Електричний струм у металах
Метали в твердому стані, як відомо, мають кристалічну будову. Частинки в кристалах розташовані в певному порядку і утворюють просторову (кристалічну) решітку.
У вузлах кристалічної решітки металу розташовані позитивні іони, а в просторі між ними рухаються вільні електрони.
Вільні електрони не пов’язані з ядрами своїх атомів.
Негативний заряд всіх вільних електронів за абсолютним значенням дорівнює позитивному заряду всіх іонів решітки. Тому в звичайних умовах метал електрично нейтральний. Вільні електрони в ньому рухаються безладно.
Але якщо в металі створити електричне поле, то вільні електрони почнуть рухатися направлено під дією електричних сил. Виникне електричний струм. Безладний рух електронів при цьому зберігається, подібно тому як зберігається безладний рух в зграйці мошкари, коли під дією вітру вона переміщається в одному напрямку.
Отже, електричний струм у металах являє собою впорядкований рух вільних електронів.
Доказом того, що струм у металах зумовлений електронами, з’явилися досліди фізиків:
- Леоніда Ісааковича Мандельштама; Миколи Дмитровича Папалекси; Бальфура Стюарта; Роберта Толмена.
Швидкість руху самих електронів у провіднику під дією електричного поля невелика – кілька міліметрів в секунду, а іноді й ще менше. Але як тільки в провіднику виникає електричне поле, воно з величезною швидкістю, близькою до швидкості світла у вакуумі (300 000 км/с), поширюється по всій довжині провідника.
Одночасно з поширенням електричного поля всі електрони починають рухатися в одному напрямку по всій довжині провідника. Так, наприклад, при замиканні ланцюга електричної лампи в впорядкований рух приходять і електрони, наявні в спіралі лампи.
Зрозуміти це допоможе порівняння електричного струму з потоком води у водопроводі, а поширення електричного поля – з поширенням тиску води.
При підйомі води в водонапірну башту тиск (напір) води дуже швидко поширюється по всій водопровідній системі. Коли ми відкриваємо кран, то вода вже знаходиться під тиском і відразу починає текти. Але з крана тече та вода, яка була в ньому, а вода з вежі дійде до крана багато пізніше, так як рух води відбувається з меншою швидкістю, ніж поширення тиску.
Коли говорять про швидкість поширення електричного струму в провіднику, то мають на увазі швидкість поширення по провіднику електричного поля.
Електричний сигнал, посланий, наприклад, по проводах з Києва до Пекіну (s = 6447 км), приходить туди приблизно через 0,02 – 0,03 с.
Питання
- Як пояснити, що в звичайних умовах метал електрично нейтральний? Що відбувається з електронами металу при виникненні в ньому електричного поля? Що являє собою електричний струм в металі? Яку швидкість мають на увазі, коли говорять про швидкість поширення електричного струму в провіднику? Використовуючи Інтернет, знайдіть, з якою швидкістю рухаються електрони в металах. Порівняйте її зі швидкістю світла.
Related posts:
- Електричний струм в металах Метали у твердому стані мають кристалічну будову. Частинки в кристалах розташовані в певному порядку, утворюючи просторову (кристалічну) грати. Як вам вже відомо, в будь-якому металі частина валентних електронів залишає свої місця в атомі, в результаті чого атом перетворюється в позитивний іон. У вузлах кристалічної решітки металу розташовані позитивні іони, а в просторі між ни-ми рухаються […]...
- Електричний струм і електропровідність речовини Електричний струм. У речовині, вміщеному в електричне поле, під дією сил поля виникає процес руху елементарних носіїв електрики – електронів або іонів. Рух цих електрично заряджених часток матерії називають електричним струмом. За одиницю сили струму прийнятий ампер (А). Це такий струм, при якому через поперечний переріз провідника щосекунди проходить кількість електрики, рівне 1 Кл. Силу […]...
- Електричний струм у рідині Припустимо, що у нас є ванночка з дистильованою (чистої без домішок) водою. У неї опущені два електроди у вигляді вугільних стрижнів. В електричному ланцюзі цих електродів також є: постійне джерело харчування, вимикач, реостат, амперметр і вольтметр. При подачі електроживлення на вугільні стрижні нічого не буде відбуватися, оскільки чиста вода є діелектриком. Тепер ми додамо в […]...
