Электризация тел Носители электрического заряда Проводники и диэлектрики. Носители электрического заряда

Носители электрического заряда

Важнейшим параметром любого вещества является удельное электрическое сопротивление. Очевидно, что электропроводность, т.е. способность проводить электрический ток, имеет место только в том случае, когда присутствуют свободные носители заряда, которые могут перемещаться под действием электрического поля или градиента концентрации. Рассмотрим процесс образования свободных носителей заряда в полупроводнике.

Беспримесный и бездефектный полупроводник с идеальной кристаллической решеткой называется собственным полупроводником.Обычно он обозначается как полупроводник i-типа. При температуре абсолютного нуля в таком полупроводнике нет свободных носителей заряда и он является идеальным изолятором. По мере нагрева возникают колебательные движения атомов решетки. В корпускулярной интерпретации носителями энергии механических колебаний решетки являются квантовые частицы – фононы.

С повышением температуры количество и энергия фононов возрастают и они становятся способными разрывать ковалентные связи между атомами решетки. Нарушение ковалентной связи приводит к образованию свободного электрона и незаполненной связи – дырки вблизи того атома, от которого оторван электрон (рис. 1.6).

Рис. 1.6. Процесс образования подвижных зарядов

Процесс образования электронно-дырочных пар называется генерацией.

Незаполненная связь может заполняться одним из валентных электронов смежного атома. На месте этого электрона образуется новая дырка, и процесс повторяется. Следовательно, дырка ведет себя подобно частице с положительным зарядом. Дырки и свободные электроны совершают хаотические движения в течение некоторого времени – времени жизни, после чего попарно взаимно уничтожаются, т. е. происходит процесс, обратный процессу генерации. Процесс, обратный процессу генерации, называется рекомбинацией.

Итак, в собственных полупроводниках имеются два типа свободных носителей заряда – электроны и дырки. Причем электроны и дырки всегда генерируют и рекомбинируют парами, а их количество одинаково.

Проводимость собственного полупроводника, обусловленная парными носителями электрического заряда, называется собственной проводимостью.

Полупроводник, у которого часть атомов кристаллической решетки замещена атомами другого вещества, называется примесным. Проводимость, обусловленная наличием примесных атомов, называется примесной проводимостью.

Результаты замещения зависят от валентности примесных атомов. Такие широко распространенные материалы, как германий и кремний, являются четырехвалентными. Поэтому, если ввести в них атом пятивалентного элемента, например фосфора (P), сурьмы (Sb) или мышьяка (As), то четыре из пяти валентных электронов этого элемента вступят в связь с четырьмя электронами соседних атомов и образуют устойчивую оболочку из восьми электронов. Девятый электрон оказывается слабо связанным с ядром пятивалентного элемента. Он легко отрывается фононами и становится свободным. При этом примесный атом превращается в неподвижный ион с единичным положительным зарядом.

Свободные электроны примесного происхождения добавляются к собственным свободным электронам. Поэтому проводимость полупроводника становится преимущественно электронной. Такие полупроводники называются электронными или n-типа. Примеси, обусловливающие электронную проводимость, называются донорными(отдающими электроны).

Если в германий или кремний ввести атом трехвалентного элемента, например, галлия (Ga) или алюминия (Al), то все три его валентных электрона вступят в связь с четырьмя электронами соседних атомов. Для образования устойчивой восьмиэлементной оболочки нужен дополнительный электрон. Таковым оказывается один из валентных электронов, который отбирается от ближайшего атома. В результате у этого атома образуется незаполненная связь – дырка, а атом примеси превращается в неподвижный ион с единичным отрицательным зарядом.

Дырки примесного происхождения добавляются к собственным дыркам, так что проводимость полупроводника становится преимущественно дырочной. Такие полупроводники называются дырочными или p-типа. Примеси, обусловливающие дырочную проводимость, называются акцепторными(захватывающими электроны).

studlib.info

3.2.10 Свободные носители электрических зарядов в проводниках. Механизмы проводимости твёрдых металлов, растворов и расплавов электролитов, газов. Полупроводники. Полупроводниковый диод

Видеоурок 1: Электрический ток в различных средах  

Видеоурок 2: Электронно-дырочный переход. Полупроводниковый

Лекция: Свободные носители электрических зарядов в проводниках. Механизмы проводимости твёрдых металлов, растворов и расплавов электролитов, газов. Полупроводники. Полупроводниковый диод

Носители заряда в проводниках

Для того, чтобы по проводнику шел ток, в нем должны присутствовать свободные носители заряда. Это могут быть электроны, ионы или другие частицы. 

Самыми распространенными проводниками считаются металлы, которые имеют электронную проводимость. 

Она возникает в результате того, что у атомов металлов на внешнем энергетическом уровне имеются свободные электроны, которые достаточно просто вырываются под действием электрической силы, а разность потенциалов направляет их. В качестве проводников так же можно использовать электролиты, заряженными частицами в них являются положительные и отрицательные ионы.

Ток в металлах, ток в электролитах, диэлектрики

Электрический ток в металлах протекает благодаря свободным электронам, которые начинают свое движение под действием внешнего электрического поля. В случае, если температура металла повышается, частицы начинают беспорядочно двигаться, что приводит к ухудшению прохождения электрического тока. В данном случае с ростом температуры сопротивление также увеличивается.

Стоит отметить, что поваренная соль, а также очищенная от примесей вода, являются диэлектриками, то есть не проводят ток. Однако, если данные вещества соединить, то такой тандем станет отличным проводником. В результате появления электрического поля в растворах электролитов возникает электролитическая диссоциация, то есть происходит распад элементов на положительные и отрицательные ионы. В результате этого появляются свободные носители заряда.

Если начать пропускать ток через электролит, в котором имеется ионы, то положительные из них будут стремиться осесть на катоде, а отрицательные - на аноде.

