Таблица проводимость различных сред: Методическая разработка по физике (11 класс) по теме: Электрический ток в различных средах

Методическая разработка по физике (11 класс) по теме: Электрический ток в различных средах

Ход урока.

Эпиграф.

                                                                                    Я ещё не устал удивляться

                                                                                    Чудесам, что есть на Земле

                                                                                   Телевизору, голосу раций,

                                                                            Вентилятору на столе

                                                                                      Самолёты летят сквозь тучи

                                                                               Ходят по морю корабли

                                                                                     Как до этих вещей могучих

                                                                                   Домечтаться люди могли?

                                                                              Я вверяю себя трамваю

                                                                            Я гляжу на экран кино

                                                                              Эту технику понимания

                                                                               Изумляюсь ей все равно

                                                                                    Ток по проволоке струится

                                                                                   Спутник ходит по небесам

                                                                                 Человеку стоит дивиться

                                                                               Человеческим чудесам.

(Шефнер)

I этап. Начальный. Мотивация.

   Сегодня на уроке мы продолжим проникать в тайны электропроводности различных сред. Рассмотрим физическую сущность и практическое применение электрического тока в жидкостях. Значение данного явления для вашей профессии. Составим опорный конспект по данной теме. На столах у вас лежат, кроме рабочих тетрадей, индивидуальная карта учащегося, которая вам будет необходима во время урока. Подпишите их. И по мере выполнения работы, вы будете делать в них пометки.

II этап. Актуализация знаний.

           Прежде, чем приступить к изучению данной темы мы повторим, какие ещё среды проводят электрический ток, часть ребят будут работать самостоятельно по тестам, а также проверим домашнее задание. Вам на дом было задано заполнить таблицу «электрический ток в различных средах».

1. Что представляет собой электрический ток в металлах?
2. Кто и каким образом доказал существование свободных электронов в металлах?
3. Где применяется электрический ток в металлах?
4. Какие металлы называют полупроводниками?
5. Что представляет собой электрический ток в полупроводниках?
6. Какова собственная проводимость полупроводников?(примеси)
7. Где применяется электрический ток в полупроводниках?
8. Дайте определение электрического тока в газах?
9. Перечислите типы самостоятельных разрядов.

    10) Что такое плазма?

 Итак, по отношению к электрическому току все вещества делятся на:

            проводники

            полупроводники

            диэлектрики

 Проверка тестов (взаимоконтроль).

 Проверка домашнего задания у доски.

III этап. Изучение нового материала.

          Жидкости, как и твёрдые тела могут быть диэлектриками, проводниками и полупроводниками.

          К числу диэлектриков относятся: дистиллированная вода (можно спросить, как получить или где взять).

          К проводникам: растворы и расплавы электролитов (кислот, щелочей и  

солей).

          Жидкими полупроводниками являются: расплавленный селен, расплавы сульфидов.

          Проведём лабораторный опыт ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ!

          Возьмём три стакана:

1. Кристаллическая соль хлорида натрия
2. Дистиллированная вода
3. Раствор хлорида натрия

Опустим электроды в каждый стакан. Что мы наблюдаем?

1 – лампочка не засветилась

2 – лампочка не засветилась

3 – лампочка засветилась

Давайте попробуем ответить на вопрос : Почему в первых двух случаях лампочка не засветилась, а в третьем случае засветилась.

Из курса химии вы знаете, что растворы солей, кислот и щелочей называют электролитом.

При растворении электролитов, под влиянием электрического поля полярных молекул воды, происходит распад молекул электролитов на ионы. Этот процесс называется электролитической диссоциацией.

    Носителями заряда в электролитах являются положительно и отрицательно заряженные ионы. (запись в опорном конспекте 1 свойство – ионная проводимость)  

Если сосуд с раствором электролита включить в электрическую цепь, то отрицательные ионы начнут двигаться к положительному электроду – аноду (анод – в переводе с греческого «движение вверх, восхождение»),

а положительные ионы – к отрицательному электроду – катоду (катод – в переводе с греческого «ход вниз, возвращение»). В результате установится электрический ток, что мы и наблюдали в третьем опыте.

            Определение электрического тока в жидкостях.

             Электрическим токам в жидкостях называется упорядоченное  

         направленное движение положительных ионов к катоду отрицательных

         ионов к аноду.

    Степень диссоциации, т.е. доля молекул в растворённом веществе, распавшихся на ионы, зависит от температуры, концентрации раствора и электрических свойств растворителя. (запись в опорный конспект 2 свойство – зависит от концентрации, рода вещества, температуры)

    Прохождение электрического тока через электролит связано с переносом вещества, т.е. на электродах происходит выделение веществ, входящих в состав электролита. На аноде отрицательно заряженные ионы отдают свои лишние электроны (в химии это называется окислительной реакцией), а на катоде положительные ионы получают недостающие электроны (восстановительная реакция) (запись в опорный конспект 3 свойство – перенос вещества; 4 свойство – восстановительная реакция на катоде; 5 свойство – окислительная реакция на аноде).

     Процесс выделения на электроде вещества, связанный с окислительно – восстановительными реакциями называют электролизом. (запись определения в опорный конспект)

Демонстрация видеоматериала       

Масса вещества выделившегося на катоде рассчитывается по закону Фарадея

         m = k I Δt, где  m – масса [кг]   I – сила тока [A]

          Δt – промежуток времени [c]   k – коэффициент пропорциональности,    

          которая зависит от природы вещества, т.е. от молярной массы – M и от

          валентности — n

(запись в опорный конспект)

Электролиз имеет широкое практическое применение.

1. Получение чистых металлов – это медь, алюминий. Полученные из руды неочищенные металлы отливают в форме листов, которые затем помещают в электрическую ванну в качестве анодов. При электролизе металл растворяется, примеси выпадают на дно, а на катоде оседает чистая медь, алюминий. (запись в опорном конспекте 1 применение – получение чистых металлов).
2. А вот мама        

работает на верталётке, он нам расскажет, где там применяется электролиз.

1. Моя мама работает в гальваническом цеху, где в электрических ваннах покрывают поверхность деталей тонким, равномерным слоем другого металла – это никелирование, хромирование, омеднение, оцинковка. (запись в опорный конспект 2 применение – никелирование,

3. хромирование, серебрение)

3. Следующее применение электролиза – гальванопластика, это процесс получения отслаиваемых  покрытий, был разработан русским учёным Якоби, который в 1836 году применил этот способ для изготовления полых фигур для Исаакиевского собора в Санкт-Петербурге.   (запись в опорном конспекте 3 применение – гальванопластика).

5) Получение копий с рельефной поверхности.

   В полиграфической промышленности такие копии (стереотипы) получают с матриц (оттиск набора на пластичном материале), для чего осаждают на матрицах толстый слой железа или другого материала. Это позволяет воспроизвести набор в нужном количестве экземпляров. Если раньше тираж книги ограничивался числом оттисков, которые можно получить с одного набора (при печатании набор стирается), то сейчас использование стереотипов позволяет значительно увеличить тираж. Правда в настоящее время с помощью электролиза получают стереотипы только для книг, высококачественной печати, все остальные книги – ксерокопии.

