทานต่ออุณหภูมิ จ) เทอร์โมมิเตอร์แบบต้านทาน f) ความเป็นตัวนำยิ่งยวดและการใช้งาน

4. การทดสอบการควบคุม (ตรวจสอบหลังจากคลิกเมาส์)

5. การแก้ไข มีการเสนอปัญหาสามประการสำหรับการพึ่งพาความต้านทานต่ออุณหภูมิ คำตอบจะปรากฏขึ้นหลังจากคลิกเมาส์ นักเรียนใช้พารามิเตอร์คงที่ที่จำเป็นจากตาราง

ดูเนื้อหาเอกสาร
"การนำเสนอสำหรับบทเรียน "กระแสไฟฟ้าในโลหะ" เกรด 10

กระแสไฟฟ้าในโลหะ

Savvateeva Svetlana Nikolaevna ครูสอนฟิสิกส์ MBOU "โรงเรียนมัธยม Kemetskaya" ของเขต Bologovsky ของภูมิภาคตเวียร์


วันนี้ในบทเรียน

ความลับจะชัดเจน อะไรที่ซ่อนอยู่เบื้องหลังแนวคิด "ตัวพาปัจจุบันในโลหะ"?

อะไรคือความยากลำบากของทฤษฎีคลาสสิกของการนำไฟฟ้าของโลหะ?

ทำไมหลอดไส้ถึงไหม้?

ทำไมพวกเขาถึงไหม้เมื่อเปิดเครื่อง?

จะสูญเสียความต้านทานได้อย่างไร?


ทำซ้ำ

  • อะไร ไฟฟ้า?
  • อะไรคือเงื่อนไขสำหรับการมีอยู่ของกระแส?
  • คุณรู้การกระทำของปัจจุบันอย่างไร?
  • ทิศทางของกระแสคืออะไร?
  • กระแสในวงจรไฟฟ้ามีค่าเท่าใด
  • หน่วยของกระแสคืออะไร?
  • ความแรงในปัจจุบันขึ้นอยู่กับปริมาณเท่าใด
  • ความเร็วของการแพร่กระจายของกระแสในตัวนำคืออะไร?
  • ความเร็วของการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนตามคำสั่งคืออะไร?
  • ความต้านทานขึ้นอยู่กับกระแสและแรงดันหรือไม่?
  • กฎของโอห์มมีสูตรสำหรับส่วนของวงจรและสำหรับ .อย่างไร ห่วงโซ่ที่สมบูรณ์?


ลักษณะของผู้ให้บริการขนส่งในโลหะ

ประสบการณ์ของ Rikke (เยอรมัน) - ปี 1901! M = const นี่ไม่ใช่ไอออน!

Mandelstam และ Papaleksi (1913)

สจ๊วตและโทลแมน (1916)

ในทิศทางของกระแส -

โดย І JI - q ⁄ m = e ⁄ m) is อิเล็กตรอน!

กระแสไฟฟ้าในโลหะคือการเคลื่อนที่โดยตรงของอิเล็กตรอน


ทฤษฎีการนำไฟฟ้าของโลหะ

พี. ดรูส, 1900:

  • อิเล็กตรอนอิสระ - "แก๊สอิเล็กทรอนิกส์";
  • อิเล็กตรอนเคลื่อนที่ตามกฎของนิวตัน
  • อิเล็กตรอนอิสระชนกับคริสตัลไอออน ตะแกรง;
  • เมื่อเกิดการชนกัน อิเล็กตรอนจะถ่ายเทพลังงานจลน์ไปเป็นไอออน
  • ความเร็วเฉลี่ยเป็นสัดส่วนกับความเข้ม ดังนั้น ความต่างศักย์

ร=ฉ( ρ, ล, s, t)


เทอร์โมมิเตอร์วัดความต้านทาน

ประโยชน์: ช่วยในการวัดอุณหภูมิที่ต่ำมากและสูงมาก


ตัวนำยิ่งยวด

ปรอทในฮีเลียมเหลว

คำอธิบายขึ้นอยู่กับทฤษฎีควอนตัม

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

N. Bogolyubov (นักศึกษาร่วมในปี 2500)



เช่นเดียวกับ:

  • รับกระแสสูงสนามแม่เหล็ก
  • การส่งไฟฟ้าโดยไม่สูญเสีย

ทดสอบการควบคุม

  • อิเล็กตรอนอิสระเคลื่อนที่ในโลหะได้อย่างไร?

ก. ในลำดับที่กำหนดไว้อย่างเคร่งครัด ข. สุ่ม. ข. เป็นระเบียบ

  • อิเล็กตรอนอิสระเคลื่อนที่ในโลหะได้อย่างไรภายใต้การกระทำของ สนามไฟฟ้า?

ก. ผิดปกติ. ข. เป็นระเบียบ ข. บังคับทิศทางสนามไฟฟ้า ก. มีระเบียบในทิศตรงข้ามสนามไฟฟ้า

ก. ไอออนลบ ข. อิเล็กตรอน B. ไอออนบวก

  • ผลกระทบของกระแสไฟฟ้าที่ใช้ในหลอดไฟฟ้าคืออะไร?

ก. แม่เหล็ก. ข. ความร้อน ข. เคมีภัณฑ์. ก. แสงและความร้อน

  • การเคลื่อนที่ของอนุภาคใดเป็นทิศทางของกระแสในตัวนำ

ก.อิเล็กโทรนอฟ ข. ไอออนลบ ข. ประจุบวก

  • ทำไมโลหะถึงร้อนเมื่อกระแสไหลผ่าน?

ก. อิเล็กตรอนอิสระชนกัน ข. อิเล็กตรอนอิสระชนกับไอออน ข. ไอออนชนกับไอออน

  • ความต้านทานของโลหะเปลี่ยนไปอย่างไรเมื่อเย็นลง?

ก. เพิ่มขึ้น. ข. ลดลง. ข. ไม่เปลี่ยนแปลง

1 . ข. 2.ก. 3.ข. 4.G. 5.ข. 6.ข. 7.ข.


แก้ปัญหา

1.ความต้านทานไฟฟ้าไส้หลอดทังสเตนของตะเกียงไฟฟ้าที่อุณหภูมิ23 °C เท่ากับ 4 โอห์ม

หาค่าความต้านทานไฟฟ้าของไส้หลอดที่อุณหภูมิ 0 องศาเซลเซียส

(คำตอบ: 3.6 โอห์ม)

2. ความต้านทานไฟฟ้าของไส้หลอดทังสเตนที่อุณหภูมิ 0 องศาเซลเซียส คือ 3.6 โอห์ม ค้นหาความต้านทานไฟฟ้า

ที่อุณหภูมิ 2700 K.

