Präsentationen für den Unterricht Präsentation für eine Physikstunde zum Thema. Elektrischer Strom in verschiedenen Medien Präsentation herunterladen: Elektrischer Strom im Vakuum

Triode. Der Elektronenfluss, der sich in einer Vakuumröhre von der Kathode zur Anode bewegt, kann mithilfe elektrischer und magnetischer Felder gesteuert werden. Das einfachste elektrische Vakuumgerät, bei dem der Elektronenfluss mithilfe eines elektrischen Felds gesteuert wird, ist eine Triode. Behälter, Anode und Kathode einer Vakuumtriode haben den gleichen Aufbau wie eine Diode, allerdings befindet sich im Weg der Elektronen von der Kathode zur Anode in der Triode eine dritte Elektrode, ein sogenanntes Gitter. Typischerweise ist das Gitter eine Spirale aus mehreren Windungen dünnen Drahtes um die Kathode. Wenn an das Gitter relativ zur Kathode ein positives Potential angelegt wird, fliegt ein erheblicher Teil der Elektronen von der Kathode zur Anode und im Anodenkreis entsteht ein elektrischer Strom. Wenn an das Gitter relativ zur Kathode ein negatives Potenzial angelegt wird, verhindert das elektrische Feld zwischen Gitter und Kathode die Bewegung von Elektronen von der Kathode zur Anode und der Anodenstrom nimmt ab. Durch Ändern der Spannung zwischen Gitter und Kathode können Sie somit den Strom im Anodenkreis regulieren.

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Elektrische Eigenschaften von Stoffen Leiter Halbleiter Dielektrika Leiten elektrischen Strom gut Dazu gehören Metalle, Elektrolyte, Plasma ... Die am häufigsten verwendeten Leiter sind Au, Ag, Cu, Al, Fe ... Sie leiten elektrischen Strom praktisch nicht. Dazu gehören Kunststoffe und Gummi , Glas, Porzellan, trockenes Holz, Papier... Hinsichtlich der Leitfähigkeit nehmen sie eine Zwischenstellung zwischen Leitern und Dielektrika Si, Ge, Se, In, As ein. Verschiedene Stoffe haben unterschiedliche elektrische Eigenschaften, aber je nach elektrischer Leitfähigkeit können sie in 3 Hauptgruppen eingeteilt werden: Stoffe

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Die Natur des elektrischen Stroms in Metallen Elektrischer Strom in Metallleitern verursacht keine Veränderungen in diesen Leitern außer ihrer Erwärmung. Die Konzentration der Leitungselektronen in einem Metall ist sehr hoch: Sie entspricht größenordnungsmäßig der Anzahl der Atome pro Volumeneinheit des Metalls. Elektronen in Metallen sind in ständiger Bewegung. Ihre zufällige Bewegung ähnelt der Bewegung idealer Gasmoleküle. Dies gab Anlass zu der Annahme, dass Elektronen in Metallen eine Art Elektronengas bilden. Aber die Geschwindigkeit der zufälligen Bewegung von Elektronen in einem Metall ist viel größer als die Geschwindigkeit von Molekülen in einem Gas (sie beträgt etwa 105 m/s). Elektrischer Strom in Metallen

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Papaleksi-Mandelshtam-Experiment Beschreibung des Experiments: Zweck: herauszufinden, wie hoch die Leitfähigkeit von Metallen ist. Installation: Spule auf einem Stab mit Schleifkontakten, verbunden mit einem Galvanometer. Der Ablauf des Experiments: Die Spule drehte sich mit hoher Geschwindigkeit, stoppte dann abrupt und es wurde beobachtet, dass die Galvanometernadel zurückgeworfen wurde. Fazit: Die Leitfähigkeit von Metallen ist elektronisch. Elektrischer Strom in Metallen

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Metalle haben eine kristalline Struktur. An den Knoten des Kristallgitters befinden sich positive Ionen, die nahe der Gleichgewichtslage thermische Schwingungen ausführen, und im Raum dazwischen bewegen sich freie Elektronen chaotisch. Das elektrische Feld beschleunigt sie entgegen der Richtung des Feldstärkevektors. Daher werden in einem elektrischen Feld zufällig bewegte Elektronen in eine Richtung verschoben, d. h. sich geordnet bewegen. - - - - - - - - - - Elektrischer Strom in Metallen

