VEDENÍ ELEKTRICKÉHO PROUDU V LÁTKÁCH

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "VEDENÍ ELEKTRICKÉHO PROUDU V LÁTKÁCH"

Libor Liška
před 9 lety
Počet zobrazení:

1 VEDENÍ ELEKTRICKÉHO PROUDU V LÁTKÁCH Jan Hruška TV-FYZ

2 Ahoj, tak jsme tady znovu a pokusíme se Vám vysvětlit problematiku vedení elektrického proudu v látkách.

3 Co je to vlastně elektrický proud? Na to se dá odpovědět dvojím způsobem: buď vysvětlím jev, a nebo veličinu, která ho popisuje Hm.. Tak raději obojí Jev Elektrický proud je tvořen usměrněným pohybem volných částic s elektrickým nábojem. Veličina Podíl elektrického náboje ΔQ, který projde příčným průřezem vodiče za čas Δt: Q I ; t 1 I C. s A( ampér )

4 Já myslel, že el. proud je přenášen elektrony. To platí jen v kovech. V kapalinách, plynech i polovodičích mohou přenášet el. proud i kladně nabité částice. Protony? Na protony zapomeň. Ty jsou vázány v jádru a na rozštěpení jádra bys potřeboval velkou energii. A co jsou tedy kladně nabité částice? V kapalinách a plynech jsou to kladně nabité ionty a v polovodičích to jsou díry.

Na protony zapomeň. Ty jsou vázány v jádru a na rozštěpení jádra bys potřeboval velkou energii.

5 Prosím, jaké díry? Díra je místo, ve kterém chybí elektron. Důležité je, že částice, které přenášejí proud, jsou volné a nabité. A ten uspořádaný pohyb znamená co? To znamená, že se částice pohybují v jednom směru. Takže; kladné částice k zápornému pólu zdroje a záporné částice ke kladnému pólu zdroje. No to vím taky, ale proč je tak zdůrazněný v definici? Protože ty částice jsou v neustálém chaotickém pohybu. A o el. proudu mluvíme až tehdy, když se začnou pohybovat jedním směrem.

To znamená, že se částice pohybují v jednom směru.

6 ZOPAKUJ SI!!! Jak lze definovat el. proud? Co vede v látkách elektrický proud? Jaký musí být pohyb volných částic, abychom mohli mluvit o el. proudu?

7 A TEĎ TROCHU JINAK

8 ROZDĚLENÍ LÁTEK PODLE ELEKTRICKÉ VODIVOSTI Elektronová nosičem náboje je elektron (např. kovy, některé polovodiče) Iontová nosičem náboje je ionizovaný atom nebo molekula (např. kapalné roztoky některých iontových krystalů NaCl, AgCl, plyny v určitých podmínkách)

kovy, některé polovodiče) Iontová nosičem náboje je ionizovaný

9 PEVNÉ LÁTKY Elektrický proud v pevných látkách může protékat, ale nemusí.důležitou podmínkou vedení elektrického proudu je přítomnost volných částic s elektrickým nábojem. Pevné látky se podle schopnosti vést elektrický proud dělí na: Vodiče Polovodiče Izolanty Vedou el. proud Vedou el. proud závisle na podmínkách Nevedou el. proud

10 VEDENÍ ELEKTRICKÉHO PROUDU V KOVECH V kovech přenášejí proud volné elektrony. Elektrony se pohybují od záporné svorky zdroje ke kladné svorce. Dohodnutý směr proudu je ale opačný. (Platí pouze pro kladné náboje) Většina kovů a jejich slitin dobře vede elektrický proud Pro kovy velmi dobře platí Ohmův zákon U I R S rostoucí teplotou klesá vodivost kovů a roste odpor Lepší vodiče elektrického proudu jsou i lepší vodiče tepla

(Platí pouze pro kladné náboje) Většina kovů a jejich slitin dobře vede elektrický proud Pro kovy velmi

11 VEDENÍ ELEKTRICKÉHO PROUDU V POLOVODIČÍCH Polovodiče jsou látky, jejichž vodivost je větší než vodivost izolantů a menší než vodivost vodičů. Mezi nejznámější polovodiče patří prvky Ge, Si. Vlastní vodivost V čistém polovodiči při nízké teplotě nejsou volní nositelé náboje, nevede el. proud Při vyšších teplotách se snadno poruší vazby valenčních elektronů vznik nosičů náboje - volných elektronů Prázdná místa u atomů - díry Elektronová a děrová vodivost Vodivost roste s rostoucí teplotou, s dopadajícím zářením a s obsahem příměsí UŽITÍ POLOVODIČŮ TERMISTOR = teplotně závislý rezistor - vlivem měnící se teploty výrazně mění svůj elektrický odpor FOTOREZISTOR - svůj odpor mění v závislosti na změnách osvětlení POLOVODIČOVÁ DIODA - propouští el. proud pouze v jednom směru (propustném směru)

proud Při vyšších teplotách se snadno poruší vazby valenčních elektronů vznik nosičů náboje - volných elektronů Prázdná místa u atomů - díry Elektronová a děrová vodivost Vodivost roste s rostoucí

