Презентация на тему ток в металлах. Презентация на тему "электрический ток в металлах""

Тема урока.Электрический ток в металлах.

Урок изучения нового с элементами контроля и повторения.

Оборудование: презентация, установка для опыта по изменению сопротивления в зависимости от температуры.

Цели и задачи. 1. Сформировать знания основ электронной теории проводимости металлов, опытного обоснования и применения теории на практике.

2. Расширить кругозор учащихся рассказом о явлении сверхпроводимости.

3.Научить применять знания зависимости сопротивления от температуры в решении задач.

4.Воспитывать патриотические чувства через ознакомление с историей открытий в области физики твердого тела.

План урока. (по слайдам)

1.Сегодня на уроке.

2.Повторим. Даны вопросы, знания которых требуется при изучении нового.

3. Изучение нового: а) электропроводносчть разных веществ;б) природа носителей зарядов в металлах; в) теория электропроводности металлов; г) зависимость сопротивления от температуры; д) термометры сопротивления; е) сверхпроводимость и ее применение.

4. Контрольный тест. (Проверка после клика мышью).

5. Закрепление. Предложены 3 задачи на зависимость сопротивления от температуры. Ответы проявляются после клика мышью. Необходимые постоянные параметры ученики берут из таблиц.

Просмотр содержимого документа
«Презентация к уроку "Электрический ток в металлах", 10 класс.»

Электрический ток в металлах

Савватеева Светлана Николаевна, учитель физики МБОУ «Кемецкая СОШ» Бологовского района Тверской области.

СЕГОДНЯ НА УРОКЕ

Тайное становится явным. Что скрывается за понятием « Носители тока в металлах» ?

Каковы трудности классической теории электропроводности металлов?

Почему лампы накаливания перегорают?

Почему они перегорают при включении?

Как потерять сопротивление?

ПОВТОРИМ

Что такое электрический ток?
Каковы условия существования тока?
Какие действия тока вам известны?
Что принято за направление тока?
Какой величиной определяется сила тока в электрической цепи?
Что принимают за единицу силы тока?
От каких величин зависит сила тока?
Какова скорость распространения тока в проводнике?
Какова скорость упорядоченного движения электронов?
Зависит ли сопротивление от силы тока и напряжения?
Как формулируется закон Ома для участка цепи и для полной цепи?

ПРИРОДА НОСИТЕЛЕЙ ЗАРЯДА В МЕТАЛЛАХ

Опыт Рикке (нем.) – 1901 г. Год! M = const, это не ионы!

Мандельштам и Папалекси (1913 г.)

Стюарт и Толмен (1916 г.)

По направлению тока -

По І J I - q ⁄ m = e ⁄ m } это электроны!

Электрический ток в металлах -- направленное движение электронов.

Теория электропроводимости металлов

П. Друзе, 1900 г.:

свободные электроны – « электронный газ»;
электроны движутся в соответствие с законами Ньютона;
свободные электроны сталкиваются с ионами крист. решетки;
при столкновении электроны передают ионам свою кинетическую энергию;
средняя скорость пропорциональна напряженности и, следовательно разности потенциалов;

R= f ( ρ, l, s, t)

термометры сопротивления

Преимущества: помогают измерять очень низкие и очень высокие температуры.

сверхпроводимость

Ртуть в жидком гелии

Объяснение – на основе квантовой теории.

Д. Бардин, Л. Купер, Д. Шриффер (амер.) и

Н. Боголюбов (сов. уч. В 1957 г.)

А также:

получение больших токов, магнитных полей;
передача электроэнергии без потерь.

Контрольный тест

Как движутся свободные электроны в металлах?

А. В строгом определенном порядке. Б. Беспорядочно. В. Упорядоченно.

Как движутся свободные электроны в металлах под действием электрического поля?

А. Беспорядочно. Б. Упорядоченно. В. Упорядоченно в направлении электрического поля. Г. Упорядоченно в направлении противоположном электрическому полю.

. Какие частицы располагаются в узлах кристаллической решетки металлов и какой заряд они имеют?