(คำตอบ: 45.5 โอห์ม)

3. ความต้านทานไฟฟ้าของลวดที่อุณหภูมิ 20°C เท่ากับ 25 โอห์ม ที่ 60°C เท่ากับ 20 โอห์ม หา

ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของความต้านทานไฟฟ้า

(คำตอบ: 0.0045 K¯¹)

สารบัญ กระแสไฟฟ้าคืออะไร? กระแสไฟฟ้าคืออะไร? ปรากฏการณ์ที่มาพร้อมกับกระแสไฟฟ้า ปรากฏการณ์ที่มาพร้อมกับกระแสไฟฟ้า ประสบการณ์ของโทลมันและสจ๊วต ประสบการณ์ของโทลมันและสจ๊วต ประสบการณ์ของโทลมันและสจ๊วต ทฤษฎีอิเล็กทรอนิกส์คลาสสิก ทฤษฎีอิเล็กทรอนิกส์คลาสสิก อุปสรรคที่อาจเกิดขึ้น


กระแสไฟฟ้าคืออะไร? กระแสไฟฟ้าในโลหะคือการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนภายใต้อิทธิพลของสนามไฟฟ้า การทดลองแสดงให้เห็นว่าเมื่อกระแสไหลผ่าน ตัวนำโลหะไม่มีการถ่ายโอนสสารดังนั้นไอออนของโลหะจึงไม่มีส่วนร่วมในการถ่ายโอนประจุไฟฟ้า


ปรากฏการณ์ที่มาพร้อมกับกระแสไฟฟ้า 1. ตัวนำที่กระแสไหลผ่านร้อนขึ้น 2. กระแสไฟฟ้าสามารถเปลี่ยนแปลงได้ องค์ประกอบทางเคมีตัวนำ 3. กระแสมีผลกระทบต่อกระแสข้างเคียงและวัตถุแม่เหล็ก 1. ตัวนำที่กระแสไหลผ่านร้อนขึ้น 2. กระแสไฟฟ้าสามารถเปลี่ยนองค์ประกอบทางเคมีของตัวนำ 3. กระแสมีผลแรง บนกระแสน้ำข้างเคียงและวัตถุแม่เหล็ก


ประสบการณ์ของ Tolman และ Stuart (ch1) โครงร่างการทดลองของ Tolman และ Stuart แสดงไว้ในรูป ขดลวดที่มีเส้นลวดบางจำนวนมากถูกหมุนอย่างรวดเร็วรอบแกนของมัน คอยล์ลงท้ายด้วย สายอ่อนถูกเชื่อมต่อกับแกลวาโนมิเตอร์แบบ ballistic ที่ละเอียดอ่อน G ขดลวดที่ยังไม่ได้บิดตัวนั้นถูกลดความเร็วลงอย่างรวดเร็ว และกระแสไฟในระยะสั้นก็เกิดขึ้นในวงจร เนื่องจากความเฉื่อยของตัวพาประจุ ประจุทั้งหมดที่ไหลผ่านวงจรวัดจากการโก่งตัวของเข็มกัลวาโนมิเตอร์ แผนภาพการทดลองของโทลแมนและสจ๊วตแสดงไว้ในรูป ขดลวดที่มีเส้นลวดบางจำนวนมากถูกหมุนอย่างรวดเร็วรอบแกนของมัน ปลายของขดลวดเชื่อมต่อกับสายไฟที่ยืดหยุ่นได้กับแกลวาโนมิเตอร์แบบ ballistic ที่ละเอียดอ่อน G ขดลวดที่ยังไม่ได้บิดตัวนั้นถูกลดความเร็วลงอย่างรวดเร็ว และกระแสไฟในระยะสั้นก็เกิดขึ้นในวงจรเนื่องจากความเฉื่อยของตัวพาประจุ ประจุทั้งหมดที่ไหลผ่านวงจรวัดจากการโก่งตัวของเข็มกัลวาโนมิเตอร์


(ch2) เมื่อเบรกคอยล์หมุน ตัวพาประจุแต่ละตัว e จะได้รับผลกระทบจากแรงเบรกที่ทำหน้าที่เป็นแรงของบุคคลที่สาม กล่าวคือ แรงที่มาจากแหล่งกำเนิดที่ไม่ใช่ไฟฟ้า แรงของบุคคลที่สามที่เกี่ยวข้องกับหน่วยประจุนั้นตามคำจำกัดความของความเข้ม Est ของสนามของกองกำลังบุคคลที่สาม: เมื่อเบรกคอยล์หมุน แรงเบรกจะกระทำต่อตัวพาประจุแต่ละตัว e ซึ่งทำหน้าที่เป็น แรงของบุคคลที่สาม นั่นคือ แรงที่ไม่ใช่แหล่งกำเนิดไฟฟ้า แรงภายนอกที่เกี่ยวข้องกับหน่วยประจุ โดยนิยามคือ ความแรงของสนาม ค่าของแรงภายนอก: แรงภายนอกของแรงภายนอก


(ch3) ดังนั้นในวงจรเมื่อขดลวดเบรก แรงเคลื่อนไฟฟ้าเท่ากับ: ดังนั้นในวงจรเมื่อเบรกคอยล์ แรงเคลื่อนไฟฟ้าจะเกิดขึ้นเท่ากับ: โดยที่ l คือความยาวของลวดขดลวด ในช่วงเวลาเบรกของคอยล์ ประจุ q จะไหลผ่านวงจร เท่ากับ: โดยที่ l คือความยาวของขดลวด ในช่วงเวลาเบรกของขดลวด ประจุ q จะไหลผ่านวงจรเท่ากับ:


(h4) ที่นี่ I คือค่าทันทีของกระแสในขดลวด R คือความต้านทานรวมของวงจร υ0 คือความเร็วเชิงเส้นเริ่มต้นของเส้นลวด ที่นี่ I คือค่าทันทีของกระแสในขดลวด R คือความต้านทานรวมของวงจร υ0 คือความเร็วเชิงเส้นเริ่มต้นของเส้นลวด ดังนั้น ประจุจำเพาะ e / m ของตัวพากระแสอิสระในโลหะคือ: ดังนั้น ประจุจำเพาะ e / m ของตัวพากระแสอิสระในโลหะคือ:


