Paksa ng aralin.Agos ng kuryente sa mga metal.

Isang aral sa pag-aaral ng mga bagong bagay na may mga elemento ng kontrol at pag-uulit.

Kagamitan: pagtatanghal, pag-install para sa eksperimento sa pagbabago ng paglaban depende sa temperatura.

Mga layunin at layunin. 1. Upang bumuo ng kaalaman sa mga pangunahing kaalaman ng elektronikong teorya ng kondaktibiti ng mga metal, pang-eksperimentong pagpapatibay at aplikasyon ng teorya sa pagsasanay.

2. Palawakin ang abot-tanaw ng mga mag-aaral sa isang kuwento tungkol sa kababalaghan ng superconductivity.

3. Matutong maglapat ng kaalaman sa pagdepende ng paglaban sa temperatura sa paglutas ng mga problema.

4. Itaas ang damdaming makabayan sa pamamagitan ng pamilyar sa kasaysayan ng mga pagtuklas sa larangan ng pisika matibay na katawan.

Lesson plan. (sa pamamagitan ng mga slide)

1.Ngayon sa aralin.

2. Ulitin natin. Ang mga tanong ay ibinigay, ang kaalaman kung saan kinakailangan kapag nag-aaral ng mga bagong bagay.

3. Ang pag-aaral ng bagong: a) ang electrical conductivity ng iba't ibang substance, b) ang likas na katangian ng charge carriers sa mga metal; c) ang teorya ng electrical conductivity ng mga metal; d) pagtitiwala ng paglaban sa temperatura; e) mga thermometer ng paglaban; f) superconductivity at mga aplikasyon nito.

4. Control test. (Suriin pagkatapos i-click ang mouse).

5. Pag-aayos. Tatlong problema ang iminungkahi para sa pagtitiwala ng paglaban sa temperatura. Lumilitaw ang mga sagot pagkatapos ng pag-click ng mouse. Kinukuha ng mga mag-aaral ang mga kinakailangang pare-parehong parameter mula sa mga talahanayan.

Tingnan ang nilalaman ng dokumento
"Pagtatanghal para sa aralin "Electric current in metals", Grade 10."

Agos ng kuryente sa mga metal

Savvateeva Svetlana Nikolaevna, guro ng physics, MBOU "Kemetskaya secondary school" ng distrito ng Bologovsky ng rehiyon ng Tver.

NGAYON SA ARALIN

Ang sikreto ay nagiging malinaw. Ano ang nakatago sa likod ng konseptong "Kasalukuyang mga carrier sa mga metal"?

Ano ang mga kahirapan ng klasikal na teorya ng electrical conductivity ng mga metal?

Bakit nasusunog ang mga incandescent bulbs?

Bakit sila nasusunog kapag naka-on?

Paano mawalan ng resistensya?

UULITIN

• Anong nangyari kuryente?
• Ano ang mga kondisyon para sa pagkakaroon ng agos?
• Anong mga aksyon ng kasalukuyang alam mo?
• Ano ang direksyon ng kasalukuyang?
• Ano ang halaga ng kasalukuyang sa isang de-koryenteng circuit?
• Ano ang yunit ng kasalukuyang?
• Sa anong dami nakasalalay ang kasalukuyang lakas?
• Ano ang bilis ng kasalukuyang pagpapalaganap sa konduktor?
• Ano ang bilis ng iniutos na paggalaw ng mga electron?
• Ang paglaban ba ay nakasalalay sa kasalukuyang at boltahe?
• Paano nabuo ang batas ng Ohm para sa isang seksyon ng circuit at para sa kumpletong kadena?

KALIKASAN NG MGA NAGBIBIGAY NG CHARGE SA MGA METAL

Ang karanasan ni Rikke (Aleman) - 1901 Taon! M = const, hindi ito mga ions!

Mandelstam at Papaleksi (1913)

Stewart at Tolman (1916)

Sa direksyon ng kasalukuyang -

Sa pamamagitan ng І J I - q ⁄ m = e ⁄ m) ay mga electron!

Ang electric current sa mga metal ay ang direktang paggalaw ng mga electron.

Teorya ng electrical conductivity ng mga metal

P. Druse, 1900:

• libreng electron - "electronic gas";
• gumagalaw ang mga electron ayon sa mga batas ni Newton;
• ang mga libreng electron ay bumangga sa mga ion na kristal. mga rehas na bakal;
• sa pagbangga, inililipat ng mga electron ang kanilang kinetic energy sa mga ion;
• ang average na bilis ay proporsyonal sa intensity at, samakatuwid, ang potensyal na pagkakaiba;

R=f( ρ, l, s, t)

mga thermometer ng paglaban

Mga Benepisyo: Tumutulong sa pagsukat ng napakababa at napakataas na temperatura.

superconductivity

Mercury sa likidong helium

Ang paliwanag ay batay sa quantum theory.

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

N. Bogolyubov (co-student noong 1957)

At:

• pagkuha ng mataas na alon, magnetic field;
• paghahatid ng kuryente nang walang pagkawala.

pagsubok ng kontrol

• Paano gumagalaw ang mga libreng electron sa mga metal?

A. Sa isang mahigpit na tinukoy na pagkakasunud-sunod. B. Random. B. Maayos.

• Paano gumagalaw ang mga libreng electron sa mga metal sa ilalim ng pagkilos ng electric field?

A. Magulo. B. Maayos. B. Iniutos sa direksyon ng electric field. G. Maayos sa direksyon sa tapat ng electric field.

• . Anong mga particle ang matatagpuan sa mga node kristal na sala-sala metal at anong singil ang mayroon sila?

