Prezentace do hodin Prezentace na hodinu fyziky na dané téma. Elektrický proud v různých médiích Stáhnout prezentaci elektrický proud ve vakuu

Trioda. Tok elektronů pohybujících se ve vakuové trubici od katody k anodě lze řídit pomocí elektrických a magnetických polí. Nejjednodušším elektrickým vakuovým zařízením, ve kterém je tok elektronů řízen pomocí elektrického pole, je trioda. Nádoba, anoda a katoda vakuové triody mají stejnou konstrukci jako dioda, avšak v dráze elektronů od katody k anodě v triodě se nachází třetí elektroda zvaná mřížka. Mřížka je typicky spirála několika závitů tenkého drátu kolem katody. Jestliže kladný potenciál je aplikován na mřížku relativně ke katodě, pak významná část elektronů letí z katody k anodě a elektrický proud existuje v obvodu anody. Když je na mřížku ve vztahu ke katodě aplikován záporný potenciál, elektrické pole mezi mřížkou a katodou brání pohybu elektronů z katody k anodě a anodový proud se snižuje. Změnou napětí mezi mřížkou a katodou tedy můžete regulovat proud v anodovém obvodu.

1 snímek

2 snímek

3 snímek

Elektrické vlastnosti látek Vodiče Polovodiče Dielektrika Dobře vedou elektrický proud Patří sem kovy, elektrolyty, plazma ... Nejpoužívanější vodiče jsou Au, Ag, Cu, Al, Fe ... Prakticky nevedou elektrický proud Patří sem plasty, pryž , sklo, porcelán, suché dřevo, papír... Z hlediska vodivosti zaujímají mezilehlou polohu mezi vodiči a dielektriky Si, Ge, Se, In, As Různé látky mají různé elektrické vlastnosti, ale podle elektrické vodivosti mohou rozdělit do 3 hlavních skupin: Látky

4 snímek

5 snímek

Povaha elektrického proudu v kovech Elektrický proud v kovových vodičích nezpůsobuje v těchto vodičích žádné změny kromě jejich zahřívání. Koncentrace vodivostních elektronů v kovu je velmi vysoká: řádově se rovná počtu atomů na jednotku objemu kovu. Elektrony v kovech jsou v nepřetržitém pohybu. Jejich náhodný pohyb připomíná pohyb molekul ideálního plynu. To dalo důvod se domnívat, že elektrony v kovech tvoří jakýsi elektronový plyn. Ale rychlost náhodného pohybu elektronů v kovu je mnohem větší než rychlost molekul v plynu (je to přibližně 105 m/s). Elektrický proud v kovech

6 snímek

Papaleksi-Mandelshtamův experiment Popis experimentu: Účel: zjistit, jaká je vodivost kovů. Instalace: cívka na tyči s posuvnými kontakty, připojená ke galvanometru. Průběh experimentu: cívka se roztočila vysokou rychlostí, pak se náhle zastavila a bylo pozorováno, že jehla galvanometru byla odhozena zpět. Závěr: vodivost kovů je elektronická. Elektrický proud v kovech

Snímek 7

Kovy mají krystalickou strukturu. V uzlech krystalové mřížky jsou kladné ionty, které provádějí tepelné vibrace v blízkosti rovnovážné polohy a volné elektrony se chaoticky pohybují v prostoru mezi nimi. Elektrické pole jim uděluje zrychlení ve směru opačném ke směru vektoru intenzity pole. Proto jsou v elektrickém poli náhodně se pohybující elektrony přemístěny jedním směrem, tzn. pohybovat uspořádaným způsobem. - - - - - - - - - - Elektrický proud v kovech

8 snímek

Závislost odporu vodiče na teplotě S rostoucí teplotou se zvyšuje odpor vodiče. Koeficient odporu se rovná relativní změně odporu vodiče při zahřátí o 1K. Elektrický proud v kovech

Snímek 9

Vlastní vodivost polovodičů Nečistotová vodivost polovodičů přechod p – n a jeho vlastnosti

10 snímek

Polovodiče Polovodiče jsou látky, jejichž odpor klesá s rostoucí teplotou Příměsová vodivost polovodičů Elektrický proud v polovodičích.

