Corrente elettrica costante Il concetto di corrente elettrica. Presentazione sulla fisica "Corrente elettrica in diversi ambienti" Presentazione luminosa sul tema della corrente elettrica

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Piano delle lezioni 1. Il concetto di corrente di conduzione. Vettore attuale e forza attuale. 2. Forma differenziale della legge di Ohm. 3. Collegamento seriale e parallelo dei conduttori. 4. La ragione della comparsa di un campo elettrico in un conduttore, il significato fisico del concetto di forze esterne. 5. Derivazione della legge di Ohm per l'intera catena. 6. La prima e la seconda regola di Kirchhoff. 7. Differenza di potenziale di contatto. Fenomeni termoelettrici. 8. Corrente elettrica in vari ambienti. 9. Corrente nei liquidi. Elettrolisi. Le leggi di Faraday.

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La corrente elettrica è il movimento ordinato di cariche elettriche. I portatori della corrente possono essere elettroni, ioni, particelle cariche. Se viene creato un campo elettrico in un conduttore, le cariche elettriche libere inizieranno a muoversi in esso - si verifica una corrente chiamata corrente di conduzione. Se un corpo carico si muove nello spazio, la corrente si chiama convezione. 1. Il concetto di corrente di conduzione. Vettore attuale e forza attuale

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Per la direzione della corrente, è consuetudine prendere la direzione del movimento delle cariche positive. Per l'emergere e l'esistenza della corrente è necessario: 1. la presenza di particelle cariche libere; 2. la presenza di un campo elettrico nel conduttore. La caratteristica principale della corrente è l'intensità della corrente, che è uguale alla quantità di carica che è passata attraverso la sezione trasversale del conduttore in 1 secondo. Dove q è l'importo dell'addebito; t è il tempo di passaggio della carica; La corrente è un valore scalare.

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La corrente elettrica sulla superficie di un conduttore può essere distribuita in modo non uniforme, quindi, in alcuni casi, viene utilizzato il concetto di densità di corrente j. La densità di corrente media è uguale al rapporto tra l'intensità di corrente e l'area della sezione trasversale del conduttore. Dove j è la variazione di corrente; S - cambio area.

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Densità corrente

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Nel 1826 il fisico tedesco Ohm stabilì sperimentalmente che l'intensità di corrente J nel conduttore è direttamente proporzionale alla tensione U tra i suoi capi dove k è il coefficiente di proporzionalità, detto conducibilità elettrica o conducibilità; [k] = [cm] (siemens). La grandezza è detta resistenza elettrica del conduttore. Legge di Ohm per una sezione di un circuito elettrico che non contiene una sorgente di corrente 2. Forma differenziale della legge di Ohm

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Esprimiamo da questa formula R La resistenza elettrica dipende dalla forma, dimensione e sostanza del conduttore. La resistenza del conduttore è direttamente proporzionale alla sua lunghezza l e inversamente proporzionale all'area della sezione trasversale S Dove - caratterizza il materiale di cui è realizzato il conduttore ed è chiamata resistività del conduttore.

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Esprimiamo : La resistenza di un conduttore dipende dalla temperatura. All'aumentare della temperatura, la resistenza aumenta Dove R0 è la resistenza del conduttore a 0С; t - temperatura;  - coefficiente di resistenza alla temperatura (per metallo  0,04 gradi-1). La formula è valida anche per la resistenza specifica Dove 0 è la resistenza specifica del conduttore a 0С.

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A basse temperature (

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Riordiniamo i termini dell'espressione Dove I / S = j– densità di corrente; 1 /  =  è la conduttività specifica della sostanza conduttrice; U / l = E è l'intensità del campo elettrico nel conduttore. Legge di Ohm in forma differenziale.

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Legge di Ohm per una sezione omogenea di una catena. Forma differenziale della legge di Ohm.

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3. Collegamento in serie e parallelo dei conduttori

Collegamento in serie di conduttori I = const (secondo la legge di conservazione della carica); U = U1 + U2 Rtot = R1 + R2 + R3 Rtot = Ri R = N * R1 (Per N conduttori identici) R1 R2 R3

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Collegamento in parallelo dei conduttori U = const I = I1 + I2 + I3 U1 = U2 = U R1 R2 R3 Per N conduttori identici

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4. La ragione della comparsa di corrente elettrica nel conduttore. Il significato fisico del concetto di forze esterne Per mantenere una corrente costante in un circuito, è necessario separare le cariche positive e negative nella sorgente di corrente; per questo, forze di origine non elettrica, chiamate forze esterne, devono agire su oneri. A causa del campo creato da forze esterne, le cariche elettriche si muovono all'interno della sorgente di corrente contro le forze del campo elettrostatico.

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A causa di ciò, viene mantenuta una differenza di potenziale alle estremità del circuito esterno e una corrente elettrica costante scorre nel circuito. Le forze esterne causano la separazione di cariche diverse e mantengono la differenza di potenziale alle estremità del conduttore. Un ulteriore campo elettrico di forze esterne nel conduttore è creato da sorgenti di corrente (celle galvaniche, batterie, generatori elettrici).

