Онлайн-урок №19 "Электрический ток в различных средах."

6. Электрический ток в металлах

У металлов электронная проводимость.
 – сила тока в сечении металлического проводника, А
Где e – элементарный заряд, Кл 
 – концентрация электронов проводимости, 
S – площадь поперечного сечения проводника, м²
– средняя скорость движения электронов, м/с

7. Зависимость сопротивления металлов от температуры

Замечание. При увеличении температуры сопротивление металлического проводника растет.
 – сопротивление металлического проводника при данном изменении температур относительно 0° C, Ом
Где  – сопротивление при 0º C, Ом
∆T – разность температур относительно 0º C, К=º C
α – температурный коэффициент сопротивления (табл.), 
 – удельное сопротивление металла при данном изменении температур относительно 0º C, Ом∙м
Где  – удельное сопротивление при 0º C, Ом∙м
Определение. Сверхпроводимость – явление уменьшения сопротивления до нуля при охлаждении до определенной низкой температуры некоторых веществ.

8. Электрический ток в растворах и расплавах электролитов

Определение. Электролиты – это вещества, растворы или расплавы которых проводят электрический ток.
Электролиты имеют ионную проводимость.
Замечание. При увеличении температуры сопротивление электролита уменьшается.
Определение. Электролитическая диссоциация – процесс образования ионов в электролите при его растворении или плавлении.
Определение. Электролиз – совокупность процессов, протекающих на электродах, погружённых в электролит, при прохождении электрического тока. В результате этих процессов на электродах выделяются вещества, входящие в состав электролита.
Замечание. Катод, присоединен к «-» полюсу источника, анод – к «+», поэтому на катоде откладываются положительные ионы вещества (катионы), а на аноде отрицательные (анионы).

Законы Фарадея:
1) Масса вещества, выделившегося на электроде при электролизе прямо пропорциональна величине заряда, переданного на этот электрод.
 – масса вещества, выделившегося на электроде, кг
Где k – электрохимический эквивалент выделившегося вещества (табл. и расч.), кг/Кл
q – заряд, переданный на электрод, Кл
 – электрохимический эквивалент, кг/Кл
Где M – молярная масса иона, кг/моль
n – валентность иона, ед
 – расписанная форма закона электролиза Фарадея, кг
Где I – сила тока при электролизе, А
t – время процесса электролиза, с
Замечание. Иногда используются следующие обозначения при записи формулы электрохимического эквивалента:
– заряд иона, Кл
 – постоянная Фарадея, Кл/моль
2) Массы различных веществ, которые выделяются при прохождении одинакового заряда, пропорциональны их химическим эквивалентам.
Замечание. Применение электролиза: рафинирование, гальваностегия (хромирование, никелирование), гальванопластика.

9. Электрический ток в полупроводниках

Определение. Полупроводники – это вещества, у которых концентрация свободных зарядов больше, чем в диэлектриках, но меньше, чем в проводниках.
В чистых полупроводниках электронно-дырочная проводимость.
Замечание. При увеличении температуры сопротивление полупроводника уменьшается.
Определение. Дырка – вакантное место, которое может быть занято электроном, т.е. носитель положительного заряда.
Примесная проводимость полупроводников:
1) р-типа (дырочная проводимость) создается акцепторными примесями. 
Пример. В полупроводник (Ge,Si) вводится вещество меньшей валентности (In,Ga).
2) n-типа (электронная проводимость) создается донорными примесями.
Пример. В полупроводник (Ge,Si) вводится вещество большей валентности (P,As). 
Замечание. Использование полупроводников: полупроводниковые диоды, транзисторы.

10. Электрический ток в газах

В газах электронно-ионная проводимость.
Виды разрядов в газах:
1) Определение. Несамостоятельный газовый разряд – это разряд, который возникает и протекает только с использованием ионизатора (высокая температура, рентгеновское или космическое излучения).

2) Определение. Самостоятельный газовый разряд – это разряд, который возникает и проходит без сторонних причин (без ионизатора).
Замечание. Самостоятельный разряд может протекать при атмосферном давлении, тогда для этого необходимо сильное электрическое поле, или при слабом электрическом поле при условии низкого давления. Основной механизм, который приводит к самостоятельному разряду, называют ионизацией электронным ударом.
Виды самостоятельных газовых разрядов:

1) Дуговой (электросварка, прожекторы)	2) Искровой (молния, свеча зажигания двигателя, искра)
3) Тлеющий (лампы дневного света, разноцветные газосветные трубки)	4) Коронный (свечение кончиков острых предметов: громоотводов, антенн; огни Святого Эльма)

11. Электрический ток в вакууме

Электрический ток в вакууме обусловлен движением электронов, поэтому в нем электронная проводимость. Это явление принято рассматривать на примере термоэлектронной эмиссии.
Определение. Термоэлектронная эмиссия – явление вырывания электронов с поверхностей тел под действием высокой температуры. 
Замечание. Наиболее показательно явление термоэлектронной эмиссии демонстрируется на принципе работы вакуумного диода и электронно-лучевой трубки.
Вакуумный диод – вакуумная двухэлектродная электронная лампа. Пропускает ток только в одном направлении.

Электронно-лучевая трубка – устройство для формирования остронаправленного электронного пучка для преобразования электрического сигнала в световой.