Презентация по физике на тему "Ток в различных средах"

Ток в средах
Презентацию подготовил
Негодаев В.И. - преподаватель физики ГБПОУ РО ДонТКИиБ
г.Ростов-на-Дону
2022г.

Ток в средах
В металле S № 2 - 10 ,45
В жидкости S № 11 - 21 ,45
В газе S № 22 - 30 ,45
В плазме S № 31 - 32 ,45
В вакууме S № 33 – 37, 45
В полупроводниках S № 38 - 44 ,45

Постоянный ток
Ток-это направленное движение заряженных частиц (электронов,ионов±).
Если скорость заряженных частиц не изменяется,то ток называется постоянным.
Условием существования тока является : 1.наличие в среде свободных заряженных частиц
2.наличие разности потенциалов (напряжения) между двумя точками среды.

ТОК В МЕТАЛЛЕ
В металлах электроны с внешней оболочки атомов легко отрываются , становятся свободными и движутся хаотично между ионами кристаллической решетки.

ТОК В МЕТАЛЛЕ
ток

R=ρ 𝑙 𝑆
ρ=ρо(1+α𝑡)

Сопротивление металлического проводника
Зависит от строения кристаллической решетки металла,валентности,длины проводника , площади поперечного сечения и температуры.


При увеличении температуры ,сопротивление увеличивается,а при понижении –уменьшается.

При сверхнизких температурах R=0.
Это состояние металла называется сверхпроводимость.

R=ρ 𝑙 𝑆
ρ=ρо(1+α𝑡о)

Сила тока в металле зависит от концентрации свободных электронов,скорости их дрейфа,площади поперечного сечения проводника: I=e ·n ·v ·S
I-сила тока
n - концентрация электронов в металле
v- скорость направленного движения электронов
S –площадь поперечного сечения проводника

Закон Ома для участка цепи I= 𝑼 𝑹

I →~U и ←~ R

При прохождении тока все металлические проводники нагреваются: Количество теплоты, выделяемое током →~ силы тока ,сопротивлению проводника и времени прохождения тока -это Закон Джоуля-Ленца
Q=I2Rt
Ток в металлах используют :
для передачи электроэнергии;
в электронагревательных приборах;
в электроосветительных приборах;
в электромагнитах;
в генераторах тока ;
в трансформаторах.

Ток в жидкости
Жидкости делятся на
проводящие ток, они содержат свободные заряженные частицы:



не проводящие ток, не содержат свободных заряженных частиц :
Растворы кислот,солей,оснований как правило,расплавы солей
Спирт,масло,сахар,дистилированная вода

Ток в жидкости
Жидкость проводящая ток называется-ЭЛЕКТРОЛИТ.
В электролите имеются ионы положительные и отрицательные .
Ионы образуются при распаде молекул кислот,солей,щелочей под действием диполей гидроксида ОН, присутствующих в воде.

В диполе гидроксида -ОН+ кислород имеет отрицательный заряд ,а водород-положительный.

Распад молекул в жидкости на ионы называется ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКАЯ ДИССОЦИАЦИЯ:
NaCl → Na+ + Cl-
KOH → K+ + OH-
H2SO4 → 2H+ + SO4-
H2O → H+ + OH-


Ионы водорода и металлов имеют положительный заряд
Ионы кислорода ,группы ОН и кислотных радикалов имеют отрицательный заряд

Ток в жидкости-представляет собой направленное движение ионов (+ и - ).
На АНОДЕ и КАТОДЕ ионы нейтрализуются и на
электродах выделяется вещество : на катоде – металлы и водород на аноде - хлор, кислород, неметаллы.

CuSO4

Процесс выделения вещества на электродах при прохождении тока через электролит называется ЭЛЕКТРОЛИЗ
Масса вещества (m), выделившегося на электроде прямо пропорциональна заряду (q) прошедшему через электролит .
m=kq - это первый закон Фарадея для электролиза
т.к. q= I t , то m=k I t где k-электрохимический эквивалент вещества, он показывает сколько вещества выделяется на электроде при прохождении через электролит 1 Кл заряда.
[k]=кг/Кл

Второй закон электролиза:
Электрохимические эквиваленты веществ пропорциональны их химическим эквивалентам:
k=cx
x- химический эквивалент вещества х= А 𝒏
А-атомная масса вещества
n-валентность
c= 𝟏 𝑭 , где F =NАe =96500Кл/моль –постоянная Фарадея
k = 𝟏 𝑭 · 𝑨 𝒏

Ток в жидкости

Применение электролиза
Гальванопластика-получение металлических копий.

Рафинирование (очистка металла от примесей)

Ток в жидкости (темы для рефератов,докладов,презентаций)
Гальваностегия
Гальванопластика
Рафинирование металлов
Электрофорез
Электропунктура
Варка продуктов пропусканием тока
Источники тока
Защита от коррозии

Ток в газе
Газ-это диэлектрик.
Для возникновения тока в газе необходимо от его молекул оторвать электроны ,хотя бы один. Этот процесс называется ИОНИЗАЦИЯ.
В ионизированном газе присутствуют положительные ионы и свободные (оторванные)электроны.
Способы ионизации газа:
1.Нагрев
2.Облучение ЭМВ (СВЧ-радиоволны,свет,УФ,рентген.лучи,гамма-пучи);
3.Бомбардировка частицами (электронами,протонами,α-частицами )
4.Электронным ударом (в ЭП высокого напряжения)

Ток в газе
Электрон, набравший скорость в эл.поле выбивает электроны
из молекул встреченных на своем пути, выбитые электроны
разгоняются этим же эл.полем и разрушают новые молекулы газа.
Возникает лавина из электронов и положительных ионов.
АНОД
КАТОД
+
_
ЭЛЕКТРОН

Ток в газе
Ток в газе представляет собой поток электронов и ионов под действием электрического поля.
Ток в газе называют газовый разряд.
Сопровождается свечением и звуком.
Разряд называется самостоятельным если продолжается после прекращения действия ионизатора.

