Электрический ток в различных средах. Электрический ток в вакууме Скачать презентацию электрический ток в вакууме

Слайд 1

В вакууме отсутствуют заряженные частиц, а следовательно, он является диэлектриком. Т.е. необходимо создать определенные условия, которые помогут получить заряженные частицы. Свободные электроны есть в металлах. При комнатной температуре они не могут покинуть металл, т. к. удерживаются в нем силами кулоновского притяжения со стороны положительных ионов. Для преодоления этих сил электрону необходимо затратить определенную энергию, которая называется работой выхода. Энергию, большую или равную работе выхода, электроны могут получить при разогреве металла до высоких температур. Сделали ученики 10 А Иван Трифонов Павел Романко

Слайд 2


При нагревании металла количество электронов с кинетической энергией, большей работы выхода, увеличивается, поэтому из металла вылетает большее количество электронов. Испускание электронов из металлов при его нагревании называют термоэлектронной эмиссией. Для осуществления термоэлектронной эмиссии в качестве оного из электродов используют тонкую проволочную нить из тугоплавкого металла (нить накала). Подключенная к источнику тока нить раскаляется и с ее поверхности вылетают электроны. Вылетевшие электроны попадают в электрическое поле между двумя электродами и начинают двигаться направленно, создавая электрический ток. Явление термоэлектронной эмиссии лежит в основе принципа действия электронных ламп: вакуумного диода, вакуумного триода. Электрический ток в вакууме Вакуумный диод Вакуумный триод

Слайд 3

Вакуум

Вакуум – сильно разряженный газ, в котором длина свободного пробега частиц (от столкновения до столкновения) больше размеров сосуда - электрический ток невозможен, т.к. возможное количество ионизированных молекул не может обеспечить электропроводность;- создать эл.ток в вакууме можно, если использовать источник заряженных частиц;- действие источника заряженных частиц может быть основано на явлении термоэлектронной эмиссии.

Слайд 4

Термоэлектронная эмиссия(ТЭЭ)

Термоэлектро́ннаяэми́ссия (эффект Ричардсона, эффект Эдисона) - явление вырывания электронов из металла при высокой температуре. - это испускание электронов твердыми или жидкими телами при их нагревании до температур, соответствующих видимому свечению раскаленного металла.Нагретый металлический электрод непрерывно испускает электроны, образуя вокруг себя электронное облако.В равновесном состоянии число электронов, покинувших электрод, равно числу электронов, возвратившихся на него (т.к. электрод при потере электронов заряжается положительно).Чем выше температура металла, тем выше плотность электронного облака.

Слайд 5

Вакуумный диоид

Электрический ток в вакууме возможен в электронных лампах.Электронная лампа - это устройство, в котором применяется явление термоэлектронной эмиссии.

Слайд 6

Подробное строение вакуумного диода

Вакуумный диод - это двухэлектродная (А- анод и К - катод) электронная лампа.Внутри стеклянного баллона создается очень низкое давление Н - нить накала, помещенная внутрь катода для его нагревания. Поверхность нагретого катода испускает электроны. Если анод соединен с + источника тока, а катод с -, то в цепи протекает постоянный термоэлектронный ток. Вакуумный диод обладает односторонней проводимостью. Т.е. ток в аноде возможен, если потенциал анода выше потенциала катода. В этом случае электроны из электронного облака притягиваются к аноду, создавая эл.ток в вакууме.

Слайд 7

Вольт-амперная характеристика вакуумного диода.

Зависимость силы тока от напряжения выражена кривой ОАВСD. При испускании электронов катод приобретает положительный заряд и поэтому удерживает возле себя электроны. При отсутствии электрического поля между катодом и анодом, вылетевшие электроны образуют у катода электронное облако. По мере увеличения напряжения между анодом и катодом большее количество электронов устремляется к аноду, а следовательно сила тока увеличивается. Эта зависимость выражена участком графика ОАВ. Участок АВ характеризует прямую зависимость силы тока от напряжения, т.е. в интервале напряжений U1 - U2 выполняется закон Ома. Нелинейная зависимость на участке ВСD объясняется тем, что число электронов, устремляющихся к аноду, стает больше числа электронов, вылетающих с катода. При достаточно большом значении напряжения U3 все электроны, вылетающие с катода, достигают анода, и электрический ток достигает насыщения.