(запись в опорный конспект 5 применение – получение копий с рельефной поверхности)

1. Ну и конечно для вас, как для будущих слесарей, главное применение электрического тока в электролитах – это аккумулятор (в переводе с латинского «собиратель»), работа которого основана на преобразовании химической энергии в электрическую.

 Об этом нам расскажет учащийся второго курса группы №23 –  

 Гвоздюк Дмитрий.

ВИДЕОМАТЕРИАЛ.

(запись в опорный конспект 6 применение – АКБ)

ЭТО ИНТЕРЕСНО ЗНАТЬ.

В позапрошлом веке в Швейцарии была изобретена «Электрическая нянька». Под простыню, в детской кроватке, изобретатель предложил подкладывать две тонкие металлические сетки, изолированные друг от друга сухой прокладкой и соединённые с низковольтным источником тока и звонком. Как только пелёнка намокала, электрическая цепь замыкалась и начинал звенеть звонок, извещая о том, сто нужно сменить пелёнки.  

Давайте посмотрим, какой опорный конспект мы должны были получить в результате проделанной работы на уроке. Демонстрация опорного конспекта)

IV этап. Закрепление знаний.

   Мы с вами вспомнили, что такое электролиз, его основные свойства и применение. А теперь проверим как вы это усвоили.

1. Качественные задачи с профессиональной направленностью.

(Приложение №1)

            2) Разноуровневые тесты (самоконтроль)      

V этап. Подведение итогов.

             Выставление оценок.

Домашнее задание: учебник 10 класса Мякишев, Буховцев

                                  стр. 322-336, параграф 122-123

Урок мне хотелось бы закончить словами:

Во всём мне хочется дойти

До самой сути

В работе, в поисках пути,

В сердечной смуте

До сущности протёкших дней

До их причины

До оснований, до корней

До сердцевины.

                       Б. Пастернак

Тест. Тема «Электрический ток в различных средах» 10 класс. Базовый уровень

Тест. 10 класс. Базовый уровень.
Тема «Электрический ток в различных средах»

1. Ток в растворах электролитов — это….

А) упорядоченное движение электронов;
Б) упорядоченное движение электронов и положительных ионов;
В) упорядоченное движение положительных ионов;
Г) упорядоченное движение положительных и отрицательных ионов.

2. Полупроводниковые материалы без примесей обладают типом проводимости.

А) в основном электронной;
Б) в основном дырочной;
В) не проводят ток;
Г) в разной мере электронной и дырочной.

3. Явление испускания электронов из металла при высокой температуре:

А) термоэлектронная эмиссия;
Б) электронная эмиссия;
В) позитронная эмиссия;
Г) термоэлектронный эффект.

4. Если при протекании электролиза за время t увеличить силу тока, проходящего через электролит в 3 раза, то масса:

А) увеличится в 2 раза;
Б) не изменится;
В) увеличится в 3 раза;
Г) увеличится в 9 раза.

5. Величина массы вещества, выделившегося на катоде при увеличении силы тока в 3 раза и времени электролиза в 2 раза, равна

А) 18m Б) 12m В) 3m Г) 6m

6. Процесс выделения вещества на электродах при протекании электрического тока через растворы или расплавы электролитов:

А) электролиз Б) электролит В) электролитическая диссоциация Г) электризация

7. Основные носители зарядов в электролитах:

А) электроны Б) электроны и дырки В) положительные ионы Г) положительные и отрицательные ионы

8. Упорядоченным движением каких частиц создается электрический ток в металлах?

А) положительных ионов;
Б) отрицательных ионов;
В) электронов;
Г) положительных и отрицательных ионов.

9. Полупроводниковый кристалл с электронно-дырочным переходом, обладающий односторонней проводимостью:

А) триод Б) резистор В) фоторезистор Г) диод

10. Сопротивление полупроводника зависит:

А) от освещенности;
Б) от температуры;
В) от наличия примесей;
Г) от освещенности, температуры и наличия примесей.

11. В гальванических элементах разделение заряженных частиц происходит за счет:

А) механической энергии
Б) химической энергии
В) внутренней энергии
Г) ядерной энергии

12. Электрический ток в полупроводниках представляет собой:

А) направленное движение свободных электронов;
Б) направленное движение свободных электронов и дырок;
В) направленное движение свободных электронов и положительных ионов;
Г) направленное движение свободных электронов, полученных в результате термоэлектронной эмиссии.

13. Частицы, являющиеся носителями тока в газах.

А) электроны;
Б) только отрицательные ионы;
В) только положительные ионы;
Г) положительные, отрицательные ионы и электроны.

14. Вакуумный электронный прибор, преобразующий электрические сигналы в видимое изображение:

А) диод;
Б) триод;
В) электронно-лучевая трубка;
Г) иконоскоп.

15. Вода может быть проводником и диэлектриком.

А) нет;
Б) нет, вода-диэлектрик;
В) нет, вода-проводник;
Г) да, дистиллированная вода-диэлектрик, водопроводная вода-проводник.

Ответы на тест

Ответы тест «Эл. Ток в различных средах»
1-Г
2-А
3-А
4-В
5-Г
6-А
7-Г
8-В
9-Г
10-Г
11-Б
12-Б
13-Г
14-В
15-В

просмотров всего 23,868 , просмотров сегодня 8 

условия существования электрического тока, какие условия

Электрический ток в различных средах

Одним из параметров, характеризующих электрический ток, является его проводимость, которая меняется в зависимости от внешних условий. В каждом конкретном случае степень проводимости может меняться, поэтому, для изучения и более глубокого понимания протекающих процессов используется таблица электрического тока в средах. С ее помощью можно более наглядно узнать и представить себе, какими качествами обладает электрический ток в тех или иных случаях.

Фактически, электрический ток может протекать в пяти разных видах среды:

1. Металлы.
2. Вакуум.
3. Полупроводники.
4. Жидкости.
5. Газы.

Электрический ток в металлах

Электрический ток в металлах представляет собой упорядоченное движение электронов, которые перемещаются в указанном направлении под воздействием электрического поля. Многочисленные проведенные опыты показали, что в процессе перетекания токов ионы самого металла остаются на месте и участия в перемещении заряда не принимают. Все металлы, находящиеся в твердом состоянии, обычно имеют кристаллическое строение. Положительные ионы закреплены в узлах кристаллической решетки, а все остальное пространство заполнено свободными электронами.

Электроны никак не связаны с ядрами. При этом ситуация внутри металла уравновешена, так как суммарный отрицательный заряд свободных электронов в нормальном состоянии по своему абсолютному значению равен положительному заряду всех ионов, составляющих структуру решетки. Таким образом металлы в обычном своем состоянии электрически нейтральны, и все свободные электроны внутри структуры осуществляют хаотичное движение.

Как только в металле формируется электрическое поле, свободные электроны начинают, поз воздействием внешних электрических сил, совершать направленное движение. Так появляется электрический ток. Примечательно, что направленное движение этих электронов продолжается в хаотичном порядке.