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EMF di una sorgente di corrente La quantità fisica pari al lavoro delle forze esterne per spostare una singola carica positiva tra i poli della sorgente è chiamata forza elettromotrice della sorgente di corrente (EMF).

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Legge di Ohm per una sezione disomogenea di una catena

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5. Derivazione della legge di Ohm per un circuito elettrico chiuso

Sia un circuito elettrico chiuso costituito da una sorgente di corrente con , con una resistenza interna r e una parte esterna avente una resistenza R. R è una resistenza esterna; r - resistenza interna. dov'è la tensione ai capi della resistenza esterna; А - lavorare per spostare la carica q all'interno della sorgente di corrente, cioè lavorare sulla resistenza interna.

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Allora poiché, allora riscriveremo l'espressione per : Poiché, secondo la legge di Ohm per un circuito elettrico chiuso ( = IR), IR e Ir sono la caduta di tensione nelle sezioni esterna e interna del circuito,

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To è la legge di Ohm per un circuito elettrico chiuso In un circuito elettrico chiuso, la forza elettromotrice della sorgente di corrente è uguale alla somma delle cadute di tensione in tutte le sezioni del circuito.

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6. La prima e la seconda regola di Kirchhoff La prima regola di Kirchhoff è la condizione per la costanza della corrente nel circuito. La somma algebrica delle correnti nel punto di derivazione è zero dove n è il numero di conduttori; Ii - correnti nei conduttori. Le correnti che vanno al nodo sono considerate positive, lasciando il nodo - negative. Per il nodo A, la prima regola di Kirchhoff sarà scritta:

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La prima regola di Kirchhoff Un nodo di un circuito elettrico è un punto in cui convergono almeno tre conduttori. La somma delle correnti che convergono nel nodo è uguale a zero - la prima regola di Kirchhoff. La prima regola di Kirchhoff è una conseguenza della legge di conservazione della carica: una carica elettrica non può accumularsi in un nodo.

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La seconda regola di Kirchhoff La seconda regola di Kirchhoff è una conseguenza della legge di conservazione dell'energia. In qualsiasi anello chiuso di un circuito elettrico ramificato, la somma algebrica Ii sulle resistenze Ri delle sezioni corrispondenti di questo anello è uguale alla somma dei campi elettromagnetici applicati in esso i

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La seconda regola di Kirchhoff

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Per comporre l'equazione, è necessario selezionare la direzione del cammino (in senso orario o antiorario). Sono considerate positive tutte le correnti che coincidono in direzione del bypass di anello. L'EMF delle sorgenti di corrente è considerato positivo se creano una corrente diretta verso il bypass del circuito. Quindi, ad esempio, la regola di Kirchhoff per I, II, III grado I I1r1 + I1R1 + I2r2 + I2R2 = - 1 –2 II – I2r2 - I2R2 + I3r3 + I3R3 = 2 + 3 IIII1r1 + I1R1 + I3r3 + I3R3 = - 1 + 3 I circuiti sono calcolati in base a queste equazioni.

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7. Differenza di potenziale di contatto. Fenomeni termoelettrici Gli elettroni con la più alta energia cinetica possono volare fuori dal metallo nello spazio circostante. Come risultato dell'emissione di elettroni, si forma una "nube di elettroni". Esiste un equilibrio dinamico tra il gas di elettroni nel metallo e la "nube elettronica". La funzione di lavoro di un elettrone è il lavoro che deve essere svolto per rimuovere un elettrone da un metallo in uno spazio senz'aria. La superficie del metallo è un doppio strato elettrico, simile a un condensatore molto sottile.

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La differenza di potenziale tra le armature del condensatore dipende dalla funzione di lavoro dell'elettrone. Dov'è la carica dell'elettrone; - differenza di potenziale di contatto tra il metallo e l'ambiente; A - funzione di lavoro (elettronvolt - E-B). La funzione di lavoro dipende dalla natura chimica del metallo e dallo stato della sua superficie (inquinamento, umidità).

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Leggi di Volta: 1. Quando si collegano due conduttori di metalli diversi, si crea tra loro una differenza di potenziale di contatto, che dipende solo dalla composizione chimica e dalla temperatura. 2. La differenza di potenziale tra le estremità di un circuito costituito da conduttori metallici collegati in serie alla stessa temperatura non dipende dalla composizione chimica dei conduttori intermedi. È uguale alla differenza di potenziale di contatto derivante dal collegamento diretto dei conduttori estremi.

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Considera un circuito chiuso costituito da due conduttori metallici 1 e 2. L'EMF applicato a questo circuito è uguale alla somma algebrica di tutti i potenziali salti. Se le temperature degli strati sono uguali, allora = 0. Se le temperature degli strati sono diverse, ad esempio, dove è una costante che caratterizza le proprietà di contatto tra due metalli. In questo caso, in un circuito chiuso compare una forza termoelettromotrice, che è direttamente proporzionale alla differenza di temperatura di entrambi gli strati.