Слайд 8

Вольтамперная характеристика вакуумного диода.

Вакуумный диод используется для выпрямления переменного тока. В качестве источника заряженных частиц можно использовать радиоактивный препарат, испускающий α-частицы.Под действием сил электрического поля α-частицы будут двигаться, т.е. возникнет электрический ток. Таким образом, электрический ток в вакууме может быть создан упорядоченным движением любых заряженных частиц (электронов, ионов).

Слайд 9

Электронные пучки

Свойства и применение: Попадая на тела, вызывают их нагревание (электронная плавка в вакууме) Отклоняются в электрических полях; Отклоняются в магнитных полях под действием силы Лоренца; При торможении пучка, попадающего на вещество возникает рентгеновское излучение; Вызывает свечение (люминесценцию) некоторых твердых и жидких тел (люминофоров); - это поток быстро летящих электронов в электронных лампах и газоразрядных устройствах.

Слайд 10

Электронно - лучевая трубка (ЭЛТ)

Используются явления термоэлектронной эмиссии и свойства электронных пучков. ЭЛТ состоит из электронной пушки, горизонтальных и вертикальных отклоняющих пластин-электродов и экрана.В электронной пушке электроны, испускаемые подогревным катодом, проходят через управляющий электрод-сетку и ускоряются анодами. Электронная пушка фокусирует электронный пучок в точку и изменяет яркость свечения на экране. Отклоняющие горизонтальные и вертикальные пластины позволяют перемещать электронный пучок на экране в любую точку экрана. Экран трубки покрыт люминофором, который начинает светиться при бомбардировке его электронами. Существуют два вида трубок:1) с электростатическим управлением электронного пучка (отклонение эл. пучка только лишь эл.полем);2) с электромагнитным управлением (добавляются магнитные отклоняющие катушки).

Слайд 11

Электронно-лучевая трубка

Применение: в кинескопах телевизора В осциллографах В дисплеях

Слайд 12

Посмотреть все слайды

1 слайд

Презентация по физике на тему: Выполнили ученицы 10В класса: Архипова Е. Асиновская В. Рычкова Р.

2 слайд

Вакуумметры При изучении электрических явлений, нам придется уточнить определение вакуума. Вакуум-это такое состояние газа в сосуде, при котором молекулы пролетают от одной стенки сосуда к другой, ни разу не испытав соударений друг с другом.

3 слайд

Суть явления ПЕРВАЯ ЛАМПА НАКАЛИВАНИЯ – копия лампы, изобретенной Т. Эдисоном в 1879 Если два электрода поместить в герметичный сосуд и удалить из сосуда воздух, то электрический ток в вакууме не возникает - нет носителей электрического тока. Американский ученый Т. А. Эдисон (1847-1931) в 1879 г. обнаружил, что в вакуумной стеклянной колбе может возникнуть электрический ток, если один из находящихся в ней электродов нагреть до высокой температуры. Явление испускания свободных электронов с поверхности нагретых тел называется термоэлектронной эмиссией.

4 слайд

Термоэлектронная эмиссия На рисунке вы видите, что диод похож на обычную лампу накаливания, но, кроме вольфрамовой спирали “К” (катода), он в верхней части содержит еще и дополнительный электрод “А” (анод). Из стеклянной колбы диода воздух откачан до состояния глубокого вакуума. Диод включен последовательно в цепь, состоящую из амперметра и источника тока (на рисунке показаны лишь его клеммы “+” и “–”). Термоэлектронная эмиссия. Ею называют явление испускания электронов нагретыми телами. Для знакомства с этим явлением рассмотрим опыт с особой электронной лампой – вакуумным диодом.

