Электропроводность металлов, жидкостей и газов
Электропроводность как свойство тела или вещества проводить ток, физическая величина, численно характеризующая эту способность. Классификация веществ по данному признаку: проводники, диэлектрики и полупроводники. Принципы электропроводности газов.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 22.04.2019 |
| Размер файла | 38,5 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Электропроводность металлов, жидкостей и газов
Электропроводность - это свойство тела или вещества проводить ток, а также физическая величина, численно характеризующая эту способность. Электропроводность зависит от количества свободных ионов, содержащихся в проводнике, движение которых является электрическим током. В системе СИ электропроводность обозначается как S и измеряется в сименсах.
В зависимости от величины электропроводности вещества можно условно разделить на три группы: проводники, диэлектрики и полупроводники. Однако, провести четкие границы между группами невозможно.
Проводники имеют большое количество свободных ионов, а следственно и большую электропроводность. Они делятся на два рода, которые отличаются друг от друга физической природой протекания электрического тока. К первому роду относятся металлы с электронной проводимостью, то есть прохождение тока по ним обусловлено движением свободных электронов. К проводникам второго рода относятся растворы кислот, щелочей и солей, которые называют электролитами. Прохождение тока по электролитам обусловлено движением положительных и отрицательных ионов. Такие проводники имеют ионную проводимость. Электропроводность проводников больше 106(ом·м)-1. [3]
Диэлектрики имеют наоборот маленькое количество свободных ионов, что означает малую электропроводность и практически неспособность проводить электрический ток. К ним можно отнести дерево, смолы, пластмассы, стекло и т.п. Электропроводность диэлектриков меньше 106(ом·м)-1. [3]
Полупроводники имеют проводящие свойства средние между проводниками и диэлектриками. К полупроводникам относятся, например, германий, кремний, селен и другие искусственные соединения. [3]
На электропроводность вещества или тела влияет температура вещества. Однако, зависимость от температуры различная у разных веществ. У металлов данная зависимость определяется уменьшением времени свободного пробега электронов с ростом температуры. При увеличении температуры происходит возрастание тепловых колебаний кристаллической решетки, на которой рассеиваются электроны и соответственно электропроводность уменьшается. Для полупроводников зависимость иная. При повышении температуры электропроводность увеличивается, так как увеличивается число электронов проводимости и положительных носителей заряда. Диэлектрики также имеют увеличенную электропроводность, но при очень высоком электрическом напряжении. [2]
Электропроводность металлов
Металлы имеют свойство проводить ток. Это обусловлено тем, что электромагнитное поле воздействует на проводниковый металл, в следствие чего электрон ускоряется настолько, что теряет связь с атомом.
Электронная теория проводимости металлов создана П. Друде в 1900 г., которая далее получила развитие в работах Г. Лоренца. С точки зрения данной теории высокая электропроводность металлов обусловлена наличием очень большого числа носителей заряда - электронов проводимости, перемещающихся по всему объему проводника. При своем движении электроны проводимости сталкиваются с ионами кристаллической решетки металла. Следуя из этого средняя длина свободного пробега электронов равна 10-8 см. [1]
Плотность тока, проходящая через проводник будет равна общему заряду всех электронов, проходящих за одну секунду через единицу площади поперечного сечения проводника.
Плотность тока выражается формулой:
где
Q - значение удельной проводимости;
- значение направления плотности тока;
- значение направления напряженности электрического поля.
Электропроводность некоторых металлов представлена в таблице 1.
Таблица 1. Электропроводность металлов
|
Металл |
См/м |
|
|
Ag |
62 555 |
|
|
Cu |
58 1 55 |
|
|
Au |
45 555 |
|
|
Al |
37 055 |
|
|
Mg |
22 755 |
|
|
Ir |
21 155 |
|
|
Mo |
18 555 |
|
|
W |
18 255 |
|
|
Zn |
16 955 |
|
|
Ni |
11 555 |
|
|
Fe |
10 33 |
|
|
Pt |
9, 3533 |
|
|
Sn |
8, 3333 |
|
|
Hg |
1, 0433 |
Электропроводимость металлов применяется во всех современных отраслях промышленности, от добычи полезных ископаемых до производства продуктов питания. Любая сфера производства использует электричество вот уже на протяжении ста лет. Благодаря электропроводности металлов мы имеем возможность смотреть телевизор, пользоваться ноутбуком и интернетом, так как данные условия обеспечиваются коммуникационными системами энергоснабжения.
Электропроводность жидкостей
Наблюдения показали, что большое количество жидкостей очень плохо проводят электрический ток. Такими жидкостями являются глицерин, керосин, дистиллированная вода и т.п. Но, например, кислоты, щелочи и водные растворы солей наоборот хорошо проводят ток. Выделение на электродах составных частей жидкости, вызванное прохождением тока, называется электролизом, а проводники, в которых это наблюдается называются электролитами. [1]
Значения электропроводности некоторых жидкостей представлены в таблице 2.
