Corriente electrica en metales descargar presentacion. Física General

Electricidad en metales Savvateeva Svetlana Nikolaevna, profesora de física, MBOU "Escuela secundaria Kemetskaya" del distrito Bologovsky de la región de Tver. HOY EN LA LECCIÓN El secreto se vuelve claro. ¿Qué se esconde detrás del concepto "Portadores de corriente en los metales"?¿Cuáles son las dificultades teoría clásica conductividad electrica de los metales? ¿Por qué se queman las bombillas incandescentes? ¿Por qué se queman cuando se encienden?¿Cómo perder la resistencia? REPETIR

• ¿Qué es la corriente eléctrica?
• ¿Cuáles son las condiciones para la existencia de una corriente?
• ¿Qué acciones de la corriente conoces?
• ¿Cuál es la dirección de la corriente?
• ¿Cuál es el valor de la corriente en un circuito eléctrico?
• ¿Cuál es la unidad de corriente?
• ¿De qué cantidades depende la intensidad de la corriente?
• ¿Cuál es la velocidad de propagación de la corriente en el conductor?
• ¿Cuál es la velocidad del movimiento ordenado de los electrones?
• ¿La resistencia depende de la corriente y el voltaje?
• ¿Cómo se formula la ley de Ohm para una sección de una cadena y para una cadena completa?

CONDUCTIVIDAD ELÉCTRICA DE VARIAS SUSTANCIAS

Mandelstam y Papaleksi (1913)

Stewart y Tolman (1916)

En la dirección de la corriente -< 0

Por І J I - q ⁄ m = e ⁄ m ) ¡estos son electrones!

La experiencia de Rikke (alemán) - ¡Año 1901! M = const, ¡estos no son iones!

NATURALEZA DE LOS PORTADORES DE CARGA EN LOS METALES

La corriente eléctrica en los metales es el movimiento dirigido de electrones.

Teoría de la conductividad eléctrica de los metales.

P. Drusa, 1900:

• electrones libres - "gas electrónico";
• los electrones se mueven según las leyes de Newton;
• los electrones libres chocan con los iones de cristal. rejillas;
• al chocar, los electrones transfieren su energía cinética a los iones;
• la velocidad media es proporcional a la intensidad y, por tanto, a la diferencia de potencial;

R= f (ρ, l, s, t)

termómetros de resistencia

Beneficios: Ayuda a medir temperaturas muy bajas y muy altas.

superconductividad Mercurio en helio líquido

La explicación se basa en la teoría cuántica.

D. Bardeen, L. Cooper, D. Schrieffer (Amer.) y

N. Bogolyubov (co-estudiante en 1957)

¡Aplicación de superconductividad!

• obtención de altas corrientes, campos magnéticos;
• transmisión de electricidad sin pérdidas.

prueba de control

• ¿Cómo se mueven los electrones libres en los metales?
A. En un orden estrictamente definido. B. Aleatoriamente. B. Ordenado.
• ¿Cómo se mueven los electrones libres en los metales bajo la acción de un campo eléctrico?
A. Desordenado. B. Ordenado. B. Ordenado en la dirección del campo eléctrico. G. Ordenadamente en la dirección opuesta al campo eléctrico.
• .¿Qué partículas se encuentran en los nodos de la red cristalina de los metales y qué carga tienen?
A. Iones negativos. B. Electrones. B. Iones positivos.
• ¿Qué efecto de la corriente eléctrica se utiliza en las lámparas eléctricas?
A. Magnético. B. Térmica. B. Química. G. Ligeras y térmicas.
• ¿El movimiento de qué partículas se toma como la dirección de la corriente en el conductor?
A. Elektronov. B. Iones negativos. B. Cargas positivas.
• ¿Por qué los metales se calientan cuando pasa corriente a través de ellos?
A. Los electrones libres chocan entre sí. B. Los electrones libres chocan con los iones. B. Los iones chocan con los iones.
• ¿Cómo cambia la resistencia de los metales cuando se enfrían?
A. Aumentos. B. Disminuye. B. No cambia. 1. B. 2. D. 3.B. 4.G. 5.B. 6.B. 7.B.

RESOLVER EL PROBLEMA

1. La resistencia eléctrica del filamento de tungsteno de una lámpara eléctrica a una temperatura de 23 °C es de 4 ohmios.

Encuentre la resistencia eléctrica del filamento a 0°C.

(Respuesta: 3,6 ohmios)

2. La resistencia eléctrica de un filamento de tungsteno a 0 °C es de 3,6 ohmios. Encuentra la resistencia eléctrica

A una temperatura de 2700 K.

(Respuesta: 45,5 ohmios)

3. La resistencia eléctrica del alambre a 20°C es de 25 ohmios, a 60°C es de 20 ohmios. Encontrar

Coeficiente de temperatura de la resistencia eléctrica.