12 VODIVOST POLOVODIČŮ Vlastní Čisté polovodiče Nevlastní Přítomnost cizích atomů Vodivost P - v místech chybějících elektronů jsou místa (díry), jejichž náboj je kladný (pozitivní) Teplotní závislost Vodivost P,N N - přebytečné elektrony jsou nosiči el. proudu, jejich náboj je záporný (negativní)

jejichž náboj je kladný (pozitivní) Teplotní závislost Vodivost P,N N -

13 VEDENÍ ELEKTRICKÉHO PROUDU V KAPALINÁCH Elektrický proud v kapalinách je možný jen tehdy, vyskytují-li se v kapalině volné částice s elektrickým nábojem. Elektricky vodivá kapalina se nazývá elektrolyt. Většina kapalin v čistém stavu jsou izolanty. Vodiče Izolanty Směsi Destilovaná voda

elektrickým nábojem. Elektricky vodivá kapalina se nazývá elektrolyt.

14 VEDENÍ ELEKTRICKÉHO PROUDU V KAPALINÁCH Destilovaná voda nevede elektrický proud, protože v ní nejsou přítomny žádné volné částice s nábojem. Pokud do ní nasypeme sůl (chemicky NaCl), proběhne elektrolytická disociace - NaCl se rozloží na ionty Na + a Cl -. To už jsou volné částice s nábojem, proto po přiložení napětí obvodem elektrický proud prochází. Průchodem elektrického proudu kapalinou dochází k chemickým změnám na elektrodách. Tento jev se nazývá elektrolýza a využívá se např. k výrobě některých chemických látek.

To už jsou volné částice s nábojem, proto po přiložení napětí obvodem elektrický proud prochází.

15 VEDENÍ ELEKTRICKÉHO PROUDU V PLYNECH Elektrický proud v plynech je tvořen usměrněným pohybem volných iontů a elektronů. Elektrický proud v plynech = výboj Elektrický výboj Elektrický oblouk Elektrický výboj za nízkého tlaku Koróna

16 Elektrický výboj VEDENÍ ELEKTRICKÉHO PROUDU V PLYNECH Silné elektrické pole způsobí vytrhávání elektronů z atomů a molekul plynu (ionizaci plynu). Elektrický proud za této podmínky se nazývá elektrický výboj a je tvořen směsí volných elektronů a kladných, příp. záporných iontů v plynu. Elektrický výboj trvá většinou krátce - do doby vybití vnějšího elektrického pole - ale jeho velikost může být velmi vysoká, protože se jedná o krátkodobé uvolnění nahromaděné potenciální elektrické energie. Elektrický výboj pozorujeme při bouřce jako blesk. Elektrický oblouk Vysoká teplota znamená velkou kinetickou energii částic plynu, při jejichž nárazech může docházet k vyrážení elektronů z atomů nebo molekul. Elektrický proud v plynu za vysoké teploty se nazývá elektrický oblouk a je tvořen směsí elektronů a iontů. Vyznačuje se velmi jasným světelným zářením, které se využívá v obloukových lampách.použití: využívá se při obloukovém svařování nebo v elektrických tavících pecích. Elektrický výboj za nízkého tlaku Snížením tlaku v plynu (vyčerpáním částic) dojde ke zvětšení střední volné dráhy částic plynu. Tím mohou částice dosáhnout větší rychlosti, a tedy kinetické energie dostatečné k ionizaci - vytrhávání elektronů z atomů a molekul plynu. Použití: v trubicích s vyčerpaným vzduchem (výbojové trubice, katodové trubice), případně naplněné nějakým plynem. Koróna - Eliášovo světlo Vznik v okolí hran, hrotů, tenkých vodičů (místa s velkou intenzitou el. pole snadná ionizace) Pozorovatelný na lodích na vrcholech stožárů

Elektrický výboj trvá většinou krátce - do doby vybití vnějšího elektrického pole - ale jeho velikost může být velmi vysoká, protože se jedná o krátkodobé uvolnění nahromaděné potenciální elektrické

17 A už máme konec. Doufáme, že jsme Vám pomohli a ukázali, že fyzika může být i zábavná. Tak zase na viděnou při řešení dalších fyzikálních problémů. COPYRIGHT JMÉNA A OBRÁZKY POUŽITÉ V TÉTO PREZENTACI JSOU CHRÁNĚNÁ AUTORSKÝM PRÁVEM. JAKÉKOLIV ŠÍŘENÍ BEZ VĚDOMÍ AUTORA JE TRESTNÉ.

18 Děkuji za pozornost

Podobné dokumenty

III. Stacionární elektrické pole, vedení el. proudu v látkách

III. Stacionární elektrické pole, vedení el. proudu v látkách Osnova: 1. Elektrický proud a jeho vlastnosti 2. Ohmův zákon 3. Kirhoffovy zákony 4. Vedení el. proudu ve vodičích 5. Vedení el. proudu v polovodičích