- Електричний струм Електричний струм – спрямований рух електрично заряджених частинок під впливом електричного поля. Цими частинками є: в провідниках – електрони, в напівпровідниках – електрони і дірки (електронно-діркова провідність), в електролітах – іони (катіони і аніони). Струм характеризується силою струму, яка в системі СІ вимірюється в амперах (А). За напрямок струму прийнято вважати напрямок переміщення позитивно заряджених […]...
- Електричний струм: визначення Електричний струм – являє собою не компенсоване впорядковане переміщення електрично заряджених частинок під дією електромагнітного поля. Подібними частинками можуть бути: в провідниках – електрони, в електролітах і газах – іони (аніони і катіони), в різних напівпровідниках – дірки і електрони (електронно-діркова електрична провідність). Електричний струм повсюдно застосовується в енергетиці для безпосередньої передачі енергії на деякі […]...
- Електричний струм. Що таке електричний струм Електричний струм (струм) – це абсолютно точний термін, оскільки в електричному ланцюзі, підключеної до джерела живлення, існує спрямований рух електричних зарядів (електронів) під дією сил електричного поля. Точний також термін “електричне коло”, так як для руху електричних зарядів необхідно мати замкнутий електричний контур (канал) між позитивним і негативним полюсами джерела живлення. Якщо контур обірваний, то […]...
- Струм у металах Виникає питання: якщо електрон в електричному полі повинен рухатися з прискоренням, як будь-яка частка в силовому полі, тоді чому електричний струм в проводі не росте до нескінченності? Справа в тому, що струм в металах не схожий на струм в вакуумі. У вакуумі електрони, злегка розштовхуючи один одного своїми мікрополями, летять, як годиться, з прискоренням назустріч […]...
- Природа струму в металах Нам відомо, що атоми речовини складаються з ядер і електронів, які обертаються навколо цих ядер. Електрони притягуються ядрами, і щоб їх “відірвати”, потрібно докласти деяке зусилля. У такому випадку ми будемо мати позитивно заряджене ядро і негативно заряджені електрони. Виходить, що щоб в провіднику з’явився електричний струм, треба вирвати безліч електронів з пут атомів і […]...
- Електричний струм у напівпровідниках Напівпровідники – це матеріали, які при звичайних умовах є діелектриками, але зі збільшенням температури стають провідниками. Тобто в напівпровідниках при збільшенні температури, опір зменшується. Будова напівпровідника на прикладі кристала кремнію Розглянемо будову напівпровідників і основні типи провідності в них. В якості прикладу розглянемо кристал кремнію. Кремній є чотирьохвалентним елементом. Отже, в його зовнішній оболонці є […]...
- Електричний струм у вакуумі До того, як в радіотехніці стали використовувати напівпровідникові прилади, скрізь використовувалися електронні лампи. Поняття вакууму Електронна лампа представляла собою запаяний з обох кінців скляний тубус, в одному боці якого розташовувався катод, а в іншому анод. З тубуса відчалювали газ до такого стану, при якому молекули газу могли пролетіти від однієї стінки до іншої і при […]...
- Електричний струм в газах – реферат Електричним струмом називають потік, який обумовлений впорядкованим рухом електрично заряджених частинок. Рух зарядів прийнято за напрямок електричного струму. Електричний струм може бути короткочасним і тривалим. Поняття електричного струму При грозовому розряді може виникнути електричний струм, який називають короткочасним. А для підтримки струму протягом тривалого часу необхідна наявність електричного поля і вільних носіїв електричного заряду. Електричне […]...
- Електричний струм у газах Проведемо наступний дослід. Приєднаємо електрометр до дисків плоского конденсатора. Після цього зарядимо конденсатор. При звичайній температурі і сухому повітрі конденсатор буде розряджатися дуже повільно. З цього можна зробити висновок, що струм в повітрі між дисками дуже малий. Отже, у звичайних умовах газ є діелектриком. Якщо тепер нагріти повітря між пластин конденсатора, то стрілка електрометра швидко […]...