А. Отрицательные ионы. Б. Электроны. В. Положительные ионы.

Какое действие электрического тока используется в электролампах?

А. Магнитное. Б. Тепловое. В. Химическое. Г. Световое и тепловое.

Движение каких частиц принято за направление тока в проводнике?

А.Электронов. Б. Отрицательных ионов. В. Положительных зарядов.

Почему металлы нагреваются при прохождении по ним тока?

А. Свободные электроны сталкиваются друг с другом. Б. Свободные электроны сталкиваются с ионами. В. Ионы сталкиваются с ионами.

Как изменяется сопротивление металлов при охлаждении их?

А. Увеличивается. Б. Уменьшается. В. Не изменяется.

1 . Б. 2.Г. 3.В. 4.Г. 5.В. 6.Б. 7.Б.

РЕШИ ЗАДАЧИ

1.Электрическое сопротивление вольфрамовой нити электрической лампы при температуре 23 °C равно 4 Ом.

Найдите электрическое сопротивление нити при 0°C.

(Ответ: 3,6 Ом)

2. Электрическое сопротивление вольфрамовой нити при 0°C равно 3,6 Ом. Найдите электрическое сопротивление

При температуре 2700 К.

(Ответ: 45,5 Ом)

3. Электрическое сопротивление проволоки при 20 °C равно 25 Ом, при температуре 60°C равно 20 Ом. Найдите

Температурный коэффициент электрического сопротивления.

(Ответ: 0,0045 К¯¹)

Оглавление Что такое электрический ток? Что такое электрический ток? Явлениям, которые сопровождают электрический ток Явлениям, которые сопровождают электрический ток Опыт Толмена и Стюарта Опыт Толмена и Стюарта Классическая электронная теория Классическая электронная теория Потенциальный барьер Потенциальный барьер Сверхпроводимость Сверхпроводимость Высокотемпературная сверхпроводимость Высокотемпературная сверхпроводимость

Что такое электрический ток? Электрический ток в металлах – это упорядоченное движение электронов под действием электрического поля. Опыты показывают, что при протекании тока по металлическому проводнику не происходит переноса вещества, следовательно, ионы металла не принимают участия в переносе электрического заряда.

Явления, которые сопровождают электрический ток 1. проводник, по которому течет ток, нагревается, 2. электрический ток может изменять химический состав проводника, 3. ток оказывает силовое воздействие на соседние токи и намагниченные тела 1. проводник, по которому течет ток, нагревается, 2. электрический ток может изменять химический состав проводника, 3. ток оказывает силовое воздействие на соседние токи и намагниченные тела

Опыт Толмена и Стюарта (ч1) Схема опыта Толмена и Стюарта показана на рисунке. Катушка с большим числом витков тонкой проволоки приводилась в быстрое вращение вокруг своей оси. Концы катушки с помощью гибких проводов были присоединены к чувствительному баллистическому гальванометру Г. Раскрученная катушка резко тормозилась, и в цепи возникал кратковременных ток, обусловленный инерцией носителей заряда. Полный заряд, протекающий по цепи, измерялся по отбросу стрелки гальванометра. Схема опыта Толмена и Стюарта показана на рисунке. Катушка с большим числом витков тонкой проволоки приводилась в быстрое вращение вокруг своей оси. Концы катушки с помощью гибких проводов были присоединены к чувствительному баллистическому гальванометру Г. Раскрученная катушка резко тормозилась, и в цепи возникал кратковременных ток, обусловленный инерцией носителей заряда. Полный заряд, протекающий по цепи, измерялся по отбросу стрелки гальванометра.

