Лучшим проводником электрического тока является. Какие вещества проводят электрический ток

Из физики известно, что электрический ток – это направленное движение электрически заряженных частиц. Разные вещества проводят электрический ток по-разному. По способности передавать электрические заряды вещества делятся на ПРОВОДНИКИ и НЕПРОВОДНИКИ электричества.

Проводниками называют тела, через которые электрические заряды могут проходить от заряженного тела к незаряженному, в проводниках имеется очень много свободных заряженных частиц. Хорошие проводники электричества – это металлы, почва, вода с растворенными в ней солями, кислотами или щелочами, графит и некоторые виды органических веществ. Тело человека также проводит электричество. Это можно показать на опыте с электроскопом. Зарядим электроскоп с помощью эбонитовой или стеклянной палочки, стрелка отклонится Затем дотронемся до заряженного электроскопа рукой. Стрелка тотчас вернётся в исходное положение – к нулю.

Заряд с электроскопа уходит в наше тело. В данном опыте с небольшим зарядом это не опасно, но ощутимо «щёлкает» по пальцам. А большие заряды и токи опасны для жизни и здоровья.

Из металлов лучшие проводники электричества – серебро, медь, алюминий. Даже в обычной водопроводной воде растворено столько всевозможных солей, что она является весьма хорошим проводником, и об этом нельзя забывать, работая с электрооборудованием в условиях повышенной влажности иначе можно получить весьма ощутимый удар током, это опасно.

Проходя через живой организм электрический ток производит разные действия: термическое – ожоги определённых участков тела, нагрев кровеносных сосудов, крови, нервов; электролитическое (или химическое) – разложение крови и других органических жидкостей; биологическое – раздражение и возбуждение живых тканей организма, что сопровождается непроизвольными судорожными сокращением мышц, в том числе мышц сердца и лёгких. В результате всего этого могут возникнуть различные нарушения в организме вплоть до полной остановки работы сердца и лёгких.

Непроводниками называют такие тела, через которые электрические заряды не могут переходить от заряженного тела к незаряженному, так как в диэлектриках очень мало свободных заряженных частиц. Непроводниками электричества, или диэлектриками, являются эбонит, янтарь, фарфор, резина, различные пластмассы, шелк, капрон, масла, воздух (газы), стекло, плексиглас, сухое дерево и бумага. Изготовленные из диэлектриков тела называются ИЗОЛЯТОРАМИ (от итальянского слова ИЗОЛЯРО – уединять).

Проводники служат для передачи на расстояние электрической энергии (электрического тока), именно из них, в основном, изготавливаются высоковольтные электрические кабели, бытовая электропроводка. Изоляторы используются для обособления, изолирования проводников и обеспечения безопасности людей при работе с электроприборами. Для передачи электроэнергии необходимо собрать замкнутую электрическую цепь, в которую входят источник электрической энергии, проводники, по которым от этого источника электрический ток поступает к потребителям электрической энергии, и сами потребители.

При проведении опытов по электричеству всегда используются и проводники, и диэлектрики. Например, используя два электроскопа, мы зарядили один из них отрицательным зарядом, полученным на эбонитовой палочке при её трении о шерсть. При этом стрелка электроскопа отклонилась, показывая наличие заряда на нём. Если затем взять металлический стержень на изолирующей пластмассовой рукоятке и соединить заряженный электроскоп с незаряженным, то по проводящему ток стержню заряды частично перейдут на второй электроскоп, а вот разрядки электроскопа, как в случае его касания голой рукой, не происходит, так как рукоятка не проводит ток к руке человека. Именно поэтому рукоятки различных инструментов, например отвёрток, плоскогубцев, кусачек, делают из непроводящих материалов.

Основные меры защиты от поражения электрическим током:

Обеспечение недоступности токоведущих частей, находящихся под напряжением, для случайного прикосновения,

Защитное заземление, защитное отключение электроприборов;

Использование по возможности низких напряжений, особенно во влажных помещениях;

Применение двойной изоляции.

Знание и соблюдение правил техники безопасности при работе с электрическим током и различными электроприборами обязательно и для взрослых, и для детей. Чтобы учащимся младших классов было легче запомнить эти правила, можно использовать различные запоминающиеся плакаты, стихи. Примеры я подобрал из различных источников, кое-что придумал сам и оформил как советы по электробезопасности в приложении 1 к моей работе. В приложении 2 приведены меры первой помощи при поражении электрическим током.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ РАЗЛИЧНЫХ ВЕЩЕСТВ

Электропроводность веществ можно испытать с помощью специального прибора, но мы использовали обычную электрическую цепь. Главный элемент любой электрической цепи – источник электрического тока. Без него электрическая цепь не будет работать. Когда вы включаете в розетку вилку питающего шнура телевизора, для электрического утюга, чайников и других электроприборов – потребителей электрической энергии, то вы, по сути, подключаетесь к электростанции – производителю этой электроэнергии.

Для того чтобы проверить электропроводность твердых веществ, я собрал электрическую цепь, в которую входили: источник тока, ключ для замыкания и размыкания цепи, лампа для того, чтобы проверить, есть ток или нет, и контакты для подключения вещества в цепь.

Когда контакты помещают в вещество, становится ясно, проводит ли это вещество ток. Если вещество проводит электрический ток, цепь замыкается, и лампочка загорается. Если вещество неэлектропроводно, цепь остается разомкнутой, и лампочка не горит.

Опыт 1. Исследование твердых веществ.

В таблице 1 указаны десять твердых веществ, которые мы исследовали на электропроводность. В результате проверки выяснилось,

Таблица 1.

алюминий + пластмасса –

сталь + стекло –

латунь + орг. стекло –

медь + магнит –

древесина – резина – что алюминий, сталь, латунь, медь проводят электрический ток, а древесина, пластмасса, стекло, оргстекло, магнит и резина не проводят электрический ток.

Опыт 2. Исследование жидких веществ.

Для того, чтобы проверить электропроводность жидких веществ, мы изменили электрическую цепь (рис. 5). Кроме источника тока и ключа в цепь добавили амперметр вместо лампы и электролитический стакан вместо контактов.

Таблица 2.

чистая вода –

раствор поваренной соли +

раствор медного купороса +

раствор морской соли +

раствор сахара –

В электролитический стакан мы помещали разные жидкости. Если у амперметра при замыкании цепи стрелка отклонялась, значит, данная жидкость проводит электрический ток.

В результате нашего эксперимента выяснилось, что раствор поваренной соли, медного купороса и морской соли проводит электрический ток, а чистая вода и сахарный сироп – нет.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проведённые опыты подтвердили, что некоторые вещества хорошо проводят ток, это различные металлы и растворы солей. Другие твёрдые и жидкие вещества являются диэлектриками, т. е. непроводниками, это пластмассы или резина, из которых делают изоляцию электропроводов и корпуса электрических приборов, и многие другие вещества.

Моя работа достаточно важна для меня и других школьников, так как для безопасной работы с электрическими приборами дома и в школе нужно знать, как поступать в некоторых жизненных ситуациях. Например, человека ударило током от оборванного провода. Ни в коем случае нельзя трогать этот провод и человека голыми руками. Нужно отодвинуть провод с помощью какого-то не проводящего ток предмета, например сухой деревянной палки.

Чтобы научить учеников младших классов правилам электробезопасности, можно использовать подготовленные мной советы.

При изучении тепловых явлений говорилось, что по способности проводить теплоту вещества делятся на хорошие и плохие проводники тепла.

По способности передавать электрические заряды вещества также делятся на несколько классов: проводники, полупроводники и непроводники электричества.

Проводниками называют тела, через которые электрические заряды могут переходить от заряженного тела к незаряженному.

Хорошие проводники электричества — это металлы, почва, вода с растворёнными в ней солями, кислотами или щелочами, графит. Тело человека также проводит электричество. Это можно обнаружить на опыте. Дотронемся до заряженного электроскопа рукой. Листочки тотчас опустятся. Заряд с электроскопа уходит по нашему телу через пол комнаты в землю.

а — железо; б — графит

Из металлов лучшие проводники электричества — серебро, медь, алюминий.

Непроводниками называют такие тела, через которые электрические заряды не могут переходить от заряженного тела к незаряженному.

Непроводниками электричества, или диэлектриками , являются эбонит, янтарь, фарфор, резина, различные пластмассы, шёлк, капрон, масла, воздух (газы). Изготовленные из диэлектриков тела называют изоляторами (от итал. изоляро — уединять).

а — янтарь; б — фарфор

Полупроводниками называют тела, которые по способности передавать электрические заряды занимают промежуточное положение между проводниками и диэлектриками.

В природе полупроводники распространены достаточно широко. Это оксиды и сульфиды металлов, некоторые органические вещества и др. Наибольшее применение в технике нашли германий и кремний.

Полупроводники при низкой температуре не проводят электрический ток и являются диэлектриками. Однако при повышении температуры в полупроводнике начинает резко увеличиваться число носителей электрического заряда, и он становится проводником.

Почему это происходит? У полупроводников, таких как кремний и германий, в узлах кристаллической решётки атомы колеблются около своих положений равновесия, и уже при температуре 20 °С это движение становится настолько интенсивным, что химические связи между соседними атомами могут разорваться. При дальнейшем повышении температуры валентные электроны (электроны, находящиеся на внешней оболочке атома) атомов полупроводников становятся свободными, и под действием электрического поля в полупроводнике возникает электрический ток.

Характерной особенностью полупроводников является возрастание их проводимости с повышением температуры. У металлов же при повышении температуры проводимость уменьшается.

Способность полупроводников проводить электрический ток возникает также при воздействии на них света, потока быстрых частиц, введении примесей и др.

а — германий; б- кремний

Изменение электропроводности полупроводников под действием температуры позволило применять их в качестве термометров для замера температуры окружающей среды, широко применяют в технике. С его помощью контролируют и поддерживают температуру на определённом уровне.

Повышение электропроводности вещества под воздействием света носит название фотопроводимость . Основанные на этом явлении приборы называют фотосопротивлениями . Фотосопротивления применяются для сигнализации и в управлении производственными процессами на расстоянии, сортировке изделий. С их помощью в экстренных ситуациях автоматически останавливаются станки и конвейеры, предупреждая несчастные случаи.

Благодаря удивительным свойствам полупроводников, они широко используются при создании транзисторов, тиристоров, полупроводниковых диодов, фоторезисторов и другой сложнейшей аппаратуры. Применение интегральных микросхем в теле-, радио- и компьютерных приборах позволяет создавать устройства небольших, а порой и ничтожно малых размеров.

Вопросы

1. На какие группы делят вещества по способности передавать электрические заряды?
2. Какой характерной особенностью обладают полупроводники?
3. Перечислите области применения полупроводниковых приборов.

Упражнение 22

1. Почему заряженный электроскоп разряжается, если его шарика коснуться рукой?
2. Почему стержень электроскопа изготавливают из металла?
3. К шарику незаряженного электроскопа подносят тело, заряженное положительно, не касаясь его. Какой заряд возникнет на листочках электроскопа?

Это любопытно…

Способность тела к электризации определяется наличием свободных зарядов. В полупроводниках концентрация носителей свободного заряда увеличивается с ростом температуры.

Проводимость, которая осуществляется свободными электронами (рис. 43), называется электронной проводимостью полупроводника или проводимостью n-типа (от лат. negativus — отрицательный). При отрыве электронов от атомов германия в местах разрыва образуются свободные места, которые не заняты электронами. Эти вакансии получили название «дырки». В области образования дырки возникает избыточный положительный заряд. Вакантное место может быть занято другим электроном.

Электрон, перемещаясь в полупроводнике, создаёт возможность заполнения одних дырок и образования других. Возникновение новой дырки сопровождается появлением свободного электрона, т. е. идёт непрерывное образование пар электрон — дырка. В свою очередь, заполнение дырок приводит к уменьшению числа свободных электронов. Если кристалл поместить в электрическое поле, то будет происходить перемещение не только электронов, но и дырок. Направление перемещения дырок противоположно направлению движения электронов.

Проводимость, которая возникает в результате перемещения дырок в полупроводнике, называется дырочной проводимостью или проводимостью р-типа (от лат. positivus — положительный). Полупроводники подразделяют на чистые полупроводники, примесные полупроводники n-типа, примесные полупроводники р-типа.

Чистые полупроводники обладают собственной проводимостью. В создании тока участвуют свободные заряды двух типов: отрицательные (электроны) и положительные (дырки). В чистом полупроводнике концентрация свободных электронов и дырок одинакова.

При введении в полупроводник примесей возникает примесная проводимость. Изменяя концентрацию примеси, можно менять и число носителей заряда того или иного знака, т. е. создавать полупроводники с преимущественной концентрацией отрицательного или положительного заряда. Примесные полупроводники n-типа обладают электронной проводимостью. Основными носителями заряда являются электроны, а неосновными — дырки.

Примесные полупроводники р-типа обладают дырочной проводимостью. Основными носителями заряда являются дырки, а неосновными — электроны.

Представляет собой соединение полупроводников р- и л-типа. Сопротивление области контакта зависит от направления тока. Если диод включить в цепь, чтобы область кристалла с электронной проводимостью n-типа была подсоединена к положительному полюсу, а область с дырочной проводимостью р-типа к отрицательному полюсу, то тока в цепи не будет, так как переход электронов из n-области в р-область затрудняется.

Если р-область полупроводника подключить к положительному полюсу, а n-область к отрицательному, то в этом случае ток проходит через диод. За счёт диффузии основных носителей тока в чужой полупроводник в области контакта образуется двойной электрический слой, препятствующий движению зарядов. Внешнее поле, направленное от р к n, частично компенсирует действие этого слоя, и при увеличении напряжения ток быстро возрастает.

Проводниками электрического тока могут быть совсем разные вещества. Например, и кусок металлической проволоки, и морская вода являются электропроводниками. Но электроток в них различен по своей природе. Поэтому они разделены на две группы:

• первого рода с проводимостью, основанной на электронах;
• второго рода с проводимостью, основанной на ионах.

Электропроводники первого рода это все металлы и углерод. Представителями второго рода являются кислоты, щёлочи, растворы и расплавы солей, которые называют «электролитами».

• Ток в проводниках течёт при любых значениях напряжения и прямо пропорционален величине напряжения.

Наилучшими электропроводниками при обычных условиях являются серебро, золото, медь и алюминий. Медь и алюминий наиболее широко используются для изготовления различных проводов и кабелей из-за более низкой цены. Хорошим жидким проводником первого рода является ртуть. Хорошо проводит электрический ток и углерод. Но из-за отсутствия гибкости его применение невозможно. Однако созданная относительно недавно форма углерода графен позволяет изготавливать нити и шнуры из нитей.

Но графеновые шнуры имеют сопротивление, которое для токопроводов является недопустимо большим. Поэтому их используют в электронагревателях. В этом качестве графеновый шнур превосходит металлические проволочные аналоги на основе сплава никеля и хрома, поскольку может обеспечить более высокую температуру. Аналогичным образом используются проволочные электропроводники из вольфрама. Из них изготовлены спирали ламп накаливания и электроды газоразрядных ламп. Вольфрам является самым тугоплавким электропроводником.

Процессы в проводниках

Электрический ток, протекающий в проводнике, оказывает на него определённые воздействия. В любом случае происходит увеличение температуры. Но возможны также и химические реакции, которые приводят к изменению физических и химических свойств. Наибольшим изменениям подвержены электропроводники второго рода. Электрический ток в них вызывает электрохимическую реакцию, называемую электролизом.

В результате ионы проводника второго рода получают вблизи электрических полюсов необходимые заряды и восстанавливаются до состояния, которое было до появления кислоты, щёлочи или соли. Электролиз широко используется для получения многих чистых химических веществ из природного сырья. Способом электролиза расплавов получают чистый алюминий и некоторые другие металлы.

Проводники первого и второго рода могут не только проводить электрический ток при подаче на них внешнего напряжения. При взаимодействии, например свинца с кислотой, то есть проводника первого рода с проводником второго рода, возникает электрохимическая реакция, обеспечивающая выделение электрической энергии. На этом основано устройство аккумуляторов .

Электропроводники первого рода также могут изменяться при контакте друг с другом. Например, контакт медного и алюминиевого проводника является плохим решением без специального покрытия его. Влажности воздуха оказывается достаточно для разрушения в месте контакта электрохимической реакцией. Поэтому рекомендуется защищать подобные соединения лаком или аналогичными веществами.

У некоторых проводников первого рода при значительном охлаждении возникает особое состояние, пребывая в котором они не оказывают электрическому току сопротивление. Это явление называется сверхпроводимостью. Классическая сверхпроводимость соответствует значению температуры, близкой к состоянию жидкого гелия. Однако по мере выполнения исследований обнаружились новые сверхпроводники с более высокими значениями температуры.

• Экономически оправданное использование сверхпроводимости является одной из приоритетных целей современной энергетики.

Электрический ток может течь не только в проводниках первого и второго рода. Есть ещё полупроводники и газы, которые так же проводят электроток. Но это уже совсем другая история…

Электроскоп

— это простейший прибор для обнаружения электрических зарядов и приблизительного определения их величины.

Простейший школьный электроскоп изображен на рисунке. В нём металлический стержень (3) с листочками (4) пропущен через пластмассовую пробку (5) (втулку), вставленную в металлический корпус (1). Корпус с обеих сторон закрыт стёклами (2).

Если к положительно заряженному электроскопу поднести тело, заряженное таким же знаком, как электроскоп, то его листочки разойдутся сильнее.

Приближая к электроскопу тело, заряженное противоположным по знаку зарядом, заметим, что угол между листочками электроскопа уменьшится.

Таким образом, заряженный электроскоп позволяет обнаружить, каким зарядом наэлектризовано то или иное тело.

По отклонению листочков электроскопа можно определить также, увеличился или уменьшился его заряд. Чем больше угол, на который разойдутся листочки электроскопа при его электризации, тем сильнее он наэлектризован. Значит, тем больший электрический заряд на нём находится.

Существует еще один вид электроскопа — электрометр .

В нем вместо лепестков на металлическом стержне укреплена стрелочка. Она, заряжаясь от стержня, отталкивается от него на некоторый угол.

По способности передавать электрические заряды вещества делятся на проводники, полупроводники и непроводники электричества.

Проводниками называют тела, через которые электрические заряды могут переходить от заряженного тела к незаряженному.

Хорошие проводники электричества — это металлы, почва, вода с растворёнными в ней солями, кислотами или щёлочами, графит. Тело человека также проводит электричество. Это можно обнаружить на опыте. Дотронемся до заряженного электроскопа рукой. Листочки тотчас опустятся. Заряд с электроскопа уходит по нашему телу через пол комнаты в землю.
Из металлов лучшие проводники электричества — серебро, медь, алюминий.

Непроводниками называют такие тела, через которые электрические заряды не могут переходить от заряженного тела к незаряженному.

Непроводниками электричества, или диэлектриками, являются эбонит, янтарь, фарфор, резина, различные пластмассы, шёлк, капрон, масла, воздух (газы). Изготовленные из диэлектриков тела называют изоляторами.

Полупроводниками называют тела, которые по способности передавать электрические заряды занимают промежуточное положение между проводниками и диэлектриками.

К полупроводникам относятся кремний, германий, селен и др. У полупроводников способность проводить электрические заряды резко увеличивается при повышении температуры.

Проводники электричества — Справочник химика 21

    Электрические и оптические свойства. Наиболее важной нз электрических характеристик элементарных веществ является электрическая проводимость, с которой, собственно, в значительной мере связана классификация элементарных веществ. Так, элементарные металлы являются проводниками электричества первого рода, металлоиды—полупроводниками, элементарные окислители — диэлектриками, благородные газы — скользящими проводниками электричества. [c.115]
    Графит — огнеупорный, теплопроводный материал, хорошо переносит резкую смену температур, поэтому его используют для изготовления плавильных тиглей. В противоположность алмазу графит — довольно хороший проводник электричества и находит применение [c.84]

    Реагенты, а также ионизированные или способствующие ионизации реагентов вещества, обеспечивающие прохождение электрического тока эта часть системы является ионным проводником электричества (проводник И рода] и называется электролитом. [c. 12]

    Химическим гальваническим элементом называют устройство, в котором энергия химической реакции преобразуется в электрическую. Примером может служить элемент Якоби — Даниэля (рис. 10.1). Он состоит из двух электродов — медной пластинки, погруженной в раствор сульфата меди, и цинковой пластинки, погруженной в раствор сульфата цинка. Соединение между электродами осуществляется посредством солевого (электролитического) мостика, который представляет собой либо сифон, заполненный насыщенным раствором электролита, либо изогнутую стеклянную трубку, заполненную агар-агаром с каким-либо электролитом. Такой студнеобразный раствор не выливается из сифона и является хорошим проводником электричества. [c.82]

    Алюминий — прекрасный проводник электричества. При одинаковой массе его проводимость примерно в два раза выше, чем у меди. Большинство линий электропередач сделаны из алюминия. Кратко области применения этого металла суммированы на рис. 11.12. [c. 161]

    Совершенно чистая вода совсем не проводит электричество, являясь диэлектриком, но малейшая примесь постороннего тела переводит воду в разряд проводников электричества. [c.56]

    Предельным случаем такого процесса конденсации циклов является графит, состоящий из атомных плоскостей с гексагональными циклами, в которых делокализация электронов простирается на всю плоскость. Благодаря наличию делокализованных электронов графит является хорошим проводником электричества в отличие от алмаза, который обладает свойствами диэлектрика. Графит можно рассматривать как двумерный металл, в котором подвижность электронов ограничена отдельными атомными плоскостями, упакованными в стопку. [c.301]

    Свойства серебра. Серебро — уникальный катализатор окисления этилена. Все катализаторы, практически используемые для этой реакции, основаны на серебре. Серебро — лучший среди проводников электричества (его электропроводность составляет 1,67 мкОм/см) и лучший после алмаза проводник тепла с теплопроводностью 4,29 Вт/(см-К). Данные об адсорбции на чистом металлическом серебре этилена, окиси этилена, воды и диоксида углерода противоречивы, так как очень трудно получить чистую поверхность серебра, но можно утверждать, что ни одно из этих соединений не адсорбируется на серебре достаточно хорошо. Окись этилена и в гораздо меньшей степени диоксид углерода могут адсорбироваться и затем быстро реагировать и разлагаться на поверхности серебра, загрязняя ее кислородсодержащими формами. Трудность, сопряженная с получением чистых и воспроизводимых поверхностей, показана в работе [20] и других. [c.226]

    ЧТО дает (аналогично последовательному включению проводников электричества) - [c.83]

    Элементы, активируемые аммиаком. Принцип устройства таких элементов основан на том, что некоторые соли становятся, хорошими проводниками электричества при насыщении их аммиаком. К таким солям относится, например, роданистый аммоний, поглощающий аммиак с большой скоростью и образующий электропроводную, жидкость, которая имеет невысокое давление насыщенных паров аммиака.  [c.45]

    На основе более поздних работ процессы, протекающие на положительном электроде, были представлены по-иному. Гидрат закиси никеля — плохой проводник электричества. Окисление при заряде начинается в месте соприкосновения частиц этого гидрата с токопроводящей добавкой. При этом электрохимические процессы на электроде протекают в твердой фазе на границе соприкосновения ее с электролитом. [c.84]

    Проверка формулы Рэлея на опытах показала, что применение ее ограничено. Во-первых, она применима только к золям, в которых вещество дисперсной фазы не является проводником электричества и совершенно неприменима к металлическим золям, так как в окраске их решающую роль играет поглощение (т. е. абсорбция) света. Во-вторых, даже для систем с частицами из непроводников это уравнение применимо только лишь для типичных золей, т. е. для частиц размером от 5 до 100 нм. [c.296]

    Электрическая проводимость и подвижность ионов, очевидно, являются характеристиками способности раствора электролита быть проводником электричества, а поэтому должны быть связаны друг с другом. Для установления вида этой связи следует воспользоваться законом Ома в дифференциальной форме  [c.216]

    Если газу сообщить столь большую энергию, что от его молекул начнут отрываться электроны, тов предоставленном ему пространстве будут находиться положительно и отрицательно заряженные частицы. Происходит термическая ионизация, в результате которой газ становится проводником электричества, переходя в плазменное состояние. Между плазмой и газом нет резкого различия. Но оно возникает, как только вещество попадает в электрическое или магнитное поле в этом случае движение частиц в плазме становится упорядоченным. [c.240]

    Чистый алюминий представляет собой легкий серебристо-белый металл (плотность 2,7 г/см — почти в три раза легче железа), очень пластичный, ковкий и тягучий, т. пл. = 660°, т. кип. = 2450°. После серебра и меди металлический алюминий — лучший проводник электричества и тепла. [c.333]

    При погружении малоактивного металла — меди, например,— в раствор ее соли будет иметь место обратный процесс, т. е. переход ионов металла из раствора в кристаллическую решетку металла. В данном случае поверхность металла приобретает положительный заряд, а прилегающий к ней слой раствора—отрицательный (за счет избытка в растворе анионов). Здесь также возникает двойной электрический слой и, следовательно, определенный электродный потенциал. Таким образом, при погружении металлов в растворы их солей более активные из них (2п, Мд, Ре и др.) заряжаются отрицательно, а менее активные (Си, Ag, Аи и др.) положительно. Потенциал каждого электрода зависит оТ природы металла, концентрации (точнее активности) его ионов в растворе, а также от температуры. Если цинковую и медную пластинки соединить проводником электричества, то электроны с цинковой пластинки устремляются по нему к медной, в цепи появляется электрический ток, который может быть измерен гальванометром О. [c.156]

    В окислительно-восстановительных реакциях переход электронов от восстановителей к окислителям происходит непосредственно при контакте частиц и энергия химической реакции превращается в теплоту. Но эти реакции можно проводить и в таких условиях, когда процессы окисления и восстановления пространственно разделены, т. е. восстановитель отдает электроны окислителю через проводник электричества, в результате чего образуется поток электронов (электрический ток) в металлическом проводнике. [c.188]

    Лучшими проводниками электричества являются серебро, медь, золото и алюминий. Эти же металлы являются наиболее теплопроводными. Важным свойством металлов является пластичность — способность прокатываться в тонкие листы, вытягиваться в проволоку Пластичность металлов уменьшается в ряду Аи, Ад, Си, РЬ, 2п, Ре. [c.318]