- Як діє електричний струм Ми не можемо бачити, що рухаються в металевому провіднику електрони. Про наявність електричного струму в ланцюзі ми можемо судити лише по різним явищам, які викликає ел. струм. Такі явища називають діями струму. Деякі з цих дій легко спостерігати на досвіді. Теплова дія струму можна спостерігати, наприклад, приєднавши до полюсів джерела струму залізну або никелиновую дріт. […]...
- Електричний струм у розчинах і розплавах електролітів Як і тверді тіла, рідини можуть бути діелектриками і провідниками. Дистильована вода, наприклад, – діелектрик, а невелика кількість солі, доданої в дистильовану воду, робить її провідником електричного струму – електролітом. Електролітами називаються розчини і розплави солей, основ і кислот, які є провідниками електричного струму. Заряджені частинки, що забезпечують існування електричного струму в електролітах, утворюються в […]...
- Виявлення магнітного поля за його дії на електричний струм Ми знаємо, що магніти діють на провідники, притягаючи або відштовхуючи їх. Якщо магніт піднести до цвяху, то цвях притягнеться до магніту. У разі, коли ми маємо не просто провідник, а провідник з струмом, то на нього стороннє магнітне поле теж буде діяти, змушуючи рухатися. Експерименти по виявленню магнітного поля Це встановили в результаті неодноразових експериментів, […]...
- Електричний струм у вакуумі – фізика До відкриття унікальних властивостей напівпровідників в радіотехніці використовувалися виключно електронні лампи. Відкачуючи газ з посудини (трубки), можна отримати газ з дуже малою концентрацією молекул. Запам’ятай Стан газу, при якому молекули встигають пролетіти від однієї стінки судини до іншої, ні разу не випробувавши зіткнень один з одним, називають вакуумом. Якщо в посудину з вакуумом помістити два […]...
- Електричний струм через контакт напівпровідників р і п типів Розглянемо явище проходження електричного струму через контакт напівпровідників p – і n – типів. На наступному малюнку зображений такий контакт. Ліва частина представленого напівпровідника містить акцепторні домішки. Права частина представленого напівпровідника містить донорні домішки. Відповідно ліва частина є напівпровідником p – типу, а права напівпровідником n – типу. Між напівпровідниками утворюється особлива зона – зона […]...
- Електричний опір – це Електричний струм, проходячи через провідник, відчуває деякий опір. Наприклад, якщо провідником є якийсь провід, то чим більше перетин цього проводу, тим менше електричний опір. Причиною того, що струм зустрічає опір протіканню, є взаємодія електронів з кристалічною решіткою матеріалу, з якого зроблений провідник. Оскільки різні матеріали мають різні кристалічні решітки, то і електричний опір у всіх […]...
- Якими явищами супроводжується електричний струм? Наявність струму в електроланцюзі завжди проявляється будь-якою дією. Наприклад, робота при конкретної навантаженні або якесь супутнє явище. Отже, саме дію електроструму говорить про його присутності як такому в тій чи іншій електроланцюзі. Тобто, якщо працює навантаження, то струм має місце бути. Відомо, що електричний струм викликає різного роду дії. Наприклад, до таких належать теплові, хімічні, […]...
- Що таке струм Слово “струм” означає рух або протягом чогось. Що може переміщатися – текти в проводах, що сполучають електростанцію із споживачами електричної енергії? Простий досвід дозволяє розібратися в цьому питанні. Два електрометра з великими кулями розташовують на деякій відстані один від одного. Один з них електризують зарядженою паличкою, що можна побачити по відхиленню стрілки. Потім за ізолюючу […]...
- Електричний струм у рідинах Рідини, як і будь-які інші речовини, можуть бути: Провідниками; Напівпровідниками; Діелектриками. Наприклад, дистильована вода буде діелектриком, а розчини та розплави електролітів будуть провідниками. Напівпровідниками будуть, наприклад, розплавлений селен або розплави сульфідів. Іонна провідність Електролітична дисоціація – це процес розпаду молекул електролітів на іони під дією електричного поля полярних молекул води. Ступенем дисоціації називається частка молекул, […]...