С помощью закона Фарадея можно рассчитать, какое количество элементов осядет на поверхности электродов:

Именно по средствам электролиза происходит покрытие некоторых деталей необходимыми элементами. К такой детали подводят ток необходимой полярности, в зависимости от знака иона, и на ней начинают оседать необходимые элементы.

Диэлектрики не способны проводить электрический ток из-за отсутствия носителей зарядов. Все  структурные частицы диэлектриков находятся в устойчивом положении в узлах решетки. Поэтому, если некоторый диэлектрик поместить в электрическое поле - никаких изменений не произойдет.

Электрический ток в газах

Газы являются плохими диэлектриками, которые при обычных условиях считаются плохими проводниками. Однако в результате ионизации, газы в них появляются свободные носители зарядов. Ионизация может происходить в результате различных излучений или резких изменений других характеристик среды.

Примером появления тока в газах является молния, корона на острых частях высоких деревьев, гор, пиков на сооружениях. В результате ионизации происходит коронный разряд, образованный полем между проводниками. Часто такой разряд можно встретить между высоковольтными проводами.

Полупроводники

Кроме основного разделения на проводники и диэлектрики, существует некие промежуточные вещества. Удельное сопротивление таких проводников такое же или даже меньше, чем у проводников. К данным видам материалов относятся германий, кремний и другие элементы. Данным веществам характерно уменьшения сопротивления вследствие повышения температуры или же освещенности. Это значит, что в обычном состоянии такие вещества ничем не отличаются от обыкновенных диэлектриков, но при соответствующих условиях становятся отличными проводниками.

Изменение сопротивления вследствие изменения температуры графически можно представить следующим образом:

Из данной зависимости можно сделать вывод, что такое свойство особенным образом отличает полупроводники от проводников тем, что у вторых при повышении температуры сопротивление наоборот растет. Что касается света, то для проводников он не играет никакой роли, а полупроводникам снижает сопротивление.  Так как во время протекания тока не происходит переноса вещества, можно судить, что носителями заряда являются электроны.

Почему же меняются свойства во время увеличения температуры? Повышение температуры приводит к увеличению скорости частиц, что приводит к образованию свободных носителей.

Основным отличием строения полупроводников является ковалентная связь атомов, которая является единственной причиной, по которой они удерживаются на своих местах в кристаллической решетке.

Строение кремния

Чтобы разобраться в проводимости кремния и других полупроводников, следует изучить их строение.

Все шары на рисунке - это атомы элемента, а трубки, что их соединяют - ковалентная связь. Стоит обратить внимание, что каждый атом имеет четыре соседа, это объясняется тем, что элемент имеет валентность, равную четырем.

Каждый атом кремния имеет внешние 4 свободных электрона, к каждому из которых присоединяются аналогичные элементы. При этом, стоит отметить, что электроны способны свободно передвигаться и переходить к соседним атомам и становится его собственностью. Забегая вперед, можно отметить, что именно такое передвижение между соседними атомами и приводит к появлению тока. А чем выше температура, тем легче перемещаются электроны.

Стоит отметить, что электроны не только способны ускорять свое движение в кристалле под действием температуры, но и начинается разрушение ковалентных связей. Чем больше таких связей разорвалось, тем больше становится значение электрического тока.

Когда связь разрушается, а электрон выходит из своего места, там появляется дырка - это место, куда стремится попасть соседний электрон при наличии внешней силы. Когда электрон путешествует по полупроводнику, он переходит с одной дырки в другую, в результате чего дырка также перемещается. Если на полупроводник действует повышенная температура, то дырки и электроны блуждают в произвольном порядке, но когда полупроводник помещается в электрическое поле, дырки начинают двигаться в направлении, обратном напряженности.

Примеси, P-n-переход

В результате введения дополнительных примесей в полупроводник, происходит изменение его свойств. В таком случае полупроводники будут иметь не только собственную проводимость, но и способность примесей проводить электрический ток.

Например, если к четырехвалентному кремнию добавить мышьяк, который имеет валентность, равную пяти, то такое соединение будет иметь лишний электрон в кристаллической решетке. И к чему же приводит такой электрон? К появлению свободных носителей зарядов.

В таком случае такой полупроводник будет иметь значительную проводимость даже при комнатной температуре, поскольку свободный электрон не имеет достаточной силы взаимодействия с кремнием, поэтому способен спокойно перемещаться по полупроводнику.

Отличием такого соединения является то, что свободный электрон и его движение не сопровождается появлением дырки. Однако, как и прежде между атомами кремния связь рвется и образуются так же электроны и дырки. Проводимость, при которой свободных электронов больше, чем дырок за счет примесей, называется донорной, а полупроводники получили название n-полупроводники.

Если два полупроводника, которые имеют различную проводимость привести в контакт, то на месте их разделения появится P-n-переход.

На рисунке слева находится полупроводник, где преобладают дырки, а справа - электронная проводимость.  В результате свободного движения одни носители перемещаются в другую часть полупроводника, что приводит к их смешению, однако в тех местах, где существует граница - остается заряд, что не был скомпенсирован.

Если через полупроводники пропустить ток, то он будет способствовать движению частиц, что приведет к увеличению перехода, что способствует снижению проводимости.

Если ток направить в обратном направлении, то ситуация существенно изменится:

P-n-переход начнет уменьшаться, что приведет к увеличению проводимости. Таким образом, можно сделать вывод, что два полупроводника с различной проводимостью будет проводить ток только в одном направлении. Такой принцип и строение используется в полупроводниковых диодах.

