2. Мета: розширити та поглибитиМета: розширити та поглибити
знання учнів про електричнийзнання учнів про електричний
струм, систематизувати таструм, систематизувати та
узагальнити знання щодоузагальнити знання щодо
особливостей та умов протіканняособливостей та умов протікання
струму в різних середовищах;струму в різних середовищах;
показати практичну значущістьпоказати практичну значущість
набутих знань у побуті, техніці, нанабутих знань у побуті, техніці, на
виробництві.виробництві.
3. Актуалізація опорних знань:Актуалізація опорних знань:
Що називається електричним струмом?Що називається електричним струмом?
Умови існування електричного струму?Умови існування електричного струму?
Основні елементи електричного кола?Основні елементи електричного кола?
Характеристики електричного струму?Характеристики електричного струму?
– Сила струмуСила струму
– НапругаНапруга
Що таке електричний опірЩо таке електричний опір
Як можна класифікувати речовини заЯк можна класифікувати речовини за
здатністю проводити електричний струм?здатністю проводити електричний струм?
4. План заняттяПлан заняття
1.1. Електричний струм вЕлектричний струм в
металахметалах
2.2. Електричний струм вЕлектричний струм в
електролітахелектролітах
3.3. Електричний струм у газахЕлектричний струм у газах
4.4. Електричний струм вЕлектричний струм в
напівпровідникахнапівпровідниках
5. Способи розкриття кожного з питаньСпособи розкриття кожного з питань
Що єЩо є носіяминосіями електричнихелектричних зарядівзарядів
ЗаЗа якихяких умовумов відбувається утвореннявідбувається утворення
вільних зарядіввільних зарядів
Особливості існування електричногоОсобливості існування електричного
струму в даному середовищіструму в даному середовищі
Залежність показників струму відЗалежність показників струму від
зовнішніх факторівзовнішніх факторів
Приклади існування та використання цьогоПриклади існування та використання цього
типу провідності в природі та техніцітипу провідності в природі та техніці
7. Цю теоретичну гіпотезу доказалиЦю теоретичну гіпотезу доказали
експериментально векспериментально в 1916 р. американські1916 р. американські
фізикифізики
Річард ЧейзРічард Чейз
ТолменТолмен
БальфурБальфур
СтюардСтюард
8. Ідея досліду: якщо розігнати металевий
провідник, а потім різко його зупинити,
то вільні зарядизаряди, рухаючись по інерції, створять
на короткий час струм в цьому провіднику.
Схема дослідуСхема досліду
Катушка з металевим дротом
приводилась в швидке
обертання навколо своєї осі.
Після чого різко гальмувалась
У результаті у колі
виникав короткочасний струм,
зумовлений інерцією носіїв
заряду, який реєструвався
гальванометром (Г).
9. Результати досліду та висновкиРезультати досліду та висновки
Струм створювався негативно зарядженимиСтрум створювався негативно зарядженими
частинкамичастинками
Відношення модуля заряду частинкиВідношення модуля заряду частинки qq до її масидо її маси mm
збіглось зі значенням такого відношення длязбіглось зі значенням такого відношення для
електронівелектронів
Висновок - носіями електричногоВисновок - носіями електричного
заряду при проходженні струму взаряду при проходженні струму в
металах є електрониметалах є електрони
10. Для виникнення струму в металах неДля виникнення струму в металах не
потрібно ні яких додаткових умов, в металахпотрібно ні яких додаткових умов, в металах
присутні вільні (валентні) електрониприсутні вільні (валентні) електрони
Природа виникненняПрирода виникнення
електричного опору в металахелектричного опору в металах
пояснюється особливістюпояснюється особливістю
будови, та визначається якбудови, та визначається як
При збільшенніПри збільшенні
температури металевоготемператури металевого
провідника збільшуєтьсяпровідника збільшується
його питомий опірйого питомий опір
Електронна теорія провідності металівЕлектронна теорія провідності металів
обґрунтовує закони Ома та Джоуля-Ленцаобґрунтовує закони Ома та Джоуля-Ленца
11. У 1911 році голландець Камерлінг-У 1911 році голландець Камерлінг-
Оннес дослідив, що питомий опір ртутіОннес дослідив, що питомий опір ртуті
при Т=4,1К стрибком падав до нуляпри Т=4,1К стрибком падав до нуля
Це явище було названоЦе явище було названо
надпровідністюнадпровідністю
За дослідженняЗа дослідження
властивостей речовинивластивостей речовини
при низькихпри низьких
температурах отримавтемпературах отримав
Нобелівську премію зНобелівську премію з
Фізики у 1913 роціФізики у 1913 році
Гейке Камерлінг –Гейке Камерлінг –
ОнессОнесс..