Profesor: Ph.D. Doctorado, Profesor Asociado
Veretelnik Vladímir Ivánovich

Corriente eléctrica en metales

1.
2.
3.
4.
5.
Experiencia de Tolman-Stuart.
Teoría clásica de la conducción
metales - Teoría de Drude-Lorentz.
Ley de Ohm y ley de Joule-Lenz
Teoría clásica de la conductividad eléctrica.
Superconductividad.
Transición electrón-hueco.
transistores

Corriente eléctrica en metales

La corriente eléctrica en los metales es
movimiento ordenado de electrones
por la acción de un campo eléctrico.
La prueba más contundente
la naturaleza electrónica de la corriente en los metales fue
obtenido en experimentos con inercia electrónica
(Experiencia de Tolman y Stewart).
Bobina con un gran número de vueltas delgadas
los cables se pusieron en rotación rápida
alrededor de su eje.
La bobina termina con alambres flexibles
estaban unidos a sensibles
galvanómetro balístico.

Corriente eléctrica en metales

La bobina sin torcer bruscamente
frenó, y se levantó en la cadena
corriente a corto plazo debido
inercia del portador de carga.
La carga total que fluye a través del circuito
se midió por el rechazo de la flecha
galvanómetro.

Corriente eléctrica en metales

Al frenar una bobina giratoria, por cada
portador de carga e actúa una fuerza de frenado, que
juega el papel de una fuerza exterior, es decir, una fuerza
origen no eléctrico.
Fuerza externa, relacionada con la unidad de carga, según
definición es la intensidad de campo Est
fuerzas externas:
Por lo tanto, en el circuito al frenar la bobina
se produce una fuerza electromotriz:

Corriente eléctrica en metales

donde l es la longitud del cable de la bobina. Durante la desaceleración
bobina, una carga q fluirá a través del circuito, igual a:
Aquí I es el valor instantáneo de la corriente en la bobina, R es
impedancia del circuito, υ0 - lineal inicial
velocidad de cable.
De ahí la carga específica e/m de los portadores de corriente libre
en metales es igual a:
Según datos modernos, el módulo de carga de electrones
(carga elemental) es

Corriente eléctrica en metales

Cargo específico
Buena conductividad eléctrica de los metales.
explicado por la alta concentración
electrones libres, iguales en orden
el número de átomos por unidad de volumen.
La suposición acerca de qué tipo de corriente eléctrica
los electrones son los responsables en los metales,
mucho experimentos anteriores Tolman y Stuart.
Allá por 1900, el científico alemán P. Drude
la base de la hipótesis de la existencia de libre
Los electrones en los metales crearon una electrónica.
la teoría de la conductividad de los metales.

Corriente eléctrica en metales

Esta teoría fue desarrollada en los trabajos del holandés
física de H. Lorentz y se llama clásica
teoría electrónica.
De acuerdo con esta teoría, los electrones en los metales se comportan
como un gas de electrones, en muchos aspectos similar a un ideal
gas.
El gas de electrones llena el espacio entre los iones,
formando una red cristalina de metal
Debido a la interacción con los iones, los electrones pueden
dejar el metal, solo superando los llamados
barrera potencial.
La altura de esta barrera se llama función de trabajo.
A temperatura ambiente (habitual), los electrones no
energía suficiente para superar el potencial
barrera.

Corriente eléctrica en metales

Según la teoría de Drude-Lorentz,
los electrones tienen el mismo promedio
energía del movimiento térmico, así como
moléculas ideales monoatómicas
gas.
Esto nos permite estimar el promedio
velocidad de movimiento térmico
electrones según las fórmulas de la teoría cinética molecular.
A temperatura ambiente se
resulta ser aproximadamente igual a 105 m/s.

Corriente eléctrica en metales

Al aplicar un externo
campo eléctrico en
conductor metálico excepto
movimiento térmico de electrones
sus ordenados
movimiento (deriva), es decir
electricidad.

Corriente eléctrica en metales

Estimación de la velocidad de deriva
muestra que para el metal
conductor con una sección transversal de 1 mm2, a lo largo del cual
fluye una corriente de 10 A, este valor se encuentra en
dentro de 0,6–6 mm/s.
Entonces la velocidad promedio
movimiento ordenado de electrones en
muchos conductores de metal
ordena menos velocidad media ellos
movimiento térmico.

Corriente eléctrica en metales

Velocidad de deriva lenta en contradicción
hecho experimental de que la corriente en todo el circuito
la corriente continua está instalada prácticamente
instantáneamente.
Cerrar el circuito provoca la propagación.
campo eléctrico con una velocidad c = 3 108 m/s.
Después de un tiempo del orden de l/s (l es la longitud de la cadena)
a lo largo de la cadena un estacionario
distribución del campo eléctrico y en él
comienza el movimiento ordenado
electrones

Corriente eléctrica en metales

En la teoría electrónica clásica de los metales
Se supone que el movimiento de electrones
obedece las leyes de la mecánica newtoniana.
Esta teoría ignora la interacción
electrones entre sí y su interacción
con iones positivos se reducen sólo a
colisiones
También se supone que para cada
colisión, el electrón transfiere todo el
energía almacenada en el campo eléctrico y
así que después de la colisión comienza
movimiento con velocidad de deriva cero.