Как только в проводнике возникнет электрическое поле, оно распространяется по всей длине проводника с огромной скоростью (скорость перемещения электрического тока близка к скорости света, а это 300 тысяч км. в секунду)!

Электрический ток в вакуумной среде

Отличительная особенность вакуума – отсутствие заряженных частиц. Фактически – это диэлектрик. Свободные электроны в огромных количествах присутствуют в металлах. Если температура окружающей среды близка к комнатной, электроны (в соответствии с законами кулоновского притяжения) не могут покинуть металл, оставаясь в его структуре. Но как только начинается процесс нагрева металла, из него в больших количествах начинают вылетать электроны. Этот процесс получил название термоэлектронная эмиссия. Чтобы инициировать ее в вакуум в качестве одного из электродов помещают тончайшую проволочную нить, изготовленную из особо тугоплавкого типа металла (это, так называемая, нить накала). При подключении к источнику питания из этой нити начинают вылетать раскаленные электроны, которые попадают в электрическое поле, расположенное между двумя электродами. Начинается упорядоченное движение, создается электрический ток.

Данное явление послужило основой для работы электронных ламп, диодов, триодов, работающих в вакууме.

Электрический ток в средах-полупроводниках

Полупроводники – это вещества, находящиеся в некоем среднем состоянии между проводниками и диэлектриками. (Типичный пример – кристаллы кремния или германия). Здесь при соединении атомов друг с другом существует ковалентная связь. Эта связь нарушается в момент нагревания материала, а атомы ионизируются. В результате появляется все больше свободных электронов, а также свободных мест («дырок») положительного заряда.

Подобным образом «дырки» появляются и в соседних атомах. Более того, эти дырки, наряду со свободными электронами начинают свободно перемещаться по кристаллу. В результате, после помещения кристалла в электрическое поле, начинается упорядоченное движение вышеперечисленных частиц, возникает электрический ток.

Электрический ток в различных средах: жидкости

Жидкими проводниками второго типа считаются растворы солей, оснований и кислот. Отметим, что в данном перечне отсутствует вода. Дело в том, что в чистом виде молекулы в воде имеют полярность, что присуще диэлектрикам. Таким образом для создания условий существования электрического тока в жидкости необходимо привнести извне вещество, которое и предоставит свободные носители для перемещения заряда.

Электрический ток в различных средах: газы

В нормальных стандартных условиях гады представляют собой нейтральные молекулы, которые по сути являются диэлектриками. Чтобы получить ток, необходимо оторвать молекулы от атома, «ионизировать» среду. Это достигается как методом нагрева, так и различными способами облучения. В результате, формируется три типа носителей зарядов

• положительные ионы;
• отрицательные ионы;
• электроны.

Упорядоченное движение этих частиц также начинается под воздействием внешнего электрического поля. Но здесь наблюдается разнонаправленное движение, одни движутся к катоду, другие – к аноду.

Общие выводы

Таким образом, рассматривая тему как распространяется электрический ток в разных средах, можно отметить: в газах упорядоченное движение начинается под воздействием электрического поля.

Электрический ток в различных средах – растворы и расплавы электролитов. Многие электролиты в обычном своем состоянии являются диэлектриками. Но после растворения их в воде, эти вещества становятся проводниками. Данный процесс получил название электролитической диссоциации. Электрический ток в разных средах раствором протекает под воздействием внешнего электрополя. При этом одни ионы движутся к катоду, а другие – к аноду.

Подведем итог

Наиболее наглядно помогает увидеть, как протекает электрический ток в различных средах таблица. Очевидно, что условия протекания зависят от структуры материала, но процесс всегда начинается под воздействием внешним.

Электропроводность сред и её роль в различных отраслях промышленности

Что такое проводимость?

Чаще всего под проводимостью понимается способность вещества передавать тепло, звук или электричество. В этом материале мы разберём электрическую проводимость (EC), которая представляет собой способность исследуемой среды проводить электрический ток. Небольшие положительно либо отрицательно заряженные частицы, называемые ионами, помогают переносить электрический заряд через вещество. Чем больше таких ионов, тем выше проводимость, соответственно, меньшее количество ионов приводит к снижению проводимости. А чем выше проводимость, тем выше способность среды проводить электричество. Это связано с большим количеством заряженных ионов, присутствующих в образце. Самой высокой электрической проводимостью обладают проводники – металлы и электролиты.

Электропроводность сред, также называемая ЕС, основана на проводимости, которая, как мы выяснили, является способностью вещества передавать ток. Единицами измерения электропроводности является Siemens/cm (S/cm, mS/cm, μS/cm, dS/m). Например, сверхчистая вода имеет удельную проводимость 0.055 μS/см при температуре 25 °С. Величина электропроводности обратна величине электрического сопротивления, несмотря на то, что обе они являются характеристиками электропроводящей способности материалов.

Какие отрасли промышленности полагаются на измерения ЕС?

Теперь давайте взглянем на конкретные применения измерений ЕС в конкретных отраслях жизнедеятельности человека.

ЕС и сельское хозяйство

В сельскохозяйственной промышленности знание электропроводности почвы чрезвычайно важно для здоровья и роста сельскохозяйственных культур. Фермеры и производители, как правило, регулярно производят мониторинг содержания фосфатов, нитратов, кальция и калия почвы, поскольку эти питательные вещества необходимы для успешного роста растений. Тестирование электропроводности (ЕС) почвы может помочь производителям отслеживать количество всех питательных веществ, присутствующих в почве, и определять, требует ли она больше питательных веществ или же, наоборот, имеет место её перенасыщение. Таким образом, измерение EC почвы помогает экономить денежные средства в долгосрочной перспективе и обеспечивает здоровое растениеводство.

EC и обработка воды

Электрическая проводимость играет огромную роль в различных сферах, связанных с контролем качества воды. При очистке сточных вод ЕС измеряется для того, чтобы сопоставить параметры отходящих сточных вод со свойствами воды, в которую они поступают. Попадание в чистую воду стоков с чрезвычайно высокой или низкой солёностью может иметь пагубные последствия для здоровья водной флоры и фауны. Таким образом, сохранение измерений ЕС в приемлемых диапазонах является важным и полезным для поддержания здоровой и устойчивой экосистемы наших океанов и других природных водоёмов.

EC и гальванические ванны

Проводимость может также оказывать воздействие на гальванические ванны, с помощью которых проводятся процедуры нанесения на металлы слоёв защищающих веществ и/или придания им определённой окраски. Поэтому измерения ЕС являются обычным делом в таких отраслях, как аэрокосмическая промышленность, автомобилестроение, изготовление ювелирных изделий и т. д.

Измерения ЕС и общего содержания растворенных твердых веществ (TDS)

Между тем, электропроводимость можно измерять и с целью определения общего количества растворенных твердых веществ в средах (TDS) и их солёности, что также весьма востребовано в различных отраслях промышленности. Обычно измерение EC используется для оценки параметров TDS. Это подразумевает то, что природа твёрдых частиц является ионной и соотношение между растворенными ионами и проводимостью ЕС нам известно.

