Какие частицы создают электрический ток в металлах? Что находится в узлах кристаллической решётки?
Пожалуйста, войдите или зарегистрируйтесь для публикации ответа на этот вопрос.
решение вопроса
Связанных вопросов не найдено
Обучайтесь и развивайтесь всесторонне вместе с нами, делитесь знаниями и накопленным опытом, расширяйте границы знаний и ваших умений.
- Все категории
- экономические 43,679
- гуманитарные 33,657
- юридические 17,917
- школьный раздел 612,713
- разное 16,911
Популярное на сайте:
Как быстро выучить стихотворение наизусть? Запоминание стихов является стандартным заданием во многих школах.
Как научится читать по диагонали? Скорость чтения зависит от скорости восприятия каждого отдельного слова в тексте.
Как быстро и эффективно исправить почерк? Люди часто предполагают, что каллиграфия и почерк являются синонимами, но это не так.
Как научится говорить грамотно и правильно? Общение на хорошем, уверенном и естественном русском языке является достижимой целью.
- Обратная связь
- Правила сайта
Условия существования электрического тока в металлах
Электрический ток в металлах — это упорядоченное (направленное) движение электронов под действием электрического поля.
Особенность металлических проводников состоит в том, что заряд электричества переносят свободные электроны. Они перемещаются в одном направлении под влиянием внешнего электрического поля, создавая электрический ток. Природа электрической проводимости у металлов обусловлена наличием кристаллической решётки, в узлах которой расположены положительные ионы, а в пространстве между ними движутся свободные электроны. Свободные электроны не связаны с ядрами своих атомов. Отрицательный заряд всех свободных электронов по модулю равен положительному заряду всех ионов решетки, таким образом проводник считается электрически нейтральным.
Кто открыл, опыт Мандельштама и Папалекси
Первые опыты по изучению электрической проводимости металлов провел немецкий ученый Карл Виктор Эдуард Рикке в 1901 году. Суть эксперимента сводилась к следующему. Три отполированных цилиндра плотно прижали друг к другу, расположив в таком порядке: медь–алюминий–медь. В течение года через них пропускали ток в одном и том же направлении. Суммарный заряд, прошедший через этот проводник за все время составил более 3,5 МКл. После завершения опыта цилиндры взвесили и выяснилось, что их массы не изменились. Это исследование стало доказательством того, что прохождение тока в металлах не связано с химическими процессами и переносом вещества, а заряд создается частицами, которые имеются у всех металлов, т.е. электронами. Примечание 1
Опыты по изучению электропроводимости в 1916 году продолжили русские ученые Л. И. Мандельштам и Н. Д. Папалекси. Они задались целью узнать, имеется ли масса у электрона. Если электрон обладает массой, то должен подчиняться законам механики, в том числе, закону инерции. К примеру, если движущийся проводник резко остановить, то электроны еще какое-то время будут двигаться в том же направлении по инерции.
Была собрана следующая установка: катушка на стержне со скользящими контактами, которые присоединены к гальванометру. Катушка вращалась с большой скоростью, затем резко останавливалась, при этом фиксировали отклонение стрелки гальванометра. В ходе эксперимента ученые установили, что электрон обладает массой. Но измерить эту массу они не смогли, опыт был только качественным. Спустя три года физики Р. Толмен и Б. Стюарт предложили свой вариант подобного эксперимента, что позволило произвести количественные измерения. Им удалось вычислить массу электрона. Для этого они измерили заряд на выходах катушки, образующийся при торможении. После внезапной остановки катушки в цепи возникал импульс тока. Направление тока указывало на то, что он вызван движением отрицательных зарядов.
Скорость распространения электрического тока близка к скорости света в вакууме (300 000 км/с).
Одновременно с распространением электрического поля все электроны начинают двигаться в одном направлении по всей длине проводника.
Закон Ома и Джоуля-Ленца, формулы
Классическая электронная теория металлов берет за основу, что движение электронов подчиняется законам механики Ньютона. При этом не учитывают взаимодействие электронов между собой. Предполагается также, что при каждом столкновении с положительными ионами электрон передает решетке всю полученную в электрическом поле энергию, а затем начинает движение с нулевой дрейфовой скоростью. Несмотря на эти особенности, законы электрического тока в металлических проводниках — Ома и Джоуля–Ленца — находятся в рамках классической электронной теорией. Закон Ома
В 1827 году немецкий физик Георг Ом установил, что связь таких физических характеристик, как сила тока, напряжение и сопротивление определяется следующей зависимостью: для определенного участка цепи сила тока I прямо пропорциональна напряжению U и обратно пропорциональна электрическому сопротивлению R.