5 слайд

Графическое обозначение вакуумного диода Трехэлектродные ламп – триоды. Триод отличается от диода наличием третьего электрода – управляющей сетки, которая выполнена в виде проволочной спирали, размещенной в пространстве между катодом и анодом. Для уменьшения проходной емкости были созданы четырехэлектродные лампы – тетроды Диоды, Триоды, Тетроды

6 слайд

Применение Электрические токи в вакууме имеют широчайшую область применения. Это все без исключения радиолампы, ускорители заряженных частиц, масс-спектрометры, вакуумные генераторы СВЧ, такие как магнетроны, лампы бегущей волны и т.п. Лампа бегущей волны Радиолампа 1 - нить подогревателя катода; 2 - катод; 3 - управляющий электрод; 4 - ускоряющий электрод; 5 - первый анод; 6 - второй анод; 7 - проводящее покрытие (акводаг); 8 - катушки вертикального отклонения луча; 9 - катушки горизонтального отклонения луча; 10 - электронный луч; 11 - экран; 12 - вывод второго анода. Кинескоп

ТЕРМОЭЛЕКТРОННАЯ ЭМИССИЯ. Откачивая газ из сосуда (трубки), можно дойти до такой его концентрации, при которой молекулы газа успевают пролететь от одной стенки сосуда к другой, ни разу не испытав соударений друг с другом. Такое состояние газа в трубке называют вакуумом. Проводимость межэлектродного промежутка в вакууме можно обеспечить только с помощью введения в трубку источника заряженных частиц.

ТЕРМОЭЛЕКТРОННАЯ ЭМИССИЯ. Термоэлектронная эмиссия. Чаще всего действие такого источника заряженных частиц основано на свойстве тел, нагретых до высокой температуры, испускать электроны. Этот процесс называется термоэлектронной эмиссией. Его можно рассматривать как испарение электронов с поверхности металла. У многих твердых веществ термоэлектронная эмиссия начинается при температурах, при которых испарение самого вещества еще не происходит. Такие вещества и используются для изготовления катодов.

ОДНОСТОРОННЯЯ ПРОВОДИМОСТЬ. Односторонняя проводимость. Явление термоэлектронной эмиссии приводит к тому, что нагретый металлический электрод, в отличие от холодного, непрерывно испускает электроны. Электроны образуют вокруг электрода электронное облако. Электрод заряжается положительно, и под влиянием электрического поля заряженного облака электроны из облака частично возвращаются на электрод.

ОДНОСТОРОННЯЯ ПРОВОДИМОСТЬ. В равновесном состоянии число электронов, покинувших электрод в секунду, равно числу электронов, возвратившихся на электрод за это время. Чем выше температура металла, тем выше плотность электронного облака. Различие между температурами горячих и холодных электродов, впаянных в сосуд, из которого откачан воздух, приводит к односторонней проводимости электрического тока между ними.

ОДНОСТОРОННЯЯ ПРОВОДИМОСТЬ. При подключении электродов к источнику тока между ними возникает электрическое поле. Если положительный полюс источника тока соединен с холодным электродом (анодом), а отрицательный - с нагретым (катодом), то вектор напряженности электрического поля направлен к нагретому электроду. Под действием этого поля электроны частично покидают электронное облако и движутся к холодному электроду. Электрическая цепь замыкается, и в ней устанавливается электрический ток. При противоположной полярности включения источника напряженность поля направлена от нагретого электрода к холодному. Электрическое поле отталкивает электроны облака назад к нагретому электроду. Цепь оказывается разомкнутой.

ДИОД. Диод. Односторонняя проводимость широко использовалась раньше в электронных приборах с двумя электродами - вакуумных диодах, которые служили, как и полупроводниковые диоды, для выпрямления электрического тока. Однако в настоящее время вакуумные диоды практически не применяются.