Corriente eléctrica en metales

Aunque todas estas suposiciones son
electrónica clásica muy aproximada
teoría explica cualitativamente las leyes de la electricidad
Corriente en conductores metálicos.
Ley de Ohm. entre impactos en
sobre el electrón actúa una fuerza igual en módulo eE, en
haciendo que se acelere
Por lo tanto, al final del recorrido libre, la deriva
la velocidad del electrón es

Corriente eléctrica en metales

donde τ es el tiempo de ejecución libre,
que, para simplificar los cálculos
se supone que es igual para todos
electrones
Valor promedio de deriva
igual a la mitad del máximo
valores:

Corriente eléctrica en metales

Considere un conductor de longitud l y sección transversal S con
concentración de electrones
La corriente en un conductor se puede escribir como:
donde U = El es el voltaje en los extremos del conductor.
La fórmula resultante expresa la ley de Ohm para
conductor metalico
Resistencia eléctrica de conductores
es igual a:

Corriente eléctrica en metales

Resistividad ρ y específica
conductividad σ se expresan
proporciones:
Ley de Joule-Lenz. Al terminar
electrones de camino libre
adquirida bajo la acción del campo
energía cinética

Corriente eléctrica en metales

De acuerdo con las suposiciones hechas,
toda esta energía se transfiere a la red en
colisión y se convierte en calor.
Durante el tiempo Δt, cada electrón
experimenta colisiones Δt / τ.
En un conductor de sección transversal S y longitud l
hay electrones nSl.
De esto se sigue que el
conductor durante el tiempo Δt calor es igual a:

Corriente eléctrica en metales

Esta relación expresa
Ley de Joule-Lenz.
Así, la electrónica clásica
la teoría explica la existencia
resistencia eléctrica de los metales,
Leyes de Ohm y Joule-Lenz.
Sin embargo, en una serie de cuestiones el clásico
la teoría electrónica lleva a las conclusiones,
en conflicto con la experiencia.

Corriente eléctrica en metales

Esta teoría no puede, por ejemplo, explicar por qué
capacidad calorífica molar de los metales, así como molar
capacidad calorífica de los cristales dieléctricos, igual a 3R,
donde R es la constante universal de los gases (ley
Dulong y Petit.)
La teoría electrónica clásica no puede
explicar la dependencia de la temperatura de los
resistencia metalica
La teoría da
mientras que del experimento
se obtiene la dependencia ρ ~ T.
Sin embargo, el ejemplo más llamativo de la discrepancia entre teoría y
experimentos es la superconductividad.

Corriente eléctrica en metales

Para algunos específicos
temperatura Tcr, diferente para diferentes
sustancias, resistividad
salta a cero.
La temperatura crítica del mercurio es
4,1 K, aluminio 1,2 K, estaño 3,7 K.
Se observa superconductividad
sólo para elementos, sino también para muchos
compuestos químicos y aleaciones.

Corriente eléctrica en metales

Por ejemplo, un compuesto de niobio con estaño
(Ni3Sn) tiene una temperatura crítica
18k
Algunas sustancias que pasan
bajas temperaturas en el superconductor
condición, no son conductores
a temperaturas normales.
Al mismo tiempo, tan "bueno"
conductores como el cobre y la plata
convertirse en superconductores cuando
temperaturas bajas.

Corriente eléctrica en metales

Sustancias en el superconductor
capaz de poseer
propiedades excepcionales.
Casi lo más importante
ellos es la habilidad
mucho tiempo (muchos años)
mantener sin desvanecerse
corriente eléctrica excitada en
circuito superconductor

Corriente eléctrica en metales

La teoría electrónica clásica no es
capaz de explicar el fenómeno
superconductividad. Explicación
el mecanismo de este fenómeno se dio
sólo 60 años después de su descubrimiento
basado en la mecanica cuantica
representaciones.
Interés científico en la superconductividad
aumentado como nuevo
materiales con mayor
temperaturas críticas.

Corriente eléctrica en metales

Un paso significativo en esta dirección ha sido
1986, cuando se descubrió que un complejo
compuesto cerámico Tcr = 35 K.
Ya en el próximo 1987, los físicos lograron crear
nueva cerámica con una temperatura crítica de 98 K,
superando la temperatura del nitrógeno líquido (77 K).
El fenómeno de la transición de sustancias a la superconductora.
estado a temperaturas superiores a la temperatura
nitrógeno líquido en ebullición, se llamaba
superconductividad a alta temperatura.
En 1988 se crea un compuesto cerámico sobre
basado en elementos Tl–Ca–Ba–Cu–O con un crítico
temperatura 125 K.
Cabe señalar que hasta el momento el mecanismo
cerámica de superconductividad de alta temperatura
El material aún no ha sido dilucidado por completo.

1.
2.
3.
4.
La diferencia cualitativa entre semiconductores y
rieles.
Mecanismo de agujero de electrones
conductividad de puro puro
semiconductores
Conductividad electrónica y de huecos
semiconductores de impurezas. Donante y
impurezas del aceptor.
Transición electrón-hueco.
diodo semiconductor Transistor.

Corriente eléctrica en semiconductores

Los semiconductores son
muchos elementos químicos (germanio,
silicio, selenio, telurio, arsénico, etc.),
una amplia gama de aleaciones y
compuestos químicos.
Casi todas las sustancias inorgánicas
el mundo alrededor de nosotros -
semiconductores
Más común en la naturaleza
el silicio es un semiconductor
al rededor de 30% la corteza terrestre.