Закон Джоуля–Ленца
Так как проводник нагревается при протекании по нему электрического тока, то выделяется теплота. В 1841–1842 годах сразу два ученых независимо друг от друга Дж. Джоуль (Англия) и Э. Х. Ленц (Россия) экспериментально доказали, что количество выделяющейся теплоты Q прямо пропорционально квадрату тока I2, сопротивлению проводника R и времени t, в течение которого ток протекал по проводнику.
Q=I2Rt. Проводник нагревается за счет работы сил электрического поля над носителями заряда. Эта работа A также равна Q: A=Q=I2Rt.
Применив закон Ома для участка однородной цепи и определение силы тока, можно получить следующие варианты формулы: Q=A=I2Rt=IUt=(U2/R)*t.
Применение свойств электрического тока в металлах
- Передача электроэнергии от источника к потребителям.
- Электродвигатели.
- Нагревательные приборы всех типов, предназначенных для промышленности и домашнего использования: спирали для ламп освещения, нагревательные спирали тэнов (обогреватели, чайники и т.д.).
- Получение сильных магнитных полей (МРТ, электромагниты со сверхпроводящей обмоткой в ускорителях для ракет и генераторов).
- Электроизмерительные приборы: амперметры, вольтметры, электрические счетчики и др.
- В металлургии:
- гальваностегия — электрохимический процесс покрытия одних металлов другими, более устойчивыми к коррозии: золочение, серебрение, никелирование и т. д. Используется также для придания изделиям декоративного вида;
- гальванопластика — получение металлических копий с рельефов. Гипсовый оттиск рельефа покрывают слоем графита и погружают в электролит — раствор соли металла, который осаждается на оттиске, как на катоде. После удаления гипса получается металлическая копия рельефа;
- электролитическое рафинирование позволяет очищать цветные металлы от примесей.
Подготовлено совместно с репетитором:
Нужна помощь?
- Репетитор по физике
- Репетитор по физике 8 класс
- Репетитор для подготовки к ОГЭ по физике
Какие частицы создают электрический ток в металлах что находится в узлах кристаллической решетки
Коллективизированные свободные электроны совершают непрерывное хаотическое движение внутри металла подобно молекулам идеального газа. Этот коллективизированный “электронный газ”, взаимодействуя с положительными ионами кристаллической решетки, создает сильную металлическую связь. При возникновении электрического поля внутри металла на свободные электроны действует электрическая сила против направления вектора напряженности. Эта сила придает хаотическому движению электронов направленный характер. В то же время столкновения с ионами, расположенными в узлах кристаллической решетки, оказывают тормозящее действие на движение электронов. В результате действия двух этих сил скорость упорядоченного движения свободных электронов остается постоянной — в металле возникает постоянный электрический ток. Однако за направление электрического тока принято, согласно предложению французского учёного Ампера, данному в 1820 году, направление движения положительных зарядов (направление напряженности внешнего электрического поля).
Физическими величинами, характеризующими электрический ток в металлах, являются сила тока и плотность тока.
•Сила тока — скалярная физическая величина, численно равная количеству заряда, прошедшего через поперечное сечение проводника за единицу времени. Если за малое время Δt через поперечное сечение проводника прошел заряд Δq, то сила тока:
Значит, сила тока равна первой производной электрического заряда по времени.
• Электрический ток называют постоянным, если сила этого тока не меняет с течением времени своё направление и числовое значение:
Единицей измерения силы тока в СИ является ампер: [I] = 1 A.
Единица силы тока ампер определена на основе магнитного действия электрического тока.
• 1А- это сила постоянного электрического тока, который при прохождении по каждому из двух параллельных прямых бесконечно длинных тонких проводников в вакууме, находящихся на расстоянии 1 м друг от друга, вызывает на каждом участке проводников длиной 1 м силу взаимодействия 2 • 10 -7 Н.
Сила тока зависит от заряда частиц (q0), их концентрации в проводнике, скорости их движения и площади поперечного сечения проводника:
Так как в металлах носителями заряда являются свободные электроны (е), выражение (4) для металлов приобретет вид:
какие частицы создают электрический ток в металлах. какие частицы создают электрический ток в металлах?
К сожалению большинство отвечающих путают электроны и электрические заряды. А это не одно и тоже. Не вдаваясь в дебри квановой физики скажем, что электроны это частицы, имеющие отрицательный электрический заряд. Электрический ток это направленное движение электрических зарядов в виде волны. А носителями этих зарядов являются электроны. Парадокс в том, что скорость электрических зарядов в металлах в виде волны намного больше скорости их частиц-носителей.
Остальные ответы
Тю, блин! Электроны, конечно
Это всегда электроны были. ну по краней мере до севодняшнево дня