A. Mga negatibong ion. B. Mga electron. B. Mga positibong ion.

• Anong epekto ng electric current ang ginagamit sa mga electric lamp?

A. Magnetic. B. Thermal. B. Kemikal. G. Banayad at thermal.

• Ang paggalaw ng aling mga particle ay kinuha bilang direksyon ng kasalukuyang sa konduktor?

A.Elektronov. B. Mga negatibong ion. B. Mga positibong singil.

• Bakit nag-iinit ang mga metal kapag may dumaan sa kanila?

A. Ang mga libreng electron ay nagbabanggaan sa isa't isa. B. Ang mga libreng electron ay bumangga sa mga ion. B. Ang mga ion ay bumabangga sa mga ion.

• Paano nagbabago ang paglaban ng mga metal kapag sila ay pinalamig?

A. Tumataas. B. Bumababa. B. Hindi nagbabago.

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

SOLUSYON ANG PROBLEMA

1.Elektrisidad na paglaban tungsten filament ng isang electric lamp sa temperatura na 23 Ang °C ay katumbas ng 4 ohms.

Hanapin ang electrical resistance ng filament sa 0°C.

(Sagot: 3.6 ohm)

2. Ang electrical resistance ng isang tungsten filament sa 0°C ay 3.6 ohms. Maghanap ng electrical resistance

Sa temperatura na 2700 K.

(Sagot: 45.5 ohms)

3. Ang electrical resistance ng wire sa 20°C ay 25 ohms, sa 60°C ito ay 20 ohms. Hanapin

Temperatura koepisyent ng electrical resistance.

(Sagot: 0.0045 K¯¹)

Mga Nilalaman Ano ang electric current? Ano ang electric current? Kababalaghan na kasama ng electric current Mga kababalaghan na kasama ng electric current Karanasan nina Tolman at Stewart Karanasan nina Tolman at Stewart Classical electronic theory Classical electronic theory Potensyal na barrier Potensyal na barrier Superconductivity Superconductivity Mataas na temperatura superconductivity Mataas na temperatura superconductivity

Ano ang electric current? Ang isang electric current sa mga metal ay isang nakaayos na paggalaw ng mga electron sa ilalim ng impluwensya ng isang electric field. Ipinapakita ng mga eksperimento na kapag dumaloy ang kasalukuyang metal na konduktor walang paglilipat ng bagay, samakatuwid, ang mga ion ng metal ay hindi nakikibahagi sa paglilipat ng singil sa kuryente.

Kababalaghan na kasama ng electric current 1. ang konduktor kung saan dumadaloy ang current ay umiinit, 2. electric current ay maaaring magbago komposisyong kemikal konduktor, 3. ang agos ay may puwersang epekto sa mga kalapit na agos at magnetized na mga katawan 1. ang konduktor kung saan ang kasalukuyang daloy ay umiinit, 2. ang electric current ay maaaring magbago ng kemikal na komposisyon ng konduktor, 3. ang agos ay may epekto ng puwersa sa mga kalapit na agos at magnetized na katawan

Karanasan nina Tolman at Stuart (ch1) Ang pamamaraan ng eksperimento ni Tolman at Stuart ay ipinapakita sa figure. Ang isang coil na may malaking bilang ng mga pagliko ng manipis na kawad ay dinala sa mabilis na pag-ikot sa paligid ng axis nito. Nagtatapos ang coil sa nababaluktot na mga wire ay konektado sa isang sensitibong ballistic galvanometer G. Ang untwisted coil ay nabawasan nang husto, at isang panandaliang kasalukuyang lumitaw sa circuit, dahil sa pagkawalang-galaw ng mga carrier ng singil. Ang kabuuang singil na dumadaloy sa circuit ay sinusukat sa pamamagitan ng pagpapalihis ng galvanometer needle. Ang pamamaraan ng eksperimento nina Tolman at Stewart ay ipinapakita sa figure. Ang isang coil na may malaking bilang ng mga pagliko ng manipis na kawad ay dinala sa mabilis na pag-ikot sa paligid ng axis nito. Ang mga dulo ng coil ay konektado sa nababaluktot na mga wire sa isang sensitibong ballistic galvanometer G. Ang untwisted coil ay nabawasan nang husto, at isang panandaliang kasalukuyang lumitaw sa circuit dahil sa pagkawalang-galaw ng mga carrier ng singil. Ang kabuuang singil na dumadaloy sa circuit ay sinusukat sa pamamagitan ng pagpapalihis ng galvanometer needle.

(ch2) Kapag nagpepreno ng umiikot na coil, ang bawat charge carrier e ay apektado ng braking force na gumaganap ng papel ng third-party na puwersa, iyon ay, isang puwersa na hindi de-kuryenteng pinanggalingan. Ang puwersa ng third-party, na nauugnay sa yunit ng singil, ay ayon sa kahulugan ng intensity Est ng larangan ng mga puwersa ng third-party: Kapag nagpepreno ng umiikot na coil, kumikilos ang puwersa ng pagpepreno sa bawat carrier ng singil e, na gumaganap ng papel ng isang third-party na puwersa, iyon ay, isang puwersa na hindi de-kuryenteng pinanggalingan. Panlabas na puwersa, na nauugnay sa yunit ng singil, ayon sa kahulugan ay ang lakas ng patlang Est ng panlabas na puwersa: panlabas na puwersa ng panlabas na puwersa

