Электрический ток в металлах – это упорядоченное движение свободных электронов под действием электрического поля. Пауль Друде Карл Людвиг немецкий физик. - презентация

1

2 Электрический ток в металлах – это упорядоченное движение свободных электронов под действием электрического поля. Пауль Друде Карл Людвиг немецкий физик Хендрик Антон Лоренц- голландский физик

3 Движение электронов подчиняется законам классической механики Электроны друг с другом не взаимодействуют Электроны взаимодействуют только с ионами кристаллической решётки, взаимодействие это сводится к соударению В промежутках между соударениями электроны движутся свободно Электроны проводимости образуют «электронный газ», подобно идеальному газу. «Электронный газ» подчиняется законам идеального газа При любом соударении электрон передаёт всю накопленную энергию Классическая теория электропроводности металлов Лоренца – Друде создана в 1909 году

4 Опыты Толмена и Стюарта являются доказательством того, что металлы обладают электронной проводимостью 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 электронов.

5 Вывод: 1. носителями заряда в металлах являются электроны; Вывод: 2. процесс образования носителей заряда – обобществление валентных электронов; Вывод: 3. сила тока прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению проводника – выполняется закон Ома; Вывод: 4. техническое применение электрического тока в металлах: обмотки двигателей, трансформаторов, генераторов, проводка внутри зданий, сети электропередачи, силовые кабели.

6 Носители электрического заряда движутся по инерции Николай Дмитриевич Папалекси Основоположник радиоастрономии Леонид Исаакович Мандельштам Основатель школы по радиофизике Носители электрического тока в металлах – свободные электроны

7 q - измерен с помощью баллистического гальванометра v - линейная скорость вращения катушки l - длина проводника R – сопротивление проводника Отсюда удельный заряд e / m свободных носителей тока в металлах равен:

8 При возникновении на концах проводника разницы потенциалов на хаотическое тепловое движение свободных электронов накладывается их упорядоченное движение под действием сил электрического поля в проводнике Средняя скорость теплового движения свободных электронов в металле порядка 100 км/с Средняя скорость упорядоченного движения электронов в 10 8 раз меньше скорости теплового движения

9 При нагревании размеры проводника меняются мало, а в основном меняется удельное сопротивление. ρ 0 – удельное сопротивление при температуре 0 0 С ρ – удельное сопротивление при температуре t Температурный коэффициент сопротивления равен относительному изменению сопротивления металла при изменении его температуры на один кельвин Температурный коэффициент - скалярная положительная величина

10 В 1911 году голландский физик Камерлинг-Оннес обнаружил, что при охлаждении ртути в жидком гелии её сопротивление сначала меняется постепенно, а затем при температуре 4,2 К резко падает до нуля Хейке Камерлинг-Оннес нидерландский физик и химик, удостоен Нобелевской премии Теория сверхпроводимости создана русским физиком Н.Н. Боголюбовым Боголюбов Николай Николаевич русский физик В 1959 – 1962 гг. был проведен опыт. В течение 2,5 лет ток шел по сверхпроводнику, концы которого были соединены друг с другом и никакого уменьшения силы тока в нем не было обнаружено

11 Сооружаются мощные электромагниты со сверхпроводящей обмоткой, которые создают магнитное поле без затрат электроэнергии на длительном интервале времени Сверхпроводящие магниты используются в ускорителях элементарных частиц, магнитогидродинамических генераторах, преобразующих энергию струи раскаленного ионизированного газа, движущегося в магнитном поле, в электрическую энергию Высокотемпературная сверхпроводимость в недалеком будущем приведет к технической революции в радиоэлектронике Если удастся создать сверхпроводники при комнатной температуре, то передавать электроэнергию будет возможно на большие расстояния без потерь