Для измерения TDS используются единицы мг/л (ppm) или г/л. Некоторые модели измерителей электропроводимости разрешают пользователю осуществлять введение коэффициента TDS для последующего преобразования, однако в большинстве приборов данный коэффициент устанавливается автоматически на значении 0.50. Для растворов с высоким содержанием ионов коэффициент TDS составляет 0.5, а для слабых образцов, таких как, например, удобрения, он равен 0.7. Следует заметить, что коэффициенты преобразования TDS для разных твёрдых тел являются различными.

Измерения электропроводимости и солёности

Измерения EC также могут применяться для определения солёности морской воды. Существуют различные шкалы, предназначенные для измерений солёности в солёной воде в зависимости от возможностей вашего измерительного прибора. Три общих шкалы солености – это практическая шкала минерализации (от 0.00 до 42.00 единиц практической солености, определенных Организацией Объединенных Наций по вопросам образования и культуры (ЮНЕСКО) в 1978 году; процентная шкала (от 0.0 до 400.0 %), где 100 % — морская вода; и природная шкала морской воды (от 0.00 до 80.00 п.п.), определенная ЮНЕСКО в 1966 году. Каждый измеритель электропроводности обладает собственными алгоритмами для преобразования результатов измерений проводимости в желаемый масштаб в соответствии с этими шкалами.

Влияние температуры измеряемого вещества на показатели проводимости

Следует также иметь в виду, что температура измеряемого образца влиять на измерения ЕС. Ведь от температуры зависит активность ионов и концентрация вещества, а это, в свою очередь, влияет на проводимость. Чем выше температура раствора, тем ниже сопротивление (что соответствует более высокой проводимости). И, наоборот, чем ниже температура вещества, тем выше сопротивление (и тем ниже проводимость). Встроенные датчики температуры в приборах для измерения проводимости определяют температуру раствора в режиме реального времени. Встроенная автокомпенсация корректирует измеряемую проводимость до контрольной температуры с помощью фиксированного коэффициента β для линейной компенсации. Более продвинутые измерители проводимости позволяют регулировать β для компенсации различных сред и осуществляют регулировку эталонной температур в максимально широких температурных диапазонах.

Какие датчики используют для измерения проводимости?

Существует несколько типов зондов для измерения проводимости. Они подключаются к корпусу измерительного оборудования для сбора максимально точных показаний.

Амперометрический датчик

Амперометрический датчик – это двухэлектродный зонд, измеряющий проводимость с применением амперометрического метода. Эти два электрода изолированы друг от друга, однако и тот и другой при этом контактируют с раствором, для измерения. Данный зонд функционирует с использованием переменного напряжения на определенной частоте между парой электродов, находящихся в растворе.

Двухэлектродные зонды не требуют большого объёма образца, чтобы полностью покрыть датчики, однако измерительный диапазон таких электродов ограничен. Также если вы тестируете образцы, обладающие переменной электропроводимостью, вам вероятнее всего придётся приобрести более одного двухэлектродного зонда и/или измерительного прибора.

Потенциометрический зонд

Данный измерительный датчик представляет собой четырёхкольцовый зонд, который использует для анализа сред потенциометрический подход. В «кольцо» входят два внешних «приводных» и два внутренних электрода. На внешние электроды подаётся переменный ток для индукции тока через раствор. В свою очередь, внутренняя пара электродов измеряет падение потенциала, вызванное наличием тока. Четырёхдиапазонные зонды могут покрывать более широкий измерительный диапазон (концентрацию ионов) и демонстрируют более высокую степень точности, в сравнении с амперометрическим методом исследования. Однако зонд такого типа потребует большего количества измеряемого вещества.

По материалам Brown, M. (октябрь, 2015). Гальваника: о чём должен знать каждый инженер

Краткий конспект подготовки к ЗНО по физике №26 «Электрический ток в различных средах.»

Конспект 26. 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:

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.

Электрическая проводимость металлов таблица — booktube.ru

Электрическое сопротивление 1 метра провода (в Ом), сечением 1 мм², при температуре 20 С°. Формула: ρ = Ом · мм²/м.

Материал проводника	Удельное сопротивление ρ в Ом
Серебро	0.015
Медь	0.0175
Золото	0.023
Латунь	0,025. 0,108
Хром	0,027
Алюминий	0.028
Натрий	0.047
Иридий	0.0474
Вольфрам	0.05
Цинк	0. 054
Молибден	0.059
Никель	0.087
Бронза	0,095. 0,1
Железо	0.1
Сталь	0,103. 0,137
Олово	0.12
Свинец	0.22
Никелин (сплав меди, никеля и цинка)	0.42
Манганин (сплав меди, никеля и марганца)	0,43. 0,51
Константан (сплав меди, никеля и алюминия)	0,44-0,52
Копель ( медно-никелевый сплав с 43% никеля и 0,5% марганца)	0.5
Титан	0.6
Ртуть	0.94
Хромель (хром 8,7—10 %; никель 89—91 %; кремний, медь, марганец, кобальт — примеси)	1.01
Нихром (сплав никеля, хрома, железа и марганца)	1,05. 1,4
Фехраль	1,15. 1,35
Висмут	1.2
Хромаль (Сплав 4. 5 – 6% алюминия, 17%-30% хрома, остальное железо)	1,3. 1,5

Наименьшим удельным сопротивлением обладает серебро. 1 Ом сопротивления можно получить, если взять 62,5 м серебряной проволоки сечением 1 мм². Серебро — лучший проводник, но стоимость серебра исключает возможность его массового применения. После серебра в таблице идет медь: 1 м медной проволоки сечением 1 мм² обладает сопротивлением 0,0175 Ом. Чтобы получить сопротивление в 1 Ом, нужно взять 57 м такой проволоки.

Химически чистая, полученная путем рафинирования, медь нашла себе повсеместное применение в электротехнике для изготовления проводов, кабелей, обмоток электрических машин и аппаратов. Широко применяют также в качестве проводников алюминий и железо.

Сопротивление проводника можно определить по формуле:

где r — сопротивление проводника в омах; ρ — удельное сопротивление проводника; l — длина проводника в м; S — сечение проводника в мм².

В связи с тем, что существует два типа электрических сопротивлений –

В связи с электромагнитными явлениями, возникающими в проводниках при прохождении через него переменного тока в них возникает два важных для их электротехнических свойств физических явления.

Два последних явления делают неэффективным применение проводников радиусом больше характерной глубины проникновения электрического тока в проводник. Эффективный диаметр проводников (2RБ_хар): 50Гц -7 Ом. Используя микроомметры, можно определить качество электрических контактов, сопротивление электрических шин, обмоток трансформаторов, электродвигателей и генераторов, наличие дефектов и инородного металла в слитках (например, сопротивление слитка чистого золота вдвое ниже позолоченного слитка вольфрама).