Таблица 2. Электропроводность жидкостей
|
Название |
Формула |
T,°C |
ж, См/м |
Название |
Формула |
T,°C |
ж, См/м |
|
|
Простые вещества и неорганические соединения |
||||||||
|
Аммиак |
NH3 |
-79 |
1,3 · 10-5 |
Серная кислота |
H2SO4 |
25 |
1 |
|
|
Бром |
Вr2 |
-17,2 |
1,33 · 10-11 |
Серы диоксид |
SO2 |
-15 |
9 · 10-5 |
|
|
Водорода бромид |
НВr |
-80 |
8 · 10-7 |
Серы диоксид-дихлорид (сульфурил хлористый) |
SO2Cl2 |
25 |
3 · 10-6 |
|
|
Водорода иодид |
HI |
-35,4 |
10630 |
Серыоксид-дихлорид(тионил хлористый) |
SOCl2 |
25 |
2 · 10-4 |
|
|
Водорода хлорид |
HCl |
-96 |
1 · 10-6 |
Сульфан(сероводор од) |
H2S |
-61,8 |
1 · 10-9 |
|
|
Водорода цианид |
HCN |
0 |
3,3 · 10-4 |
Трихлорарс ан |
AsCl3 |
25 |
1,2 · 10-4 |
|
|
Ртуть |
Hg |
0 |
1 · 10-10 |
Фосфора оксидтрихлорид |
POCl3 |
25 |
2,2 · 10-5 |
|
|
Селена оксиддихлорид |
SeOCl2 |
25 |
2 · 10-3 |
Хлор |
Cl2 |
-70 |
< 1 · 10-14 |
Электропроводность жидкостей активно применяется в медицине. Основным примером является электрофорез и гальванофорез. При электрофорезе происходит электрокинетическое явление перемещения частиц дисперсной фазы в жидкой или газообразной среде под действием внешнего электрического поля. Гальванофорез - введение ионов веществ (например, лекарств) в электропроводную среду посредством приложения электродвижущей силы (ЭДС). В стоматологии - гальванофорез - специальный метод для долговременной дезинфекции системы корневых каналов зубов. [4]
Электропроводность газов
В отличии от металлов и электролитов газы состоят из электрически нейтральных атомов и молекул и не содержать свободных ионов и электронов, поэтому при нормальных условиях газы являются изоляторами. Свободные заряды газов не приходят в упорядоченное движение под действием электрического тока.
Газ может стать проводником только лишь в том случае, если его молекулы ионизируются, то есть расцепляются на электроны и положительные ионы. Для ионизации атома или молекулы нужно совершить работу против сил взаимодействия между вырываемым электроном и остальными частицами атома или молекулы. Такая работа называется работой ионизации, и ее величина зависит от химической природы газа и энергетического состояния вырываемого электрона.
Газовым разрядом называется процесс прохождения тока через газ. Если его электропроводность создается внешними ионизаторами, то такой электрический ток есть несамостоятельный газовый разряд. Он не сопровождается свечением газа. Однако, если после прекращения действия внешнего ионизатора сохраняется электрический разряд, то он называется самостоятельным газовым разрядом. Основным источником таких разрядов является ударная ионизация - процесс ионизации газа под действием движущихся электронов или ионов. [2]
Электропроводность газов применяется в создании источников света в неоновых лампах, газосветных трубках и плазменных экранах. Так, неоновые лампы наполняются разными газами под низким давлением. Цвет ее свечения зависит не только от состава газа, который в ней находится, но и от плотности и частоты тока. При низкой плотности тока лампа светит оранжевым, а при увеличении начинает переходить в красный. А при увеличении частоты тока лампа наоборот синеет. [5]
Список использованной литературы и источников
электропроводность газ физический проводник
1. Детлаф А.А, Яворский Б.М., Милковская М.Б., Курс физики. Том II. Электричество и магнетизм; - М.: Высш. школа, 1977. - 375 с.
2. Матвеев А.Н., Электричество и магнетизм; Учеб. пособие. - М.: Высш. школа, 1983. - 463 с. ил.
3. http://katod-anod.ru/articles/46
4. https://ru.wikipedia.org/wiki/Электрофорез
5. https://ru.wikipedia.org/wiki/Неоновая_лампа
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Понятие электропроводности металлов, ее сущность, особенности. Гипотезы о существовании электронных газов в металлах и опыты, подтверждающие их. Проводники характерные свойства. Материалы, обладающие высокой проводимостью, их обоснование и характеристика.
лекция [300,8 K], добавлен 21.02.2009Строение твердого тела. Понятие об энергетических уровнях. Классификация тел по электропроводности. Механизм образования электронной и дырочной проводимости. Примесные и собственные полупроводники. Области применения полупроводниковых материалов.
курсовая работа [475,6 K], добавлен 12.02.2014Исследование металлов, хорошо проводящих электрический ток. Полупроводники - твердые тела с промежуточной электропроводностью. Проявление различия полупроводников и металлов в характере зависимости электропроводности от температуры. Уравнение Шредингера.