Если диод изображен таким образом, как показано выше, то это значит, что ток может бежать слева направо, но ни в коем случае не в обратном направлении.

cknow.ru

Элементарный заряд носителей - Справочник химика 21

    Атом представляет собой сложную микросистему находящихся в движении элементарных-частиц. Он состоит из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов. Носителем положительного заряда ядра является п ротон. В ядра атомов всех элементов, за исключением ядра легкого изотопа водорода, входят протоны и н е й тр о к ы. Основные характеристики электрона, протона и нейтрона приведены в табл. 1. [c.8]     Элементарной структурной ячейкой силикатов является кремнекислородный тетраэдр такие тетраэдры могут образовывать циклические, цепные, листовые и трехмерные каркасные структуры. Часть атомов кремния способна замещаться алюминием, но при этом компенсация заряда требует введения дополнительных катионов, что приводит к усилению электростатического вклада в химическую связь кристалла. На примере силикатов иллюстрируются четыре из пяти типов связи, обсуждавшихся в данной главе ковалентная связь между атомами кремния и кислородом в тетраэдрах, вандерваальсовы силы между силикатными листами в тальке, ионное притяжение между заряженными листами и цепочками, а также водородные связи между молекулами воды и силикатными атомами кислорода в глинах. Если включить в этот перечень еще никелевые катализаторы на глиняном носителе, то мы охватим и пятый тип химической связи (металлический). [c.640]

    Представляет интерес оценка размеров элементарных объемов — носителей зарядов в скважинной жидкости на основе полученного результата. Для этого определим сначала объемную плотность зарядов жидкости Q3 =//среднюю величину элементарного заряженного объема жидкости K-J = заряд электрона (элементарный заряд). [c.118]

    Электрон - элементарная отрицательная частица, носитель наименьшей массы и наименьшего электрического заряда. Заряд электрона (элементарный электрический заряд) равен -1,602-Ю Кл, масса электрона составляет 9,110-10" кг. Число электронов в атомах равно числу положительного заряда ядра, выраженному в единицах элементарного заряда, поэтому атом в целом электронейтрален. При удалении от атома одного или нескольких электронов образуется положительный ион, при присоединении к атому электрона - отрицательный ион. [c.7]

    Электрон (первый, из открытых элементарных частиц) — носитель наименьшего электрического заряда (кванта электричества), величина которого равна е= (1,6021917+0,0000070) 10" Кл. Масса покоя электрона те=9,109534- 10-з> кг. [c.5]

    Если носителем электрического заряда, способным проходить через границу фаз, являются частицы Л7, несущие заряд, равный 2, положительных элементарных зарядов , то согласно уравнению (IX. 42) межфазный скачок потенциала равен  [c.499]

    Носитель заряда - частица, содержащая один или несколько элементарных электрических зарядов. Носителем заряда является, например, электрон, протон термин относится условно также к дырке в полупроводнике. [c.398]

    Строение атома. Экспериментально было доказано, что каждый атом имеет положительно заряженное ядро очень малых размеров (порядка —10 см), в котором сосредоточена подавляющая часть его массы. В поле ядра движутся электроны — атомы отрицательного электричества, которые имеют элементарный заряд е, равный 4,8-10 ° СОЗЕ и массу 9,1 г. Электроны и ядро атома, как носители противоположных зарядов, притягиваются друг к другу. [c.129]

    Следует упомянуть также о перспективах протонных проводников. Твердые электролиты, проводящие ток в результате движения ионов водорода — протонов, можно было бы использовать вместо труб для транспортировки водорода в виде ионов, что способствовало бы наступлению эры водородной энергетики. Протон — специфический носитель заряда. С одной стороны, протон подобно электрону элементарная частица, только с несравненно большей массой с другой стороны, физико-химическое поведение протона роднит его с катионами щелочных металлов, которые, как известно, могут легко перемещаться в твердых телах. Между протонами может образовываться водородная связь. Протон трудно представить себе свободным, например в оксидном кристалле. Поэтому его движение осуществляется как перескок от одного ассоциата к другому (прыжковый механизм). [c.61]

    В конце XIX и начале XX вв. появились экспериментальные доказательства сложной структуры атома фотоэффект — явление, когда при освещении металлов с их поверхности испускаются носители электрического заряда (см. разд. 2.2.3) катодные лучи — поток отрицательно заряженных частиц — электронов в вакуумированной трубке, содержащей катод и анод рентгеновские лучи — электромагнитное излучение, подобное видимому свету, но с гораздо более высокой частотой, испускаемое веществами при сильном воздействии на них катодных лучей радиоактивность — явление самопроизвольного превращения одного химического элемента в другой, сопровождающееся испусканием электронов, положительно заряженных частиц, других элементарных частиц и рентгеновского излучения. Таким образом было установлено, что атомы состоят [c.37]

    Атом (в переводе с греческого означает неделимый) — система элементарных частиц, состоящая из- ядра, образованного протонами и нейтронами, и электронов. Совокупность атомов, обладающая одинаковым зарядом ядра, образует химические элементы. Таким образом, атом — наименьшая частица химического элемента, носитель его свойств он обозначается символом элемента. [c.5]

    X / (к, т) носителей заряда, имеющих скорость и и создающих элементарную плотность тока [c.221]

    На рис. 72 изображены схемы появления дырки в атомной решетке элементарного полупроводника и возникновение электрона проводимости. Электрон, появившийся в междоузлии, является подвижным носителем заряда. Такие электроны, как и дырки, могут свободно [c.294]

    Авторы считают, что механизм пробоя в полимерах в основном тепловой. Поэтому понятна роль тепловых флуктуаций, и То есть время ожидания локальной тепловой флуктуации, при которой температура достаточно высока, чтобы носители тока — электроны приобрели подвил ность. Если предположить, что элементарным актом в движении электрона является его перемещение вдоль внешнего поля на межатомное расстояние Хо, то элементарная работа равна 6 =[Ко, где / — сила, приложенная к электрону, равная [ = е иЕ (е — заряд электрона, кЕ — локальная напряженность электрического поля, превышающая напряженность внешнего поля Е в отдельных местах структуры в к раз, и — коэффициент локального электрического перенапряжения, возникающего вследствие микронеоднородности структуры полимера и различных дефектов структуры).  [c.141]