    Согласно современным представлениям в металлическом кристалле электроны ведут себя не так, как в отдельных, свободных атомах, например в атомах паров металла. В последнем случае электроны могут располагаться в каждом атоме лишь на ограниченном числе энергетических уровней. В кристалле же эти энергетические уровни для валентных электронов расширяются вследствие объединения одинаковых уровней всех отдельных атомов данного кристалла. Такие объединения называются электронными зонами, или полосами. Электроны, принимающие участие в химической связи (валентные), располагаются в отдельной зоне, называемой валентной. Выще располагается свободная от электронов энергетическая зона, или зона проводимости. В металлах при наложении разности электрических потенциалов электроны легко переходят из нижней валентной зоны в верхнюю свободную зону проводимости. Именно поэтому металлы являются хорошими проводниками электричества. [c.164]

    К металлам обычно относят простые вещества, являющиеся хорошими проводниками электричества (проводники первого рода) и тепла, обладающие характерным металлическим блеском (высокой способностью отражать свет), непрозрачностью, вязкостью, ковкостью, тягучестью. Металлические свойства сохраняются только в твердом и жидком состояниях, в парах они исчезают. Типичными металлами являются натрий, калий, железо, медь, золото и др. [c.215]

    Подобные материалы, которые в нормальном состоянии являются диэлектриками, а в возбужденном (под действием теплоты или света) —-проводниками электричества, называют полупроводниками. У полупроводников ширина запрещенной зоны А составляет от 0,1 до 3 эВ. [c.75]

    УА-группу составляют пять элементов азот Ы, фосфор Р, мышьяк Аз, с у р ь м а 8Ь и в и С М у т В1. Наличие пяти электронов на внещнем энергетическом уровне их атомов (rts np ) придает им окислительные свойства, т. е. способность проявлять в соединениях степень окисления, равную —3. Однако по мере увел чения числа энергетических уровней в атоме и особенно при проявлении экранирующего ядро предвнешнего -подуровня, начиная с мышьяка, неметаллический характер элементов заметно ослабевает. Азот — типичный неметалл фосфор — неметалл, но в одной из своих модификаций — черной, получаемой при 200°С и 1,2 ГПа (12 000 атм), — проявляет полупроводниковые свойства мышьяк и сурьма в своих более устойчивых модификациях проявляют полупроводниковые свойства и, наконец, висмут — металл, проявляющий хрупкость, что характерно для неметаллических кристаллов. Усиление металлических черт в характере элементов явно проявляется в значениях ширины запрещенной зоны (см. рис-. 28) для кристаллов простых веществ, образованных ими. Так, (Для черного фосфора А =1,5 эВ, для серого мышьяка 1,2 эВ, для серой сурьмы 0,12 эВ, а висмут является проводником электричества. [c.251]

    В полупроводнике, представляющем собой химическое соединение, свободных носителей тока нет. Только тепловое движение, поглощение света или другие энергетические факторы приводят к возбуждению электронов и делают вещество проводником электричества. Тепловое движение ослабевает с понижением температуры, соответственно убывает и электропроводность полупроводников, падая до нуля. При достаточно низкой температуре полупроводник становится изолятором, и резкой границы между ними нет. В то же время металл нельзя превратить в проводники другого типа термической обработкой. [c.160]

    Если в твердом состоянии перемещения ионов под действием внешнего электрического поля практически ничтожны, то в жидком состоянии, наоборот, ионы подвижны, и расплавленные ионные соединения являются хорошими проводниками электричества проводимость осуществляется этими ионами.  [c.111]

    Ковалентные решетки — плохие проводники электричества. Действительно, поскольку они построены из атомов, ионная проводимость исключена. С другой стороны, все электроны внешней оболочки использованы для образования связей значит, электронная проводимость не может осуществляться из-за отсутствия свободных электронов. [c.113]

    Электронное облако внутри решетки легко привести в движение с помощью электрического ноля следовательно, металл — хороший проводник электричества однако трудно вырвать электрон из металла, поскольку между ансамблем положительных ионов и электронами действуют силы притяжения. [c.116]

    Ковалентные решетки — плохие проводники электричества. Ионная проводимость в них невозможна, так как они построены из атомов. Электронная проводимость также исключена, потому что все электроны внешней оболочки использованы для образования связей и свободных электронов нет. [c.32]

    Явление радиоактивности было обнаружено в 1896 г. французским ученым Анри Беккерелем. Он заметил, что уран и его соединения излучают невидимые лучи, которые вызывают почернение в темноте фотографической пластинки, а также ионизируют воздух и делают его проводником электричества. [c.27]

    Ртуть — единственный жидкий при комнатной температуре металл. Его символ, Hg, происходит из латинского слова hydrargyrum, что значит подвижное или жидкое серебро. Ртуть имеет важные области применения, часть которых обусловлены именно ее жидким состоянием. Как прекрасный проводник электричества она используется в тихих переключателях света. Также ее можно найти в термометрах, термостатах, ртутных уличных лампах, флуоресцентных лампах и в некоторых красках. В жидком виде ртуть не особенно опасна, однако ее пары весьма опасны для здоровья. Поскольку жидкая ртуть медленно испаряется, необходимо избегать прямого контакта с ней. [c.73]

    Электролитами называются вещества, молекулы которых в определенных условиях распадаются на положительно и отрицательно заряженные ионы. Этот процесс получил название электролитической диссоциации. Ионы подвергщегося диссоциации электролита способны переносить электричество. В связи с этой способностью электролиты назьшают проводниками электричества второго рода в отличие от проводников первого рода — металлов, в которых электричество переиосигся посредством электронов. [c.171]

    Электромагнитные и оптические свойства. Элементарные металлы являются проводниками электричества первого рода. Способность металлов проводить электричество—их электрическая проводимость — обусловлена наличием в их криста 1Л 1ческнх решетках электронов, находящихся в состоянии проводимости. Энергетическое состояние электронов проводимости обусловлено расщен-лением электронных урорней в зависимости от расстояния между центрами атомов в кристалле (рис. 31). Наличие электронов проводимости может быть доказано посредством исследования эф- [c.218]

    Электрохимия — это наука, которая изучает закономерности, связанные с взаимным превращением химической и электрической форм энергии. Взаимное превращение этих форм энергии совершается в электрохимических системах. Непременными составными частями электрохимической системы являются ионный проводник электричества — электролит два металлических электрода, которые создают контакт двух фаз — жидкой и твердой внешняя цепь — металл1 ческий проводник, обеспечивающий прохождение тока между электродами. Для того чтобы знать, каким закономерностям подчиняются электрохимические реакции, от чего зависит их скорость, что является источником электрической энергии в электрохимической системе и каков механизм прохождения электрического тока, необходимо изучить свойства растворов электролитов, электрохимические равновесия на поверхности раздела двух фаз, термодинамику электрохимических систем и кинетику электродных процессов. [c.6]

    На рис. 4.44 и 4.45 изобраясена резкая граница межд> валентной зоной и зоной проводимости. В действительности эта граница размыта вследствие теплового движения электроны могут переходить с верхних уровней валентной зоны на нижние уровни зоны проводимости. Способность этих электронов свободно передвигаться по кристаллу и переносить энергию из одной его части (нагретой) в другую (холодную) служит причиной высокой теплопроводности металлов. Таким образом, и электрическая проводимость и теплопроводность металлов обусловлены возможностью свободного передвижения электронов зоны проводимости. Именно поэтому для большинства металлов наблюдается параллелизм между этими величинами. Например, лучшие проводники электричества — серебро и медь — обладают и наиболее высокой теплопроводностью. [c.150]

    В 1 было отмечено, что каждый металл обладает специфическими, присупхими только ему свойствами. Так, серебро является наилучшим проводником электричества, и и наиболее важных и точных электрических схемах (например, в электронной аппаратуре на космических спутниках). Золото является наиболее пластичным из металлов, и оно используется именно тогда, когда необходимы максимально тонкие пластинки (вспомните опыт Резерфорда). [c. 320]

    Пусть проводник электричества, заключенный в трубку (см. рис. VIII. 1), однороден не только в плоскости Z —у, но и по оси X, и по этой оси нет градиентов температуры и давления. Наложим внешнее электрическое поле с напряженностью д( /дх = grad ф О ([c.447]

    Естественная радиоактивность. Явление радиоактивности было открыто в 1896 г. известным французским физиком АнриБек-керелем , который установил, что металлический уран, а также его минералы и соединения испускают невидимое излучение. Воздух по соседству с препаратами становится хорошим проводником электричества. Излучение вызывало почернение фотографической пластинки, завернутой в черную бумагу или закрытой непрозрачными предметами. Излучательная способность урансодержащего препарата не зависела от температуры, от его агрегатного состояния, а определялась только содержанием урана. Беккерель из этих наблюдений сделал заключение, что способностью к излучению обладают атомы урана. [c.393]

    Серебро употребляется в электромашиностроении и приборостроении как очень хороший и малоокисляющийся проводник электричества. Серебро входит в состав припоев (ПСр40), используется как защитное покрытие для других металлов, а его соединения (AgBr) применяют для производства фоточувствительных материалов. [c.385]

---

Физики нашли металл, проводящий электричество без нагревания

Недавно исследователи из США сообщили об открытии металла, который проводит электричество и при этом практически не проводит тепло – невероятно полезное свойство, которое совершенно не соответствует сложившемуся представлению о том, как работают проводники.

Существование такого свойства у металла противоречит закону Видемана-Франца, который гласит, что хорошие проводники электричества также будут пропорционально хорошими проводниками тепла. Например, по этой причине моторы или различные электрические бытовые приборы нагреваются при их регулярном использовании и их необходимо охлаждать.

Исследователи показали, что такой закон совершенно не применим к двуокиси ванадия (VO₂) – вещество, которое уже хорошо известно учёным благодаря странной способности «переключаться» между состояниями прозрачного диэлектрика и электропроводящего металла при температуре 67 градусов по Цельсию.

«Совершенно неожиданная находка, — говорит ведущий автор исследования материаловед Цзюньцяо У (Junqiao Wu) из Калифорнийского университета в Беркли. – Она демонстрирует серьёзное нарушение в хрестоматийном законе, который считался неопровержимым для обыкновенных проводников. Открытие имеет фундаментальное значение для понимания основ электронного поведения новых проводников».

Примечательно, что исследование учёных не только поможет узнать больше о неожиданных свойствах проводников, но оно также может пригодиться и в быту. Например, такой металл однажды можно было бы использовать для преобразования отработанного тепла из двигателей или электронных приборов обратно в электричество, или создавать улучшенные оконные покрытия, которые смогут сохранять прохладу в зданиях.

Наличие такого свойства у металла противоречит закону Видемана-Франца.

Специалисты уже знают о некоторых других материалах, которые проводят электричество лучше, чем тепло. Но они демонстрируют такие свойства только при температурах в сотни градусов ниже нуля по Цельсию (что довольно непрактично для любого реального применения). В то же время двуокись ванадия является проводником только при температурах выше комнатной. Следовательно, ему можно найти больше применений на практике.

Отмечается, что учёные, изучая это странное свойство вещества, наблюдали за тем, как движутся электроны внутри кристаллической решётки двуокиси ванадия, а также определяли, сколько при этом вырабатывается тепла. Выяснилось, что теплопроводность VO2 была в десять раз меньше, чем значение, предсказанное законом Видемана-Франца.

Причина этому, как представляется, может крыться в том, что «электроны оксида ванадия двигались в унисон друг с другом, как жидкость, а не как отдельные частицы в обыкновенных металлах», считает У.

«Для электронов тепло – это случайное движение. Обыкновенные металлы эффективно переносят тепло, поскольку существует множество различных возможных микроскопических конфигураций, между которыми отдельные электроны могут переключаться, — поясняет учёный. – Напротив, согласованное движение электронов в двуокиси ванадия пагубным образом сказывается на передаче тепла из-за меньшего количества конфигураций, между которыми электроны смогли бы «перепрыгивать».

Исследователи также смешивали диоксид ванадия с другими металлами, чтобы таким образом «настроить» объём тока и тепла, которое вещество проводило. Такие возможности очень пригодились бы для будущих применений, добавляют учёные.

Например, когда специалисты добавляли металл вольфрам к двуокиси ванадия, они снижали температуру, при которой материал становился металлическим, а также делали его лучшим проводником тепла.

Но в любом случае учёным предстоит провести ещё много исследований прежде, чем интересный материал найдёт применение в обычной жизни. Первые результаты научной работы и описание необычных свойств двуокиси ванадия опубликованы в научном издании Science.

Добавим, что ранее оказалось, что графен проводит электричество в 10 раз лучше, чем предсказывала теория.

Физика 8 класс. Проводники и диэлектрики. Электрический ток в металлах и электролитах :: Класс!ная физика

Физика 8 класс. ПРОВОДНИКИ И ДИЭЛЕКТРИКИ

Проводник — это тело, внутри которого содержится достаточное количество свободных электрических зарядов, способных перемещаться под действием электрического поля.
В проводниках возможно возникновение электрического тока под действием приложенного электрического поля.
Все металлы, растворы солей и кислот, влажная почва, тела людей и животных — хорошие проводники электрических зарядов.

___

Изолятор ( или диэлектрик ) — тело не содержащее внутри свободные электрические заряды.
В изоляторах электрический ток невозможен.
К диэлектрикам можно отнести — стекло, пластик, резину, картон, воздух. тела изготовленные из диэлектриков называют изоляторами.
Абсолютно непроводящая жидкость – дистиллированная, т.е. очищенная вода,
(любая другая вода (водопроводная или морская) содержит какое-то количество примесей и является проводником)

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК В МЕТАЛЛАХ

В металле всегда существует большое количество свободных электронов.
Электрический ток в металлических проводниках — это упорядоченное движение свободных электронов под действием электрического поля, создаваемого источником тока.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК В ЖИДКОСТЯХ

Электрический ток могут проводить растворы солей и кислот, а также обычная вода ( кроме дистиллированной).
Раствор, способный проводить электрический ток, называется электролитом.
В растворе молекулы растворяемого вещества под действием растворителя превращаются в положительные и отрицательные ионы. Ионы под действием приложенного к раствору электрического поля могут перемещаться: отрицательные ионы — к положительному электроду, положительные ионы – к отрицательному электроду.
В электролите возникает электрический ток.
При прохождении тока через электролит на электродах выделяются чистые вещества, содержавшиеся в растворе. Это явление называется электролизом.
В результате действие электрического тока в электролите происходят необратимые химические изменения, и для дальнейшего поддержания электрического тока его необходимо заменить на новый.

ИНТЕРЕСНО …

В 17 веке после того как Уильям Гильберт установил, что многие тела обладают способностью электризоваться при их натирании, в науке считалось, что все тела по отношению к электризации делятся на два вида: на способные электризоваться при трении, и на тела, не электризующиеся при трении.
Только в первой половине 18 века было установлено, что некоторые тела обладают, кроме того, способностью распространять электричество. Первые опыты в этом направлении были проведены английским физиком Греем. В 1729 г. Грей открыл явление электрической проводимости. Он установил, что электричество способно передаваться от одних тел к другим по металлической проволоке. По шелковой же нити электричество не распространялось. Именно Грей разделил вещества на проводники и непроводники электричества. Только в 1739г. было окончательно установлено, что все тела следует делить на проводники и диэлектрики.
___

К началу 19 века стало известно, что разряд электрических рыб проходит через металлы, но не проходит через стекло и воздух.

ЗНАЕШЬ ЛИ ТЫ ?

Гальваностегия.

Покрытие предметов слоем металла при помощи электролиза называется гальваностегией. Металлизировать можно не только металлические предметы, но и предметы из дерева, листья растений, кружева, мертвых насекомых. Сначала надо сделать эти предметы жесткими, а для этого подержать их некоторое время в расплавленном воске.
Затем равномерно покрыть слоем графита ( например, потерев карандашным грифелем), чтобы сделать их проводящими и опустить в качестве электрода в гальваническую ванну с электролитом, пропуская через него некоторое время эл. ток. Через какое-то время на этом электроде выделится металл, содержащийся в растворе, и равномерно покроет предмет.

Археологические раскопки, относящиеся к временам Парфянского царства, позволяют допустить,
что уже две тысячи лет тому назад производилось гальваническое золочение и серебрение изделий!
Об этом говорят и находки, сделанные в гробницах египетских фараонов.

Устали? — Отдыхаем!

Свойства металлов. DjVu

ФPAГMEHT УЧЕБНИКА (…) Мы уже знаем, что в пространственной решётке металлических кристаллов находятся положительно заряженные атомы металлов — ионы. Они более или менее прочно удерживаются на своих местах. Вокруг ионов беспорядочно движутся свободные электроны. Их можно представить в виде «электронного газа», омывающего кристаллическую решётку. Свободные электроны легко перемещаются внутри решётки и служат хорошими переносчиками тепловой энергии от нагретых слоёв металла к холодным.       Высокую теплопроводность металла всегда легко обнаружить. Прикоснитесь в холодную погоду рукой к стене деревянного дома и к железной ограде: железо на ощупь всегда гораздо холоднее, чем дерево, так как железо быстро отводит тепло от руки, а дерево — в сотни раз медленнее. Лучше всех других металлов проводят тепло серебро и золото, затем идут медь, алюминий, вольфрам, магний, цинк и другие. Самые плохие металлические проводники тепла — свинец и ртуть.       Теплопроводность измеряют количеством тепла, которое проходит по металлическому стержню сечением в 1 квадратный сантиметр за 1 минуту. Если теплопроводность серебра условно принять за 100, то теплопроводность меди будет 90, алюминия 27, железа 15, свинца 12, ртути 2, а теплопроводность дерева всего 0,05.       Чем больше теплопроводность металла, тем быстрее и равномернее он нагревается.       Благодаря своей высокой теплопроводности металлы широко используются в тех случаях, когда необходимо быстрое нагревание или охлаждение. Паровые котлы, аппараты, в которых протекают различные химические процессы при высоких температурах, батареи центрального отопления, радиаторы автомобилей — всё это делается из металлов. Аппараты, которые должны отдавать или поглощать много тепла, чаще всего изготовляются из хороших проводников тепла — меди, алюминия.       Самые лучшие проводники электричества — металлы. Хорошей электропроводностью металлы опять-таки обязаны свободным электронам.       Когда мы присоединяем лампочку, плитку или какой-нибудь другой электрический прибор к источнику тока, в проводах, в нити лампочки, в спирали плитки мгновенно возникают большие изменения: электроны теряют прежнюю полную свободу движения и устремляются к положительному полюсу источника тока. Такой направленный поток электронов и есть электрический ток в металлах.       Поток электронов движется по металлу не беспрепятственно — он встречает на своём пути ионы. Движение отдельных электронов тормозится. Электроны передают часть своей энергии ионам, благодаря чему скорость колебательного движения ионов увеличивается. Это приводит к тому, что проводник нагревается.       Ионы разных металлов оказывают движению электронов неодинаковое сопротивление. Если сопротивление мало, металл нагревается током слабо, если же сопротивление велико, металл может раскалиться. Медные провода, подводящие ток к электрической плитке, почти не нагреваются, так как электрическое сопротивление меди ничтожно. А нихромовая спираль плитки раскаляется докрасна. Ещё сильнее нагревается вольфрамовая нить электрической лампочки.       Наиболее высокой электропроводностью отличаются серебро и медь, затем следуют золото, хром, алюминий, марганец, вольфрам и т. д. Плохо проводят ток железо, ртуть и титан. Если электропроводность серебра принять за 100, то электропроводность меди равна 94, алюминия— 55, железа и ртути — 2, а титана — лишь 0,3.       Серебро — металл дорогой и в электротехнике используется мало, но медь применяется для изготовления проводов, кабелей, шин и других электротехнических изделий в громадных количествах. Электропроводность алюминия в 1,7 раза меньше, чем у меди, и поэтому алюминий применяется в электротехнике реже, чем медь.       Серебро, медь, золото, хром, алюминий, свинец, ртуть. Мы видели, что в таком же приблизительно порядке стоят металлы и в ряду с постепенно убывающей теплопроводностью (см. стр. 33).       Наилучшие проводники электрического тока, как правило, являются и наилучшими проводниками тепла. Между теплопроводностью и электропроводностью металлов существует определённая связь, и чем выше электропроводность металла, тем обычно выше и его теплопроводность.       Чистые металлы всегда проводят электрический ток лучше, чем их сплавы. Это объясняется следующим образом. Атомы элементов, составляющих примеси, вклиниваются в кристаллическую решётку металла и нарушают её правильность. В результате решётка становится более серьёзной преградой для электронного потока.       Если в меди присутствуют ничтожные количества примесей — десятые и даже сотые доли процента — электропроводность её уже сильно понижается. Поэтому в электротехнике используют преимущественно очень чистую медь, содержащую только 0,05% примесей. И наоборот, в тех случаях, когда необходим материал с высоким сопротивлением— для реостатов), для различных нагревательных приборов, применяются сплавы — нихром, никелин, константан и другие.       Электропроводность металла зависит также и от характера его обработки. После прокатки, волочения и обработки резанием электропроводность металла понижается. Это связано с искажением кристаллической решётки при обработке, с образованием в ней дефектов, которые тормозят движение свободных электронов.       Очень интересна зависимость электропроводности металлов от температуры. Мы уже знаем, что при нагревании размах и скорость колебаний ионов в кристаллической решётке металла увеличиваются. В связи с этим должно возрастать и сопротивление ионов электронному потоку. И действительно, чем выше температура, тем выше сопротивление проводника току. При температурах плавления сопротивление большинства металлов увеличивается в полтора-два раза.       При охлаждении происходит-обратное явление: беспорядочное колебательное движение ионов в узлах решётки уменьшается, сопротивление потоку электронов понижается и электропроводность увеличивается.       Исследуя свойства металлов при глубоком (очень сильном) охлаждении, учёные обнаружили замечательное явление: вблизи абсолютного нуля, то-есть при температурах около минус 273,16°, металлы полностью утрачивают электрическое сопротивление. Они становятся «идеальными проводниками»: в замкнутом металлическом кольце ток не ослабевает долгое время, хотя кольцо уже не соединено с источником тока! Это явление названо сверхпроводимостью. Оно наблюдается у алюминия, цинка, олова, свинца и некоторых других металлов. Эти металлы становятся сверхпроводниками при температурах ниже минус 263°.       Как объяснить сверхпроводимость? Почему одни металлы достигают состояния идеальной проводимости, а другие нет? На эти вопросы пока ещё нет ответа. Явление сверхпроводимости имеет громадное значение для теории строения металлов, и в настоящее время его изучают советские учёные. Работы академика Ландау и члена-корреспондента Академии наук СССР А. И. Шаль-никова в этой области удостоены Сталинских премий.       МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА       Известна железная руда — магнитный железняк. Куски магнитного железняка обладают замечательным свойством притягивать к себе железные и стальные предметы. Это — естественные магниты. Лёгкая стрелка, сделанная из магнитного железняка, всегда поворачивается одним и тем же концом к северному полюсу Земли. Этот конец магнита условились считать северным полюсом, а противоположный ему — южным.       Если железный или стальной стержень привести в соприкосновение с магнитом, стержень сам становится магнитом, сам будет притягивать железные опилки, стальные гвозди. Говорят, что стержень намагничивается.       Намагничиваться способны все металлы, но в разной степени. Очень сильно намагничиваются только четыре чистых металла — железо, кобальт, никель и редкий металл гадолиний. Хорошо намагничиваются также сталь, чугун и некоторые сплавы, не содержащие в своём составе железа, например сплав никеля и кобальта. Все эти металлы и сплавы называют ферромагнитными (от латинского слова «феррум» — железо).       Совсем слабо притягиваются к магниту алюминий, платина, хром, титан, ванадий, марганец. Намагничиваются они так незначительно, что без специальных приборов обнаружить их магнитные свойства нельзя. Эти металлы получили название парамагнитных (греческое слово «пара» означает около, возле).

Что такое проводник электрического тока. Классификация материалов по отношению к способности проводить электрический ток

Все материалы, существующие в природе, различаются своими электрическими свойствами. Таким образом, из всего многообразия физических веществ в отдельные группы выделяются диэлектрические материалы и проводники электрического тока.

Что представляют собой проводники?

Проводник – это такой материал, особенностью которого является наличие в составе свободно передвигающихся заряженных частиц, которые распространены по всему веществу.

Проводящими электрический ток веществами являются расплавы металлов и сами металлы, недистиллированная вода, раствор солей, влажный грунт, человеческое тело.

Металл – это самый лучший проводник электрического тока. Также и среди неметаллов есть хорошие проводники, например, углерод.

Все, существующие в природе проводники электрического тока, характеризуются двумя свойствами:

• показатель сопротивления;
• показатель электропроводности.

Сопротивление возникает из-за того, что электроны при движении испытывают столкновение с атомами и ионами, которые являются своеобразным препятствием. Именно поэтому проводникам присвоена характеристика электрического сопротивления. Обратной сопротивлению величиной является электропроводность.

Электропроводность – это характеристика (способность) физического вещества проводить ток. Поэтому свойствами надежного проводника являются низкое сопротивление потоку движущихся электронов и, следовательно, высокая электропроводность. То есть, лучший проводник характеризуется большим показателем проводимости.

Например кабельная продукция : медный кабель обладает большей электропроводностью по сравнению с алюминиевым.

Что представляют собой диэлектрики?

Диэлектрики – это такие физические вещества, в которых при заниженных температурах отсутствуют электрические заряды. В состав таких веществ входят лишь атомы нейтрального заряда и молекулы. Заряды нейтрального атома имеют тесную связь друг с другом, поэтому лишены возможности свободного перемещения по всему веществу.

Самым лучшим диэлектриком является газ. Другие непроводящие электрический ток материалы – это стеклянные, фарфоровые, керамические изделия, а также резина, картон, сухое дерево, смолы и пластмассы.

Диэлектрические предметы – это изоляторы, свойства которых главным образом зависимы от состояния окружающей атмосферы. Например, при высокой влажности некоторые диэлектрические материалы частично лишаются своих свойств.

Проводники и диэлектрики широко используются в сфере электротехники для решения различных задач.

Например, вся кабельно-проводниковая продукция изготавливается из металлов, как правило, из меди или алюминия. Оболочка проводов и кабелей полимерная, также, как и вилках всех электрических приборов. Полимеры – отличные диэлектрики, которые не допускают пропуска заряженных частиц.

Серебряные, золотые и платиновые изделия – очень хорошие проводники. Но их отрицательная характеристика, которая ограничивает использование, состоит в очень высокой стоимости.

Поэтому применяются такие вещества в сферах, где качество гораздо важнее цены, которая за него уплачивается (оборонная промышленность и космос).

