Проводники и непроводники электричества — Электричество — Комплексные работы

Вещества, по которым передаются электрические заряды, называют проводниками электричества.

Хорошие проводники электричества — металлы, почва, растворы солей, кислот или щелочей в воде, графит. Тело человека также проводит электричество.

Из металлов лучшие проводники электричества серебро, медь и алюминий, поэтому провода электрической сети чаще всего делают из меди или алюминия.

Вещества, по которым заряды не передаются, называют непроводниками (или изоляторами). К хорошим изоляторам относятся эбонит, янтарь, фарфор, резина, различные пластмассы, шелк, керосин, масла. Изоляторы (например, резиновую оболочку кабеля) применяют для изоляции проводов, по которым течет ток, от внешних предметов.

Вопросы

1. Какие вещества называют проводниками электричества?
2. Какие вещества называют изоляторами?
3. Назовите проводники и изоляторы электричества.

Электрическая цепь и ее составные части

Источником электрического тока может служить батарея (гальванический элемент).

На электростанции электрический ток вырабатывают генераторы, приводимые в действие от паровых и гидравлических турбин.

Электродвигатели, лампы, плитки, работающие от электрического тока, называют приемниками или потребителями. Электрическую энергию доставляют к приемнику по проводам.

Чтобы включать и выключать в нужное время приемники электричества, применяют выключатели. Источник тока, приемники и выключатели, соединенные между собой проводами, составляют электрическую цепь.

Чтобы в цепи был ток, она должна быть замкнутой, т. е. состоять только из проводников электричества. Если в каком-нибудь месте провод оборвется или вместо него будет поставлен изолятор, ток в цели прекратится. Такую цепь называют разомкнутой.

Вопросы

1. Какова роль источника тока в цепи?
2. Из каких частей состоит электрическая цепь?
3. Что такое замкнутая цепь? разомкнутая?
4. Какие приемники или потребители вы знаете?

Электрические схемы

Изучая географию, вы пользуетесь планом и картой. На плане и карте при помощи условных топографических знаков нанесены леса, селения, горы и реки.

В электротехнике тоже применяют карту-чертеж. На таком чертеже условными обозначениями изображают источники, приемники, выключатели, провода и изделия, из которых состоит электрическая цепь, а также соединения между ними. Такой чертеж называют электрической схемой.

Зная условные обозначения (смотрите таблицу ниже), нетрудно разобраться в электрической схеме. Если на одной и той же схеме повторяются одинаковые обозначения, то около условных знаков ставят числа, а в прилагаемой к схеме табличке указывают размер, тип и назначение.

Вопросы

1. Что представляет собой электрическая схема?
2. Что изображают на электрической схеме?

Условные обозначения составных частей электрической цепи на схемах

«Слесарное дело», И.Г.Спиридонов,
Г.П.Буфетов, В.Г.Копелевич

8. Проводники первого и второго рода. Физическая химия: конспект лекций

8. Проводники первого и второго рода

Проводники – вещества, проводящие электрический ток благодаря наличию в них большого количества зарядов, способных свободно перемещаться (в отличие от изоляторов). Они бывают I (первого) и II (второго) рода. Электропроводность проводников I рода не сопровождается химическими процессами, она обусловлена электронами. К проводникам I рода относятся: чистые металлы, т. е. металлы без примесей, сплавы, некоторые соли, оксиды и ряд органических веществ. На электродах, выполненных из проводников I рода, происходит процесс переноса катиона металла в раствор или из раствора на поверхность металла. К проводникам II рода относятся электролиты. В них прохождение тока связано с химическими процессами и обусловлено движением положительных и отрицательных ионов.

Электроды первого рода.

В случае металлических электродов первого рода такими ионами будут катионы металла, а в случае металлоидных электродов первого рода – анионы металлоида. Серебряный электрод первого рода Ag⁺/Ag. Ему отвечает реакция Ag⁺ + e^—= Ag и электродный потенциал

EAg⁺ /Ag = Ag⁺ / Ag+b⁰lg a Ag⁺.

После подстановки численных значений Е ⁰ и b⁰ при 25 ^oС:

Примером металлоидных электродов первого рода может служить селеновый электрод Se^2–/Se, Se + 2

e^—= Se²; при 25 ^oС ESe^2–/Se⁰ = –0,92 – 0,03lg a Se^2–.

Электроды второго рода – полуэлементы, состоящие из металла, покрытого слоем труднорастворимого соединения (соли, оксида или гидроксида) и погруженного в раствор, содержащий тот же анион, что и труднорастворимое соединение электродного металла. Схематически электрод второго рода можно представить так: А^Z–/MA, M, а протекающую в нем реакцию – МА + ze = М + А^Z–. Отсюда уравнением для электродного потенциала будет:

Каломельные электроды – это ртуть, покрытая пастой из каломели, и ртуть, находящаяся в контакте с раствором KCl.

Cl^– / Hg₂Cl₂, Hg.

Электродная реакция сводится к восстановлению каломели до металлической ртути и аниона хлора:

Потенциал каломельного электрода обратим по отношению к ионам хлора и определяется их активностью:

При 25 ^оС потенциал каломельного электрода находят по уравнению:

Ртутно-сульфатные электроды SO₄^2–/Hg₂SO₄, Hg аналогичны каломельным с той лишь разницей, что ртуть здесь покрыта слоем пасты из Hg и закисного сульфата ртути, а в качестве раствора используется H

2SO₄. Потенциал ртутно-сульфатного электрода при 25 ^oС выражается уравнением:

Хлорсеребряный электрод представляет собой систему Cl^–/AgCl, Ag, а его потенциалу отвечает уравнение:

ECl^– /AgCl, Ag = E⁰Cl^–/AgCl, Ag ^{–b lg aCl–}

или при 25 ^оС:

ECl^–/AgCl, Ag = 0,2224 – 0,0592 lg a Cl^–.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Продолжение на ЛитРес

Проводники первого рода — Энциклопедия по машиностроению XXL

Проводник первого рода — проводник с электронной электропроводностью.  [c.117]

Электродами называются проводники первого рода (металлы, уголь), находящиеся в электролите, на которых происходят химические процессы.  [c.15]

В простейшей электрохимической системе имеются два электрода и ионный проводник между ними (внутренняя цепь). Электроды замыкаются металлическим проводником (проводником первого рода). Ионным проводником (проводником второго рода) служат растворы или расплавы электролитов. Электродами называются металлические проводники, имеющие электронную проводимость и находящиеся в контакте с ионным проводником.

Металлический проводник, замыкающий электроды с источником или потребителем электрической энергии, представляет собой внешнюю цепь электрохимической системы. Взаимодействие внутренней и внешней цепей системы обеспечивает ее работу.  [c.407]

Электроды. В связи с тем что в разрабатываемых сегодня ТЭ и восстановитель, и окислитель в подавляющем большинстве случаев газообразны, электроды должны обеспечивать трехфазную зону (проводник первого рода — газовый реагент — ионный проводник), в которой реализуется реакция (9.12 а) или (9.12 б). Часто в качестве электродов в ТЭ используются пористые никелевые или угольные (графитовые) электроды.  

[c.529]

Электродами называются проводники первого рода, поенные в электролит и снабженные проводниками для отвода тока во внешнюю цепь. Для проводников первого рода характерно прохождение тока без переноса вещества в отличие от проводников второго рода.

Положительный электрод гальванического элемента называется катодом, а отрицательный анодом. Отрицательно заряженные частицы-—ионы, движущиеся к аноду, называются анионами, а положительно заряженные ионы (катионы) движутся к катоду.  [c.17]

Проводники электрического тока делятся на электронные — проводники первого рода, и ионные— проводники второго рода. К первым относятся металлы. Их электропроводность объясняется движением электронов от одного атома к другому.  [c.145]

Прохождение тока через проводники второго рода часто сопровождается химическими процессами, которые объединяются общим названием электролиз. Прохождение тока через раствор само по себе не вызывает каких-либо химических превращений, но обычно ток подводится к раствору (электролиту) при помощи проводников первого рода (электродов) и в тех местах, где меняется механизм передачи тока, т. е. на границе электрод — раствор происходят химические превращения. Таким образом, химические превращения происходят на поверхности электродов.

 [c.145]

Более активный металл обогащает раствор положительно заряженными гидратированными ионами, а сам заряжается отрицательно. Вследствие этого электроны переходят от него к менее активному металлу, где они и ассимилируются, восстанавливая положительно заряженные ионы (катионы). Таким образом, при работе гальванического элемента по металлу — проводнику первого рода— передвигаются электроны, а в растворе электролита — проводнике второго рода—перемещаются ионы.  

[c.122]

Процесс электролиза. Существует два рода проводников электрического тока. В процессе проникновения электрического тока через проводники первого рода в веществе самого проводника не происходит никаких химических изменений. К таким проводникам относятся металлы, уголь и некоторые другие вещества. К проводникам второго рода относятся кислоты, щелочи, соли и другие химические соединения как в виде водных растворов, так и в расплавленном состоянии. Проводники второго рода, или электролиты, в процессе прохождения через них постоянного электрического тока в местах его ввода и вывода претерпевают существенные изменения.

 [c.8]

Механизм протекания тока по металлам в твердом и жидком состояниях обусловлен движением свободных электронов, вследствие чего их называют проводниками с электронной проводимостью, или проводниками первого рода.  [c.243]

Механизм протекания тока по металлам в твердом и жидком состояниях обусловлен движением свободных электронов, вследствие чего их называют проводниками с электронной проводимостью, или проводниками первого рода. Проводниками второго рода, или электролитами, являются растворы (в основном водные) кислот, щелочей и солей. Прохождение тока через эти проводники связано с переносом вместе с электрическими зарядами частей молекулы (ионов), вследствие чего состав электролита постепенно изменяется, а на электродах выделяются продукты электролиза.  

[c.260]

В электролитических конденсаторах только одна обкладка (анод) является проводником первого рода (металлом), второй обкладкой служит проводник второго рода (электролит).

При анодном включении вентильного металла оксидная пленка в контакте с электролитом может восстанавливаться, поэтому слабые места и частичные нарущения диэлектрика не приводят к его прогрессивному разрушению и рабочая напряженность поля в оксиде может достигать 400—500 МВ/м, т. е. по крайней мере в десятки раз больше, чем в других типах диэлектриков (бумаге, керамике и пр.). Из-за потерь в электролите потери мощности в электролитических конденсаторах примерно на порядок выше, чем в бумажных конденсаторах. Наличие электролита определяет также существенную зависимость емкости и б конденсаторов от температуры и частоты.  [c.383]

ПРОВОДНИКИ ПЕРВОГО РОДА -проводники электричества, прохождение тока через которые не связано с переносом вещества. К П. п. р. относятся все металлы.  [c.117]

Проводники делятся также на две группы проводники первого рода и проводники второго рода. К проводникам первого рода относятся главным образом металлы, к проводникам вто-  [c. 144]

Металлы относятся к проводникам первого рода для них характерно прохождение тока, не сопровождающееся химическим изменением материала. В отличие от растворов электролитов электропроводность металлов не связана с переносом веществ и носит название электронной или металлической.  [c.9]

Металлы относятся к проводникам первого рода для них характерно прохождение тока, не сопровождающееся химическим изменением материала.  [c.6]

При прохождении через электролиты постоянного электрического тока происходит процесс электролиза, сопровождающийся изменением состава электролитов у электродов. В этом отличие электролитов, проводников второго рода, от металлических проводников, или проводников первого рода, не изменяющихся при прохождении тока.  [c.7]

В этом соотношении величина является коэффициентом пропорциональности и называется проводимостью. Величина R называется сопротивлением, она зависит от , которое испытывают носители зарядов при движении в среде. Проводники, в которых ток обусловлен перемещением свободных электронов, называются проводниками первого рода.  [c.106]

Напряжение Е на штангах ванны складывается из следующих величин а) падения напряжения на преодоление омического сопротивления электролита 2)6) алгебраической разности электродных потенциалов Е — и в) падения напряжений в контактах и проводниках первого рода Ео > т. е.  [c.600]

Падение напряжений в контактах и проводниках первого рода складывается из следующих элементов 1) потерь напряжения по длине анодных и катодных штанг 2) потерь напряжения в самих электродах (анодах и катодах — изделиях) 3) потерь напряжения за счет преодоления переходного сопротивления в контактах.  [c.601]

Наряду с необходимостью придания поверхностям деталей токопроводящих свойств с различным коэффициентом электропроводности часто возникает потребность решать обратную задачу — обеспечивать более или менее высокими диэлектрическими свойствами поверхности различных проводников первого рода. Последнее достигается нанесением на металлы полимерных или стеклоэмалевых покровных пленок, диэлектрические свойства которых определяются природой пленкообразователя и пигментов.  [c.74]

Гальванический элемент — система, состоящая из-проводников первого (металлы) и второго (электролиты) рода, в которой происходит превращение химической энергии в электрическую. Если цинковый и медный, электроды поместить в растворы собственных солей одинаковой активности и соединить проводником, то по нему потечет электрический ток в результате следующих реакций  [c.19]