    В существующих моделях электронной теории адсорбции (см., например, [5]) элементарный акт адсорбции и катализа рассматривается только с точки зрения изменения заряда центров адсорбции при захвате ими носителей заряда полупроводника. При этом не учитывается специфика кинетических параметров возникающих адсорбционных ПС, которые, как мы отмечали выше, обычно являются медленными состояниями с аномально малыми сечениями захвата с , Ср. Поэтому совершенно не оправдывается предположение, часто делаемое в теории, что электронное равновесие в системе устанавливается мгновенно и система (в каждый данный момент времени) может быть охарактеризована единым уровнем Ферми. Время установления электронного равновесия в системе адсорбционных МПС (1 —10 с) на много порядков превышает характеристические времена хемосорбции и катализа. БПС непосредственно не взаимодействуют с адсорбированными молекулами. [c.57]

    Общие положения. Элементарная частица простого вещества называется атомом, элементарный носитель основных свойств сложных веществ —молекулой. Атом состоит из ядра, содержащего почти всю массу атома и несущего положительный заряд, и электронов. [c.707]

    Атомы. Атомы—это наименьшие частицы химических элементов, являющиеся носителями их химических свойств. Атомы состоят из положительного ядра и движущихся около него электронов . Заряд электрона (элементарный электрический заряд) ра вен —1,602-10- Кл, масса электрона составляет 9,110-10- кг. [c.7]

    Теории катодного падения потенциала нельзя применить к области анодного падения потенциала, так как элементарные процессы в областях катодного и анодного падения потенциала отличаются, несмотря на то, что в обоих случаях происходит обмен электричества между термической плазмой столба и низкотемпературными электродами. Основным явлением в прикатодной области, как отмечалось выше, является образование носителей электричества, так как в области катодного падения потенциала образуется 99% электронов и ионов, определяющих ток электрической дуги. В области анодного падения потенциала образуется всего лишь 1% носителей заряда в виде электронов, движущихся к аноду, и ионов, движущихся к столбу, в то время, как 99% электронов, попадающих на поверхность анода, поступает из столба дуги. Единой теории анодного падения потенциала для всех типов дуг пока нет. В настоящее время существует две теории анодного падения потенциала теория анодного падения с ионизацией полем [94, 97] и теория анодного падения с термической ионизацией. [c.12]

    До недавнего времени полагали, что наименьшим носителем элементарного положительного заряда следует считать протон с массой в 1839 раз большей, чем масса электрона. Открытие позитронов — один из крупнейших успехов современной физики значение и последствия которого сейчас еще трудно предвидеть. Выше указывалось, что существование позитронов было предсказано Дираком с помощью его релятивистической квантовой механики ( 35). [c.120]

    Магнитные свойства любого вещества обусловлены наличием элементарных носителей магнетизма — двигающихся внутри атома электронов, а также от совместного действия этих электронов в микрообъеме вещества. Электроны в атоме (или ионе) совершают орбитальное движение около ядра. Поскольку электроны несут заряд, это движение приводит к образованию электрического тока и возникновению орбитального магнитного момента электрона. Следовательно, одной из составляющих магнитного момента атома является вектор, равный сумме моментов, возникающих в результате орбитального движения отдельных электронов. Другая, более значительная составляющая магнитного момента атома обусловлена спином электронов. Спиновый магнитный момент — это момент, которым обладает электрон, рассматриваемый как маленькая заряженная сфера, вра щающаяся вокруг своей оси. Вторая составляющая магнитного момента атома равна векторной сумме спинов отдельных электронов. Необходимо отметить [1], что, согласно квантовой механике, направление спина отдельного электрона может быть либо параллельно, либо антипараллельно направлению магнитного поля. Промежуточного положения спина быть не может. [c.7]

    Электронная теория электричества. Согласно электронной теории любой электрический заряд состоит из целого числа элементарных зарядов строго определенной величины. Носителями отрицательного элементарного заряда являются электроны, материальные частицы определенной массы, способные самостоятельно существовать и передвигаться. Положительный элементарный заряд равен по величине и противоположен по знаку заряду электрона. Носителем его являются частицы с мамасса электронов. Эти частицы называются протона м и и представляют собой водородные атомы, лишенные своего электрона (водородные ядра). Протоны не являются наиболее простыми носителями положительного элементарного заряда. Недавно были обнаружены самостоятельно передвигающиеся положительные электроны с массой, равной (или близкой) массе отрицательных электронов. Они получили название позитронов. Очень вероятна, хотя еще и не достоверна гипотеза, со-сласно которой протон представляет собой соединение позитрона [c.74]

    Чтобы предотвратить возникновение электростатического заряда при окончательной отделке и эксплуатации изделий из акриловых полимеров, повышают влажность на поверхности материала, покрывая его антистатическими средства.ми. Большей частью это поверхностно-активные вещества, наносимые на поверхность материала с очень малой электропроводностью. Механизм их действия до сих пор не ясен. Наиболее вероятно, что поверхностно-активное вещество адсорбируется на поверхности гидрофобного полимера под действием вандерваальсовых сил. При этом его молекулы гидрофобным остатком ориентируются по направлению к полимеру, а гидрофильной группой — наружу. Даже после полного устранения влаги этот адсорбированный слой разделяет контактируемые поверхности, ограничивая тем самым движение носителей элементарного заряда при соприкосновении с другим материалом. Подобные вещества служат, однако, лишь как временная защита от статического электричества, ибо они полностью растворяются в воде, и поэтому покрытия следует часто обновлять. [c.232]

    Опыты Милликена позволили определить и величину этого заряда. Он оказался равным приведенному выше значению 4,8 10 электростат. ед. количества электричества. Носитель отрицательного элементарного заряда был назван электроном. [c.62]

