Постоянный ток
Электрический ток в средах (обзор)
Мякишев «Физика 10», ток в различных средах
1
Металлы и полупроводники ведут себя противоположно
В металлах с нагревом сопротивление растёт, в полупроводниках — падает.
+Почему так3
В металле носители — свободные электроны, их число не меняется. С нагревом решётка колеблется сильнее и мешает движению — сопротивление растёт.
В полупроводнике с нагревом рождаются новые носители (электроны и дырки), и этот эффект перевешивает — сопротивление падает.
Примеси задают тип проводимости: электронную (n-тип) или дырочную (p-тип). Граница между ними — p–n-переход, пропускающий ток в одну сторону. Это диод.
Не переноси «нагрев увеличивает сопротивление» на полупроводники. У них ровно наоборот, и на этом построен термистор.
⚗Опыт в Физлабе
ВАХ: нелинейные элементы
Сравни прямую металла с изогнутой характеристикой лампы и диода.
2
Электролиты, газы и вакуум
Носители заряда везде разные, и от этого зависят свойства проводимости.
+По средам3
Электролиты: носители — ионы обоих знаков. Ток сопровождается переносом вещества — на этом электролиз и гальваника.
Газы: сами по себе изоляторы. Ток идёт только при ионизации — это разряд, молния, дуга.
Вакуум: носителей нет вовсе, их надо внести — например термоэлектронной эмиссией с раскалённого катода.
3
Направление тока и движение электронов
За направление тока принято движение положительных зарядов. В металле электроны летят против направления тока.
+Откуда взялось это несовпадение3
Направление тока договорились считать задолго до открытия электрона, менять его потом не стали.
Для расчётов это ничего не меняет: важна согласованность, а не «настоящее» направление.
Но в задачах на силу Лоренца и правило левой руки эту разницу учитывать обязательно.
Разобранные примеры
Как меняется сопротивление металлического проводника при нагревании и почему?разбор
- Ток в металле создают свободные электроны.
- При нагревании ионы решётки колеблются сильнее и мешают электронам двигаться.
- Сопротивление РАСТЁТ. У полупроводников наоборот — падает.
Ответ: растёт
При электролизе через раствор пропустили ток 2 А в течение 1000 с. Электрохимический эквивалент 10−6 кг/Кл. Найдите массу вещества на электроде.разбор
- Закон Фарадея: m=kIt.
- m=10−6⋅2⋅1000=2⋅10−3 кг =2 г.
- Носители заряда в электролите — ионы, а не электроны.