Для получения интегрального уравнения первого рода для плотности электрического тока на поверхности идеального проводника будем считать, что вектор х принадлежит поверхности. Умножим соотношение (3.60) на вектор нормали в точке х и учтем граничное условие для идеального проводника, тогда получим  [c.152]

ПРОВОДНИКИ ВТОРОГО РОДА -проводники электричества, прохождение тока через которые связано с переносом вещества. К П. в. р. относятся, в первую очередь, водные растворы солей, оснований, кислот (см. Электролиты).  [c.117]

Однако из приведенных выше данных нельзя непосредственно установить, какому ряду они ближе соответствуют ряду нормальных электродных потенциалов [14] или ряду металлов по контактной разности потенциалов, поскольку последовательность расположения металлов в них в основном сохраняется одной и той же. Справедливость корреляции именно с рядом Вольта для контактной разности потенциалов подтверждается следующими соображениями. Ряд нормальных электродных потенциалов отвечает явлениям, происходящим на границе металл — электролит, т. е. между проводниками первого и второго рода. Но, как указывается в работах [1, 12, 15, 16], обычные среды в обычных условиях (вода, смазка, воздух) не оказывают существенного влияния на процесс фреттинг-коррозии. Это может служить прямым доказательством того, что в данном случае мы имеем дело с явлением, протекающим непосредственно на границе между двумя металлами, без какой-либо промежуточной электролитной среды. Такому явлению ближе всего должен соответствовать ряд Вольта для контактной разности потенциалов, а не ряд нормальных электродных потенциалов.  [c.149]

В связи с тем что механизм электропроводности в металлах как в твердом, так и в жидком состоянии обусловлен направленным движением свободных электронов под воздействием электрического поля, их принято называть проводниками с электронной проводимостью или проводниками первого рода. В проводниках второго рода или электролитах, к которым относятся растворы, в том числе и водные, кислот, щелочей и солей, прохождение тока связано с переносом вместе с электрическими зарядами ионов вещества в соответствии с законами Фарадея. При этом состав электролита постепенно изменяется и на электродах выделяются продукты элек- Ион тролиза. Следует отметить, что ионные кристаллы в расплавлен-ном состоянии также являются проводниками второго рода.  [c.113]

Механизм прохождения тока в металлах — как в твердом, так и в жидком состоянии — обусловлен движением (дрейфом) свободных электронов под воздействием электрического поля поэтому металлы называют проводниками с электронной электропроводностью или проводниками первого рода. Проводниками второго рода, или электролитами, являются растворы (в частности, водные) кислот, щелочей и солей. Прохождение тока через эти вещества связано с переносом вместе с электрическими зарядами ионов в соответствии с закона . и Фарадея, вследствие чего состав электролита постепенно изменяется, а на электродах выделяются продукты электролиза. Ионные кристаллы в расплавленном состоянии также являются проводниками второго рода. Пр1 мером. могут служить соляные закал .ч-ные ванны с злектронагревом.  [c.187]

Если анод и катод ТЭ замкнутьг проводником первого рода, то по нему электроны движутся от анода к катоду и на своем пути совершают работу. Хотя процесс превращения химической энергии в электрическую происходит непосредственно в ТЭ, одного ТЭ недостаточно для непрерывного получения электрической энергии. Напряжение ТЭ обычно не превышает 1 В. Электрический ток одного элемента также невелик. Поэтому для увеличения напряжения или тока отдельные ТЭ соединяют в батарею.  [c.530]

При помощи двух мостиков, из которых первый снаряжен зернами катионита и промыт дистиллированной водой, а второй снаряжен зернами анионита и также промыт дистиллированной водой, можно построить концентрационный элемент без участия проводников первого рода, замкнув попарно противоположные концы мостиков растворами электролита различной концентрации. При этом конец катионитового мостика, опущенный в разбавленный раствор электролита, оказывается заряженным положительно относительно другого своего конца, опущенного в более концентрированный раствор электролита. Наоборот, конец анионитового мостика, опущенный в разбавленный раствор электролита, оказывается заряженным отрицательно относительно другого своего конца, помещенного в более концентрированный раствор. Этого и следовало ожидать с точки зрения развитых выше представлений об ионной атмосфере ионитов, потому что в первом мостике ионная атмосфера составлена положительно заряженными катионами, а во втором — анионами, несущими отрицательные заряды, причем обе ионные атмосферы в описанной выше концентрационной цепи сильнее прижаты к твердой фазе ионитов в результате осмотического давления со стороны более концентрированного раствора электролита. Вследствие этого абсолютное значение их электростатических потенциалов с йтой стороны уменьшилось, а общее направление тока в цепи определилось превышением разности потенциалов между ионными атмосферами концов мостиков в разбавленном растворе над их разностью потенциалов (направленной в противоположную сторону) в более концентрированном растворе. Наличие тока и его направление легко зарегистрировать, включив последовательно гальванометр в любом  [c.485]

Таким образом, механизм прохождения тока через твердые и жидкие металлы обусловлен дрейфом (направленным движением) свободных электронов под воздействием электрического поля, создаваемого в металле приложенным извне напряжением. Поэтому металлы называют проводниками с электронной (металлической) эжктропровод-ностью, иначе проводниками первого рода.  [c.12]

По особым химическим и физическим свойствам элементы разделяются яа металлы и металлоиды. Наибольшее отличие между ними заключается в том, что н один металл за исключением незначительных отклонений не растворяется в нейтральных растворителях, кроме того, металлы являются проводниками первого рода, т. е. они проводят электрическую энергию, не разлагаясь сами. Их электропроводность увеличивается с понижением температуры. Кроме того, металлы имеют одноатомную структуру. Отличительным признаком является также их яМеталлический блеск. Удельная теплоемкость, помноженная на атомный вес, дает у большинства металлов постоянную, равную 6,4 (правило Д ю л о н г а-П т и).  [c.973]

В атомных ядрах проводников первого рода некоторые электроны имепэт слабую связь с ядрами и поэтому отрываю тся от НИХ легко и оставляют атом. Такие электроны называются свободными. Свободные электроны постоянно перемещаются и находятся в беспорядочном движении внутри проводника.  [c.145]

Ионы в электролите так же, как и электроны в проводниках первого рода, йаходятся в хаотическом движении.  [c.145]

Носителями электрического тока в проводниках первого рода являются электроны, в проводниках втърого рода — ионы. При этом отрицательные ионы и электроны движутся к положительному полюсу источника тока, а положительно заряженные ионы — к отрицательному полюсу. Электрический ток может быть постоянным и переменным.  [c.145]

Передача электрических зарядов может осуществляться с помощью электронов и, с помощью ионов. -В соответствии с этим различают электронную проводимость (первого рода) и ионную проводимость (второго рода). Все металлы относятся к проводникам первого рода. В про-аодниках этого рода перенесение зарядов е связано ни с каким заметным переносом вещества. Все электроны металлов одинаковы и поэтому их перемещение -не связано с изменением химического состава проводника. Масса электронов очень мала и при -самой большой практически возможной электризации нельзя заметить изменения ассы проводника из-за изменения количества электронов в ем.  [c.10]

Механизм электропроводности имеет исключительно важное значение для понятия процессов коррозии. В отношении электропроводности все тела можно разделить на два характерных класса электронные проводники или проводники первого рода и ионные проводники или проводники второго рода. Прохождение тока в электронных проводниках, к которк.м принадлежат металлы, определяетсл движением электронов и не сопровождается ощутимым переносом материи наоборот, прохождение тока в ионных проводниках — электролитах или ионных кристаллах— сопровождается переносом вещества. При этом положительно заряженные катионы идут в одну сторону — к катоду, отрицательно заряженные анионы — в обратную, к аноду.  [c.26]

Различие механизмов прохождения электрического тока через металлы и электролиты ведет к тохМу, что па границах электронного проводника (проводник первого рода) с электролитом (проводником второго рода) разряжается или, наоборот, образуется эквивалентное току количество ионов и, следовательно, выделяется или растворяется эквивалентпое тО Ку количество вещества. Это положение устанавливается законом Фарадея, по которому прохождение каждых 96 500 кулонов электричества влечет за собой выделение или (в зависимости от направления тока) растворение на электродах 1 грамм-эквивалента вещества.  [c.28]

Если проводник находится в магнитном поле, то превращение его в сверхпроводящее состояние сопровождается тепловым эффектом и, следовательно, является фазовым переходом первого рода. В. Кеезом показал, что в этом случае переход определяется уравнением Клапейрона—Клаузиуса. При отсутствии магнитного поля теплота перехода равна нулю и превращение и в s является фазовым переходом второго рода.  [c.239]

В якорях электродвигателей применена петлевая обмотка с уравнительными соединениями первого рода. Она состоит из 54 катущек и имеет изоляцию класса Р. Обмотка якоря имеет шаг по пазам 1—14, шаг по коллектору 1—2 (рис. 41,а). Катушка обмотки якоря состоит из четырех элементарных одновитковых секций. Каждая секция в свою очередь состоит из трех параллельных проводников, расположенных по высоте паза, а четыре витка, входящих в катушки, располагаются по ширине паза, т. е. осуществлена горизонтальная укладка.  [c.55]

Различие механизмов прохождения электрического тока через ионные проводники и металлы ведет к тому, что на границах проводника второго рода с проводником первого пода (электродах) разряжается или, наоборот, образуется эквивалентное току количество ионов и, следовательно, выделяется или растворяется эквивалентное току количество вещества. Это положение устанавливается законом Фарадея, по которому прохождение каждых 96500 кулонов количества электричества в,лечет за собой выделение или (в зависимости от направления тока) растворение на электродах 1 грамм-эквивалента вещества. В переносе электричества участвуют все ионы раствора, в меру их подвижности и концентрации, однако на электродах в данных условиях могут выделяться далеко не все имеющиеся в растворе ионы. Ионы, не участвующие в электродном процессе, естественно, будут накапливаться в приэлектродном электролите (если нет заметной конвекции в растворе).  [c.26]

---

Проводники второго рода — Энциклопедия по машиностроению XXL

Проводник второго рода — проводник с ионной электропроводностью.  [c.117]

Проводниками второго рода, или электролитами, являются растворы солей, кислот, щелочей и т.п. материалов, т е. вещества с ионным строением молекул. Прохождение электрического тока через электролиты связано с явлением электролиза. При этом электрические заряды переносятся вместе с ионами. Такую электропроводность называют ионной. На электродах выделяются продукты электролиза, а состав электролита при прохождении через него тока изменяете .  [c.10]

Растворы солей металлов, щелочей и кислот проводят электрический ток и являются, в отличие от металлических, проводниками второго рода при прохождении электрического тока в этих растворах происходят химические процессы, благодаря которым на отрицательном электроде выделяется водород и металлы, а на положительном электроде выделяется кислород и кислотные остатки солей. Следовательно, электролитом будет называться всякая среда (водный раствор или расплавленное состояние), проводящая ток, в которой происходит электролиз.  [c.15]

Электродиализ — процесс удаления из растворов (проводников второго рода) ионов растворенных веществ путем переноса их через мембраны в поле постоянного электрического тока. Известно, что при наложении постоянного электрического поля на раствор в последнем возникает движение катионов (включая ион водорода) к отрицательно заряженному катоду, а анионов — к аноду. При контакте ионов с соответствующими электродами протекают катодные реакции восстановления  [c.176]

В простейшей электрохимической системе имеются два электрода и ионный проводник между ними (внутренняя цепь). Электроды замыкаются металлическим проводником (проводником первого рода). Ионным проводником (проводником второго рода) служат растворы или расплавы электролитов. Электродами называются металлические проводники, имеющие электронную проводимость и находящиеся в контакте с ионным проводником. Металлический проводник, замыкающий электроды с источником или потребителем электрической энергии, представляет собой внешнюю цепь электрохимической системы. Взаимодействие внутренней и внешней цепей системы обеспечивает ее работу.  [c.407]

Проводники, в которых прохождение электрического тока сопровождается электролизом, называются электролитами или проводниками второго рода.  [c.97]

Грунт — это горные породы, расположенные ниже зоны жизнедеятельности большинства микроорганизмов и растений и не подвергаемые выветриванию. Между почвой и грунтом нет четкой границы. Так как влажную почву и грунт, являющиеся гетерогенной капиллярно-пористой, а часто и коллоидной системой, можно считать проводниками второго рода, т. е. электролитами, то процесс коррозии металла в почве и грунте можно рассматривать  [c.196]

Основными функциями электролита, как проводника второго рода, являются поддержание процесса электролиза в МЭЗ и удаление продуктов растворения из рабочей зоны, для чего электролит непрерывным потоком под давлением подается в МЭЗ. Для гарантированного удаления продуктов растворения из МЭЗ необходимо обеспечить требуемые расход и давление электролита на входе в МЭЗ (табл. 7).  [c.542]