Медные и алюминиевые изделия также являются хорошими проводниками, при этом имеют не столь высокую стоимость. Следовательно, использование медных и алюминиевых проводов распространено повсеместно.

Вольфрамовые и молибденовые проводники имеют менее хорошие свойства, поэтому используются в основном в лампочках накаливания и нагревательных элементах высокой температуры. Плохая электропроводность может существенно нарушить работу электросхемы.

Диэлектрики также различаются между собой своими характеристиками и свойствами. Например, в некоторых диэлектрических материалах также присутствуют свободные электрически заряды, пусть и в небольшом количестве. Свободные заряды возникают из-за тепловых колебаний электронов, т.е. повышение температуры все-таки в некоторых случаях провоцирует отрыв электронов от ядра, что понижает изоляционные свойства материала. Некоторые изоляторы отличаются большим числом «оторванных» электронов, что говорит о плохих изоляционных свойствах.

Самый лучший диэлектрик – полный вакуум, которого очень трудно добиться на планете Земля.

Полностью очищенная вода также имеет высокие диэлектрические свойства, но таковой даже не существует в реальности. При этом стоит помнить, что присутствие каких-либо примесей в жидкости наделяет ее свойствами проводника.

Главный критерий качества любого диэлектрического материала – это степень соответствия возложенным на него функциям в конкретной электрической схеме. Например, если свойства диэлектрика таковы, что утечка тока совсем незначительная и не приносит никакого ущерба работе схемы, то диэлектрик является надежным.

Что такое полупроводник?

Промежуточное место между диэлектриками и проводниками занимают полупроводники. Главное отличие проводников заключается в зависимости степени электропроводности от температуры и количества примесей в составе. При том материалу свойственны характеристики и диэлектрика, и проводника.

С ростом температуры электропроводность полупроводников растет, а степень сопротивления при этом падает. При понижении температуры сопротивление стремится к бесконечности. То есть, при достижении нулевой температуры полупроводники начинают вести себя как изоляторы.

Полупроводниками являются кремний и германий.

Вещества, по которым передаются электрические заряды, называют проводниками электричества.

Хорошие проводники электричества — металлы, почва, растворы солей, кислот или щелочей в воде, графит. Тело человека также проводит электричество.

Из металлов лучшие проводники электричества серебро, медь и алюминий, поэтому провода электрической сети чаще всего делают из меди или алюминия.

Вещества, по которым заряды не передаются, называют непроводниками (или изоляторами). К хорошим изоляторам относятся эбонит, янтарь, фарфор, резина, различные , шелк, керосин, масла. Изоляторы (например, резиновую оболочку кабеля) применяют для изоляции проводов, по которым течет ток, от внешних предметов.

Вопросы

1. Какие вещества называют проводниками электричества?
2. Какие вещества называют изоляторами?
3. Назовите проводники и изоляторы электричества.

Электрическая цепь и ее составные части

Источником электрического тока может служить батарея (гальванический элемент).

На электростанции электрический ток вырабатывают генераторы, приводимые в действие от паровых и гидравлических турбин.

Электродвигатели, лампы, плитки, работающие от электрического тока, называют приемниками или потребителями. Электрическую энергию доставляют к приемнику по проводам.

Чтобы включать и выключать в нужное время приемники электричества, применяют выключатели. Источник тока, приемники и выключатели, соединенные между собой проводами, составляют электрическую цепь.

Чтобы в цепи был ток, она должна быть замкнутой, т. е. состоять только из проводников электричества. Если в каком-нибудь месте провод оборвется или вместо него будет поставлен изолятор, ток в цели прекратится. Такую цепь называют разомкнутой.

Вопросы

1. Какова роль источника тока в цепи?
2. Из каких частей состоит электрическая цепь?
3. Что такое замкнутая цепь? разомкнутая?
4. Какие приемники или потребители вы знаете?

Электрические схемы

Изучая географию, вы пользуетесь планом и картой. На плане и карте при помощи условных топографических знаков нанесены леса, селения, горы и реки.

В электротехнике тоже применяют карту-чертеж. На таком чертеже условными обозначениями изображают источники, приемники, выключатели, провода и изделия, из которых состоит электрическая цепь, а также соединения между ними. Такой чертеж называют электрической схемой.

Зная условные обозначения (смотрите таблицу ниже), нетрудно разобраться в электрической схеме. Если на одной и той же схеме повторяются одинаковые обозначения, то около условных знаков ставят числа, а в прилагаемой к схеме табличке указывают размер, тип и назначение.

Вопросы

1. Что представляет собой электрическая схема?
2. Что изображают на электрической схеме?

Условные обозначения составных частей электрической цепи на схемах

«Слесарное дело», И.Г.Спиридонов,
Г.П.Буфетов, В.Г.Копелевич

В штепсельную розетку при помощи штепсельных вилок включают в электрическую цепь переносные осветительные или соединительные шнуры электробытовых приборов. В основании из изоляционного материала штепсельной розетки укреплены два латунных гнезда, к которым присоединяют провода от электрической сети. Штепсельная розетка Штепсельная вилка состоит из корпуса с отверстием для шнура. В корпусе из изоляционного материала имеются металлические втулки…

В производственных помещениях, помимо выключателей, устанавливают общие рубильники. В больших домах рубильники позволяют отключить сразу целый участок электрической сети (например, этаж или группу квартир). В школе рубильники устанавливают в распределительных закрытых щитах учебных мастерских, где они служат для включения электродвигателей различных станков. Рубильники бывают: одно-, двух- и трехполюсные. Рубильники а — однополюсный; б — двухполюсный;…

Часто приходится присоединять провода электрического шнура к патрону, выключателю, штепсельной розетке и к зажимам электроприборов. Для этого концы подключаемых проводов чаще всего заделывают кольцом, если их надевают на болты, иногда — тычком, когда их вставляют в специальные втулки и крепят винтами. Заделка концов проводов а — кольцом; б — тычком. При заделке кольцом концы проводов…

Если прибор не работает, то следует: включением настольной или специальной контрольной лампы проверить, исправна ли штепсельная розетка; при исправной розетке проконтролировать включением той же лампы, не повреждены ли шнур прибора и контакты штепсельной вилки. Если штепсельные розетка и вилка, а также шнур исправны, поврежден сам прибор. Прибор может не действовать, если перегорел нагревательный элемент или…

К основным электрическим величинам электрической цепи относятся сила тока, напряжение и сопротивление. Сила тока Под силой тока понимают электрический заряд, проходящий через поперечное сечение провода в единицу времени. Пользуясь выражениями «сила тока», «сильный ток», «слабый ток», мы должны знать, что означают эти выражения. Выражение «сильный ток» означает, что по цепи в единицу времени протекает большой…

Ценность металлов напрямую определяется их химическими и физическими свойствами. В случае с таким показателем, как электропроводимость, эта связь не так прямолинейна. Самый электропроводный металл, если измерять данный показатель при комнатной температуре (+20 °C), — серебро.

Но высокая стоимость ограничивает применение деталей из серебра в электротехнике и микроэлектронике. Серебряные элементы в таких приборах применяются только в случае экономической целесообразности.

Физический смысл проводимости

Использование металлических проводников имеет давнишнюю историю. Ученые и инженеры, работающие в областях науки и техники, использующих электроэнергию, давно определились с материалами для проводов, клемм, контактов, и т. д. Определить самый электропроводный металл в мире помогает физическая величина, называемая электрической проводимостью.

Понятие проводимости обратно электрическому сопротивлению. Количественное выражение проводимости связано с единицей сопротивления, которое в международной системе единиц (СИ) измеряется в Омах. Единица в системе СИ — сименс. Русское обозначение этой единицы — См, интернациональное — S. Электрической проводимостью в 1 См обладает участок электрической сети с сопротивлением в 1 Ом.

Удельная проводимость

Мера способности вещества проводить электроток называется Самым высоким подобным показателем обладает самый электропроводный металл. Эта характеристика может быть определена для любого вещества или среды инструментально и имеет числовое выражение. цилиндрического проводника единичной длины и единичной площади сечения связана с удельным сопротивлением данного проводника.

Системной единицей удельной проводимости является сименс на метр — См/м. Чтобы выяснить, какой из металлов самый электропроводный металл в мире, достаточно сравнить их удельную проводимость, определенную экспериментально. Можно определить удельное сопротивление при помощи специального прибора — микроомметра. Эти характеристики являются обратнозависимыми.

Проводимость металлов

Само понятие как направленного потока заряженных частиц кажется более гармоничным для веществ, основанных на кристаллических решетках свойственных металлам. Носителями зарядов при возникновении электрического тока в металлах являются свободные электроны, а не ионы, как это бывает в жидких средах. Экспериментально установлено, что при возникновении тока в металлах не происходит переноса частиц вещества между проводниками.

Металлические вещества отличаются от других более свободными связями на атомарном уровне. Внутреннее устройство металлов отличается присутствием большого числа «одиноких» электронов. которые при малейшем воздействии электромагнитных сил образуют направленный поток. Поэтому не зря именно металлы являются лучшими проводниками электрического тока, и именно такие молекулярные взаимодействия отличают самый электропроводный металл. На особенностях структуры кристаллической решетки металлов основано еще одно их специфическое свойство — высокая теплопроводность.

Топ лучших проводников — металлов

4 металла, имеющие практическое значение для их применения в качестве электропроводников распределяются в следующем порядке относительно величины удельной проводимости, измеряемой в См/м:

1. Серебро — 62 500 000.
2. Медь — 59 500 000.
3. Золото — 45 500 000.
4. Алюминий — 38 000 000.

Видно, что самый электропроводный металл — серебро. Но подобно золоту, оно используется для организации электрической сети лишь в особых специфических случаях. Причина — высокая стоимость.

Зато медь и алюминий — самый распространенный вариант для электроприборов и кабельной продукции благодаря низкому сопротивлению электрическому току и ценовой доступности. Другие металлы применяются в качестве проводников редко.

Факторы, влияющие на проводимость металлов

Даже самый электропроводный металл снижает свою проводимость, если в нём присутствуют другие добавки и примеси. У сплавов иная, чем у «чистых» металлов, структура кристаллической решетки. Она отличается нарушением в симметрии, трещинами и другими дефектами. Снижается проводимость и при повышении температуры окружающей среды.

Повышенное сопротивление, присущее сплавам, находит применение в нагревательных элементах. Неслучайно для изготовления рабочих элементов электропечей, обогревателей применяют нихром, фехраль и другие сплавы.

Самый электропроводный металл — это драгоценное серебро, больше используемое ювелирами, для чеканки монет и т. д. Но и в технике и приборостроении его особые химические и физические свойства находят широкое применение. Например, кроме использования в узлах и агрегатах с пониженным сопротивлением, серебряное напыление предохраняет контактные группы от окисления. Уникальные свойства серебра и сплавов на его основе часто делают его применение оправданным, несмотря на высокую стоимость.

При изучении тепловых явлений говорилось, что по способности проводить теплоту вещества делятся на хорошие и плохие проводники тепла.

По способности передавать электрические заряды вещества также делятся на несколько классов: проводники, полупроводники и непроводники электричества.

Проводниками называют тела, через которые электрические заряды могут переходить от заряженного тела к незаряженному.

Хорошие проводники электричества — это металлы, почва, вода с растворёнными в ней солями, кислотами или щелочами, графит. Тело человека также проводит электричество. Это можно обнаружить на опыте. Дотронемся до заряженного электроскопа рукой. Листочки тотчас опустятся. Заряд с электроскопа уходит по нашему телу через пол комнаты в землю.

а — железо; б — графит

Из металлов лучшие проводники электричества — серебро, медь, алюминий.

Непроводниками называют такие тела, через которые электрические заряды не могут переходить от заряженного тела к незаряженному.

Непроводниками электричества, или диэлектриками , являются эбонит, янтарь, фарфор, резина, различные пластмассы, шёлк, капрон, масла, воздух (газы). Изготовленные из диэлектриков тела называют изоляторами (от итал. изоляро — уединять).

а — янтарь; б — фарфор

Полупроводниками называют тела, которые по способности передавать электрические заряды занимают промежуточное положение между проводниками и диэлектриками.

В природе полупроводники распространены достаточно широко. Это оксиды и сульфиды металлов, некоторые органические вещества и др. Наибольшее применение в технике нашли германий и кремний.

Полупроводники при низкой температуре не проводят электрический ток и являются диэлектриками. Однако при повышении температуры в полупроводнике начинает резко увеличиваться число носителей электрического заряда, и он становится проводником.

Почему это происходит? У полупроводников, таких как кремний и германий, в узлах кристаллической решётки атомы колеблются около своих положений равновесия, и уже при температуре 20 °С это движение становится настолько интенсивным, что химические связи между соседними атомами могут разорваться. При дальнейшем повышении температуры валентные электроны (электроны, находящиеся на внешней оболочке атома) атомов полупроводников становятся свободными, и под действием электрического поля в полупроводнике возникает электрический ток.

Характерной особенностью полупроводников является возрастание их проводимости с повышением температуры. У металлов же при повышении температуры проводимость уменьшается.

Способность полупроводников проводить электрический ток возникает также при воздействии на них света, потока быстрых частиц, введении примесей и др.

а — германий; б- кремний

Изменение электропроводности полупроводников под действием температуры позволило применять их в качестве термометров для замера температуры окружающей среды, широко применяют в технике. С его помощью контролируют и поддерживают температуру на определённом уровне.

Повышение электропроводности вещества под воздействием света носит название фотопроводимость . Основанные на этом явлении приборы называют фотосопротивлениями . Фотосопротивления применяются для сигнализации и в управлении производственными процессами на расстоянии, сортировке изделий. С их помощью в экстренных ситуациях автоматически останавливаются станки и конвейеры, предупреждая несчастные случаи.

Благодаря удивительным свойствам полупроводников, они широко используются при создании транзисторов, тиристоров, полупроводниковых диодов, фоторезисторов и другой сложнейшей аппаратуры. Применение интегральных микросхем в теле-, радио- и компьютерных приборах позволяет создавать устройства небольших, а порой и ничтожно малых размеров.

Вопросы

1. На какие группы делят вещества по способности передавать электрические заряды?
2. Какой характерной особенностью обладают полупроводники?
3. Перечислите области применения полупроводниковых приборов.

Упражнение 22

1. Почему заряженный электроскоп разряжается, если его шарика коснуться рукой?
2. Почему стержень электроскопа изготавливают из металла?
3. К шарику незаряженного электроскопа подносят тело, заряженное положительно, не касаясь его. Какой заряд возникнет на листочках электроскопа?

Это любопытно…

Способность тела к электризации определяется наличием свободных зарядов. В полупроводниках концентрация носителей свободного заряда увеличивается с ростом температуры.

Проводимость, которая осуществляется свободными электронами (рис. 43), называется электронной проводимостью полупроводника или проводимостью n-типа (от лат. negativus — отрицательный). При отрыве электронов от атомов германия в местах разрыва образуются свободные места, которые не заняты электронами. Эти вакансии получили название «дырки». В области образования дырки возникает избыточный положительный заряд. Вакантное место может быть занято другим электроном.

Электрон, перемещаясь в полупроводнике, создаёт возможность заполнения одних дырок и образования других. Возникновение новой дырки сопровождается появлением свободного электрона, т. е. идёт непрерывное образование пар электрон — дырка. В свою очередь, заполнение дырок приводит к уменьшению числа свободных электронов. Если кристалл поместить в электрическое поле, то будет происходить перемещение не только электронов, но и дырок. Направление перемещения дырок противоположно направлению движения электронов.

Проводимость, которая возникает в результате перемещения дырок в полупроводнике, называется дырочной проводимостью или проводимостью р-типа (от лат. positivus — положительный). Полупроводники подразделяют на чистые полупроводники, примесные полупроводники n-типа, примесные полупроводники р-типа.

Чистые полупроводники обладают собственной проводимостью. В создании тока участвуют свободные заряды двух типов: отрицательные (электроны) и положительные (дырки). В чистом полупроводнике концентрация свободных электронов и дырок одинакова.

При введении в полупроводник примесей возникает примесная проводимость. Изменяя концентрацию примеси, можно менять и число носителей заряда того или иного знака, т. е. создавать полупроводники с преимущественной концентрацией отрицательного или положительного заряда. Примесные полупроводники n-типа обладают электронной проводимостью. Основными носителями заряда являются электроны, а неосновными — дырки.

Примесные полупроводники р-типа обладают дырочной проводимостью. Основными носителями заряда являются дырки, а неосновными — электроны.

Представляет собой соединение полупроводников р- и л-типа. Сопротивление области контакта зависит от направления тока. Если диод включить в цепь, чтобы область кристалла с электронной проводимостью n-типа была подсоединена к положительному полюсу, а область с дырочной проводимостью р-типа к отрицательному полюсу, то тока в цепи не будет, так как переход электронов из n-области в р-область затрудняется.

Если р-область полупроводника подключить к положительному полюсу, а n-область к отрицательному, то в этом случае ток проходит через диод. За счёт диффузии основных носителей тока в чужой полупроводник в области контакта образуется двойной электрический слой, препятствующий движению зарядов. Внешнее поле, направленное от р к n, частично компенсирует действие этого слоя, и при увеличении напряжения ток быстро возрастает.

Cтраница 1

Проводник электричества — это твердое тело, в котором есть много свободных электронов. Электроны могут двигаться в веществе свободно, но не могут покидать поверхности. В металле бывает так много свободных электронов, что всякое электрическое поле приводит многие из них в движение. И либо возникший таким образом ток электронов должен непрерывно поддерживать свое существование за счет внешних источников энергии, либо движение электронов прекращается, как только они разрядят источники, вызвавшие поле вначале. В условиях электростатики мы не рассматриваем непрерывных источников тока (о них мы будем говорить в магнитостатике), так что электроны движутся только до тех пор, пока не расположатся так, что повсюду внутри проводника создастся нулевое электрическое поле. Как правило, это происходит в малые доли секунды. Если бы осталось внутри хоть какое-нибудь поле, оно бы вынудило двигаться еще какие-то электроны; возможно только такое электростатическое решение, когда поле всюду внутри равно нулю.  

Проводник электричества характеризуется тем, что его электроны очень подвижны.  

Проводники электричества бывают двух родов — соответственно характеру движения — по ним электрического тока.  

Проводники электричества — тела, в которых могут быть созданы электрические токи проводимости.  

Проводники электричества — тола, п которых могут возникать электрические токи. Электрические токи могут возникать в том случае, когда в телах существуют или образуются носители электрических зарядов. Такое упорядоченное движение электрических зарядов и представляет собой электрический ток. В электролитах носителями зарядов являются ионы — части молекул растворенного вещества.  

Проводники электричества — тела, в которых могут быть созданы электрические токи.  

Пусть проводник электричества, заключенный в трубку (см. рис. VIII.  

Поскольку проводником электричества является вода, заключенная в порах породы, для интерпретации кривых электрического каротажа необходимо знать факторы, влияющие на сопротивление воды. Чистая от примесей вода не проводит электрический ток. Растворенные в воде соли образуют заряженные ионы, которые переносят электроны или электрические заряды. Проводимость раствора определяется концентрацией и мобильностью ионов. Мобильность ионов в растворе зависит от двух факторов — природы ионов и температуры. Ион каждого химического соединения обладает своей подвижностью. Однако определение проводимости раствора на основании химического анализа и использования данных о мобильности отдельных ионов является непрактичным.  

У всех проводников электричества наблюдаются флуктуации электрического напряжения (тока), или шумы. В полупроводниковых диодах следует различать четыре основные составляющие внутреннего шума: тепловой шум, дробовой шум, 1 / / — шум, шум в области пробоя р-п перехода на обратной ветви вольтамперной характеристики.  

Что такое проводник и диэлектрик? Чем отличается проводник от полупроводника? Что такое проводник и полупроводник

Очень часто даже сами электрики путают два таких понятия как заземление и зануление. Как же их отличить рядовому потребителю?
По определению заземление — это принудительное соединение металлических частей оборудования с землей. Главное его назначение — понизить до минимума напряжение, которое может возникнуть на корпусе аппарата, если произойдет пробой изоляции.

Зануление — это соединение металлических частей эл.оборудования с нулевым проводом. Если произойдет пробой изоляции и фаза попадет на зануленный корпус — получится однофазное короткое замыкание. Оно то и вызовет отключение напряжение через защитный автомат.
Зануление и заземление выполняют по сути одну задачу, но немного разными способами.

Как на практике отличить проводник заземления от нулевого провода?
Допустим у вас не завершен до конца ремонт и из подрозетника торчит кабель с тремя жилами. Определить какая из них фазная не так сложно. Для этого нужно воспользоваться индикаторной отверткой или тестером.

Только поняв какой из проводников является фазным, можно приступать с методам поиска земли и нуля.

1-й способ отличия заземления от зануления

Чтобы выяснить, где заземление и зануление, необходимо в первую очередь обратить внимание на цветовою маркировку. Если проводку делал грамотный электрик, то как правило нулевой рабочий проводник имеет синий цвет, а заземляющий защитный желто-зеленый.

Но не стоит полагаться на это на 100% и всегда перепроверяйте другими способами:

2-й способ

3-й способ отличия заземляющего проводника от нулевого

Данный метод применим, когда на вводе установлен двухполюсный автомат (то есть автомат одновременно отключает фазный и нулевой проводники):

4-й способ как определить заземление и зануление

Данный способ наименее предпочтительный и несет за собой большие риски для неопытного пользователя эл. энергии. Поэтому используйте его в последнюю очередь, если имеете необходимые навыки и знания.

Все материалы, существующие в природе, различаются своими электрическими свойствами. Таким образом, из всего многообразия физических веществ в отдельные группы выделяются диэлектрические материалы и проводники электрического тока.

Что представляют собой проводники?

Проводник – это такой материал, особенностью которого является наличие в составе свободно передвигающихся заряженных частиц, которые распространены по всему веществу.

Проводящими электрический ток веществами являются расплавы металлов и сами металлы, недистиллированная вода, раствор солей, влажный грунт, человеческое тело.

Металл – это самый лучший проводник электрического тока. Также и среди неметаллов есть хорошие проводники, например, углерод.

Все, существующие в природе проводники электрического тока, характеризуются двумя свойствами:

• показатель сопротивления;
• показатель электропроводности.

Сопротивление возникает из-за того, что электроны при движении испытывают столкновение с атомами и ионами, которые являются своеобразным препятствием. Именно поэтому проводникам присвоена характеристика электрического сопротивления. Обратной сопротивлению величиной является электропроводность.

Электропроводность – это характеристика (способность) физического вещества проводить ток. Поэтому свойствами надежного проводника являются низкое сопротивление потоку движущихся электронов и, следовательно, высокая электропроводность. То есть, лучший проводник характеризуется большим показателем проводимости.

Например кабельная продукция : медный кабель обладает большей электропроводностью по сравнению с алюминиевым.

Что представляют собой диэлектрики?

Диэлектрики – это такие физические вещества, в которых при заниженных температурах отсутствуют электрические заряды. В состав таких веществ входят лишь атомы нейтрального заряда и молекулы. Заряды нейтрального атома имеют тесную связь друг с другом, поэтому лишены возможности свободного перемещения по всему веществу.

Самым лучшим диэлектриком является газ. Другие непроводящие электрический ток материалы – это стеклянные, фарфоровые, керамические изделия, а также резина, картон, сухое дерево, смолы и пластмассы.

Диэлектрические предметы – это изоляторы, свойства которых главным образом зависимы от состояния окружающей атмосферы. Например, при высокой влажности некоторые диэлектрические материалы частично лишаются своих свойств.

Проводники и диэлектрики широко используются в сфере электротехники для решения различных задач.

Например, вся кабельно-проводниковая продукция изготавливается из металлов, как правило, из меди или алюминия. Оболочка проводов и кабелей полимерная, также, как и вилках всех электрических приборов. Полимеры – отличные диэлектрики, которые не допускают пропуска заряженных частиц.

Серебряные, золотые и платиновые изделия – очень хорошие проводники. Но их отрицательная характеристика, которая ограничивает использование, состоит в очень высокой стоимости.

Поэтому применяются такие вещества в сферах, где качество гораздо важнее цены, которая за него уплачивается (оборонная промышленность и космос).

Медные и алюминиевые изделия также являются хорошими проводниками, при этом имеют не столь высокую стоимость. Следовательно, использование медных и алюминиевых проводов распространено повсеместно.

Вольфрамовые и молибденовые проводники имеют менее хорошие свойства, поэтому используются в основном в лампочках накаливания и нагревательных элементах высокой температуры. Плохая электропроводность может существенно нарушить работу электросхемы.

Диэлектрики также различаются между собой своими характеристиками и свойствами. Например, в некоторых диэлектрических материалах также присутствуют свободные электрически заряды, пусть и в небольшом количестве. Свободные заряды возникают из-за тепловых колебаний электронов, т.е. повышение температуры все-таки в некоторых случаях провоцирует отрыв электронов от ядра, что понижает изоляционные свойства материала. Некоторые изоляторы отличаются большим числом «оторванных» электронов, что говорит о плохих изоляционных свойствах.

Самый лучший диэлектрик – полный вакуум, которого очень трудно добиться на планете Земля.

Полностью очищенная вода также имеет высокие диэлектрические свойства, но таковой даже не существует в реальности. При этом стоит помнить, что присутствие каких-либо примесей в жидкости наделяет ее свойствами проводника.

Главный критерий качества любого диэлектрического материала – это степень соответствия возложенным на него функциям в конкретной электрической схеме. Например, если свойства диэлектрика таковы, что утечка тока совсем незначительная и не приносит никакого ущерба работе схемы, то диэлектрик является надежным.

Что такое полупроводник?

Промежуточное место между диэлектриками и проводниками занимают полупроводники. Главное отличие проводников заключается в зависимости степени электропроводности от температуры и количества примесей в составе. При том материалу свойственны характеристики и диэлектрика, и проводника.

С ростом температуры электропроводность полупроводников растет, а степень сопротивления при этом падает. При понижении температуры сопротивление стремится к бесконечности. То есть, при достижении нулевой температуры полупроводники начинают вести себя как изоляторы.

Полупроводниками являются кремний и германий.

Сопротивление проводников. Проводимость. Диэлектрики. Применение проводников и изоляторов. Полупроводники.

Физические вещества многообразны по своим электрическим свойствам. Наиболее обширные классы вещества составляют проводники и диэлектрики.

Проводники

Основная особенность проводников – наличие свободных носителей зарядов, которые участвуют в тепловом движении и могут перемещаться по всему объему вещества.
Как правило, к таким веществам относятся растворы солей, расплавы, вода (кроме дистиллированной), влажная почва, тело человека и, конечно же, металлы.