11 snímek

Vlastní vodivost polovodičů Uvažujme vodivost polovodičů na bázi křemíku Si Křemík je 4-valenční chemický prvek. Každý atom má ve vnější elektronové vrstvě 4 elektrony, které slouží k vytvoření párově-elektronických (kovalentních) vazeb se 4 sousedními atomy Za normálních podmínek (nízké teploty) nejsou v polovodičích žádné volné nabité částice, polovodič tedy není. vést elektrický proud Si Si Si Si Si - - - - - - - - Elektrický proud v polovodičích

12 snímek

Uvažujme změny v polovodiči s rostoucí teplotou S rostoucí teplotou se zvyšuje energie elektronů a některé z nich opouštějí vazby a stávají se volnými elektrony. Na jejich místě zůstávají nekompenzované elektrické náboje (virtuální nabité částice), nazývané díry. Si Si Si Si Si - - - - - - + volná elektronová díra + + - - Elektrický proud v polovodičích

Snímek 13

Elektrický proud v polovodičích tedy představuje uspořádaný pohyb volných elektronů a kladných virtuálních částic - děr Závislost odporu na teplotě R (Ohm) t (0C) kov R0 polovodič S rostoucí teplotou roste počet volných nosičů náboje. vodivost polovodičů se zvyšuje a odpor klesá. Elektrický proud v polovodičích

Snímek 14

Donorové nečistoty Vlastní vodivost polovodičů je pro technické použití polovodičů zjevně nedostatečná. Pro zvýšení vodivosti se proto do čistých polovodičů (dopovaných) zavádějí nečistoty, kterými jsou donor a akceptor Si Si - - - As - - - Si - Si - - Při dotování 4-mocného křemíku Si 5-mocným arsenem As je jeden z 5 elektronů arsenu se uvolní. Stejně jako kladný iont. Není tam žádná díra! Takový polovodič se nazývá polovodič typu n, hlavními nosiči náboje jsou elektrony a nečistota arsenu, která produkuje volné elektrony, se nazývá donor. Elektrický proud v polovodičích

15 snímek

Nečistoty akceptoru Takový polovodič se nazývá polovodič typu p, hlavními nosiči náboje jsou díry a nečistota india, která vytváří díry, se nazývá akceptor. tj. vytvoří se díra, základna dává elektrony a díry ve stejném počtu. Nečistota jsou jen díry. Si - Si - In - - - + Si Si - - Elektrický proud v polovodičích

16 snímek

Snímek 17

Destilovaná voda nevede elektrický proud. Ponořte krystal kuchyňské soli do destilované vody a za mírného míchání vody uzavřete okruh. Zjistíme, že se žárovka rozsvítí. Když se sůl rozpustí ve vodě, objeví se volné nosiče elektrického náboje. Elektrický proud v kapalinách

18 snímek

Jak vznikají volné nosiče elektrických nábojů? Když je krystal ponořen do vody, molekuly vody jsou svými zápornými póly přitahovány kladnými ionty sodíku umístěnými na povrchu krystalu. K záporným iontům chloru molekuly vody otáčejí kladné póly. Elektrický proud v kapalinách

Snímek 19

Elektrolytická disociace je rozpad molekul na ionty působením rozpouštědla. Jedinými mobilními nosiči náboje v roztocích jsou ionty. Kapalný vodič, ve kterém jsou mobilními nosiči náboje pouze ionty, se nazývá elektrolyt. Elektrický proud v kapalinách

20 snímek

Jak proud prochází elektrolytem? Spusťte desky do nádoby a připojte je ke zdroji proudu. Tyto desky se nazývají elektrody. Katoda je deska připojená k zápornému pólu zdroje. Anoda je deska připojená ke kladnému pólu zdroje. Elektrický proud v kapalinách

21 snímků

Pod vlivem sil elektrického pole se kladně nabité ionty pohybují směrem ke katodě a záporné ionty směrem k anodě. Na anodě se záporné ionty vzdávají svých nadbytečných elektronů a na katodě kladné ionty přijímají chybějící elektrony. Elektrický proud v kapalinách

22 snímek

Elektrolýza Na katodě a anodě se uvolňují látky, které jsou součástí roztoku elektrolytu. Průchod elektrického proudu roztokem elektrolytu, doprovázený chemickými přeměnami látky a jejím uvolňováním na elektrodách, se nazývá elektrolýza. Elektrický proud v kapalinách