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I fenomeni termoelettrici nei metalli sono ampiamente utilizzati per misurare la temperatura. Per questo vengono utilizzate termocoppie o termocoppie, che sono due fili fatti di vari metalli e leghe. Le estremità di questi fili sono saldate. Una giunzione è posta in un ambiente, la cui temperatura T1 deve essere misurata, e la seconda - in un ambiente con una temperatura nota costante. Le termocoppie presentano numerosi vantaggi rispetto ai termometri convenzionali: possono misurare temperature in un ampio intervallo da decine a migliaia di gradi di scala assoluta.

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I gas in condizioni normali sono dielettrici R => ∞, sono costituiti da atomi e molecole elettricamente neutri. Quando i gas vengono ionizzati, compaiono i portatori di corrente elettrica (cariche positive). La corrente elettrica nei gas è chiamata scarica di gas. Per eseguire una scarica di gas, al tubo del gas ionizzato deve essere presente un campo elettrico o magnetico.

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La ionizzazione del gas è il decadimento di un atomo neutro in uno ione positivo e un elettrone sotto l'azione di uno ionizzatore (influenze esterne - forte riscaldamento, raggi ultravioletti e raggi X, radiazioni radioattive, quando gli atomi (molecole) dei gas vengono bombardati con elettroni veloci o ioni). Ione elettrone atomo neutro

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Una misura del processo di ionizzazione è l'intensità della ionizzazione, misurata dal numero di coppie di particelle di carica opposta che si formano in un volume unitario di gas per unità di tempo. La ionizzazione da impatto è la separazione di uno o più elettroni da un atomo (molecola), causata dalla collisione di elettroni o ioni con gli atomi o le molecole del gas, accelerata dal campo elettrico nella scarica.

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La ricombinazione è la combinazione di un elettrone con uno ione in un atomo neutro. Se lo ionizzatore smette di funzionare, il gas ridiventa dialettico. ione elettronico

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1. Una scarica di gas non autosufficiente è una scarica che esiste solo sotto l'azione di ionizzatori esterni. Caratteristica corrente-tensione di una scarica a gas: all'aumentare di U, aumenta il numero di particelle cariche che raggiungono l'elettrodo e la corrente aumenta fino a I = Ik, alla quale tutte le particelle cariche raggiungono gli elettrodi. In questo caso, U = corrente di saturazione Uk Dove e - carica elementare; N0 è il numero massimo di coppie di ioni monovalenti formati nel volume del gas per 1 s.

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2. Scarico di gas autosufficiente: uno scarico in un gas che rimane dopo la fine dell'azione dello ionizzatore esterno. Supportato e sviluppato dalla ionizzazione ad impatto. Una scarica di gas non autosufficiente si trasforma in una indipendente a Uz - la tensione di accensione. Il processo di tale transizione è chiamato rottura elettrica del gas. Distinguere:

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Scarica corona - si verifica ad alta pressione e in un campo fortemente disomogeneo con un'ampia curvatura della superficie; viene utilizzato per la disinfezione dei semi agricoli. Scarico a incandescenza - si verifica a basse pressioni, viene utilizzato in tubi di luce a gas, laser a gas. Scarica di scintille - a P = Ratm e ad alti campi elettrici - fulmini (correnti fino a diverse migliaia di Ampere, lunghezza - diversi chilometri). Scarica ad arco - si verifica tra elettrodi ravvicinati, (T = 3000 ° C - a pressione atmosferica. Viene utilizzato come fonte di luce in potenti proiettori, in apparecchiature di proiezione.

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Il plasma è uno speciale stato aggregato della materia, caratterizzato da un alto grado di ionizzazione delle sue particelle. Il plasma è suddiviso in: - debolmente ionizzato ( - frazioni di percentuale - alta atmosfera, ionosfera); - parzialmente ionizzato (diversi%); - completamente ionizzato (sole, stelle calde, alcune nuvole interstellari). Il plasma creato artificialmente viene utilizzato nelle lampade a scarica di gas, nelle fonti di energia elettrica al plasma, nei generatori magnetodinamici.

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Fenomeni di emissione: 1. Emissione di fotoelettroni - l'estrazione di elettroni dalla superficie dei metalli nel vuoto sotto l'azione della luce. 2. Emissione termoionica - l'emissione di elettroni da parte di corpi solidi o liquidi quando vengono riscaldati. 3. Emissione di elettroni secondari - un flusso in controcorrente di elettroni da una superficie bombardata da elettroni nel vuoto. I dispositivi basati sul fenomeno dell'emissione termoionica sono chiamati tubi a vuoto.

