Электрический ток в различных средах
Электрический ток в металлах. Электронная проводимость металлов. Зависимость сопротивления металлов от температуры. Сверхпроводимость.
Электрический ток в растворах и расплавах электролитов. Законы электролиза. Применение электролиза.
Электрический ток в газах. Несамостоятельный и самостоятельный разряды. Понятие о плазме.
Электрический ток в вакууме. Термоэлектронная эмиссия. Диод. Электронно-лучевая трубка.
Электрический ток в полупроводниках. Собственная и примесная электропроводность полупроводников. Зависимость сопротивления полупроводников от температуры. Электронно-дырочный переход. Полупроводниковый диод. Транзистор.
Электрический ток в металлах. Электронная проводимость металлов. Зависимость сопротивления металлов от температуры.
Валентные электроны в атомах металлов связаны с ядрами очень слабо. Поэтому при образовании кристаллической решетки они легко отрываются от атомов и хаотично движутся в промежутках между ионами, а сами ионы совершают колебания в узлах кристаллической решетки. Естественно допустить, что эти электроны являются свободными носителями заряда в металлах. Их обычно называют электронами проводимости.
|
|
Ток в металлах представляет собой упорядоченное движение электронов.
Концентрация электронов проводимости в металле п (то есть их число в единице объема) очень большая: она равна числу атомов в единице объема металла, то есть порядка 102 м3. Этим объясняется хорошая электропроводность металлов.
Электроны проводимости в металлах находятся в непрерывном движении. Их хаотичное движение напоминает движение молекул идеального газа. Это дало основание считать, что электроны проводимости в металлах образуют своеобразный густой электронный газ. Однако скорость неупорядоченного движения электронов проводимости в металлах значительно превышает скорости молекул в газе (она составляет приблизительно 105 м/с).
Для характеристики зависимости сопротивления проводника от температуры вводится температурный коэффициент сопротивления α – число, показывающее, на сколько изменяется каждая единица удельного сопротивления вещества при изменении температуры на один кельвин.
,
где ρ0 – удельное сопротивление при начальной температуре (обычно 20 °C или 293 К – табличная величина).
Зная, что , получим: .
Графически эта зависимость изображается прямой линией:
Температурные коэффициенты сопротивления чистых металлов сравнительно мало отличаются между собой и приблизительно равны 0,004 К-1. Как правило, с повышением температуры температурные коэффициенты сопротивления металлов возрастают. Это означает, что при более высоких температурах (около точки плавления) уже не наблюдается линейная зависимость сопротивления от температуры.
|
|