    Атомы. Атомы—это наименьшие частицы химических элемеи-тав, являющиеся носителями их зшм,ических свойств. Атомы состоят из положигелыюгв ядра и движущихся около него электро- нов . Заряд электрона (элементарный электрический заряд) ра вен —1,602 1-0 Кл, тиасса электрона составляет 9,110-10 1сг.  [c.7]

    Магнитные свойства металлов связаны с их электрическими свойствами, поскольку элементарные носители магнетизма - электроны - обладают как магнитным моментом, так и элеюрическим зарядом. Наряду с общими для всех твердых тел элеюрическими свойствами магнитные материалы обладаюг рядом специфических электрических свойств, зависящих от самопроизвольной намагниченности. В магнитных материалах в каждом ферромагнитном домене на электрон проводимости даже при нулевом внешнем магнитном поле действует сила Лоренца. [c.17]

    Замечательная особенность протона как носителя заряда состоит в том, что он достаточно мал по размерам и массе, чтобы при его движении в элементарном акте вида (VIII. 32а) проявлялись его волновые свойства — туннельный эффект. Этот эффект вызывает уменьщение энергии активации элементарного [c.454]

    На рис. 72 изображены схемы появления дырки в атомной решетке элементарного полупроводника и возникновение электрона проводимости. Электрон, появившийся в междоузлии, является подвижным носителем заряда. Такие электроны, как и дырки, могут свободно пе-ремеш,аться по кристаллу (диффундировать). Если поместить кристалл в электрическое поле с напряжением, падающим справа налево, то свободный электрон приобретает направленное движение против [c.237]

    Металлическая пленка МП выполняет роль сигнальной пластины, подключаемой к резистору нагрузки с которого снимается выходное напряжение. Полупроводниковый слой ПС является элементом, чувствительным к падающему инфракрасному излучению. Пленка МП и противоположная сторона полупроводникового слоя ЛС служат обкладками элементарных конденсаторов мишени. При падении иа мишень излучения и за счет ее появления в материале свободных носителей зарядов эти элементарные конденсаторы разряжаются и тем сильнее, Чем больше интенсивность облучения. В результате мишень в разных местах будет иметь различные потенциалы (потенциальный рельеф) в зависимости от интенсивности падающего излучения. Таким образом, мишеяь трубки определяет основные показатели видикона и в первую очередь длинноволновую границу ее спектральной характеристики Считывание потенциального рельефа на мишени производится электронным лучом, который формируется с помощью электронного прожектора ЭП (катод К, модулятор М. первый анод А ) и магнитного поля, созданного катушками К1 и К2. Отклонение электронного луча производится с помощью отклоняющей системы ОС в виде двух ортогональных пар катушек. Вдоль стенок колбы трубки КТ располагается второй анод Ла, ускоряю- [c.184]

    При хемосорбции компонентов реагирующей газовой системы и с образованием противоположно заряженных ионов под воздействием ионов переменной валентности катализатора (направленное образование ионов с противоположными зарядами из реагентов является одной из функций катализа) будет создаваться газовый элемент (из двух полуэлементов) с впол не определенной электродвижущей силой окислительно-восстановительной реакции (редокспотенциал). Чем слабее химические связи и чем меньше различие в прочности связи катализатора с донорами и акцепторами, т. е. чем меньше редокспотенциал элементарных стадий процесса, тем активнее катализатор. (Это, по-видимому, одна из причин высокой активности платины в реакциях как окисления, так и восстановления.) Для высокой активности катализатора большое значение имеет площадь раздела фаз, например площадь раздела металл — твердый раствор. Следует упомянуть, что вследствие такого строения катализатора возможность перемещения носителей тока от поверхности контакта в объем твердой фазы и в противоположном направлении будет различной (образование запорных систем, транзисторов и т. п.). [c.101]

    Такие полупроводники, как германий, отличаются от металлов значительно меньшим числом носителей зарядов, в результате чего их поверхностный заряд компенсируется противоположным зарядом, который распространяется на глубину многих элементарных ячеек, а не одной, каку металла. Этот пространственно заряженный слой имеет толщину /, которая обратно пропорциональна квадратному корню из числа носителей зарядов N внутри вещества, если его считать однородным. Для германия, обладающего п-про-водимостью или р-проводимостью, при комнатной температуре I имеет величину порядка 10 см, если N составляет приблизительно 10 сж . Гарретт и Браттен [34] вывели соотношение между поверхностным потенциалом (в случае, если он большой) и избыточным числом носителей зарядов на поверхности. [c.671]

    Известно, что вещества состоят из молекул, а молекулы из атомов. Атом — мельчайшая частица элемента, носитель всех его химических свойств. В химическом отношении он неделим. Атомы различных элементов характеризуются их атомной массой. В результате открытия катодных и анодных лучей, явления радиоактивности было установлено, что атомы не являются неделимыми частицами. Дальнейшими исследованиями было показано, что они состоят из ряда частиц, в том числе протонов, электронов, нейтронов. Атомы всех элементов содержат очень малое по размеру ядро, в котором сосредоточены все положительные зарядах и 0,99% его массы, и вращающиеся вокруг него отрицательно заряженные частицы — электроны. Протоны — устойчивые элементарные частицы с массой, близкой к углеродной единице. Заряд протона равен заряду электрона и противоположен по знаку. Масса электрона равна 5,49 10 углеродной единицы. Электроны вращаются вокруг ядра, как планеты вокруг солнца, однако законы движения электронов значительно ачожнее, чем планет. [c.11]