(h5) ปริมาณทั้งหมดที่รวมอยู่ใน ด้านขวาอัตราส่วนนี้สามารถวัดได้ จากผลการทดลองของโทลแมนและสจ๊วร์ต พบว่า ตัวพาประจุไฟฟ้าฟรีในโลหะมี เครื่องหมายลบและอัตราส่วนของประจุพาหะต่อมวลใกล้เคียงกับประจุอิเล็กตรอนจำเพาะที่ได้จากการทดลองอื่นๆ ดังนั้นจึงพบว่าสารพาหะของประจุอิสระในโลหะคืออิเล็กตรอน ปริมาณทั้งหมดที่รวมอยู่ในด้านขวาของอัตราส่วนนี้สามารถวัดได้ จากผลการทดลองของโทลแมนและสจ๊วร์ต พบว่าสารพาหะประจุไฟฟ้าฟรีในโลหะมีเครื่องหมายลบ และอัตราส่วนประจุของตัวพาต่อมวลใกล้เคียงกับประจุจำเพาะของอิเล็กตรอนที่ได้รับจากธาตุอื่นๆ การทดลอง ดังนั้นจึงพบว่าสารพาหะของประจุอิสระในโลหะคืออิเล็กตรอน ตามข้อมูลสมัยใหม่ โมดูลประจุอิเล็กตรอน (ประจุพื้นฐาน) คือ ตามข้อมูลสมัยใหม่ โมดูลประจุอิเล็กตรอน (ประจุพื้นฐาน) คือ: และประจุเฉพาะของมันคือ: และประจุเฉพาะของมันคือ:


(ch6) ค่าการนำไฟฟ้าที่ดีของโลหะเกิดจากอิเล็กตรอนอิสระที่มีความเข้มข้นสูง โดยมีค่าเท่ากับจำนวนอะตอมต่อหน่วยปริมาตร ค่าการนำไฟฟ้าที่ดีของโลหะอธิบายได้ด้วยอิเลคตรอนอิสระที่มีความเข้มข้นสูง ซึ่งมีค่าเท่ากับจำนวนอะตอมต่อหน่วยปริมาตร


ทฤษฎีอิเล็กทรอนิกส์แบบคลาสสิก ข้อสันนิษฐานที่ว่าอิเล็กตรอนมีความรับผิดชอบต่อกระแสไฟฟ้าในโลหะนั้นเกิดขึ้นเร็วกว่าการทดลองของโทลแมนและสจ๊วตมาก ย้อนกลับไปในปี 1900 นักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมัน P. Drude บนพื้นฐานของสมมติฐานของการมีอยู่ของอิเล็กตรอนอิสระในโลหะ ได้สร้างทฤษฎีอิเล็กทรอนิกส์ของการนำของโลหะ ทฤษฎีนี้ได้รับการพัฒนาในผลงานของนักฟิสิกส์ชาวดัตช์ H. Lorenz และเรียกว่าทฤษฎีอิเล็กตรอนแบบคลาสสิก ตามทฤษฎีนี้ อิเล็กตรอนในโลหะมีพฤติกรรมเหมือนแก๊สอิเล็กตรอน เหมือนกับแก๊สในอุดมคติ ก๊าซอิเล็กตรอนเติมช่องว่างระหว่างไอออนที่ก่อตัวเป็นโครงผลึกของโลหะ การสันนิษฐานว่าอิเล็กตรอนมีความรับผิดชอบต่อกระแสไฟฟ้าในโลหะนั้นเกิดขึ้นเร็วกว่าการทดลองของโทลแมนและสจ๊วตมาก ย้อนกลับไปในปี 1900 นักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมัน P. Drude บนพื้นฐานของสมมติฐานของการมีอยู่ของอิเล็กตรอนอิสระในโลหะ ได้สร้างทฤษฎีอิเล็กทรอนิกส์ของการนำของโลหะ ทฤษฎีนี้ได้รับการพัฒนาในผลงานของนักฟิสิกส์ชาวดัตช์ H. Lorenz และเรียกว่าทฤษฎีอิเล็กตรอนแบบคลาสสิก ตามทฤษฎีนี้ อิเล็กตรอนในโลหะมีพฤติกรรมเหมือนแก๊สอิเล็กตรอน เหมือนกับแก๊สในอุดมคติ แก๊สอิเล็กตรอนจะเติมช่องว่างระหว่างไอออนที่ก่อตัวเป็นโครงผลึกของโลหะ


อุปสรรคที่อาจเกิดขึ้น เนื่องจากปฏิกิริยากับไอออน อิเล็กตรอนสามารถออกจากโลหะได้หลังจากเอาชนะสิ่งกีดขวางที่อาจเกิดขึ้นได้เท่านั้น ความสูงของสิ่งกีดขวางนี้เรียกว่าฟังก์ชันการทำงาน ที่อุณหภูมิปกติ (ห้อง) อิเล็กตรอนไม่มีพลังงานเพียงพอที่จะเอาชนะสิ่งกีดขวางที่อาจเกิดขึ้นได้ เนื่องจากการมีปฏิสัมพันธ์กับไอออน อิเล็กตรอนสามารถออกจากโลหะได้หลังจากเอาชนะสิ่งกีดขวางที่เรียกว่าศักย์เท่านั้น ความสูงของสิ่งกีดขวางนี้เรียกว่าฟังก์ชันการทำงาน ที่อุณหภูมิปกติ (ห้อง) อิเล็กตรอนไม่มีพลังงานเพียงพอที่จะเอาชนะสิ่งกีดขวางที่อาจเกิดขึ้นได้