Металлы считаются наиболее хорошими проводниками электрического заряда.
Есть также очень хорошие проводники, которые не являются металлами.
Среди таких проводников лучшим примером является углерод.
Все проводники обладают такими свойствами, как сопротивление и проводимость . Ввиду того, что электрические заряды, сталкиваясь с атомами или ионами вещества, преодолевают некоторое сопротивление своему движению в электрическом поле, принято говорить, что проводники обладают электрическим сопротивлением (R ).
Величина, обратная сопротивлению, называется проводимостью (G ).

G = 1/ R

То есть, проводимость – это свойство или способность проводника проводить электрический ток.
Нужно понимать, что хорошие проводники представляют собой очень малое сопротивление потоку электрических зарядов и, соответственно, имеют высокую проводимость . Чем лучше проводник, тем больше его проводимость. Например, проводник из меди имеет бо льшую проводимость, чем проводник из алюминия, а проводимость серебряного проводника выше, чем такого же проводника из меди.

Диэлектрики

В отличие от проводников , в диэлектриках при низких температурах нет свободных электрических зарядов. Они состоят из нейтральных атомов или молекул. Заряженные частицы в нейтральном атоме связаны друг с другом и не могут перемещаться под действием электрического поля по всему объему диэлектрика.

К диэлектрикам относятся , в первую очередь, газы, которые проводят электрические заряды очень плохо. А также стекло, фарфор, керамика, резина, картон, сухая древесина, различные пластмассы и смолы.

Предметы , изготовленные из диэлектриков, называют изоляторами. Надо отметить, что диэлектрические свойства изоляторов во многом зависят от состояния окружающей среды. Так, в условиях повышенной влажности (вода является хорошим проводником) некоторые диэлектрики могут частично терять свои диэлектрические свойства.

О применении проводников и изоляторов

Как проводники, так и изоляторы широко применяются в технике для решения различных технических задач.

К примеру , все электрические провода в доме выполнены из металла (чаще всего медь или алюминий). А оболочка этих проводов или вилка, которая включается в розетку, обязательно выполняются из различных полимеров, которые являются хорошими изоляторами и не пропускают электрические заряды.

Нужно отметить , что понятия «проводник» или «изолятор» не отражают качественных характеристик: характеристики этих материалов в действительности находятся в широком диапазоне – от очень хорошего до очень плохого.
Серебро, золото, платина являются очень хорошими проводниками, но это дорогие металлы, поэтому они используются только там, где цена менее важна по сравнению с функцией изделия (космос, оборонка).
Медь и алюминий также являются хорошими проводниками и в то же время недорогими, что и предопределило их повсеместное применение.
Вольфрам и молибден, напротив, являются плохими проводниками и по этой причине не могут использоваться в электрических схемах (будут нарушать работу схемы), но высокое сопротивление этих металлов в сочетании с тугоплавкостью предопределило их применение в лампах накаливания и высокотемпературных нагревательных элементах.

Изоляторы также есть очень хорошие, просто хорошие и плохие. Связано это с тем, что в реальных диэлектриках также есть свободные электроны, хотя их очень мало. Появление свободных зарядов даже в изоляторах обусловлено тепловыми колебаниями электронов: под воздействием высокой температуры некоторым электронам все-таки удается оторваться от ядра и изоляционные свойства диэлектрика при этом ухудшаются. В некоторых диэлектриках свободных электронов больше и качество изоляции у них, соответственно, хуже. Достаточно сравнить, например, керамику и картон.

Самым лучшим изолятором является идеальный вакуум, но он практически не достижим на Земле. Абсолютно чистая вода также будет отличным изолятором, но кто-нибудь видел ее в реальности? А вода с наличием каких-либо примесей уже является достаточно хорошим проводником.
Критерием качества изолятора является соответствие его функциям, которые он должен выполнять в данной схеме. Если диэлектрические свойства материала таковы, что любая утечка через него ничтожно мала (не влияет на работу схемы), то такой материал считается хорошим изолятором.

Полупроводники

Существуют вещества , которые по своей проводимости занимают промежуточное место между проводниками и диэлектриками.
Такие вещества называют полупроводниками . Они отличаются от проводников сильной зависимостью проводимости электрических зарядов от температуры, а также от концентрации примесей и могут иметь свойства, как проводников, так и диэлектриков.

В отличие от металлических проводников , у которых с ростом температуры проводимость уменьшается, у полупроводников проводимость растет с увеличением температуры, а сопротивление, как величина обратная проводимости — уменьшается.

При низких температурах сопротивление полупроводников, как видно из рис. 1 , стремится к бесконечности.
Это значит, что при температуре абсолютного нуля полупроводник не имеет свободных носителей в зоне проводимости и в отличие от проводников ведёт себя, как диэлектрик.
При увеличении температуры, а также при добавлении примесей (легировании) проводимость полупроводника растет и он приобретает свойства проводника.

Рис. 1 . Зависимость сопротивлений проводников и полупроводников от температуры

5. Проводники и изоляторы

Все вещества, предметы, тела можно разделить на две группы — проводники электричества и электрические изоляторы.

Чем отличаются проводники от изоляторов?

Чтобы ответить на этот вопрос, сделаем следующий опыт с электроскопом. Возьмём два электроскопа и поставим их рядом на столе. Один из электроскопов зарядим электричеством, а другой оставим незаряженным (рис. 5, сверху). Прикоснёмся теперь к обоим шарикам сразу медной палочкой. Мы увидим, что угол между листочками заряженного электроскопа немного уменьшится, а листочки незаряженного электроскопа раздвинутся (рис. 5, слева). Это происходит потому, что часть электричества с одного электроскопа ушла по медной палочке к другому. Медь — проводник электричества.

Рис. 5. По проводнику электричество переходит от одного электроскопа к другому, а по изолятору перейти не может.

Сделаем теперь снова такой же опыт, но на этот раз соединим шарики обоих электроскопов палочкой, сделанной из фарфора (рис. 5, справа). Листочки электроскопа останутся в прежнем положении: с ними ничего не произойдёт. Через фарфор электричество не смогло перейти от одного электроскопа к другому. Фарфор не проводит электричества. Он является изолятором.

Проводниками электричества являются, в первую очередь, металлы (медь, железо и другие), вода и земля. Человеческое тело также относится к проводникам. Примерами электрических изоляторов являются фарфор, стекло, резина, воздух.

Проводники и носят своё название от того, что они проводят электричество, т. е. пропускают его через себя, а изоляторы не проводят — не пропускают через себя электричество.

Основную часть электрических устройств составляют проводники, переносящие электричество в определённое место, и изоляторы, которые не дают электричеству уходить в неположенные для него места. Всякий, кто видел телефонную линию или линию передачи электрической энергии (рис. 6), замечал, что провода, которые служат для передачи электричества, натянуты на фарфоровых или стеклянных изоляторах. Провода (линия передачи) несут электричество от электрической станции (где оно вырабатывается машинами) к фабрикам, заводам, МТС и жилищам. Большие фарфоровые изоляторы поддерживают провода и обеспечивают передачу по ним электричества. Изоляторы нужны именно для того, чтобы не допустить ухода электричества с проводов через столбы в землю, оградить, или, как говорят, «изолировать» его от земли.

Рис. 6. Линия передачи электричества.

Текущее в проводах электричество образует электрический ток. Чем больше электричества протекает в одну секунду через провод, тем больший ток течёт по нему.

Люди частенько употребляют слова «провод» и «кабель», как синонимы. Эти два изделия имеют схожий внешний вид, но это не значит, что они совершенно одинаковые. Визуально они похожи, и с этим не поспоришь. Обычному потребителю вряд ли удастся визуально определить, какое изделие у него в руках.

В то время как специалист по электронике, электротехнике или другой профессионал, который по роду своей деятельности имеет дело с электричеством, без труда назовет . Возможно, некоторые обычные пользователи также способны понять суть этого отличия благодаря интуиции. Но сформулировать четко смогут не все.

Людям, которые не получили специальных знаний по электротехнике, но которым приходится сталкиваться с ремонтом бытовых электроприборов, будет очень полезно разобраться в терминологии и получить достоверную информацию.

Отличие кабеля от провода

Какое же у этих изделий сходство или различие? Визуально они очень похожи, но по документации эти изделия проходят под разными наименованиями – «провод» и «кабель». А если заглянуть в строительную смету, то там четко видно, что провод стоит дешевле, чем кабель.

В различной спецлитературе, учебниках и справочниках даются определения этим понятиям, но они довольно пространные. Зато в ТУ и ГОСТ есть характеристика изделий, относящихся к «проводу» или к «кабелю».

В ТУ зачастую можно найти лишь небольшие детали, по которым необходимо различать кабель и провод. Например, форма (плоская или круглая), толщина оболочки, изоляция, количество жил.

Если говорить о форме, то она не несет специфической нагрузке. От формы изделия зависит разве что удобство использования в конкретной ситуации. Определяющим фактом в делении на провод или кабель является спецификация. В ней указано конкретно, какое это изделие.

Слова « кабель» и «провод» часто используются в описаниях электропроводки и электрических сетей, когда имеется в виду проводник электрического тока. Может показаться, что эти два изделия – одно и тоже. Но между ними есть разница, которая будет описана ниже.

Что представляет собой провод ? В электротехнике так называют многожильный или одножильный проводник, который имеет легкую трубчатую изоляцию, либо вовсе ее не имеет.

Кабель представляет собой систему изолированных проводников, которые для удобства монтажа и эксплуатации, а также для защиты от влияния окружающей среды и механических повреждений объединены в единую конструкцию. Для повышения безопасности использования электрических проводов, для облегчения их совместной прокладки, для обеспечения защиты при эксплуатации в сложных условиях электрические провода собирают вместе. На них «одевается» дополнительный слой изоляции. Кабель защищают броневым кожухом при необходимости.

Итак, провод – это одни проводник, а кабель – это две или более изолированные жилы, объединенные вместе. Помимо изоляции жил кабель имеет изоляционную оболочку. Если на двух или более проводниках нет никакой изоляции, то перед вами просто проводник, по классификации – это «провод», а не «кабель».

Все провода и кабели можно разделить на несколько категорий в зависимости от характеристик изделия, особенностей конструкции и материалов, используемых при изготовлении.

Провода делятся на две группы:

1. — многожильный провод, например, ПВ-3 – гибкий провод из меди;
2. — из сплошной проволоки (монолит), например, ПВ-1 – однопроволочный провод из меди.

От коэффициента гибкости и уровня сопротивления зависят требования к эксплуатации и применение провода. Одножильные твердые провода могут быть как без оболочки, «голыми», так и в оболочке. Благодаря своей конструкции такой тип провода предполагает уменьшение сопротивления. Если за цель ставится увеличение производительности на высоких частотах, то обычно прибегают к использованию подобных твердых проводников.

Первый тип провода представляет собой множество токопроводящих жил. Этот провод состоит из нескольких нитей медной проволоки, которые сплетены в единое целое. При внешних механических воздействиях, а также при частых перегибах такое строение провода помогает увеличить срок эксплуатации изделия и достичь существенной гибкости.

Многожильная жила или монолит — какой кабель лучше

Кабель с одной жилой обычно называют жестким, а гибким считается кабель с многопроволочной жилой. Гибкость кабеля тем выше, чем тоньше каждая проволочка, и чем больше число этих проволочек в жиле.

В зависимости от гибкости кабель делится на семь классов. Самый гибкий – 7-ой класс, а моножила относится к 1-ому классу. Кабель высокого класса гибкости стоит дороже.

Назначение жесткого кабеля – это укладка в грунт, заделка его в стены, в то время как гибкий кабель применяют для подключения электроприборов или подвижных механизмов. С точки зрения эксплуатации не имеет значения, какой кабель жесткий или гибкий. Что касается монтажа, то все зависит от предпочтений конкретного электрика.

Важно отметить, что концы гибкого кабеля, впоследствии вставляемые в выключатели или в розетку, обязательно необходимо пропаять и обжать специальными трубчатыми наконечниками – оконцевателями. Жесткий кабель не требует такой процедуры.

Гибкий кабель более уместен для подключения осветительных устройств, так как эти устройства меняются довольно часто. Если взять для этих целей жесткий кабель, то при подключении нового электрооборудования велика вероятность, что он сломается.

Изоляция жил и оболочка кабеля

Двойная изоляция однозначно лучше. Как известно, срок службы кабеля в двойной изоляции составляет 30 лет, а в одинарной оболочке срок службы − до15 лет.

• — для прокладки в сауне или в другом горячем помещении используются термостойкие кабели;
• — маркировка «нг» означает, что кабель не поддерживает горение, но это не значит, что он термостойкий, то есть для высоких температур такой кабель не предназначен;
• — есть кабели, которые могут «работать» при воздействии пламени в течение 120, 60 или 30 минут, на них вы увидите маркировку соответственно Е120, Е60 или Е30;
• — кабель с полиэтиленовой оболочкой допустимо прокладывать как открытым способом, так и в грунте;
• — кабель с ПВХ (поливинилхлорид) изоляцией можно прокладывать в кабельных каналах или в помещении.

Надеюсь данная статья помогла вам разобраться чем отличается кабель от провода. Если у Вас возникли вопросы оставляйте их в комментариях, с удовольствием на них отвечу.

Лучшим проводником электрического тока является. Какие вещества проводят электрический ток

Из физики известно, что электрический ток — это направленное движение электрически заряженных частиц. Разные проводят электрический ток по-разному. По способности электрические заряды вещества делятся на ПРОВОДНИКИ и НЕПРОВОДНИКИ электричества.

Проводниками тела являются электрические заряды, которые проходят через заряженное тело к незаряженному.Хорошие проводники электричества — это металлы, почва, вода с растворенными в ней солями, кислотами или щелочами, графит и некоторые виды электрических веществ. Тело человека также проводит электричество. Это можно показать на опыте с электроскопом. Зарядим электроскоп с помощью эбонитовой или стеклянной палочки, стрелка отклонится Затем дотронемся до заряженного электроскопа рукой. Стрелка тотчас вернётся в исходное положение — к нулю. Заряд с электроскопа уходит в наше тело. В данном опыте с небольшим зарядом это не опасно, но ощутимо «щёлкает» по пальцам.А большие заряды и токи опасны для жизни и здоровья.

Из металлов лучшие проводники электричества — серебро, медь, алюминий. Даже в обычной водопроводной воде раствор всевозможных солей, что она является весьма сильным проводником, и об этом нельзя забывать, используя электрооборудование в условиях повышенной иначе можно получить весьма ощутимый удар током, это опасно.

Проходя через живой организм производит ток, производит действие: термическое — ожоги различных участков тела, нагрев кровеносных сосудов, крови, нервов; электролитическое (или химическое) — разложение крови и других жидкостей; биологическое — раздражение и возбуждение живых тканей организма, что сопровождается непроизвольными судорожными сокращениями мышц, в том числе мышц сердца и лёгких.В результате всего этого нарушения происходят нарушения в вплоть до полной остановки работы и лёгких.

Непроводниками называют такие тела, которые через электрические заряды не могут перейти от заряженного тела к незаряженному, так как в диэлектриках очень мало свободных заряженных частиц. Непроводниками электричества, или диэлектриками, являются эбонит, янтарь, фарфор, резина, различные пластмассы, шелк, капрон, масла, воздух (газы), стекло, плексиглас, сухое дерево и бумага.Изготовленные из диэлектриков тела называются ИЗОЛЯТОРАМИ (от итальянского слова ИЗОЛЯРО — уединять).

Проводники для передачи на расстояние электрической энергии (электрического тока), именно из них, в основном, изготавливаются высоковольтные электрические кабели, бытовая электропроводка. Изоляторы используются для обособления, изолирования проводников и обеспечения безопасности людей при работе с электроприборами. Для передачи электрической энергии необходимо собрать замкнутую электрическую цепь, в которую входит источник электрической энергии, проводники, по которому этот источник электрического тока поступает к потребителям электрической энергии.

При проведении опытов по электричеству всегда используются и проводники, и диэлектрики. Например, используя два электроскопа, мы зарядили один из них отрицательным зарядом, полученным на эбонитовой палочке при её трении о шерсть. При этом стрелка электроскопа отклонилась, форма наличие заряда на нём. Если затем взять металлический стержень на изолирующей пластмассовой рукояткой и соединить заряженный электроскоп с незаряженным, то по проводящему ток стержню заряды частично перейдут на второй электроскоп, а вот разрядки электроскопа, как в случае его касания голой рукой, не происходит, так как рукоятка не проводит ток к руке человека.Именно поэтому рукоятки различных инструментов, например отвёрток, плоскогубцев, кусачек, делают из непроводящих материалов.

Основные меры защиты от электрического током:

Обеспечение недоступности токоведущих частей, находящихся под напряжением, для случайного прикосновения,

Защитное заземление, защитное отключение электроприборов;

Использование по возможности низких напряжений, особенно во влажных помещениях;

Применение двойной изоляции.

Знание и соблюдение правил техники безопасности при работе электрического тока и различных устройств обязательно и для взрослых, и для детей. Чтобы учащимся младших классов было легче запомнить эти правила, можно использовать различные запоминающиеся плакаты, стихи. Примеры я подобрал из различных источников, кое-что придумал сам и оформил как советы по электробезопасности в приложении 1 к моей работе. В приложении 2 приведены меры первой помощи при поражении электрического током.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ РАЗЛИЧНЫХ ВЕЩЕСТВ

Электропроводность веществ можно испытать с помощью специальных приборов, но мы использовали обычную электрическую цепь. Главный элемент любой электрической цепи — источник электрического тока. Без него электрическая цепь не будет работать. Когда вы включаете в розетку вилку питающего шнура телевизора, для электрического утюга, чайников и других электроприборов — потребителей электрической энергии, то вы, по сути, подключаетесь к электростанции — производителю этой электроэнергии.

Для того, чтобы проверить электропроводность твердых веществ, я собрал электрическую цепь, в которую входили: источник тока, ключ для замыкания и размыкания цепи, лампа для того, чтобы проверить, есть ток или нет, и контакты для подключения вещества в цепи.

Когда контакты помещают в вещество, становится ясно, проводит ли это вещество ток. Если вещество проводит электрический ток, цепь замыкается, и лампочка загорается. Если вещество неэлектропроводно, цепь остается разомкнутой, и лампочка не горит.

Опыт 1. Исследование твердых веществ.

В таблице 1 указаны десять твердых веществ, которые мы исследовали на электропроводность. В результате оказания помощинилось,

Таблица 1.

алюминий + пластмасса —

сталь + стекло —

латунь + орг. стекло —

медь + магнит —

древесины — резина — что алюминий, сталь, латунь, медь проводят электрический ток, а древесина, пластмасса, стекло, оргстекло, магнит и резина не проводят электрический ток.

Опыт 2. Исследование жидких веществ.

Для того, чтобы проверить электропроводность жидких веществ, мы изменили электрическую цепь (рис. 5). Кроме источника тока и ключа в цепи добавили амперметр вместо лампы и электролитический стакан вместо контактов.

Таблица 2.

чистая вода —

раствор поваренной соли +

раствор медного купороса +

раствор морской соли +

9000 раствор сахара —

В электролитический стакан мы помещали разные жидкости.Если у амперметра при замыкании цепи стрелка отклонялась, значит, эта жидкость проводит электрический ток.

В результате эксперимента, раствор поваренной соли, медного купороса и морской соли проводит электрический ток, а чистая вода и сахарный сироп — нет.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проведённые опыты подтвердили, что некоторые вещества хорошо проводят ток, это различные металлы и растворы солей. Другие твёрдые и жидкие вещества являются диэлектриками, т.е. непроводники, это пластмассы или резина, из которых делают изоляцию электропроводов и корпуса электрических приборов, многие другие вещества.

Моя работа достаточно важна для меня и других школьников, так как для безопасной работы с электрическими приборами дома и в школе нужно знать, как поступать в некоторых жизненных ситуациях. Например, человека ударило током от оборванного провода. Ни в коем случае нельзя трогать этот провод и человека голыми руками. Нужно отодвинуть провод с помощью какого-то не проводящего ток предмета, например сухой деревянной палки.

Чтобы научить учеников младших классов правила электробезопасности, можно использовать подготовленные мной советы.

При изучении тепловых явлений говорилось, что по способности проводить теплоту вещества на хорошие и плохие проводники тепла.

По специальному заряду вещества также делятся на несколько классов: проводники, полупроводники. и непроводники электричества.

Проводниками называют тела, через которые электрические заряды переходят от заряженного тела к незаряженному.

Хорошие проводники электричества — это металлы, почва, вода с растворенными в ней солями, кислотами или щелочами, графит. Тело человека также проводит электричество. Это можно построить на опыте. Дотронемся до заряженного электроскопа рукой. Листочки тотчас опустятся. Заряд с электроскопа уходит по нашему телу через пол комнаты в землю.

а — железо; б — графит

Из металлов лучшие проводники электричества — серебро, медь, алюминий.

Непроводниками называют такие тела, через которые электрические заряды не переходят от заряженного тела к незаряженному.

Непроводники электричества, или диэлектриками , являются эбонит, янтарь, фарфор, резина, различные пластмассы, шёлк, капрон, масла, воздух (газы). Изготовленные из диэлектриков тела называют изоляторами (от итал. Изоляро — уединять).

а — янтарь; б — фарфор

Полупроводниками называют тела, которые по электрическому каналу занимают промежуточное положение между проводниками и диэлектриками.

В природе полупроводники распространены широко широко.Это оксиды и сульфиды металлов, некоторые органические вещества и др. На наибольшее применение в технике германий и кремний.

Полупроводники при низкой температуре проводят электрический ток и являются диэлектриками. Однако при повышении температуры в полупроводнике начинает резко увеличиваться число носителей электрического заряда, и он становится проводником.

Почему это происходит? У полупроводников, таких как кремний и германий, в узлах кристаллической решётки атомы колеблются около своих положений равновесия, и уже при температуре 20 ° С это становится интенсивным, что химические связи между соседними атомами могут разорваться.При повышении температуры валентные электроны (электроны, находящиеся на внешней оболочке атома) элементы становятся свободными, и под действием электрического поля в полупроводнике возникает электрический ток.

Характерной особенностью полупроводников является возрастание их проводимости с повышением температуры. У металлов же при повышении температуры проводимость уменьшается.

Способность полупроводников электрический ток также возникает при воздействии на них света, потока быстрых частиц, примесей и др.

а — германий; б- кремний

Изменение электропроводности полупроводников под действием температуры применять их в качестве термометров для замера температуры окружающей среды, широко применяют в технике. С его помощью контролируют и температуру на определенном уровне.

Повышение электропроводности вещества под воздействием света носит название фотопроводимость . Основанные на этом явлении приборы называют фотосопротивлениями .Фотосопротивления применяются для сигнализации и управления производственными процессами на расстоянии, сортировке изделий. С их помощью в экстренных ситуациях автоматически останавливаются станки и конвейер, предупреждает несчастные случаи.

удивительным свойствам полупроводников, они широко используются при создании транзисторов, тиристоров, полупроводниковых диодов, фоторезисторов и других сложнейшейтуры. Применение интегральных микросхем в теле-, радио- и компьютерных приборах позволяет создавать устройства небольших, а порой и ничтожно малых размеров.

Вопросы

1. На какие группы делят вещества по способности электрические заряды?
2. Какой характерной особенностью обладают полупроводники?
3. Перечислите области применения полупроводниковых приборов.

Упражнение 22

1. Почему заряженный электроскоп разряжается, если его шарика коснуться рукой?
2. Почему стержень электроскопа изготавливают из металла?
3. К шарику незаряженного электроскопа подносят тело, заряженное положительно, не касаясь его.Какой заряд возникнет на листочках электроскопа?

Это любопытно …

Способность тела к электризации определяется наличием свободных зарядов. В полупроводниках ростом носителей свободного заряда увеличивается с ростом температуры.

Проводимость, которая осуществляется свободными электронами (рис. 43), называется электронная проводимость полупроводника. или проводимостью n-типа (от лат. Negativus — отрицательный). При отрыве электронов от атомов в местах разрыва образуются свободные места, которые не заняты электронами. Эти вакансии получили название «дырки». В области образования дырки избыточный положительный заряд. Вакантное место может быть занято другим электроном.

Электрон, перемещаясь в полупроводнике, создаёт возможность заполнения одних дырок и других образования. Возникновение новой дырки сопровождается появлением свободного электрона, т. е. идёт непрерывное образование пар электрон — дырка. В свою очередь, заполнение дырок приводит к уменьшению числа свободных электронов.Если только кристалл поместить в электрическое поле, то будет перемещение не электронов, но и дырок. Направление перемещения дырок противоположно направление движения электронов.

Проводимость, возникающая в результате перемещения дырок в полупроводнике, называется дырочной проводимостью или проводимостью р-типа (от лат. Positivus — положительный). Полупроводники подразделяют на чистые полупроводники, примесные полупроводники n-типа, примесные полупроводники р-типа.

Чистые полупроводники обладает собственной проводимостью. В создании участвуют свободные заряды двух типов: отрицательные (электроны) и положительные (дырки). В чистом полупроводнике свободных электронов и дырок одинакова.

При введении в полупроводник примесей примесная проводимость. Изменяя концентрацию примеси, можно менять и число носителей того или иного знака, т. е. создать полупроводники с преимущественной концентрацией отрицательного или положительного заряда. Примесные полупроводники n-типа обладает электронной проводимостью. Основными носителями заряда являются электроны, а неосновными — дырки.

Примесные полупроводники р-типа обладают дырочной проводимостью. Основными носителями заряда являются дырки, а неосновными — электроны.

Представляет собой соединение полупроводников р- и л-типа. Сопротивление контакта зависит от направления тока. Если диод включить в цепь, чтобы область кристалла с электронной проводимостью n-типа была подключена к положительному полюсу, а область с дырочной проводимостью р-типа к отрицательному полюсу, то тока в цепи не будет, так как переход электронов из n-области в р -область затрудняется.

Если р-область полупроводника подключить к положительному полюсу, а n-область к отрицательному, то в этом случае ток проходит через диод. За счет диффузии основного носителя тока в чужой полупроводник в области контакта образует двойной электрический слой, препятствующий движению зарядов. Внешнее поле, направленное от р к n, частично компенсирует слой этого слоя, и при увеличении напряжения ток быстро возрастает.