    Вначале предполагали, что перенос электричества в газах осуществляется таким же образом, как и перенос зарядов в жидких проводниках. Однако Крукс, который за это время занимался исследованием разряда в разреженных газах, показал, что носители заряда в газах отличаются от предполагавшихся носителей заряда в электролитах. На конгрессе в Шеффилде в 1874 г. он высказал гипотезу, что катодные лучи, вероятнее всего, представляют собой элементарные частицы атомов, В 1879 г. Крукс опубликовал в Phylosophi al Transa tions свою известную статью [46], где он делает такое замечание Явления в откачанных трубках открывают для физики новый мир, мир, в котором вещество находится в четвертом состоянии . [c.11]

chem21.info

носители электрического заряда проводники и диэлектрики

Тип урока: изучение нового материала Продолжительность: 1 урок-45минут Класс: 8 класс Тема «Носители электрического заряда. Проводники и диэлектрики». Цель – закрепить ранее изученный материал об электризации тел, рассмотреть электризацию с точки зрения строения атома. Выяснить, что является носителем электрического заряда и почему одни тела называют диэлектриками, а другие проводниками. Задачи: 1. Создать условия, для усвоения учащимися понятия электризации тел, механизма приобретения телами зарядов при электризации тел. Способствовать усвоению учащимися понятия проводника и диэлектрика. 2. Развивать способность учащихся логически рассуждать, умения анализировать, делать выводы. Развивать навык самостоятельно работать с учебной литературой. 3. Воспитание позитивного отношения к изучаемому материалу, умения слушать одноклассников, выполнять необходимые записи в тетрадях. Технологии: информационно - коммуникационные технологии с элементами личностно ориентированных технологий, технологий проблемного обучения, игровых и интегрированных. Оборудование: мультимедейное оборудование, электроскоп, эбонитовая и стеклянная палочки, мех, шелк. Структура урока № Время Структурный элемент урока Деятельность учителя Деятельность учащихся Методы работы и наглядные пособия 1 2 мин Организационный момент Обеспечение своевременного начала урока. Учитель настраивает учащихся на начало урока, сообщает зону ближайшего действия. Повторение формул, определений Опрос домашнего задания. Концентрация внимания на учебной деятельности. Учащиеся знакомятся с заданиями, запланированными на начало урока. Беседа. 1. Названия формул высвечиваются на экран 2. На экране Вопросы по Д/з2 10 мин Актуализация опорных знаний. Учитель делит учащихся на варианты и раздает карточки с вопросами по формулам Проводит опрос домашнего задания. Корректирует ответы учащихся наводящими вопросами, включает в учебную деятельность как можно больше учащихся. На экране высвечиваются вопросы: Электризация тел, взаимодействие зарядов №10.9, №10.45 Приведите примеры электризации тел №10. (13,17,21,22,) Польза и вред электризации №10. 10 С помощью наводящих вопросов подводит учащихся к верным выводам, показывает, каким образом нужно анализировать учебную задачу и находить верный ответ Самостоятельно отвечают на поставленные вопросы письменно Устно отвечают на поставленный вопрос, применяют полученные знания к объяснению поставленных задач. Делают логические выводы, выполняют записи в тетрадях. Проводят анализ условия задачи. Находят нужный ответ, используя знания теории. Учащиеся отвечают на вопросы. карточки Беседа, интегрированные технологии Задачник 3 22 мин Мотивация учебной деятельности. Учитель мотивирует познавательную деятельность учащихся, обращая внимание на то, какие вопросы нам предстоит рассмотреть в ходе изучения нового материала. На экране Что является носителем зарядов? Чем объяснить электризацию тел? Чем объяснить существование атомов Учитель создает проблемную ситуацию: Попробуйте, опираясь на знания о строении вещества в твердом, жидком и газообразном состоянии, проанализировать, что будет являться носителем заряда в твердом, жидком и газообразном состоянии? Какие тела называют проводниками (примеры) Какие тела называют диэлектриками

schoolfiles.net

Электризация тел Носители электрического заряда Проводники и диэлектрики

Электризация тел Носители электрического заряда. Проводники и диэлектрики.

Фалес Милетский (624 -547 гг. ) Янтарь – с греч. «электрон»

Электризация: • Один из видов электризации – это трение, соприкосновение тел; • При этом участвуют всегда два (или больше) тела; • Электризуются оба тела. Электризация тела – это процесс сообщения телу электрического заряда.

2 вида электрического взаимодействия: • Притяжение • Отталкивание

Два рода электрических зарядов: Положительные Отрицательные Введено в 1747 году Франклином

Ряд Фарадея Любая пара тел электризуется = левое +, а правое -. Фланель Слоновая кость Перья Горный хрусталь Флинтглас Дерево Металлы Сера Мех

Тела, имеющие электрические заряды одного знака, взаимно отталкиваются, а тела, имеющие заряды противоположных знаков, взаимно притягиваются.

Электроскоп Прибор способный определить наличие заряда. Электрометр Прибор способный определить величину заряда.

Атом Ядро состоит из нуклонов: протоны и нейтроны Заряд ядра - положительный Электроны вращаются вокруг ядра атома Атом в целом электрически нейтральный

Носители заряда – заряженные частицы (электроны или ионы) Заряженные атомы – те, которые потеряли или приобрели лишние электроны.

Вещества (по способности проводить электрические заряды) Проводники (металлы, почва, растворы солей и кислот) Диэлектрики (фарфор, эбонит, стекло, газы, пластик) Полупроводники Зависит от: температуры, освещенности, наличие примесей и т. д.

Электростатическая индукция - способ электризации тел через влияние.

present5.com

Электрический заряд | Наука | FANDOM powered by Wikia

Электри́ческий заря́д — это свойство объекта, позволяющее ему быть источником электрического поля и участвовать в электромагнитных взаимодействиях. Заряд является количественной характеристикой. Единица измерения заряда в СИ — кулон. Впервые электрический заряд был введён в законе Кулона в 1785 году. Заряд в один кулон очень велик. Если бы два носителя заряда (q1 = q2 = 1Кл) расположили в вакууме на расстоянии 1 м, то они взаимодействовали бы с силой 9×109H.

Носителями электрического заряда являются электрически заряженные элементарные частицы — электрон (один отрицательный элементарный электрический заряд), протон (один положительный элементарный заряд) и другие менее распространённые частицы.