Corriente eléctrica en semiconductores

diferencia cualitativa
semiconductores de metales
se manifiesta principalmente en
específico
resistencia a la temperatura.

Corriente eléctrica en semiconductores

Tal comportamiento de la dependencia ρ(T) muestra que
que los semiconductores tienen una concentración
no hay transportistas de carga gratuita
permanece constante pero aumenta con
aumento de la temperatura
Consideremos cualitativamente este mecanismo.
en el ejemplo del germanio (Ge).
En un cristal de silicio (Si), el mecanismo
similar.

Corriente eléctrica en semiconductores

Los átomos de germanio tienen cuatro débilmente
electrón ligado a la capa exterior.
Se llaman electrones de valencia.
En una red cristalina, cada átomo
rodeado de cuatro vecinos más cercanos.
Enlace entre átomos en cristal de germanio.
es covalente, es decir, se lleva a cabo
pares de electrones de valencia.
Cada electrón de valencia pertenece a dos
átomos

Corriente eléctrica en semiconductores

Electrones de valencia en un cristal de germanio
están mucho más fuertemente unidos a los átomos que en
rieles.
Por lo tanto, la concentración de electrones
conductividad a temperatura ambiente en
los semiconductores son muchos órdenes de magnitud más pequeños,
que los metales.
cerca cero absoluto temperatura en
cristal de germanio todos los electrones están ocupados en
formación de conexiones.
Tal cristal de corriente eléctrica no es
lleva a cabo

Corriente eléctrica en semiconductores

Enlaces electrónicos de par en un cristal
germanio y la formación de un par electrón-hueco.

Corriente eléctrica en semiconductores

A medida que aumenta la temperatura, algunos
algunos de los electrones de valencia
obtener suficiente energía para
rompiendo enlaces covalentes.
Entonces aparecerán cristales libres en el cristal.
electrones (electrones de conducción).
Al mismo tiempo, en los lugares donde se rompen los lazos
hay vacantes que no se llenan
electrones
Estas vacantes se denominan
"agujeros".

Corriente eléctrica en semiconductores

La vacante podrá ser cubierta
electrón de valencia del vecino
pares, entonces el hoyo se moverá a
un nuevo lugar en el cristal.
Si se coloca un semiconductor en
campo eléctrico, luego en un campo ordenado
El movimiento implica no sólo
electrones libres, pero también huecos,
que se comportan positivamente
partículas cargadas.

Corriente eléctrica en semiconductores

Por lo tanto, la corriente I en el semiconductor
se compone de entrada electrónica y
Corrientes Ip del agujero:
I = Entrada + IP.
Mecanismo de agujero de electrones
la conductividad solo aparece
en estado puro (es decir, sin impurezas)
semiconductores Se llama
electricidad propia
conductividad de semiconductores.

Corriente eléctrica en semiconductores

En presencia de impurezas
conductividad eléctrica de los semiconductores
cambia mucho.
Por ejemplo, la adición de impurezas de fósforo a
cristal de silicio en la cantidad de 0.001
el porcentaje atómico reduce la especificidad
Resistencia más de cinco
pedidos.
Una influencia tan fuerte de las impurezas puede
explicarse sobre la base de la
por encima del concepto de la estructura
semiconductores

Corriente eléctrica en semiconductores

Una condición necesaria para un agudo
disminución de la resistividad
semiconductor con la introducción de impurezas
es la diferencia en la valencia de los atomos
impurezas de la valencia del principal
átomos de cristal.
Conductividad de los semiconductores a
la presencia de impurezas se llama
conductividad de impurezas.

Corriente eléctrica en semiconductores

Hay dos tipos de impurezas.
conductividad - electrónica y
conductividad del hueco.
Conductividad electrónica
ocurre cuando el cristal
germanio con tetravalente
átomos introducidos pentavalente
átomos (por ejemplo, átomos de arsénico,
Como).

Corriente eléctrica en semiconductores

Corriente eléctrica en semiconductores

Corriente eléctrica en semiconductores

Cuatro electrones de valencia de un átomo de arsénico
incluidos en la formación de enlaces covalentes con
cuatro átomos de germanio adyacentes.
El quinto electrón de valencia resultó ser redundante.
Se separa fácilmente del átomo de arsénico y
se vuelve libre.
Un átomo que ha perdido un electrón se convierte en
un ion positivo ubicado en un nodo
red cristalina.

Corriente eléctrica en semiconductores

Una mezcla de átomos con valencia,
superando la valencia de los átomos principales
El cristal semiconductor se llama
impureza del donante.
Como resultado de su introducción en el cristal
hay un número significativo de libre
electrones
Esto conduce a una fuerte disminución en la especificidad
resistencia de semiconductores - en miles y
incluso millones de veces.
Resistividad del conductor con
alto contenido de impurezas
resistividad de aproximación
conductor metalico

Corriente eléctrica en semiconductores

Tal conductividad
condicionado por libre
electrones se llama
electrónico, y un semiconductor,
poseer un electronico
la conductividad se llama
Semiconductor tipo n.

Corriente eléctrica en semiconductores

La conducción de huecos ocurre cuando
cristal de germanio introducido trivalente
átomos (por ejemplo, átomos de indio, In).