(ch3) Dahil dito, sa circuit kapag nakapreno ang coil, puwersang electromotive, katumbas ng: Samakatuwid, sa circuit kapag nagpepreno ang likid, isang electromotive na puwersa ang lumitaw na katumbas ng: kung saan ang l ay ang haba ng coil wire. Sa panahon ng pagpepreno ng coil, isang charge q ang dadaloy sa circuit, katumbas ng: kung saan ang l ay ang haba ng coil wire. Sa panahon ng pagpepreno ng coil, isang charge q ang dadaloy sa circuit, katumbas ng:

(h4) Narito ang I ay ang agarang halaga ng kasalukuyang sa likid, R ay ang kabuuang pagtutol ng circuit, υ0 ay ang paunang linear na bilis ng kawad. Narito ako ay ang agarang halaga ng kasalukuyang sa likid, R ay ang kabuuang pagtutol ng circuit, υ0 ay ang paunang linear na bilis ng kawad. Samakatuwid, ang tiyak na singil e / m ng mga libreng kasalukuyang carrier sa mga metal ay: Samakatuwid, ang tiyak na singil e / m ng mga libreng kasalukuyang carrier sa mga metal ay:

(h5) Lahat ng dami na kasama sa kanang bahagi masusukat ang ratio na ito. Batay sa mga resulta ng mga eksperimento nina Tolman at Stewart, natuklasan na ang mga free charge carrier sa mga metal ay may negatibong tanda, at ang ratio ng singil ng carrier sa masa nito ay malapit sa tiyak na singil ng elektron na nakuha mula sa iba pang mga eksperimento. Kaya napag-alaman na ang mga carrier ng libreng singil sa mga metal ay mga electron. Ang lahat ng dami na kasama sa kanang bahagi ng ratio na ito ay maaaring masukat. Batay sa mga resulta ng mga eksperimento nina Tolman at Stewart, natagpuan na ang mga carrier ng libreng singil sa mga metal ay may negatibong palatandaan, at ang ratio ng singil ng carrier sa masa nito ay malapit sa tiyak na singil ng elektron na nakuha mula sa iba. mga eksperimento. Kaya napag-alaman na ang mga carrier ng libreng singil sa mga metal ay mga electron. Ayon sa modernong data, ang electron charge module (elementary charge) ay: Ayon sa modernong data, ang electron charge module (elementary charge) ay: at ang partikular na singil nito ay: at ang partikular na singil nito ay:

(ch6) Ang magandang electrical conductivity ng mga metal ay dahil sa mataas na konsentrasyon ng mga libreng electron, katumbas ng pagkakasunud-sunod ng magnitude sa bilang ng mga atom sa bawat unit volume. Ang mahusay na electrical conductivity ng mga metal ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng mataas na konsentrasyon ng mga libreng electron, katumbas ng pagkakasunud-sunod ng magnitude sa bilang ng mga atom sa bawat yunit ng dami.

Classical electronic theory Ang pagpapalagay na ang mga electron ang may pananagutan sa electric current sa mga metal ay lumitaw nang mas maaga kaysa sa mga eksperimento nina Tolman at Stewart. Bumalik noong 1900, ang Aleman na siyentipiko na si P. Drude, batay sa hypothesis ng pagkakaroon ng mga libreng electron sa mga metal, ay lumikha ng isang elektronikong teorya ng kondaktibiti ng mga metal. Ang teoryang ito ay binuo sa mga gawa ng Dutch physicist na si H. Lorenz at tinatawag na classical electron theory. Ayon sa teoryang ito, ang mga electron sa mga metal ay kumikilos tulad ng isang electron gas, katulad ng isang perpektong gas. Ang electron gas ay pumupuno sa espasyo sa pagitan ng mga ion na bumubuo sa kristal na sala-sala ng metal Ang pagpapalagay na ang mga electron ang may pananagutan sa electric current sa mga metal ay lumitaw nang mas maaga kaysa sa mga eksperimento nina Tolman at Stewart. Bumalik noong 1900, ang Aleman na siyentipiko na si P. Drude, batay sa hypothesis ng pagkakaroon ng mga libreng electron sa mga metal, ay lumikha ng isang elektronikong teorya ng kondaktibiti ng mga metal. Ang teoryang ito ay binuo sa mga gawa ng Dutch physicist na si H. Lorenz at tinatawag na classical electron theory. Ayon sa teoryang ito, ang mga electron sa mga metal ay kumikilos tulad ng isang electron gas, katulad ng isang perpektong gas. Pinupuno ng electron gas ang espasyo sa pagitan ng mga ion na bumubuo sa kristal na sala-sala ng metal

Potensyal na hadlang Dahil sa pakikipag-ugnayan sa mga ion, ang mga electron ay makakaalis lamang sa metal pagkatapos madaig ang tinatawag na potensyal na hadlang. Ang taas ng hadlang na ito ay tinatawag na work function. Sa ordinaryong (kuwarto) na temperatura, ang mga electron ay walang sapat na enerhiya upang malampasan ang potensyal na hadlang. Dahil sa pakikipag-ugnayan sa mga ion, ang mga electron ay makakaalis lamang sa metal pagkatapos na malampasan ang tinatawag na potensyal na hadlang. Ang taas ng hadlang na ito ay tinatawag na work function. Sa ordinaryong (kuwarto) na temperatura, ang mga electron ay walang sapat na enerhiya upang malampasan ang potensyal na hadlang.