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Nei solidi un elettrone interagisce non solo con il suo atomo, ma anche con altri atomi del reticolo cristallino; i livelli energetici degli atomi vengono scissi con la formazione di una banda energetica. L'energia di questi elettroni può trovarsi all'interno delle aree ombreggiate chiamate bande di energia consentite. I livelli discreti sono separati da aree di valori energetici proibiti - zone proibite (la loro larghezza è commisurata alla larghezza delle zone proibite). Le differenze nelle proprietà elettriche dei vari tipi di solidi sono spiegate da: 1) l'ampiezza delle zone di energia proibita; 2) diverso riempimento delle bande di energia consentite con elettroni

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Molti liquidi conducono molto male l'elettricità (acqua distillata, glicerina, cherosene, ecc.). Le soluzioni acquose di sali, acidi e alcali conducono bene la corrente elettrica. Elettrolisi: il passaggio di corrente attraverso un liquido, che provoca il rilascio di sostanze sugli elettrodi che compongono l'elettrolita. Gli elettroliti sono sostanze con conducibilità ionica. La conduttività ionica è il movimento ordinato degli ioni sotto l'influenza di un campo elettrico. Gli ioni sono atomi o molecole che hanno perso o aggiunto uno o più elettroni a se stessi. Gli ioni positivi sono cationi, gli ioni negativi sono anioni.

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Un campo elettrico viene creato in un liquido da elettrodi ("+" - anodo, "-" - catodo). Gli ioni positivi (cationi) si muovono verso il catodo, gli ioni negativi verso l'anodo. L'aspetto degli ioni negli elettroliti è spiegato dalla dissociazione elettrica: la disintegrazione delle molecole di una sostanza solubile in ioni positivi e negativi a seguito dell'interazione con un solvente (Na + Cl-; H + Cl-; K + I-...) . Il grado di dissociazione α è il numero di molecole n0, dissociate in ioni, per il numero totale di molecole n0.Durante il movimento termico degli ioni, si verifica anche il processo inverso di riunificazione degli ioni, chiamato ricombinazione.

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Le leggi di M. Faraday (1834). 1. La massa della sostanza rilasciata all'elettrodo è direttamente proporzionale alla carica elettrica q passata attraverso l'elettrolita, oppure dove k è l'equivalente elettrochimico della sostanza; è uguale alla massa della sostanza rilasciata quando un'unità di elettricità passa attraverso l'elettrolita. dove I è la corrente continua che passa attraverso l'elettrolita.

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GRAZIE PER L'ATTENZIONE

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CHE COS'È UNA CORRENTE ELETTRICA NEI METALLI?

Corrente elettrica nei metalli -è il movimento ordinato di elettroni sotto l'influenza di un campo elettrico. Gli esperimenti mostrano che quando la corrente scorre attraverso un conduttore metallico, non viene trasferita materia, quindi gli ioni metallici non prendono parte al trasferimento di carica elettrica.

LA NATURA DELLA CORRENTE ELETTRICA NEI METALLI

La corrente elettrica nei conduttori metallici non provoca alcun cambiamento in questi conduttori, ad eccezione del loro riscaldamento.

La concentrazione di elettroni di conduzione in un metallo è molto alta: in ordine di grandezza, è uguale al numero di atomi per unità di volume del metallo. Gli elettroni nei metalli sono in continuo movimento. Il loro movimento irregolare ricorda il movimento delle molecole di gas ideali. Ciò ha dato motivo di credere che gli elettroni nei metalli formino una sorta di gas di elettroni. Ma la velocità del movimento casuale degli elettroni in un metallo è molto più alta della velocità delle molecole in un gas.

ESPERIENZA DI ERIKKE

Il fisico tedesco Karl Ricke ha condotto un esperimento in cui una corrente elettrica è stata fatta passare per un anno attraverso tre cilindri premuti l'uno contro l'altro lucidati: rame, alluminio e ancora rame. Dopo la fine, è stato riscontrato che ci sono solo tracce minori di reciproca penetrazione dei metalli, che non superano i risultati della normale diffusione degli atomi nei solidi. Le misurazioni effettuate con un alto grado di precisione hanno mostrato che la massa di ciascuno dei cilindri è rimasta invariata. Poiché le masse degli atomi di rame e alluminio differiscono significativamente l'una dall'altra, la massa dei cilindri dovrebbe cambiare notevolmente se i portatori di carica fossero ioni. Pertanto, i portatori di carica gratuita nei metalli non sono ioni. L'enorme carica che passava attraverso i cilindri veniva trasportata, a quanto pare, da tali particelle, che sono le stesse del rame e dell'alluminio. È naturale supporre che siano gli elettroni liberi a condurre la corrente nei metalli.

Karl Victor Edward Ricke

ESPERIENZA L.I. MANDELSHAM E N.D. PAPALEXI

Gli scienziati russi L.I. Mandelstam e N.D. Papaleksi nel 1913 hanno creato un esperimento originale. La bobina con il filo iniziò a torcersi in direzioni diverse. Lo faranno girare in senso orario, poi si fermeranno bruscamente e - indietro. Hanno ragionato in questo modo: se gli elettroni hanno davvero massa, allora quando la bobina si ferma improvvisamente, gli elettroni devono muoversi per inerzia per un po' di tempo. E così è successo. Abbiamo collegato un telefono alle estremità del filo e abbiamo sentito un suono, il che significava che una corrente scorreva attraverso di esso.