Электродами называются проводники первого рода, поенные в электролит и снабженные проводниками для отвода тока во внешнюю цепь. Для проводников первого рода характерно прохождение тока без переноса вещества в отличие от проводников второго рода. Положительный электрод гальванического элемента называется катодом, а отрицательный анодом. Отрицательно заряженные частицы-—ионы, движущиеся к аноду, называются анионами, а положительно заряженные ионы (катионы) движутся к катоду.  [c.17]

Проводники электрического тока делятся на электронные — проводники первого рода, и ионные— проводники второго рода. К первым относятся металлы. Их электропроводность объясняется движением электронов от одного атома к другому.  [c.145]

К проводникам второго рода относятся растворы солей, кислот и оснований, а также некоторые расплавленные соли. Проводимость их объясняется движением положительных и отрицательных ионов.  [c.145]

Прохождение тока через проводники второго рода часто сопровождается химическими процессами, которые объединяются общим названием электролиз. Прохождение тока через раствор само по себе не вызывает каких-либо химических превращений, но обычно ток подводится к раствору (электролиту) при помощи проводников первого рода (электродов) и в тех местах, где меняется механизм передачи тока, т. е. на границе электрод — раствор происходят химические превращения. Таким образом, химические превращения происходят на поверхности электродов.  [c.145]

Более активный металл обогащает раствор положительно заряженными гидратированными ионами, а сам заряжается отрицательно. Вследствие этого электроны переходят от него к менее активному металлу, где они и ассимилируются, восстанавливая положительно заряженные ионы (катионы). Таким образом, при работе гальванического элемента по металлу — проводнику первого рода— передвигаются электроны, а в растворе электролита — проводнике второго рода—перемещаются ионы.  [c.122]

Проводниками второго рода, или электролитами, являются растворы (в частности, водные) и расплавы солей, кислот, щелочей и других веществ с ионным строением молекул. Прохождение тока через электролиты связано с явлением электролиза при этом электрические заряды переносятся вместе с частицами молекул (ионами) электролита, на электродах в соответствии с законами Фарадея выделяются продукты электролиза, а состав электролита при прохождении через него тока изменяется (в то время как в металлах при прохождении через них тока изменений массы металла и его химического состава не наблюдается).  [c.12]

Процесс электролиза. Существует два рода проводников электрического тока. В процессе проникновения электрического тока через проводники первого рода в веществе самого проводника не происходит никаких химических изменений. К таким проводникам относятся металлы, уголь и некоторые другие вещества. К проводникам второго рода относятся кислоты, щелочи, соли и другие химические соединения как в виде водных растворов, так и в расплавленном состоянии. Проводники второго рода, или электролиты, в процессе прохождения через них постоянного электрического тока в местах его ввода и вывода претерпевают существенные изменения.  [c.8]

Кристаллические вещества с ионным строением в расплавленном состоянии также являются проводниками второго рода. Примером могут служить соляные закалочные ванны с электронагревом.  [c.243]

Механизм протекания тока по металлам в твердом и жидком состояниях обусловлен движением свободных электронов, вследствие чего их называют проводниками с электронной проводимостью, или проводниками первого рода. Проводниками второго рода, или электролитами, являются растворы (в основном водные) кислот, щелочей и солей. Прохождение тока через эти проводники связано с переносом вместе с электрическими зарядами частей молекулы (ионов), вследствие чего состав электролита постепенно изменяется, а на электродах выделяются продукты электролиза.  [c.260]

В электролитических конденсаторах только одна обкладка (анод) является проводником первого рода (металлом), второй обкладкой служит проводник второго рода (электролит). При анодном включении вентильного металла оксидная пленка в контакте с электролитом может восстанавливаться, поэтому слабые места и частичные нарущения диэлектрика не приводят к его прогрессивному разрушению и рабочая напряженность поля в оксиде может достигать 400—500 МВ/м, т. е. по крайней мере в десятки раз больше, чем в других типах диэлектриков (бумаге, керамике и пр.). Из-за потерь в электролите потери мощности в электролитических конденсаторах примерно на порядок выше, чем в бумажных конденсаторах. Наличие электролита определяет также существенную зависимость емкости и б конденсаторов от температуры и частоты.  [c.383]

При электролизе у проводников второго рода количество перенесенных с током веществ пропорционально 4 51  [c.51]

У диэлектриков с чисто ионным характером электропроводности, как и у проводников второго рода, строго соблюдается закон Фарадея пропорциональности между количеством пропущенного через вещество электричества и количеством выделившихся на электродах веществ. Применимость закона Фарадея к ряду практически важных электроизоляционных материалов была подтверждена весьма точными опытами В. И. Пружини-ной-Грановской.  [c.55]

При исследовании электропроводности оксидных пленок в качестве второго электрода можно использовать электролит (проводник второго рода), полупроводник или тонкий слой металла. Для уменьшения числа дефектных. мест в пленке вентильный металл испаряют па непроводящую (например, стеклянную) подложку — при испарении из металла удаляются примеси. Поверхность напыленного вентильного металла затем формуют и на образовавшуюся оксидную пленку напыляют второй металлический электрод. Образованный таким образом конденсатор обладает ярко выраженной односторонней проводимостью. Поскольку односторонняя проводимость наблюдается даже в таких системах, как вентильный металл — оксидная пленка — металл, этот эффект должен быть связан с внутренним строением оксидной пленки.  [c.64]

ПРОВОДНИКИ ВТОРОГО РОДА -проводники электричества, прохождение тока через которые связано с переносом вещества. К П. в. р. относятся, в первую очередь, водные растворы солей, оснований, кислот (см. Электролиты).  [c.117]

Проводники делятся также на две группы проводники первого рода и проводники второго рода. К проводникам первого рода относятся главным образом металлы, к проводникам вто-  [c.144]

В проводниках второго рода молекулы состоят из положительных и отрицательных ионов, обладающих противоположными и равными по величине зарядами. Силы притяжения между этими ионами обеспечивают целостность молекулы.  [c.145]

Лампы с калильным телом из проводников второго рода  [c.243]

Строение растворов электролитов. Электролитическая проводимость электролитов — проводников второго рода — обусловлена передвижением положительно заряженных катионов и отрицательно заряженных анионов (ионная проводимость), Проводниками второго рода являются водные растворы и расплавы солей, кислот и оснований, а также некоторые неводные растворы.  [c.6]

При прохождении через электролиты постоянного электрического тока происходит процесс электролиза, сопровождающийся изменением состава электролитов у электродов. В этом отличие электролитов, проводников второго рода, от металлических проводников, или проводников первого рода, не изменяющихся при прохождении тока.  [c.7]

К электролитам или проводникам второго рода относятся растворы кислот,, щелочей и солей в воде и других растворителях. Расплавленные соли также обладают электролитической проводимостью. В электролитах носителями заря-  [c.109]

Так как влажную почву, являющуюся гетерогенной капиллярнопористой коллоидной системой, мы можем рассматривать как проводник второго рода, т. е. электролит, то вполне естественны и обоснованны многочисленные попытки ученых [3—20] разбирать процессы коррозии металлов в почве с точки зрения обычной электрохимической теории.  [c.355]

Металлы, соприкасаясь с расплавленными солями, взаимодействуют с ними и подвергаются коррозионному разрушению. Расплавы солей в большинстве случаев являются проводниками второго рода, т. е. обладают ионной проводимостью, и взаимодействие их с металлами протекает по электрохимическому механизму. А. В. Рябченков и В. Ф. Абрамова на основании своих опытов по полной защите деталей от коррозии в расплавленной соли при катодной поляризации деталей предложили этот механизм, который был подтвержден и подробно изучен Н. И. Тугариновым и Н. Д. То-машовым в расплавах хлоридов.  [c.405]

Так как коррозионные процессы в большинстве случаев протекают по электрохимическому механизму, то большое значение для этих процессов имеют свойства растворов электролитов. Электролитами называются проводники второго рода, электропроводность которых обусловлена передвижением ионов в электрическом поле (ионная проводимость) положительно заряженных катионов и отрицательно заряженных анионов. Проводниками второго рода обычно являются водные растворы солей, кислот и оснований, а также эти вещества в расплавленном состоянии. Электролитами могут быть и некоторые неводные растворы. Наряду с сильными электролитами, полностью диссоциирующими в растворах на ионы, некоторые вещества, например органические кислоты, лишь частично распадаются на ионы их принято называть слабыми электролитами.  [c.11]

В связи с тем что механизм электропроводности в металлах как в твердом, так и в жидком состоянии обусловлен направленным движением свободных электронов под воздействием электрического поля, их принято называть проводниками с электронной проводимостью или проводниками первого рода. В проводниках второго рода или электролитах, к которым относятся растворы, в том числе и водные, кислот, щелочей и солей, прохождение тока связано с переносом вместе с электрическими зарядами ионов вещества в соответствии с законами Фарадея. При этом состав электролита постепенно изменяется и на электродах выделяются продукты элек- Ион тролиза. Следует отметить, что ионные кристаллы в расплавлен-ном состоянии также являются проводниками второго рода.  [c.113]

Механизм прохождения тока в металлах — как в твердом, так и в жидком состоянии — обусловлен движением (дрейфом) свободных электронов под воздействием электрического поля поэтому металлы называют проводниками с электронной электропроводностью или проводниками первого рода. Проводниками второго рода, или электролитами, являются растворы (в частности, водные) кислот, щелочей и солей. Прохождение тока через эти вещества связано с переносом вместе с электрическими зарядами ионов в соответствии с закона . и Фарадея, вследствие чего состав электролита постепенно изменяется, а на электродах выделяются продукты электролиза. Ионные кристаллы в расплавленном состоянии также являются проводниками второго рода. Пр1 мером. могут служить соляные закал .ч-ные ванны с злектронагревом.  [c.187]

Удельная электропроводимость воды, См/см, характеризуется электрической проводимостью слоя воды, находящегося между двумя противоположными гранями куба с длиной ребра, равной 10 м. Она косвенно связана с суммарной концентрацией примесей в истинно растворенном состоянии (солесодержанием). В чистой воде, не содержащей примесей, перенос зарядов осуществляется лищь ионами и 0Н . Удельная электропроводимость такой воды при 20 °С составляет 0,04 мкСм/см. В растворах связь между электропроводимостью и концентрацией ионных примесей зависит от множества факторов, в том числе от температуры, вида ионов, степени диссоциации, что существенно затрудняет измерения. Более определенная связь существует в растворах (проводниках второго рода) при постоянных температуре и степени диссоциации.  [c.40]

Наиболее распространенными приборами, предназначенными для измерения общей концентрации ионов, являются кондуктометры. Растворы солей, кислот, щелочей являются проводниками второго рода, перенос тока в которых осуществляется благодаря движению ионов, образующихся при диссоциации молекул pa TBOpeHHbfx веществ. Измеряя проводимость раствора, можно судить о концентрации в нем веществ.  [c.372]

Проводниками,второго рода, или электролитами, являются растворы (в основном водные) кислот, щелочей и солей. Прохождение тока через такие проводники связано с переносом вместе с электрическими зарядйми частей молекул (ионов), в результате чего состав электролита постепенно изменяется, а на электродах выделяются продукты электролиза.  [c.243]

У проводников второго рода перенесение зарядов связано с химическими изменениями, ведущими к выделению составляющих их веществ в местах соприкосновения с другими проводниками. 1К -проводникам второго рода относятся р-ас-ялавленные соли, растворы солей, кислот и щелочей. Перемещение зарядов в провод-41иках второго рода связано с перемещени- ем ионов, чем и объясняются происходящие в них химические изменения.  [c.10]

Механизм электропроводности имеет исключительно важное значение для понятия процессов коррозии. В отношении электропроводности все тела можно разделить на два характерных класса электронные проводники или проводники первого рода и ионные проводники или проводники второго рода. Прохождение тока в электронных проводниках, к которк.м принадлежат металлы, определяетсл движением электронов и не сопровождается ощутимым переносом материи наоборот, прохождение тока в ионных проводниках — электролитах или ионных кристаллах— сопровождается переносом вещества. При этом положительно заряженные катионы идут в одну сторону — к катоду, отрицательно заряженные анионы — в обратную, к аноду.  [c.26]

Различие механизмов прохождения электрического тока через ионные проводники и металлы ведет к тому, что на границах проводника второго рода с проводником первого пода (электродах) разряжается или, наоборот, образуется эквивалентное току количество ионов и, следовательно, выделяется или растворяется эквивалентное току количество вещества. Это положение устанавливается законом Фарадея, по которому прохождение каждых 96500 кулонов количества электричества в,лечет за собой выделение или (в зависимости от направления тока) растворение на электродах 1 грамм-эквивалента вещества. В переносе электричества участвуют все ионы раствора, в меру их подвижности и концентрации, однако на электродах в данных условиях могут выделяться далеко не все имеющиеся в растворе ионы. Ионы, не участвующие в электродном процессе, естественно, будут накапливаться в приэлектродном электролите (если нет заметной конвекции в растворе).  [c.26]

Водные растворы электролитов представляют собой проводники второго рода, перенос тока в которых осуществляется движением ионов. Последние образуются при диссоциации веществ, находящихся в растворе. Электропроводность характеризует суммарную концентрацию находящихся в растворе ионов, в связи с чем приборы для ее измерения градуируются в единицах удельной электропроводности См/см (сименс на сантиметр) и мкСм/ /см, в единицах условного солесодер-жания (мг/кг Na l) или концентрации (% h3SO4).  [c.187]

Различие механизмов прохождения электрического тока через металлы и электролиты ведет к тохМу, что па границах электронного проводника (проводник первого рода) с электролитом (проводником второго рода) разряжается или, наоборот, образуется эквивалентное току количество ионов и, следовательно, выделяется или растворяется эквивалентпое тО Ку количество вещества. Это положение устанавливается законом Фарадея, по которому прохождение каждых 96 500 кулонов электричества влечет за собой выделение или (в зависимости от направления тока) растворение на электродах 1 грамм-эквивалента вещества.  [c.28]

---

Глава 19. Проводники и диэлектрики в электрическом поле

В школьном курсе физики есть раздел, посвященный электрическим свойствам проводников и диэлектриков и их поведению во внешнем электрическом поле. В необходимый минимум знаний по этому вопросу входит понимание явления электростатической индукции и его механизмов в проводниках и диэлектриках, а также умение находить в простейших ситуациях индуцированные в проводниках и диэлектриках заряды. Кратко рассмотрим эти вопросы.

