6. Закон электропроводности. Закон электропроводности металлов. (Закон Ома для участка цепи)

Пусть электрон движется внутри кристаллической решетки металла под действием электрического поля напряжённостью . Ранее мы установили, что тело в веществе движется равномерно, т.к. возникает сила сопротивления.

Этой моделью можно воспользоваться и в данном случае. На электрон действуют силы

со стороны электрического поля и F_c=Kυ –сила сопротивления они равны, отсюда находим скорость движения электрона в металле υ . Подставим скорость в выражение для силы электрического тока (стр.91) или

- закон Ома в дифференциальной форме, где j

j - плотность тока

γ - удельная проводимость (величина обратная удельному сопротивлению)

напряженность связана с разностью потенциалов формулой или

отсюда или ,

где g -проводимость металла, или

З акон Ома R - сопротивление металла [Ом] или , где - удельное сопротивление проводника

Металлы имеют электронную проводимость. Носители заряда электроны.

Для металлов n - концентрация электронов величина постоянная, а К зависит от температуры. Это связано с тем, что при увеличении температуры увеличиваются колебания ионов кристаллической решётки, что мешает продвижению электронов.

З ависимость сопротивления и удельного сопротивления от температуры выражается формулами

- температурный коэффициент сопротивления [K^-1]

Все вещества по проводимости делятся на проводники, полупроводники и диэлектрики. Проводники – вещества, содержащие большое количество свободных заряженных частиц. Проводники делятся на проводники первого рода (металлы) и проводники второго рода (электролиты, жидкости). Полупроводник вещества, у которых количество свободных заряженных частиц сильно зависит от внешних условий (температуры, внешнего напряжения, освещённости и т.д.). Диэлектрики – вещества, у которых очень мало свободных заряженных частиц.

В опросы:

1. Каково строение металла?

2. Чему равна сила, действующая на электрон в электрическом поле?

3. Чему равна сила сопротивления?

4. Запишите закон Ома в дифференциальной форме.

5. Что такое плотность тока?

6. Запишите закон Ома для участка цепи.

7. Что является носителями тока в металлах?

8. Какой проводимостью обладают металлы?

9. Как зависит сопротивление металлов от температуры?

ЗАДАЧИ

1. По спирали электролампы проходит 540 Кл электричества за каждые 5 мин. Чему равна сила тока в лампе?

1,8 А

2. Разность потенциалов на лампе 220В. Сила тока 2 А. Температура вольфрамовой нити 800С^о. Определите сопротивление лампы в нерабочем состоянии, если температурный коэффициент сопротивления вольфрама равен α = 4,6·10^-3 К^-1

ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ 6

1. Сопротивление алюминиевого провода длиной 0,9 км и сечением 10 мм² равно 2,5 Ом. Определите его удельное сопротивление.

0,028 Ом·мм²/м

2. Ток в электрическом паяльнике 500 мА. Какое количество электричества пройдет через па­яльник за 2 мин?

60 Кл

Определите сопротивление никелиновой про­волоки длиной 2 м и сечением 0,18 мм².

4,4 Ом

3. Определите силу тока в электрической лампе, если через нее за 10 мин проходит 300 Кл количества электричества.

0,5 А

Константановая проволока длиной 3 м и сече­нием 0,25 мм² имеет сопротивление 6 Ом. Чему равно удельное сопротивление константана?

0,5 Ом·мм²/м

4. Сопротивление лампы накаливания 10 Ом. В рабочем состоянии её температура повысилась на 400С^о. Какое сопротивление имеет лампа в рабочем режиме?

5. Сопротивление вольфрамовой нити электрической лампочки при 10 °С равно 50 Ом. До какой температуры была нагрета нить, если её сопротивление стало равным 550 Ом. Температурный коэффициент вольфрама α = 4,6·10^-3 К^-1