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Abhängigkeit des Leiterwiderstands von der Temperatur Mit steigender Temperatur erhöht sich der spezifische Widerstand des Leiters. Der Widerstandskoeffizient ist gleich der relativen Widerstandsänderung des Leiters bei Erwärmung um 1 K. Elektrischer Strom in Metallen

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Eigenleitfähigkeit von Halbleitern Verunreinigungsleitfähigkeit von Halbleitern p-n-Übergang und seine Eigenschaften

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Halbleiter sind Substanzen, deren spezifische Leitfähigkeit bei Halbleitern abnimmt.

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Eigenleitfähigkeit von Halbleitern Betrachten wir die Leitfähigkeit von Halbleitern auf Siliziumbasis. Si Silizium ist ein vierwertiges chemisches Element. Jedes Atom verfügt über 4 Elektronen in der äußeren Elektronenschicht, die zur Bildung paarelektronischer (kovalenter) Bindungen mit 4 benachbarten Atomen verwendet werden. Unter normalen Bedingungen (niedrige Temperaturen) gibt es in Halbleitern keine freien geladenen Teilchen, daher auch nicht elektrischen Strom leiten Si Si Si Si Si - - - - - - - - Elektrischer Strom in Halbleitern

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Betrachten wir Veränderungen in einem Halbleiter mit steigender Temperatur. Mit zunehmender Temperatur nimmt die Energie der Elektronen zu und einige von ihnen verlassen die Bindungen und werden zu freien Elektronen. An ihrer Stelle verbleiben unkompensierte elektrische Ladungen (virtuell geladene Teilchen), sogenannte Löcher. Si Si Si Si Si - - - - - - + freies Elektronenloch + + - - Elektrischer Strom in Halbleitern

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Somit stellt der elektrische Strom in Halbleitern die geordnete Bewegung freier Elektronen und positiver virtueller Teilchen dar – Löcher. Abhängigkeit des Widerstands von der Temperatur R (Ohm) t (0C) Metall R0 Halbleiter Mit zunehmender Temperatur nimmt die Anzahl der freien Ladungsträger zu. Die Leitfähigkeit von Halbleitern nimmt zu und der Widerstand ab. Elektrischer Strom in Halbleitern

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Donatorverunreinigungen Die intrinsische Leitfähigkeit von Halbleitern reicht für die technische Anwendung von Halbleitern eindeutig nicht aus. Zur Erhöhung der Leitfähigkeit werden daher in reine Halbleiter Verunreinigungen eingebracht (dotiert), die Donor und Akzeptor Si sind. Si - - - As - - - Si - Si - - Bei der Dotierung von 4-wertigem Silizium Si mit 5-wertigem Arsen As, ein von den 5 Elektronen des Arsens wird frei. Ebenso wie ein positives Ion. Es gibt kein Loch! Ein solcher Halbleiter wird als n-Typ-Halbleiter bezeichnet, die Hauptladungsträger sind Elektronen und die Arsenverunreinigung, die freie Elektronen erzeugt, wird als Donor bezeichnet. Elektrischer Strom in Halbleitern

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Akzeptorverunreinigungen Ein solcher Halbleiter wird als p-Typ-Halbleiter bezeichnet, die Hauptladungsträger sind Löcher, und die Indiumverunreinigung, die Löcher erzeugt, wird als Akzeptor bezeichnet. Wenn Silizium mit dreiwertigem Indium dotiert ist, fehlt Indium ein Elektron, um Bindungen mit Silizium einzugehen. d.h. Es entsteht ein Loch. Die Basis gibt Elektronen und Löcher in gleicher Zahl ab. Die Verunreinigung besteht lediglich aus Löchern. Si - Si - In - - - + Si Si - - Elektrischer Strom in Halbleitern