Superconductivity Ayon sa klasikal na teoryang elektroniko, ang resistivity ng mga metal ay dapat na monotonically bumaba sa paglamig, nananatiling may hangganan sa lahat ng temperatura. Ang gayong pag-asa ay talagang sinusunod sa eksperimento sa medyo mataas na temperatura. Na may higit pa mababang temperatura sa pagkakasunud-sunod ng ilang mga kelvin, ang resistivity ng maraming mga metal ay hindi na umaasa sa temperatura at umabot sa isang tiyak na limitasyon ng halaga. Gayunpaman, ang pinakamalaking interes ay ang kamangha-manghang phenomenon ng superconductivity, na natuklasan ng Danish physicist na si H. Kammerling-Onnes noong 1911. Sa ilang tiyak na temperatura Tcr, na naiiba para sa iba't ibang mga sangkap, ang resistivity ay biglang bumababa sa zero (Fig.). Ang kritikal na temperatura para sa mercury ay 4.1 K, para sa aluminyo 1.2 K, para sa lata 3.7 K. Ang superconductivity ay sinusunod hindi lamang sa mga elemento, kundi pati na rin sa maraming mga kemikal na compound at haluang metal. Halimbawa, ang tambalan ng niobium na may lata (Ni3Sn) ay may kritikal na temperatura na 18 K. Ang ilang mga sangkap na pumasa sa mababang temperatura sa isang superconducting na estado ay hindi mga conductor sa ordinaryong temperatura. Kasabay nito, ang mga "magandang" conductor tulad ng tanso at pilak ay hindi nagiging superconductors sa mababang temperatura. Ayon sa klasikal na teoryang elektroniko, ang resistivity ng mga metal ay dapat na monotonically bumaba sa paglamig, nananatiling may hangganan sa lahat ng temperatura. Ang gayong pag-asa ay talagang sinusunod sa eksperimento sa medyo mataas na temperatura. Sa mas mababang temperatura ng pagkakasunud-sunod ng ilang mga kelvin, ang resistivity ng maraming mga metal ay huminto sa pagdepende sa temperatura at umabot sa isang tiyak na limitasyon ng halaga. Gayunpaman, ang pinakamalaking interes ay ang kamangha-manghang phenomenon ng superconductivity, na natuklasan ng Danish physicist na si H. Kammerling-Onnes noong 1911. Sa ilang tiyak na temperatura Tcr, na naiiba para sa iba't ibang mga sangkap, ang resistivity ay biglang bumababa sa zero (Fig.). Ang kritikal na temperatura para sa mercury ay 4.1 K, para sa aluminyo 1.2 K, para sa lata 3.7 K. Ang superconductivity ay sinusunod hindi lamang sa mga elemento, kundi pati na rin sa maraming mga kemikal na compound at haluang metal. Halimbawa, ang tambalan ng niobium na may lata (Ni3Sn) ay may kritikal na temperatura na 18 K. Ang ilang mga sangkap na pumasa sa mababang temperatura sa isang superconducting na estado ay hindi mga conductor sa ordinaryong temperatura. Kasabay nito, ang mga "magandang" conductor tulad ng tanso at pilak ay hindi nagiging superconductors sa mababang temperatura.

Ang mga sangkap sa superconducting state ay may mga natatanging katangian. Sa pagsasagawa, ang pinakamahalaga sa kanila ay ang kakayahan sa loob ng mahabang panahon (maraming taon) na mapanatili nang walang pagpapalambing ng isang electric current na nasasabik sa isang superconducting circuit. Ang mga sangkap sa superconducting state ay may mga natatanging katangian. Sa pagsasagawa, ang pinakamahalaga sa kanila ay ang kakayahan sa loob ng mahabang panahon (maraming taon) na mapanatili nang walang pagpapalambing ng isang electric current na nasasabik sa isang superconducting circuit. Ang klasikal na elektronikong teorya ay hindi maipaliwanag ang kababalaghan ng superconductivity. Ang paliwanag ng mekanismo ng hindi pangkaraniwang bagay na ito ay ibinigay lamang 60 taon pagkatapos ng pagtuklas nito batay sa mga konsepto ng quantum mechanical. Ang klasikal na elektronikong teorya ay hindi maipaliwanag ang kababalaghan ng superconductivity. Ang paliwanag ng mekanismo ng hindi pangkaraniwang bagay na ito ay ibinigay lamang 60 taon pagkatapos ng pagtuklas nito batay sa mga konsepto ng quantum mechanical. Nadagdagan ang siyentipikong interes sa superconductivity habang natuklasan ang mga bagong materyales na may mas mataas na kritikal na temperatura. Ang isang makabuluhang hakbang sa direksyon na ito ay naganap noong 1986, nang matuklasan na ang isang kumplikadong ceramic compound ay may Tcr = 35 K. Nitong sumunod na 1987, ang mga physicist ay nakagawa ng mga bagong keramika na may kritikal na temperatura na 98 K, na lumampas sa temperatura. ng likidong nitrogen (77 K). Nadagdagan ang siyentipikong interes sa superconductivity habang natuklasan ang mga bagong materyales na may mas mataas na kritikal na temperatura. Ang isang makabuluhang hakbang sa direksyon na ito ay naganap noong 1986, nang matuklasan na ang isang kumplikadong ceramic compound ay may Tcr = 35 K. Nitong sumunod na 1987, ang mga physicist ay nakagawa ng mga bagong keramika na may kritikal na temperatura na 98 K, na lumampas sa temperatura. ng likidong nitrogen (77 K).