Snímek 23

Zákon elektrolýzy Hmotnost m látky uvolněné na elektrodě je přímo úměrná náboji Q procházejícímu elektrolytem: m = kQ = kIt. To je zákon elektrolýzy. Hodnota k se nazývá elektrochemický ekvivalent. Faradayovy experimenty ukázaly, že hmotnost látky uvolněné při elektrolýze závisí nejen na velikosti náboje, ale také na typu látky. Elektrický proud v kapalinách

24 snímek

25 snímek

Plyny ve svém normálním stavu jsou dielektrika, protože se skládají z elektricky neutrálních atomů a molekul, a proto nevedou elektřinu. Izolační vlastnosti plynů se vysvětlují tím, že atomy a molekuly plynů v přirozeném stavu jsou neutrální, nenabité částice. Odtud je zřejmé, že aby byl plyn vodivý, je nutné do něj tak či onak zavést nebo v něm vytvořit volné nosiče náboje - nabité částice. V tomto případě jsou možné dva případy: buď tyto nabité částice vznikají působením nějakého vnějšího činitele nebo jsou do plynu zavedeny zvenčí - nezávislá vodivost, nebo vznikají v plynu působením elektrického pole. sama existující mezi elektrodami - nezávislá vodivost. Elektrický proud v plynech Elektrický proud v plynech

26 snímek

Vodiči mohou být pouze ionizované plyny obsahující elektrony, kladné a záporné ionty. Ionizace je proces oddělování elektronů od atomů a molekul. K ionizaci dochází vlivem vysokých teplot a různých záření (rentgenové, radioaktivní, ultrafialové, kosmické záření), v důsledku srážky rychlých částic nebo atomů s atomy a molekulami plynu. Výsledné elektrony a ionty dělají z plynu vodič elektřiny. Ionizační procesy: dopad elektronů tepelná ionizace fotoionizace Elektrický proud v plynech

Snímek 27

Typy nezávislých výbojů V závislosti na procesech tvorby iontů ve výboji při různých tlacích plynu a napětích působících na elektrody se rozlišuje několik typů nezávislých výbojů: doutnavý jiskra korónový oblouk Elektrický proud v plynech

28 snímek

Doutnavý výboj Doutnavý výboj vzniká při nízkých tlacích (ve vakuových trubicích). Výboj se vyznačuje vysokou intenzitou elektrického pole a odpovídajícím velkým poklesem potenciálu v blízkosti katody. Lze jej pozorovat ve skleněné trubici s plochými kovovými elektrodami připájenými na koncích. V blízkosti katody se nachází tenká svítící vrstva zvaná katodový světelný film Elektrický proud v plynech

TEPELNÁ EMISE ELEKTRONŮ. Odčerpáním plynu z nádoby (trubice) je možné dosáhnout koncentrace, při které mají molekuly plynu čas přeletět z jedné stěny nádoby na druhou, aniž by se kdy vzájemně srazily. Tento stav plynu v trubici se nazývá vakuum. Vodivost mezielektrodové mezery ve vakuu lze zajistit pouze zavedením zdroje nabitých částic do trubice.

TEPELNÁ EMISE ELEKTRONŮ. Termionická emise. Nejčastěji je účinek takového zdroje nabitých částic založen na vlastnosti těles zahřátých na vysokou teplotu emitovat elektrony. Tento proces se nazývá termionická emise. Lze to považovat za vypařování elektronů z povrchu kovu. U mnoha pevných látek začíná termionická emise při teplotách, při kterých ještě nedochází k odpařování samotné látky. Takové látky se používají k výrobě katod.

JEDNOSMĚRNÉ VEDENÍ. Jednosměrné vedení. Fenomén termionické emise znamená, že zahřátá kovová elektroda, na rozdíl od studené, nepřetržitě emituje elektrony. Elektrony tvoří kolem elektrody elektronový mrak. Elektroda se nabije kladně a vlivem elektrického pole nabitého oblaku se elektrony z oblaku částečně vracejí zpět do elektrody.

JEDNOSMĚRNÉ VEDENÍ. V rovnovážném stavu se počet elektronů opouštějících elektrodu za sekundu rovná počtu elektronů vracejících se k elektrodě během této doby. Čím vyšší je teplota kovu, tím vyšší je hustota elektronového mraku. Rozdíl teplot horkých a studených elektrod zatavených do nádoby, ze které je odváděn vzduch, vede k jednosměrnému vedení elektrického proudu mezi nimi.