การนำไฟฟ้ายิ่งยวด ตามทฤษฎีอิเล็กทรอนิกส์แบบคลาสสิก สภาพต้านทานของโลหะควรลดลงแบบโมโนโทนเมื่อเย็นตัวลง โดยคงอยู่จำกัดที่อุณหภูมิทั้งหมด การพึ่งพาอาศัยกันดังกล่าวเกิดขึ้นจริงในการทดลองที่อุณหภูมิค่อนข้างสูง มากขึ้น อุณหภูมิต่ำตามคำสั่งของหลายเคลวิน ความต้านทานของโลหะหลายชนิดจะหยุดขึ้นอยู่กับอุณหภูมิและถึงค่าที่จำกัด อย่างไรก็ตาม สิ่งที่น่าสนใจที่สุดคือปรากฏการณ์ที่น่าอัศจรรย์ของตัวนำยิ่งยวดซึ่งค้นพบโดยนักฟิสิกส์ชาวเดนมาร์ก H. Kammerling-Onnes ในปี 1911 ที่อุณหภูมิจำเพาะ Tcr ซึ่งแตกต่างกันสำหรับสารต่าง ๆ ความต้านทานจะลดลงอย่างกะทันหันเป็นศูนย์ (รูปที่) อุณหภูมิวิกฤตของปรอทคือ 4.1 K สำหรับอะลูมิเนียม 1.2 K สำหรับดีบุก 3.7 K ความเป็นตัวนำยิ่งยวดนั้นไม่เพียงสังเกตพบในองค์ประกอบเท่านั้น แต่ยังพบในสารประกอบทางเคมีและโลหะผสมหลายชนิดด้วย ตัวอย่างเช่น สารประกอบของไนโอเบียมกับดีบุก (Ni3Sn) มีอุณหภูมิวิกฤตที่ 18 เค สารบางชนิดที่ผ่านที่อุณหภูมิต่ำไปสู่สถานะตัวนำยิ่งยวดไม่ใช่ตัวนำที่อุณหภูมิปกติ ในเวลาเดียวกัน ตัวนำ "ดี" เช่นทองแดงและเงินจะไม่กลายเป็นตัวนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิต่ำ ตามทฤษฎีอิเล็กทรอนิกส์แบบคลาสสิก ความต้านทานของโลหะควรลดลงอย่างซ้ำซากจำเจเมื่อเย็นลง โดยคงอยู่อย่างจำกัดที่อุณหภูมิทั้งหมด การพึ่งพาอาศัยกันดังกล่าวเกิดขึ้นจริงในการทดลองที่อุณหภูมิค่อนข้างสูง ที่อุณหภูมิต่ำกว่าระดับหลายเคลวิน ความต้านทานของโลหะหลายชนิดจะหยุดขึ้นอยู่กับอุณหภูมิและถึงค่าที่จำกัด อย่างไรก็ตาม สิ่งที่น่าสนใจที่สุดคือปรากฏการณ์ที่น่าอัศจรรย์ของตัวนำยิ่งยวดซึ่งค้นพบโดยนักฟิสิกส์ชาวเดนมาร์ก H. Kammerling-Onnes ในปี 1911 ที่อุณหภูมิจำเพาะ Tcr ซึ่งแตกต่างกันสำหรับสารต่าง ๆ ความต้านทานจะลดลงอย่างกะทันหันเป็นศูนย์ (รูปที่) อุณหภูมิวิกฤตของปรอทคือ 4.1 K สำหรับอะลูมิเนียม 1.2 K สำหรับดีบุก 3.7 K ความเป็นตัวนำยิ่งยวดนั้นไม่เพียงสังเกตพบในองค์ประกอบเท่านั้น แต่ยังพบในสารประกอบทางเคมีและโลหะผสมหลายชนิดด้วย ตัวอย่างเช่น สารประกอบของไนโอเบียมกับดีบุก (Ni3Sn) มีอุณหภูมิวิกฤตที่ 18 เค สารบางชนิดที่ผ่านที่อุณหภูมิต่ำไปสู่สถานะตัวนำยิ่งยวดไม่ใช่ตัวนำที่อุณหภูมิปกติ ในเวลาเดียวกัน ตัวนำ "ดี" เช่นทองแดงและเงินจะไม่กลายเป็นตัวนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิต่ำ


สารในสถานะตัวนำยิ่งยวดมีคุณสมบัติพิเศษ ในทางปฏิบัติ สิ่งที่สำคัญที่สุดของพวกเขาคือความสามารถเป็นเวลานาน (หลายปี) ในการรักษาโดยไม่ลดทอนกระแสไฟฟ้าที่ตื่นเต้นในวงจรตัวนำยิ่งยวด สารในสถานะตัวนำยิ่งยวดมีคุณสมบัติพิเศษ ในทางปฏิบัติ สิ่งที่สำคัญที่สุดของพวกเขาคือความสามารถเป็นเวลานาน (หลายปี) ในการรักษาโดยไม่ลดทอนกระแสไฟฟ้าที่ตื่นเต้นในวงจรตัวนำยิ่งยวด ทฤษฎีอิเล็กทรอนิกส์คลาสสิกไม่สามารถอธิบายปรากฏการณ์ของตัวนำยิ่งยวดได้ คำอธิบายของกลไกของปรากฏการณ์นี้ได้รับเพียง 60 ปีหลังจากการค้นพบบนพื้นฐานของแนวคิดทางกลควอนตัม ทฤษฎีอิเล็กทรอนิกส์คลาสสิกไม่สามารถอธิบายปรากฏการณ์ของตัวนำยิ่งยวดได้ คำอธิบายของกลไกของปรากฏการณ์นี้ได้รับเพียง 60 ปีหลังจากการค้นพบบนพื้นฐานของแนวคิดทางกลควอนตัม ความสนใจทางวิทยาศาสตร์ในเรื่องความเป็นตัวนำยิ่งยวดเพิ่มขึ้นเมื่อมีการค้นพบวัสดุใหม่ที่มีอุณหภูมิวิกฤตที่สูงขึ้น ขั้นตอนสำคัญในทิศทางนี้เกิดขึ้นในปี 1986 เมื่อพบว่าสารประกอบเซรามิกเชิงซ้อนหนึ่งชนิดมี Tcr = 35 K แล้วในปี 1987 นักฟิสิกส์สามารถสร้างเซรามิกใหม่ที่มีอุณหภูมิวิกฤต 98 K ซึ่งเกินอุณหภูมิ ของไนโตรเจนเหลว (77 K) ความสนใจทางวิทยาศาสตร์ในเรื่องความเป็นตัวนำยิ่งยวดเพิ่มขึ้นเมื่อมีการค้นพบวัสดุใหม่ที่มีอุณหภูมิวิกฤตที่สูงขึ้น ขั้นตอนสำคัญในทิศทางนี้เกิดขึ้นในปี 1986 เมื่อพบว่าสารประกอบเซรามิกเชิงซ้อนหนึ่งตัวมี Tcr = 35 K แล้วในปี 1987 นักฟิสิกส์สามารถสร้างเซรามิกใหม่ที่มีอุณหภูมิวิกฤต 98 K ซึ่งเกินอุณหภูมิ ของไนโตรเจนเหลว (77 K)




ความเป็นตัวนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิสูง ปรากฏการณ์ของการเปลี่ยนผ่านของสารไปสู่สถานะตัวนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิเกินจุดเดือดของไนโตรเจนเหลวเรียกว่าตัวนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิสูง ในปี 1988 สารประกอบเซรามิกที่มีองค์ประกอบ Tl–Ca–Ba–Cu–O ที่อุณหภูมิวิกฤต 125 K ได้ถูกสร้างขึ้น ปรากฏการณ์ของการเปลี่ยนผ่านของสารไปสู่สถานะตัวนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิเกินจุดเดือดของไนโตรเจนเหลวคือ เรียกว่า ตัวนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิสูง ในปี 1988 สารประกอบเซรามิกที่มีองค์ประกอบ Tl–Ca–Ba–Cu–O ที่อุณหภูมิวิกฤต 125 K ได้ถูกสร้างขึ้น ปัจจุบัน การทำงานอย่างเข้มข้นกำลังดำเนินการเพื่อค้นหาสารใหม่ที่มีค่า Tcr สูงกว่า นักวิทยาศาสตร์หวังว่าจะได้รับสารในสถานะตัวนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิห้อง หากสิ่งนี้เกิดขึ้น มันจะเป็นการปฏิวัติอย่างแท้จริงในด้านวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี และโดยทั่วไปในชีวิตของผู้คน ขณะนี้งานเร่งรัดเพื่อค้นหาสารใหม่ที่มีค่า Tcr สูงกว่า นักวิทยาศาสตร์หวังว่าจะได้รับสารในสถานะตัวนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิห้อง หากสิ่งนี้เกิดขึ้น มันจะเป็นการปฏิวัติอย่างแท้จริงในด้านวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี และโดยทั่วไปในชีวิตของผู้คน ควรสังเกตว่ากลไกของการนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิสูงของวัสดุเซรามิกยังไม่ได้รับการอธิบายอย่างสมบูรณ์ ควรสังเกตว่ากลไกของการนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิสูงของวัสดุเซรามิกยังไม่ได้รับการอธิบายอย่างสมบูรณ์