High-temperature superconductivity Ang kababalaghan ng paglipat ng mga substance sa superconducting state sa mga temperaturang lumalampas sa boiling point ng liquid nitrogen ay tinatawag na high-temperature superconductivity. Noong 1988, isang ceramic compound batay sa mga elementong Tl–Ca–Ba–Cu–O na may kritikal na temperatura na 125 K. tinatawag na high-temperature superconductivity. Noong 1988, nilikha ang isang ceramic compound batay sa mga elementong Tl–Ca–Ba–Cu–O na may kritikal na temperatura na 125 K. Sa kasalukuyan, isinasagawa ang masinsinang gawain upang maghanap ng mga bagong sangkap na may mas mataas na halaga ng Tcr. Inaasahan ng mga siyentipiko na makakuha ng isang sangkap sa isang superconducting na estado sa temperatura ng silid. Kung mangyayari ito, ito ay magiging isang tunay na rebolusyon sa agham, teknolohiya at sa pangkalahatan sa buhay ng mga tao. Sa kasalukuyan, ang masinsinang gawain ay isinasagawa upang maghanap ng mga bagong sangkap na may mas mataas na halaga ng Tcr. Inaasahan ng mga siyentipiko na makakuha ng isang sangkap sa isang superconducting na estado sa temperatura ng silid. Kung mangyayari ito, ito ay magiging isang tunay na rebolusyon sa agham, teknolohiya at sa pangkalahatan sa buhay ng mga tao. Dapat pansinin na ang mekanismo ng mataas na temperatura na superconductivity ng mga ceramic na materyales ay hindi pa ganap na naipaliwanag. Dapat pansinin na ang mekanismo ng mataas na temperatura na superconductivity ng mga ceramic na materyales ay hindi pa ganap na naipaliwanag.

Upang gamitin ang preview ng mga presentasyon, lumikha ng isang account para sa iyong sarili ( account) Google at mag-sign in: https://accounts.google.com

Mga slide caption:

Electric current sa mga metal Grade 11 Teacher Kechkina N.I. MBOU" mataas na paaralan No. 12, Dzerzhinsk

Ang batas ng Ohm mula sa punto ng view ng electronic theory Ang electric current sa mga metal ay dahil sa paggalaw ng mga libreng electron. Karanasan E. Rikke Resulta: ang pagtagos ng tanso sa aluminyo ay hindi nakita. Mga Eksperimento L.I. Mandelstam at N.D. Papalexy 1912 R. Tolman at T. Stewart 1916 C-silindro; Ш - mga brush (mga contact); OO ' - isolated semi-axes Resulta: kapag tumigil, ang galvanometer needle ay lumihis, inaayos ang kasalukuyang. Ayon sa direksyon ng kasalukuyang, natukoy nila na ang mga negatibong particle ay gumagalaw sa pamamagitan ng pagkawalang-galaw. Sa mga tuntunin ng singil, mga electron.

Ang ibig sabihin ng libreng landas λ ay ang average na distansya sa pagitan ng dalawang sunud-sunod na banggaan ng mga electron na may mga depekto. Paglabag sa paglaban ng elektrikal sa periodicity ng crystal lattice. Mga sanhi: thermal motion ng atoms; ang pagkakaroon ng mga impurities. Pagkalat ng mga electron. Scattering measure Classical electronic theory of Lorentz (electrical conductivity of metals): May mga libreng electron sa isang conductor na patuloy na gumagalaw at random; Ang bawat atom ay nawawalan ng 1 elektron upang maging isang ion; Ang λ ay katumbas ng distansya sa pagitan ng mga ion sa kristal na sala-sala ng konduktor. e ay ang electron charge, C n ay ang bilang ng mga electron na dumaan sa cross section ng conductor sa mga unit. oras m – mass ng elektron, kg u – root-mean-square na bilis ng random na paggalaw ng mga electron, m/s γ

Batas Joule-Lenz mula sa punto ng view ng electronic theory γ batas Joule-Lenz sa kaugalian na anyo. Ang klasikal na elektronikong teorya ng Lorentz ay nagpapaliwanag sa mga batas ng Ohm at Joule-Lenz, na kinumpirma sa eksperimento. Ang ilang mga konklusyon ay hindi nakumpirma sa eksperimentong paraan. PERO ang Resistivity (ang kapalit ng conductivity) ay proporsyonal sa square root ng absolute temperature. Ang klasikal na elektronikong teorya ng Lorentz ay may mga limitasyon ng pagkakalapat. Mga eksperimento ρ~ T

Sa paksa: mga pag-unlad ng pamamaraan, mga pagtatanghal at mga tala

Agos ng kuryente sa mga metal

Ang pinaka-nakakumbinsi na patunay ng elektronikong kalikasan ng kasalukuyang sa mga metal ay nakuha sa mga eksperimento na may electron inertia. Ang ideya ng gayong mga eksperimento at ang unang mga resulta ng husay ay nabibilang sa mga pisikong Ruso...

Theme "Electric current in metals" Layunin ng aralin: Upang ipagpatuloy ang pag-aaral ng likas na katangian ng electric current sa mga metal, eksperimental na pag-aralan ang epekto ng electric current Mga layunin ng aralin: Pang-edukasyon - ...

klase: 11

Paglalahad para sa aralin

Bumalik pasulong

Pansin! Ang slide preview ay para sa mga layuning pang-impormasyon lamang at maaaring hindi kumakatawan sa buong lawak ng pagtatanghal. Kung interesado ka sa gawaing ito, mangyaring i-download ang buong bersyon.

Mga Layunin ng Aralin:

Upang ipakita ang konsepto ng pisikal na likas na katangian ng electric kasalukuyang sa mga metal, pang-eksperimentong kumpirmasyon ng elektronikong teorya;

Ipagpatuloy ang pagbuo ng mga natural na ideyang siyentipiko sa paksang pinag-aaralan

Lumikha ng mga kondisyon para sa pagbuo ng nagbibigay-malay na interes, aktibidad ng mag-aaral

Pagbuo ng mga kasanayan;

Pagbuo ng komunikasyong pangkomunikasyon.