Электрический заряд замкнутой системы[1] сохраняется во времени и квантуется — изменяется порциями, кратными элементарному электрическому заряду. Закон сохранения заряда — один из основополагающих законов физики. Величина электрического заряда (иначе, просто электрический заряд) – численная характеристика носителей заряда и заряженных тел, которая, может принимать положительные и отрицательные значения. Эта величина определяется таким образом, что силовое взаимодействие, переносимое полем между зарядами, прямо пропорционально величине зарядов взаимодействующих между собой частиц или тел, а направления сил, действующих на них со стороны электромагнитного поля, зависят от знака зарядов. Электрический заряд любой элементарной частицы присущ этой частице в течение всего времени ее жизни, поэтому элементарные заряженные частиц зачастую отождествляют с их электрическими зарядами. Наиболее известные элементарные носители заряда – электроны, имеющие отрицательный заряд и протоны, имеющие такой же по величине положительный заряд. Заряд электрона −1,602176487(40)×10−19 Кл. Электрический заряд любого заряженного тела кратен модулю заряда электрона, так называемому, элементарному заряду −1,602176487(40)×10−19 Кл. В целом, в природе отрицательных зарядов столько же, сколько положительных. Электрические заряды атомов и молекул равны нулю, а заряды положительных и отрицательных ионов в каждой ячейке кристаллических решеток твердых тел скомпенсированы.

В 1729 году Шарль Дюфе установил, что существует два рода зарядов. Один образуется при трении стекла о шёлк, а другой — смолы о шерсть. Поэтому Дюфе назвал заряды «стеклянным» и «смоляным». Понятие о положительном и отрицательном заряде ввёл Бенджамин Франклин.

1. ↑ Электрически замкнутая система — это система, у которой через ограничивающую её поверхность не могут проникать электрически заряженные частицы.

af:Elektriese lading

ar:شحنة كهربائية bg:Електрически заряд bn:বৈদ্যুতিক আধান bs:Električni naboj ca:Càrrega elèctrica cs:Elektrický náboj da:Elektrisk ladning de:Elektrische Ladung el:Ηλεκτρικό φορτίο en:Electric charge eo:Elektra ŝargo es:Carga eléctrica et:Elektrilaeng eu:Karga elektriko fa:بار الکتریکی fi:Sähkövaraus fr:Charge électrique gl:Carga eléctrica he:מטען חשמלי hi:वैद्युत आवेश hr:Električni naboj hu:Elektromos töltés id:Muatan listrik is:Rafhleðsla it:Carica elettrica ja:電荷 km:បន្ទុកអគ្គីសនី ko:전하 ku:Barê karevayî la:Onus electricum li:Elektrische laojing lt:Elektros krūvis lv:Elektriskais lādiņš ml:വൈദ്യുത ചാര്‍ജ് mn:Цахилгаан цэнэг mr:विद्युतभार nl:Elektrische lading nn:Elektrisk ladning no:Elektrisk ladning pa:ਬਿਜਲੀ ਚਾਰਜ pl:Ładunek elektryczny pt:Carga elétrica qu:Pinchikilla chaqna ro:Sarcină electrică sh:Naelektrisanje simple:Electric charge sk:Elektrický náboj sl:Električni naboj sq:Ngarkesa elektrike sr:Наелектрисање sv:Elektrisk laddning ta:மின்மம் th:ประจุไฟฟ้า tr:Elektriksel yük tt:Электр корылмасы uk:Електричний заряд ur:برقی بار vi:Điện tích yo:Agbára iná zh:電荷 zh-yue:電荷

ru.science.wikia.com

Электрический заряд — WiKi

История

  Бенджамин Франклин проводит свой знаменитый опыт с летающим змеем, в котором доказывает, что молния — это электричество.

Ещё в глубокой древности было известно, что янтарь (др.-греч. ἤλεκτρον — электрон), потёртый о шерсть, притягивает лёгкие предметы. А уже в конце XVI века английский врач Уильям Гильберт назвал тела, способные после натирания притягивать лёгкие предметы, наэлектризованными.

В 1729 году Шарль Дюфе установил, что существует два рода зарядов. Один образуется при трении стекла о шёлк, а другой — смолы о шерсть. Поэтому Дюфе назвал заряды «стеклянным» и «смоляным» соответственно. Понятие о положительном и отрицательном заряде ввёл Бенджамин Франклин.

В начале XX века американский физик Роберт Милликен опытным путём показал, что электрический заряд дискретен, то есть заряд любого тела составляет целое кратное от элементарного электрического заряда.

Электростатика

Электростатикой называют раздел учения об электричестве, в котором изучаются взаимодействия и свойства систем электрических зарядов, неподвижных относительно выбранной инерциальной системы отсчета.

Величина электрического заряда (иначе, просто электрический заряд) может принимать и положительные, и отрицательные значения; она является численной характеристикой носителей заряда и заряженных тел. Эта величина определяется таким образом, что силовое взаимодействие, переносимое полем между зарядами, прямо пропорционально величине зарядов, взаимодействующих между собой частиц или тел, а направления сил, действующих на них со стороны электромагнитного поля, зависят от знака зарядов.

Электрический заряд любой системы тел состоит из целого числа элементарных зарядов, равных примерно 1,6·10−19Кл[1] в системе СИ или 4,8·10−10ед. СГСЭ[2]. Носителями электрического заряда являются электрически заряженные элементарные частицы. Наименьшей по массе устойчивой в свободном состоянии частицей, имеющей один отрицательный элементарный электрический заряд, является электрон (его масса равна 9,11·10−31 кг). Наименьшая по массе устойчивая в свободном состоянии античастица с положительным элементарным зарядом — позитрон, имеющая такую же массу, как и электрон[3]. Также существует устойчивая частица с одним положительным элементарным зарядом — протон (масса равна 1,67·10−27 кг) и другие, менее распространённые частицы. Выдвинута гипотеза (1964 г.), что существуют также частицы с меньшим зарядом (±⅓ и ±⅔ элементарного заряда) — кварки; однако они не выделены в свободном состоянии (и, по-видимому, могут существовать лишь в составе других частиц — адронов), в результате любая свободная частица несёт лишь целое число элементарных зарядов.