Проводниками электрического тока могут быть совсем разные вещества.Например, и кусок металлической проволоки, и морская вода являются электропроводниками. Но электроток в них различен по своей природе. Поэтому они разделены на две группы:

• первого рода с проводимостью, основанной на электронах;
• второго рода с проводимость, основанной на ионах.

Электропроводники первого это все металлы и углерода. Представителями второго рода являются кислоты, щёлочи, растворы и расплавы солей, которые называют «электролитами».

• Ток в проводниках течёт при значениях напряжения и прямо пропорционален величине напряжения.

Наилучшими электропроводниками при условиях серебро золото, медь и алюминий. Медь и алюминий наиболее широко используются для изготовления различных проводов и кабелей из-за более низких цен. Хорошим жидким проводником первого рода является ртуть. Хорошо проводит электрический ток и углерод. Но из-за отсутствия гибкости его применение невозможно.Однако созданная относительно недавно форма углерода графен позволяет изготавливать нити и шнуры из нитей.

Но графеновые шнуры имеют сопротивление, которое для токопроводов является недопустимо большим. Поэтому их используют в электронагревателях. В этом качестве графеновый шнур превосходит металлические аналоги на основе никеля и хрома, поскольку может обеспечить более высокую температуру. Аналогичным образом используются проволочные электропроводники из вольфрама.Из них изготовлены спирали ламп накаливания и электроды газоразрядных ламп. Вольфрам является самым тугоплавким электропроводником.

Процессы в проводниках

Электрический ток, протекающий в проводнике, оказывает на него определенные воздействия. В любом случае происходит увеличение температуры. Но возможны также и химические реакции, которые приводят к изменению физических и химических свойств. На наибольшим изменениям подвержены электропроводники второго рода. Электрический ток в них вызывает электрохимическую реакцию, называемую электролизом.

В результате ионы проводника второго получают вблизи электрических полюсов необходимые заряды и восстанавливаются до состояния, которое было до появления кислоты, щёлочи или соли. Электролиз широко используется для получения многих чистых химических веществ из природного сырья. Способом электролиза расплавов получить чистый алюминий и некоторые другие металлы.

Проводники первого и второго рода проводят электрический ток при подаче на них внешнего напряжения.При взаимодействии, например, свинца первого рода кислотой, возникает электрохимическая реакция, вызывающая выделение электрической энергии. На этом основано устройство аккумуляторов.

Электропроводники первого рода также могут изменяться при контакте друг с другом. Например, контакт медного и алюминиевого проводника является плохим решением без специального покрытия его. Влажности воздуха оказывается достаточно для разрушения в месте контакта электрохимической реакции.Поэтому рекомендуется защищать подобные соединения лаком или аналогичными веществами.

У некоторых проводников первого при значительном охлаждении особое состояние, пребывая в котором они вызывают электрическое току сопротивления. Это явление называется сверхпроводимостью. Классическая сверхпроводимость соответствует значению температуры, близкой к состоянию жидкого гелия. Однако по мере выполнения исследований обнаружились новые сверхпроводники с более высокими значениями температуры.

• Экономически оправданное использование сверхпроводимости является одной из приоритетных целей современной энергетики.

Электрический ток может течь не только в проводниках первого и второго рода. Есть ещё полупроводники и газы, которые так же проводят электроток. Но это уже совсем другая история…

Электроскоп

— это простейший прибор для обнаружения зарядов и приблизительного определения их величины.

Простейший школьный электроскоп изображен на рисунке. В нём металлический стержень (3) с листочками (4) пропущен через пластмассовую пробку (5) (втулку), вставленную в металлический корпус (1). Корпус с обеих сторон закрыт стёклами (2).

Если к положительно заряженному электроскопу поднести тело, заряженное таким же знаком, как электроскоп, то его листочки разойдутся сильнее.

Приближая к электроскопу тело, заряженное противоположным по знаку зарядом, заметим, что угол между листочками электроскопа уменьшится.

Таким образом, заряженный электроскоп позволяет, каким образом зарядом наэлектризовано то или иное тело.

По отклонению листочков электроскопа можно определить также, увеличился или уменьшился его заряд. Чем больше угол, на который разойдутся листочки электроскопа при его электризации, тем сильнее он наэлектризован. Значит, тем больший электрический заряд на нём находится.

Существует еще один вид электроскопа — электрометр .

В нем вместо лепестков на металлическом стержне укреплена стрелочка.Она, заряжаясь от стержня, отталкивается от него на некоторый угол.

По специальным зарядам вещества делятся на проводники, полупроводники и непроводники электричества.

Проводниками называют тела, которые через электрические заряды переходят от заряженного тела к незаряженному.

Хорошие проводники электричества — это металлы, почва, вода с растворенными в ней солями, кислотами или щёлочами, графит. Тело человека также проводит электричество.Это можно построить на опыте. Дотронемся до заряженного электроскопа рукой. Листочки тотчас опустятся. Заряд с электроскопа уходит по нашему телу через пол комнаты в землю.
Из металлов лучшие проводники электричества — серебро, медь, алюминий.

Непроводниками называют такие тела, которые через электрические заряды не могут переходить от заряженного тела к незаряженному.

Непроводниками электричества или диэлектриками, являются эбонит, янтарь, фарфор, резина, различные пластмассы, шёлк, капрон, масла, воздух (газы).Изготовленные из диэлектриков тела называют изоляторами.

Полупроводниками Назначают тела, которые по передаче электрические заряды занимают промежуточное положение между проводниками и диэлектриками.

К полупроводникам крепкий кремний, германий, селен и др. У полупроводников мощность электрические заряды увеличивается при повышении температуры.

Проводники электричества — Справочник химика 21

Электрические и оптические свойства.Наиболее распространенная электрическая проводимость, которая является собственно, в международной мере, классификация элементарных веществ. Так, элементарные металлы являются проводниками электричества первого рода, металлоиды — полупроводниками, элементарные окислители — диэлектриками, благородные газы — скользящими проводниками электричества. [c.115]
Графит — огнеупорный, теплопроводный материал, хорошо переносит резкую смену температур, поэтому его используют для изготовления плавильных тиглей. В противоположность алмазу графит — довольно хороший проводник электричества и находит применение [c.84]

Реагенты, а также ионизированные или способствующие ионизации реагентов вещества, обеспечивающие прохождение электрического тока эта система является ионным проводником электричества (проводник И рода] [c.12]

Химическим гальваническим устройством называют устройство, в котором энергию ядерного реакции преобразуется в электрическую.Примером может служить элемент Якоби — Даниэля (рис. 10.1). Он состоит из двух электродов — медной пластинки, погруженной в сульфата меди, и цинковой пластинки, погруженной в раствор сульфата цинка. Соединение между электродами осуществляется посредством солевого (электролитического) мостика, который представляет собой либо сифон, заполненный насыщенным раствором электролита, либо изогнутую стеклянную трубку, заполненную агар-агаром с каким-либо электролитом. Такой студнеобразный раствор не выливается из сифона и является хорошим проводником электричества. [c.82]

Алюминий — прекрасный проводник электричества. При одинаковой массе его проводимость примерно в два раза выше, чем у меди. Большинство линий электропередач сделаны из алюминия. Кратко области применения этого металла суммированы на рис. 11.12. [c.161]

Совершенно чистая вода совсем не проводит электричество, являясь диэлектриком, но малейшая примесь постороннего тела переводит воду в разряд проводников электричества. [c.56]

Предельным случаем такого процесса конденсации циклов является графит, состоящий из атомных плоскостей с гексагональными циклами, в которых делокализация электронов простирается на всю плоскость.Благодаря наличию делокализованных электронов графит является хорошим проводником в отличие от алмаза, имеющим свойства диэлектрика. Графит можно рассматривать как двумерный металл, в котором подвижность электронов ограничена отдельными атомными плоскостями, данными в стопку. [c. 301]

Свойства серебра. Серебро — уникальный катализатор окисления этилена. Всеаторы, практически используются для этой реакции, основаны на серебре.Серебро — лучший среди проводников электричества (его электропроводность составляет 1,67 мкОм / см) и лучший после алмаза проводник тепла с теплопроводностью 4,29 Вт / (см-К). Данные об адсорбции на чистом металлическом серебребре, окиси этилена, воды и диоксида противоречивы, так как очень трудно получить чистую поверхность серебра, но можно утверждать, что ни одно из этих соединений не адсорбируется на серебре достаточно хорошо. Окись этилена и в гораздо меньшей степени диоксид углерода могут адсорбироваться и затем быстро реагировать и разлагаться на поверхности серебра, загрязняя ее кислородсодержащими формами.Трудность, сопряженная с получением чистых и воспроизводимых поверхностей, выполняет в работе [20] и других. [c.226]

ЧТО дает (аналогично последовательному включению проводников электричества) — [c. 83]

Элементы, активируемые аммиаком. Принцип устройства таких элементов основан на том, что некоторые становятся сильными, проводниками электричества при насыщении их аммиаком. К таким солям относится, например, роданистый аммоний, поглощающий аммиак с большой скоростью и образующий электропроводную жидкость, которая имеет невысокое давление насыщенных паров аммиака. [c.45]

На основе более поздних работ процессы, протекающие на положительном электроде, были представлены по-иному. Гидрат закиси никеля — плохой проводник электричества. Окисление при заряде начинается в месте этого гидрата с токопроводящей добавкой. При этом электрохимические процессы на электроде протекают в твердой фазе на границе соприкосновения ее с электролитом. [c.84]

Проверка формулы Рэлея на опытах показала, что применение ее ограничено.Во-первых, она применима только к золям, которые вызывают дисперсную фазу, которая не является проводником электричества и совершенно неприменима к металлическим золям, так как в окраске их решающую роль играет поглощающее (т. Е. Абсорбция) света. Во-вторых, даже для систем с частями из непроводников это уравнение применимо только для типичных золей, т. е. для частиц размером от 5 до 100 нм. [c.296]

Электрическая проводимость и подвижность, очевидно, являются личными качествами электролита быть проводником электричества, поэтому должны быть связаны друг с другом.Для данного вида связи используется закон Ома в дифференциальной форме [c.216]

Если газу указанной большой энергии его молекулы начнут отрываться электроны, предоставленные ему пространственно находиться положительно и отрицательно заряженные частицы. Происходит термическая ионизация, в результате которой газовое проводником электричества, переходя в плазменное состояние. Между плазмой и газом нет резкого различия. Оно возникает, когда в плазме появляется упорядоченное движение частиц. [c.240]

Чистый алюминий представляет собой легкий серебристо-белый металл (плотность 2,7 г / см — почти в три раза легче железа), очень пластичный, ковкий и тягучий, т. пл. = 660 °, т. кип. = 2450 °. После серебра и меди металлический алюминий — лучший проводник электричества и тепла. [c.333]

При погружении малоактивного металла — меди, например, — в раствор ее соли будет иметь место обратный процесс, т. е. переходный металл из металла в кристаллическую решетку металла.В данном случае поверхность металла приобретает положительный заряд, а прилегающий к ней слой раствор — отрицательный (за счет избытка в растворе анионов). Здесь также возникает двойной электрический слой и, следовательно, специальный электродный потенциал. Таким образом, при погружении металлов в растворах их более активные из них (2п, Мд, Ре и др.) Заряжаются отрицательно, а менее активные (Си, Ag, Аи и др.) Положительно. Потенциал каждого электрода зависит оТ природы металла, эффективнее его деятельность в растворе, а также от температуры.Если цинковую и медную пластинки соединить проводником электричества, то электроны с цинковой пластинки устремляются по ней к медной, в цепи появляется электрический ток, который может быть измерен гальванометром О. [c.156]

В окислительно-восстановительных реакциях переходных электронов от восстановителей к окислителям непосредственно при контакте частиц и химической энергии реакции превращается в теплоту. Но эти реакции можно проводить в таких условиях, когда процессы окисления и восстановления пространственно разделены, т.е. восстанавливает отдает электроны окислителю через проводник электричества, в результате чего образует поток электронов (электрический ток) в металлическом проводнике. [c.188]

Лучшими проводниками электричества являются серебро, медь, золото и алюминий. Эти же металлы являются наиболее теплопроводными. Важным свойством металлов является пластичность — способность прокатываться в тонкие листы, вытягиваться в проволоку Пластичность металлов уменьшается в ряду Аи, Ад, Си, РЬ, 2п, Ре. [c.318]

Согласно современным представлениям в металлическом кристалле электроны ведут себя не так, как в отдельных, свободных атомах, например в атомах паров металла. В последнем случае можно располагаться в каждом атоме лишь на ограниченном числе энергетических уровней. Набор стандартных размеров одного кристалла. Такие объединения называются электронными зонами, или полосами.Электроны, принимающие участие в химической связи (валентные), располагаются в отдельной, называемой валентной. Выще свободная от электронов энергетическая зона, или зона проводимости. В металлах при наложении разности потенциалов потенциалов электроны легко переходят из нижней валентной зоны в верхнюю свободную зону проводимости. Именно поэтому металлы являются хорошими проводниками электричества. [c.164]

К металлам обычно относят простые вещества, являющиеся хорошими проводниками электричества (проводники первого рода) и тепла, обладающие характерным металлическим светом (высокой способностью отражать свет), непрозрачностью, вязкостью, ковкостью, тягучестью.Металлические свойства сохраняются только в твердом и жидком состоянии, в парах они исчезают. Типичными металлами являются натрий, калий, железо, медь, золото и др. [c.215]

Подобные материалы, которые в нормальном состоянии являются диэлектриками, в возбужденном (под действием теплоты или света) —-проводниками электричества, называют полупниками. У полупроводников ширина запрещенной зоны А составляет от 0,1 до 3 эВ. [c.75]

УА-группа составляет пять элементов азот Ы, фосфор Р, мышьяк Аз, с у р ь м а 8Ь и в и С М у т В1.Наличие пяти электронов на внещнем энергетическом уровне их элементов (rts np) придает им окислительные свойства, т. е. способность проявлять в соединениях степени степени, равную —3. Однако по мере увел чения числа энергетических уровней в атоме и особенно при проявлении экранирующего ядра предвнешнего -подуровня, начиная с мышьяка, неметаллический характер элементов заметно ослабевает. Азот — типичный неметалл фосфор — неметалл, но в одной из своих модификаций — черной, получаемой при 200 ° С и 1,2 ГПа (12 000 атм), — проявляет полупроводниковые свойства мышьяк и сурьма в своих более устойчивых модификациях проявляют полупроводниковые свойства и, наконец, висмут — металл, проявляющий хрупкость, что характерно для неметаллических кристаллов. Усиление металлических черт в характере элементов явно проявляется в значениях ширины зоны (см. Рис-. 28) для кристаллов простых веществ, образованных ими. Так, (Для черного фосфора А = 1,5 эВ, для серого мышьяка 1,2 эВ, для серой сурьмы 0,12 эВ, а висмут является проводником электричества. [c.251]

В полупроводнике, представляющем собой химическое Только тепловое движение, поглощение света или другие энергетические факторы вызывают возбуждению электронов и делают вещество проводником электричества.Тепловое движение ослабевает с понижением температуры, соответственно убывает и электропроводность полупроводников, падая до нуля. При достаточно низкой температуре полупроводник становится изолятором, и резкой границы между ними нет. В то же время металл нельзя превратить в проводники другой термической обработкой. [c.160]

Если в твердом состоянии используется для использования внешнего электрического поля практически ничтожны, то в жидком состоянии, наоборот, ионы подвижны, и расплавленные ионные соединения являются хорошими проводниками электричества проводимость, осуществляемая ионами. [c.111]

Ковалентные решетки — плохие проводники электричества. Действительно, поскольку они построены из атомов, ионная проводимость исключена. С другой стороны, все электроны внешней оболочки используются для образования связей, значит, электронная проводимость не может осуществляться из-за свободного электронов. [c.113]

Электронное облако внутри решетки легко привести в движение с помощью ноля, следовательно, металл — проводник электричества, однако трудно вырвать электрон из металла, поскольку между ансамблем положительных и электронами силы притяжения. [c.116]

Ковалентные решетки — плохие проводники электричества. Ионная проводимость в них невозможна, так как они построены из атомов. Электронная проводимость также исключена, потому что все электроны внешней оболочки используются для образования связей и свободных электронов нет. [c.32]

Явление радиоактивности было обнаружено в 1896 г. французским ученым Анри Беккерелем. Он заметил, что уран и его соединения излучают невидимые лучи, которые вызывают почернение в темноте фотографической пластинки, а также ионизируют воздух и делают его проводником электричества. [c.27]

Ртуть — единственный жидкий при комнатной температуре металл. Его символ, Hg, происходит из латинского слова hydrargyrum, что значит подвижное или жидкое серебро. Ртуть имеет важные области применения, часть которых обусловлены именно ее жидким состоянием. Как прекрасный проводник электричества она используется в тихих переключателях света. Также ее можно найти в термометрах, термостатах, ртутных уличных лампах, флуоресцентных лампах и в некоторых красках. В жидком виде ртуть не особенно опасна, однако ее пары весьма опасны для здоровья.Использовать жидкую ртуть медленно испаряется, исключить контакт прямого с ней. [c.73]

Электролитами называются вещества, которые в определенных условиях распадаются на положительно и отрицательно заряженные ионы. Этот процесс получил название электролитической диссоциации. Ионы подвергщегося диссоциации электролита способны переносить электричество. В связи с этой способностью электролиты назьшают проводниками электричества второго рода в отличие от проводников первого рода — металлов, в которых электричество переиосигся посредством электронов. [c.171]

Электромагнитные и оптические свойства. Элементарные металлы являются проводниками электричества первого рода. Способность металлов проводить электричество — их электрическая проводимость — обусловлена ​​наличием в их криста 1Л 1ческнх решетках электронов, находящихся в состоянии проводимости. Энергетическое состояние электронов проводимости обусловлено расщен-лением электронного урорней в зависимости от расстояния центрами атомов в кристалле (рис. 31). Наличие электронов проводимости может быть доказано посредством исследования эф- [c.218]

Электрохимия — это наука, которая изучает закономерности, связанные с взаимным превращением химической и электрической форм энергии. Взаимное превращение этих форм энергии совершается в электрохимических системах. Непременными составными частями электрохимической системы ионного проводника — электролит два металлических электрода, которые представляют собой контакт двух фаз — жидкой и твердой внешней цепи — металл1 ческий проводник, обеспечивающий прохождение тока между электродами.Для того, чтобы знать, какими законами подчиняются электрохимические реакции, от чего зависит их скорость, используется установка электрической энергии в электрохимической системе и каков механизм прохождения электрического тока, необходимо изучить растворы электролитов, электрохимические равновесия на поверхности раздела двух фаз, термодинамику электрохимических систем и кинетику электродных процессов. [c.6]

На рис. 4.44 и 4.45 изобраясена резкая межд> валентной граница зоны и зона проводимости.В действительности граница размыта теплового движения электроны должны переходить с верхних уровней валентной зоны на нижние уровни зоны проводимости. Способность этих электронов свободно передвигаться по кристаллу и переносить энергию из одной его части (нагретой) в другую (холодную) службу высокой теплопроводности металлов. Таким образом, и электрическая проводимость и теплопроводность металлов обусловлены свободным перемещением электронов зоны проводимости.Именно поэтому для видов металлов наблюдается параллелизм между этими величинами. Например, лучшие проводники электричества — серебро и медь — обладают и самой высокой теплопроводностью. [c.150]

В 1 было установлено, что каждый металл обладает специфическими, присупхими ему свойствами. Так, серебро наилучшим проводником электричества, и наиболее точных электрических схем (например, в электронной аппаратуре на космических спутниках).Вспомните опыт резерфорда, который является наиболее пластичным из металлов. [c.320]

Пусть проводник электричества, заключенный в трубку (см. Рис. VIII. 1), однороден не только в плоскости Z —у, но и по оси X, и по этой оси нет градиентов температуры и давления . Наложим внешнее электрическое поле с напряженностью д (/ дх = grad ф О ([c.447]

Естественная радиоактивность. Явление радиоактивности было открыто в 1896 г.)известным французским физиком АнриБек-керелем, который установил этот металлический уран, а также его минералы и соединения испускают невидимое излучение. Воздух по соседству с препаратами становится хорошим проводником электричества. Излучение вызывало почернение фотографической пластинки, завернутой в черную бумагу или закрытой непрозрачными предметами. Излучательная способность урансодержащего препарата не зависела от температуры, от его агрегатного состояния, а определялась только учет урана.Беккерель из этих наблюдений сделал вывод, что способностью к излучению обладают атомы урана. [c.393]

Серебро употребляется в электромашиностроении и приборостроении как очень хороший и малоокисляющийся проводник электричества. Серебро входит в состав припоев (ПСр40), используется как защитное покрытие для других металлов, а его соединения (AgBr) применяют для производства фоточувствительных материалов. [c.385]

---

Какой металл является лучшим проводником электричества — MOREREMONTA

Ценность металлов напрямую определяется их химическими и физическими свойствами.В случае с таким показателем, как электропроводимость, эта связь не так прямолинейна. Самый электропроводный металл, если измерять данный показатель при комнатной температуре (+20 ° C), — серебро.

Физический смысл проводимости

Использование металлических проводников имеет давнишнюю историю. Ученые и инженеры, работающие в области науки и техники, использующие электроэнергию, давно определились с материалами для проводов, клемм, контактов, печатных плат и т.д. Определить самый электропроводный металл в мире помогает физическая величина, называемая электрической проводимостью.

Понятие проводимости обратно электрическому сопротивлению. Количество единиц выражения проводимости, которое в международной системе единиц (СИ) измеряется в Омах. Единица электрической проводимости в системе СИ — сименс. Русское обозначение этой единицы — См, интернациональное — S. Электрическая проводимость в 1 См. Участок электрической сети с сопротивлением в 1 Ом.

Удельная проводимость

Мера способности вещества использовать электроток называется удельной электропроводностью. Самым высоким подобным показателем обладает самый электропроводный металл. Эта характеристика может быть определена для любого вещества или среды инструментально и имеет числовое выражение. Удельная электропроводность цилиндрического проводника единичной длины и единичной площади сечения соответствует с удельным сопротивлением данного проводника.

Системной единицей удельной проводимости является сименс на метр — См / м.Чтобы выяснить, какой из металлов самый электропроводный металл в мире, сравнить их удельную проводимость, определенную экспериментально. Можно определить удельное сопротивление при помощи специального прибора — микроомметра. Эти характеристики являются обратнозависимыми.

Проводимость металлов

Само понятие электрического тока как направленного потока заряженных частиц кажется более гармоничным для веществ, основанных на кристаллических решетках свойственных металлам.Носителями зарядов при возникновении электрического тока в металлах являются свободные электроны, а не ионы, как это бывает в жидких средах. Экспериментально установлено, что при возникновении тока в металлах не происходит переноса частиц вещества между проводниками.

Металлические вещества отличаются от других более свободными связями на атомарном уровне. Внутреннее устройство металлов отличается присутствием большого числа «одиноких» электронов. которые при малейшем воздействии электромагнитных сил образуют направленный поток.Именно поэтому эти уникальные металлы отличаются самым электропроводным током. На особенностях кристаллической решетки металлов основано еще одно их специфическое свойство — высокая теплопроводность.

Топ лучших проводников — металлов

4 металла, имеющих практическое значение для их применения в электропроводниках, определяются в следующем порядке величины удельной проводимости, измеряемой в См / м:

1. Серебро — 62 500 000 руб.
2. Медь — 59 500 000.
3. Золото — 45 500 000.
4. Алюминий — 38 000 000.

Видно, что самый электропроводный металл — серебро. Оно используется для электрической сети лишь в особых случаях. Причина — высокая стоимость.

Зато медь и алюминий — самый распространенный вариант для электроприборов и кабельной продукции благодаря низкому сопротивлению электрическому току и ценовой доступности. Другие металлы применяются в проводников редко.

Факторы, влияющие на проводимость металлов

Даже самый электропроводный металл снижает свою проводимость, если в нём присутствуют другие добавки и примеси. У сплавов иная, чем у «чистых» металлов, структура кристаллической решетки. Она отличается нарушением в симметрии, трещинами и других дефектами. Снижается проводимость и при повышении температуры окружающей среды.

Повышенное сопротивление, присущее сплавм, находит применение в нагревательных элементах.Неслучайно для изготовления элементов электропечей, обогревателей применяют нихром, фехраль и другие сплавы.

Самый электропроводный металл — это драгоценное серебро, больше используемое ювелирами, для чеканки монет и т. д. Его особые химические и физические свойства находят широкое применение. Например, кроме использования в узлах и агрегатах с пониженным сопротивлением, серебряное напыление предохраняет контактные группы от окисления.Уникальные свойства серебра и сплавов на его основе делают его оправданным, несмотря на высокую стоимость.

Какой металл является наилучшим проводником?

Самый лучший проводник тепла и электричества является также и самым отражающим из всех химических элементов. Главный недостаток серебра в том, что оно слишком дорогое. Единственная причина, почему в нашем электрооборудовании мы используем не серебряные, а медные провода, заключается в том, что медь — второй по проводимости элемент — намного дешевле.

Помимо украшений, серебро используется в фотопромышленности, батарейках с длительным сроком эксплуатации и солнечных панелях.

Серебро обладает любопытнейшей способностью стерилизовать воду. Причем требуется буквально крошечное количество — десять частей на миллиард. Сей удивительный факт известен еще с древнейших времен: так, в V веке до н. э. Геродот писал о персидском царе Кире, который постоянно возложил с собой личный запас воды, взятой из особого источника, вскипяченной и запечатанной в серебряные сосуды.

И римляне, и греки не отмечали, что еда и питье, помещенные в серебряную посуду, сохраняются намного дольше. Сильные бактерицидные качества использовались за множество веков до того, как были обнаружены сами бактерии. Этим можно объяснить, почему на дне древних колодцев часто находят серебряные монеты.

Небольшое предостережение, прежде чем вы начнете лить пиво в свою серебряную кружку.

Во-первых, серебро хоть и убьет бактерии в лабораторных условиях, однако далеко не, что оно даст тот же самый эффект, оказавшись у вас внутри.Многие из предполагаемых достоинств до сих пор не подтверждены. А Управление по санитарному надзору за пищевыми продуктами и медикаментами в США даже запретило компания рекламировать пользу серебра для здоровья.

Во-вторых, существует такая болезнь — аргирия . Ее развитие через попадание внутрь организма человека связано с растворенными в воде веществами. Наиболее явным симптомом аргирии является отчетливый голубой оттенок кожи.

С другой стороны, используют безопасным заменителем хлора в воде плавательных бассейнов, а в США серебром даже пропит носки легкоатлетов, чтобы ноги не пахли.