Для расчета длины провода, его диаметра и необходимого электрического сопротивления, необходимо знать удельное сопротивление проводников ρ.

В международной системе единиц удельное сопротивление ρ выражается формулой:

Оно означает: электрическое сопротивление 1 метра провода (в Омах), сечением 1 мм 2 , при температуре 20 градусов по Цельсию.

Таблица удельных сопротивлений проводников

Из таблицы видно, что железная проволока длиной 1 м и сечением 1 мм 2 обладает сопротивлением 0,13 Ом. Чтобы получить 1 Ом сопротивления нужно взять 7,7 м такой проволоки. Наименьшим удельным сопротивлением обладает серебро. 1 Ом сопротивления можно получить, если взять 62,5 м серебряной проволоки сечением 1 мм 2 . Серебро – лучший проводник, но стоимость серебра исключает возможность его массового применения. После серебра в таблице идет медь: 1 м медной проволоки сечением 1 мм 2 обладает сопротивлением 0,0175 Ом. Чтобы получить сопротивление в 1 Ом, нужно взять 57 м такой проволоки.

Химически чистая, полученная путем рафинирования, медь нашла себе повсеместное применение в электротехнике для изготовления проводов, кабелей, обмоток электрических машин и аппаратов. Широко применяют также в качестве проводников алюминий и железо.

Сопротивление проводника можно определить по формуле:

где r – сопротивл

Измерения проводимости

рок | Определение, характеристики, классификация, типы и факты

Текстура породы — это размер, форма и расположение зерен (для осадочных пород) или кристаллов (для магматических и метаморфических пород).Также важны степень однородности породы ( т. Е. Однородность состава ) и степень изотропии. Последнее — это степень, в которой объемная структура и состав одинаковы во всех направлениях в породе.

Анализ текстуры может дать информацию об исходном материале породы, условиях и среде осаждения (для осадочной породы) или кристаллизации и перекристаллизации (для магматической и метаморфической породы соответственно), а также о последующей геологической истории и изменениях.

Классификация по размеру зерна или кристалла

Общие текстурные термины, используемые для типов горных пород в зависимости от размера зерен или кристаллов, приведены в таблице. Категории размера частиц получены из шкалы Уддена-Вентворта, разработанной для отложений. Для магматических и метаморфических пород в качестве модификаторов обычно используются термины — , например, среднезернистый гранит. Афанитный — это описательный термин для мелких кристаллов, а фанеритовый — для более крупных. Очень крупные кристаллы (размером более 3 сантиметров или 1.2 дюйма) называются пегматитовыми.

Encyclopædia Britannica, Inc.

Для осадочных пород широкими категориями размеров отложений являются крупные (более 2 миллиметров или 0,08 дюйма), средние (от 2 до ¹ / ₁₆ миллиметров) и мелкие (менее ¹ / ₁₆ миллиметр). К последним относятся ил и глина, размер которых не различим для человеческого глаза, и их также называют пылью. Большинство сланцев (литифицированная версия глины) содержат некоторое количество ила.Пирокластические породы — это породы, образованные из обломочного (от греческого слова «битый») материала, выброшенного из вулканов. Блоки — это осколки, отбитые от твердой породы, а бомбы расплавляются при выбросе.

Термин «порода» относится к основному объему материала, включая зерна или кристаллы, а также содержащееся пустое пространство. Объемная часть насыпной породы, не занятая зернами, кристаллами или природным цементирующим материалом, называется пористостью. Другими словами, пористость — это отношение пустотного объема к основному объему (зерна плюс пустотное пространство).Это пустое пространство состоит из пространства пор между зернами или кристаллами в дополнение к пространству трещин. В осадочных породах объем порового пространства зависит от степени уплотнения осадка (при этом уплотнение обычно увеличивается с глубиной захоронения), от структуры насадки и формы зерен, от количества цементации и от степени сортировки. . Типичные цементы — это кремнистые, известковые или карбонатные или железосодержащие минералы.

Сортировка — это тенденция осадочных пород иметь зерна одинакового размера — i.е., , чтобы иметь узкий диапазон размеров (см. рисунок 2). Плохо отсортированный осадок имеет широкий диапазон размеров зерен и, следовательно, имеет пониженную пористость. Хорошая сортировка указывает на довольно равномерное распределение зерен. В зависимости от типа плотной упаковки зерен пористость может быть значительной. Следует отметить, что в инженерном использовании — , например, геотехническое или гражданское строительство — терминология сформулирована противоположно и называется градацией. Отложения с хорошей сортировкой — это (геологически) плохо отсортированные отложения, а отложения с плохой сортировкой — это хорошо отсортированные отложения.

Рисунок 2: Сортировка.

Encyclopædia Britannica, Inc.

Общая пористость охватывает все пустоты, включая те поры, которые связаны с поверхностью образца, а также те, которые изолированы естественным цементом или другими препятствиями. Таким образом, общая пористость (ϕ _T ) составляет

, где Vol _G — это объем зерен (и цемента, если он есть), а Vol _B — общий объемный объем.В качестве альтернативы, можно рассчитать ϕ _T на основе измеренных плотностей основной породы и (моно) минерального компонента. Таким образом,

, где ρ _B — плотность валовой породы, а ρ _G — плотность зерен ( т. Е. минерала, если состав мономинералогический и однородный). Например, если песчаник имеет ρ _B 2,38 грамма на кубический сантиметр (г / см ³ ) и состоит из зерен кварца (SiO ₂ ), имеющих ρ _G , равное 2.65 г / см ³ , общая пористость

Кажущаяся (эффективная или чистая) пористость — это доля пустого пространства, исключающая закрытые поры. Таким образом, он измеряет объем пор, который эффективно взаимосвязан и доступен для поверхности образца, что важно при рассмотрении хранения и перемещения подземных флюидов, таких как нефть, грунтовые воды или загрязненные флюиды.

Микроволны101 | Проводимость

Щелкните здесь, чтобы перейти на нашу главную страницу, посвященную резисторам

На этой странице обсуждаются различия между пятью категориями материалов в зависимости от их проводимости:

Изоляторы

Полуизоляторы

Полупроводники

Проводники

Сверхпроводники

На этой странице также объясняются концепции сопротивления листа и проводимости.

Приведенные ниже различия широко используются, но могут рассматриваться как произвольные, поскольку здесь нет отраслевого стандарта, который можно было бы применить (возможно, IEEE когда-нибудь предложит такой). Вы также можете заглянуть на нашу страницу о проведении материалов.

Изоляторы

Эта категория ОЧЕНЬ резистивная (да). Объемное удельное сопротивление находится в диапазоне от 10 ¹⁰ до 10 ²² Ом-сантиметр, чтобы считаться изолятором. Любой «хороший» диэлектрический материал является изолятором.Изоляторы включают стекло, пластик, резину, диоксид кремния и нитрид кремния.
Изоляционные материалы имеют плотно связанные электроны (обычно восемь) во внешней оболочке, которые счастливы оставаться там даже в присутствии электрических полей высокого напряжения.

