Народна Освіта » Фізика » § 9. Струм у металах

НАРОДНА ОСВІТА

§ 9. Струм у металах

Найчастіше як провідники використовують такі метали: мідь, алюміній, залізо. Гарна провідність струму металами пояснюється особливістю їх кристалічної будови. У вузлах кристалічної ґратки металів знаходяться позитивні іони — атоми,

які втратили один або кілька електронів. Ці електрони стають спільними для всього металу і хаотично рухаються між його іонами, подібно до молекул газу, утворюючи своєрідний електронний газ (мал. 2.16, а). Якщо вважати, що кожен з атомів металу втратив один електрон, то й у цьому випадку кількість електронів у одиниці об’єму в металі величезна. Кожен кубічний сантиметр містить порядку 1023 електронів.

 

 

У разі виникнення в металевому провіднику електричного поля на позитивні іони й електрони, які мають негативний заряд, у протилежних напрямках діють електричні сили. Проте іони, що утворюють кристалічну ґратку, переміщуватися не можуть. А от вільні електрони (їх ще називають електрони провідності), які майже у 2000 разів легші за атом Гідрогену (найлегший атом), починають усі разом зміщуватися — дрейфувати у певному напрямку (мал. 2.16, б). Такий упорядкований рух електронів і утворює електричний струм у металевому провіднику.

Швидкість, з якою поширюється струм у провіднику, дорівнює швидкості поширення в ньому електричного поля — майже 300 000 км/с.

Швидкість упорядкованого руху електронів (“дрейфу”) набагато менша — до 1 мм/с.

Історично так склалося, що за напрямок електричного струму прийнято напрямок руху позитивно заряджених частинок, протилежний до напрямку руху електронів, що утворюють струм у металах (мал. 2.17).

У 1899 р. німецький вчений Карл Рикке (1845— 1915 рр.) розпочав дослідження на трамвайній підстанції в Штуттгарті. У головний провід, що живив трамвайні лінії, він включив послідовно один за одним торцями три тісно притиснутих циліндри (мал. 2.18). Два крайніх з них були мідними, а середній — алюмінієвим. Торці циліндрів були добре відполіровані і мали однакові діаметри.

 

Понад рік через циліндри пропускали електричний струм. За цей час пройшов величезний заряд (близько 3,5 млн Кл). Ретельно проаналізувавши місце контакту циліндрів, К. Рикке не виявив у міді атомів алюмінію, а в алюмінії — атомів міді, тобто дифузія не відбулася. Зважування циліндрів свідчило про те, що їхня маса не змінилася. Так, К. Рікке експериментально довів, що при проходженні по провіднику електричного струму іони не переміщуються. Переміщуються лише однакові для усіх металів частинки — вільні електрони.

ЗАПИТАННЯ ТА ЗАВДАННЯ 9

4.    Два різнойменно заряджені тіла з’єднайте металевим провідником. З’ясуйте: а) в якому напрямку почнуть переміщуватися електрони під дією електричного поля всередині провідника; б) чи буде в цьому випадку існувати тепловий (хаотичний) рух електронів; в) чому струм у цьому випадку швидко зникає?

5.    Яку швидкість мають на увазі, коли йдеться про швидкість поширення струму в провіднику?

 

Це матеріал з Підручника Фізика 8 Клас Бойко

 

Категорія: Фізика

Автор: evg от 7-08-2016, 20:49, Переглядів: 2475