Mandelstam Leonid Isaakovich

Nikolay Dmitrievich Papaleksi (1880-1947)

ESPERIENZA DI T. STUART E R. THOLMEN

L'esperienza di Mandelstam e Papaleksi nel 1916 fu ripetuta dagli scienziati americani Tolman e Stewart.

• Una bobina con un gran numero di spire di filo sottile è stata portata in rapida rotazione attorno al proprio asse. Le estremità della bobina erano collegate con fili flessibili a un sensibile galvanometro balistico. La bobina non attorcigliata è stata bruscamente decelerata, nel circuito è apparsa una corrente a breve termine a causa dell'inerzia dei portatori di carica. La carica totale che scorre attraverso il circuito è stata misurata dalla reiezione dell'ago del galvanometro.

Il maggiordomo Stuart Thomas

Richard Chase Tolman

TEORIA ELETTRONICA CLASSICA

L'ipotesi che gli elettroni siano responsabili della corrente elettrica nei metalli esisteva anche prima dell'esperimento di Stuart e Tolman. Nel 1900, lo scienziato tedesco P. Drude, basandosi sull'ipotesi dell'esistenza di elettroni liberi nei metalli, creò la propria teoria elettronica della conduttività dei metalli, dal nome teoria elettronica classica ... Secondo questa teoria, gli elettroni nei metalli si comportano come un gas di elettroni, molto simile a un gas ideale. Riempie lo spazio tra gli ioni che formano il reticolo cristallino del metallo

La figura mostra la traiettoria di uno degli elettroni liberi nel reticolo cristallino del metallo

DISPOSIZIONI FONDAMENTALI DELLA TEORIA:

• La presenza di un gran numero di elettroni nei metalli contribuisce alla loro buona conduttività.
• Sotto l'azione di un campo elettrico esterno, un movimento ordinato si sovrappone al movimento casuale degli elettroni, ad es. c'è una corrente.
• La forza della corrente elettrica che passa attraverso il conduttore metallico è pari a:
• Poiché la struttura interna delle diverse sostanze è diversa, anche la resistenza sarà diversa.
• Con un aumento del movimento caotico delle particelle di materia, il corpo si riscalda, ad es. generazione di calore. Qui si osserva la legge di Joule-Lenz:

l = e * n * S * Ū d

SUPERCONDUTTIVITÀ DI METALLI E LEGHE

• Alcuni metalli e leghe hanno la superconduttività, la proprietà di avere una resistenza elettrica rigorosamente nulla quando raggiungono una temperatura inferiore a un certo valore (temperatura critica).

Il fenomeno della superconduttività fu scoperto dal fisico olandese H. Kamerling - Oness nel 1911 nel mercurio (T cr = 4,2 o K).

APPLICAZIONE CORRENTE ELETTRICA:

• ottenere forti campi magnetici
• trasmissione di elettricità dalla fonte al consumatore
• potenti elettromagneti con avvolgimenti superconduttori in generatori, motori elettrici e acceleratori, in dispositivi di riscaldamento

Attualmente, c'è un grosso problema nel settore energetico associato a grandi perdite nella trasmissione di elettricità attraverso i cavi.

Possibile soluzione al problema:

Costruzione di linee di trasmissione aggiuntive - sostituzione di fili con grandi sezioni - aumento di tensione - sdoppiamento di fase

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Didascalie delle diapositive:

Corrente elettrica costante

Il movimento ordinato (diretto) di particelle cariche è chiamato corrente elettrica.

La corrente elettrica è il movimento ordinato di particelle cariche. Per l'esistenza di una corrente elettrica sono necessarie le seguenti condizioni: la presenza di cariche elettriche libere in un conduttore; La presenza di un campo elettrico esterno per il conduttore.

La forza della corrente è uguale al rapporto tra la carica elettrica q, passata attraverso la sezione del conduttore, ai tempi del suo passaggio t. I = I -corrente (A) q- carica elettrica (C) t- tempo (s) g t

Unità attuale -7

Ampere André Marie nacque il 22 gennaio 1775 a Polemieux vicino a Lione in una famiglia aristocratica. Ha ricevuto un'istruzione a casa .. Era impegnato nella ricerca della connessione tra elettricità e magnetismo (questa gamma di fenomeni Ampere chiamata elettrodinamica). Successivamente, ha sviluppato la teoria del magnetismo. Ampere morì a Marsiglia il 10 giugno 1836.

Amperometro L'amperometro è un dispositivo per misurare l'intensità della corrente. L'amperometro è incluso nel circuito in serie con il dispositivo in cui viene misurata la corrente.

APPLICAZIONE DELLA CORRENTE ELETTRICA

Azione biologica della corrente

Effetto termico della corrente

Azione chimica della corrente elettrica Fu scoperta per la prima volta nel 1800.