«Закон сохранения импульса тела» - Человек. Закон сохранения импульса. Система взаимодействующих тел. Изучить «импульса тела». Природа. Импульс тела. Решение задач. Сборник задач. Мотивация к изучению нового материала. Направление импульса. План изучения физической величины. Графическая интерпретация. Связь физики с другими науками. Рассмотрим систему двух взаимодействующих тел. Экспериментальное подтверждение закона. Ньютон. Выполнить рисунок.

«Свойства жидкостей» - Угол? называется краевым углом. Смачивающие жидкости поднимаются по капиллярам, несмачивающие – опускаются. Но вода, к примеру, не смачивает жирные поверхности. И наоборот: жидкости, не смачивающие капилляр, будут в нем опускаться (стекло и ртуть). Ртуть, напротив, опустится ниже уровня в чаше (правый рисунок). Вода практически полностью смачивает чистую поверхность стекла. Получается, что мы сконструировали "действующую модель" капилляра.

«Проводимость полупроводников» - Рассмотрим электрический контакт двух полупроводников. Разные вещества имеют различные электрические свойства. Проводимость веществ. Схема однополупериодного выпрямителя. Собственная проводимость. Полупроводниковые приборы. Вопросы для контроля. Собственная проводимость полупроводников. Применение полупроводниковых диодов. Примесная проводимость полупроводников. Вопросы. Полупроводниковый диод и его применение.

«Использование атома» - Принцип получения ядерной энергии. «Атом» мирный или военный. Мирный атом на благо человечества. Радиоизотопная диагностика в медицине. Атомный ледокол. Схема работы атомной электростанции. Реактор МИФИ. Ядерная медицина. Мирный «атом». Крупнейшие АЭС России.

«Альтернативные виды топлива» - Солнечная энергия. Современные заменители топлива. Альтернативные виды топлива. Биотопливо. Электроэнергия. Водород. Спирт. Наше настоящее. Процесс переработки мусора. Сжатый воздух. Виды топлива.

«Импульс тела и импульс силы» - Закон сохранения импульса. Железнодорожный вагон. Закон сохранения импульса на примере столкновения шаров. Понятие импульса тела. Изучение нового материала. Сохранение. Организационный этап. Подведение итогов. Изменение импульса тела. Импульс силы. Закрепление изученного материала. Импульс тела. Задача. Демонстрация закона сохранения импульса.

1 слайд

2 слайд

3 слайд

Электрические свойства веществ Проводники Полупроводники Диэлектрики Хорошо проводят электрический ток К ним относятся металлы, электролиты, плазма … Наиболее используемые проводники – Au, Ag, Cu, Al, Fe … Практически не проводят электрический ток К ним относятся пластмассы, резина, стекло, фарфор, сухое дерево, бумага … Занимают по проводимости промежуточное положение между проводниками и диэлектриками Si, Ge, Se, In, As Разные вещества имеют различные электрические свойства, однако по электрической проводимости их можно разделить на 3 основные группы: Вещества

4 слайд

5 слайд

Природа электрического тока в металлах Электрический ток в металлических проводниках никаких изменений в этих проводниках, кроме их нагревания не вызывает. Концентрация электронов проводимости в металле очень велика: по порядку величины она равна числу атомов в единице объёма металла. Электроны в металлах находятся в непрерывном движении. Их беспорядочное движение напоминает движение молекул идеального газа. Это дало основание считать, что электроны в металлах образуют своеобразный электронный газ. Но скорость беспорядочного движения электронов металле значительно больше скорости молекул в газе (она составляет примерно 105 м/с). Электрический ток в металлах

6 слайд

Опыт Папалекси-Мандельштама Описание опыта: Цель: выяснить какова проводимость металлов. Установка: катушка на стержне со скользящими контактами, присоединены к гальванометру. Ход эксперимента: катушка раскручивалась с большой скоростью, затем резко останавливалась, при этом наблюдался отброс стрелки гальванометра. Вывод: проводимость металлов - электронная. Электрический ток в металлах