Вода исключительно плохой проводник электричества, особенно вода чистая, которая, кстати, используется как диэлектрик. Все дело в том, что электричество говорят не молекулы H 2O, а растворенные в воде химикаты — например, соль.

Морская вода проводит электричество в сто раз лучше пресной, но даже при этом она в миллион раз худший проводник электричества по сравнению с серебром.

Найден металл, который пропускает электрический ток без производства тепла.

Наличие такого свойства у металла противоречиту Видемана-Франца.

Недавно исследователи из США сообщили, что они сообщили, что они не работают.

Существование таких свойств у металла противоречиту Видемана-Франца, который гласит, что хорошие проводники электричества также будут хорошими проводниками тепла.Например, по этой моторы или электрические бытовые приборы нагреваются при их регулярном использовании и их необходимо охлаждать.

Исследователи показали, что этот совершенно не применим к двуокиси ванадия (VO ₂ ) — вещество, которое уже хорошо известно учёным благодаря странной способности, «переключалось» между состояниями прозрачного диэлектрика и электропроводящего металла при температуре 67 градусов по Цельсию.

«Совершенно неожиданная находка, — говорит ведущий автор исследования материаловед Цзюньцяо У (Цзюньцяо Ву) из Калифорнийского университета в Беркли.- Она демонстрирует серьёзное нарушение в хрестоматийном законе, который считался неопровержимым для обыкновенных проводников. Открытие имеет фундаментальное значение для понимания основ электронного поведения новых проводников «.

Примечательно, что исследование учёных не только поможет больше о неожиданных свойствах проводников, но оно также может пригодиться и в быту. Например, такой металл можно было бы использовать для преобразования отработанного тепла из двигателей или электронных приборов обратно в здание.

Специалисты уже знают о некоторых других материалах, которые проводят электричество лучше, чем тепло. Но демонстрируют такие свойства только при температуре в сотни градусов ниже нуля по Цзяию (что довольно непрактично для любого реального применения). В то же время двуокись ванадия является проводником только при температуре выше комнатной. Следовательно, ему можно найти больше применений на практике.

Отмечается, что учёные, изучая это странное свойство вещества, наблюдали за тем, как движутся электроны внутри кристаллической решётки двуокиси ванадия, а также определяли, сколько при вырабатывается тепла. Выяснилось, что теплопроводность VO2 была в десять раз меньше, чем значение, предсказанное законом Видемана-Франца.

Причина этому, как представляется, может крыться в том, что «электроны оксида ванадия двигались в унисон друг с другом, как жидкость, а не как отдельные частицы в обыкновенных металлах», считает У.

«Для электронов тепло — это случайное движение. Обыкновенно эффективные переносят тепло, поскольку существует преступное преступление между отдельными электронами переключаться, — поясняет учёный.- Напротив, согласованное движение электронов в двуокиси ванадия пагубным образом сказывается на передаче тепла из-за меньшего количества конфигураций, между которыми электроны смогли бы «перепрыгивать».

Исследователи также смешивали диоксид ванадия с другими металлами, чтобы таким образом «настроить» объём тока и тепла, вещество которое проводило. Такие возможности очень пригодились бы для будущих применений, добавить учёные.

Например, когда специалисты добавляли металл вольфрам к двуокиси ванадия, они снижали температуру, при которой материал становился металлическим, а также делали его лучшим проводником тепла.

Но в любом случае учёным предстоит ещё много исследований прежде, чем интересный материал найдёт обычную жизнь. Первые результаты научной работы и описание необычных свойств двуокиси ванадия опубликованы в научном издании Наука.

Добавим, что ранее оказалось, что графен проводит электричество в 10 раз лучше, чем предсказывала теория.

Серебро, Медь, Алюминий, Железо, Золото, Никель, Вольфрам, Ртуть.

Автор: Серков Павел

• 1.Проводники: Серебро, Медь, Алюминий, Железо, Золото, Никель, Вольфрам, Ртуть.


• 2. Проводники: Углерод, нихромы, термостабильные сплавы, припои, прозрачные проводники.


• 3. Неорганические диэлектрики: Фарфор, стекло, слюда, керамики, асбест, элегаз и вода


• 4. Органические полусинтетические диэлектрики.


• 5. Синтетические диэлектрики на базе фенолформальдегидных смол.


• 6. Пластики. История использования пластиков.


• 7. Изоляционные ленты и трубки

Проводники

Двадцатый век — век пластмасс. До широкого распространения синтетических полимерных материалов, человек использует в конструировании металлы и материалы природного происхождения — дерево, кожу и т.д. Сегодня мы завалены пластмассовыми изделиями, начиная от одноразовой посуды, заканчивая тяжелонагруженными деталями двигателей автомобилей. Пластмассы во многом превосходят металлы, но никогда не вытеснят их полностью, поэтому рассказ начнется с металлов.Металлам посвящены книг, дисциплина, посвященная им, называется «металловедение».

Нас интересуют металлы с точки зрения электронной техники. Как проводники, как часть электронных приборов. Все остальные применения — например, такие, как конструкционные материалы, в данное пособие пока не вошли.

Главное для электронной техники свойств металлов — это способность хорошо проводить электрический ток. Посмотрим на таблицу удельного сопротивления различных чистых металлов:

, 0157

Металл	Удельное сопротивление Ом * мм 2 / м
Серебро	0,0159
Золото	0,023
Алюминий	0,0244
Иридий	0,0474
Вольфрам	9057 9057 9057 9057
Вольфрам		Цинк	0,059
Никель	0,087
Железо	0,098
Платина	0,107
Оловец6,125 9057 9057 9057 9057	Оловец86 9057 9057 9057 Титан	0,417
Висмут	1,2

Видим лидеров нашего списка: Ag, Cu, Au, Al.

Серебро

Ag — Серебро. Драгоценный металл. {Понятие «драгоценный металл» означает в том числе особые условия по работе с металлом, устанавливаемые законодательством.} Серебро — самый дешевый из драгоценных металлов, но, тем не менее, слишком дорог, чтобы массово делать из него провода . На 5% лучшая электропроводность по сравнению смедью, при разнице в цене почти в 100 раз.

Примеры применения

В виде покрытий проводников в СВЧ технике. Ток высокой частоты, из-за скин-эффекта в большей части течет по поверхности проводника, поэтому тонкое покрытие высокочастотного волновода серебром дает бОльший прирост проводимости, чем покрытие серебром проводника для постоянного тока.

Волновод для СВЧ излучения, покрытый изнутри слоем серебра.

В сплавах контактных групп. Контакты силовых, сигнальных реле, рубильников, выключателей чаще всего изготовлены из сплава с содержанием серебра. Переходное сопротивление такого контакта получается ниже медного, он меньше подвержен окислению. Так как контакт обычно миниатюрен, вклад этой малой добавки серебра в стоимость всего незначителен. Хотя при утилизации большого количества реле, стоимость производства выгодной работой по отделению контактов в кучку для последующего аффинажа.

Согласно документации содержит серебро и кадмий.

Различные реле. Верхнее реле имеет даже посеребренный корпус с характерной патиной.Содержание драгметаллов в изделиях, выпущенных в СССР было указано в изделиях.

В качестве присадки в припоях. Качественные припои (как твёрдые так и мягкие) часто содержат серебро.

Проводящие покрытия на диэлектриках. Например, получение контактной площадки на керамике, на нее наносится суспензия из серебряных частиц с последующим запеканием в печи (метод «вжигания»).

Компонент электропроводящих клеев и красок. Электропроводящие чернила часто содержат суспензию серебряных частиц. По мере высыхания таких чернил, растворитель испаряется, частицы в растворе оказываются всё ближе, слипаясь и создавая проводящие мостики, по которому может протекать ток. Хорошее видео с рецептом по созданию таких чернил.

Недостатки

Несмотря на то, что серебро благородный металл, оно окисляется в среде с содержанием серы:

4Ag, +, 2H ₂ S, +, O ₂ , ->, 2Ag ₂ S , +, 2H ₂ O

Образуется темный налет — «патина».Также устройство серы может служить резина, поэтому провод в резиновой изоляции и посеребренные контакты — плохое сочетание.

Потемневшее серебро можно очистить химически. В отличии от чистки абразивными пастами (в том числе зубной пастой) это самый нежный способ чистки, не оставляющий царапин.

Медь

Cu — медь. Основной металл проводников тока. Обмотки электродвигателей, провода в изоляции, шины, гибкие проводники — чаще всего это именно медь. Медь нетрудно узнать по характерному красноватому цвету. Медь достаточно устойчива к коррозии.

Примеры применения

Провода. Основное применение в чистом виде. Любые добавки снижают электропроводность, поэтому сердцевина проводов обычно чистейшая медь.

Гибкие многожильные провода различного сечения.

Гибкие тоководы. Если проводники для стационарных устройств можно в принципе изготовить из любого металла, то гибкие проводники делают почти всегда только из меди, алюминия для этих слишком целей ломкий.Содержат множество тоненьких медных жилок.

Теплоотводы. Медь не только на 56 \% лучше проводит ток, но ещё имеет почти вдвое лучшую теплопроводность. Из меди изготавливают тепловые трубки, радиаторы, теплораспределяющие пластины. Так как медь дороже алюминия, часто радиаторы делают составными, сердцевина из меди, а остальная часть из более дешевого алюминия.

Радиаторы охлаждения процессора. Центральный стержень изготовлен из меди, он хорошо отводит тепло от кристалла процессора, алюминиевый радиатор сразвитым оребрением уже охлаждает сам стержень.

При изготовлении фольгированных печатных плат. Печатные платы, в любом электронном устройстве изготовлены из пластины диэлектрика, на который наклеена медная фольга. Все соединения между элементами платы выполнены дорожками из медной фольги.

Техника сверхвысокого вакуума. Из металлов и сплавов только нержавеющая сталь и медь пригодны для камер сверхвысокого вакуума в таких приборах, как ускорители частиц частиц или рентгеновские спектрометры.Все остальные металлы в вакууме слегка испаряются и портят вакуум.

Аноды рентгеновских трубок. В рентгеноструктурном анализе требуется монохроматическое рентгеновское излучение. Его зачастую является облучаемая электронами медь (спектральная линия Cu Kα), которая к тому же прекрасно отводит тепло. Если же требуется другое излучение (Co или Fe), его получают от маленького кусочка металла на массивном медном теплоотводе. Такие аноды всегда охлаждаются проточной водой.

Интересные факты о меди

Алюминий

Al — Алюминий. «Крылатый металл» четвертый по проводимости после серебра, золота и меди. Алюминий хоть и проводит ток почти в полтора раза хуже, но он легче в 3,4 раза и в три раза дешевле. А если посчитать проводимость, то эквивалентный медному проводник из алюминия будет дешевле в 6,5 раз! Алюминий бы вытеснил медь как проводник везде, если бы не пара его противных свойств, но об этом в недостатках.

Чистый алюминий, как и чистое железо, техника не применяется. Любой «алюминиевый» предмет состоит из какого-нибудь сплава алюминия. Сплавы могут содержать кремний, магний, медь, цинк и другие металлы. Их свойства отличаются очень сильно, и это необходимо при обработке. Ниже представлены несколько самых распространенных марок алюминия: ( Даны марки сплавов согласно номенклатуре Американской Алюминиевой Ассоциации (АА), Первая цифра — серия марок сплава, в зависимости от того, какой легирующей добавки больше, остальные обычно не соотносятся с концентрацией и необходимостью обращения к справочнику. )

• 1199. Чистый 99,99% алюминий. Бывает почти исключительно в виде фольги.


• 1050 и 1060. Чистый алюминий 99,5% и 99,6% соответственно. Из-за высокой теплопроводности иногда используется как материал для радиаторов. Мягок, легко гнется. Провода, пищевая фольга, посуда.


• 6061 и 6082. Сплавы: 6061: Si 0,6%, Mg 1,0%, Cu 0,28%, 6082: Si, Mg, Mn. Первый более распространен в США, второй — в Европе. Легко точить, фрезеровать. Наилучший материал для самоделок.Прочен. Легко поддается сварке, паяется твердыми припоями. Легко анодируется. Плохо гнется. Не годится для литья.


• 6060. Состав: Mg, Si. Более мягок, чем 6061 и 6082, при обработке резанием слегка «пластилиновый», за что его не любят токари. Распространен и дешев, других преимуществ не имеет. Дешевый алюминиевый профиль из непонятного сплава имеет хорошие шансы оказаться им.


• 5083. Сплав с магнием (> 4% Mg). Отличная коррозионная стойкость, устойчивая в морской воде. Один из лучших вариантов для деталей, работающих под дождем. Тоже может встретиться в магазине стройматериалов, наряду с другими подобными марками.


• 44400, он же «силумин». Сплав с большим процентом кремния (Si> 8%). Литейный. Низкая температура плавления, при пайке твердыми припоями риск расплавить саму деталь. Хрупок, при изгибе ломается. На изломе видны характерные кристаллы.


• 7075. 2,1–2,9% Mg, 5,1–6,1% Zn, 1,2–1,6% Cu. Очень своеобразный сплав, отличается цветом (пленка окислов слегка золотистая).Неожиданно твердый для алюминия, по твердости сравним с мягкой сталью. Плохо анодируется. Не паяется вообще. Не предназначена для сварки. Не гнется и не куется вообще. Не годится для литья. Резанием обрабатывается отлично, прекрасно полируется. Хорош для ответственных деталей. Используется для винтов в велосипедах, в оружии (материал многих деталей винтовки M16).

Относительно невысокая температура плавления (660 ° С у чистого, меньше 600 ° С у литейных сплавов) алюминия делает возможную отливку деталей в песочные в условиях гаража / мастерской. Однако многие марки алюминия не годятся для литья.

Примеры применения

Провода. Алюминий дешев, поэтому толстые силовые кабели, СИП, ЛЭП выгодно делать из алюминия. В старых домах квартирная проводка сделана алюминиевым проводом (с 2001 года ПУЭ запрещает в квартирах использовать алюминиевый провод, только медный, см ниже. (Правила устройства электроустановок, 7-е издание, п. 7.1.34). ответственного применениях.

Слева старый алюминиевый провод. Справа алюминиевые кабели различного сечения, пригодные для укладки в грунт. В частности, кабелем справа был подключен к электроэнергии целый этаж здания. Кабель помимо наружной резиновой оболочки имеет бронирующую стальную ленту для защиты нижележащей изоляции от повреждений, к примеру, лопатой при раскопке.

Теплоотводы. Не только домашние батареи делают из алюминия, но и радиаторы у микросхем, процессоров.

Различные алюминиевые радиаторы.

Корпуса приборов. Корпус жёсткого диска в вашем компьютере отлит из алюминиевого сплава. Небольшая добавка кремния улучшает прочностные качества алюминия, сплав силумин: это корпуса жёстких дисков, бытовых приборов, редукторов и т. д. Анодированный алюминий (алюминий, у которого электрохимическим окислением

пленка на поверхности сделана потолще и прочнее) хорошо окрашивается и просто красив. Окисная пленка (Al ₂ O ₃ — из того же вещества состоят драгоценные
камни рубины и сапфиры) достаточно твёрдая и износостойкая, но, к сожалению, алюминий под ней мягок, и при сильном воздействии ломается как лёд на воде.

Экраны. Электромагнитное экранирование часто делается из алюминиевой фольги или тонкой алюминиевой жести. Можете провести простой эксперимент, мобильный телефон завернутый в фольгу потерял сеть — он будет заэкранирован.

Отражающее покрытие у зеркал. Тонкая пленка алюминия на стекле отражает 89% (значения примерные, точное значение зависит от длины волны и типа покрытия) падающего света (Серебро 98%, но на воздухе темнеет из-за сернистых соединений). Любой лазерный принтер содержит вращающееся зеркало, покрытое тонким слоем алюминия.

Зеркала от оптической системы планшетного сканера. Обратите внимание, оптические зеркала имеют металлизацию стекла снаружи, в отличии от привычных бытовых зеркал, где отражающее покрытие для защиты за стеклом. Бытовые зеркала дают двойное отражение — от поверхности стекла и от отражающего покрытия, что не так критично в быту, как защищенность отражающего покрытия.

Электроды обкладок конденсаторов. Алюминиевая фольга, разделенная слоем диэлектрика и туго свернутая в цилиндр — часть электрических конденсаторов (впрочем, для уменьшения габаритов конденсаторов фольгу заменяют алюминиевым напылением). Тот факт, что пленка оксида алюминия тонкая, прочная и не проводит ток, используется
в электролитических конденсаторах, обладающих огромными для своих габаритов электрическими емкостями.

Микропровод. Тончайшей проволокой из алюминия подключают кристаллы микросхемы к выводам корпуса. Также может быть медная и золотая проволока.

Недостатки

Алюминий — металл активный, но на воздухе покрывается оксидной пленкой, которая предохраняет металл от разрушения и скрывает его активную натуру. Если не дать алюминию формирует стабильную защитную пленку, например капелькой ртути, алюминий активно реагирует с водой. В своей среде среде алюминий растворяется в пробой через алюминиевую фольгу средством для прочистки труб — реакция будет бурная среда, выделение взрывоопасного водорода.Химическая активность алюминия, в паре с большой
разницей в электроотрицательности с медью делает невозможным прямое соединение проводов из этих двух металлов. У присутствующей влаги (а она в воздухе есть почти всегда)
начинает протекать гальваническое коррозия с разрушением алюминия.

Два идентичных трансформатора от микроволновых печей. Левый вышел из строя по причине алюминиевых обмоток — отгорел провод от контакта — алюминий плохо паяется мягкими припоями, попытка обеспечить контакт также как и у медного провода привела к поломке.

Алюминий ползуч. Если алюминиевый провод очень сильно сжать, он деформируется и сохранит новую форму — это называется «пластическая деформация». Если сжать его
не так сильно, чтобы он не деформировался, но оставить под нагрузкой надолго — алюминий начинает «ползти» меняя форму постепенно. Это пакостное свойство ведет к тому, что хорошо затянутая клемма с алюминиевым проводом спустя 5–10–20 лет постепенно ослабнет и будет болтаться, не прилагается былого электрического контакта.Это одна из причин, почему ПУЭ запрещает тонкий алюминиевый провод для разводки электроэнергии по конечным потребителям в зданиях. (См п. 7.1.34 ПУЭ 7 издания) В промышленности не сложно обеспечить регламент — так называемая «протяжка» щитка, когда электрик периодически (1-2 раза в год) проверяет затяжку всех клемм в щитке. В домашних же условиях, обычно пока розетка с дымом не сгорит — никто и не озаботится качеством контакта. А плохой контакт — причина пожаров.

Алюминий, по сравнению с медью, менее пластичный, риск от ножа на жиле, при сьёме изоляции быстрее к сломавшейся жиле, чем у меди, поэтому изоляцию алюминиевых проводов надо счищать как с карандаша, под углом, а не в торец.

Интересные факты об алюминии

Еще раз важное замечание. Алюминиевые и медные проводники напрямую соединять нельзя!
Для соединения проводников из меди и алюминия промежуточный металл,
например, стальная клемму.

Источники

В крупных строительных магазинах (OBI, Leroy Merlin, Castorama) обычно есть в наличии алюминиевый профиль разных размеров и форм. Неплохим способ может послужить штампованная алюминиевая посуда — она ​​очень дешева и существует разных форм.Но обратите внимание на марки. Если нужен 6061 и тем более 7075, придется покупать его у фирмы, специализирующейся на продажах металлов.

Железо

Fe — железо. Основной конструкционный материал в промышленности используется также и в электротехнике. Плохая, по сравнению с медью, электропроводность компенсируется очень низкой ценой. И, что важнее в России, снижение привлекательности для охотников за металлом, заземление из толстой ржавой трубы простоит без охраны дольше красивой медной шины.

В технике железо применя почти исключительно в виде сплава с углеродом — чугуна и сталей. Свойства сталей разных марок весьма различны: от мягких до твердых инструментальных.

Примеры применения

Метизы. Винты, шайбы, гайки из стали изготавливаются огромными количествами на специально разработанном для этого оборудовании. Метизы из других металлов встречаются очень редко и значительно дороже. В большинстве случаев медный наконечник медного провода будет притянут к медной же шине стальным болтом (или омеднённым).Также важным является высокая прочность стали, медный болт не затянуть с усилием стального. Обратите внимание на цифры на головке болта: они обозначают его прочность. Чем больше число, тем сильнее можно затягивать болт.

Клеммные колодки, соединители. Соединители типа «орех» содержат стальные пластинки с защитным покрытием от коррозии. Также, применение стали для предотвращения гальванической коррозии при соединении медных и алюминиевых проводов.

Соединитель «орех».Внутри пластиковой оболочки комплект стальных пластин с винтами, позволяет сделать ответвление от жилы кабеля не разрезая саму жилу. Также позволяет перейти от алюминиевой жилы на медную.

Контуры заземления. Требования электробезопасности обязывают предусматривать заземление. Часто, в промышленных условиях, заземляющую шину изготавливают из стального проката, закрепленного по периметру стены. Плохая электропроводность стали компенсируется большим сечением проводника. Во многих случаях правила безопасности и стандарты предписывают выполнять заземление из соображений механической прочности.

Стальная полоса, огибающая колонну — шина заземления.

Широко используются магнитные свойства стали — из стальных пластинют сердечники трансформаторов, дросселей.

Недостатки

Коррозия. Железо ржавеет, при этой плотности ржавчины ниже плотности железа, из-за этой конструкции распухает. Поэтому железо покрывают защитными покрытиями — оцинковка, лужение, хромирование, окраска и т.д. Разные марки стали подвержены коррозии в разной степени, причем по закону подлости сильнее всего ржавеют именно те, которые легче всего обрабатываются на станках.

Золото

Золото — Золото. Самый бестолковый драгоценный металл. Имеет всего меньше применений в технике из всех драгоценных металлов, но является символом богатства. На удивление дороже платины (2017 г.), что лишено здравого смысла и является лишь результатом спекуляций.

Примеры применения

Покрытия контактов. Благодаря тому, что золото на воздухе не окисляется, покрываются очень тонким слоем золота. В таких случаях подбирают более твердые покрытия (например, родиевые), или легируют золото.

Золотое покрытие на различных электронных компонентах: покрытие на контактах платы для установки в слот, покрытие контактах мембранных кнопок мобильного телефона, покрытие на штырьках процессора.

Защита от коррозии. В некоторых случаях применениях используется золотое покрытие для проводников от коррозии (в основном — военка). Когда-то покрытие золотом являлось защитным средством защиты электроники от коррозии в условиях джунглей, поэтому у многих старых радиодеталей позолочены корпуса.А сейчас обычно просто заливают плату компаундом в «кирпич».

Интересные факты о золоте

Золото — один из четырех металлов, имеющий оттенок в не окислившемся состоянии. Все остальные металлы белые (желтоватый цвет золото имеют и цезий,
медь — красноватая и в сплавх золотистая, осмий имеет голубой отлив).

Плотность золота от плотности отличается незначительно (19,32 г / см ³ } у золота, 19,25 г / см ³ ), этим пользуются для подделки золотых слитков, покрывая вольфрамовый слиток слоем золота.Некоторые теории заговора утверждают, что возможно это одна из причин, почему США никому не дают проверить подлинность их золотого
запаса. И, возможно, поэтому они отдали Германии их золото не сразу.

Можно извлечь золото, химически из горы старой электроники, но это не всегда экономически целесообразно и преследуется по закону (ст. 191, 192 УК РФ).

Бестолковость золота требует пояснений. Представим добычу благородных металлов в 2016 году.
Из всей добытой платины 64% потребила промышленность.(Здесь и далее цифры примерные, усредненные по нескольким источникам).
Из всего добытого серебра 68% потребила промышленность.
Из всего добытого палладия 96% потребила промышленность.
Из всего добытого золота всего 10% потребила промышленность. Остальное ушло на украшения и на слитки в сейфах.

Никель

Ni — Никель. Замечательный металл, но в электронной технике применения в виде покрытий, как в чистом виде, так и в паре с хромом.

Примеры применения

Покрытие контактов. Наносится на медь, пластик для надежного контакта и для декоративных целей. Жадные китайцы иногда вообще делают контакты из пластмассы, покрывая сверху слоем никеля и хрома, внешне выглядит нормальным, даже как то работает, но ни о какой надежности речи не идет.

Различные разъемы, покрытые никелем для надежного контакта.

У разъема справа для экономии металла сердцевина штыря сделана полой с заливкой пластиком.Латунная никелированная трубочка, из которой сделан штырь, не самый худший вариант.

Тоководы у ламп. Сплав Платинит (46% Ni, 0,15% C, остальное — Fe) не содержит платины, но имеет очень близкое к платине значение линейного
температурного расширения (и близкое к стеклу), что позволяет делать из него надежные электроды, проходящие через стекло. Для аналогичных целей используйте сплав Ковар (29% Ni, 17% Co, 54% Fe). Такие электроды при изменении температуры стекла не вызывают растрескивания и потерю герметичности.Место сплава стекла с этим сплавми имеет красноватый оттенок что ошибочно воспринимается за медь.

Промежуточные защитные слои. Для защиты от коррозии, взаимной диффузии металлов при создании покрытий, могут формироваться промежуточные слои из никеля. Например при покрытии меди слоем золота, если не предусмотрен разделительный слой из никеля, золотое покрытие со временем из-за диффузии растворится в меди и потеряет целостность. Жала современных паяльников покрывается слоем никеля, так как жало из голой меди медленно растворяется в олове, теряя форму.

Вольфрам

W — Вольфрам. Тугоплавкий металл, температура плавления 3422 ° С, что требует его использования — нити накала и электроды.

Примеры применения

Нити накала. В лампах накаливания, в галогеновых лампах спираль изготовлена ​​из вольфрама, нагревается электрическим током до белого каления, при этом сохраняя свою форму. Также катоды в радиолампах изготавливаются из вольфрама, но раскаливаются не до высоких температур, как осветительные лампы, специальное покрытие на катоде позволяет протекать термоэлектронной эмиссии при невысоких температурах.

Нить накаливания галогеновой лампы изготовлена ​​из этой вольфрама. Галоген, обычно пары иода, химически связывает испаряющийся с нити вольфрам и возвращает его на нить, что позволяет повысить температуру накала спирали и уменьшить габарит лампы без страха, что вольфрам постепенно осядет на стенках колбы.

Мощная лампа накаливания от проектора. Даже тугоплавкий вольфрам со временем испаряется и оседает на стенках колбы в виде темного налета. Данного недостатка лишены галогеновые лампы.