Azione chimica della corrente

Azione magnetica della corrente

Azione magnetica della corrente

Confronta gli esperimenti effettuati nelle figure. Cosa hanno in comune gli esperimenti e in cosa differiscono? Una sorgente di corrente è un dispositivo in cui una qualche forma di energia viene convertita in energia elettrica. Dispositivi di separazione della carica, ad es. la creazione di un campo elettrico sono chiamate sorgenti di corrente.

La prima batteria elettrica apparve nel 1799. È stato inventato dal fisico italiano Alessandro Volta (1745 - 1827) - il fisico, chimico e fisiologo italiano, inventore della sorgente di corrente continua. La sua prima fonte di corrente, il "polo volt", fu costruita in stretta conformità con la sua teoria dell'elettricità "metallica". Volta posò alternativamente alcune dozzine di piccoli cerchi di zinco e d'argento uno sopra l'altro, ponendo tra loro della carta imbevuta di acqua salata.

Fonte di energia meccanica - L'energia meccanica viene convertita in energia elettrica. Fino alla fine del XVIII secolo, tutte le fonti di energia tecniche erano basate sull'elettrificazione ad attrito. La più efficace di queste sorgenti è la macchina elettroforetica (i dischi della macchina vengono ruotati in direzioni opposte. Per effetto dell'attrito delle spazzole contro i dischi, sui conduttori della macchina si accumulano cariche di segno opposto).

Sorgente di corrente termica: l'energia interna viene convertita in energia elettrica Termocoppia Termocoppia (termocoppia) - due fili di metalli diversi devono essere saldati da un bordo, quindi la giunzione viene riscaldata, quindi in essi sorge una corrente. Le cariche vengono separate quando la giunzione viene riscaldata. Le termocoppie sono utilizzate nei sensori termici e nelle centrali geotermiche come sensori di temperatura. Termoelemento

L'energia della luce viene convertita in energia elettrica con l'ausilio di pannelli solari. Fotocellula a batteria solare. Quando alcune sostanze sono illuminate con la luce, in esse appare una corrente, l'energia luminosa viene convertita in energia elettrica. In questo dispositivo, le cariche sono separate dall'azione della luce. Le celle solari sono composte da fotocellule. Sono utilizzati in batterie solari, sensori di luce, calcolatrici, videocamere. Fotocellula

Generatore elettromeccanico. Le spese sono separate da lavoro meccanico. Viene utilizzato per la produzione di energia elettrica industriale. Generatore elettromeccanico Generator (dal latino Generator - produttore) - un dispositivo, apparato o macchina che produce qualsiasi prodotto.

Riso. Fig. 1 Fig. 2 3 Quali fonti di energia vedi nelle figure?

Il dispositivo di una cella galvanica Una cella galvanica è una sorgente di corrente chimica in cui viene generata energia elettrica come risultato della conversione diretta dell'energia chimica mediante una reazione redox.

Una batteria può essere composta da più celle galvaniche.

Un accumulatore (da Lat. Accumulator - collector) è un dispositivo per immagazzinare energia ai fini del suo successivo utilizzo.

Fonte di alimentazione Metodo di separazione della carica Applicazione Fotocellula Azione luminosa Batterie solari Termocoppia Riscaldamento a giunzione Misurazione della temperatura Generatore elettromeccanico Esecuzione di lavori meccanici Produzione di energia elettrica industriale. energ. Cella galvanica Reazione chimica Torce elettriche, radio Batteria Reazione chimica Automobili Classificazione delle fonti di alimentazione

Cosa si chiama scossa elettrica? (La corrente elettrica è il moto ordinato delle particelle cariche.) 2. Cosa può far muovere le particelle cariche in modo ordinato? (Campo elettrico.) 3. Come si può creare un campo elettrico? (Con l'aiuto dell'elettrificazione.) 4. Una scintilla generata in una macchina elettroforica può essere chiamata corrente elettrica? (Sì, poiché c'è un movimento ordinato a breve termine di particelle cariche?) Consolidamento materiale. Domande:

5. Quali sono i poli positivo e negativo della sorgente di corrente? 6. Quali fonti di corrente conosci? 7. Quando una sfera di metallo carica viene messa a terra, scorre una corrente elettrica? 8. Le particelle cariche si muovono in un conduttore quando la corrente lo attraversa? 9. Se prendi una patata o una mela e ci infili dentro lastre di rame e zinco. Quindi collegare una lampadina da 1,5 V a queste piastre. Cosa sai fare? Messa in sicurezza del materiale. Domande:

Risolviamo in classe Pagina 27 Problema 5.2

Per l'esperienza avrai bisogno di: Un tovagliolo di carta robusto; pellicola alimentare; forbici; monete di rame; sale; acqua; due fili di rame isolati; piccola lampadina (1,5 V). Cosa fai: Sciogli un po' di sale nell'acqua; Tagliare con cura un tovagliolo di carta e un foglio in quadrati leggermente più grandi delle monete; Immergere i quadrati di carta in acqua salata; Metti una pila una sopra l'altra: una moneta di rame, un pezzo di pellicola, un'altra moneta e così via più volte. Dovrebbe esserci della carta in cima alla pila e una moneta in fondo. Fai scivolare l'estremità protetta di un filo sotto la pila e fissa l'altra estremità alla lampadina. Metti un'estremità del secondo filo in cima alla pila e attacca l'altra alla lampadina. Quello che è successo? Progetto casa. Crea una batteria.