Corriente eléctrica en semiconductores

En la fig. muestra el átomo de indio que se creó con
con sus electrones de valencia
enlaces covalentes con solo tres vecinos
átomos de germanio.
Para formar un enlace con el cuarto átomo.
germanio no tiene electrones en el átomo de indio.
Este electrón faltante podría ser
capturado por un átomo de indio de un enlace covalente
átomos de germanio vecinos.
En este caso, el átomo de indio se convierte en
un ion negativo ubicado en un nodo
red cristalina, y en la covalente
enlaces de átomos vecinos, se forma una vacante.

Corriente eléctrica en semiconductores

Una mezcla de átomos capaces de capturar
electrones se llama aceptor
impureza.



Como resultado de la introducción de una impureza aceptora en
el cristal es desgarrado por muchos covalentes
se forman enlaces y vacantes (agujeros).
Los electrones pueden saltar a estos lugares desde
enlaces covalentes adyacentes, lo que resulta en
vagabundeo caótico de agujeros en el cristal.

Corriente eléctrica en semiconductores

La concentración de huecos en un semiconductor con
impureza del aceptor
excede la concentración de electrones
surgió debido al mecanismo de su propia
conductividad eléctrica de los semiconductores: np >> nn.
Este tipo de conducción se denomina
conducción de huecos.
Semiconductor de impureza con un agujero
la conductividad se llama semiconductor
tipo p.
Los principales operadores gratuitos en
Los semiconductores de tipo p son agujeros.

Corriente eléctrica en semiconductores

Cabe destacar que el agujero
conductividad en la realidad
por carrera de relevos
por vacantes de un átomo de germanio a
otros electrones, que
realizar un enlace covalente.
Para semiconductores de tipo n y p, la ley
Ohm se realiza en ciertos
intervalos de corriente y voltaje en
condición de constancia de las concentraciones
transportistas libres.

En la tecnología electrónica moderna
dispositivos semiconductores juegan
papel excepcional.
En las últimas tres décadas, han
electrovacío completamente reemplazado
accesorios.
Todo dispositivo semiconductor tiene
uno o más huecos de electrones
transiciones
Una unión electrón-hueco (o unión n-p) es el área de contacto entre dos
semiconductores con diferentes tipos
conductividad.

Transición electrón-hueco. Transistor

Cuando dos semiconductores n- y
tipos p, el proceso de difusión comienza:
los huecos de la región p van a la región n, y los electrones, por el contrario, de la región n a la región p.
Como resultado, en la región n cerca de la zona
la concentración de contacto disminuye
electrones y surge positivamente
capa cargada.
En la región p, la concentración disminuye
agujeros y surge negativamente
capa cargada.

Transición electrón-hueco. Transistor

Así, en el límite de los semiconductores
se forma una doble capa eléctrica
cuyo campo eléctrico impide
el proceso de difusión de electrones y huecos
uno hacia el otro

Transición electrón-hueco. Transistor

El cruce n–p tiene un increíble
propiedad de un solo lado
conductividad.
Si un semiconductor con una unión n-p
conectado a una fuente de alimentación para que
polo positivo de la fuente
conectado a la región n, y
negativo - con una p-región, entonces
intensidad de campo en la capa de barrera
aumenta

Transición electrón-hueco. Transistor

Los huecos en la región p y los electrones en la región n se desplazarán de la unión n-p, aumentando así
concentración de transportistas menores en
capa de bloqueo.
La corriente a través de la unión n-p prácticamente no es
va.
El voltaje aplicado a la unión n-p en
en este caso se llama al revés.

Transición electrón-hueco. Transistor

Un revés muy leve
la corriente se debe solo a si misma
conductividad
materiales semiconductores,
es decir, la presencia de un pequeño
gratis
electrones en la región p y huecos en
n-región.

Transición electrón-hueco. Transistor

Si la unión n-p está conectada a
fuente para que positivo
el polo fuente estaba conectado a la región p, y el negativo a la región n, entonces la tensión
campo eléctrico en la capa de barrera
disminuirá, haciéndolo más fácil
transición de los principales transportistas a través de
capa de contacto.

Transición electrón-hueco. Transistor

Agujeros de la región p y electrones de
n-región, moviéndose uno hacia el otro
amigo, cruzará el cruce n-p, creando una corriente en el avance
dirección.
La corriente a través de la unión n-p en este
caso aumentará con
aumentando el voltaje de la fuente.

Transición electrón-hueco. Transistor

La capacidad de la unión n-p para pasar
corriente en casi solo uno
la dirección se usa en instrumentos,
que se llaman
diodos semiconductores.
diodos semiconductores
hecho de cristales de silicio
o Alemania.
En su fabricación se funde un cristal con algún tipo de conductividad
impureza proporcionando otro tipo
conductividad.

Transición electrón-hueco. Transistor

Voltio-amperio típico
característica del diodo de silicio

Transición electrón-hueco. Transistor

Semiconductores no con
uno, pero con dos uniones n-p
se llaman transistores.
Los transistores son de dos tipos:
transistores p-n-p y transistores n-p-n.