(ч2) При торможении вращающейся катушки на каждый носитель заряда e действует тормозящая сила которая играет роль сторонней силы, то есть силы неэлектрического происхождения. Сторонняя сила, отнесенная к единице заряда, по определению является напряженностью Eст поля сторонних сил: При торможении вращающейся катушки на каждый носитель заряда e действует тормозящая сила которая играет роль сторонней силы, то есть силы неэлектрического происхождения. Сторонняя сила, отнесенная к единице заряда, по определению является напряженностью Eст поля сторонних сил:сторонней силысторонней силы

(ч3) Следовательно, в цепи при торможении катушки возникает электродвижущая сила, равная: Следовательно, в цепи при торможении катушки возникает электродвижущая сила, равная: где l – длина проволоки катушки. За время торможения катушки по цепи протечет заряд q, равный: где l – длина проволоки катушки. За время торможения катушки по цепи протечет заряд q, равный:

(ч4) Здесь I – мгновенное значение силы тока в катушке, R – полное сопротивление цепи, υ0 – начальная линейная скорость проволоки. Здесь I – мгновенное значение силы тока в катушке, R – полное сопротивление цепи, υ0 – начальная линейная скорость проволоки. Отсюда удельный заряд e / m свободных носителей тока в металлах равен: Отсюда удельный заряд e / m свободных носителей тока в металлах равен:

(ч5) Все величины, входящие в правую часть этого соотношения, можно измерить. На основании результатов опытов Толмена и Стюарта было установлено, что носители свободного заряда в металлах имеют отрицательный знак, а отношение заряда носителя к его массе близко к удельному заряду электрона, полученному из других опытов. Так было установлено, что носителями свободных зарядов в металлах являются электроны. Все величины, входящие в правую часть этого соотношения, можно измерить. На основании результатов опытов Толмена и Стюарта было установлено, что носители свободного заряда в металлах имеют отрицательный знак, а отношение заряда носителя к его массе близко к удельному заряду электрона, полученному из других опытов. Так было установлено, что носителями свободных зарядов в металлах являются электроны. По современным данным модуль заряда электрона (элементарный заряд) равен: По современным данным модуль заряда электрона (элементарный заряд) равен: а его удельный заряд есть: а его удельный заряд есть:

(ч6) Хорошая электропроводность металлов объясняется высокой концентрацией свободных электронов, равной по порядку величины числу атомов в единице объема. Хорошая электропроводность металлов объясняется высокой концентрацией свободных электронов, равной по порядку величины числу атомов в единице объема.

Классическая электронная теория Предположение о том, что за электрический ток в металлах ответственны электроны, возникло значительно раньше опытов Толмена и Стюарта. Еще в 1900 году немецкий ученый П. Друде на основе гипотезы о существовании свободных электронов в металлах создал электронную теорию проводимости металлов. Эта теория получила развитие в работах голландского физика Х. Лоренца и носит название классической электронной теории. Согласно этой теории, электроны в металлах ведут себя как электронный газ, во многом похожий на идеальный газ. Электронный газ заполняет пространство между ионами, образующими кристаллическую решетку металла Предположение о том, что за электрический ток в металлах ответственны электроны, возникло значительно раньше опытов Толмена и Стюарта. Еще в 1900 году немецкий ученый П. Друде на основе гипотезы о существовании свободных электронов в металлах создал электронную теорию проводимости металлов. Эта теория получила развитие в работах голландского физика Х. Лоренца и носит название классической электронной теории. Согласно этой теории, электроны в металлах ведут себя как электронный газ, во многом похожий на идеальный газ. Электронный газ заполняет пространство между ионами, образующими кристаллическую решетку металла

Потенциальный барьер Из-за взаимодействия с ионами электроны могут покинуть металл, лишь преодолев так называемый потенциальный барьер. Высота этого барьера называется работой выхода. При обычных (комнатных) температурах у электронов не хватает энергии для преодоления потенциального барьера. Из-за взаимодействия с ионами электроны могут покинуть металл, лишь преодолев так называемый потенциальный барьер. Высота этого барьера называется работой выхода. При обычных (комнатных) температурах у электронов не хватает энергии для преодоления потенциального барьера.