Электрический заряд любой элементарной частицы — величина релятивистски инвариантная. Он не зависит от системы отсчёта, а значит, не зависит от того, движется этот заряд или покоится, он присущ этой частице в течение всего времени её жизни, поэтому элементарные заряженные частицы зачастую отождествляют с их электрическими зарядами. В целом, в природе отрицательных зарядов столько же, сколько положительных. Электрические заряды атомов и молекул равны нулю, а заряды положительных и отрицательных ионов в каждой ячейке кристаллических решеток твёрдых тел скомпенсированы.

Взаимодействие зарядов

  Взаимодействие зарядов: одноимённо заряженные тела отталкиваются, разноимённо — притягиваются друг к другу

Самое простое и повседневное явление, в котором обнаруживается факт существования в природе электрических зарядов, — это электризация тел при соприкосновении[4]. Способность электрических зарядов как к взаимному притяжению, так и к взаимному отталкиванию объясняется существованием двух различных видов зарядов[5]. Один вид электрического заряда называют положительным, а другой — отрицательным. Разноимённо заряженные тела притягиваются, а одноимённо заряженные — отталкиваются друг от друга.

При соприкосновении двух электрически нейтральных тел в результате трения заряды переходят от одного тела к другому. В каждом из них нарушается равенство суммы положительных и отрицательных зарядов, и тела заряжаются разноимённо.

При электризации тела через влияние в нём нарушается равномерное распределение зарядов. Они перераспределяются так, что в одной части тела возникает избыток положительных зарядов, а в другой — отрицательных. Если две эти части разъединить, то они будут заряжены разноимённо.

Закон сохранения электрического заряда

Электрический заряд замкнутой системы[6] сохраняется во времени и квантуется — изменяется порциями, кратными элементарному электрическому заряду, то есть, другими словами, алгебраическая сумма электрических зарядов тел или частиц, образующих электрически изолированную систему, не изменяется при любых процессах, происходящих в этой системе.

В рассматриваемой системе могут образовываться новые электрически заряженные частицы, например, электроны — вследствие явления ионизации атомов или молекул, ионы — за счёт явления электролитической диссоциации и др. Однако, если система электрически изолирована, то алгебраическая сумма зарядов всех частиц, в том числе и вновь появившихся в такой системе, всегда сохраняется.

Закон сохранения электрического заряда — один из основополагающих законов физики. Он был впервые экспериментально подтверждён в 1843 году английским учёным Майклом Фарадеем и считается на настоящее время одним из фундаментальных законов сохранения в физике (подобно законам сохранения импульса и энергии). Всё более чувствительные экспериментальные проверки закона сохранения заряда, продолжающиеся и поныне, пока не выявили отклонений от этого закона.

Свободные заряды

В зависимости от концентрации свободных зарядов тела делятся на проводники, диэлектрики и полупроводники.

• Проводники — это тела, в которых электрический заряд может перемещаться по всему его объёму. Проводники делятся на две группы: 1) проводники первого рода (металлы), в которых перенос зарядов (свободных электронов) не сопровождается химическими превращениями; 2) проводники второго рода (например, расплавленные соли, растворы кислот), в которых перенос зарядов (положительных и отрицательных ионов) ведёт к химическим изменениям.
• Диэлектрики (например стекло, пластмасса) — тела, в которых практически отсутствуют свободные заряды.
• Полупроводники (например, германий, кремний) занимают промежуточное положение между проводниками и диэлектриками.

Измерение

  Простейший электроскоп

Для обнаружения и измерения электрических зарядов применяется электроскоп, который состоит из металлического стержня — электрода и подвешенных к нему двух листочков фольги. При прикосновении к электроду заряженным предметом заряды стекают через электрод на листочки фольги, листочки оказываются одноимённо заряженными и поэтому отклоняются друг от друга.

Также может применяться электрометр, в простейшем случае состоящий из металлического стержня и стрелки, которая способна вращаться вокруг горизонтальной оси. При соприкосновении заряженного тела со стержнем электрометра электрические заряды распределяются по стержню и стрелке, и силы отталкивания, действующие между одноимёнными зарядами на стержне и стрелке, вызывают её поворот. Для измерения малых зарядов используются более чувствительные электронные электрометры.

См. также

Литература

Примечания

1. ↑ Или, более точно, 1,602176487(40)·10−19 Кл.
2. ↑ Или, более точно, 4,803250(21)·10−10 ед СГСЭ.
3. ↑ Обычная для позитрона неустойчивость, связанная с аннигиляцией электрон-позитронной пары, при этом не рассматривается
4. ↑ Но это далеко не единственный способ электризации тел. Электрические заряды могут возникнуть, например, под действием света
5. ↑ Сивухин Д. В. Общий курс физики. — М.: Физматлит; Изд-во МФТИ, 2004. — Т. III. Электричество. — С. 16. — 656 с. — ISBN 5-9221-0227-3.
6. ↑ Электрически замкнутая система — это система, у которой через ограничивающую её поверхность не могут проникать электрически заряженные частицы (система, не обменивающаяся зарядами с внешними телами).

ru-wiki.org

---

• 
  Самодельные светодиодные светильники на потолок
• 
  График подключения отопления в тюмени в 2018 году
• 
  Защита от пережога контактного провода
• 
  Антенна wifi направленная своими руками для роутера
• 
  Монтаж ввг кабеля
• 
  Что не проводит электричество
• 
  Генератор на дровах
• 
  Когда начнется отопительный сезон в 2018 в тюмени
• 
  Розетка с заземлением и без заземления в чем разница
• 
  Провод манганиновый
• 
  Стоимость brent нефти онлайн