Transición electrón-hueco. Transistor

Por ejemplo, un transistor de germanio
tipo p-n-p es
un pequeño plato de germanio
con una impureza donante, es decir, de
Semiconductor tipo n.
Este disco contiene dos
áreas con una impureza aceptora,
es decir, regiones con un agujero
conductividad.

Transición electrón-hueco. Transistor

En un transistor de tipo n-p-n, el principal
placa de germanio tiene
conductividad tipo p, y creado en
tiene dos regiones - con conductividad de tipo n.
La placa del transistor se llama base.
(B), una de las áreas con
tipo opuesto de conducción
- colector (K), y el segundo -
emisor (E).

Transición electrón-hueco. Transistor

1.
2.
3.
4.
electrolitos Transportistas de carga en
electrolitos
Electrólisis. electrolítico
disociación.
Ley de Faraday para electrólisis.
Ley combinada de Faraday para
electrólisis.

Corriente eléctrica en electrolitos.

Los electrolitos se llaman
medios conductores en los que
flujo de corriente electrica
acompañado de una transferencia
sustancias
Portadores de cargas gratuitas en
los electrolitos son
positivo y negativo
iones cargados.

Corriente eléctrica en electrolitos.

Representantes clave
electrolitos ampliamente utilizados en
técnica, son soluciones acuosas
ácidos inorgánicos, sales y
jardines.
El paso de la corriente eléctrica a través
electrolito se acompaña de la liberación
sustancias en los electrodos.
Este fenómeno ha sido denominado
electrólisis.

Corriente eléctrica en electrolitos.

Corriente eléctrica en electrolitos.
representa el movimiento de iones de ambos
signos en direcciones opuestas.
Los iones positivos se mueven hacia
electrodo negativo (cátodo),
iones negativos a positivos
electrodo (ánodo).
Aparecen iones de ambos signos en el agua.
soluciones de sales, ácidos y álcalis en
como resultado de la división de parte del neutral
moléculas.
Este fenómeno se llama electrolítico.
disociación.

Corriente eléctrica en electrolitos.

Por ejemplo, cloruro de cobre CuCl2
se disocia en solución acuosa
Iones de cobre y cloruro:
Al conectar electrodos a
iones fuente de corriente bajo la acción
inicio de campo electrico
movimiento ordenado:
Los iones de cobre positivos se mueven hacia
cátodo y cargado negativamente
iones de cloruro - al ánodo.

Corriente eléctrica en electrolitos.

Al llegar al cátodo, los iones de cobre se neutralizan
exceso de electrones del cátodo y
convertirse en átomos neutros
depositado en el cátodo.
Los iones de cloro, habiendo alcanzado el ánodo, dan pero
un electrón
Después de eso, los átomos de cloro neutro
se unen para formar moléculas
cloro Cl2.
El cloro se libera en el ánodo en forma de burbujas.

Corriente eléctrica en electrolitos.

La ley de la electrólisis fue experimentalmente
establecido por el físico inglés M. Faraday en
1833.
La ley de Faraday determina las cantidades
productos primarios que se destacan en
electrodos durante la electrólisis:
Masa m de la sustancia liberada en
electrodo, es directamente proporcional a la carga Q,
pasado por el electrolito
m = kQ = kIt.
El valor k se llama electroquímico.
equivalente.

Corriente eléctrica en electrolitos.

La masa de la sustancia liberada en el electrodo.
es igual a la masa de todos los iones que llegaron a
electrodo:
Aquí m0 y q0 son la masa y la carga de un ion,
es el número de iones que llegaron al electrodo en
carga Q que pasa a través del electrolito.
Entonces el equivalente electroquímico
k es igual a la relación de la masa m0 del ion del dado
sustancia a su carga q0.

Corriente eléctrica en electrolitos.

Como la carga de un ion es igual al producto
valencia de la sustancia n en
carga elemental e (q0 = ne), entonces
expresión para electroquímica
k equivalente se puede escribir como:
F = eNA es la constante de Faraday.
F = eNA = 96485 C/mol.

Corriente eléctrica en electrolitos.

La constante de Faraday numéricamente
igual a la carga requerida
pasar a través de un electrolito
descarga en el electrodo de uno
mol de una sustancia monovalente.
Ley de Faraday para la electrólisis
toma la forma:

preguntas de examen

1.
2.
3.
4.
5.
6.
Portadores de carga en metales.
Breve información sobre la teoría clásica
conductividad de los metales (teoría de Drude-Lorentz).
Ley de Ohm de la teoría clásica (breve
conclusión).
Ley de Joule-Lenz de la teoría clásica
conductividad (breve conclusión).
Qué problemas físicos no se pueden explicar
Teoría clásica de la conductividad de los metales.
Breve información sobre la superconductividad.

preguntas de examen

1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Electrones y huecos. ¿Cómo se forman en estado puro?
semiconductores?
Mecanismo de conducción en semiconductores puros.
Semiconductores donantes y aceptores.
Mecanismo de conducción en semiconductores de impurezas.
Cómo llevar a cabo electrón y hueco.
conductividad en semiconductores.
¿Qué es una transición electrón-hueco?
Explique por qué la transición electrón-hueco
puede rectificar la corriente alterna.
Transistor.

preguntas de examen

En qué portadores de carga están
electrolitos?
2. ¿Qué son los electrolitos? Qué
disociación electrolítica?
3. Ley de Faraday para electrólisis.
4. La ley combinada de la electrólisis
Faraday.