Kagamitan: interactive complex SMART Board Notebook, ang lokal na network kompyuter, internet.

Paraan ng pagtuturo ng aralin: pinagsama.

Epigraph ng aralin:

Magsikap na maunawaan ang agham nang mas malalim,
Nanabik sa kaalaman ng walang hanggan.
Tanging ang unang kaalaman lamang ang magliliwanag sa iyo,
Malalaman mo: walang limitasyon sa kaalaman.

Ferdowsi
(Persian at Tajik na makata, 940-1030)

Lesson plan.

I. Organizing moment

II. Pangkatang gawain

III. Pagtalakay sa mga resulta, pag-install ng pagtatanghal

IV. Pagninilay

V. Takdang-Aralin

Sa panahon ng mga klase

Hello guys! Umupo. Ngayon ay magtatrabaho kami sa mga pangkat.

Mga gawain para sa mga pangkat:

I. Pisikal na katangian ng mga singil sa mga metal.

II. Ang karanasan ni K. Rikke.

III. Karanasan ni Stuart, Tolman. Karanasan ng Mandelstam, Papaleksi.

IV. Drude theory.

V. Volt-ampere na katangian ng mga metal. Batas ni Ohm.

VI. Ang pagtitiwala ng paglaban ng mga konduktor sa temperatura.

VII. Superconductivity.

1. Ang electrical conductivity ay ang kakayahan ng mga substance na magsagawa ng electric current sa ilalim ng impluwensya ng isang panlabas na electric field.

Ayon sa pisikal na katangian ng mga singil - mga carrier ng electric current, ang electrical conductivity ay nahahati sa:

A) elektroniko

B) ionic

B) halo-halong.

2. Para sa bawat sangkap sa ilalim ng ibinigay na mga kondisyon, ang isang tiyak na pag-asa ng kasalukuyang lakas sa potensyal na pagkakaiba ay katangian.

Ayon sa resistivity ng isang sangkap, kaugalian na hatiin ito sa:

A) mga konduktor (p< 10 -2 Ом*м)

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

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

Gayunpaman, ang naturang dibisyon ay may kondisyon, dahil sa ilalim ng impluwensya ng isang bilang ng mga kadahilanan (pagpainit, pag-iilaw, mga impurities), ang resistivity ng mga sangkap at ang kanilang mga katangian ng volt-ampere ay nagbabago, at kung minsan ay lubhang makabuluhang.

3. Ang mga carrier ng libreng singil sa mga metal ay mga electron. Napatunayan ng mga klasikal na eksperimento K. Rikke (1901) - German physicist; L.I. Mandelstam at N. D. Papaleksi (1913) - ating mga kababayan; T. Stewart at R. Tolman (1916) - Amerikanong pisiko.

Ang karanasan ni K. Rikke

Tinupi ni Rikke ang tatlong pre-weighted na mga cylinder (dalawang tanso at isang aluminyo) na may makintab na mga dulo upang ang aluminyo ay nasa pagitan ng mga tanso. Pagkatapos ang mga cylinder ay kasama sa kadena direktang kasalukuyang: dumaan sa kanila sa loob ng taon mataas na agos. Sa panahong iyon, isang electric charge na katumbas ng humigit-kumulang 3.5 milyong C ang dumaan sa mga electric cylinder. Ang pangalawang pakikipag-ugnayan ng mga cylinder, na isinagawa hanggang sa 0.03 mg, ay nagpakita na ang masa ng mga cylinder ay hindi nagbago bilang isang resulta ng eksperimento. Kapag sinusuri ang mga dulo ng pakikipag-ugnay sa ilalim ng isang mikroskopyo, natagpuan na mayroon lamang mga menor de edad na bakas ng pagtagos ng mga metal, na hindi lalampas sa mga resulta ng ordinaryong pagsasabog ng mga atomo sa mga solido. Ang mga resulta ng eksperimento ay nagpahiwatig na ang mga ion ay hindi nakikilahok sa paglipat ng singil sa mga metal.

L.I. Mandelstam

N. . Papalexy

Karanasan ni L. I. Mandelstam at N. D. Papaleksi

Ang mga siyentipikong Ruso na si L. I. Mandelstam (1879-1949; tagapagtatag ng paaralan ng mga radio physicist) at N. D. Papaleksi (1880-1947; ang pinakamalaking Sobyet na pisiko, akademiko, tagapangulo ng All-Union Scientific Council para sa Radio Physics at Radio Engineering sa ilalim ng Academy of Sciences of the USSR) noong 1913 ay naghatid ng orihinal na karanasan. Kumuha sila ng isang coil ng wire at nagsimulang i-twist ito sa iba't ibang direksyon.

Mag-unwind, halimbawa, clockwise, pagkatapos ay biglang huminto at - pabalik.

Nangangatuwiran sila ng isang bagay tulad nito: kung ang mga electron ay talagang may masa, kung gayon kapag ang coil ay biglang huminto, ang mga electron ay dapat na patuloy na gumagalaw sa pamamagitan ng pagkawalang-galaw sa loob ng ilang panahon. Ang paggalaw ng mga electron sa pamamagitan ng wire ay isang electric current. Gaya ng pinlano, nangyari ito. Ikinonekta namin ang isang telepono sa mga dulo ng wire at nakarinig kami ng tunog. Sa sandaling marinig ang isang tunog sa telepono, samakatuwid, ang kasalukuyang daloy sa pamamagitan nito.