В состав атомов входят заряженные частицы (электроны и протоны). Поэтому любое тело содержит огромное количество зарядов. Число протонов и число электронов в составе незаряженного тела одинаково, заряженное тело содержит разные количества протонов и электронов.

В зависимости от того, являются ли заряды внутри тела свободными или связанными, все вещества делятся на проводники, диэлектрики (или изоляторы) и полупроводники. В проводниках электрические заряды могут свободно перемещаться, и потому такие тела проводят электрический ток. К проводникам относятся все металлы, в которых носителями заряда являются «оторвавшиеся» от атомов валентные электроны (свободные электроны), а также растворы электролитов (кислот, щелочей и солей), в которых перемещаются положительные и отрицательные ионы.

В диэлектриках все заряды «привязаны» к покоящимся атомам и не могут перемещаться. Поэтому диэлектрики не проводят электрический ток. К диэлектрикам, например, относятся: газы, пластмассы, эбонит, резина, дистиллированная вода.

Вещества, занимающие по своей проводимости промежуточное положение между проводниками и диэлектриками, называются полупроводниками. Типичными полупроводниками являются кристаллические германий и кремний. В полупроводниках свободные носители заряда есть, но их мало. Не следует, однако, думать, что полупроводники являются просто «плохими» проводниками или «плохими» изоляторами. Промежуточная проводимость полупроводников приводит ко многим необычным их свойствам, которые отличают полупроводники как от проводников, так и от диэлектриков. С этими свойствами связаны многие применения полупроводников в технике.

При помещении проводника в электрическое поле свободные носители заряда внутри проводника перемещаются и на его поверхности образуются области положительного и отрицательного заряда. Такое явление разделения зарядов в проводнике под действием внешнего электрического поля называется электростатической индукцией или поляризацией проводника. В результате поляризации электрическое поле в пространстве изменяется и становится равным сумме внешнего поля и поля индуцированных зарядов. Можно доказать, что перемещение зарядов в проводнике будет происходить до тех пор, пока суммарное поле внутри проводника не станет равным нулю, а на его поверхности — перпендикулярным поверхности.

Такое свойство проводника позволяет находить индуцированные на его поверхности заряды. Для этого нужно ввести эти заряды как некоторые неизвестные величины, затем найти поле, создаваемое этими зарядами и суммарное поле, равное векторной сумме внешнего поля и поля индуцированных зарядов, приравнять суммарное поле внутри проводника к нулю. Решение полученного уравнения и позволит найти индуцированные заряды.

В диэлектрике поляризация также происходит, однако механизмы этого явления — другие. Как правило, молекулы диэлектрика являются полярными, т.е. какая-то область молекулы заряжена положительно, какая-то — отрицательно. При помещении диэлектрика во внешнее поле молекулы поворачиваются, и на определенные участки поверхности диэлектрика «выходят» своими положительными областями, на другие — отрицательными. В результате на поверхности диэлектрика образуются области положительного и отрицательного заряда, но при разрезании диэлектрика (в отличие от разрезания проводника) получившиеся части будут незаряженными. Благодаря поляризации диэлектрика поле в нем ослабляется, но не становится равным нулю. Характеристика диэлектрика , которая показывает, во сколько раз ослабляется поле в нем, называется диэлектрической проницаемостью.

Рассмотрим в рамках данного фактического материала задачи первой части.

В задаче 19.1.1 из нижеперечисленного списка веществ проводником электрического тока является металл — свинец (ответ 3).

В задаче 19.1.2 диэлектриком является мел (ответ 1; алюминий и железо — металлы, т.е. проводники тока, в водопроводной воде растворены различные соли в таком количестве, что она является прекрасным проводником электрического тока).

Как отмечалось ранее, при внесении металлического тела в электрической поле (задача 19. 1.3) на поверхности тела индуцируются электрические заряды, сумма которых равна нулю. Все остальные предложенные ответы неверны: для приобретения электрического заряда телу нужно сообщить или забрать у него электроны, заряды не могут индуцироваться в объеме проводника — их невозможно там удержать.

Взаимодействие между зарядом и незаряженным диэлектрическим телом возникает (задача 19.1.4), причем это взаимодействие –— притяжение (ответ 2). Это взаимодействие возникает благодаря поляризации: из-за ориентации молекул диэлектрика часть поверхности тела, обращенная к заряду, приобретает заряд противоположного знака, дальняя от заряда часть поверхности тела — заряд того же знака (см. рисунок).

Поэтому возникнет две силы — притяжение близких участков и отталкивание дальних. Но поскольку индуцированные заряды — одинаковы по величине, а кулоновское взаимодействие убывает с ростом расстояния, притяжение сильнее отталкивания, и тело будет притягиваться к заряду.

Как указывалось во введении к настоящей главе, части металлического тела, внесенного в электрическое поле и разрезанного там (задача 19.1.5) будут заряжены. Поскольку направление вектора напряженности совпадает с направлением силы, действующей на положительный заряд, часть будет заряжена положительно, часть — отрицательно (ответ 2). Если тело является диэлектриком, то его части будут незаряженными (задача 19.1.6 — ответ 1).

После соединения проводником (задача 19.1.9) два металлических тела и соединяющий проводник будут представлять собой единое проводящее тело. Поэтому потенциалы любых точек этого тела должны быть одинаковы. Следовательно, выровняются потенциалы сфер (ответ 1).

В задачах с заземлением (задача 19.1.10) рассматривается следующая модель Земли: это проводящий шар с размерами, много большими размеров любых тел, имеющихся в задаче. Поэтому для потенциала Земли можно использовать формулу (18. 8), которая для любых зарядов, с которыми мы имеем дело, дает нулевой результат. Поэтому при заземлении тела его потенциал становится равным нулю (ответ 2).

Сила взаимодействия противоположных электрических зарядов при внесении между ними диэлектрической пластинки (задача 19.2.1) увеличится (ответ 2). Действительно, в поле зарядов на поверхности пластинки будут индуцироваться заряды: ближе к положительному — минусы, ближе к отрицательному — плюсы (см. рисунок). В результате на каждый точечный наряду с той же самой силой притяжения к другому заряду (а она, конечно, не меняется, ведь принцип суперпозиции говорит о том, что все заряды взаимодействуют независимо) будут действовать две дополнительные силы. Это будет сила притяжения к зарядам того же знака и отталкивания от зарядов противоположного. А поскольку заряды противоположного знака ближе, сила притяжения будет больше. Возникновение дополнительной силы, направленной к пластинке, будет восприниматься как увеличение силы притяжения.

Как отмечалось выше (задача 19.1.7) потенциал электрического поля во всех точках проводящего тела одинаков. Поэтому можно ввести понятие потенциала проводящего тела, который определяется как потенциал электрического поля в любой точке этого тела. Поэтому для потенциала металлического шара из задачи 19.2.2 имеем , где , — заряд шара, — его радиус. Потенциал поля шара на расстоянии двух радиусов от его поверхности и, следовательно, трех радиусов от центра шара равен , т.е. одной трети от потенциала шара. Отсюда находим В (ответ 2).

Потенциал каждой капли ртути (задача 19.2.3) равен , где , — заряд капли, — ее радиус. После слияния заряд большой капли равен , а радиус , где — число капель (последнее следует из того, что объем большой капли равен сумме объемов капель). Отсюда находим потенциал большой капли

(ответ 2).

Поскольку после соединения шары будут представлять собой единое металлическое тело (задача 19. 2.4), то заряд разделится между ними так, что потенциалы шаров будут одинаковы. Поэтому для зарядов шаров и выполнено условие

Отсюда находим (ответ 4).

Согласно принципу суперпозиции потенциал каждой точки складывается из потенциала, создаваемого в этой точке всеми зарядами. Поэтому потенциалы и внутренней и внешней сферы (задача 19.2.5) создаются зарядами внутренней и внешней сфер. А поскольку потенциал в любой точке внутри сферы определяется ее радиусом сферы (см. (18.8)), получаем

Аналогично находим потенциал внешней сферы

Отсюда находим

(ответ 3).

Чтобы найти разность потенциалов между двумя проводниками нужно мысленно перенести пробный заряд с одного из них на другой, найти работу, совершаемую электрическим полем при этом, разделить работу на величину пробного заряда. В задаче 19.2.6 между пластинками будет однородное поле с напряженностью . Поэтому работа поля над пробным зарядом при его перемещении с одной пластинки на другую есть . С другой стороны, работа поля следующим образом связана с разностью потенциалов . Отсюда находим разность потенциалов пластин

(ответ 3).

Поскольку напряженность поля между двумя параллельными пластинками, заряженными одинаковым зарядом равна нулю (см. задачу 18.2.8), то при перенесении пробного заряда с одной пластины на другую поле не совершает работу. Следовательно, разность потенциалов между такими пластинками в задаче 19.2.7 равна нулю (ответ 4).

В задаче 19.2.8 заряды распределятся только по внешней поверхности полого шара (если бы весь заряд или какая-то его часть находилась на внутренней поверхности, то в объеме проводника было бы электрическое поле, чего быть не должно). А поскольку заряд, расположенный на поверхности сферы, создает поле только снаружи этой сферы, то напряженность будет отлична от нуля только в области 3. Поэтому правильный ответ в задаче — 4.

В задаче 19.2.9 заряды индуцируются и на внешней и на внутренней поверхностях полого шара, причем их сумма равна нулю. Результирующее поле будет создаваться центральным зарядом и индуцированными зарядами, которые, фактически, представляют собой равномерно заряженные сферы. А поскольку поле сферы равно нулю внутри этой сферы, то суммарное поле в полости (в области 1) равно полю точечного заряда, т.е. не равно нулю. Внутри металлического тела (в области 2) поле равно нулю, как и внутри любого проводника. Снаружи шара поля индуцированных зарядов компенсируют друг друга, поэтому суммарное поле равно полю точечного заряда, т.е. не равно нулю. Поэтому правильный ответ в этой задаче — 2.

В задаче 19.2.10 на внешней и внутренней поверхности сферической оболочки будут индуцироваться такие заряды, что суммарное поле (внешнее плюс поле индуцированных зарядов) внутри оболочки будет равняться нулю. Пусть на внутренней поверхности будет индуцирован заряд — , тогда на внешней поверхности будет индуцирован заряд . Поле внутри оболочки (в области 2) будет создаваться только точечным зарядом и зарядами внутренней поверхности (заряд внешней поверхности благодаря ее сферичности в этой области электрического поля не создает). С другой стороны это поле равно нулю. Отсюда заключаем, что заряд внутренней поверхности оболочки противоположен по знаку центральному точечному заряду и равен ему по величине . Следовательно, заряд внешней поверхности оболочки центральному заряду (ответ 1).

Сведения о проводниках, диэлектриках, сверхпроводимости, что такое заземляющий проводник

Понятия проводников и диэлектриков получили широкое распространение в связи с использованием электроэнергии. Их суть заключается в различном поведении в электрическом поле и в отношении переноса электрических зарядов. Если не рассматривать идеальные случаи, то граница между проводниками и диэлектриками несколько размыта. При определенных условиях вещество, являющееся проводником, может проявить свойства диэлектрика и наоборот.

Проводники и изоляторы

Проводники

К проводникам относятся вещества, которые способны оказывать наименьшее сопротивление протекающему току. Поскольку электрический ток, например, передаваемый по проводам, представляет собой движение заряженных частиц под действием электрического поля, то проводимость обеспечивается наличием достаточного их количества. Носителями могут выступать:

• Электроны;
• Ионы.