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Corriente eléctrica en metales. Belyaeva Tatyana Vasilievna MOU "Vysokoyarsk Sosh" región de Tomsk

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La Figura 1 muestra convenciones utilizado en los diagramas ¿Qué número indica .... ¿Cruzo de cables?. Yo clave? Timbre eléctrico III? ¿Fusible intravenoso? ¿Conexión de cable V? VI consumidores de electricidad?

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¿Cuáles son las partes del circuito eléctrico que se muestra en la figura? 1. Elemento, interruptor, lámpara, cables. 2. Elementos de batería, campana, interruptor, cables. 3. Elementos de batería, lámpara, interruptor, cables.

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¿Por qué no se enciende una lámpara de trabajo en el primer circuito cuando se cierra la llave? (Fig. 1) ¿Por qué no suena la campana en el segundo circuito cuando el circuito está cerrado? (Figura 2)

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¿Dónde debe ubicarse la fuente de corriente para que cuando se cierre la tecla K1, suene la campana y cuando se cierre la tecla K2, se encienda la lámpara? (Fig. 3)

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Precauciones de seguridad: Al trabajar con circuitos eléctricos, se deben observar las normas de seguridad. Es inaceptable tocar conductores desnudos, secciones defectuosas del circuito y polos de fuente.

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¿Cómo puedes evitar la acción de una corriente eléctrica si accidentalmente tocas un aparato eléctrico que resultó estar energizado? Esto requiere conexión a tierra, ya que la tierra es un conductor y, debido a su gran tamaño, puede contener una gran carga. ¿De qué materiales están hechas las puestas a tierra? La puesta a tierra está hecha de metal. Por qué se prefieren exactamente estas sustancias, responderemos después de estudiar el nuevo tema "Corriente eléctrica en metales". Escriba el tema de la lección en su cuaderno.

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¿A qué se llama metal? La más famosa de las primeras definiciones de metal fue dada a mediados del siglo XVIII por M.V. Lomonosov: “El metal es un cuerpo ligero que se puede forjar. Solo hay seis cuerpos de este tipo: oro, plata, cobre, estaño, hierro y plomo”. Dos siglos y medio después, se sabe mucho sobre los metales. Más del 75% de todos los elementos de la tabla de D. I. Mendeleev pertenecen a la cantidad de metales, y elegir una definición absolutamente precisa para los metales es una tarea casi imposible.

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Recordemos la estructura de los metales.. Un modelo de un metal es una red cristalina, en cuyos nodos las partículas realizan un movimiento oscilatorio caótico.

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Entonces, hay electrones libres en el metal. Esta es una de las condiciones para la existencia de una corriente eléctrica. ¿Enumere todas las condiciones necesarias para la existencia de una corriente eléctrica?

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¿Cómo se moverán los electrones libres en presencia de un campo eléctrico? La corriente eléctrica fluye a través del conductor debido a la presencia de electrones libres en él, que han escapado de las órbitas atómicas.

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el movimiento ordenado de electrones libres en los metales bajo la influencia de un campo eléctrico se denomina corriente eléctrica en los metales. ¿Crees que otras partículas, iones, se desplazan en el metal?

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Experimento realizado por el físico alemán Rikke en 1901. Se conectan en serie conductores del mismo volumen y forma, dos de cobre y uno de aluminio. Durante un año, existió una corriente eléctrica en el circuito, cuyas características no cambiaron. Durante este proceso, el grado de intensidad del fenómeno de difusión, que se produce cuando los metales entran en contacto, era el mismo que en ausencia de corriente eléctrica en el circuito. Así, el experimento confirmó las conclusiones de la teoría: la corriente eléctrica en el circuito no va acompañada de la transferencia de materia, los portadores de la carga eléctrica en los metales son los electrones libres.

Tema de la lección Corriente eléctrica en metales.

Una lección para aprender cosas nuevas con elementos de control y repetición.

Equipo: presentación, instalación para el experimento sobre el cambio de resistencia en función de la temperatura.

Metas y objetivos. 1. Formar conocimientos sobre los fundamentos de la teoría electrónica de la conductividad de los metales, fundamentación experimental y aplicación de la teoría en la práctica.

2. Ampliar los horizontes de los estudiantes con una historia sobre el fenómeno de la superconductividad.

3. Aprender a aplicar el conocimiento de la dependencia de la resistencia con la temperatura en la resolución de problemas.

4. Suscitar sentimientos patrióticos a través de la familiarización con la historia de los descubrimientos en el campo de la física del estado sólido.

Plan de estudios. (por diapositivas)

1.Hoy en la lección.

2. Repitamos. Se dan preguntas, cuyo conocimiento se requiere cuando se aprenden cosas nuevas.

3. El estudio de los nuevos: a) la conductividad eléctrica de diversas sustancias, b) la naturaleza de los portadores de carga en los metales; c) la teoría de la conductividad eléctrica de los metales; d) dependencia de la resistencia de la temperatura; e) termómetros de resistencia; f) superconductividad y sus aplicaciones.