12. Використання в техніці та побутіВикористання в техніці та побуті
Передача електроенергіїПередача електроенергії
на значні відстаніна значні відстані
ЕлектрообладнанняЕлектрообладнання
підприємств, будівельпідприємств, будівель
Використання вВикористання в
промислових тапромислових та
побутовихпобутових
електроприладахелектроприладах
13. 2. Електричний струм в електролітах2. Електричний струм в електролітах
Процес розпаду молекулПроцес розпаду молекул
розчиненої речовини на іони підрозчиненої речовини на іони під
дією розчинника називаєтьсядією розчинника називається
електролітичною дисоціацією.електролітичною дисоціацією.
Внаслідок цього у водних розчинахВнаслідок цього у водних розчинах
і розплавахі розплавах електролітів нейтральніелектролітів нейтральні
молекули розпадаються намолекули розпадаються на
позитивні йони - катіони іпозитивні йони - катіони і
негативно заряджені йони - аніони.негативно заряджені йони - аніони.
Електролітами називають розчини солей,Електролітами називають розчини солей,
кислот і лугів у водікислот і лугів у воді
14. Різнойменні Йони в електроліті рухаються хаотич-Різнойменні Йони в електроліті рухаються хаотич-
но (а) поки в рідину не опускаються електроди (б).но (а) поки в рідину не опускаються електроди (б).
Тоді на хаотичний рух іонів накладається їхнійТоді на хаотичний рух іонів накладається їхній
упорядкований рух до відповідних електродів і вупорядкований рух до відповідних електродів і в
рідині виникає електричний струмрідині виникає електричний струм
Носіями електричного струму є - позитивні
Йони – катіони – які рухаються до
негативного електрода – катода, та негативні
Йони – аніони – до позитивного - анода
15. Процес проходження електричногоПроцес проходження електричного
струму через електроліт називаютьструму через електроліт називають
електролізомелектролізом..
На відміну від протіканняНа відміну від протікання
електричного струму уелектричного струму у
металах:металах:
Електричний опір електролітівЕлектричний опір електролітів
зменшується при збільшеннізменшується при збільшенні
температуритемператури
Електроліз відбувається зЕлектроліз відбувається з
переносом речовинипереносом речовини
16. Закони електролізу дослідивЗакони електролізу дослідив
ще в ХІХ столітті видатнийще в ХІХ столітті видатний
англійській фізик Майкланглійській фізик Майкл
ФарадейФарадей
Перший закон електролізу: маса mПерший закон електролізу: маса m
речовини, яка виділяється наречовини, яка виділяється на
електроді, пропорційнаелектроді, пропорційна
електричному заряду Q щоелектричному заряду Q що
пройшов через електроліт:пройшов через електроліт:
Другий закон електролізу:
електрохімічний еквівалент
речовини пропорційний її
хімічному еквіваленту:
18. 3. Електричний струм у газах.3. Електричний струм у газах.
Гази за нормальних умов є діелектриками
Але, за певних умовАле, за певних умов
гази провідники.гази провідники.
Як це відбувається?Як це відбувається?
19. Йонізація може відбуватися внаслідок – підвищення температури,Йонізація може відбуватися внаслідок – підвищення температури,
наявності електричного поля, полум’я, електромагнітногонаявності електричного поля, полум’я, електромагнітного
випромінювання.випромінювання.
Іонізація газів – розпад нейтральних молекул на позитивні йони іІонізація газів – розпад нейтральних молекул на позитивні йони і
електрони під впливом зовнішнього іонізатора, обратний процес –електрони під впливом зовнішнього іонізатора, обратний процес –
рекомбінація.рекомбінація.