T. Stewart

Ang karanasan nina T. Stewart at R. Tolman

Kumuha tayo ng coil na maaaring umikot sa paligid ng axis nito. Ang mga dulo ng coil ay konektado sa galvanometer sa pamamagitan ng mga sliding contact. Kung ang coil, na nasa mabilis na pag-ikot, ay pinino nang husto, kung gayon ang mga libreng electron sa wire ay patuloy na gumagalaw sa pamamagitan ng pagkawalang-kilos, bilang isang resulta kung saan ang galvanometer ay dapat magrehistro ng isang kasalukuyang pulso.

Drude theory

Ang mga electron sa isang metal ay itinuturing na isang electron gas, kung saan maaaring ilapat ang kinetic theory ng mga gas. Ito ay pinaniniwalaan na ang mga electron, tulad ng mga atomo ng gas sa kinetic theory, ay magkaparehong solidong sphere na gumagalaw sa mga tuwid na linya hanggang sa magbanggaan sila sa isa't isa. Ipinapalagay na ang tagal ng isang banggaan ay bale-wala, at walang ibang pwersa ang kumikilos sa pagitan ng mga molekula, maliban sa mga nagmumula sa sandali ng banggaan. Dahil ang isang elektron ay isang negatibong sisingilin na particle, kung gayon upang makasunod sa kondisyon ng elektrikal na neutralidad sa isang solid, dapat ding mayroong mga particle ng ibang uri - positibong sisingilin. Iminungkahi ni Drude na ang compensating positive charge ay kabilang sa mas mabibigat na particle (ions), na itinuturing niyang hindi kumikibo. Sa panahon ni Drude, hindi malinaw kung bakit may mga libreng electron at positively charged ions sa metal, at kung ano ang mga ions na ito. Tanging ang quantum theory ng solids ang makapagbibigay ng mga sagot sa mga tanong na ito. Para sa maraming mga sangkap, gayunpaman, maaari lamang ipagpalagay na ang electron gas ay binubuo ng mga panlabas na valence electron na mahinang nakagapos sa nucleus, na "pinalaya" sa metal at malayang gumagalaw sa pamamagitan ng metal, habang ang atomic nuclei na may mga electron ng panloob. Ang mga shell (atomic cores) ay nananatiling hindi nagbabago at gumaganap ng papel ng fixed positive ions ng Drude theory.

Agos ng kuryente sa mga metal

Ang lahat ng mga metal ay mga conductor ng electric current at binubuo ng isang spatial na kristal na sala-sala, ang mga node na nag-tutugma sa mga sentro ng mga positibong ion, at ang mga libreng electron ay gumagalaw nang random sa paligid ng mga ion.

Mga pangunahing kaalaman ng elektronikong teorya ng kondaktibiti ng mga metal.

1. Ang isang metal ay maaaring ilarawan sa pamamagitan ng sumusunod na modelo: ang kristal na sala-sala ng mga ions ay nahuhulog sa isang perpektong electron gas na binubuo ng mga libreng electron. Sa karamihan ng mga metal, ang bawat atom ay ionized, kaya ang konsentrasyon ng mga libreng electron ay humigit-kumulang katumbas ng konsentrasyon ng mga atomo 10 23 - 10 29 m -3 at halos hindi nakadepende sa temperatura.
2. Ang mga libreng electron sa mga metal ay nasa tuluy-tuloy na magulong paggalaw.
3. Ang isang electric current sa isang metal ay nabuo lamang dahil sa ayos na paggalaw ng mga libreng electron.
4. Ang pagbangga sa mga ion na nag-vibrate sa mga node ng kristal na sala-sala, ang mga electron ay nagbibigay sa kanila ng labis na enerhiya. Ito ang dahilan kung bakit umiinit ang mga konduktor kapag dumadaloy ang kasalukuyang.

Agos ng kuryente sa mga metal.

Superconductivity

Ang kababalaghan ng pagbabawas ng resistivity sa zero sa isang temperatura maliban sa absolute zero ay tinatawag na superconductivity. Ang mga materyales na nagpapakita ng kakayahang pumasa sa ilang partikular na temperatura maliban sa absolute zero sa isang superconducting state ay tinatawag na superconductor.

Ang pagpasa ng kasalukuyang sa isang superconductor ay nangyayari nang walang pagkawala ng enerhiya, samakatuwid, kapag nasasabik sa isang superconducting ring, ang isang electric current ay maaaring umiral nang walang katiyakan nang walang pagbabago.

Ang mga superconducting na materyales ay ginagamit na sa mga electromagnet. Ang pananaliksik ay isinasagawa upang lumikha ng mga superconducting na linya ng kuryente.

Ang aplikasyon ng hindi pangkaraniwang bagay ng superconductivity sa malawak na kasanayan ay maaaring maging isang katotohanan sa mga darating na taon dahil sa pagtuklas noong 1986 ng superconductivity ng mga keramika - mga compound ng lanthanum, barium, tanso at oxygen. Ang superconductivity ng naturang mga keramika ay pinananatili hanggang sa mga temperatura na humigit-kumulang 100 K.

Magaling mga boys! Ginawa nila ang isang mahusay na trabaho. Maganda pala ang presentation. Salamat sa aralin!

Panitikan.

1. Gorbushin Sh.A. Mga tala ng sanggunian para sa pag-aaral ng pisika para sa kurso ng sekondaryang paaralan. - Izhevsk "Udmurtia", 1992.
2. Lanina I.Ya. Pagbuo ng mga interes ng nagbibigay-malay ng mga mag-aaral sa mga aralin sa pisika: Isang libro para sa mga guro. – M.: Enlightenment, 1985.
3. Aralin sa pisika sa modernong paaralan. Malikhaing paghahanap para sa mga guro: Isang aklat para sa mga guro / Comp. E.M. Braverman / Inedit ni V.G. Razumovsky.- M.: Enlightenment, 1993
4. Digelev F.M. Mula sa kasaysayan ng pisika at buhay ng mga lumikha nito: Isang aklat para sa mga mag-aaral. - M .: Edukasyon, 1986.
5. Kartsev V.L. Pakikipagsapalaran ng mahusay na mga equation - 3rd edition - M .: Knowledge, 1986. (Buhay ng mga magagandang ideya).