реферат [338,7 K], добавлен 18.02.2009Диэлектрики – вещества, обладающие малой электропроводностью, их виды: газообразные, жидкие, твердые. Электропроводность диэлектриков; ее зависимость от строения, температуры, напряженности поля. Факторы, влияющие на рост диэлектрической проницаемости.
презентация [1,4 M], добавлен 28.07.2013Образование электрического тока в металлическом проводнике. Классификация жидкостей по степени электропроводности: диэлектрики, проводники (электролиты) и полупроводники. Определение понятия электролитической диссоциации и описание закона Фарадея.
презентация [413,8 K], добавлен 16.05.2012Закон Ома электропроводности металлов. Состояние металла, возникающее в процессе электропроводности. Уравнение энергетического баланса процесса электропроводности в металлах. Деформационная поляризация металлов под действием электрического тока.
реферат [56,3 K], добавлен 26.01.2008Сведения о полупроводниках их классификация. Собственная и примесная проводимость полупроводников. Характеристика группы органических полупроводников. Электропроводность низкомолекулярных органических полупроводников. Электрические свойства полимерных.
курсовая работа [779,2 K], добавлен 24.07.2010Диэлектрические материалы для создания электрической изоляции токоведущих частей в электротехнических и радиоэлектронных устройствах. Электропроводность диэлектриков. Образцы для определения электрической прочности твердых электроизоляционных материалов.
реферат [201,9 K], добавлен 07.11.2013Изучение теплопроводности как физической величины, определяющей показатель переноса тепла структурными частицами вещества в процессе теплового движения. Способы переноса тепла: конвекция, излучение, радиация. Параметры теплопроводности жидкостей и газов.
курсовая работа [60,5 K], добавлен 01.12.2010Вязкость, движение частиц в вязких средах. Электропроводность и ее виды. Удельная и молярная электропроводность растворов электролитов. Числа переноса и методы их определения. Проверка концентрации кислоты методом потенциометрического титрования.
курсовая работа [743,5 K], добавлен 17.12.2014Классификация веществ по электропроводности. Расчёт эффективной массы плотности состояний электронов в зоне проводимости и дырок в валентной зоне, концентраций свободных носителей заряда. Определение зависимости энергии уровня Ферми от температуры.
курсовая работа [913,5 K], добавлен 14.02.2013Состав и марки технических сжиженных углеводородных газов, применяемых в газоснабжении. Свойства, достоинства и недостатки сжиженных газов, их хранение и использование. Одоризация смеси газов и жидкостей. Диаграммы состояния СУГ. Пересчёт состава смесей.
реферат [201,1 K], добавлен 11.07.2015Общие сведения о проводниковых материалах. Электрическое сопротивление проводников. Параметры и использование стабилитронов. Полупроводниковые приборы. Основные определения и классификация диэлектриков. Характеристики электроизоляционных материалов.
реферат [207,6 K], добавлен 27.02.2009Эффект Холла и магнетосопротивление в модели Друде. Высокочастотная электропроводность металла. Распределение Ферми-Дирака и его применение. Сравнительный анализ статистики Максвелла-Больцмана и Ферми-Дирака. Недостатки теории свободных электронов.
курсовая работа [723,0 K], добавлен 21.10.2014Электропроводность композитных материалов на основе гетерогенных ионообменных мембран с наноразмерными включениями металлов. Синтез наноразмерных частиц серебра, кобальта и палладия в матрице гетерогенных мембран с помощью химического восстановителя.
дипломная работа [5,5 M], добавлен 21.04.2016Возникновение представлений о строении вещества: молекула - мельчайшая частица; понятие диффузии. Притяжение и отталкивание молекул, агрегатные состояния веществ. Особенности молекулярного строения твердых тел, жидкостей и газов, кристаллическая решетка.
реферат [19,6 K], добавлен 10.12.2010Влияние ударно-волновых и краевых эффектов на измерение проводимости продуктов детонации контактной методикой. "Деформация" восстанавливаемого распределения электропроводности в зависимости от постановки эксперимента; существование двух зон проводимости.
дипломная работа [5,1 M], добавлен 02.06.2011Химический состав и формирование химического состава газов в газовых и нефтяных залежах. Классификация газов: по условиям нахождения в природе, по генезису газов, по химическому составу, по их ценности. Методы определения состава природных газов.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 30.10.2011Причина возникновения сил вязкого трения в жидкостях. Движение твердого тела в жидкости. Определение вязкости жидкости по методу Стокса. Экспериментальная установка. Вязкость газов. Механизм возникновения внутреннего трения в газах.
лабораторная работа [61,1 K], добавлен 19.07.2007Вязкость - свойство текучих тел (жидкостей и газов) оказывать сопротивление перемещению одного слоя вещества относительно другого. Определение коэффициента вязкости жидкости методом Стокса. Законы и соотношения, использованные при расчете формулы.
лабораторная работа [531,3 K], добавлен 02.03.2013