7 слайд

Металлы имеют кристаллическое строение. В узлах кристаллической решетки расположены положительные ионы, совершающие тепловые колебания вблизи положения равновесия, а в пространстве между ними хаотично движутся свободные электроны. Электрическое поле сообщает им ускорение в направлении, противоположном направлению вектора напряженности поля. Поэтому в электрическом поле беспорядочно движущиеся электроны смещаются в одном направлении, т.е. движутся упорядоченно. - - - - - - - - - - Электрический ток в металлах

8 слайд

Зависимость сопротивления проводника от температуры При повышении температуры удельное сопротивление проводника возрастает. Коэффициент сопротивления равен относительному изменению сопротивления проводника при нагревании на 1К. Электрический ток в металлах

9 слайд

Собственная проводимость полупроводников Примесная проводимость полупроводников p – n переход и его свойства

10 слайд

Полупроводники Полупроводники – вещества у которых удельное сопротивление с повышением температуры уменьшается Собственная проводимость полупроводников Примесная проводимость полупроводников p – n переход и его свойства Электрический ток в полупроводниках

11 слайд

Собственная проводимость полупроводников Рассмотрим проводимость полупроводников на основе кремния Si Кремний – 4 валентный химический элемент. Каждый атом имеет во внешнем электронном слое по 4 электрона, которые используются для образования парноэлектронных (ковалентных) связей с 4 соседними атомами При обычных условиях (невысоких температурах) в полупроводниках отсутствуют свободные заряженные частицы, поэтому полупроводник не проводит электрический ток Si Si Si Si Si - - - - - - - - Электрический ток в полупроводниках

12 слайд

Рассмотрим изменения в полупроводнике при увеличении температуры При увеличении температуры энергия электронов увеличивается и некоторые из них покидают связи, становясь свободными электронами. На их месте остаются некомпенсированные электрические заряды (виртуальные заряженные частицы), называемые дырками. Si Si Si Si Si - - - - - - + свободный электрон дырка + + - - Электрический ток в полупроводниках

13 слайд

Таким образом, электрический ток в полупроводниках представляет собой упорядоченное движение свободных электронов и положительных виртуальных частиц - дырок Зависимость сопротивления от температуры R (Ом) t (0C) металл R0 полупроводник При увеличении температуры растет число свободных носителей заряда, проводимость полупроводников растет, сопротивление уменьшается. Электрический ток в полупроводниках

14 слайд

Донорные примеси Собственная проводимость полупроводников явно недостаточна для технического применения полупроводников. Поэтому для увеличение проводимости в чистые полупроводники внедряют примеси (легируют) , которые бывают донорные и акцепторные Si Si - - - As - - - Si - Si - - При легировании 4–валентного кремния Si 5–валентным мышьяком As, один из 5 электронов мышьяка становится свободным. As – положительный ион. Дырки нет! Такой полупроводник называется полупроводником n – типа, основными носителями заряда являются электроны, а примесь мышьяка, дающая свободные электроны, называется донорной. Электрический ток в полупроводниках

15 слайд

Акцепторные примеси Такой полупроводник называется полупроводником p – типа, основными носителями заряда являются дырки, а примесь индия, дающая дырки, называется акцепторной Если кремний легировать трехвалентным индием, то для образования связей с кремнием у индия не хватает одного электрона, т.е. образуется дырка Основа дает электроны и дырки в равном количестве. Примесь – только дырки. Si - Si - In - - - + Si Si - - Электрический ток в полупроводниках

16 слайд

17 слайд

Дистиллированная вода не проводит электрического тока. Опустим кристалл поваренной соли в дистиллированную воду и, слегка перемешав воду, замкнем цепь. Мы обнаружим, что лампочка загорается. При растворении соли в воде появляются свободные носители электрических зарядов. Электрический ток в жидкостях