Полуизоляторы

Полуизоляторы

имеют объемное удельное сопротивление от 10 ³ до 10 ¹⁰ Ом сантиметров. Пластины GaAs, вырезанные только что из були, считаются полуизолирующими.

Полупроводники:

Полупроводники

имеют объемное удельное сопротивление в диапазоне от 10 ^-4 Ом-см (сильно легированные) до 10 ³ Ом-см (нелегированные или собственные).Это семь порядков! К полупроводниковым элементам относятся кремний и германий, неслучайно они оба из группы 4 таблицы периодов. Полупроводниковые соединения включают арсенид галлия, фосфид индия и нитрид галлия из групп 3/5 или 2/6 таблицы периодов.

Полупроводниковые материалы имеют 4 электрона во внешней оболочке (она наполовину заполнена). Когда атомы связаны вместе в кристаллической решетке, атомы разделяют электроны, так что каждый из них имеет восемь электронов на внешней оболочке.Электроны связаны несколько слабо, поэтому они могут стать носителями в присутствии электрического поля.

Проводников:

Чтобы считаться проводником, материал должен иметь объемное удельное сопротивление в диапазоне от 10 ^-6 до 10 ^-4 Ом-см. Материалы проводника имеют слабо связанные электроны (один или два) во внешней (валентной) оболочке, которые могут легко перемещаться под действием напряжения с образованием тока. Проводники включают элементарные металлы, такие как медь, золото, серебро, алюминий.Сильнолегированные полупроводники также можно считать проводниками.

Сверхпроводники:

Контент перемещен на новую страницу сверхпроводников.

Листовое сопротивление и проводимость листа

Эта концепция более подробно описана на нашей странице, посвященной математике резисторов.

Объемное сопротивление — это свойство, не зависящее от частоты и геометрии. В микроволнах мы часто имеем дело с тонкими пленками проводников, которые были нанесены с контролируемой толщиной.В этом случае более удобным свойством является листовое сопротивление. Сопротивление металлической пленки часто выражается в Ом / квадрат. Что за квадрат? Именно так. Кто первый? Я не знаю на втором.

Вспомните уравнение для расчета сопротивления на основе объемного удельного сопротивления:

Помните, что рассчитанное таким образом сопротивление не учитывает эффекты глубины скин-слоя. Он будет точным, если толщина вашего проводника мала по сравнению с толщиной скин-слоя.

Если рассматривать количество L / w, оно безразмерно.Его можно рассматривать как меру того, сколько квадратов и площади занимает ваш проводник или резистор. Например, тонкопленочный резистор длиной 30 мил и шириной 10 мил представляет собой три квадрата. Меньший резистор длиной 3 микрона и шириной 1 микрон также имеет три квадрата (спасибо Джеку!). Если они оба имеют одинаковую толщину и объемное удельное сопротивление, они оба имеют одинаковое значение в омах. Они будут иметь совершенно разные номинальные мощности, а меньший резистор будет иметь более высокую полезную частотную характеристику.Будьте осторожны, чтобы не перепутать длину и ширину, резистор длиной 10 микрон и шириной 30 микрон имеет размер 1/3 квадрата, а не три квадрата!

Сопротивление листа, R _sh , равно объемному удельному сопротивлению, деленному на толщину. Его можно использовать для удобного расчета значений сопротивления по количеству квадратов, как показано ниже:

Как и во всем инженерном деле, вам необходимо поддерживать единообразие единиц измерения для правильного расчета (если rho выражается в сантиметрах в омах, толщина также должна быть в сантиметрах).И последнее, что следует учитывать: проводимость листа — это величина, обратная удельному сопротивлению листа. Когда полезна проводимость листа? Когда у вас более одного металлического слоя. Электропроводность слоев может быть добавлена, потому что пути проводимости параллельны.

Полупроводниковые материалы: Типы Группы Классификация

— существует множество различных типов полупроводниковых материалов, которые часто классифицируются по своим группам и другим, но все они имеют немного разные свойства.

Semiconductors Включает:
Что такое полупроводник
Полупроводниковые материалы
Дырки и электроны

Есть много различных типов полупроводниковых материалов.

Эти разные типы полупроводников имеют немного разные свойства и подходят для различных применений в различных формах полупроводниковых устройств.

Некоторые из них могут быть применимы для стандартных сигнальных приложений, другие для высокочастотных усилителей, в то время как другие типы могут быть применимы для приложений питания и суровых условий или другие для приложений, излучающих свет.Во всех этих различных приложениях, как правило, используются разные типы полупроводниковых материалов.

Типы / классификации полупроводников

Существует две основные группы или классификации, которые можно использовать для определения различных типов полупроводников:

• Внутренний материал: Внутренний тип полупроводникового материала, обладающий высокой химической чистотой. В результате он обладает очень низким уровнем проводимости с очень небольшим количеством носителей заряда, а именно дырок и электронов, которыми он обладает в равных количествах.
• Внешний материал: Типы полупроводников Extrinisc — это те, в которых небольшое количество примесей было добавлено к основному внутреннему материалу. В этом «легировании» используется элемент из другой группы периодической таблицы, и таким образом он будет иметь больше или меньше электронов в валентной зоне, чем сам полупроводник. Это создает либо избыток, либо недостаток электронов. Таким образом, доступны два типа полупроводников: Электроны являются носителями отрицательного заряда.
  • N-тип: Полупроводниковый материал N-типа имеет избыток электронов. Таким образом, свободные электроны доступны внутри решеток, и их общее движение в одном направлении под влиянием разности потенциалов приводит к протеканию электрического тока. В полупроводнике N-типа носителями заряда являются электроны.
  • P-тип: В полупроводниковом материале P-типа наблюдается нехватка электронов, т.е.в кристаллической решетке есть «дыры». Электроны могут перемещаться из одной пустой позиции в другую, и в этом случае можно считать, что дырки движутся. Это может произойти под влиянием разности потенциалов, и видно, что отверстия текут в одном направлении, что приводит к протеканию электрического тока. На самом деле дыркам двигаться труднее, чем свободным электронам, и поэтому подвижность дырок меньше, чем подвижность свободных электронов. Дырки — это носители положительного заряда.

Группы полупроводниковых материалов

Наиболее часто используемые полупроводниковые материалы представляют собой кристаллические неорганические твердые вещества.Эти материалы часто классифицируются в соответствии с их положением или группой в периодической таблице. Эти группы определяются электронами на внешней орбите отдельных элементов.

Хотя большинство используемых полупроводниковых материалов являются неорганическими, все большее количество органических материалов исследуется и используется.

Перечень полупроводниковых материалов

Существует много различных типов полупроводниковых материалов, которые можно использовать в электронных устройствах. У каждого из них есть свои преимущества, недостатки и области, в которых его можно использовать для обеспечения оптимальной производительности.

Дополнительные основные понятия:
Напряжение
ток
Сопротивление
Емкость
Сила
Трансформеры
RF шум
Децибел, дБ
Q, добротность

Вернуться в меню «Основные понятия».. .