หากต้องการใช้ตัวอย่างการนำเสนอ ให้สร้างบัญชีสำหรับตัวคุณเอง ( บัญชีผู้ใช้) Google และลงชื่อเข้าใช้: https://accounts.google.com


คำบรรยายสไลด์:

กระแสไฟฟ้าในโลหะ ชั้นประถมศึกษาปีที่ 11 อาจารย์ Kechkina N.I. เอ็มบียู " โรงเรียนมัธยม No. 12, Dzerzhinsk

กฎของโอห์มจากมุมมองของทฤษฎีอิเล็กทรอนิกส์ กระแสไฟฟ้าในโลหะเกิดจากการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนอิสระ ประสบการณ์ E. Rikke ผลลัพธ์: ตรวจไม่พบการแทรกซึมของทองแดงในอะลูมิเนียม การทดลอง L.I. Mandelstam และ N.D. Papalexy 1912 R. Tolman และ T. Stewart 1916 C-cylinder; Ш - แปรง (หน้าสัมผัส); OO ' - ครึ่งแกนแบบแยกเดี่ยว ผลลัพธ์: เมื่อหยุด เข็มกัลวาโนมิเตอร์จะเบี่ยงเบนเพื่อแก้ไขกระแส ตามทิศทางของกระแส พวกเขาระบุว่าอนุภาคลบเคลื่อนที่โดยความเฉื่อย ในแง่ของประจุอิเล็กตรอน

เส้นทางอิสระเฉลี่ย λ คือระยะห่างเฉลี่ยระหว่างการชนกันของอิเล็กตรอนที่มีข้อบกพร่องสองครั้งติดต่อกัน การละเมิดความต้านทานไฟฟ้าของคาบของผลึกขัดแตะ สาเหตุ: การเคลื่อนที่ด้วยความร้อนของอะตอม การปรากฏตัวของสิ่งสกปรก การกระเจิงของอิเล็กตรอน การวัดการกระเจิง ทฤษฎีอิเล็กทรอนิกส์คลาสสิกของลอเรนซ์ (การนำไฟฟ้าของโลหะ): มีอิเล็กตรอนอิสระในตัวนำที่เคลื่อนที่อย่างต่อเนื่องและสุ่ม แต่ละอะตอมสูญเสียอิเล็กตรอน 1 ตัวเพื่อกลายเป็นไอออน λ เท่ากับระยะห่างระหว่างไอออนในโครงผลึกของตัวนำ e คือประจุของอิเล็กตรอน C n คือจำนวนอิเล็กตรอนที่ผ่านหน้าตัดของตัวนำในหน่วย เวลา m – มวลอิเล็กตรอน kg u – ความเร็วเฉลี่ยรูต-ค่าเฉลี่ยกำลังสองของการเคลื่อนที่แบบสุ่มของอิเล็กตรอน m/s γ

กฎจูล-เลนซ์จากมุมมองของทฤษฎีอิเล็กทรอนิกส์ γ กฎจูล-เลนซ์ในรูปแบบดิฟเฟอเรนเชียล ทฤษฎีอิเล็กทรอนิกส์คลาสสิกของลอเรนซ์อธิบายกฎของโอห์มและจูล-เลนซ์ ซึ่งได้รับการยืนยันจากการทดลอง ข้อสรุปจำนวนหนึ่งไม่ได้รับการยืนยันจากการทดลอง แต่ ความต้านทาน (ส่วนกลับของการนำไฟฟ้า) เป็นสัดส่วนกับรากที่สองของอุณหภูมิสัมบูรณ์ ทฤษฎีอิเล็กทรอนิกส์คลาสสิกของลอเรนซ์มีข้อจำกัดในการบังคับใช้ การทดลอง ρ~ T


ในหัวข้อ: การพัฒนาระเบียบวิธี การนำเสนอ และหมายเหตุ

กระแสไฟฟ้าในโลหะ

หลักฐานที่น่าเชื่อถือที่สุดเกี่ยวกับธรรมชาติทางอิเล็กทรอนิกส์ของกระแสในโลหะได้มาจากการทดลองกับความเฉื่อยของอิเล็กตรอน แนวคิดของการทดลองดังกล่าวและผลลัพธ์เชิงคุณภาพแรกเป็นของนักฟิสิกส์ชาวรัสเซีย...

หัวข้อ "กระแสไฟฟ้าในโลหะ" วัตถุประสงค์ของบทเรียน: เพื่อศึกษาธรรมชาติของกระแสไฟฟ้าในโลหะต่อไปให้ทดลองศึกษาผลกระทบของกระแสไฟฟ้า วัตถุประสงค์ของบทเรียน: ทางการศึกษา - ...

ระดับ: 11

การนำเสนอสำหรับบทเรียน





















ย้อนกลับไปข้างหน้า

ความสนใจ! การแสดงตัวอย่างสไลด์มีวัตถุประสงค์เพื่อให้ข้อมูลเท่านั้นและอาจไม่ได้แสดงถึงขอบเขตทั้งหมดของการนำเสนอ หากคุณสนใจงานนี้ โปรดดาวน์โหลดเวอร์ชันเต็ม

วัตถุประสงค์ของบทเรียน:

เพื่อเปิดเผยแนวคิดเกี่ยวกับลักษณะทางกายภาพของกระแสไฟฟ้าในโลหะ การยืนยันการทดลองของทฤษฎีอิเล็กทรอนิกส์

ดำเนินการสร้างแนวคิดทางวิทยาศาสตร์ตามธรรมชาติในหัวข้อที่กำลังศึกษาต่อไป

สร้างเงื่อนไขสำหรับการก่อตัวของความสนใจทางปัญญากิจกรรมของนักเรียน

การก่อตัวของทักษะ

การก่อตัวของการสื่อสารสื่อสาร

อุปกรณ์: สมุดบันทึก SMART Board ที่ซับซ้อนเชิงโต้ตอบ, เครือข่ายท้องถิ่นคอมพิวเตอร์ อินเตอร์เน็ต

วิธีการสอนบทเรียน: รวมกัน

Epigraph ของบทเรียน:

พยายามทำความเข้าใจวิทยาศาสตร์ให้ลึกซึ้งยิ่งขึ้น
โหยหาความรู้อันเป็นนิรันดร์
ความรู้แรกเท่านั้นที่จะส่องสว่างแก่คุณ
คุณจะรู้ว่า: ความรู้ไม่มีขีดจำกัด

Ferdowsi
(กวีชาวเปอร์เซียและทาจิกิสถาน 940-1030)

แผนการเรียน.