Если принять верхнюю границу удельного сопротивления проводников 10-5 Ом·м, то к ним относятся металлы, растворы солей, ионизированный газ (плазма).

Разряд плазмы в тиратроне

Большинство металлов являются хорошими проводниками. Наилучшим проводником является серебро.

Проводники электрического тока, у которых носителями заряда являются электроны, а это, в основном, твердые вещества, в том числе и металлы, относятся к проводникам первого рода. Те вещества, у которых проводимость обеспечивается при помощи ионов (растворы, плазма), относятся к проводникам второго рода.

Такой элемент, как углерод, имея разную структуру, проявляет двоякие свойства. Так, в виде графита или угля он является хорошим проводником, а алмаз – практически идеальным изолятором.

Проводимость большинства веществ сильно зависит от посторонних примесей. Самый простой пример – вода. В зависимости от степени очистки, удельное сопротивление воды может изменяться в десятки и сотни раз. Проводимость воды вызвана наличием ионов при электролитической диссоциации растворенных примесей. Очищенная вода (дистиллят) обладает свойствами диэлектрика.

Свойство воды изменять сопротивление в различных условиях следует учитывать при монтаже заземлителей, поскольку проводящие свойства грунта во многом зависят от наличия в нем влаги и солей. Заземляющие проводники, выполняющие свои функции в обычную погоду, в период засухи или полного промерзания грунта у заземляемых конструкций практически полностью теряют свои функции. Наоборот, те устройства, которые заземлились в неблагоприятных условиях: в засуху или мороз, при обычной погоде многократно повышают безопасность.

Заземление

Диэлектрики

В отличие от проводников, диэлектрики не проводят электроток, то есть являются изоляторами. Принято относить к диэлектрикам материалы, у которых удельное электрическое сопротивление составляет 108 Ом·м и выше.

Диэлектрики характеризуются большим количеством параметров, которые имеют различную степень важности, в зависимости от области применения. До начала развития электроники диэлектрики использовались, в подавляющем большинстве, в качестве изоляционных материалов. В данной области основным параметром диэлектриков являлось их удельное сопротивление, пробивное напряжение (электрическая прочность).

Остальные параметры относятся к физико-химическим свойствам:

• Плотность;
• Прочность;
• Температура плавления;
• Гигроскопичность.

Последний параметр важен тем, что наличие влаги в составе материала резко снижает удельное сопротивление и в определенных условиях может перенести хороший диэлектрик в область проводников (сухая древесина – влажная древесина).

Диэлектрические перчатки

Диэлектрики, работающие в цепях с высокочастотным током, классифицируются по:

• Диэлектрической проницаемости;
• Тангенсу угла потерь.

Данные характеристики являются основополагающими при изготовлении конденсаторов.

Ряд уникальных свойств присутствует только у диэлектриков и позволяет конструировать на их основе радиоэлектронные компоненты специального назначения. Это такие свойства, как:

• Пьезоэлектричество;
• Сегнетомагнетизм;
• Сегнетоэлектричество;
• Пироэлектричество;
• Электретность.

Пьезоэлектрический излучатель

Основное назначение диэлектриков, как изоляционных материалов – предохранение утечек тока и предотвращение несчастных случаев и аварий. Данные мероприятия зачастую дублируют, устанавливая заземляющие проводники, которые отводят нежелательный потенциал на корпусе аппаратуры на заземление.

Полупроводники

Данный класс веществ занимает промежуточное место между проводниками и диэлектриками. Полупроводники характеризуются сильной зависимостью проводимости от концентрации примесей, причем, в отличие от проводников, проводимость может иметь иную природу. Все зависит от того, каким образом атомы примесей встраиваются в кристаллическую решетку исходного вещества.

Если в металлах и жидкостях ток вызван движением свободных электронов или ионов, то в полупроводниках для высвобождения свободных электронов требуется некоторая энергия, поэтому при повышении температуры проводимость полупроводников увеличивается, а при понижении они начинают приобретать свойства диэлектриков. Увеличение сопротивления объясняется отсутствием свободных носителей заряда при низких температурах. Еще одна особенность – наличие «дырочной проводимости». Дырка – это виртуальный положительный заряд, вызванный отсутствием электрона в оболочке атома. Электрон с соседней оболочки может занять это место, и тогда получится, что положительный заряд сместится на его место. К полупроводниковым материалам неприменима формула сопротивления проводников.

К наиболее известным полупроводниковым материалам относятся кремний, германий, галлий, индий, селен. В настоящее время в основном только кремний и германий используются в чистом виде, а во многих областях электроники находят применение сложные полупроводники, которые представляют собой химические соединения: арсенид галлия, сульфид цинка и другие.

Монокристалл германия

Сверхпроводимость

Некоторые вещества, охлажденные до температуры вблизи абсолютного нуля, скачкообразно теряют свое сопротивление току, которое не просто уменьшается, а исчезает полностью. При этом длина проводника может иметь абсолютно любое значение, ограниченное только объемом охлаждающего сосуда. Открытие данного явления положило начало изучению сверхпроводимости и путям его практического использования. Основным препятствием широкому распространению сверхпроводящих материалов являются большие затраты на создание и поддержку низких температур в диапазоне единиц градусов Кельвина (температура жидкого гелия).

В результате исследований созданы материалы, которым свойственна высокотемпературная сверхпроводимость. Температура перехода в сверхпроводящее состояние у таких веществ составляет уже десятки и сотни градусов Кельвина, что позволяет использовать более дешевый сжиженный азот вместо дорогостоящего гелия.

Высокотемпературные сверхпроводники нашли распространение при изготовлении мощных электромагнитов ускорителей частиц. Изготовление источников электромагнитного поля из традиционной меди затрудняется ввиду огромных токов, которые вызывают нагрев обмоток.

Сверхпроводящий материал, не имея сопротивления, не подвержен тепловому действию тока и может коммутировать любую мощность.

Для сверхпроводников характерен эффект Мейснера, который заключается в том, что линии внешнего магнитного поля выталкиваются за пределы сверхпроводника, и внутри его магнитное поле отсутствует.

Сверхпроводящий кабель

Как уже говорилось, проводники и диэлектрики не всегда имеют четкую границу между собой, поэтому для различных сфер применения оговариваются  пределы проводимости для отдельных веществ и материалов с учетом условий применения. Следует учитывать, что многие диэлектрики, оказывающие большое сопротивление постоянному току, могут работать совсем иначе, когда к ним приложено переменное напряжение.

Видео

Оцените статью:

Какие материалы относятся к проводникам — MOREREMONTA

Проводни́к — вещество, среда, материал, хорошо проводящие электрический ток [1] [2] .

В проводнике имеется большое число свободных носителей заряда, то есть заряженных частиц, которые могут свободно перемещаться внутри объёма проводника и под действием приложенного к проводнику электрического напряжения создают ток проводимости [3] . Благодаря большому числу свободных носителей заряда и их высокой подвижности значение удельной электропроводности проводников велико.

С точки зрения электродинамики проводник — среда с большим на рассматриваемой частоте значением тангенса угла диэлектрических потерь (tgδ >> 1) [4] , в такой среде сила тока проводимости много больше силы тока смещения. При этом под идеальным проводником (сверхпроводником) понимают среду с бесконечно большим значением tgδ, прочие проводники называют реальными или проводниками с потерями.

Проводниками называют также части электрических цепей — соединительные провода [5] , металлические шины и др.

Среди наиболее распространённых твёрдых проводников известны металлы, полуметаллы, углерод (в виде угля и графита). Пример проводящих жидкостей при нормальных условиях — ртуть, электролиты, при высоких температурах — расплавы металлов. Пример проводящих газов — ионизированный газ (плазма). Некоторые вещества, при нормальных условиях являющиеся изоляторами, при внешних воздействиях могут переходить в проводящее состояние, а именно проводимость полупроводников может сильно варьироваться при изменении температуры, освещённости, легировании и т. п.

Микроскопическое описание проводников связано с электронной теорией металлов. Наиболее простая модель описания проводимости известна с начала прошлого века и была развита Друде.

Проводники, в которых преобладает электронная проводимость, обусловленная движением электронов, относят к проводникам первого рода. К проводникам второго рода относят проводники с ионной проводимостью (электролиты).

Основным показателем, характеризующим проводниковые материалы, является электропроводность. Способность проводникового материала оказывать сопротивление прохождению тока оценивается удельным электрическим сопротивлением. Наибольшей проводимостью обладают чистые металлы, образующие группу материалов высокой проводимости. Другую группу проводниковых материалов составляют сплавы высокого сопротивления.

Проводники высокой проводимости обладают удельным электрическим сопротивлением не более 0,05 мкОмм. Их применяют для изготовления обмоток электрических машин и трансформаторов, монтажных и установочных электрических проводов и кабелей. К проводникам высокой проводимости относятся медь, алюминий, железо, серебро, молибден и др.

Медь — основной проводниковый материал. По электропроводности она уступает лишь серебру. В качестве проводникового материала используют медь марок Ml и МО.

Медь марки Ml содержит до 0,1 % примесей, МО — не более 0,05 %. Медную проволоку получают горячей прокаткой медных болванок в катанку с последующим протягиванием без подогрева. В результате холодной протяжки получается твердая медь (МТ), обладающая высокой прочностью, твердостью и упругостью. Твердую медь марки МТ применяют, когда необходимо обеспечить высокую прочность и сопротивление истиранию: контактные провода, коллекторные пластины электрических машин, токоведущие жилы кабелей и проводов.

После отжига с последующим охлаждением получают мягкую медь с проводимостью на 3—5 % выше, чем у твердой. Мягкая отожженная медь применяется в основном для изготовления изолированных обмоточных и монтажных проводов, в тех случаях, когда важна гибкость и пластичность, а прочность не имеет большого значения.

Для изделий повышенной прочности и износостойкости применяются сплавы меди — латуни и бронзы с кадмием и бериллием. Удельное электрическое сопротивление латуни больше, чем меди. Из нее изготовляют проводниковые детали резисторов, конденсаторов, катушек и др. Кадмиевые бронзы используются для изготовления контактов и коллекторных пластин, бериллиевые бронзы — для токоведущих пружин, щеткодержателей, скользящих контактов; электродов и зажимов.

Для электрифицированных железных дорог применяют медные, бронзовые и низколегированные контактные провода. Медные контактные провода производятся из твердотянутой меди с удельным электрическим сопротивлением 0,018 мкОмм. Бронзовые контактные провода по сравнению с медными и низколегированными более прочные и износостойкие. Однако они обладают меньшей проводимостью, что увеличивает потери электроэнергии в контактной сети. Для снижения потерь электроэнергии в состав бронзы вводят легирующие элементы (цирконий, кадмий, магний, никель, цинк и др.), повышающие износостойкость проводов и оказывающие незначительное влияние на их проводимость. В низколегированных контактных проводах в качестве легирующих компонентов применяют олово, магний, цирконий, кремний и др. Низколегированные контактные провода меньше разупрочняются под действием нагрева тяговыми токами и растягивающих нагрузок, чем медные. Они могут длительно работать при температуре нагрева ПО °С, оказывают более высокое сопротивление разрыву.

Медные и в небольшом количестве бронзовые проволоки применяются для изготовления неизолированных проводов несущих тросов цепных контактных подвесок, там, где требуется большая электропроводимость троса.

Алюминий — главный заменитель меди в качестве проводникового материала, но его электрическое сопротивление больше, чем меди. Поэтому сечение алюминиевого провода больше медного. Алюминий применяется в качестве проводов в воздушных линиях электропередач и кабельных изделиях; для изготовления конденсаторной фольги, пластин воздушных конденсаторов, а также для изготовления обмоток вращающихся электрических машин с малой тепловой нагрузкой на обмотки и др.

Алюминиевый провод легче медного в 3,3 раза, устойчивый против коррозии: благодаря пленке оксидов неизолированные алюминиевые провода могут длительно работать на открытом воздухе. При холодном деформировании алюминий становится довольно твердым, а после отжига — мягким. Выпускают алюминиевую проволоку следующих марок: АТП — твердая повышенной прочности; АТ — твердая; АПТ — полутвердая; AM — мягкая. По мере снижения твердости проволоки уменьшается предел ее прочности при растяжении. На воздухе алюминий окисляется и покрывается тонкой оксидной пленкой с большим электрическим сопротивлением. Эта пленка предохраняет алюминий от коррозии, но создает большое переходное сопротивление в местах контакта проводов и делает невозможной пайку алюминия обычными методами. Однако при небольших напряжениях оксидная пленка алюминия может служить естественной межвитковой изоляцией. Оксидная изоляция получила широкое применение в производстве электролитических конденсаторов и микросхем.

При необходимости обеспечения большей прочности используются сплавы алюминия с добавками магния и кремния.

Главным проводниковым сплавом на основе алюминия является альдрей, содержащий 0,5 % магния, 0,7 % кремния, 0,3 % железа. У альдрея механическая прочность примерно равна прочности меди, а по легкости он соответствует алюминию.