18 слайд

Как возникают свободные носители электрических зарядов? При погружении кристалла в воду к положительным ионам натрия, находящимся на поверхности кристалла, молекулы воды притягиваются своими отрицательными полюсами. К отрицательным ионам хлора молекулы воды поворачиваются положительными полюсами. Электрический ток в жидкостях

19 слайд

Электролитическая диссоциация – это распад молекул на ионы под действием растворителя. Подвижными носителями зарядов в растворах являются только ионы. Жидкий проводник, в котором подвижными носителями зарядов являются только ионы, называют электролитом. Электрический ток в жидкостях

20 слайд

Как проходит ток через электролит? Опустим в сосуд пластины и соединим их с источником тока. Эти пластины называются электродами. Катод -пластина, соединенная с отрицательным полюсом источника. Анод - пластина, соединенная с положительным полюсом источника. Электрический ток в жидкостях

21 слайд

Под действием сил электрического поля положительно заряженные ионы движутся к катоду, а отрицательные ионы к аноду. На аноде отрицательные ионы отдают свои лишние электроны, а на катоде положительные ионы получают недостающие электроны. Электрический ток в жидкостях

22 слайд

Электролиз На катоде и аноде выделяются вещества, входящие в состав раствора электролита. Прохождение электрического тока через раствор электролита, сопровождающееся химическими превращениями вещества и выделением его на электродах, называется электролизом. Электрический ток в жидкостях

23 слайд

Закон электролиза Масса m вещества, выделившегося на электроде, прямо пропорциональна заряду Q, прошедшему через электролит: m = kQ = kIt. Это закон электролиза. Величину k называют электрохимическим эквивалентом. Опыты Фарадея показали, что масса выделившегося при электролизе вещества зависит не только от величины заряда, но и от рода вещества. Электрический ток в жидкостях

24 слайд

25 слайд

Газы в нормальном состоянии являются диэлектриками, так как состоят из электрически нейтральных атомов и молекул и поэтому не проводят электричества. Изолирующие свойства газов объясняются тем, что атомы и молекулы газов в естественном состоянии являются нейтральными незаряженными частицами. Отсюда ясно, что для того, чтобы сделать газ проводящим, нужно тем или иным способом внести в него или создать в нем свободные носители заряда – заряженные частицы. При этом возможны два случая: либо эти заряженные частицы создаются действием какого-нибудь внешнего фактора или вводятся в газ извне – несамостоятельная проводимость, либо они создаются в газе действием самого электрического поля, существующего между электродами – самостоятельная проводимость. Электрический ток в газах Электрический ток в газах

26 слайд

Проводниками могут быть только ионизированные газы, в которых содержатся электроны, положительные и отрицательные ионы. Ионизацией называется процесс отделения электронов от атомов и молекул. Ионизация возникает под действием высоких температур и различных излучений (рентгеновских, радиоактивных, ультрафиолетовых, космических лучей), вследствие столкновения быстрых частиц или атомов с атомами и молекулами газов. Образовавшиеся электроны и ионы делают газ проводником электричества. Процессы ионизации: электронный удар термическая ионизация фотоионизация Электрический ток в газах

27 слайд

Типы самостоятельных разрядов В зависимости от процессов образования ионов в разряде при различных давлениях газа и напряжениях, приложенных к электродам, различают несколько типов самостоятельных разрядов: тлеющий искровой коронный дуговой Электрический ток в газах

28 слайд

Тлеющий разряд Тлеющий разряд возникает при низких давлениях (в вакуумных трубках). Для разряда характерна большая напряженность электрического поля и соответствующее ей большое падение потенциала вблизи катода. Его можно наблюдать в стеклянной трубке с впаянными у концов плоскими металлическими электродами. Вблизи катода располагается тонкий светящийся слой, называемый катодной светящейся пленкой Электрический ток в газах