Сверхпроводимость Согласно классической электронной теории, удельное сопротивление металлов должно монотонно уменьшаться при охлаждении, оставаясь конечным при всех температурах. Такая зависимость действительно наблюдается на опыте при сравнительно высоких температурах. При более низких температурах порядка нескольких кельвинов удельное сопротивление многих металлов перестает зависеть от температуры и достигает некоторого предельного значения. Однако наибольший интерес представляет удивительное явление сверхпроводимости, открытое датским физиком Х. Каммерлинг-Оннесом в 1911 году. При некоторой определенной температуре Tкр, различной для разных веществ, удельное сопротивление скачком уменьшается до нуля (рис). Критическая температура у ртути равна 4,1 К, у аллюминия 1,2 К, у олова 3,7 К. Сверхпроводимость наблюдается не только у элементов, но и у многих химических соединений и сплавов. Например, соединение ниобия с оловом (Ni3Sn) имеет критическую температуру 18 К. Некоторые вещества, переходящие при низких температурах в сверхпроводящее состояние, не являются проводниками при обычных температурах. В то же время такие «хорошие» проводники, как медь и серебро, не становятся сверхпроводниками при низких температурах. Согласно классической электронной теории, удельное сопротивление металлов должно монотонно уменьшаться при охлаждении, оставаясь конечным при всех температурах. Такая зависимость действительно наблюдается на опыте при сравнительно высоких температурах. При более низких температурах порядка нескольких кельвинов удельное сопротивление многих металлов перестает зависеть от температуры и достигает некоторого предельного значения. Однако наибольший интерес представляет удивительное явление сверхпроводимости, открытое датским физиком Х. Каммерлинг-Оннесом в 1911 году. При некоторой определенной температуре Tкр, различной для разных веществ, удельное сопротивление скачком уменьшается до нуля (рис). Критическая температура у ртути равна 4,1 К, у аллюминия 1,2 К, у олова 3,7 К. Сверхпроводимость наблюдается не только у элементов, но и у многих химических соединений и сплавов. Например, соединение ниобия с оловом (Ni3Sn) имеет критическую температуру 18 К. Некоторые вещества, переходящие при низких температурах в сверхпроводящее состояние, не являются проводниками при обычных температурах. В то же время такие «хорошие» проводники, как медь и серебро, не становятся сверхпроводниками при низких температурах.

Вещества в сверхпроводящем состоянии обладают исключительными свойствами. Практически наиболее важным их них является способность длительное время (многие годы) поддерживать без затухания электрический ток, возбужденный в сверхпроводящей цепи. Вещества в сверхпроводящем состоянии обладают исключительными свойствами. Практически наиболее важным их них является способность длительное время (многие годы) поддерживать без затухания электрический ток, возбужденный в сверхпроводящей цепи. Классическая электронная теория не способна объяснить явление сверхпроводимости. Объяснение механизма этого явления было дано только через 60 лет после его открытия на основе квантово-механических представлений. Классическая электронная теория не способна объяснить явление сверхпроводимости. Объяснение механизма этого явления было дано только через 60 лет после его открытия на основе квантово-механических представлений. Научный интерес к сверхпроводимости возрастал по мере открытия новых материалов с более высокими критическими температурами. Значительный шаг в этом направлении произошел в 1986 году, когда было обнаружено, что у одного сложного керамического соединения Tкр = 35 K. Уже в следующем 1987 году физики сумели создать новую керамику с критической температурой 98 К, превышающей температуру жидкого азота (77 К). Научный интерес к сверхпроводимости возрастал по мере открытия новых материалов с более высокими критическими температурами. Значительный шаг в этом направлении произошел в 1986 году, когда было обнаружено, что у одного сложного керамического соединения Tкр = 35 K. Уже в следующем 1987 году физики сумели создать новую керамику с критической температурой 98 К, превышающей температуру жидкого азота (77 К).