Ток в газе

Виды газового разряда

1.Тлеющий разряд
2.Дуговой разряд
3.Коронный разряд
4.Искровой разряд

Ток в газе
Виды газовых разрядов.
Тлеющий

Ток в плазме
Плазма-это четвертое агрегатное состояние вещества.
Имеет температуру от 10 000оС до сотен миллионов оС;
Состоит из электронов,ядер атомов, положительных ионов.
Сопровождается свечением ,излучением ЭМВ.
Взаимодействует с эл.и магнитным полями.
Ток в плазме-это поток электронов,ядер и положительных ионов

Применение тока в плазме

Ток в вакууме
Вакуум-пространство,в котором отсутствуют свободные атомы любого вещества.
Вакуум –такая степень разреженности газа.при которой длина свободного пробега молекулы больше размеров сосуда с газом.
Источником электронов в вакууме является раскаленный электрод- катод.
Явление испускания электронов раскаленным катодом называется-термоэлектронная эмиссия.

Ток в вакууме.

Ток в вакууме.
Ток в вакууме представляет собой поток электронов от катода к аноду.









Если в аноде есть отверстие, то из потока можно получить узкий пучок электронов ,которым можно управлять электрическим или магнитным полем.

Свойства электронных пучков:
1.Вызывают нагревание любых тел, плавление, испарение;
2.Некоторые вещества (их называют люминофорами) начинают светиться;
3.Отклоняются электрич. и магнитным полем;
4.При торможении на металлах порождают рентгеновские лучи;

Электронно-лучевая пушка

Применение тока в вакууме:
1.Электронные лампы
2.Электронно-лучевая трубка;
3.Магнетрон ;
4.Электронный микроскоп;
5.Рентгеновская трубка;
6.Обработка твердых тел;
7.Плавка металлов;
8.Масс-спектрографы;
9.Ускорители заряженных частиц-циклотрон,коллайдер, синхрофазотрон,

Ток в полупроводниках.
Полупроводники-это вещества, электропровод -ность которых зависит от температуры, освещенно сти и вида облучения,от атомов примеси.

Носителями заряда в п/п являются электроны и дырки.
Дырка-это вакантное место, откуда ушел электрон при разрыве ковалентной связи.
Ковалентные связи разрушаются при нагревании или освещении полупроводника.
Дырка имеет положительный заряд.

Ток в полупроводниках
Ток в полупроводниках представляет собой упорядочен ное движение электронов и дырок под действием э.п.
В чистом п/п ,без атомов примеси, количество дырок равно количеству э лектронов
ток

Электрический ток

Примесная проводимость
Если в 4-х валентном кремнии(Si) есть 3-х валентный атом индия( In ),то число дырок т.е. незаполненных парноэлектронных связей станет больше.Проводимость такого п/п называют дырочной проводимостью,а п/п называют полупроводником р-типа.
Примесь с меньшей валентностью называется акцептором

Примесная проводимость
Если в 4-х валентном кремнии(Si) есть 5-ти валентный атом мышьяка( Аs ),то число электронов станет больше.Проводимость такого п/п называют электронной проводимостью, а п/п называют полупроводником n-типа.

Примесь с большей валентностью называется донором

р-n переход (электронно-дырочный переход)
Двухэлектродный прибор на р-n переходе называется диод и служит для выпрямления переменного тока

Применение полупроводников
Преобразование физических параметров среды в электрический ток-датчики,сенсоры;
Радиоэлектроника;
Запись,обработка и воспроизведение информации;
Робототехника;
Научные исследования;
Создание информационной среды.

Электрический ток в среде

Образованному надо иметь представление о….
Что такое ток в среде?
Условие существования тока в среде
Как сделать среду электропроводящей?
Электролитическая диссоциация
Электролит
Ион
Катод , анод
Электролиз
Гальваностегия
Гальванопластика
Ионизация
Ионизация электронным ударом
Тлеющий разряд
Коронный разряд
Искровой разряд
Плазма
Вакуум
Термоэлектронная эмиссия
Дырка
Фоторезистор
Термистор
Диод
Полупроводник
Сверхпроводимость
Электрическая дуга
Солнечная батарея

Темы рефератов,докладов:
1.Сверхпроводимость
Термоэлектричество
Живые источники электричества
Батарейки из фруктов и овощей
Природа молнии
Шаровая молния
Коронный разряд
Полярное сияние
Электрическая дуга
Плазма
Плазменные электрические генераторы
Плазменные двигатели
Гальваностегия
Гальванопластика
Электрофорез
Электронно-лучевое оружие
Принцип получения изображения на дисплее .
Передача электроэнергии на расстояние
Как выпрямляют переменный ток?
Как работает солнечная батарея
Как работает фотореле
Терморезистор-что это?
Какие виды полупроводниковых устройств встречаются в смартфоне?
Как работает электронный термометр.
Как камера смартфона переводит изображение в электронный вид?