4. Prueba de control. (Compruebe después de hacer clic con el mouse).

5. Fijación. Se proponen tres problemas para la dependencia de la resistencia con la temperatura. Las respuestas aparecen después de un clic del ratón. Los estudiantes toman los parámetros constantes necesarios de las tablas.

Ver el contenido del documento
"Presentación para la lección "Corriente eléctrica en metales", Grado 10".

Corriente eléctrica en metales

Savvateeva Svetlana Nikolaevna, profesora de física, MBOU "Escuela secundaria Kemetskaya" del distrito Bologovsky de la región de Tver.

HOY EN LA LECCIÓN

El secreto se vuelve claro. ¿Qué se esconde detrás del concepto "Portadores de corriente en los metales"?

¿Cuáles son las dificultades de la teoría clásica de la conductividad eléctrica de los metales?

¿Por qué se queman las bombillas incandescentes?

¿Por qué se queman cuando se encienden?

¿Cómo perder la resistencia?

REPETIR

• ¿Qué es la corriente eléctrica?
• ¿Cuáles son las condiciones para la existencia de una corriente?
• ¿Qué acciones de la corriente conoces?
• ¿Cuál es la dirección de la corriente?
• ¿Cuál es el valor de la corriente en un circuito eléctrico?
• ¿Cuál es la unidad de corriente?
• ¿De qué cantidades depende la intensidad de la corriente?
• ¿Cuál es la velocidad de propagación de la corriente en el conductor?
• ¿Cuál es la velocidad del movimiento ordenado de los electrones?
• ¿La resistencia depende de la corriente y el voltaje?
• ¿Cómo se formula la ley de Ohm para una sección de una cadena y para una cadena completa?

NATURALEZA DE LOS PORTADORES DE CARGA EN LOS METALES

La experiencia de Rikke (alemán) - ¡Año 1901! M = const, ¡estos no son iones!

Mandelstam y Papaleksi (1913)

Stewart y Tolman (1916)

En la dirección de la corriente -

Por І J I - q ⁄ m = e ⁄ m) es electrones!

La corriente eléctrica en los metales es el movimiento dirigido de electrones.

Teoría de la conductividad eléctrica de los metales.

P. Drusa, 1900:

• electrones libres - "gas electrónico";
• los electrones se mueven según las leyes de Newton;
• los electrones libres chocan con los iones de cristal. rejillas;
• al chocar, los electrones transfieren su energía cinética a los iones;
• la velocidad media es proporcional a la intensidad y, por tanto, a la diferencia de potencial;

R = f ( ρ, l, s, t)

termómetros de resistencia

Beneficios: Ayuda a medir temperaturas muy bajas y muy altas.

superconductividad

Mercurio en helio líquido

La explicación se basa en la teoría cuántica.

D. Bardeen, L. Cooper, D. Schrieffer (Amer.) y

N. Bogolyubov (co-estudiante en 1957)

Así como también:

• obtención de altas corrientes, campos magnéticos;
• transmisión de electricidad sin pérdidas.

prueba de control

• ¿Cómo se mueven los electrones libres en los metales?

A. En un orden estrictamente definido. B. Aleatoriamente. B. Ordenado.

• ¿Cómo se mueven los electrones libres en los metales bajo la acción de un campo eléctrico?

A. Desordenado. B. Ordenado. B. Ordenado en la dirección del campo eléctrico. G. Ordenadamente en la dirección opuesta al campo eléctrico.

• . ¿Qué partículas se encuentran en los nodos de la red cristalina de los metales y qué carga tienen?

A. Iones negativos. B. Electrones. B. Iones positivos.

• ¿Qué efecto de la corriente eléctrica se utiliza en las lámparas eléctricas?

A. Magnético. B. Térmica. B. Química. G. Ligeras y térmicas.

• ¿El movimiento de qué partículas se toma como la dirección de la corriente en el conductor?

A. Elektronov. B. Iones negativos. B. Cargas positivas.

• ¿Por qué los metales se calientan cuando pasa corriente a través de ellos?

A. Los electrones libres chocan entre sí. B. Los electrones libres chocan con los iones. B. Los iones chocan con los iones.

• ¿Cómo cambia la resistencia de los metales cuando se enfrían?

A. Aumentos. B. Disminuye. B. No cambia.

1 . B.2.G. 3.B. 4.G. 5.B. 6.B. 7.B.

RESOLVER EL PROBLEMA

1. Resistencia eléctrica de un filamento de tungsteno de una lámpara eléctrica a una temperatura de 23 °C es igual a 4 ohmios.

Encuentre la resistencia eléctrica del filamento a 0°C.

(Respuesta: 3,6 ohmios)

2. La resistencia eléctrica de un filamento de tungsteno a 0 °C es de 3,6 ohmios. Encuentra la resistencia eléctrica

A una temperatura de 2700 K.

(Respuesta: 45,5 ohmios)

3. La resistencia eléctrica del alambre a 20°C es de 25 ohmios, a 60°C es de 20 ohmios. Encontrar

Coeficiente de temperatura de la resistencia eléctrica.

(Respuesta: 0.0045 K¯¹)