Высокотемпературная сверхпроводимость Явление перехода веществ в сверхпроводящее состояние при температурах, превышающих температуру кипения жидкого азота, было названо высокотемпературной сверхпроводимостью. В 1988 году было создано керамическое соединение на основе элементов Tl–Ca–Ba–Cu– O с критической температурой 125 К. Явление перехода веществ в сверхпроводящее состояние при температурах, превышающих температуру кипения жидкого азота, было названо высокотемпературной сверхпроводимостью. В 1988 году было создано керамическое соединение на основе элементов Tl–Ca–Ba–Cu– O с критической температурой 125 К. В настоящее время ведутся интенсивные работы по поиску новых веществ с еще более высокими значениями Tкр. Ученые надеются получить вещество в сверхпроводящем состоянии при комнатной температуре. Если это произойдет, это будет настоящей революцией в науке, технике и вообще в жизни людей. В настоящее время ведутся интенсивные работы по поиску новых веществ с еще более высокими значениями Tкр. Ученые надеются получить вещество в сверхпроводящем состоянии при комнатной температуре. Если это произойдет, это будет настоящей революцией в науке, технике и вообще в жизни людей. Следует отметить, что до настоящего времени механизм высокотемпературной сверхпроводимости керамических материалов до конца не выяснен. Следует отметить, что до настоящего времени механизм высокотемпературной сверхпроводимости керамических материалов до конца не выяснен.

Чтобы пользоваться предварительным просмотром презентаций создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него: https://accounts.google.com

Подписи к слайдам:

Электрический ток в металлах 11 класс Учитель Кечкина Н.И. МБОУ «Средняя школа № 12» г. Дзержинск

Закон Ома с точи зрения электронной теории Электрический ток в металлах обусловлен движением свободных электронов. Опыт Э. Рикке Результат: проникновение меди в алюминий не обнаружено. Опыты Л.И. Мандельштам и Н.Д. Папалекси 1912 г. Р. Толмен и Т. Стюарт 1916 г. Ц- цилиндр; Щ – щетки (контакты); ОО ’ – изолированные полуоси Результат: при остановке стрелка гальванометра отклонялась, фиксируя ток. По направлению тока определили – по инерции движутся отрицательные частицы. По величине заряда – электроны.

Длина свободного пробега λ – среднее расстояние между двумя последовательными столкновениями электронов с дефектами. Электрическое сопротивление нарушение периодичности кристаллической решетки. Причины: тепловое движение атомов; наличие примесей. Рассеивание электронов. Мера рассеивания Классическая электронная теория Лоренца (электрическая проводимость металлов): В проводнике имеются свободные электроны, которые движутся непрерывно и хаотично; Каждый атом теряет 1 электрон, превращаясь в ион; λ равна расстоянию между ионами в кристаллической решетке проводника. e – заряд электрона, Кл n – количество электронов, прошедших через поперечное сечение проводника в ед. времени m – масса электрона, кг u - средняя квадратичная скорость беспорядочного движения электронов, м/с γ

Закон Джоуля-Ленца с точи зрения электронной теории γ Закон джоуля-Ленца в дифференциальной форме. Классическая электронная теория Лоренца объясняет законы Ома и Джоуля-Ленца, которые подтверждаются экспериментально. Ряд выводов не подтверждается экспериментально. НО Удельное сопротивление (величина обратная проводимости), пропорциональна корню квадратному из абсолютной температуры. Классическая электронная теория Лоренца имеет границы применимости. Опыты ρ~ T

По теме: методические разработки, презентации и конспекты

Электрический ток в металлах

Наиболее убедительное доказательство электронной природы тока в металлах было получено в опытах с инерцией электронов. Идея таких опытов и первые качественные результаты принадлежат русским физи...

Тема «Электрический ток в металлах»Цель урока: Продолжить изучение природы электрического тока в металлах, экспериментальным путем изучить действие электрического тока.Задачи урока: Образовательная – ...

Класс: 11

Презентация к уроку

Назад Вперёд

Внимание! Предварительный просмотр слайдов используется исключительно в ознакомительных целях и может не давать представления о всех возможностях презентации. Если вас заинтересовала данная работа, пожалуйста, загрузите полную версию.