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Destilliertes Wasser leitet keinen Strom. Tauchen Sie einen Kristall Kochsalz in destilliertes Wasser und rühren Sie das Wasser leicht um, um den Kreislauf zu schließen. Wir werden feststellen, dass das Licht aufleuchtet. Beim Auflösen von Salz in Wasser entstehen freie elektrische Ladungsträger. Elektrischer Strom in Flüssigkeiten

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Wie entstehen freie Träger elektrischer Ladung? Wenn ein Kristall in Wasser eingetaucht wird, werden die Wassermoleküle durch ihre negativen Pole von den positiven Natriumionen angezogen, die sich auf der Oberfläche des Kristalls befinden. Zu negativen Chlorionen wandeln Wassermoleküle positive Pole. Elektrischer Strom in Flüssigkeiten

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Unter elektrolytischer Dissoziation versteht man den Zerfall von Molekülen in Ionen unter Einwirkung eines Lösungsmittels. Die einzigen mobilen Ladungsträger in Lösungen sind Ionen. Als Elektrolyt bezeichnet man einen flüssigen Leiter, in dem ausschließlich Ionen bewegliche Ladungsträger sind. Elektrischer Strom in Flüssigkeiten

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Wie fließt Strom durch den Elektrolyten? Lassen Sie uns die Platten in das Gefäß absenken und an eine Stromquelle anschließen. Diese Platten werden Elektroden genannt. Die Kathode ist eine Platte, die mit dem Minuspol der Quelle verbunden ist. Anode ist eine Platte, die mit dem Pluspol der Quelle verbunden ist. Elektrischer Strom in Flüssigkeiten

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Unter dem Einfluss elektrischer Feldkräfte bewegen sich positiv geladene Ionen in Richtung Kathode und negativ geladene Ionen in Richtung Anode. An der Anode geben negative Ionen ihre zusätzlichen Elektronen ab und an der Kathode erhalten positive Ionen die fehlenden Elektronen. Elektrischer Strom in Flüssigkeiten

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Elektrolyse An der Kathode und Anode werden Stoffe freigesetzt, die Bestandteil der Elektrolytlösung sind. Der Durchgang von elektrischem Strom durch eine Elektrolytlösung, begleitet von chemischen Umwandlungen des Stoffes und seiner Freisetzung an den Elektroden, wird als Elektrolyse bezeichnet. Elektrischer Strom in Flüssigkeiten

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Gesetz der Elektrolyse Die Masse m des an der Elektrode freigesetzten Stoffes ist direkt proportional zur durch den Elektrolyten fließenden Ladung Q: m = kQ = kIt. Dies ist das Gesetz der Elektrolyse. Der Wert von k wird als elektrochemisches Äquivalent bezeichnet. Faradays Experimente zeigten, dass die Masse des bei der Elektrolyse freigesetzten Stoffes nicht nur von der Größe der Ladung, sondern auch von der Art des Stoffes abhängt. Elektrischer Strom in Flüssigkeiten

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Gase sind im Normalzustand Dielektrika, da sie aus elektrisch neutralen Atomen und Molekülen bestehen und daher keinen Strom leiten. Die isolierenden Eigenschaften von Gasen werden durch die Tatsache erklärt, dass Atome und Moleküle von Gasen in ihrem natürlichen Zustand neutrale, ungeladene Teilchen sind. Daraus wird deutlich, dass es, um ein Gas leitfähig zu machen, auf die eine oder andere Weise notwendig ist, freie Ladungsträger – geladene Teilchen – in das Gas einzuführen oder darin zu erzeugen. In diesem Fall sind zwei Fälle möglich: Entweder werden diese geladenen Teilchen durch die Einwirkung eines externen Faktors erzeugt oder von außen in das Gas eingeführt – nicht unabhängige Leitfähigkeit, oder sie werden durch die Einwirkung des elektrischen Feldes im Gas erzeugt selbst zwischen den Elektroden vorhanden - unabhängige Leitfähigkeit. Elektrischer Strom in Gasen Elektrischer Strom in Gasen