Электроды дуговых ламп и сварочные электроды. В ксеноновых дуговых лампах, ртутных дуговых лампах, электроды должны выдерживать температуру электрической
дуги, при этом не расплавляясь и не изменяя своей формы, что под силу только вольфраму. Также электроды для сварки неплавящимся электродом изготовлены из вольфрама (сварка TIG).

Аноды рентгеновских трубок. Поток электронов от катода в рентгеновской трубке, разогнанный высоким напряжением тормозится бомбардируя анод, очень сильно нагревая его, поэтому такие аноды, особенно если они не имеют водяного охлаждения, часто изготавливаются из вольфрама. Однако в физических лабораториях часто используют и аноды из меди или кобальта в особенностях рентгеновского излучения от таких анодов.

Источники

Вольфрам — не очень пластичный материал, поэтому спиральку из лампы накаливания
вряд ли удастся выпрямить и использовать по своему разумению. Если вдруг понадобится
вольфрамовый стержень — вам пригодится любой магазин по сварочному делу, электрод для
TIG-горелки без содержания лантана и других присадок.Проволоку для нитей накала самодельной
техники нетрудно купить на eBay.

• Цветовая маркировка электродов:


• Зеленый — чистый вольфрам.


• Красный, оранжевый — вольфрам + торий. Радиоактивно! Не шлифовать, не резать — пыль опасна!


• Голубой — вольфрам + сложная смесь.


• Черный, желтый, синий — вольфрам + лантан.


• Серый — вольфрам + церий.


• Белый — вольфрам + цирконий.

Ртуть

Hg — Ртуть. При комнатной температуре — блестящий, собирающийся в шарики жидкий металл. По экологическим соображениям она широко использовалась в старых приборах, поэтому заслуживает использования упоминания.

Как и большинство металлов, ртуть образует сплавы. Но ртуть, является жидкой при комнатной температуре, способна сплавляться с металлами без дополнительного нагревания, растворять их. Растворенный в ртути металл, сплав металла с ртутью называется «амальгама» .

Примеры применения

Жидкий контакт в датчиках положения, ртутных электроконтактных термометрах.

Различные ртутные приборы. Слева — мощный ртутный переключатель, замыкающий / размыкающий цепь при наклоне. Ниже на чёрных платках — аналогичные китайские ртутные переключатели — датчики положения из детского набора с Arduino. Сверху — колба ртутного электроконтактного термометра. В вплавлены проволочки так, что при температуре 70 ° С столбик ртути в капилляре замыкает цепь (указана на корпусе).

В термометрах. Низкая температура замерзания, высокая температура кипения и большой коэффициент теплового расширения делают ртуть одним из самых удобных материалов для лабораторных и медицинских термометров. В бытовых термометрах ртуть уже очень давно не используется.

В манометрах и барометрах. Ртуть тяжелая, поэтому уравновешивания атмосферного давления достаточно 70–80 см высоты столбика ртути. Хотя ртутные барометры в основном вышли из употребления, единицы измерения давления «миллиметр ртутного столба», а в вакуумной технике — «микрон ртутного столба» и «торр» (округленный вариант мм.рт. ст.) используются и по сей день. Нормальным атмосферным давлением считается 760 мм. рт. ст.

В нормальных элементовх. Батарейка (Попытка запитать от такой батарейки самоделку обернется провалом — батарейка имеет большое внутреннее сопротивление (порядок единиц кОм) и не отдавать токи больше сотых долей микроампера, да и то с перерывами.) и кадмия, имеет ЭДС, известную и стабильную до номина микровольт (1,018636 В при 20 ° С).Такие элементы до сих пор используются в метрологии в качестве опорных источников напряжения, хотя и вытесняются полупроводниковыми схемами. Сосуд с ртутью в нормальном состоянии запаян, однако он стеклянный, и ртути в нем много. Поэтому будьте осторожны, если найдете где-нибудь круглую железную банку с бакелитовой крышкой, клеммами и надписью «нормальный элемент» на бакелите. Внутри у нее — стеклянная колба с весьма опасными веществами.

Элемент нормальный насыщенный, НЭ-65, класс точности 0,005.Внешний вид корпуса нормальных элементов может различаться. Справа — корпуса корпуса, видна ртуть в нижней части колб. Такие элементы должны утилизироваться специализированной организацией.

Фото внутренностей Нормального Элемента

В диффузионных вакуумных насосах. Струя ртутного пара, выходящая из сопла с большой скоростью, захватывает молекулы воздуха и вытягивает их из откачиваемого объема. Затем ртутный пар конденсируется за счет охлаждения жидким азотом и используется снова.Насосы такого типа когда-то использовались для откачки радиоламп. Сейчас вместо ртути используются нетоксичные и не требующиеся жидкого азота силиконовые масла, но в некоторых лабораториях до сих пор можно найти старые ртутные системы.

Пары ртути — рабочий газ люминесцентных ламп. Несмотря на то, что люминесцентная лампа должна содержать небольшое количество ртути, в некоторых лампах ртути добавлено от души, и видно, как количество в колбе перекатывается шарик ртути. П ртути при возбуждении их электрическим током излучают яркий свет, преимущественно в синей и ультрафиолетовой области.Помимо них в спектре ртути есть яркие желтый и зеленый дублеты, по наличию которых ртутную лампу легко отличить от любой другой, посмотрев на нее через призму или отражение в компакт-диске. Специальная ртутная лампа в лабораториих используется как источник зеленого света с известной длиной волны.

В мощных тиратронах и ртутных выпрямителях. Используется так же, как и в ртутных лампах. Мощные ртутные вентили широко использовались для питания локомотивов на железных дорогах и других подобных задачах до появления полупроводниковых приборов.

Как растворитель для металлов при выделении золота и платины из сырья амальгамацией и в производстве зеркал. Ртуть выпаривается, металл остается. Иногда этот процесс неправильно называют «аффинаж», путая его совершенно другим способом очистки драгметаллов.

В ртутных счетчиках времени наработки. В старой технике ртутный капиллярный кулономер использовался как счетчик часов, которые проработал прибор. Гениальная конструкция по простоте и надёжности.

Ртутный счетчик времени наработки от осцилографа. В изображении крупным планом разрыв столбика ртути в капилляре каплей электролита. Ртуть под действием тока растворяется на одном конце капли и восстанавливается на другом, в результате этот разрыв движется по капилляру на расстояние, пропорциональное пропущенному через капилляр количеству электричества. Благодарю Александра @Talion_amur за предоставленный образец.

В амальгамных зубных пломбах. Встречаются и по сей день, особенно в США.

Токсичность

Все изделия, содержащиеся, должны утилизироваться специализированной службой. Недопустимо выбрасывать их с бытовым мусором во избежание скопления ртути на свалке.

Все разливы ртути должны быть собраны, а поверхность демеркуризованы. Ртуть хорошо испаряется при комнатной температуре, поэтому закатившийся в щель шарик ртути долгое время будет отравлять воздух.

Демеркуризация:

Если у вас разбилось изделие с ртутью, то предпринимайте следующие действия:

1.Откройте форточки и обеспечьте проветривание.

2. Вызовите специализированную службу демеркуризации в вашем городе. Профессионалы не только грамотно уберут ртуть, но также и произведут замеры концентрации паров ртути в помещении.

Если вдруг в вашем городе не оказалось службы демеркуризации, вы находитесь вдали от цивилизации то процесс демеркуризации продолжить самостоятельно.

3. Соберите видимые шарики ртути в герметичную тару. Их удобно собирать вместе при помощи двух хорошо обрезанных листов бумаги, сливая шарики в подготовленную тару.Мельчайшие шарики ртути из щелей можно вытянуть при помощи спиринцовки, или щетки из металла, которые смачивает ртуть (например, медь). Разумеется после использования такой «инструмент» загрязнен, загрязнен и подлежит утилизации.

Затем при помощи химических средств оставшаяся, не видимая глазуратуть переводится в нелетучие, но по-прежнему остается соли, которые можно удалить с поверхности моющими средствами. Для этого используется 0,2% водный раствор перманцовата натрия («марганка») подкисленный добавлением 0,5% соляной кислоты или 20% раствор хлорного железа (соответствующей платы травят).Вопреки указаний в старых книгах, засыпание места разлива порошком серы не эффективно.

4. Тщательно промыть обработанные водой с моющим средством.

5. Всю собранную ртуть и загрязненные предметы герметично упаковать и сдать в специализированную организацию.

Что однозначно не стоит делать при разливе ртути:

1. Паниковать и спешить. Иногда при небольшой аварии больше вреда наносит паника и спешка, чем сама авария. Вспоминается байка, записанная Ю.А.Золотовым:

Однажды, когда профессор МГУ Алексей Николаевич Кост вел практикум по органической
химии, у одного из студентов разбилась колба с эфиром и его пары вспыхнули.
Началась паника, кто-то прибежал с углекислотным огнетушителем и с трудом погасил
пожар. Все это время совершенно невозмутимо сидел за своим и с
кем-то разговаривал. Потом, когда все успокоились, подошел к месту происшествия и приказал:

— Спички!

Ему дали коробок, он чиркнул спичкой и бросил ее в еще не просохшую эфирную
лужу.Огонь вспыхнул вновь, все оторопели. А Кост, не суетясь, взял противопожарное
одеяло, ловко накрыл им пламя и изрек:

— Гореть надо умеючи!

2. Пытаться собрать ртуть пылесосом, пылесос только в турборежиме раздробит и испарит шарики ртути, в результате все помещение и сам пылесос надежно загрязнены ртутью. Аналогично не стоит использовать для сбора ртути веники, щетки — они только раскидывают и дробят шарики ртути.

3. Сливать ртуть в раковину или унитаз.Ртуть значительно тяжелее воды, поэтому навсегда осядет в первом попавшемся изгибе трубы — в гидрозатворе или колене.

Пара слов о токсикологии ртути.

Некоторые в детстве играли шариками ртути, и «с ними ничего не было». Действительно, вопреки распространенному мнению металлическая ртуть при кратковременном контакте малоопасного. Причина малой токсичности металлической продукции — в ее плохой биодоступности. Нерастворимая в воде и химически инертная, почти как благородные металлы, она не может быстро попасть в организм.

Опасно вдыхание паров ртути, и это практически единственный путь поступления ее в организм. Касание ртути пальцами никакой дополнительная опасность не снежка. Более того, дажепроглатывание ртути обычно проходит без последствий для здоровья. Ртуть химически достаточно инертна и выходит из организма естественным путем. Поэтому она является причиной не острых отравлений, а вялотекущих хронических, проявляющихся в медленном отслеженном плохении здоровья и не всегда вовремя диагностируемых врачами.Именно этим ртуть и коварна: маленький шарик, закатившийся под плинтус, будет годами испаряться и отравлять воздух в квартире, а жильцы не будут понимать, чем и почему они болеют. Порча здоровья от контакта со ртутью в течение нескольких дней может быть необратима.

Растворимые соединения ртути намного опаснее, и именно они образуются, когда ртуть так или иначе попадает в организм человека, животных или в растений. Рекорд по токсичности принадлежит диметилртути — это ужасно токсичное из известных человечеству веществ, настолько токсичное, что при первой возможности найти менее опасный альтернативу, если предстоит работа с ней.Капля диметилртути способна убить человека сквозь резиновые перчатки, и первые симптомы отравления могут появиться только на следующий день.

Если вы выкинув ртуть подальше от дома думаете, проблема устранена — то вы серьезно ошибаетесь. Ртуть — яд кумулятивный, способный к накоплению в живых организмах
и передаче дальше по пищевой цепочке. Примером отравления человека ртутью является болезнь Минамата. Ртуть из выброшенной люминесцентной лампы отравит если не вас, то ваших потомков.

Дополнительные сведения

Если вы нашли где-нибудь ртуть, не пытайтесь ее продать. Ртуть и ее считается сильнодействующими ядовитыми веществами (ст. 234 УК РФ). На содержание ртуть приборы заводского производства, соответствующие официальным стандартам, запрет не распространяется. Найденные ртуть и неисправные ртутьсодержащие приборы, следует сдавать на переработку в специализированные службы в городе. Единственный широко доступный источник ртути (если понадобится в научной работе) — медицинские термометры.

Физики нашли металл, проводящий электричество без нагревания

Недавно исследователи из США сообщили, что они сообщили, что они не работают.

Существование таких свойств у металла противоречиту Видемана-Франца, который гласит, что хорошие проводники электричества также будут хорошими проводниками тепла.Например, по этой моторы или электрические бытовые приборы нагреваются при их регулярном использовании и их необходимо охлаждать.

Исследователи показали, что этот совершенно не применим к двуокиси ванадия (VO ₂ ) — вещество, которое уже хорошо известно учёным благодаря странной способности, «переключалось» между состояниями прозрачного диэлектрика и электропроводящего металла при температуре 67 градусов по Цельсию.

«Совершенно неожиданная находка, — говорит ведущий автор исследования материаловед Цзюньцяо У (Цзюньцяо Ву) из Калифорнийского университета в Беркли.- Она демонстрирует серьёзное нарушение в хрестоматийном законе, который считался неопровержимым для обыкновенных проводников. Открытие имеет фундаментальное значение для понимания основ электронного поведения новых проводников «.

Примечательно, что исследование учёных не только поможет больше о неожиданных свойствах проводников, но оно также может пригодиться и в быту. Например, такой металл можно было бы использовать для преобразования отработанного тепла из двигателей или электронных приборов обратно в здание.

Наличие такого свойства у металла противоречиту Видемана-Франца.

Специалисты уже знают о некоторых других материалах, которые проводят электричество лучше, чем тепло. Но демонстрируют такие свойства только при температуре в сотни градусов ниже нуля по Цзяию (что довольно непрактично для любого реального применения). В то же время двуокись ванадия является проводником только при температуре выше комнатной. Следовательно, ему можно найти больше применений на практике.

Отмечается, что учёные, изучая это странное свойство вещества, наблюдали за тем, как движутся электроны внутри кристаллической решётки двуокиси ванадия, а также определяли, сколько при вырабатывается тепла. Выяснилось, что теплопроводность VO2 была в десять раз меньше, чем значение, предсказанное законом Видемана-Франца.

Причина этому, как представляется, может крыться в том, что «электроны оксида ванадия двигались в унисон друг с другом, как жидкость, а не как отдельные частицы в обыкновенных металлах», считает У.

«Для электронов тепло — это случайное движение. из-за меньшего количества конфигураций, между которыми электроны смогли бы «перепрыгивать».

Исследователи также смешивали диоксид ванадия с другими металлами, чтобы таким образом «настроить» объём тока и тепла, вещество которое проводило.Такие возможности очень пригодились бы для будущих применений, добавить учёные.

Например, когда специалисты добавляли металл вольфрам к двуокиси ванадия, они снижали температуру, при которой материал становился металлическим, а также делали его лучшим проводником тепла.

Но в любом случае учёным предстоит ещё много исследований прежде, чем интересный материал найдёт обычную жизнь. Первые результаты научной работы и описание необычных свойств двуокиси ванадия опубликованы в научном издании Наука.

Добавим, что ранее оказалось, что графен проводит электричество в 10 раз лучше, чем предсказывала теория.

Билим булагы — Физика: Движение заряженных частиц

Что такое электричество

В повседневной жизни мы часто сталкиваемся с таким понятием, как «электричество».

Что же такое электричество, всегда ли люди знали о нём? Без электричества представить нашу современную жизнь практически невозможно.Трудно обойтись без освещения и тепла, без телефона, компьютера и телевизора. Электричество проникло в нашу жизнь, что мы порой и не задумываемся, что это за волшебник помогает нам в работе. Этот волшебник — электричество. В чём же заключается его суть?

Суть электричества сводится к тому, что поток заряженных частиц движется по проводнику (проводник — это вещество, способное проводить электрический ток) в замкнутой цепи от источника тока к потребителю. Двигаясь, поток реализуемую работу.Это явление называется «электрический ток». Силу электрического тока можно измерить.

Единица измерения силы тока — Ампер, получив свое название в честь французского ученого, который первым исследовал свойства тока. Имя ученого-физика — Андре Ампер.

Наблюдали первые электрические явления люди ещё в пятом веке нашей эры. Они замечали, что потёртый мехом или шерстью кусок янтаря притягивает к себе лёгкие тела, например, пылинки. Древние греки даже научились использовать это явление — для удаления пыли с дорогих одежд.Ещё они встают, если сухие волосы расчесать янтарным гребнем, они встают, отталкиваясь друг от друга. Ток — направленное движение заряженных частиц. Если мы имеем дело с металлом, то заряженные частицы — это электроны. Слово «янтарь» по-гречески — это электрон. Таким образом, известное всем понятие «электричество» древние корни.

Как и многое в нашей жизни, электричество имеет не только положительную, но и отрицательную сторону. Электрический ток, как волшебника-невидимку, нельзя рассмотреть, учуять его по запаху.Определить наличие или можно только, используя приборы, измерительную аппаратуру. Может произойти трагедия при непреднамеренном соприкосновении человека с токоведущими частями.

Что не нужно делать взрослым и детям? Не дотрагивайтесь руками, не подходите близко к проводам и электрокомплексам. Недалеко от линий электропередачи, подстанций не останавливайтесь на отдыхе, не разводите костры, не запускайте летающие игрушки. Лежащий на земле может таить в себе смертельную опасность.Электрические розетки, если в доме маленький ребёнок, — объект особого контроля.

Физики «дали доступ» человечеству к электричеству. Ради будущего учёные шли на лишения, тратилиты состояния, чтобы вершить великие открытия и дарить результаты своих трудов людям. Давайте бережно относиться к работам физиков, к электричеству, будем помнить о той опасности, которое оно относится к несёт в себе.

Действия тока

Можно вызвать три основных действия электрического тока:

• Тепловое.При прохождении тока проводник нагревается. Это одно из самых главных действий тока, которое используется человеком. Самый простой пример — некоторые бытовые обогреватели

• Химическое. Проводник может изменить химический состав при прохождении по нему тока. В частности, при помощи электрического тока добывают некоторые металлы в чистом виде, выделяют их из различных соединений. К примеру, таким образом получают алюминий

• Магнитное.Если по проводнику течёт ток, то магнитная стрелка вблизи такого проводника изменит своё положение.

Проводники и диэлектрики

Проводник — это тело, внутри которого имеется достаточное количество электрических зарядов, способных перемещаться под электрическим поля.

В проводниках возможно возникновение электрического тока под приложенного электрического поля. Все металлы, растворы солей и кислот, влажная почва, тела людей и животных — хорошие проводники электрических зарядов.

Изолятор (или диэлектрик) — тело, не содержащее внутри свободные электрические заряды. В изоляторах электрический ток невозможен.

К диэлектрикам можно отнести стекло, пластик, резину, картон, воздух. Тела, изготовленные из диэлектриков, называют изоляторами.

Абсолютно непроводящая жидкость — дистиллированная, т.е. очищенная, вода (любая другая вода (водопроводная или морская) содержит какое-то количество примесей и является проводником).

Направление тока

За направление электрического тока принимается направление движения положительных электрических зарядов.

говорят о том, что ток в металлах движущиеся электроны, которые имеют отрицательный заряд. Почему же возникает такое противоречие?

Когда возник вопрос о электрическом токе, ещё никто не знал о существовании электронов. Было решено считать, что ток движется в направлении движения положительных зарядов. Прошло время, учёные электроннили, что в металлах, в частности, движутся электроны, но было решено оставить всё в прежнем виде. Это связано с тем, что знак заряда нас практически не интересует, гораздо больше нас интересует само действие тока.

Движение электронов в проводнике противоположно электрического поля

Электрический ток в металлах

Рассмотрим металлические проводники. Носителями свободных зарядов в металлах являются электроны, которых велика — порядка 1028 в кубическом метре. Эти электроны участвуют в хаотическом тепловом движении. Подавать же электрическую поля они начинают перемещаться упорядоченно со средней скоростью примерно 0,5 мм / с.А скорость распространения электрического поля внутри металлического проводника приближается к 300 000 км / с. Именно эту скорость и связывают с распространением электрического тока в металлах. Проводимость металлов обусловлена ​​движением свободных электронов. Это экспериментально доказали Л. И. Мандельштам и Н. Д. Папалекси в 1913 г., затем Б. Стюарт и Р. Толмен в 1916 г.

При движении в проводнике электроны проводимости испытывают столкновение с ионами кристаллической решетки и при этом теряют часть энергии, находящуюся в электрическом поле.Такое столкновение и обусловливают сопротивление проводника. С повышением температуры растет средняя скорость теплового движения электронов и увеличивается амплитуда колебаний в узлах решетки. Это приводит к увеличению количества столкновений электронов с ионами. Таким образом сопротивление металлов зависит от температуры.

В 1911 г. голландский физик Х. Камерлинг-Оннес открыл чрезвычайное явление — сверхпроводимость. Он обнаружил, что при охлаждении сначала происходит сопротивление сначала постепенно, а затем, с достижением температуры 4,1 К, резко падает до нуля.Явление снижения сопротивления до нуля при температуре, абсолютной от абсолютного нуля, назвали сверхпроводимостью. Впечатление сверхпроводимость была обнаружена во многих других металлах. Металлы, которые имеют свойство сверхпроводимости, практически не нагреваются при прохождении через них тока, а это дает возможность продукта без потерь.

Электрический ток в полупроводниках

Полупроводники к отношениям металлам, к твердым телам. К их принадлежат германий, кремний, мышьяк и др., а также различные сплавы и химические соединения.

• Полупроводники — вещества, удельное сопротивление сопротивлению убывает с нарушением температуры и зависит от наличия примесей и изменения освещенности. В этих кристаллах атомы соединены между собой ковалентной связью. При нагревании ковалентная связь нарушается, атомы ионизируются. Это обусловливает возникновение свободного электронов и «дырок» — вакантных положительных мест с недостающим электроном.

• Собственная проводимость. . В чистом кристалле электрический ток создается равным электронов и «дырок». Проводимость, обусловленную движением свободных электронов и равного им количества «дырок» в полупроводниковом кристалле без примесей, называют собственной проводимостью полупроводника.

• Примесная проводимость. . Проводимость проводников зависит от наличия примесей.Примеси бывают донорные и акцепторные. Донорная примесь — примесь с большей валентностью. Например, для четырехвалентного кремния донорной примесью является пятивалентный мышьяк. Четыре валентных электрона атома мышьяка участвуют в создании ковалентной связи, а пятый станет электроном проводимости.

• Акцепторная примесь — примесь с меньшей валентностью. Например, для четырехвалентного кремния акцепторной примесью является трехвалентный индий.Три валентных электрона атома индия участвуют в создании ковалентной связи с тремя атомами кремния, а на месте четвертой незавершенной ковалентной связи образует «дырка».

Электрический ток в жидкостях

В зависимости от рода жидкости могут быть разные носители. В расплавах металлов — это те же электроны, в электролитах или растворах — ионы, в расплавах полупроводников — электроны и дырки. Чистые растворители, вода, спирт, масло, бензин и т.д. плохо проводят электрический ток.

Явление распада молекул солей, щелочей и кислот в воде на ионы электролитических знаков называют диссоциацией . Полученные установки распада ионы установки носителями заряда в жидкости, а сама жидкость становится проводником.

Вне электрические поля ионы движутся хаотически. Под действием внешнего электрического поля ионы, продолжая хаотичные движения, вместе с тем смещаются в направлении действия силового электрического поля: катионы к катоду, анионы — к аноду.Следовательно, электрический ток в растворах (расплавах) электролитов — это направленное перемещение знаков в противоположных направлениях.

Прохождение электрического тока через раствор электролита всегда сопровождается выделением на электродах веществ, входящих в его состав. Это явление называют электролизом.

Электролиз широко применяют в различных целях в технике. С помощью электролитического метода покрывают поверхность одного металла тонким слоем другого (никелирование, хромирование, омеднения и т.д.). Это надежное покрытие поверхности металлов от коррозии.

При движении внутри электролитов ионы взаимодействуют с молекулами воды и другими ионами, т.е. электролиты оказывают противодействие движению, а, следовательно, сопротивлением. Электрическое сопротивление электролитов зависит от одной, величину заряда иона, от скорости движения среди знаков. При увеличении температуры электролита уменьшается его вязкость, что увеличивает к увеличению скорости движения первой.Т.е. при повышении сопротивления электролита уменьшается.

Электрический ток в газах

Газы в естественном состоянии не проводят электричества (являются диэлектриками), так как состоят из электрического и нейтрального состояния электричества и молекул. Проводником может стать ионизированный газ, электроны, положительные и отрицательные ионы.

Ионизация может возникнуть под воздействием температур, различных излучений (ультрафиолетового, рентгеновского, радиоактивного), космических лучей, столкновения частиц между собой.

Ионизированное состояние газа получило название плазмы. В масштабах Вселенной плазма — наиболее распространенное агрегатное состояние вещества. Из нее состоят Солнце, звезды, верхние слои атмосферы.

Прохождение электрического тока через газ называется газовым разрядом.

• В «рекламной» неоновой трубке протекает тлеющий разряд. Светящийся газ представляет собой «живую плазму».

• Между электродами сварочного аппарата возникает дуговой разряд.

• Дуговой разряд горит в ртутных лампах — очень ярких источниковх света.

• Искровой разряд наблюдаем в молниях. Здесь напряженность электрического поля использует пробивного значения. Сила тока около 10 МА!

• Для коронного разряда характерно свечение газа, образуя «корону», электрод. Коронный разряд — основной источник потерь энергии высоковольтных линий электропередачи.

Электрический ток в вакууме

Возможно ли распространение электрического тока в вакууме (от лат. Вакуума — пустота)? В вакууме нет свободных носителей зарядов. Появление привело бы к исчезновению вакуума и получению ионизированного газа. Но вот появление свободных электронов обеспечит протекание тока через вакуум. Как получить в вакууме свободные электроны? С помощью явления термоэлектронной эмиссии — испускания веществом электронов при нагревании.

Вакуумный диод, триод, электронно-лучевая трубка (в старых телевизорах) — приборы, работа которых основана на явлении термоэлектронной эмиссии. Основной принцип действия: наличие тугоплавкого материала, через который протекает ток — , катод , холодный электрод, собирающий термоэлектроны — анод .