Цели урока :

Раскрыть понятие физической природы электрического тока в металлах, опытное подтверждение электронной теории;

Продолжить формирование естественно-научных представлений по изучаемой теме

Создать условия для формирования познавательного интереса, активности учащихся

Формированию навыков;

Формированию коммуникативного общения.

Оборудование: интерактивный комплекс SMART Board Notebook, локальная сеть компьютеров, интернет.

Метод ведения урока: комбинированный.

Эпиграф урока:

Науку все глубже постигнуть стремись,
Познанием вечного жаждой томись.
Лишь первых познаний блеснет тебе свет,
Узнаешь: предела для знания нет.

Фирдоуси
(Персидский и таджикский поэт, 940-1030 гг.)

План урока.

I. Оргмомент

II. Работа в группах

III. Обсуждение итогов, монтаж презентации

IV. Рефлексия

V. Домашнее задание

Ход урока

Здравствуйте, ребята! Садитесь. Сегодня наша работа будет проходить по группам.

Задания группам:

I. Физическая природа зарядов в металлах.

II. Опыт К.Рикке.

III. Опыт Стюарта, Толмена. Опыт Мандельштама, Папалекси.

IV. Теория Друде.

V. Вольт-амперная характеристика металлов. Закон Ома.

VI. Зависимость сопротивления проводников от температуры.

VII. Сверхпроводимость.

1. Электрическая проводимость представляет собой способность веществ проводить электрический ток под действием внешнего электрического поля.

По физической природе зарядов – носителей электрического тока, электропроводность подразделяют на:

А) электронную,

Б) ионную,

В) смешанную.

2. Для каждого вещества при заданных условиях характерна определенная зависимость силы тока от разности потенциалов.

По удельному сопротивлению вещества принято делить на:

А) проводники (p < 10 -2 Ом*м)

Б) диэлектрики (p > 10 -8 Ом*м)

В) полупроводники (10 -2 Ом*м> p>10 -8 Ом*м)

Однако такое деление условно, т. к. под воздействием ряда факторов (нагревания, облучения, примеси) удельное сопротивление веществ и их вольт - амперная характеристикаизменяются, и иногда очень существенно.

3. Носителями свободных зарядов в металлах являются электроны. Доказано классическими опытами К. Рикке (1901 г.) – немецкий физик; Л.И. Мандельштамом и Н. Д. Папалекси (1913 г.) – наши соотечественники; Т. Стюартом и Р. Толменом (1916 г.) – американские физики.

Опыт К. Рикке

Три предварительно взвешенных цилиндра (два медных и один алюминиевый) Рикке сложил отшлифованными торцами так, что алюминиевый оказался между медными. Затем цилиндры были включены в цепь постоянного тока: через них в течение года проходил большой ток. За то время через электрические цилиндры прошел электрический заряд, равный приблизительно 3.5 млн Кл. Вторичное взаимодействие цилиндров, проводившееся с до 0.03 мг, показало, что масса цилиндров в результате опыта не изменилась. При исследовании соприкасавшихся торцов под микроскопом было установлено, что имеются лишь незначительные следы проникновения металлов, которые не превышают результатов обычной диффузии атомов в твердых телах. Результаты опыта свидетельствовали о том, что в переносе заряда в металлах ионы не участвуют.

Л.И. Мандельштам

Н. . Папалекси

Опыт Л. И. Мандельштама и Н. Д. Папалекси

Русские ученые Л. И. Мандельштам (1879-1949; основатель школы радиофизиков) и Н. Д. Папалекси (1880-1947; крупнейший советский физик, академик, председатель Всесоюзного научного совета по радиофизике и радиотехнике при АН СССР) в 1913 году поставили оригинальный опыт. Взяли катушку с проводом и стали крутить ее в разные стороны.

Раскрутят, к примеру, по часовой стрелке, потом резко остановят и - назад.

Рассуждали они примерно так: если электроны и вправду обладают массой, то, когда катушка внезапно останавливается, электроны еще некоторое время должны двигаться по инерции. Движение электронов по проводу - электрический ток. Как задумали, так и получилось. Подсоединили к концам провода телефон и услышали звук. Раз в телефоне слышен звук, следовательно, через него ток протекает.