Agos ng kuryente sa mga metal Savvateeva Svetlana Nikolaevna, guro ng physics, MBOU "Kemetskaya secondary school" ng distrito ng Bologovsky ng rehiyon ng Tver. NGAYON SA ARALIN Ang sikreto ay nagiging malinaw. Ano ang nakatago sa likod ng konseptong "Kasalukuyang mga carrier sa mga metal"? Ano ang mga kahirapan ng klasikal na teorya ng electrical conductivity ng mga metal? Bakit nasusunog ang mga incandescent bulbs? Bakit sila nasusunog kapag naka-on? Paano mawalan ng resistensya? UULITIN

• Ano ang electric current?
• Ano ang mga kondisyon para sa pagkakaroon ng agos?
• Anong mga aksyon ng kasalukuyang alam mo?
• Ano ang direksyon ng kasalukuyang?
• Ano ang halaga ng kasalukuyang sa isang de-koryenteng circuit?
• Ano ang yunit ng kasalukuyang?
• Sa anong dami nakasalalay ang kasalukuyang lakas?
• Ano ang bilis ng kasalukuyang pagpapalaganap sa konduktor?
• Ano ang bilis ng iniutos na paggalaw ng mga electron?
• Ang paglaban ba ay nakasalalay sa kasalukuyang at boltahe?
• Paano nabuo ang batas ng Ohm para sa isang seksyon ng isang chain at para sa isang kumpletong chain?

ELECTRICAL CONDUCTIVITY NG IBA'T IBANG SUBSTANCES

Mandelstam at Papaleksi (1913)

Stewart at Tolman (1916)

Sa direksyon ng kasalukuyang -< 0

Ni І J I - q ⁄ m = e ⁄ m ) ito ay mga electron!

Ang karanasan ni Rikke (Aleman) - 1901 Taon! M = const, hindi ito mga ions!

KALIKASAN NG MGA NAGBIBIGAY NG CHARGE SA MGA METAL

Ang electric current sa mga metal ay ang direktang paggalaw ng mga electron.

Teorya ng electrical conductivity ng mga metal

P. Druse, 1900:

• libreng electron - "electronic gas";
• gumagalaw ang mga electron ayon sa mga batas ni Newton;
• ang mga libreng electron ay bumangga sa mga ion na kristal. mga rehas na bakal;
• sa pagbangga, inililipat ng mga electron ang kanilang kinetic energy sa mga ion;
• ang average na bilis ay proporsyonal sa intensity at, samakatuwid, ang potensyal na pagkakaiba;

R= f (ρ, l, s, t)

mga thermometer ng paglaban

Mga Benepisyo: Tumutulong sa pagsukat ng napakababa at napakataas na temperatura.

superconductivity Mercury sa likidong helium

Ang paliwanag ay batay sa quantum theory.

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

N. Bogolyubov (co-student noong 1957)

Application ng superconductivity!

• pagkuha ng mataas na alon, magnetic field;
• paghahatid ng kuryente nang walang pagkawala.

pagsubok ng kontrol

• Paano gumagalaw ang mga libreng electron sa mga metal?
A. Sa isang mahigpit na tinukoy na pagkakasunud-sunod. B. Random. B. Maayos.
• Paano gumagalaw ang mga libreng electron sa mga metal sa ilalim ng pagkilos ng isang electric field?
A. Magulo. B. Maayos. B. Iniutos sa direksyon ng electric field. G. Maayos sa direksyon sa tapat ng electric field.
• .Anong mga particle ang matatagpuan sa mga node ng crystal lattice ng mga metal at anong singil ang mayroon sila?
A. Mga negatibong ion. B. Mga electron. B. Mga positibong ion.
• Anong epekto ng electric current ang ginagamit sa mga electric lamp?
A. Magnetic. B. Thermal. B. Kemikal. G. Banayad at thermal.
• Ang paggalaw ng aling mga particle ay kinuha bilang direksyon ng kasalukuyang sa konduktor?
A.Elektronov. B. Mga negatibong ion. B. Mga positibong singil.
• Bakit nag-iinit ang mga metal kapag may dumaan sa kanila?
A. Ang mga libreng electron ay nagbabanggaan sa isa't isa. B. Ang mga libreng electron ay bumangga sa mga ion. B. Ang mga ion ay bumabangga sa mga ion.
• Paano nagbabago ang paglaban ng mga metal kapag sila ay pinalamig?
A. Tumataas. B. Bumababa. B. Hindi nagbabago. 1. B. 2. D. 3.B. 4.G. 5.B. 6.B. 7.B.

SOLUSYON ANG PROBLEMA

1. Ang electrical resistance ng tungsten filament ng isang electric lamp sa temperatura na 23 ° C ay 4 ohms.

Hanapin ang electrical resistance ng filament sa 0°C.

(Sagot: 3.6 ohm)

2. Ang electrical resistance ng isang tungsten filament sa 0°C ay 3.6 ohms. Maghanap ng electrical resistance

Sa temperatura na 2700 K.

(Sagot: 45.5 ohms)

3. Ang electrical resistance ng wire sa 20°C ay 25 ohms, sa 60°C ito ay 20 ohms. Hanapin

Temperatura koepisyent ng electrical resistance.