Для лёгкого запоминания объёмного материала

Глоссарий

• Газовый разряд — прохождение электрического тока через газ.
• Термоэлектронная эмиссия — испускание веществом электронов при нагревании.
• Электрический ток — направленное движение электрических заряженных частиц под воздействием электрического поля.
• Электролитическая диссоциация — явление распада молекул солей, щелочей и кислот в воде на ионы противоположных знаков.
• Электролиз — явление прохождения электрического тока через раствор электролита, сопровождающееся выделением на электродах веществ, входящих в его состав.

Полезные ссылки

Библиография

Ч

ем опасна молния, и как избежать неприятностей от молний во время грозы? Удары молний исключительно опасны. Молния может разрушить здание, опору электропередач, заводскую трубу, вызвать. Особенно молния для живых существ опас. Она поразительна для всего живого, но в людей и животных молния ударяет сравнительно редко и только в тех случаях, когда сам человек из-за незнания создает для этого благоприятные условия.Молния всегда движется к земле самым коротким путем. Поэтому молния чаще ударяет в высокие предметы, а из двух предметов одинаковой высоты — в тот, который является лучшим проводником. Отсюда следуют меры предосторожности, которые нужно следить, чтобы уберечься от молнии.

В доме

• Закройте все окна и двери.
• Выключите из розеток все электроприборы. Не прикасайтесь к ним, а также к телефонам во время грозы.
• Не подходите к ванм, кранам и раковинам, поскольку металлические трубы могут проводить электричество.
• . Держитесь подальше от электроприборов и проводки, не касайтесь металлических предметов и постарайтесь оставить малоизученное атмосферно-электрическое явление в одиночестве. Не более чем через минуту молния исчезнет сама собой.

На улице

• Постарайтесь зайти в дом или в автомобиль.
• Если укрытия нет, вы откройте открытое пространство и, согнувшись, прижмитесь к земле. Очень опасно во время грозы стоять в рост полный! Но просто ложиться тоже нельзя! Мокрая земля является отличным проводником, и поэтому молния может ударить в почву.
• Постарайтесь укрыться в самом низком месте, будь то канава, овраг или небольшая ложбинка.
• В лесу лучше укрыться под низкими кустами. НИКОГДА не стойте под отдельно стоящим деревом. Молния в первую очередь направляет свое действие на высокие предметы, в том числе на деревья.Особенно хорошо молнию притягивают дуб, сосна, тополь, ель.
• Избегайте башен, оград, высоких деревьев, телефонных и электрических проводов, автобусных остановок.
• Держитесь подальше от велосипедов, мангалов, других металлических предметов.
• Не подходите к озеру, реке или другим водоемам.
• Снимите с себя все металлическое. Ни в коем случае не пользуйтесь в грозу зонтиком!
• Не пользуйтесь мобильным телефоном.
• Не стойте в толпе.
• Если гроза застала вас в лодке и к берегу приплыть, вы уже не успеваете, чтобы пригнуться ко дну лодки, соедините ноги и накройте голову и уши.

В автомобиле

• Если гроза застала вас в пути, необходимо остановиться, закрыть все окна и верх машины (если она с открытым верхом), опустить радиоантенну, и самое главное — не покидать этого убежища. Внутри полностью закрытого автомобиля вы вне опасности во время грозы. Это устройство представляет собой заземленную клетку, выполненную из хорошо проводящего материала.Такое устройство хорошо экранирует электромагнитные поля.
• В случае, когда транспорт является открытым (велосипед, мотоцикл), нужно остановиться и отойти от транспортных средств метров на тридцать.

Басня «Электричество — мой друг»

Басня «Электричество — мой друг»

Автор: Ирис Ревю

Электричество — самый популярный источник энергии. Оно легко трансформируется в другие виды энергии: механическую, тепловую.Специалисты ломают голову над тем, какие бы ещё способы применения электричеству; какие бы придумать новые электрические приборы, вещи, машины. А сегодня давайте отгадаем загадки про известные нам электрические приборы.

В Полотняной стране

По реке Простыне

Плывет пароход

То назад, то вперед.

А за ним такая гладь —

Ни морщинки не видать!

Правильный ответ

Без языка живет,

Не ест и не пьет,

А говорит и поет.

Правильный ответ

Есть у меня в квартире робот.

У него огромный хобот.

Любит робот чистоту

И гудит, как лайнер «ТУ».

Он охотно пыль глотает,

Не болеет, не чихает.

Правильный ответ

Живет в нем вся Вселенная,

А вещь обыкновенная.

Правильный ответ

Полюбуйся, посмотри —

Полюс северный внутри!

Там сверкает снег и лед,

Там сама зима живет.

Навсегда нам эту зиму

Привезли из магазина.

Правильный ответ

Через поле и лесок

Подается голосок.

Он бежит по проводам

Скажешь здесь —

А слышно — там.

Правильный ответ

Я пыхчу, пыхчу, пыхчу,

Больше греться не хочу.

Крышка громко зазвенела:

«Пейте чай, вода вскипела!»

Правильный ответ

Электрочайник

---

Мигнет, моргнет,

В пузырек нырнет,

В пузырек под потолок,

Ночью в комнате денек!

Правильный ответ

Электрическая лампочка

---

Пройди тестирование

Что такое проводник электрического тока.Классификация по отношению к способности проводить электрический ток

Все материалы, сопряжение в природе, различаются своими электрическими свойствами. Таким образом, из всего разнообразия физических веществ в отдельных группах выделяются диэлектрические материалы и проводники электрического тока.

Что предоставить собой проводники?

Проводник — это такой материал, особенностью которого является наличие в составе свободно передвигающихся заряженных частиц, которые распространены по всему веществу.

Проводящими электрическими токами являются расплавы металлов и сами металлы, недистиллированная вода, раствор солей, влажный грунт, человеческое тело.

Металл — это самый лучший проводник электрического тока. Также и среди неметаллов есть хорошие проводники, например, углерод.

Все, обращаясь в природе проводники электрического тока, обладают двумя свойствами:

• показатель сопротивления;
• показатель электропроводности.

Сопротивление возникает из-за того, что электроны при движении испытывают столкновение с атомами и ионами, являющимися своеобразным препятствием. Именно поэтому проводникам присвоена электрическое сопротивление. Обратной сопротивлению величиной является электропроводность.

Электропроводность — это характеристика (способность) физического вещества проводить ток. Поэтому способностью надежного проводника является низкое сопротивление потоку движущихся электронов и, следовательно, высокая электропроводность.То есть, лучший проводник показывает большим показателем проводимости.

Например, например, медный кабель обладает большей электропроводностью по сравнению с алюминиевым.

Что предоставить собой диэлектрики?

Диэлектрики — это такие физические вещества, в которых при заниженных температурах отсутствуют электрические заряды. В состав таких веществ входят лишь атомы нейтрального заряда и молекулы. Заряды нейтрального атома имеют тесную связь друг с другом, поэтому лишены свободного перемещения по всему веществу.

Самым лучшим диэлектриком является газ. Другие непроводящие электрические ток материалы — это стеклянные, фарфоровые, керамические изделия, а также резина, картон, сухое дерево, смолы и пластмассы.

Диэлектрические предметы — это изоляторы, которые действуют главным образом зависимы от состояния окружающей атмосферы. Например, при высоких лишних диэлектрических материалах частично отсутствуют свои свойства.

Проводники и диэлектрики широко используются в сфере электротехники для решения различных задач.

Например, вся кабельно-проводниковая продукция изготавливается из металлов, как правило, из меди или алюминия. Оболочка проводов и кабелей, полимерная, также как и вилки всех электрических приборов. Полимеры — отличные диэлектрики, которые не допускают пропуска заряженных частиц.

Серебряные, золотые и платиновые изделия — очень хорошие проводники. Но их отрицательная характеристика, которая ограничивает использование.

Поэтому применяются такие вещества в сферах, где гораздо качество важнее цены, которая за него уплачивается (оборонная промышленность и космос).

Медные и алюминиевые изделия также являются хорошими проводниками, при этом имеют не столь высокую стоимость. Следовательно, использование медных и алюминиевых проводов распространено повсеместно.

Вольфрамовые и молибденовые проводники имеют менее хорошие свойства, поэтому используются в основном в лампочках накаливания и нагревательных элементов высокой температуры. Плохая электропроводность действительно нарушить работу электросхемы.

Диэлектрики также различаются между собой своими характеристиками и свойствами.Например, в некоторых диэлектрических материалах также присутствуют свободные электрические заряды, пусть и в небольшом количестве. Свободные заряды возникают из-за тепловых колебаний электронов, т.е. повышение все-таки в некоторых случаях провоцирует отрыв электронов от ядра, что понижает температуру изоляционные свойства материала. Некоторые изоляторы отличаются большим числом «оторванных» электронов, что говорит о плохих изоляционных свойствах.

Самый лучший диэлектрик — полный вакуум, которого очень трудно добиться на планете Земля.

Полностью очищенная вода также имеет высокие диэлектрические свойства, но таковой даже не существует в реальности. При этом стоит помнить, что присутствие каких-либо примесей в жидкости наделяет ее свойства проводника.

Главный критерий качества любого диэлектрического материала — это степень соответствия возложенным на него функциям в конкретной схеме. Например, если диэлектрика таковы, утечка тока совсем незначительная и приносит никакого ущерба работе схемы.

Что такое полупроводник?

Промежуточное место между диэлектриками и проводниками занимают полупроводники. Главное отличие проводников заключается в зависимости степени электропроводности от температуры и количества примесей в составе. При том материалу свойственны характеристики и диэлектрика, и проводника.

С ростом температуры электропроводность полупроводников растет, а степень сопротивления при этом падает. При понижении сопротивления температуры стремится к бесконечности.То есть, при достижении нулевой температуры полупроводники начинают вести себя как изоляторы.

Полупроводниками являются кремний и германий.

Вещества, по которым передаются электрические заряды, называют проводниками электричества.

Хорошие проводники электричества — металлы, почва, растворы солей, кислот или щелочей в воде, графит. Тело человека также проводит электричество.

Из металлов лучшие проводники электричества серебро, медь и алюминий, поэтому провода электрической сети чаще всего делают из меди или алюминия.

Вещества, по заряды не передаются, называют непроводниками (или изоляторами). К хорошим отношениям эбонит, янтарь, фарфор, резина, различные, шелк, керосин, изоляция масла. Изоляторы (например, резиновую оболочку кабеля) применяют изоляцию проводов, по течет ток, от внешних предметов.

Вопросы

1. Какие вещества называют проводниками электричества?
2. Какие вещества называют изоляторами?
3. Назовите проводники и изоляторы электричества.

Электрическая цепь и ее составные части

Источником электрического тока может служить аккумулятор (гальванический элемент).

На электростанции электрический ток вырабатывают генераторы, приводимые в действие паровых и гидравлических турбин.

Электродвигатели, лампы, плитки, работающие от электрического тока, называют приемниками или потребителями. Электрическую энергию доставляют к приемнику по проводам.

Чтобы включить и выключить в нужное время приемники электричества, включают выключатели.Источник тока, приемники и выключатели, соединенные между собой проводами, составляют электрическую цепь.

Чтобы в цепи был ток, она должна быть замкнутой, т. е. состоять только из проводников электричества. Если в каком-нибудь месте провод оборвется или вместо него будет поставлен изолятор, ток в цели прекратится. Такую цепь называют разомкнутой.

Вопросы

1. Какова источник роль тока в цепи?
2. Из каких частей состоит электрическая цепь?
3. Что такое замкнутая цепь? разомкнутая?
4. Какие приемники или пользователи вы знаете?

Электрические схемы

Изучая географию, вы пользуетесь планомерно и картой.На плане и карте при помощи условных топографических знаков нанесены леса, селения, горы и реки.

В электротехнике тоже применяют карту-чертеж. На таких чертежах условными обозначениями изображаются источники, приемники, выключатели, провода и изделия, состоящие из электрических цепей, а также соединений между ними. Такой чертеж называют электрической схемой.

Зная условные обозначения (смотрите таблицу ниже), нетрудно разобраться в схеме. Если на одной и той же схеме повторяются одинаковые обозначения, то около условных знаков ставят числа, а в прилагаемой к схеме указывают размер, тип и назначение.

Вопросы

1. Что представляет собой электрическая схема?
2. Что изображают на электрической схеме?

Условные обозначения составных частей электрической цепи на схемах

«Слесарное дело», И.Г.Спиридонов,
Г.П.Буфетов, В.Г.Копелевич

В штепсельную розетку при помощи штепсельных вилок включают в электрическую цепь переносные осветительные или соединительные шнуры электробытовых приборов.В основании из изоляционного материала штепсельной розетки укреплены два латунных гнезда, к которым присоединяют провода от электрической сети. Штепсельная розетка Штепсельная вилка состоит из корпуса с отверстием для шнура. В корпусе из изоляционного материала имеются металлические втулки…

В производственных помещениях, помимо выключателей, устанавливают общие рубильники. В больших домах рубильники позволяют отключить сразу целый участок электрической сети (например, этаж или группа квартир).В школе рубильники устанавливают в распределительных закрытых щитах учебных мастерских, где они устанавливаются для включения электродвигателей различных станков. Рубильники бывают: одно-, двух- и трехполюсные. Рубильники а — однополюсный; б — двухполюсный;…

Часто приходится подключать электрические шнура к патрону, выключателю, штепсельной розетке и к зажимам электроприборов. Для этого концы подключаемых проводов чаще всего заделывают кольцом, если их надевают на болты, иногда — когда их вставляют в специальные втулки и крепят винтами.Заделка концов проводов а — кольцом; б — тычком. При заделке кольцом концы проводов…

Если прибор не работает, проверьте: включением настольной или специальной контрольной лампы, исправной ли штепсельная розетка; при исправной розетке проконтролировать включением той же лампы, не повреждены ли шнур прибора и контакты штепсельной вилки. Если штепсельные розетка и вилка, а также шнур исправны, поврежден сам прибор. Прибор может не действовать, если перегорел нагревательный элемент или…

Электрическая электрическая величина электрической цепи силы тока, напряжение и сопротивление.Сила тока Под силой тока создают электрический заряд, проходящий через поперечное сечение провода в единицу времени. Используясь выражениями «сила тока», «сильный ток», «слабый ток», мы должны знать, что означают эти выражения. Выражение «сильный ток» означает, что по цепи в единицу времени протекает большой поток…

Ценность металлов напрямую определяется их химическими и физическими свойствами. В случае с таким показателем, как электропроводимость, эта связь не так прямолинейна. Самый электропроводный металл, если измерять данный показатель при комнатной температуре (+20 ° C), — серебро.

Но высокая стоимость ограничивает применение деталей из серебра в электротехнике и микроэлектронике. Серебряные элементы в приборах применения только в случае экономической целесообразности.

Физический смысл проводимости

Использование металлических проводников имеет давнишнюю историю. Ученые и инженеры, работающие в области науки и техники, использующие электроэнергию, давно определились с материалами для проводов, клемм, контактов, и т. д. Определить самый электропроводный металл в мире помогает физическая величина, называемая электрической проводимостью.

Понятие проводимости обратно электрическому сопротивлению. Количество единиц выражения проводимости, которое в международной системе единиц (СИ) измеряется в Омах. Единица в системе СИ — сименс. Русское обозначение этой единицы — См, интернациональное — S. Электрическая проводимость в 1 См. Участок электрической сети с сопротивлением в 1 Ом.

Удельная проводимость

Мера способности вещества самый электроток называется Самым высоким подобным показателем обладает обладающий электропроводным металл.Эта характеристика может быть определена для любого вещества или среды инструментально и имеет числовое выражение. цилиндрического проводника единичной площади и длины единичной площади с удельным сопротивлением данного проводника.

Системной удельной проводимости является сименс на метр — См / м. Чтобы выяснить, какой из металлов самый электропроводный металл в мире, сравнить их удельную проводимость, определенную экспериментально. Можно определить удельное сопротивление при помощи специального прибора — микроомметра.Эти характеристики являются обратнозависимыми.

Проводимость металлов

Само понятие как направленного потока заряженных частиц более гармоничным для веществ, основанных на кристаллических решетках свойственных металлам. Носителями зарядов при возникновении электрического тока в металлах являются свободные электроны, а не ионы, как это бывает в жидких средах. Экспериментально установлено, что при возникновении тока в металлах не происходит переноса частиц вещества между проводниками.

Металлические вещества отличаются от других более свободными связями на атомарном уровне. Внутреннее устройство металлов отличается присутствием большого числа «одиноких» электронов. которые при малейшем воздействии электромагнитных сил образуют направленный поток. Именно поэтому эти уникальные металлы отличаются самым электропроводным током. На особенностях кристаллической решетки металлов основано еще одно их специфическое свойство — высокая теплопроводность.

Топ лучших проводников — металлов

4 металла, имеющих практическое значение для их применения в качестве электропроводников, распределяются в следующем порядке относительно величины удельной проводимости, измеряемой в См / м:

1. Серебро — 62 500 000.
2. Медь — 59 500 000.
3. Золото — 45 500 000.
4. Алюминий — 38 000 000.

Видно, что самый электропроводный металл — серебро. Оно используется для электрической сети лишь в особых случаях.Причина — высокая стоимость.

Зато медь и алюминий — самый распространенный вариант для электроприборов и кабельной продукции благодаря низкому сопротивлению электрическому току и ценовой доступности. Другие металлы применяются в проводников редко.

Факторы, влияющие на проводимость металлов

Даже самый электропроводный металл снижает свою проводимость, если в нём присутствуют другие добавки и примеси. У сплавов иная, чем у «чистых» металлов, структура кристаллической решетки.Она отличается нарушением в симметрии, трещинами и других дефектами. Снижается проводимость и при повышении температуры окружающей среды.

Повышенное сопротивление, присущее сплавм, находит применение в нагревательных элементах. Неслучайно для изготовления элементов электропечей, обогревателей применяют нихром, фехраль и другие сплавы.

Самый электропроводный металл — это драгоценное серебро, больше используемое ювелирами, для чеканки монет и т. д.Его особые химические и физические свойства находят широкое применение. Например, кроме использования в узлах и агрегатах с пониженным сопротивлением, серебряное напыление предохраняет контактные группы от окисления. Уникальные свойства серебра и сплавов на его основе делают его оправданным, несмотря на высокую стоимость.

При изучении тепловых явлений говорилось, что по способности проводить теплоту вещества на хорошие и плохие проводники тепла.

По специальному заряду вещества также делятся на несколько классов: проводники, полупроводники. и непроводники электричества.

Проводниками называют тела, через которые электрические заряды переходят от заряженного тела к незаряженному.

Хорошие проводники электричества — это металлы, почва, вода с растворенными в ней солями, кислотами или щелочами, графит. Тело человека также проводит электричество.Это можно построить на опыте. Дотронемся до заряженного электроскопа рукой. Листочки тотчас опустятся. Заряд с электроскопа уходит по нашему телу через пол комнаты в землю.

а — железо; б — графит

Из металлов лучшие проводники электричества — серебро, медь, алюминий.

Непроводниками называют такие тела, через которые электрические заряды не переходят от заряженного тела к незаряженному.

Непроводники электричества, или диэлектриками , являются эбонит, янтарь, фарфор, резина, различные пластмассы, шёлк, капрон, масла, воздух (газы).Изготовленные из диэлектриков тела называют изоляторами (от итал. Изоляро — уединять).

а — янтарь; б — фарфор

Полупроводниками называют тела, которые по электрическому каналу занимают промежуточное положение между проводниками и диэлектриками.

В природе полупроводники распространены широко широко. Это оксиды и сульфиды металлов, некоторые органические вещества и др. На наибольшее применение в технике германий и кремний.

Полупроводники при низкой температуре проводят электрический ток и являются диэлектриками. Однако при повышении температуры в полупроводнике начинает резко увеличиваться число носителей электрического заряда, и он становится проводником.

Почему это происходит? У полупроводников, таких как кремний и германий, в узлах кристаллической решётки атомы колеблются около своих положений равновесия, и уже при температуре 20 ° С это становится интенсивным, что химические связи между соседними атомами могут разорваться.При повышении температуры валентные электроны (электроны, находящиеся на внешней оболочке атома) элементы становятся свободными, и под действием электрического поля в полупроводнике возникает электрический ток.

Характерной особенностью полупроводников является возрастание их проводимости с повышением температуры. У металлов же при повышении температуры проводимость уменьшается.

Способность полупроводников электрический ток также возникает при воздействии на них света, потока быстрых частиц, примесей и др.

а — германий; б- кремний

Изменение электропроводности полупроводников под действием температуры применять их в качестве термометров для замера температуры окружающей среды, широко применяют в технике. С его помощью контролируют и температуру на определенном уровне.

Повышение электропроводности вещества под воздействием света носит название фотопроводимость . Основанные на этом явлении приборы называют фотосопротивлениями .Фотосопротивления применяются для сигнализации и управления производственными процессами на расстоянии, сортировке изделий. С их помощью в экстренных ситуациях автоматически останавливаются станки и конвейер, предупреждает несчастные случаи.

удивительным свойствам полупроводников, они широко используются при создании транзисторов, тиристоров, полупроводниковых диодов, фоторезисторов и других сложнейшейтуры. Применение интегральных микросхем в теле-, радио- и компьютерных приборах позволяет создавать устройства небольших, а порой и ничтожно малых размеров.

Вопросы

1. На какие группы делят вещества по способности электрические заряды?
2. Какой характерной особенностью обладают полупроводники?
3. Перечислите области применения полупроводниковых приборов.

Упражнение 22

1. Почему заряженный электроскоп разряжается, если его шарика коснуться рукой?
2. Почему стержень электроскопа изготавливают из металла?
3. К шарику незаряженного электроскопа подносят тело, заряженное положительно, не касаясь его.Какой заряд возникнет на листочках электроскопа?

Это любопытно …

Способность тела к электризации определяется наличием свободных зарядов. В полупроводниках ростом носителей свободного заряда увеличивается с ростом температуры.

Проводимость, которая осуществляется свободными электронами (рис. 43), называется электронная проводимость полупроводника. или проводимостью n-типа (от лат. Negativus — отрицательный). При отрыве электронов от атомов в местах разрыва образуются свободные места, которые не заняты электронами.Эти вакансии получили название «дырки». В области образования дырки избыточный положительный заряд. Вакантное место может быть занято другим электроном.

Электрон, перемещаясь в полупроводнике, создаёт возможность заполнения одних дырок и других образования. Возникновение новой дырки сопровождается появлением свободного электрона, т. е. идёт непрерывное образование пар электрон — дырка. В свою очередь, заполнение дырок приводит к уменьшению числа свободных электронов.Если только кристалл поместить в электрическое поле, то будет перемещение не электронов, но и дырок. Направление перемещения дырок противоположно направление движения электронов.

Проводимость, возникающая в результате перемещения дырок в полупроводнике, называется дырочной проводимостью или проводимостью р-типа (от лат. Positivus — положительный). Полупроводники подразделяют на чистые полупроводники, примесные полупроводники n-типа, примесные полупроводники р-типа.

Чистые полупроводники обладает собственной проводимостью. В создании участвуют свободные заряды двух типов: отрицательные (электроны) и положительные (дырки). В чистом полупроводнике свободных электронов и дырок одинакова.

При введении в полупроводник примесей примесная проводимость. Изменяя концентрацию примеси, можно менять и число носителей того или иного знака, т. е. создать полупроводники с преимущественной концентрацией отрицательного или положительного заряда. Примесные полупроводники n-типа обладает электронной проводимостью. Основными носителями заряда являются электроны, а неосновными — дырки.

Примесные полупроводники р-типа обладают дырочной проводимостью. Основными носителями заряда являются дырки, а неосновными — электроны.

Представляет собой соединение полупроводников р- и л-типа. Сопротивление контакта зависит от направления тока. Если диод включить в цепь, чтобы область кристалла с электронной проводимостью n-типа была подключена к положительному полюсу, а область с дырочной проводимостью р-типа к отрицательному полюсу, то тока в цепи не будет, так как переход электронов из n-области в р -область затрудняется.

Если р-область полупроводника подключить к положительному полюсу, а n-область к отрицательному, то в этом случае ток проходит через диод. За счет диффузии основного носителя тока в чужой полупроводник в области контакта образует двойной электрический слой, препятствующий движению зарядов. Внешнее поле, направленное от р к n, частично компенсирует слой этого слоя, и при увеличении напряжения ток быстро возрастает.

Cтраница 1

Проводник электричества — это твердое тело, в котором есть много свободного электронов.Электроны могут двигаться в веществе свободно, но не могут покидать поверхность. В металле бывает много свободных электронов, что всякое электрическое поле приводит многие из них в движение. И либо возникший таким образом ток электронов должен непрерывно поддерживать свое существование за счет внешних источников энергии, либо движение электронов прекращается, как только они истощают источники, вызвавшие поле вначале. В электростатики мы не рассматриваем непрерывных источников тока (о них мы будем говорить в магнитостатике), так что электроны движутся только до тех пор, что повсюду внутри проводника создастся нулевое электрическое поле.Как правило, это происходит в малые доли секунды. Если бы осталось внутри хоть какое-нибудь поле, оно бы вынудило двигаться еще какие-то электроны; возможно только такое электростатическое решение, когда поле всю внутри равно нулю.

Проводник электричества показывает тем, что его электроны очень подвижны.

Проводники электричества бывают двух родов — соответственно характеру движения — по ним электрического тока.

Проводники электричества — тела, в которых могут быть созданы электрические токи проводимости.

Проводники электричества — тола, возникающие электрические токи. Электрические токи могут возникнуть в том случае, когда в телах существуют или образуются носители электрических зарядов. Такое упорядоченное движение электрических зарядов и представляет собой электрический ток. В электролитах носителями зарядов являются ионы — части молекулы растворенного вещества.

Проводники электричества — тела, в которых могут быть созданы электрические токи.

Пусть проводник электричества, заключенный в трубку (см.рис. VIII.

Вода, заключенная в порах породы, для интерпретации кривых электрического каротажа необходимо знать факторы, влияющие на сопротивление воды. Чистая от примесей вода не проводит электрический ток. Растворенные в воде соли образуют заряженные ионы, которые переносят электроны или электрические заряды. Проводимость концентрации концентрации и мобильностью Первой. Мобильность предлагаем в растворе зависит от факторов — природы и температуры.Ион каждого химического соединения обладает своей подвижностью. Однако определение проводимости на основании химического анализа и использования данных о мобильности является непрактичным.

У всех проводников электричества наблюдаются флуктуации электрического напряжения (тока), или шумы. В полупроводниковых диодах следует различать четыре основных составляющих внутреннего шума: тепловой шум, дробовой шум, 1 / / — шум, шум в области пробоя р-п перехода на обратной ветви вольтамперной характеристики.