WWW.REFERATCENTRAL.ORG.UA - Я ТУТ НАВЧАЮСЬ

... відкритий, безкоштовний архів рефератів, курсових, дипломних робіт

ГоловнаФізика → Електрони та їх роль в електричному струмі - Реферат

Електрони та їх роль в електричному струмі - Реферат


He 2 2
Ne 10 2,8
Ar 18 2,8,8
Kr 36 2,8,18,8
Xe 54 2,8,18,18,8
Rn 86 2,8,18,32,8
В елементів інших груп зовнішня оболонка не заповнена , тобто має менше 8 електронів . У першій групі на зовнішній оболонці є один електрон , у другій -2 і т.д. Схеми атомів нульової групи ( He , Na ) і першої групи ( Li , Na ) показують , що єдиний електрон обертається на зовнішній , найвіддаленішій орбіті елементів літію і натрію , порівняно з розміщенням електронів в атомах гелію і неону . Віддаленість від ядра означає й значне ослаблення зв'язку між зарядами ядра і електрона . Такий електрон може покинути свій атом і перейти до сусіднього атома , потім до іншого і т.д. Властивість втрачати свої зовнішній електрони мають також інші метали . Цю особливість легко пояснити , бо кількість електронів на зовнішній оболонках атомів металу 1,2,3.
Метали - "розтратники " електронів . Вивільнені електрони й надають металу доброї електропровідності . Кількість вільних електронів у металах близька до кількості атомів у металі , в усякому разі вона дуже велика .Це пов'язано з тим , що від кожного атома , як уже було сказано , відокремлюється по одному або й більше електронів які й "блукають " між позитивними іонами решітки . Іони решітки перебувають при цьому в коливальному стані . Під час проходження струму "дрейфуючі " електрони , стикаючись з іонами , віддають набуту від зовнішнього поля енергію , тому коливання решітки посилюється - металевий провідник нагрівається струмом .
- 9 -
Опір металів залежить також від температури . З підвищенням температури він збільшується , бо "пробиватись " електронам серед іонів , які швидко коливаються , важче , ніж у тому разі , якби іони рухалися повільніше або зовсім були нерухомими .
- 10 -
3 . Як Ом математично розробляв свій закон .
Перші свої досліди Ом провадив , користуючись власноручно виготовленим вольтовим стовпом і гальваноскопом. При цьому він помітив , що сила струму в електричному колі падає після його замикання . Після розмикання кола батарея через якийсь час знову відновлюється . Даючи відгук про одного з перших праць Ома , видавець журналу фізик Поггендорф зазначив , що було б бажано , щоб автор повторив свої експерименти з більш сталим джерелом струму , а саме з термоелементом . Ом почав використовувати термоелемент із зігнутих під прямим кутом вісмутової і мідної смужок , кінці яких скріплювалися гвинтами . Один кінець термоелемента був у киплячій воді , а другий - обкладали танучим льодом . Від полюсів дротини опускались в чашки з ртуттю . Коло замикалося дротинами різної довжини , що приєднувалися до тих самих чашок . Силу струму визначали його дією на магнітну стрілку , підвішену на нитці над дротиною , що йде від термоелемента . Закручуючи нитку в бік , протилежний відхиляючий дії сили струму , вдавалося повернути її до початкового положення , в площину магнітного меридіана . В одному з дослідів Ома мідні дротини , які він вмикав в коло , послідовно замінюючи їх , мали довжину 2,4,6,10,18,34,66,180 дюймів і товщину 7/8 лінії ( 1 лінія = 1/10 дюйма ). Силу струму вимірювали за кутом закручування нитки. Це дало такі результати :
Довжина дроту в дюймах
2
4
6
10
18
34
66
130
Кут закручування нитки , градуси
305,25
281,5
259
224
178,5
124,75
79
47,5
Ці числа досить задовільно можна виразити за формулою X=a/b+x , де х - це сила магнітної дії при довжині введеної дротини х ; а і b - сталі величини , які залежать від збуджувальної сили і опору інших частин кола . Якщо , наприклад , покласти ,
- 11 -
що b - дорівнює 20,25 і а=6800 , то дістанемо такі значення :
х,дюйми 2 4 6 10 18 34 66 130
Х,градуси 305,5 280,5 259 224 177 125,25 79 45
Якщо порівняти ці числа , здобуті розрахунками , з числами , здобутими раніше з досліду , то видно , що між цими двома рядами чисел є лише незначна різниця , цілком допустима в подібних дослідженнях .
Силу струму в формулі Ома позначають буквою І ; а - електрорушійна сила Е . Величини b й x мають бути в однакових мірах , оскільки додавати можна тільки однорідні величини . Вони виражають собою : b - внутрішній , х - зовнішній опір кола . Позначивши повний опір кола b+x буквою R , дістанемо формулу , що виражає закон Ома : І=Е/R. Залежність сили струму від електрорушійної сили Ом показав , створюючи не одинакові різниці температур на кінцях термоелемента , тобто занурюючи один з його кінців у воду різної температури , внаслідок чого виникали різні ЕРС . При цьому відповідно змінювалось і відхилення стрілки гальванометра .
У 1826 р. Ом добивається річного наукового відрядження в Берліні . Він дуже добре використав час перебування в столиці для роботи . У 1827 р. з'являється основна його праця - "Гальванічне коло , розроблене математично д-ром Г.С.Омом ", яка принесла йому славу . У цій праці закон Ома виведений теоретично . На це виведення Ома наштовхнули праці французького фізика Фур'є з теплопровідності , які незадовго до того були опубліковані . Фур'є встановив , що швидкість поширення теплового потоку залежить од різниці температур і від довжини шляху , на якому це падіння відбувається , подібно до того , як швидкість водяного потоку залежить від відношення зниження рівня до відстані по горизонталі, на якій зниження відбувається . Порівнюючи гальванічний струм з тепловим потоком або потоком води , Ом пише : "Перехід електрики від однієї ділянки до найближчої я прийняв пропорційним електрорушійній силі в кожній ділянці подібно до переходу теплоти, що пропорційний різниці температур." Ом позначає різницю потенціалів на ділянці словом "падіння " . Але падіння залежить ще й від довжини шляху ,
- 12 - й від довжини шляху , по якому воно розподілене .
Так Ом приходить до висновку , що сила струму прямо пропорційна електрорушійній силі і оберненопропорційна довжині шляху , або опору кола . Залежність опору від довжини , площі поперечного перерізу й матеріалу провідника також установив Ом на ряді дослідів .
Вже згадувалось , що Ом для встановлення закону про електричний стум використав аналогію із струменем води . розглянемо схему електричного кола ( мал. № 6 ) . Якщо коло замкнути , то по ньому піде електричний струм - виникне впорядкований рух електронів у металевих проводах . Струм ітиме в батареї , але там заряди переносяться іонами . Якщо розімкнути коло , то струм припиниться , амперметр покаже , амперметр покаже нуль , зате вольтметр показуватиме тепер найбільшу для даного кола різницю потенціалів - різницю електричних " рівнів " на клемах батареї . Звідки ж взялася ця різниця потенціалів ? Це результат хімічних реакцій в елементах . Замість хімічного джерела різниці потенціалів - батареї хімічних елементів - могли б взяти термоелемент . Тоді посилення теплового руху електронів в одному із спаїв двох металів , що відбувається внаслідок нагрівання , спричинило б виникнення різниці потенціалів . Можна було б узяти електричний генератор .Потрібна для підтримування струму в колі різниця потенціалів виникає внаслідок обертання якоря .
У часи Ома ще не було чіткого розуміння ні роботи ,
Loading...

 
 

Цікаве