I. ช่วงเวลาจัดงาน

ครั้งที่สอง งานกลุ่ม

สาม. อภิปรายผลการติดตั้งการนำเสนอ

IV. การสะท้อน

V. การบ้าน

ระหว่างเรียน

สวัสดีทุกคน! นั่งลง. วันนี้เราจะทำงานเป็นกลุ่ม

งานสำหรับกลุ่ม:

I. ลักษณะทางกายภาพของประจุในโลหะ

ครั้งที่สอง ประสบการณ์ของเคริกเกะ

สาม. ประสบการณ์ของสจ๊วต, โทลแมน. ประสบการณ์ของ Mandelstam, Papaleksi

IV. ทฤษฎีดรู๊ด

V. ลักษณะโวลต์แอมแปร์ของโลหะ กฎของโอห์ม

หก. การพึ่งพาความต้านทานของตัวนำต่ออุณหภูมิ

ปกเกล้าเจ้าอยู่หัว ตัวนำยิ่งยวด

1. การนำไฟฟ้าคือความสามารถของสารในการนำกระแสไฟฟ้าภายใต้อิทธิพลของสนามไฟฟ้าภายนอก

ตามลักษณะทางกายภาพของประจุ - พาหะของกระแสไฟฟ้า การนำไฟฟ้าแบ่งออกเป็น:

ก) อิเล็กทรอนิกส์

ข) อิออน

ข) ผสม

2. สำหรับแต่ละสารภายใต้เงื่อนไขที่กำหนด การพึ่งพาความแรงของกระแสบนความต่างศักย์เป็นลักษณะเฉพาะ

ตามสภาพต้านทานของสาร เป็นเรื่องปกติที่จะแบ่งออกเป็น:

ก) ตัวนำ (p< 10 -2 Ом*м)

B) อิเล็กทริก (p\u003e 10 -8 โอห์ม * ม.)

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

อย่างไรก็ตาม การแบ่งดังกล่าวมีเงื่อนไข เนื่องจากภายใต้อิทธิพลของปัจจัยหลายประการ (ความร้อน การฉายรังสี สิ่งเจือปน) ความต้านทานของสารและลักษณะโวลต์แอมแปร์เปลี่ยนแปลง และบางครั้งก็มีนัยสำคัญอย่างมาก

3. ตัวพาประจุฟรีในโลหะคืออิเล็กตรอน พิสูจน์โดยการทดลองคลาสสิก K. Rikke (1901) - นักฟิสิกส์ชาวเยอรมัน; แอล.ไอ. Mandelstam และ N. D. Papaleksi (1913) - เพื่อนร่วมชาติของเรา T. Stewart และ R. Tolman (1916) - นักฟิสิกส์ชาวอเมริกัน

ประสบการณ์ของคุณริกเกะ

Rikke พับกระบอกสูบที่ชั่งน้ำหนักไว้ล่วงหน้าสามอัน (ทองแดงสองอันและอะลูมิเนียมหนึ่งอัน) ด้วยปลายขัดเงาเพื่อให้อันหนึ่งอะลูมิเนียมอยู่ระหว่างอันทองแดง จากนั้นกระบอกสูบก็รวมอยู่ในโซ่ กระแสตรง: ผ่านมาได้ระหว่างปี กระแสสูง. ในช่วงเวลานั้น ประจุไฟฟ้าประมาณ 3.5 ล้าน C ผ่านกระบอกสูบไฟฟ้า ปฏิสัมพันธ์ทุติยภูมิของกระบอกสูบที่ดำเนินการได้ถึง 0.03 มก. แสดงให้เห็นว่ามวลของกระบอกสูบไม่เปลี่ยนแปลงอันเป็นผลมาจากการทดลอง เมื่อตรวจสอบปลายสัมผัสภายใต้กล้องจุลทรรศน์ พบว่ามีร่องรอยการแทรกซึมของโลหะเพียงเล็กน้อยเท่านั้น ซึ่งไม่เกินผลของการแพร่กระจายของอะตอมในของแข็งทั่วไป ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่าไอออนไม่มีส่วนร่วมในการถ่ายเทประจุในโลหะ

แอล.ไอ. แมนเดลสแตม

น. Papalexy

ประสบการณ์ของ L.I. Mandelstam และ N.D. Papaleksi

นักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซีย L. I. Mandelstam (1879-1949; ผู้ก่อตั้งโรงเรียนฟิสิกส์วิทยุ) และ N. D. Papaleksi (1880-1947; นักฟิสิกส์โซเวียตที่ใหญ่ที่สุด, นักวิชาการ, ประธานสภาวิทยาศาสตร์วิทยุและวิศวกรรมวิทยุของ All-Union ภายใต้ Academy of Sciences of the USSR) ในปี 1913 ได้มอบประสบการณ์ดั้งเดิม พวกเขาเอาขดลวดและเริ่มบิดไปในทิศทางที่ต่างกัน

ผ่อนคลาย เช่น ตามเข็มนาฬิกา แล้วหยุดกะทันหัน - ถอยกลับ

พวกเขาให้เหตุผลดังนี้: ถ้าอิเล็กตรอนมีมวลจริง ๆ แล้วเมื่อขดลวดหยุดกะทันหัน อิเล็กตรอนควรจะเคลื่อนที่ต่อไปด้วยความเฉื่อยชั่วขณะหนึ่ง การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนผ่านเส้นลวดเป็นกระแสไฟฟ้า ตามที่วางแผนไว้จึงเกิดขึ้น เราต่อโทรศัพท์เข้ากับปลายสายและได้ยินเสียง เมื่อได้ยินเสียงในโทรศัพท์ กระแสจึงไหลผ่าน

ที. สจ๊วต

ประสบการณ์ของ T. Stewart และ R. Tolman

ลองใช้ขดลวดที่สามารถหมุนรอบแกนของมันได้ ปลายของขดลวดเชื่อมต่อกับกัลวาโนมิเตอร์โดยใช้หน้าสัมผัสแบบเลื่อน หากขดลวดซึ่งหมุนเร็วถูกเบรกอย่างแรง อิเล็กตรอนอิสระในเส้นลวดจะเคลื่อนที่ต่อไปด้วยความเฉื่อย อันเป็นผลมาจากการที่กัลวาโนมิเตอร์ต้องลงทะเบียนพัลส์ปัจจุบัน