- Змінний електричний струм: визначення Напруга змінного електричного струму періодично змінюється. Синусоїда на малюнку ілюструє форму стандартної хвилі змінної напруги, яку можна побачити на екрані осцилографа, підключеного до електричної розетки. У якийсь момент часу напруга дорівнює нулю, потім його значення збільшується, прагнучи до максимального, званого амплітудним, значенням. На цьому завершується перша половина циклу (періоду) змінної напруги. Можна звернути увагу, що […]...
- Електричний струм в напівпровідниках Напівпровідники займають проміжне положення по електропровідності (або по питомій опору) між провідниками і діелектриками. Але це розподіл усіх речовин по їх властивості електропровідності є умовним, тому що під дією ряду причин (домішки, опромінення, нагрівання) електропровідність і питомий опір у багатьох речовин досить значно змінюються, особливо в напівпровідників. У зв’язку з цим напівпровідники від металів відрізняють […]...
- Електричний струм через контакт напівпровідників з різним типом провідності Найбільш цікаві явища відбуваються при контакті напівпровідників n – і p-типів. Ці явища використовуються в більшості напівпровідникових приладів. Р-n-Перехід. Розглянемо, що буде відбуватися, якщо привести в контакт два однакових напівпровідника, але з різним типом провідності: зліва напівпровідник n-типу, а праворуч напівпровідник р-типу (рис. 16.10). Запам’ятай Контакт двох напівпровідників з різним типом провідності називають р-n – […]...
- Електричний опір провідника і струму Електрична величина сили струму в тому чи іншому провіднику залежить не тільки від прикладеної напруги (різниці потенціалів електричного поля) в ньому. Вона також ще залежить від конкретного провідника: від його розмірів, форми, матеріалу. При однаковій напрузі сила струму в різних провідниках теж будуть різною. Давайте подивимося на наступний приклад електричного опору Ом провідника (струму). Припустимо, […]...
- Електричний струм – фізика Жоден сучасна людина не може обійтися без використання електричного струму. Дане поняття характеризує впорядкований рух зарядів, завдяки чому відбувається їх перенесення з однієї області простору в іншу. Таке впорядкований рух може відбуватися у багатьох речовинах – будь-то тверді тіла, рідини, гази або навіть вакуум. Наприклад, якщо ми візьмемо акумулятор, полюса з’єднаємо провідниками, то почнеться рух […]...
- Вільні електрони Метали в твердому стані мають кристалічну структуру: розташування атомів в просторі характеризується періодичною повторюваністю і утворює геометрично правильний малюнок, званий кристалічною решіткою. Атоми металів мають невелике число валентних електронів, розташованих на зовнішній електронній оболонці. Ці валентні електрони слабо пов’язані з ядром, і атом легко може їх втратити. Коли атоми металу займають місця в кристалічній решітці, […]...
- Чому електричний ланцюг повинен бути замкнутим Електричне коло це сукупність пристроїв, з’єднаних певним чином, які забезпечують шлях для протікання електричного струму. У повсякденному житті електричним струмом називають все, що пов’язано з електрикою. Припустимо розетка – в ній електричний струм. Насправді це трохи не так. Поки в розетку нічого не включено, то немає ніякого струму. Напруга є, а струму немає! Електричний струм […]...
- Чим напівпровідники відрізняються від металів Тверді тіла – це метали, напівпровідники і діелектрики. Вони відрізняються один від одного за своїх електронних властивостях. Електропровідність твердих тіл визначається властивостями електронів. Що таке напівпровідники і метали Напівпровідники відносяться до металів, до твердих тіл. До їх числа належать германій, кремній, миш’як і ін, а також різні сплави і хімічні сполуки. Метали – це тверді […]...
- “Швидкість електричного струму” і швидкість руху носіїв заряду Уявімо собі дуже довгий ланцюг струму, наприклад телеграфну лінію між двома містами, віддаленими один від іншого, скажімо, на 1000 км. Ретельні досліди показують, що дії струму в другому місті почнуть проявлятися, т. Е. Електрони в що знаходяться там провідниках почнуть рухатися, приблизно через секунди після того, як почалося їх рух по проводах в першому місті. […]...