Risorse e letteratura utilizzata: Kabardin O.F. grado di fisica 8 M.: Educazione, 2014. Tomilin A.N. Storie di elettricità. http://ru.wikipedia.org http: // www.disel.ru http: // www.fizika.ru http: // www.edu.doal.ru http: // school.mari-el.ru http : // www.iro.yar.ru Compiti a casa: § 5,6,7 pagine 27, problema n° 5.1; Progetto casa. Crea una batteria (le istruzioni vengono fornite a ogni studente).

Corrente elettrica La corrente elettrica è un movimento ordinato (diretto) di cariche elettriche. La corrente di conduzione (corrente nei conduttori) è il movimento di microcariche in un macrooggetto. La corrente di convezione è il movimento di corpi carichi macroscopici nello spazio. La corrente nel vuoto è il movimento di microcariche nel vuoto.

Corrente elettrica In un conduttore, sotto l'azione di un campo elettrico applicato, si muovono cariche elettriche libere: positive - lungo il campo, negative - contro il campo. I portatori di carica compiono un moto complesso: 1) caotico con velocità media v~ (10 3 ÷ 10 4 m/s), 2) diretto con velocità media v~ E (frazioni di mm/s).

Pertanto, la velocità media del movimento diretto degli elettroni è molto inferiore alla velocità media del loro movimento caotico. La velocità media insignificante del movimento diretto è spiegata dalle loro frequenti collisioni con gli ioni del reticolo cristallino. Allo stesso tempo, qualsiasi variazione del campo elettrico viene trasmessa lungo i fili a una velocità pari alla velocità di propagazione di un'onda elettromagnetica - (3 · 10 8 m / s). Pertanto, il movimento degli elettroni sotto l'azione di un campo esterno avviene lungo l'intera lunghezza del filo quasi contemporaneamente all'alimentazione del segnale.

Quando le cariche si muovono, la loro distribuzione di equilibrio viene violata. Di conseguenza, la superficie del conduttore non è più equipotenziale e il vettore del campo elettrico E non è diretto perpendicolarmente alla superficie, poiché per il movimento delle cariche è necessario che sulla superficie E τ 0. Per questo motivo un esiste un campo all'interno del conduttore, che è nullo solo nel caso di una distribuzione di cariche di equilibrio sulla superficie del conduttore.

Condizioni per la comparsa e l'esistenza della corrente di conduzione: 1. La presenza di vettori di carica gratuiti nel mezzo, ad es. particelle cariche capaci di muoversi. In un metallo, questi sono elettroni di conduzione; negli elettroliti - ioni positivi e negativi; nei gas: ioni positivi, negativi ed elettroni.

Condizioni per la comparsa e l'esistenza di una corrente di conduzione: 2. La presenza di un campo elettrico nel mezzo, la cui energia verrebbe spesa per il movimento di cariche elettriche. Affinché la corrente sia a lungo termine, l'energia del campo elettrico deve essere continuamente reintegrata, ad es. è necessaria una fonte di energia elettrica, un dispositivo in cui parte dell'energia viene convertita nell'energia di un campo elettrico.

- l'intensità della corrente è numericamente uguale alla carica che attraversa la sezione del conduttore nell'unità di tempo. In SI:. Il movimento dei portatori di carica dello stesso segno è equivalente al movimento dei portatori di segno opposto nella direzione opposta. Se la corrente è generata da due tipi di portanti:

Forze esterne. Forza elettromotiva. Tensione Se nel circuito agisce solo la forza del campo elettrostatico sui portatori di corrente, allora i portatori si muovono, il che porta all'equalizzazione dei potenziali in tutti i punti del circuito e alla scomparsa del campo elettrico. Pertanto, per l'esistenza di una corrente continua, nel circuito deve essere presente un dispositivo che crei e mantenga una differenza di potenziale dovuta al lavoro di forze di origine non elettrica. Tali dispositivi sono chiamati sorgenti di corrente (generatori - l'energia meccanica viene convertita; batterie - l'energia di una reazione chimica tra elettrodi ed elettrolita).

Forze esterne. Forza elettromotiva. Forze di terze parti di origine non elettrica che agiscono sulle cariche dal lato delle sorgenti di corrente. A causa del campo di forze esterne, le cariche elettriche si muovono all'interno della sorgente di corrente contro le forze del campo elettrostatico. Di conseguenza, viene mantenuta una differenza di potenziale alle estremità del circuito esterno e nel circuito scorre una corrente continua.