ทฤษฎีดรูด

อิเล็กตรอนในโลหะถือเป็นแก๊สอิเล็กตรอน ซึ่งสามารถใช้ทฤษฎีจลนศาสตร์ของแก๊สได้ เชื่อกันว่าอิเล็กตรอน เช่น อะตอมของแก๊สในทฤษฎีจลนศาสตร์ เป็นทรงกลมแข็งเหมือนกันที่เคลื่อนที่เป็นเส้นตรงจนชนกัน สันนิษฐานว่าระยะเวลาของการชนกันครั้งเดียวนั้นไม่มีนัยสำคัญ และไม่มีแรงอื่นใดกระทำการระหว่างโมเลกุล ยกเว้นที่เกิดขึ้นในขณะที่เกิดการชน เนื่องจากอิเล็กตรอนเป็นอนุภาคที่มีประจุลบ ดังนั้นเพื่อให้เป็นไปตามสภาวะของความเป็นกลางทางไฟฟ้าในของแข็ง จึงต้องมีอนุภาคชนิดอื่นซึ่งมีประจุบวก ดรูดแนะนำว่าประจุบวกที่ชดเชยนั้นเป็นของอนุภาค (ไอออน) ที่หนักกว่ามาก ซึ่งเขาคิดว่าไม่สามารถเคลื่อนที่ได้ ในช่วงเวลาของ Drude ยังไม่เป็นที่แน่ชัดว่าทำไมโลหะจึงมีอิเล็กตรอนอิสระและไอออนที่มีประจุบวกอยู่ในโลหะ และไอออนเหล่านี้คืออะไร เฉพาะทฤษฎีควอนตัมของของแข็งเท่านั้นที่สามารถให้คำตอบสำหรับคำถามเหล่านี้ อย่างไรก็ตาม สำหรับสารหลายชนิด เราสามารถสรุปง่ายๆ ได้ว่าก๊าซอิเล็กตรอนประกอบด้วยเวเลนซ์อิเล็กตรอนภายนอกที่จับกับนิวเคลียสอย่างอ่อน ซึ่งถูก "ปลดปล่อย" ในโลหะและสามารถเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระผ่านโลหะ ในขณะที่นิวเคลียสของอะตอมที่มีอิเล็กตรอนภายใน เปลือก (แกนอะตอม) ยังคงไม่เปลี่ยนแปลง และเล่นบทบาทของไอออนบวกคงที่ของทฤษฎี Drude

กระแสไฟฟ้าในโลหะ

โลหะทั้งหมดเป็นตัวนำกระแสไฟฟ้าและประกอบด้วยโครงผลึกเชิงพื้นที่ ซึ่งโหนดซึ่งตรงกับศูนย์กลางของไอออนบวก และอิเล็กตรอนอิสระจะเคลื่อนที่แบบสุ่มรอบๆ ไอออน

พื้นฐานของทฤษฎีการนำไฟฟ้าของโลหะทางอิเล็กทรอนิกส์

  1. โมเดลต่อไปนี้สามารถอธิบายโลหะได้: ผลึกตาข่ายของไอออนถูกแช่อยู่ในแก๊สอิเล็กตรอนในอุดมคติที่ประกอบด้วยอิเล็กตรอนอิสระ ในโลหะส่วนใหญ่ แต่ละอะตอมจะแตกตัวเป็นไอออน ดังนั้นความเข้มข้นของอิเล็กตรอนอิสระจึงประมาณเท่ากับความเข้มข้นของอะตอม 10 23 - 10 29 ม. -3 และแทบไม่ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิเลย
  2. อิเล็กตรอนอิสระในโลหะมีการเคลื่อนไหวที่วุ่นวายอย่างต่อเนื่อง
  3. กระแสไฟฟ้าในโลหะเกิดขึ้นจากการเคลื่อนที่ตามคำสั่งของอิเล็กตรอนอิสระเท่านั้น
  4. การชนกับไอออนที่สั่นสะเทือนที่โหนดของโครงผลึก อิเล็กตรอนจะให้พลังงานส่วนเกินแก่พวกมัน นี่คือสาเหตุที่ตัวนำร้อนขึ้นเมื่อกระแสไหล

กระแสไฟฟ้าในโลหะ

ตัวนำยิ่งยวด

ปรากฏการณ์ของการลดความต้านทานเป็นศูนย์ที่อุณหภูมิอื่นที่ไม่ใช่ศูนย์สัมบูรณ์เรียกว่าตัวนำยิ่งยวด วัสดุที่แสดงความสามารถในการผ่านที่อุณหภูมิอื่นที่ไม่ใช่ศูนย์สัมบูรณ์ไปสู่สถานะตัวนำยิ่งยวดเรียกว่าตัวนำยิ่งยวด

การผ่านของกระแสไฟฟ้าในตัวนำยิ่งยวดเกิดขึ้นโดยไม่มีการสูญเสียพลังงาน ดังนั้น เมื่อตื่นเต้นในวงแหวนตัวนำยิ่งยวด กระแสไฟฟ้าสามารถคงอยู่อย่างไม่มีกำหนดโดยไม่มีการเปลี่ยนแปลง

มีการใช้วัสดุตัวนำยิ่งยวดในแม่เหล็กไฟฟ้าแล้ว การวิจัยกำลังดำเนินการเพื่อสร้างสายไฟฟ้าตัวนำยิ่งยวด

การนำปรากฏการณ์ของตัวนำยิ่งยวดไปใช้ในทางปฏิบัติในวงกว้างอาจกลายเป็นความจริงได้ในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า อันเนื่องมาจากการค้นพบเซรามิกส์ยิ่งยวดในปี 1986 ซึ่งเป็นสารประกอบของแลนทานัม แบเรียม ทองแดง และออกซิเจน ความเป็นตัวนำยิ่งยวดของเซรามิกดังกล่าวจะคงอยู่จนถึงอุณหภูมิประมาณ 100 K

ทำได้ดีมากเด็กชาย! พวกเขาทำได้ดีมาก ปรากฏว่าเป็นการนำเสนอที่ดี ขอบคุณสำหรับบทเรียน!

วรรณกรรม.

  1. กอร์บุชิน Sh.A. บันทึกอ้างอิงสำหรับการศึกษาฟิสิกส์สำหรับหลักสูตรมัธยมศึกษาตอนต้น - Izhevsk "Udmurtia", 1992
  2. ลานิน่า ไอ.ญ่า. การก่อตัวของความสนใจทางปัญญาของนักเรียนในบทเรียนฟิสิกส์: หนังสือสำหรับครู – ม.: การตรัสรู้, 1985.
  3. บทเรียนฟิสิกส์ในโรงเรียนสมัยใหม่ ค้นหาครูอย่างสร้างสรรค์: หนังสือสำหรับครู / คอมพ์. E.M. Braverman / เรียบเรียงโดย V.G. Razumovsky.- M .: การตรัสรู้, 1993
  4. ดิเกเลฟ เอฟเอ็ม จากประวัติศาสตร์ฟิสิกส์และชีวิตของผู้สร้าง: หนังสือสำหรับนักเรียน - ม.: การศึกษา, 2529
  5. Kartsev V.L. การผจญภัยของสมการอันยิ่งใหญ่ - ฉบับที่ 3 - ม.: ความรู้, 1986. (ชีวิตของความคิดที่ยอดเยี่ยม).