Проводниковое железо — это низкоуглеродистые (до 0,15 % углерода) качественные стали, а также стали обыкновенного качества, из них изготовляют токопроводящие шины и электроды для печей. Стальная проволока применяется в качестве сердечников биметаллических проводов для повышения их прочности (стальной провод, покрытый медью). Из сталемедных и сталеалюминиевых проводов производят несущие тросы контактных подвесок контактной сети. Такие провода используются в тех случаях, когда большая проводимость несущего троса не требуется.

Серебро имеет самое низкое удельное сопротивление, используется в качестве электрических контактов в электрических аппаратах и в составе припоев.

Вольфрам и молибден применяются при изготовлении электровакуумных приборов. Тугоплавкость и высокая твердость вольфрама позволяет использовать его для изготовления размыкающих контактов в электрических аппаратах.

Сплавы высокого сопротивления должны выдерживать высокую температуру, не окисляясь и не расплавляясь. Они обладают удельным электрическим сопротивлением не менее 0,3 мкОмм. Сплавы высокого сопротивления применяются для изготовления реостатов, термопар, электронагревательных приборов, электрических печей сопротивления.

Сплавы высокого сопротивления можно разделить на сплавы для проволочных резисторов (манганин, константан) и для электронагревательных элементов (нихром, фехраль, хромаль).

Манганин — это сплав на основе меди, содержащий 12 % Мп и 3 % Ni. Манганин — пластичный материал, после прокатки и волочения получают проволоку диаметром до 0,02 мм. Его электрическое сопротивление очень мало зависит от температуры. При температуре плюс 60 °С манганиновая проволока окисляется, ее применяют в стеклянной изоляции, которая отличается высокими электроизоляционными свойствами, нагрево- и влагостойкостью, но пониженной гибкостью.

Константан — сплав меди с никелем (40 % никеля). Констан- тан имеет низкий коэффициент температурного сопротивления. При нагревании до температуры 900 °С константан окисляется с образованием оксидной изолирующей пленки. Это позволяет применять константан для изготовления реостатов и резисторов без межвитковой изоляции. Манганин и константан не могут длительно работать при высоких температурах, так как начинают интенсивно окисляться. Поэтому изделия, работающие при температурах 800—1200 °С, изготовляются из нихромов, фехралей, хрома- лей. Нагревостойкость проволоки и лент из этих сплавов обеспечивается благодаря введению в состав сплавов металлов, которые при нагреве на воздухе образуют сплошную поверхностную оксидную пленку. Эта пленка надежно защищает сплавы от воздействия кислорода воздуха.

Нихром состоит из никеля и хрома (например, Х20Н80). Иногда в состав нихрома вводят железо для улучшения обрабатываемости сплава и снижения его стоимости. Однако железо легко окисляется и снижает нагревостойкость сплава.

Хром придает высокую тугоплавкость оксидным поверхностным пленкам. При резких сменах температуры происходит растрескивание оксидных пленок, в результате чего кислород воздуха проникает в трещины и продолжает процесс окисления. Поэтому при многократном кратковременном включении электронагревательных элементов из нихрома он перегорает быстрее, чем в случае непрерывной работы при той же температуре. Для увеличения срока службы трубчатых нагревательных элементов нихромовую проволоку помещают в трубки из стойкого к окислению металла и заполняют их диэлектрическим порошком с высокой теплопроводностью. Такие нагревательные элементы применяют в электрических кипятильниках, комбинированных котлах систем отопления пассажирских вагонов, которые могут работать длительное время.

Фехраль (например, Х13Ю4) и хромаль (например, 0X23 Ю5) — хромоалюминиевые сплавы. Они дешевле нихрома, более твердые и хрупкие, обладают высокими жаростойкостью и электрическим сопротивлением. Чем выше содержание в сплавах хрома, алюминия, тем выше окалиностойкость и рабочая температура нагревательного элемента. Из них получают проволоку большого диаметра и ленты с большим поперечным сечением. Их используют в электронагревательных устройствах большой мощности и промышленных электрических печах.

По агрегатному состоянию.

Газы при низких значения напряжённости электрического поля не являются проводниками. При высоких значениях напряжённости электрического поля, начинается ударная ионизация – носители заряда электроны и ионы. При сильной ионизации и равенстве в единице объеме электронной и ионов – плазма.

Применение: газоразрядные приборы.

а) Электролиты (водные растворы кислот, щёлочей, солей) – носители заряда ионы вещества, при этом состав электролита постепенно изменяется, и на электродах выделяются продукты электролиза.

Применение: электролитические конденсаторы, покрытие металлов слоем другого металла (гальваностегия), получение копий с предметов (гальванопластика), очистка металлов (рафинирование).

б) Расплавленные металлы (имеют высокую температуру, ртуть Hg t_плавHg=-39 0 С и галлий Ga t_плавGa=29,7 0 С) – носители заряда электроны.

Применение: в литейном производстве, ртутные лампы, галлий в полупроводниковой технике (легирующий элемент для германия), низкотемпературные припои.

Металлы и сплавы – носители заряда электроны.

Применение: токопроводящие части электрических машин, аппаратов и сетей.

По удельному электрическому сопротивлению.

Высокой проводимости (ρ≤0,05 мкОм∙м).

Применение: контакты, электроды конденсаторов, радиочастотные кабели.

Применение: жилы проводов и кабелей.

Применение: контакты, электроды, фотоэлементы.

Применение: провода для ЛЭП, жилы проводов и кабелей.

Применение: провода ЛЭП не большой мощности.

е) Металлический натрий Na.

Применение: провода и кабели в полиэтиленовой оболочке.

Высокого сопротивления (ρ≥0,3 мкОм∙м).

а) Манганин сплав Cu – Mn – Ni.

Применение: образцовые резисторы.

б) Константан сплав Cu – Ni – Mn.

Применение: реостаты и электронагревательные приборы.

в) Сплавы на основе железа (нихромы Fe – Ni – Cr, фехрали Fe – Cr – Al).

Применение: электронагревательные элементы.

Сверхпроводники (ρ=0) при температурах близких к абсолютному нулю по шкале Кельвина -273,15 0 С.

Алюминий Al, олово Sn, свинец Pb.

Криопроводники (ρ≈0) при температурах ниже -173 0 С, но не переходя в сверхпроводящее состоянии.

Алюминий Al, медь Cu, бериллий Be.

Применение: провода ЛЭП большой мощности, жилы кабелей, электрические машины, трансформаторы.

Электропроводность проводниковых материалов Электропроводность твёрдых проводников.

Металлы и сплавы являются кристаллическими телами. Кристаллическое строение характеризуется закономерным (упорядоченным) расположением атомов в пространстве, связанных с соседними при помощи валентных электронов, которые могут перемещать. Если соединить атомы линиями, то получиться пространственная кристаллическая решётка.

Электроны в металле, при отсутствии внешнего электрического поля, совершают хаотическое движение, а ионы в узлах кристаллической решётки совершают тепловые колебания. Под действием внешнего электрического поля электроны приобретают направленное движение, причём энергия, которую электрическое поле затрачивает на перемещение электронов, переходит в запас самих электронов. Когда на пути электронов оказывается ион, происходит столкновение, это и естьсопротивление проводника. Во время столкновений электроны отдают энергию ионам и начинают новый разбег и т.д. Ион, получив от электрона энергию, начинает колебаться с большей амплитудой, поэтому увеличивается температура проводника.

Удельная проводимость металлов и сплавов

где q – заряд электрона;

n – число электронов в единице объёма;

µ – подвижность электрона;

λ – средняя длина свободного пробега электрона между двумя соударениями с узлами решётки;

m – масса электрона;

υ_т – средняя скорость теплового движения свободного электрона.

10 примеров электрических проводников и изоляторов

Что делает материал проводником или изолятором? Проще говоря, электрические проводники — это материалы, которые проводят электричество, а изоляторы — это материалы, которые этого не делают. Проводит ли вещество электричество, зависит от того, насколько легко в нем движутся электроны.

Электропроводность зависит от движения электронов, потому что протоны и нейтроны не движутся — они связаны с другими протонами и нейтронами в атомных ядрах.

Conductors Vs. Изоляторы

Валентные электроны подобны внешним планетам, вращающимся вокруг звезды. Они достаточно притягиваются к своим атомам, чтобы оставаться на месте, но не всегда требуется много энергии, чтобы сбить их с места — эти электроны легко переносят электрические токи. Неорганические вещества, такие как металлы и плазма, которые легко теряют и приобретают электроны, возглавляют список проводников.

Органические молекулы в основном изоляторы, потому что они удерживаются вместе ковалентными (общими электронными) связями, а также потому, что водородные связи помогают стабилизировать многие молекулы. Большинство материалов не являются ни хорошими проводниками, ни хорошими изоляторами, а находятся где-то посередине. Они плохо проводят, но если подано достаточно энергии, электроны будут двигаться.

Некоторые материалы в чистом виде являются изоляторами, но будут проводить, если они легированы небольшим количеством другого элемента или содержат примеси. Например, большая часть керамики — отличные изоляторы, но если вы легируете их, вы можете создать сверхпроводник. Чистая вода является изолятором, грязная вода имеет слабую проводимость, а соленая вода с ее свободно плавающими ионами — хорошо.

10 Электропроводников

Лучшим проводником в условиях обычной температуры и давления является металлический элемент серебра. Однако серебро не всегда является идеальным выбором в качестве материала, потому что оно дорогое и подвержено потускнению, а оксидный слой, известный как потускнение, не является проводящим.

Точно так же ржавчина, зелень и другие оксидные слои снижают проводимость даже в самых прочных проводниках. Наиболее эффективные электрические проводники:

1. Серебро
2. Золото
3. Медь
4. Алюминий
5. Меркурий
6. Сталь
7. Железо
8. Морская вода
9. Бетон
10. Меркурий

К другим прочным проводникам относятся:

• Платина
• Латунь
• Бронза
• Графит
• Грязная вода
• Лимонный сок

10 Изоляторы электрические

Электрические заряды не проходят свободно через изоляторы.Во многих случаях это идеальное качество — для покрытия или создания барьера между проводниками часто используются прочные изоляторы, чтобы держать электрические токи под контролем. Это можно увидеть на проводах и кабелях с резиновым покрытием. Самые эффективные электроизоляторы:

1. Резина
2. Стекло
3. Чистая вода
4. Масло
5. Воздух
6. Алмаз
7. Сухая древесина
8. Сухая вата
9. Пластик
10. Асфальт

К другим прочным изоляторам относятся:

• Стекловолокно
• Сухая бумага
• Фарфор
• Керамика
• Кварц

Другие факторы, влияющие на проводимость

Форма и размер материала влияют на его проводимость. Например, толстый кусок материала будет проводить лучше, чем тонкий кусок того же размера и длины. Если у вас есть два куска материала одинаковой толщины, но один короче другого, более короткий будет проводить лучше, потому что более короткий кусок имеет меньшее сопротивление, почти так же, как легче протолкнуть воду через короткую трубу, чем длинный.

Температура также влияет на проводимость. С повышением температуры атомы и их электроны получают энергию. Некоторые изоляторы, такие как стекло, являются плохими проводниками в холодном состоянии, но хорошими проводниками в горячем состоянии; большинство металлов являются лучшими проводниками в холодном состоянии и менее эффективными проводниками в горячем состоянии.Некоторые хорошие проводники становятся сверхпроводниками при чрезвычайно низких температурах.

Иногда сама проводимость изменяет температуру материала. Электроны проходят через проводники, не повреждая атомы и не вызывая износа. Однако движущиеся электроны испытывают сопротивление. Из-за этого протекание электрического тока может нагревать проводящие материалы.

проводников, изоляторов и потока электронов | Основные понятия электричества

Электроны атомов разных типов имеют разную степень свободы передвижения.В некоторых типах материалов, таких как металлы, внешние электроны в атомах настолько слабо связаны, что они хаотично перемещаются в пространстве между атомами этого материала не более чем под воздействием тепловой энергии комнатной температуры. Поскольку эти практически несвязанные электроны могут свободно покидать свои соответствующие атомы и плавать в пространстве между соседними атомами, их часто называют свободными электронами .

Проводники и изоляторы

В других типах материалов, таких как стекло, электроны атомов имеют очень небольшую свободу передвижения.Хотя внешние силы, такие как физическое трение, могут заставить некоторые из этих электронов покинуть свои соответствующие атомы и перейти к атомам другого материала, они не очень легко перемещаются между атомами внутри этого материала.