Процес утворення в газі позитивних таПроцес утворення в газі позитивних та
негативних йонів та вільних електронів знегативних йонів та вільних електронів з
нейтральних атомів чи молекул називаютьнейтральних атомів чи молекул називають
йонізацієюйонізацією
Несамостійний розряд відбувається під впливом зовнішнього іонізатора.Несамостійний розряд відбувається під впливом зовнішнього іонізатора.
Самостійний розряд у газах - без впливу зовнішнього іонізатора.Самостійний розряд у газах - без впливу зовнішнього іонізатора.
Електричний струм у газах являє собоюЕлектричний струм у газах являє собою
напрямлений рух позитивних та негативнихнапрямлений рух позитивних та негативних
йонів, вільних електронів. Ейонів, вільних електронів. Електричнийлектричний
струм в газах називають газовим розрядом.струм в газах називають газовим розрядом.
20. Типи самостійних газових розрядів.Типи самостійних газових розрядів.
Іскровий розряд.Іскровий розряд.
виникає, якщо через газовийвиникає, якщо через газовий
проміжок за короткий часпроміжок за короткий час
протікає обмежена кількістьпротікає обмежена кількість
електрики. Цей процеселектрики. Цей процес
відбувається при наявностівідбувається при наявності
потужногопотужного електричного поляелектричного поля ((длядля
блискавкиблискавки Е≈3 000 000 В/м) уЕ≈3 000 000 В/м) у
газі, тиск якого близький догазі, тиск якого близький до
атмосферного.атмосферного.
Блискавка.Блискавка.
Свіча запалюванняСвіча запалювання..
21. Дуговий розрядДуговий розряд Виникає міжВиникає між
електродами, щоелектродами, що
контактують між собою,контактують між собою,
якщо їх почати повільноякщо їх почати повільно
віддаляти один відвіддаляти один від
одного, коли вониодного, коли вони
підключені до потужногопідключені до потужного
джерела струму.джерела струму. ПриПри
цьому температурацьому температура
досягає 5000-7000С, шодосягає 5000-7000С, шо
забеспечує широкезабеспечує широке
застосуваннязастосування
електричної дуги велектричної дуги в
техніці та промисловості.техніці та промисловості.
22. Тліючий розрядТліючий розряд
Спостерігається при низькихСпостерігається при низьких
тисках (десяті й соті частки ммтисках (десяті й соті частки мм
рт. ст.). Для збудженнярт. ст.). Для збудження
тліючого розряду напруга міжтліючого розряду напруга між
електродами повинна складатиелектродами повинна складати
кілька сотень вольт.кілька сотень вольт.
Використовують у сучаснихВикористовують у сучасних
люмінесцентних лампах ілюмінесцентних лампах і
газонаповнених рекламнихгазонаповнених рекламних
трубках.трубках.
23. Коронний розрядКоронний розряд
Поблизу провідника з великоюПоблизу провідника з великою
кривизною поверхні (наприклад,кривизною поверхні (наприклад,
вістря) спостерігаєтьсявістря) спостерігається
високовольтний електричнийвисоковольтний електричний
розряд. Тиск при цьому доситьрозряд. Тиск при цьому досить
високий, а поле поблизу провідникависокий, а поле поблизу провідника
— неоднорідне. Навколо вістря— неоднорідне. Навколо вістря
виникає свічення у вигляді корони,виникає свічення у вигляді корони,
що й дало назву розряду - коронний.що й дало назву розряду - коронний.
Коронний розряд широкоКоронний розряд широко
використовується привикористовується при
очищенні промисловихочищенні промислових
газів від домішок.газів від домішок.
Агрегати, щоАгрегати, що
використовуються длявикористовуються для
цього, називаютьсяцього, називаються
електрофільтрами. Наелектрофільтрами. На
цьому ж принципіцьому ж принципі
ґрунтується застосуванняґрунтується застосування
коронного розряду длякоронного розряду для
нанесення порошкових інанесення порошкових і
лакофарбових покриттів.лакофарбових покриттів.