กระแสไฟฟ้าในโลหะ Savvateeva Svetlana Nikolaevna ครูสอนฟิสิกส์ MBOU "โรงเรียนมัธยม Kemetskaya" ของเขต Bologovsky ของภูมิภาคตเวียร์ วันนี้ในบทเรียน ความลับจะชัดเจน อะไรที่ซ่อนอยู่เบื้องหลังแนวคิด "ตัวพาปัจจุบันในโลหะ"?อะไรคือความยากลำบากของทฤษฎีคลาสสิกของการนำไฟฟ้าของโลหะ? ทำไมหลอดไส้ถึงไหม้? ทำไมพวกเขาถึงไหม้เมื่อเปิดเครื่อง?จะสูญเสียความต้านทานได้อย่างไร? ทำซ้ำ

  • กระแสไฟฟ้าคืออะไร?
  • อะไรคือเงื่อนไขสำหรับการมีอยู่ของกระแส?
  • คุณรู้การกระทำของปัจจุบันอย่างไร?
  • ทิศทางของกระแสคืออะไร?
  • กระแสในวงจรไฟฟ้ามีค่าเท่าใด
  • หน่วยของกระแสคืออะไร?
  • ความแรงในปัจจุบันขึ้นอยู่กับปริมาณเท่าใด
  • ความเร็วของการแพร่กระจายของกระแสในตัวนำคืออะไร?
  • ความเร็วของการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนตามคำสั่งคืออะไร?
  • ความต้านทานขึ้นอยู่กับกระแสและแรงดันหรือไม่?
  • กฎของโอห์มมีสูตรสำหรับส่วนของสายโซ่และสำหรับสายสมบูรณ์อย่างไร
การนำไฟฟ้าของสารต่างๆ

Mandelstam และ Papaleksi (1913)

สจ๊วตและโทลแมน (1916)

ในทิศทางของกระแส -< 0

โดย І JI - q ⁄ m = e ⁄ m ) นี่คืออิเล็กตรอน!

ประสบการณ์ของ Rikke (เยอรมัน) - ปี 1901! M = const นี่ไม่ใช่ไอออน!

ลักษณะของผู้ให้บริการขนส่งในโลหะ

กระแสไฟฟ้าในโลหะคือการเคลื่อนที่โดยตรงของอิเล็กตรอน

ทฤษฎีการนำไฟฟ้าของโลหะ

พี. ดรูส, 1900:

  • อิเล็กตรอนอิสระ - "แก๊สอิเล็กทรอนิกส์";
  • อิเล็กตรอนเคลื่อนที่ตามกฎของนิวตัน
  • อิเล็กตรอนอิสระชนกับคริสตัลไอออน ตะแกรง;
  • เมื่อเกิดการชนกัน อิเล็กตรอนจะถ่ายเทพลังงานจลน์ไปเป็นไอออน
  • ความเร็วเฉลี่ยเป็นสัดส่วนกับความเข้ม ดังนั้น ความต่างศักย์

R= ฉ (ρ, l, s, t)

เทอร์โมมิเตอร์วัดความต้านทาน

ประโยชน์: ช่วยในการวัดอุณหภูมิที่ต่ำมากและสูงมาก

ตัวนำยิ่งยวด ปรอทในฮีเลียมเหลว

คำอธิบายขึ้นอยู่กับทฤษฎีควอนตัม

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

N. Bogolyubov (นักศึกษาร่วมในปี 2500)

แอพลิเคชันของตัวนำยิ่งยวด!

  • รับกระแสสูงสนามแม่เหล็ก
  • การส่งไฟฟ้าโดยไม่สูญเสีย
ทดสอบการควบคุม
  • อิเล็กตรอนอิสระเคลื่อนที่ในโลหะได้อย่างไร?
  • ก. ในลำดับที่กำหนดไว้อย่างเคร่งครัด ข. สุ่ม. ข. เป็นระเบียบ
  • อิเล็กตรอนอิสระเคลื่อนที่ในโลหะได้อย่างไรภายใต้การกระทำของสนามไฟฟ้า?
  • ก. ผิดปกติ. ข. เป็นระเบียบ ข. บังคับทิศทางสนามไฟฟ้า ก. มีระเบียบในทิศตรงข้ามสนามไฟฟ้า
  • . อนุภาคใดอยู่ที่โหนดของผลึกตาข่ายของโลหะและมีประจุเท่าใด
  • ก. ไอออนลบ ข. อิเล็กตรอน B. ไอออนบวก
  • ผลกระทบของกระแสไฟฟ้าที่ใช้ในหลอดไฟฟ้าคืออะไร?
  • ก. แม่เหล็ก. ข. ความร้อน ข. เคมีภัณฑ์. ก. แสงและความร้อน
  • การเคลื่อนที่ของอนุภาคใดเป็นทิศทางของกระแสในตัวนำ
  • ก.อิเล็กโทรนอฟ ข. ไอออนลบ ข. ประจุบวก
  • ทำไมโลหะถึงร้อนเมื่อกระแสไหลผ่าน?
  • ก. อิเล็กตรอนอิสระชนกัน ข. อิเล็กตรอนอิสระชนกับไอออน ข. ไอออนชนกับไอออน
  • ความต้านทานของโลหะเปลี่ยนไปอย่างไรเมื่อเย็นลง?
  • ก. เพิ่มขึ้น. ข. ลดลง. ข. ไม่เปลี่ยนแปลง 1. ข. 2. ง. 3.ข. 4.G. 5.ข. 6.ข. 7.ข.
แก้ปัญหา

1. ความต้านทานไฟฟ้าของไส้หลอดทังสเตนของหลอดไฟฟ้าที่อุณหภูมิ 23 ° C คือ 4 โอห์ม

หาค่าความต้านทานไฟฟ้าของไส้หลอดที่อุณหภูมิ 0 องศาเซลเซียส

(คำตอบ: 3.6 โอห์ม)

2. ความต้านทานไฟฟ้าของไส้หลอดทังสเตนที่อุณหภูมิ 0 องศาเซลเซียส คือ 3.6 โอห์ม ค้นหาความต้านทานไฟฟ้า

ที่อุณหภูมิ 2700 K.

(คำตอบ: 45.5 โอห์ม)

3. ความต้านทานไฟฟ้าของลวดที่อุณหภูมิ 20°C เท่ากับ 25 โอห์ม ที่ 60°C เท่ากับ 20 โอห์ม หา

ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของความต้านทานไฟฟ้า