JEDNOSMĚRNÉ VEDENÍ. Když jsou elektrody připojeny ke zdroji proudu, vzniká mezi nimi elektrické pole. Je-li kladný pól zdroje proudu připojen ke studené elektrodě (anodě) a záporný pól k vyhřívané elektrodě (katodě), je vektor intenzity elektrického pole nasměrován k zahřáté elektrodě. Pod vlivem tohoto pole elektrony částečně opouštějí elektronový mrak a pohybují se směrem ke studené elektrodě. Elektrický obvod je uzavřen a je v něm zaveden elektrický proud. Při zapnutí zdroje s opačnou polaritou je intenzita pole směrována z ohřáté elektrody na studenou. Elektrické pole tlačí elektrony oblaku zpět směrem k zahřáté elektrodě. Zdá se, že obvod je otevřený.

DIODA. Dioda. Jednosměrná vodivost byla dříve hojně využívána u elektronických zařízení se dvěma elektrodami – vakuových diod, které stejně jako polovodičové diody sloužily k usměrnění elektrického proudu. V současné době se však vakuové diody prakticky nepoužívají.

1 snímek

Prezentace o fyzice na téma: Vyplnili studenti třídy 10B: Arkhipova E. Asinovskaya V. Rychkova R.

2 snímek

Vakuoměry Při studiu elektrických jevů si budeme muset ujasnit definici vakua. Vakuum je stav plynu v nádobě, ve kterém molekuly létají z jedné stěny nádoby na druhou, aniž by se kdy vzájemně srazily.

3 snímek

Podstatou tohoto jevu je PRVNÍ LAMPA - kopie lampy, kterou vynalezl T. Edison v roce 1879. Pokud jsou dvě elektrody umístěny v utěsněné nádobě a vzduch je z nádoby odstraněn, pak ve vakuu nevzniká elektrický proud - neexistují žádné nosiče elektrického proudu. Americký vědec T. A. Edison (1847-1931) v roce 1879 objevil, že ve vakuové skleněné baňce může vzniknout elektrický proud, pokud se jedna z elektrod v ní zahřeje na vysokou teplotu. Jev emise volných elektronů z povrchu zahřátých těles se nazývá termionická emise.

4 snímek

Termionická emise Na obrázku vidíte, že dioda je podobná běžné žárovce, ale kromě wolframové spirálky „K“ (katoda) obsahuje v horní části také přídavnou elektrodu „A“ (anodu). Vzduch je čerpán ze skleněné diodové baňky do hlubokého vakua. Dioda je zapojena sériově do obvodu sestávajícího z ampérmetru a zdroje proudu (na obrázku jsou zobrazeny pouze její svorky „+“ a „–“). Termionická emise. Říká se tomu jev emise elektronů zahřátými tělesy. Chcete-li se s tímto jevem seznámit, zvažte experiment se speciální elektronkou - vakuovou diodou.

5 snímek

Grafické označení vakuové diody Tříelektrodové výbojky jsou triody. Trioda se od diody liší přítomností třetí elektrody - řídicí mřížky, která je vyrobena ve formě drátěné spirály umístěné v prostoru mezi katodou a anodou. Pro snížení propustnosti byly vytvořeny čtyřelektrodové výbojky - tetrody Diody, Triody, Tetrody

6 snímek

Použití Elektrické proudy ve vakuu mají širokou škálu aplikací. To vše jsou bez výjimky radioelektronky, urychlovače nabitých částic, hmotnostní spektrometry, mikrovlnné vakuové generátory, jako jsou magnetrony, elektronky s postupnou vlnou atd. Lampa s postupnou vlnou Rádiová žárovka 1 - žhavící vlákno katody; 2 - katoda; 3 - řídící elektroda; 4 - urychlovací elektroda; 5 - první anoda; 6 - druhá anoda; 7 - vodivý povlak (aquodag); 8 - vertikální vychylovací cívky paprsku; 9 - vodorovné vychylovací cívky paprsku; 10 - elektronový paprsek; 11 - obrazovka; 12 - výstup druhé anody. Kineskop