Forze esterne. Forza elettromotiva. Le forze esterne fanno il lavoro di muovere le cariche elettriche. La forza elettromotrice (fem - E) è una grandezza fisica determinata dal lavoro svolto da forze esterne quando una singola carica positiva si muove

Legge di Ohm per una sezione omogenea di un circuito Una sezione di un circuito che non contiene una sorgente di fem è chiamata sezione omogenea. Legge di Ohm in forma integrale: la corrente è direttamente proporzionale alla caduta di tensione in una sezione omogenea del circuito ed è inversamente proporzionale alla resistenza di questa sezione.

La legge di Ohm non è una relazione universale tra corrente e tensione. a) La corrente nei gas e nei semiconduttori obbedisce alla legge di Ohm solo a piccoli U. b) La corrente nel vuoto non obbedisce alla legge di Ohm. Legge di Boguslavsky-Langmuir (legge 3/2): I ~ U 3/2. c) in una scarica ad arco: quando la corrente aumenta, la tensione diminuisce. La disobbedienza alla legge di Ohm è dovuta alla dipendenza della resistenza dalla corrente.

Legge di Ohm In SI, la resistenza R è misurata in ohm. Il valore di R dipende dalla forma e dalle dimensioni del conduttore, nonché dalle proprietà del materiale con cui è realizzato. Per un conduttore cilindrico: dove è la resistività elettrica [Ohm · m], per i metalli il suo valore è dell'ordine di 10 –8 Ohm · m.

La resistenza di un conduttore dipende dalla sua temperatura: α è il coefficiente di resistenza alla temperatura, per i metalli puri (a temperature non molto basse α 1/273 K -1, ρ 0, R 0 sono, rispettivamente, la resistenza specifica e la resistenza di il conduttore a t = 0 o C. Tale dipendenza ρ (t) è spiegata dal fatto che all'aumentare della temperatura aumenta l'intensità del movimento caotico degli ioni positivi del reticolo cristallino, il movimento diretto degli elettroni viene rallentato.

Legge di Ohm per una sezione disomogenea di una catena Disomogenea - una sezione di una catena contenente una sorgente di fem Il circuito chiuso contiene una sorgente di fem, che nella direzione 1-2 promuove il movimento di cariche positive. E è l'intensità di campo delle forze di Coulomb, l'articolo E è l'intensità di campo delle forze esterne.

Legge di Ohm per una sezione non omogenea di un circuito Il lavoro svolto da Coulomb e dalle forze esterne per spostare una singola carica positiva q 0+ è una caduta di tensione (tensione). Poiché i punti 1, 2 sono stati scelti arbitrariamente, le relazioni ottenute sono valide per due punti qualsiasi del circuito elettrico:

Lavoro e potenza della corrente elettrica Legge di Joule-Lenz Quando gli elettroni liberi entrano in collisione con ioni del reticolo cristallino, trasferiscono agli ioni un eccesso di energia cinetica, che acquisiscono durante il loro moto accelerato in un campo elettrico. Come risultato di queste collisioni, l'ampiezza delle oscillazioni ioniche vicino ai nodi del reticolo cristallino aumenta (il movimento termico degli ioni diventa più intenso). Di conseguenza, il conduttore si riscalda: la temperatura è una misura dell'intensità del movimento caotico di atomi e molecole. Il calore rilasciato Q è uguale al lavoro della corrente A.

Leggi di Kirchhoff Utilizzate per calcolare circuiti CC ramificati. Un circuito elettrico non ramificato è un circuito in cui tutti gli elementi del circuito sono collegati in serie. Elemento del circuito elettrico: qualsiasi dispositivo incluso in un circuito elettrico. Un nodo elettrico è un punto su un circuito ramificato in cui convergono più di due conduttori. Un ramo di un circuito elettrico ramificato è una sezione di un circuito tra due nodi.

Seconda legge di Kirchhoff (legge di Ohm generalizzata): in qualsiasi anello chiuso, scelto arbitrariamente in un circuito elettrico ramificato, la somma algebrica dei prodotti delle forze di corrente I i e la resistenza delle sezioni corrispondenti R i di questo anello è uguale alla somma algebrica della fem. nel contorno.

Seconda legge di Kirchhoff Una corrente è considerata positiva se la sua direzione coincide con la direzione convenzionalmente scelta dell'attraversamento dell'anello. E.m.s. è considerato positivo se la direzione di bypass proviene da - a + della sorgente di corrente, es. emf crea una corrente che corrisponde alla direzione del bypass.

La procedura per il calcolo di un circuito ramificato: 1. Selezionare arbitrariamente e indicare sul disegno la direzione della corrente in tutte le sezioni del circuito. 2. Contare il numero di nodi nella catena (m). Scrivi la prima legge di Kirchhoff per ciascuno dei (m-1) nodi. 3. Selezionare i contorni arbitrariamente chiusi nel circuito, selezionare arbitrariamente la direzione dell'attraversamento dei contorni. 4. Scrivi la seconda legge di Kirchhoff per i contorni. Se la catena consiste di p-rami e m-nodi, allora il numero di equazioni indipendenti della seconda legge di Kirchhoff è (p-m + 1).