Статья о проводимости в бесплатном словаре

Электропроводность в биологической системе обусловлена ​​присутствием в ней ионов и подвижных полярных молекул. Биологическая ткань состоит из клеток и межклеточного пространства, заполненного электролитом, имеющим удельное сопротивление примерно 100 Ом сантиметров. Содержимое клетки отделено от межклеточного пространства мембраной, эквивалентная электрическая цепь которой представляет собой комбинацию параллельного сопротивления и емкости.Следовательно, проводимость биологических тканей зависит от частоты и формы волны тока в тканях. Удельное сопротивление и емкость клеточной мембраны составляют порядка 1 кОм см ² и 1 микрофарад на см ² , соответственно. Некоторые ткани способны возбуждаться в ответ на ток, и в этом случае их проводимость не зависит линейно от амплитуды тока. В отсутствие возбуждения ток распределяется по тканям в соответствии с импедансом компонентов ткани.

Поскольку клеточные мембраны обладают сравнительно высоким сопротивлением токам низкой частоты (± 1 килогерц), большая часть тока проходит через межклеточные отверстия. Амплитуда низкочастотных токов пропорциональна объему межклеточного пространства (например, просвету кровеносного сосуда) и концентрированным в нем электролитам. В биологии и медицине проводимость тканей на таких низких частотах измеряется, чтобы определить количество крови в различных органах и выявить отек — состояние, при котором межклеточное пространство в органе сокращается набухшими клетками.Электропроводность тканей, измеренная на частотах выше 100 килогерц, пропорциональна общему количеству электролитов, содержащихся в ткани между электродами, поскольку клеточные мембраны в этом случае больше не препятствуют прохождению электрического тока. Измерение проводимости на таких высоких частотах используется в биологии и медицине для регистрации незначительных изменений объема органа, вызванных притоком или оттоком крови. Знание проводимости биологической системы важно не только для того, что она раскрывает о структуре системы, но и для ее использования при разработке инструментов, которые имеют биологические ткани во входных и выходных цепях.

СПРАВОЧНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Коул, К. С. «Ионная электропроводность нервов». (Пер. С англ.) В сборнике Процессы регулирования в биологии . М., 1960.
Шван Х. «Спектроскопия биологических веществ в поле переменного тока». В коллекции Электроника и кибернетика в биологии и медицине . Москва, 1963. (Пер. С англ.)
Акерман Э. Биофизика . М., 1964. С. 222–27. (Перевод с англ.)
Коул, К. С. «Нервный импульс (теория и эксперимент)». В коллекции Теоретическая и математическая биология . М., 1968.

(также электрическая проводимость или удельная проводимость), способность тела проводить электрический ток под действием электрического поля. Термин «проводимость» также применяется к физической величине, характеризующей такую ​​способность.

В отличие от изоляторов или диэлектриков, тела, проводящие электрический ток, называются проводниками.Проводники всегда содержат свободные или квазисвободные носители заряда, такие как электроны и ионы, направленное движение которых составляет электрический ток. Электропроводность большинства проводников, то есть металлов, полупроводников и плазмы, обусловлена ​​электронами; в плазме ионы вносят небольшой вклад в проводимость. Ионная проводимость характерна для электролитов.

Электрический ток I зависит от напряжения В , приложенного к проводнику, и напряжение определяет напряженность электрического поля E в проводнике.Для изотропного проводника постоянного сечения E = — VIL , где L — длина проводника. Плотность тока Дж зависит от величины E в данной точке и в изотропных проводниках имеет то же направление, что и E . Связь между j и E задается законом Ома: j = σE ; коэффициент σ не зависит от E и называется проводимостью.Величина, обратная σ, называется удельным сопротивлением: ρ = 1 / σ. Для разных типов проводников значения σ или ρ существенно различаются (см. Рисунок 1). В общем случае связь между j и E является нелинейной, и σ зависит от E . В этом случае вводится дифференциальная проводимость σ = dj / dE . Электропроводность измеряется в (Ом · см) ^–1 или, в Международной системе единиц (СИ), в (Ом · м) ^–1 .

В анизотропных средах, например в монокристаллах, σ — тензор второго ранга. Проводимость для разных направлений в кристалле может отличаться, что приводит к разным направлениям E и j .

Рис. 1. Зависимость проводимости σ некоторых веществ от абсолютной температуры: металлы: (1) медь, (2) свинец, который становится сверхпроводящим ниже 7,3 ° К; полупроводники: (3) графит, (4) чистый германий, (5) чистый кремний; ионные проводники: (6) хлорид натрия, (7) стекло

В зависимости от проводимости все вещества делятся на проводники, диэлектрики и полупроводники.Для проводников σ> 10 ⁶ (Ом · м) ^–1 ; для диэлектриков σ <10 ^–8 (Ом · м) ^–1 . По проводимости полупроводники занимают промежуточное положение между проводниками и диэлектриками. В значительной степени разделение на проводники, диэлектрики и полупроводники является произвольным, поскольку проводимость вещества может изменяться в широких пределах при изменении состояния вещества. Электропроводность зависит от температуры вещества, от структуры вещества (например, наличия агрегатного состояния или наличия дефектов) и от внешних воздействий, таких как магнитное поле, освещение или сильное электрическое поле. .

Отношение среднего свободного времени τ и характерного времени столкновения t _col носителей заряда, τ / t _col ≪ 1, используется как мера «свободы» носителей заряда в дирижер. Чем больше это соотношение, тем выше точность, с которой частицы можно считать свободными. Методы кинетической теории газов позволяют выразить σ через плотность n носителей заряда, заряд e и массу m носителей и их среднее время свободного пробега:

где μ — подвижность частицы.Подвижность μ. равно E / v _mean , где v _mean — это средняя скорость направленного движения. Если ток возникает от заряженных частиц разных сортов i , то

Из-за малой массы электронов подвижность электронов настолько превышает подвижность ионов, что ионная проводимость существенна только в том случае, если где свободные электроны практически отсутствуют. С другой стороны, массоперенос под действием тока связан с движением ионов.

Характер зависимости электропроводности от температуры T отличается для разных веществ. Для металлов функция σ ( T ) определяется главным образом уменьшением времени свободного пробега электронов по мере увеличения T ; то есть повышение температуры приводит к росту тепловых колебаний решетки, которые рассеивают электроны, и σ уменьшается. На языке квантовой механики мы говорим о столкновениях электронов с фононами. При достаточно высоких температурах, то есть при температурах выше температуры Дебая θ _D , проводимость металлов обратно пропорциональна температуре: σ ~ 1/ T .При T ≫ θ _D , σ ~ T ^–5 ; однако оно ограничено остаточным сопротивлением металлов ( см. МЕТАЛЛЫ ). В полупроводниках σ резко увеличивается с ростом температуры из-за увеличения количества электронов проводимости и носителей положительного заряда или дырок ( см. SEMICONDUCTOR ). Диэлектрики обладают заметной проводимостью только в электрических полях очень высокой интенсивности. При некотором большом значении E происходит пробой диэлектрика.