- Іонна провідність У металах, як ви пам’ятаєте, є лише один тип вільних зарядів – це вільні електрони. В електролітах ситуація інша: тут виникають вільні заряди двох типів. 1. Позитивні іони, що утворилися з атомів металів або водню. 2. Негативні іони – атомні або молекулярні кислотні залишки (наприклад, Cl-або SO2-), а також гідроксильна група OH-. Друга відмінність від […]...
- Напрямок електричного струму Напрямок руху заряджених частинок, що утворюють струм, залежить від знаку їх заряду. Позитивно заряджені частинки будуть рухатися від “плюса” до “мінуса”, а негативно заряджені – навпаки, від “мінуса” до “плюса”. В електролітах і газах, наприклад, присутні як позитивні, так і негативні вільні заряди, і струм створюється їх зустрічним рухом в обох напрямках. Яке ж з […]...
- Струм в напівпровідниках Поява дірки замість електрона зв’язку не залишається непоміченим для інших атомів. У цю дірку може легко заскочити електрон зв’язку від сусіднього атома, так як для цього потрібно набагато менше енергії, ніж для звільнення електрона. Тоді дірка залишиться в сусідньому атомі. У неї може застрибнути електрон з наступного атома, при цьому дірка утворюється в наступному атомі. […]...
- Ідеальний провідник електрики Давайте уявимо ідеальний провідник електрики, де є одні тільки вільні заряди – електрони. В реальності такого провідника не існує, є лише наближення до нього, але уявити такий провайдер електрики цілком можливо. Що ж ми маємо в якості ідеального провідника? Найпростіше його представити як показано на малюнку у вигляді прямокутного бруска, в якому існують вільні електрони. […]...
- Електричний опір і провідність Фізична природа електричного опору. При русі вільних електронів в провіднику вони стикаються на своєму шляху з позитивними іонами 2 (див. Рис. 10, а), атомами і молекулами речовини, з якого виконаний провідник, і передають їм частину своєї енергії. При цьому енергія рухомих електронів в результаті зіткнення їх з атомами і молекулами частково виділяється і розсіюється у […]...
- Струм в електролітах У цій темі завжди використовується так багато хімічних понять, що її слід було б перенести в розділ “Електрохімія”, якби не два “але”. По-перше, жодне переносний пристрій типу плеєра або фотокамери не працює без “батарейок” – сухих гальванічних елементів. Подруге, в деяких підручниках досі можна зустріти фразу типу “під дією електричного струму в електроліті позитивні протони […]...
- Електричний опір провідників. Одиниці опору Включаючи в електричний ланцюг якого-небудь джерела струму різні провідники і амперметр, можна помітити, що при різних провідниках показання амперметра різні, т. Е. Сила струму в цьому ланцюзі різна. Так, наприклад, якщо замість залізного дроту АВ (рис. 70) включити в ланцюг такої ж довжини і перетину нікелінову дріт CD, то сила струму в ланцюзі зменшиться, а […]...
- Електричний опір Якщо для ділянки ланцюга виконується закон Ома, то коефіцієнт пропорційності між прикладеним напругою і силою струму (U = RI) називається електричним опором ділянки. Електричний опір залежить від матеріалу провідника, його форми і розмірів. Одиницею виміру електричного опору в Міжнародній системі одиниць СІ є Ом – опір ділянки провідника, в якому при напрузі в 1 Вольт […]...
- Електрична провідність різних речовин У цій главі ви познайомитеся з фізичними процесами, які зумовлюють проходження струму в різних середовищах. Як рухаються електрони в металевому провіднику, коли в ньому немає електричного поля? Як змінюється рух електронів, коли до металевому провіднику прикладають напругу? Електричний струм проводять тверді, рідкі та газоподібні тіла. Чим ці провідники відрізняються один від одного? Ми познайомилися з […]...
- Електричний опір – коротко Було відмічено, що напруга пропорційно силі струму. Даним коефіцієнтом пропорційності прийнято вважати величину 1/R. Фізична величина, що знаходиться в знаменнику дробу, називається опором і вимірюється в Омах (Ом). Опір є аналогом сили тертя в динаміці. Дана фізична величина перешкоджає пересуванню струму по провіднику. Хотілося б відзначити, що струм, будучи “ледачим”, прагне до меншого опору. Саме […]...