24. 4. Електричний струм в напівпровідниках4. Електричний струм в напівпровідниках
Напівпровідники – це речовини, в якихНапівпровідники – це речовини, в яких
електропровідність займає проміжне місце міжелектропровідність займає проміжне місце між
провідниками і діелектриками. До напівпровідниківпровідниками і діелектриками. До напівпровідників
належать кремній, германій, та хімічні з’єднанняналежать кремній, германій, та хімічні з’єднання SiSi
тата GeGe з елементами ІІІ таз елементами ІІІ та VV групи. Питомий опіргрупи. Питомий опір
напівпровідниківнапівпровідників знаходитьсязнаходиться в межахв межах від 10від 1044
до 10до 10-5-5
Ом ·м.Ом ·м.
Розрізняють власну (на
малюнку) та домішкову
провідність
напівпровідників.
25. Власна провідність напівпровідників мала. Незначна кількістьВласна провідність напівпровідників мала. Незначна кількість
домішок у провідниках значно підвищує їх провідність.домішок у провідниках значно підвищує їх провідність.
Домішкова провідність буває донорною і акцепторною. Домішки,Домішкова провідність буває донорною і акцепторною. Домішки,
які віддають електрони називаються донорами, аякі віддають електрони називаються донорами, а
напівпровідники з електронною провід ністю – електронниминапівпровідники з електронною провід ністю – електронними
напівпровідниками (n типу).напівпровідниками (n типу).
це елементи V
групи що
мають 5
електронів на
зовнішньому
рівні
26. Якщо домішки мають валентність меншу, ніжЯкщо домішки мають валентність меншу, ніж
основний напівпровідник, наприклад елементиосновний напівпровідник, наприклад елементи
ІІІ групи - їх називають акцепторами, аІІІ групи - їх називають акцепторами, а
провідність таких напівпровідників – дірковоюпровідність таких напівпровідників – дірковою
провідністю, або провідністю р – типупровідністю, або провідністю р – типу..
Домішки Индію,
елемента ІІІ групи в
Германію
створюють так звані
дирки
27. При контакті двох напівпровідниківПри контакті двох напівпровідників n –n – типу і р – типутипу і р – типу
на їх межі внаслідок дифузії і рекомбінації електронівна їх межі внаслідок дифузії і рекомбінації електронів
і дірок виникає тонкий шар, збіднений носіямиі дірок виникає тонкий шар, збіднений носіями
струму, який має підвищений опір (р –струму, який має підвищений опір (р – n –n – перехідперехід).).
Ця особливістьЦя особливість
проводити струм впроводити струм в
заданому напрямізаданому напрямі
знайшла використання взнайшла використання в
побудові рядупобудові ряду
напівпровідниковихнапівпровідникових
пристроїв, що замінилипристроїв, що замінили
величезні електроннівеличезні електронні
лампи та здійснилилампи та здійснили
справжню технічнусправжню технічну
революцію.революцію.
прямий та зворотній переходи
28. Крім того, залежністьКрім того, залежність
провідності в напівпровідникахпровідності в напівпровідниках
від температури, освітленості,від температури, освітленості,
дії електромагнітнитного полядії електромагнітнитного поля
дозволяє створювати ряддозволяє створювати ряд
унікальних пристроївунікальних пристроїв
Такі як – транзистор, напівпровідниковий діод,Такі як – транзистор, напівпровідниковий діод,
термістор, фоторезистор, сучасні мікросхеми.термістор, фоторезистор, сучасні мікросхеми.
29. Середовище
яки частинки є
носіями
електричного
заряду
особливості виникнення та
існування електричного
струму, залежність опору
від температури та інших
факторів
приклади використання
данного типу провідності
Метали електрони
опір зростає с
температурою, теплова дія
струму, явище
надпровідності
електротехніка,
передача, використання,
отримання електричної
енергії
Електроліти
різнойменні
Йони (катіони
та аніони)
електролітична
дисоціація, опір
зменьшується з
температурой
гальванопластика,
гальваностегія,
електрометалургія
Гази
електрони та
різнойменні
Йони (катіони
та аніони)
іонізація, існує чотири
типи самостійних
розрядів: тліючий,
іскровий, коронний і
дуговий, опір
зменьшується з
температурой
електрозварка, свічи
запалювання,
енергозберігаючи
лампи, сучасні
технології фарбування
та фільтрування
Напівпровідники електрони та
"дірки"
власну та домішкову
провідність, залежність
опору від температури,
освітленості, дії
електромагнітнитного
напівпровідникові
прилади - діоди,
транзистори, фото та
терморезистори,
мікросхеми