Эта относительная подвижность электронов в материале известна как электрическая проводимость . Электропроводность определяется типами атомов в материале (количество протонов в ядре каждого атома определяет его химическую идентичность) и тем, как атомы связаны друг с другом.Материалы с высокой подвижностью электронов (много свободных электронов) называются проводниками , в то время как материалы с низкой подвижностью электронов (мало или совсем отсутствуют свободные электроны) называются изоляторами . Вот несколько распространенных примеров проводников и изоляторов:

Проводники серебро медь золото алюминий утюг сталь латунь бронза ртуть графит грязная вода бетон

Изоляторы стекло каучук масло асфальт стекловолокно фарфор керамика кварц (сухое) хлопок (сухая) бумага (сухое) дерево пластик воздух алмаз чистая вода

Следует понимать, что не все проводящие материалы имеют одинаковый уровень проводимости, и не все изоляторы одинаково устойчивы к движению электронов. Электропроводность аналогична прозрачности некоторых материалов для света: материалы, которые легко «проводят» свет, называются «прозрачными», а те, которые этого не делают, — «непрозрачными». Однако не все прозрачные материалы одинаково светопроводят. Оконное стекло лучше, чем большинство пластиков, и, конечно, лучше, чем «прозрачное» стекловолокно. Так же и с электрическими проводниками, одни лучше других.

Например, серебро является лучшим проводником в списке «проводников», предлагая более легкий проход для электронов, чем любой другой упомянутый материал.Грязная вода и бетон также считаются проводниками, но эти материалы обладают значительно меньшей проводимостью, чем любой металл.

Также следует понимать, что некоторые материалы изменяют свои электрические свойства в различных условиях. Стекло, например, является очень хорошим изолятором при комнатной температуре, но становится проводником при нагревании до очень высокой температуры. Такие газы, как воздух, обычно изолирующие материалы, также становятся проводящими при нагревании до очень высоких температур. Большинство металлов при нагревании становятся хуже проводниками, а при охлаждении — лучше. Многие проводящие материалы становятся идеально проводящими (это называется сверхпроводимостью , ) при чрезвычайно низких температурах.

Электронный поток / Электрический ток

Хотя нормальное движение «свободных» электронов в проводнике является случайным, без определенного направления или скорости, электроны могут скоординированно перемещаться через проводящий материал. Это равномерное движение электронов мы называем электричеством или электрическим током .Чтобы быть более точным, его можно было бы назвать динамическим электричеством в отличие от статического электричества , которое представляет собой неподвижное накопление электрического заряда. Подобно воде, текущей через пустоту трубы, электроны могут перемещаться в пустом пространстве внутри и между атомами проводника. На наш взгляд проводник может показаться твердым, но любой материал, состоящий из атомов, по большей части представляет собой пустое пространство! Аналогия с потоком жидкости настолько уместна, что движение электронов через проводник часто называют «потоком». ”

Здесь можно сделать примечательное наблюдение. Поскольку каждый электрон равномерно движется через проводник, он толкает проводник впереди, так что все электроны движутся вместе как группа. Начало и остановка потока электронов по всей длине проводящего пути происходит практически мгновенно от одного конца проводника к другому, даже если движение каждого электрона может быть очень медленным. Примерная аналогия — трубка, заполненная встык мрамором:

Трубка полна шариков, так же как проводник полон свободных электронов, готовых к перемещению под внешним воздействием.Если один шарик внезапно вставляется в эту полную трубку с левой стороны, другой шарик немедленно попытается выйти из трубки справа. Несмотря на то, что каждый шарик прошел лишь небольшое расстояние, передача движения через трубку происходит практически мгновенно от левого конца к правому, независимо от длины трубки. С электричеством общий эффект от одного конца проводника до другого происходит со скоростью света: быстрые 186 000 миль в секунду !!! Однако каждый отдельный электрон проходит через проводник на , намного медленнее.

Электронный поток через провод

Если мы хотим, чтобы электроны текли в определенном направлении в определенное место, мы должны обеспечить им правильный путь, точно так же, как водопроводчик должен установить трубопровод, чтобы вода текла туда, где он или она хочет, чтобы она текла. Чтобы облегчить это, провода изготавливаются из металлов с высокой проводимостью, таких как медь или алюминий, самых разных размеров.

Помните, что электроны могут течь только тогда, когда у них есть возможность перемещаться в пространстве между атомами материала.Это означает, что электрический ток может присутствовать только там, где существует непрерывный путь из проводящего материала, обеспечивающий проход для электронов. В аналогии с мрамором шарики могут течь в левую сторону трубки (и, следовательно, через трубку) тогда и только тогда, когда трубка открыта с правой стороны, чтобы шарики могли вытекать. Если трубка заблокирована с правой стороны, шарики будут просто «скапливаться» внутри трубки, и мраморный «поток» не произойдет. То же самое верно и для электрического тока: непрерывный поток электронов требует наличия непрерывного пути, позволяющего этот поток. Давайте посмотрим на диаграмму, чтобы проиллюстрировать, как это работает:

Тонкая сплошная линия (как показано выше) является условным обозначением непрерывного отрезка проволоки. Поскольку проволока сделана из проводящего материала, такого как медь, составляющие ее атомы имеют много свободных электронов, которые могут легко перемещаться по проволоке. Однако в этом проводе никогда не будет непрерывного или равномерного потока электронов, если им не будет откуда взяться и куда идти.Добавим гипотетические «Источник» и «Назначение» электрона:

.

Теперь, когда Источник электронов проталкивает новые электроны в провод слева, поток электронов через провод может возникать (как показано стрелками, указывающими слева направо). Однако поток будет прерван, если токопроводящий путь, образованный проволокой, будет нарушен:

Целостность цепи

Поскольку воздух является изолирующим материалом, а два куска провода разделяет воздушный зазор, некогда непрерывный путь прерван, и электроны не могут течь от источника к месту назначения. Это похоже на разрезание водопроводной трубы на две части и закрытие ее сломанных концов: вода не может течь, если нет выхода из трубы. С точки зрения электричества, у нас было состояние электрической цепи , когда провод был неразрывным, а теперь эта непрерывность нарушена из-за того, что провод был разрезан и отделен.

Если бы мы возьмем еще один кусок провода, ведущего к Пункту назначения, и просто вступим в физический контакт с проводом, ведущим к Источнику, у нас снова будет непрерывный путь для движения электронов.Две точки на схеме обозначают физический контакт (металл-металл) между кусочками провода:

Теперь у нас есть непрерывность от Источника до вновь созданного соединения, вниз, вправо и вверх до Назначения. Это аналогично установке тройника в одну из закрытых труб и направлению воды через новый сегмент трубы к месту назначения. Обратите внимание на то, что через сломанный сегмент провода с правой стороны не проходят электроны, потому что он больше не является частью полного пути от Источника к Пункту назначения.

Интересно отметить, что из-за этого электрического тока внутри проводов не происходит «износа», в отличие от водопроводных труб, которые в конечном итоге подвергаются коррозии и изнашиваются из-за продолжительных потоков. Однако электроны действительно сталкиваются с некоторым трением при движении, и это трение может генерировать тепло в проводнике. Это тема, которую мы рассмотрим более подробно позже.

ОБЗОР:

• В проводящих материалах внешние электроны в каждом атоме могут легко приходить или уходить и называются свободными электронами .
• В изоляционных материалах типа внешние электроны не так свободно перемещаются.
• Все металлы электропроводны.
• Динамическое электричество , или электрический ток , представляет собой равномерное движение электронов по проводнику.
• Статическое электричество — это неподвижный (если он находится на изоляторе), накопленный заряд, образованный избытком или недостатком электронов в объекте. Обычно он образуется путем разделения зарядов путем контакта и разделения разнородных материалов.
• Для того, чтобы электроны могли непрерывно (бесконечно) течь через проводник, должен быть полный, непрерывный путь, по которому они смогут двигаться как внутрь, так и из этого проводника.

СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ЛИСТЫ:

Электрический ток, проводники и изоляторы

Электрический ток, проводники и изоляторы — Phys111

«Какая польза от новорожденного ребенка?»
Бенджамин Франклин
(когда его спросили, в чем польза нового изобретения)

• Движущиеся электрические заряды составляют так называемый электрический заряд. текущий.Это электрические токи в полупроводниковых устройствах. которые несут ответственность за электронные технологии в современном обществе.
• Проводники — это материалы, допускающие свободное движение электрического заряда. Примеры включают,
• Металлы
• Некоторые жидкости
• Плазма газовая
• Изоляторы (или непроводники) — это материалы, которые предоставлять значительное сопротивление потоку электрического заряда.Примеры включить,
• Неметаллы — пластик, дерево, стекло, резина и т. Д.
• Газы
• Полупроводники — это материалы, стойкость к текущий поток попадает между проводниками и изоляторами. Таких очень мало материалы, но их важность в электронных технологиях не может быть подчеркнуто достаточно. Примеры,
• Механизмы проводимости:
• Металлы (твердые)
• Каждый атом твердого тела «закреплен», образуя решетку.
• Внешние электроны в металле слабо связаны с атомными ядро.
• При приложении внешнего электрического поля эти внешние электроны движутся через материал создается электрический ток.
• Жидкие проводники и газовая плазма
• Проводящие жидкости и газы состоят из положительных и отрицательный ионы (заряженные частицы).
• И положительные, и отрицательные ионы движутся при внешнем электрическое поле применяется, создавая ток.
• При движении вправо положительный заряд создает то же самое. текущий как равный отрицательный заряд движется влево.
• Изоляторы
• Все электроны в этих материалах прочно связаны с атомные ядра. Внешние электрические поля обычно невелики достаточно, чтобы вызвать любой поток заряда.
• Полупроводники
• Эти материалы имеют небольшое количество слабосвязанных электроны, количество которых очень зависит от температуры и потенциал разница применяется по всему материалу.


• Важно понимать, что из-за постоянного электрического токи возникают только тогда, когда поддерживается разность потенциалов в замкнутом цепь входит столько носителей заряда, сколько выходит из любой части цепи. В другими словами, электрический ток не «расходуется»; он имеет такое же значение везде в цепи.

Мэрилин Монро предлагает Эйнштейну: Что ты скажешь, профессор, не должны ли мы пожениться и завести вместе маленького ребенка: что за детка это будет — моя внешность и ваш интеллект!
Эйнштейн: Я боюсь, дорогая леди, может быть и наоборот…
Альберт Эйнштейн

Доктор К. Л. Дэвис
Физический факультет
Университет Луисвилля
электронная почта : [email protected]

Что такое проводник? — Определение с сайта WhatIs.com

Электрический проводник — это вещество, в котором носители электрического заряда, обычно электроны, легко перемещаются от атома к атому под действием напряжения. В общем, проводимость — это способность передавать что-либо, например электричество или тепло.

Чистое элементарное серебро — лучший проводник, встречающийся в повседневной жизни. Медь, сталь, золото, алюминий и латунь также являются хорошими проводниками. В электрических и электронных системах все проводники состоят из твердых металлов, отформованных в провода или вытравленных на печатных платах.

Некоторые жидкости являются хорошими электрическими проводниками. Меркурий — отличный тому пример. Насыщенный раствор соленой воды действует как хороший проводник. Газы обычно являются плохими проводниками, потому что атомы расположены слишком далеко друг от друга, чтобы обеспечить свободный обмен электронами.Однако, если образец газа содержит значительное количество ионов, он может действовать как хороший проводник.

Вещество, не проводящее электричество, называется изолятором или диэлектрическим материалом. Общие примеры включают большинство газов, фарфор, стекло, пластик и дистиллированную воду. Материал, который достаточно хорошо проводит, но не очень хорошо, известен как резистор. Наиболее распространенный пример — комбинация углерода и глины, смешанных вместе в определенном соотношении для создания постоянного и предсказуемого сопротивления электрическому току.

Вещества, называемые полупроводниками, в одних условиях действуют как хорошие проводники, а в других — как плохие. Кремний, германий и различные оксиды металлов являются примерами полупроводниковых материалов. В полупроводнике как электроны, так и так называемые дырки (отсутствие электронов) действуют как носители заряда.

При очень низких температурах некоторые металлы проводят электричество лучше, чем любые известные вещества при комнатной температуре. Это явление называется сверхпроводимостью, а вещество, которое ведет себя таким образом, называется сверхпроводником.

Проводники и изоляторы

• Изучив этот раздел, вы должны уметь:
• • Определите общие электрические проводники и способы их использования.
• • Определите распространенные электрические изоляторы и способы их использования.

Проводников

В электрических и электронных схемах и компонентах ПРОВОДНИКИ — это материалы, которые позволяют электрическому току проходить через них, потому что их атомная структура позволяет наиболее удаленным (свободным) электронам легко перемещаться от одного атома к другому, и поскольку электроны несут отрицательный электрический заряд, они являются легко отталкивается приложенным отрицательным электрическим зарядом и притягивается положительным зарядом.Следовательно, приложение напряжения между двумя концами проводника вызывает «дрейф электронов» от отрицательного к положительному, что приводит к возникновению электрического тока. Подходящие материалы для работы в качестве проводников включают:

Большинство металлов

Некоторые газы

Растворы кислот, щелочей и солей в воде

Металлические проводники

Металлы, такие как медь, алюминий и некоторые сплавы (смеси двух или более металлов), например латунь, фосфорно-бронза и манганин широко используются в электрических и электронных схемах. В электрических соединителях в выключателях или в сетевой вилке на 13 А в качестве главных контактов используется хороший провод, например латунь. Фосфорная бронза, сплав меди и олова с некоторым количеством фосфора, пружинящая по своей природе и полезна для контактов, таких как держатель предохранителя в сетевой вилке, а также в качестве «щеток», используемых для передачи тока между неподвижными и вращающимися частями в некоторых электрических моторы.