Т. Стюарт

Опыт Т. Стюарта и Р. Толмен

Возьмём катушку, которая может вращаться вокруг своей оси. Концы катушки с помощью скользящих контактов замкнуты на гальванометр. Если находящуюся в быстром вращении катушку резко затормозить, то свободные электроны в проволоке продолжат двигаться по инерции, в результате чего гальванометр должен зарегистрировать импульс тока.

Теория Друде

Электроны в металле рассматриваются как электронный газ, к которому можно применить кинетическую теорию газов. Считается, что электроны, как и атомы газа в кинетической теории, представляют собой одинаковые твердые сферы, которые движутся по прямым линиям до тех пор, пока не столкнутся друг с другом. Предполагается, что продолжительность отдельного столкновения пренебрежимо мала, и что между молекулами не действует никаких иных сил, кроме возникающих в момент столкновения. Так как электрон - отрицательно заряженная частица, то для соблюдения условия электронейтральности в твердом теле также должны быть частицы другого сорта - положительно заряженные. Друде предположил, что компенсирующий положительный заряд принадлежит гораздо более тяжелым частицам (ионам), которые он считал неподвижными. Во времена Друде не было ясно, почему в металле существуют свободные электроны и положительно заряженные ионы, и что эти ионы из себя представляют. Ответы на эти вопросы смогла дать только квантовая теория твердого тела. Для многих веществ, однако, можно просто считать, что электронный газ составляют слабо связанные с ядром внешние валентные электроны, которые в металле "освобождаются" и получают возможность свободно передвигаться по металлу, тогда как атомные ядра с электронами внутренних оболочек (атомные остовы) остаются неизменными и играют роль неподвижных положительных ионов теории Друде.

Электрический ток в металлах

Все металлы являются проводниками электрического тока и состоят из пространственной кристаллической решетки, узлы которой совпадают с центрами положительных ионов, а вокруг ионов хаотически движутся свободные электроны.

Основные положения электронной теории проводимости металлов.

Металл можно описать следующей моделью: кристаллическая решетка ионов погружена в идеальный электронный газ, состоящий из свободных электронов. У большинства металлов каждый атом ионизирован, поэтому концентрация свободных электронов приблизительно равна концентрации атомов 10 23 - 10 29 м -3 и почти не зависит от температуры.
Свободные электроны в металлах находятся в непрерывном хаотическом движении.
Электрический ток в металле образуется только за счет упорядоченного движения свободных электронов.
Сталкиваясь с ионами, колеблющимися в узлах кристаллической решетки, электроны отдают им избыточную энергию. Вот почему при прохождении тока проводники нагреваются.

Электрический ток в металлах.

Сверхпроводимость

Явление уменьшения удельного сопротивления до нуля при температуре, отличной от абсолютного нуля, называется сверхпроводимостью. Материалы обнаруживающие способность переходить при некоторых температурах, отличных от абсолютного нуля, в сверхпроводящее состояние, называются сверхпроводниками.

Прохождение тока в сверхпроводнике происходит без потерь энергии, поэтому однажды возбужденный в сверхпроводящем кольце электрический ток может существовать неограниченно долго без изменения.

Сверхпроводящий материалы уже используются в электромагнитах. Ведутся исследования, направленные на создание сверхпроводящих линий электропередачи.

Применение явления сверхпроводимости в широкой практике может стать реальностью в ближайшие годы благодаря открытию в 1986 г. Сверхпроводимости керамик – соединений лантана, бария, меди и кислорода. Сверхпроводимость таких керамик сохраняется до температур около 100 К.

Молодцы, ребята! С работой справились отлично. Получилась хорошая презентация. Спасибо за урок!

Литература.