Когда T уменьшается до нескольких градусов Кельвина, некоторые металлы, сплавы и полупроводники переходят в сверхпроводящее состояние, для которого σ = ∞ ( см. СВЕРХПРОВОДИМОСТЬ ). При плавлении металлов их проводимость остается того же порядка величины, что и в твердом состоянии.

Электропроводность жидкостей обсуждается в ELECTROLYTE и в FARADAY’S ELECTROLYSIS .

Прохождение тока через частично или полностью ионизированный газ, то есть через плазму, имеет свою особую природу ( см. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ РАЗРЯДЫ В ГАЗАХ и ПЛАЗМА ).Например, в полностью ионизированной плазме проводимость не зависит от плотности и увеличивается с повышением температуры как T ^3/2 , достигая проводимости хороших металлов.

Отклонения от закона Ома в стационарном поле E происходят, если по мере увеличения E энергия, приобретаемая частицами между столкновениями, eEl , где l — длина свободного пробега, становится того же порядка магнитудой не менее kT , где k — постоянная Больцмана.В металлах условие eEl ≫ kT выполнить трудно. Однако в полупроводниках, электролитах и ​​особенно в плазме эффекты отклонения в сильных электрических полях весьма существенны.

В переменном электромагнитном поле σ зависит от частоты ω и длины волны λ поля. В этом случае мы говорим о временной дисперсии и пространственной дисперсии, которые происходят при ω ≳ τ ^–1 и λ ≲ l соответственно. Скин-эффект — характерное свойство хороших проводников; даже при ω ≪ τ ^–1 ток концентрируется у поверхности проводника.

Измерение электропроводности — важный метод исследования материалов, особенно при изучении чистоты металлов и полупроводников. Кроме того, измерение проводимости позволяет уточнить динамику носителей заряда в макроскопическом теле и объяснить природу столкновений между носителями заряда или между носителями и другими объектами в теле.

Электропроводность металлов и полупроводников существенно зависит от напряженности магнитного поля, особенно при низких температурах ( см. GALVANOMAGNETIC PHENOMENA ).

Большая Советская Энциклопедия, 3-е издание (1970-1979). © 2010 The Gale Group, Inc. Все права защищены.

Периодическая таблица элементов

перейти к содержанию

Поиск

Меню

• Периодические таблицы
  • Все свойства
  • Атомные числа
  • Атомные массы
  • Атомный радиус
  • Плотности
  • Электронные конфигурации
  • Сродство к электрону
  • Электроотрицательность
  • Энергия ионизации
  • Коэффициент теплопроводности
  • Точки плавления
  • Точки кипения
  • Тепловые мощности
  • Тепло плавления
  • Теплота испарения
  • Коэффициенты теплового расширения
  • Удельное электрическое сопротивление
  • Магнитная восприимчивость
  • Кристаллические структуры
  • Механические свойства
    • Твердость
    • Прочность
    • Модуль упругости
  • Цены на элементы
• Законы сохранения
  • Закон сохранения материи
  • Закон сохранения энергии
  • Закон сохранения импульса
  • Закон сохранения углового момента
  • Закон сохранения электрического заряда
  • Закон сохранения лептонного числа
  • Закон сохранения барионного числа
  • Закон сохранения изоспина
  • Закон сохранения четности
• Атомная теория
  • Атомизм
    • Теория Далтона
    • Сливовый пудинг Модель
    • Модель Резерфорда
    • Bohr Модель
  • Атомы
    • Объем атома
    • Энергия ионизации
    • Масса атомов
    • Единица атомной массы
  • Атомная структура
    • Атомный номер
    • Нейтронное число
    • Массовое число
  • Принцип исключения Паули
  • Электронное облако
  • Химические свойства
  • Атомное ядро
    • Радиус и плотность
    • Структура атомного ядра
    • нуклид
      • Изотоп
      • Изотон
      • Изобар
      • Изомер
  • Антиатом
• Ядерная физика
  • Фундаментальная частица
    • Стандартная модель
    • Кварки
    • лептонов
      • лептонное число
    • Электронов
    • Нейтрино
    • Фотоны
    • Адроны
    • Барионы
      • Барионное число
    • Протоны
    • Нейтроны
    • Антиматерия
    • Антикварки
    • Позитроны
    • Антинейтрино
    • Антипротоны
    • Изоспин
  • Основные силы
    • Гравитационное взаимодействие
    • Электромагнитное взаимодействие
    • Слабое взаимодействие
    • Сильное взаимодействие
    • Кварки и глюоны
  • Ядерная реакция
    • Q-значение
      • Экзотермическая реакция
      • Эндотермическая реакция
      • Сохранение энергии
      • Кривая привязки
    • Прямая реакция
    • Составное ядро ​​
    • Нейтронная реакция
      • Упругое рассеяние
      • Неупругое рассеяние
      • Поглощение нейтронов
      • Улавливание излучения
      • Выброс частиц
      • Нейтронное излучение
  • Ядерная энергия
    • Массовый дефект
    • E = mc2 Значение
  • Liquid Drop Модель
  • Формула Вайцзеккера

  Модель ядерной оболочки

  • • Магические числа
  • Ядерный радиус
  • Ядерный разрез
    • Полное сечение
    • Микроскопическое сечение
    • Макроскопическое сечение
    • Плотность атомного номера
  • Ядерное деление
    • Критическая энергия
  • Ядерный синтез
  • Ядерная стабильность
• Радиоактивность
  • Радиация
    • Альфа-излучение
    • Альфа-частица
    • Бета-излучение
    • Бета-частица
    • Гамма-лучи
    • Рентгеновские лучи
    • Нейтроны
    • Осколки деления
    • Ионизация
  • Взаимодействия
    • Взаимодействие альфа-частиц
    • Взаимодействие бета-излучения
    • Взаимодействие гамма-лучей
    • Взаимодействие рентгеновских лучей
    • Взаимодействие нейтронов
    • Взаимодействие позитронов
  • Decay Mode (Режим распада)
    • стабильный — нестабильный
    • Константа распада
    • Период полураспада
    • Радионуклид
    • Альфа-распад
    • Бета-распад
    • Захват электронов
    • Гамма-распад
    • Изомерный переход
    • Внутреннее преобразование
    • Распад нейтрона
    • Распад протона
    • Спонтанное деление
  • Единица радиоактивности
    • Кюри
    • Беккерель
    • Резерфорд
  • Цепочка распада
    • Серия тория
    • Уран серии
    • Актиний серии
    • Серия Нептуний
    • Радиоактивная серия
    • Радиоактивное равновесие
  • Радиометрические датировки
    • Углерод-14 Датировка
    • Уран-свинец Датировка
  • Источник излучения
    • Естественный фон
    • Искусственные источники
    • Космическое излучение
    • Земное излучение
    • Радон
    • Внутренние источники
    • Калий-40
    • Углерод-14
  • Радиоактивное загрязнение
  • Опасность излучения
• Химические элементы
  • Электроотрицательность
  • Сродство к электрону
  • Энергия ионизации
  • Полупроводимость

.