Лучший металлический проводник из всех — чистое серебро; однако у него есть два недостатка. Его поверхность легко тускнеет на воздухе, это создает поверхность с высоким сопротивлением, что снижает ее проводимость.Хотя это не вызывает больших проблем в высоковольтных проводниках, это может значительно снизить проводимость в низковольтных устройствах, таких как переключатели или контакты вилки / розетки. Серебро также дорого по сравнению с другими металлами, такими как медь (второй лучший металлический проводник). Хотя медь — самый популярный металл для электрических проводов, она также тускнеет, поэтому медные проводники часто покрывают менее тусклыми металлами, такими как никель. Однако для оптимальной проводимости контактов в устройствах с низким напряжением используется золотое покрытие, потому что, хотя оно немного менее проводящее, чем чистая медь, оно не тускнеет.

Позолота обычно используется для уменьшения скин-эффекта в проводниках, используемых для высокочастотных токов. Скин-эффект — это тенденция токов высокой частоты протекать, в основном, близко к поверхности проводника. Таким образом, использование золотого покрытия обеспечивает путь прохождения тока с сопротивлением лишь немного хуже, чем сопротивление меди в теле кабеля, но значительно лучше, чем потускневший внешний слой кабеля или разъема. Следовательно, часто можно увидеть позолоченные розетки и разъемы в таких устройствах, как мобильные телефоны и даже аудиооборудование.

Манганин — еще один сплав на основе меди, но с более высоким сопротивлением, используемый в конструкции проволочных резисторов и нагревательных элементов для приложений большой мощности.

Рис. 1.1.

1 Электропроводность металлов

Алюминий обычно используется в качестве проводника. Хотя он не так хорош в качестве проводника, как медь, он намного легче и полезен для таких применений, как большие силовые распределительные кабели, пересекающие ландшафт, натянутые на электрических опорах. Медные кабели были бы слишком тяжелыми для этой работы.Алюминий также обладает некоторыми свойствами, полезными при создании транзисторов и диодов.

Серебро — еще лучший проводник, чем медь, но, поскольку оно более дорогое, используется только в очень небольших количествах.

Электропроводность металлов, используемых в электрических целях, можно сравнить с согласованным на международном уровне стандартным значением, как показано на рис. 1.1.1. Медь отожженная, то есть медь, которая нагревается и охлаждается с контролируемой скоростью для размягчения металла и снятия любых напряжений.Поэтому другие обычно используемые металлы можно сравнить с этим стандартом, где 100% -ный рейтинг означает такую ​​же проводимость, что и медь, более 100% указывает на лучший проводник, а менее 100% — на худший проводник. Обратите внимание, что в таблице сравниваются только стандартные образцы металлов и не учитываются эффекты, связанные с потускнением, различной частотой тока и т. Д.

Проводящие газы

Некоторые газы могут пропускать ток, например, неон, который дает типичное оранжевое свечение, когда через него пропускается небольшой электрический ток при высоком напряжении.Неоновые индикаторные лампы имеют множество применений и могут использоваться как с переменным, так и с постоянным током.

При неоновом и флуоресцентном освещении цвета, отличные от оранжевого, могут быть получены путем добавления газов, таких как аргон, ртуть или гелий, при низком давлении. Свет создается путем приложения высокого напряжения между двумя электродами на обоих концах трубки, которое заставляет молекулы газа ионизироваться и, таким образом, испускать фотоны, давая свет либо непосредственно через прозрачную стеклянную трубку, либо косвенно, возбуждая люминофорное покрытие на стене. тюбика, чтобы дать больший диапазон цветов.

Изоляторы

Материалы, препятствующие прохождению электрического тока, называются ИЗОЛЯТОРАМИ. В основном это твердые материалы, в которых внешние электроны каждого атома прочно связаны с ядром атома, предотвращая любое движение электронов в пределах «нормального диапазона» приложенного напряжения. Материалы, обычно используемые в электронных схемах, включают:

Пластмассы (например, полистирол, бакелит ПВХ и полиэтилен)

Стекло (включая стекловолокно)

Керамика

Смолы (например,г. эпоксидные смолы)

Бумага (обычно пропитанная воском, смолой и т. Д.)

Каучук (натуральный или синтетический)

Воздух

Термины «Изолятор» и «Проводник» являются относительными. То есть каждый из них обладает некоторыми свойствами друг друга, а также своими собственными. Например, изолятор может пропускать очень малые токи, но этого недостаточно, чтобы называться проводником. Изолятор может хорошо работать при низких напряжениях, например, в оборудовании с батарейным питанием, но полностью выходит из строя и пропускает большие токи, если он подключен к гораздо более высокому напряжению.

проводников | Введение в химию

Цель обучения

• Примените концепцию зонной теории для объяснения поведения проводников.

---

Ключевые моменты

• Проводник — это материал, содержащий подвижные электрические заряды.
• В металлических проводниках, таких как медь или алюминий, подвижными заряженными частицами являются электроны, хотя в других случаях они могут быть ионами или другими положительно заряженными частицами.
• Зонная теория, в которой молекулярные орбитали твердого тела превращаются в серию непрерывных энергетических уровней, может быть использована для объяснения поведения проводников, полупроводников и изоляторов.
• Большинство знакомых проводов металлические.

---

Условия

• металл: Любой из ряда химических элементов периодической таблицы Менделеева, образующий металлическую связь с другими атомами металлов; обычно блестящие, несколько податливые и твердые, часто проводящие тепло и электричество.
• молекулярная орбиталь — квантово-механическое поведение электрона в молекуле, описывающее вероятность конкретного положения и энергии электрона; аппроксимируется линейной комбинацией атомных орбиталей.
• напряжение — величина электростатического потенциала между двумя точками в пространстве.

---

Проводники и изоляторы

Проводник — это материал, содержащий подвижные электрические заряды. В металлических проводниках, таких как медь или алюминий, подвижными заряженными частицами являются электроны.Положительные заряды также могут быть подвижными, такими как катионный электролит (ы) батареи или подвижные протоны протонного проводника топливного элемента. Изоляторы — это непроводящие материалы с небольшим количеством подвижных зарядов; они несут лишь незначительные электрические токи.

При описании проводников с использованием концепции зонной теории лучше всего сосредоточиться на проводниках, которые проводят электричество с помощью мобильных электронов. Согласно теории зон, проводник — это просто материал, валентная зона и зона проводимости которого перекрываются, что позволяет электронам проходить через материал с минимальным приложенным напряжением.

Теория полос

В физике твердого тела зонная структура твердого тела описывает те диапазоны энергии, называемые энергетическими зонами, которые может иметь электрон в твердом теле («разрешенные зоны»), и диапазоны энергии, называемые запрещенными зонами («запрещенные зоны»). , которого может и не быть. Теория зон моделирует поведение электронов в твердых телах, постулируя существование энергетических зон. В нем успешно используется ленточная структура материала для объяснения многих физических свойств твердых тел. Полосы также можно рассматривать как крупномасштабный предел теории молекулярных орбиталей.

Электроны одного изолированного атома занимают атомные орбитали, которые образуют дискретный набор уровней энергии. Если несколько атомов объединяются в молекулу, их атомные орбитали расщепляются на отдельные молекулярные орбитали, каждая с разной энергией. Это создает количество молекулярных орбиталей, пропорциональное количеству валентных электронов. Когда большое количество атомов (10 ²⁰ или больше) объединяются в твердое тело, количество орбиталей становится чрезвычайно большим.Следовательно, разница в энергии между ними становится очень маленькой. Таким образом, в твердых телах уровни образуют непрерывные энергетические полосы, а не дискретные энергетические уровни отдельных атомов. Однако некоторые энергетические интервалы не содержат орбиталей, образуя запрещенные зоны. Эта концепция становится более важной в контексте полупроводников и изоляторов.

Проводники, полупроводники и изоляторы Слева проводник (описанный здесь как металл) имеет перекрывающиеся пустые и заполненные зоны, позволяя возбужденным электронам проходить через пустую зону с небольшим толчком (напряжением).Полупроводники и изоляторы имеют все большую и большую разницу в энергии между валентной зоной и зоной проводимости, что требует большего приложенного напряжения для прохождения электронов.

В пределах энергетического диапазона уровни энергии можно рассматривать как почти континуум по двум причинам:

1. Разделение уровней энергии в твердом теле сравнимо с энергией, которой электроны постоянно обмениваются с фононами (колебаниями атомов).
2. Это разделение сравнимо с неопределенностью энергии из-за принципа неопределенности Гейзенберга для достаточно длинных интервалов времени.В результате разделение уровней энергии не имеет значения.

Проводники

Все проводники содержат электрические заряды, которые будут двигаться, когда разность электрических потенциалов (измеряемая в вольтах) приложена к отдельным точкам на материале. Этот поток заряда (измеряется в амперах) и называется электрическим током. В большинстве материалов постоянный ток пропорционален напряжению (как определено законом Ома) при условии, что температура остается постоянной, а материал остается в той же форме и состоянии.

Самые известные проводники металлические. Медь — самый распространенный материал, используемый для электропроводки. Серебро — лучший дирижер, но он стоит дорого. Поскольку золото не подвержено коррозии, оно используется для высококачественных контактов поверхность-поверхность. Однако есть также много неметаллических проводников, в том числе графит, растворы солей и всякая плазма. Есть даже проводящие полимеры.

Теплопроводность и электропроводность часто идут рука об руку. Например, море электронов заставляет большинство металлов действовать как электрические и теплопроводники.Однако некоторые неметаллические материалы являются практическими электрическими проводниками, но не являются хорошими проводниками тепла.

Показать источники

Boundless проверяет и курирует высококачественный контент с открытой лицензией из Интернета. Этот конкретный ресурс использовал следующие источники:

Physics4Kids.com: Электричество и магнетизм: Проводники

Есть много материалов, которые позволяют зарядам легко перемещаться. Их называют кондукторами .Проводники имеют качество , проводимость . Думаю, это тебе не очень поможет. На самом деле вам просто нужно понять разницу между этими двумя словами. Проводник — это объект, который позволяет заряду течь. Электропроводность — это качество, связанное с проводником. Материал, который является хорошим проводником, дает очень небольшое сопротивление потоку заряда. Этот поток заряда называется электрическим током. Хороший проводник имеет высокую проводимость. (1) Металлы — традиционные проводящие материалы.Вы все время видите их дома. Это металлический провод или один из металлических штырей в электрической вилке. В металлических проводниках много свободных электронов. Свободные электроны — это электроны, которые не удерживаются атомами и поэтому могут легко перемещаться. Одними из лучших металлических проводников являются медь (Cu), серебро (Ag) и золото (Au).

(2) Некоторые проводники не являются металлами. Углерод — лучший тому пример.

(3) Вы, наверное, видели ионные проводники в лаборатории или в эксперименте.Когда вы думаете о ионных проводниках , думайте о растворах и расплавленных проводниках. Раствор , такой как соленая вода, имеет много плавающих свободных ионов. Эти ионы (заряженные атомы) могут легко течь, а ионные растворы являются очень хорошими проводниками. Одна из причин, по которой вам нужно выйти из воды, если вокруг молния, заключается в том, что вода обычно содержит растворенные ионы, и если молния попадает в жидкость (раствор), она может проводить электричество на большие расстояния и поражать вас электрическим током.

(4) Полупроводники — это проводники, которые делают возможным ваш компьютер. Если бы не полупроводники, большинство электронных безделушек было бы невозможно сделать. В полупроводниках есть свободные электроны, но их не так много, как в проводниках, и их не так легко переместить. Полупроводники обладают низкой проводимостью. Примерами являются такие элементы, как кремний (Si) и германий (Ge).

Так что же произойдет, если вы разделите заряды и соедините их с проводящим материалом? Обеспечение пути для движения зарядов и создание этого пути из материалов, которые позволяют легкое движение, приводит к потоку заряда (электронов), называемому током .Электроны будут течь из отрицательного места в положительное. Это может произойти быстро, а затем прекратиться, как при искре. Или, в случае батареи, подключенной к проводящей петле (называемой цепью), это будет продолжаться до тех пор, пока батарея не разрядится. Если ток все время идет в одном направлении, он называется постоянным или постоянным током. Однако в вашем доме одни и те же заряды перемещаются вперед и назад, поэтому это называется переменным током или переменным током. Ученые обнаружили, что противоположные заряды притягиваются, а подобные заряды отталкиваются.Итак, положительно-положительный и отрицательно-отрицательный будут отталкивать, а положительно-отрицательный — притягивать.

No related posts.