Горбушин Ш.А. Опорные конспекты для изучения физики за курс средней общеобразовательной школы. – Ижевск “Удмуртия”, 1992.
Ланина И.Я. Формирование познавательных интересов учащихся на уроках физики: Книга для учителя. – М.: Просвещение, 1985.
Урок физики в современной школе. Творческий поиск учителей: Книга для учителя /Сост. Э.М.Браверман/ Под редакцией В.Г. Разумовского.- М.: Просвещение, 1993
Дигелев Ф.М. Из истории физики и жизни ее творцов: Книга для учащихся.- М.: Просвещение, 1986.
Карцев В.Л. Приключения великих уравнений.- 3-е издание – М.: Знание, 1986. (Жизнь замечательных идей).

Электрический ток в металлах Савватеева Светлана Николаевна, учитель физики МБОУ «Кемецкая СОШ» Бологовского района Тверской области. СЕГОДНЯ НА УРОКЕ Тайное становится явным. Что скрывается за понятием « Носители тока в металлах» ? Каковы трудности классической теории электропроводности металлов? Почему лампы накаливания перегорают? Почему они перегорают при включении? Как потерять сопротивление? ПОВТОРИМ

Что такое электрический ток?
Каковы условия существования тока?
Какие действия тока вам известны?
Что принято за направление тока?
Какой величиной определяется сила тока в электрической цепи?
Что принимают за единицу силы тока?
От каких величин зависит сила тока?
Какова скорость распространения тока в проводнике?
Какова скорость упорядоченного движения электронов?
Зависит ли сопротивление от силы тока и напряжения?
Как формулируется закон Ома для участка цепи и для полной цепи?

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПРОВОДИМОСТЬ РАЗЛИЧНЫХ ВЕЩЕСТВ

Мандельштам и Папалекси (1913 г.)

Стюарт и Толмен (1916 г.)

По направлению тока - < 0

По І J I - q ⁄ m = e ⁄ m } это электроны!

Опыт Рикке (нем.) – 1901 г. Год! M = const, это не ионы!

ПРИРОДА НОСИТЕЛЕЙ ЗАРЯДА В МЕТАЛЛАХ

Электрический ток в металлах -- направленное движение электронов.

Теория электропроводимости металлов

П. Друзе, 1900 г.:

свободные электроны – « электронный газ»;
электроны движутся в соответствие с законами Ньютона;
свободные электроны сталкиваются с ионами крист. решетки;
при столкновении электроны передают ионам свою кинетическую энергию;
средняя скорость пропорциональна напряженности и, следовательно разности потенциалов;

R= f (ρ, l, s, t)

термометры сопротивления

Преимущества: помогают измерять очень низкие и очень высокие температуры.

сверхпроводимость Ртуть в жидком гелии

Объяснение – на основе квантовой теории.

Д. Бардин, Л. Купер, Д. Шриффер (амер.) и

Н. Боголюбов (сов. уч. В 1957 г.)

Применение сверхпроводимости!

получение больших токов, магнитных полей;
передача электроэнергии без потерь.

Контрольный тест

Как движутся свободные электроны в металлах?
Как движутся свободные электроны в металлах под действием электрического поля?
.Какие частицы располагаются в узлах кристаллической решетки металлов и какой заряд они имеют?
Какое действие электрического тока используется в электролампах?
Движение каких частиц принято за направление тока в проводнике?
Почему металлы нагреваются при прохождении по ним тока?
Как изменяется сопротивление металлов при охлаждении их?

1. Б. 2.Г. 3.В. 4.Г. 5.В. 6.Б. 7.Б.

РЕШИ ЗАДАЧИ

1.Электрическое сопротивление вольфрамовой нити электрической лампы при температуре 23°C равно 4 Ом.

Найдите электрическое сопротивление нити при 0°C.

(Ответ: 3,6 Ом)

2. Электрическое сопротивление вольфрамовой нити при 0°C равно 3,6 Ом. Найдите электрическое сопротивление

При температуре 2700 К.

(Ответ: 45,5 Ом)

3. Электрическое сопротивление проволоки при 20 °C равно 25 Ом, при температуре 60°C равно 20 Ом. Найдите

Температурный коэффициент электрического сопротивления.