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Nur ionisierte Gase, die Elektronen, positive und negative Ionen enthalten, können Leiter sein. Bei der Ionisierung handelt es sich um den Prozess der Trennung von Elektronen aus Atomen und Molekülen. Die Ionisierung erfolgt unter dem Einfluss hoher Temperaturen und verschiedener Strahlungen (Röntgenstrahlung, radioaktive Strahlung, Ultraviolettstrahlung, kosmische Strahlung) aufgrund der Kollision schneller Teilchen oder Atome mit Atomen und Gasmolekülen. Die dabei entstehenden Elektronen und Ionen machen das Gas zum Stromleiter. Ionisationsprozesse: Elektronenstoß, thermische Ionisation, Photoionisation, elektrischer Strom in Gasen

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Arten unabhängiger Entladungen Abhängig von den Prozessen der Ionenbildung in der Entladung bei unterschiedlichen Gasdrücken und an die Elektroden angelegten Spannungen werden verschiedene Arten unabhängiger Entladungen unterschieden: Glühfunken, Koronalichtbogen, elektrischer Strom in Gasen

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Glimmentladung Glimmentladung tritt bei niedrigen Drücken (in Vakuumröhren) auf. Die Entladung ist durch eine hohe elektrische Feldstärke und einen entsprechend großen Potentialabfall in der Nähe der Kathode gekennzeichnet. Es kann in einem Glasrohr beobachtet werden, an dessen Enden flache Metallelektroden angelötet sind. In der Nähe der Kathode befindet sich eine dünne Leuchtschicht, die als Kathodenleuchtfilm bezeichnet wird. Elektrischer Strom in Gasen

THERMISCHE ELEKTRONENEMISSION. Durch das Pumpen von Gas aus einem Gefäß (Rohr) ist es möglich, eine Konzentration zu erreichen, bei der die Gasmoleküle Zeit haben, von einer Gefäßwand zur anderen zu fliegen, ohne jemals miteinander zu kollidieren. Dieser Zustand des Gases in der Röhre wird Vakuum genannt. Die Leitfähigkeit des Zwischenelektrodenspalts im Vakuum kann nur durch Einbringen einer Quelle geladener Teilchen in die Röhre sichergestellt werden.

THERMISCHE ELEKTRONENEMISSION. Glühemission. Am häufigsten beruht die Wirkung einer solchen Quelle geladener Teilchen auf der Eigenschaft von Körpern, die auf eine hohe Temperatur erhitzt werden, Elektronen zu emittieren. Dieser Vorgang wird als thermionische Emission bezeichnet. Es kann als Verdampfung von Elektronen von der Metalloberfläche betrachtet werden. Bei vielen Feststoffen beginnt die thermionische Emission bei Temperaturen, bei denen die Substanz selbst noch nicht verdampft. Solche Stoffe werden zur Herstellung von Kathoden verwendet.

EINWEGLEITUNG. Einwegleitung. Das Phänomen der thermionischen Emission führt dazu, dass eine erhitzte Metallelektrode im Gegensatz zu einer kalten kontinuierlich Elektronen emittiert. Die Elektronen bilden eine Elektronenwolke um die Elektrode. Die Elektrode wird positiv geladen und unter dem Einfluss des elektrischen Feldes der geladenen Wolke werden Elektronen aus der Wolke teilweise zur Elektrode zurückgeführt.

EINWEGLEITUNG. Im Gleichgewichtszustand ist die Anzahl der Elektronen, die pro Sekunde die Elektrode verlassen, gleich der Anzahl der Elektronen, die während dieser Zeit zur Elektrode zurückkehren. Je höher die Temperatur des Metalls ist, desto höher ist die Dichte der Elektronenwolke. Der Temperaturunterschied zwischen heißen und kalten Elektroden, die in einem Gefäß eingeschlossen sind, aus dem die Luft evakuiert wird, führt zu einer einseitigen elektrischen Stromleitung zwischen ihnen.

EINWEGLEITUNG. Wenn die Elektroden an eine Stromquelle angeschlossen werden, entsteht zwischen ihnen ein elektrisches Feld. Wird der Pluspol der Stromquelle mit einer kalten Elektrode (Anode) und der Minuspol mit einer beheizten (Kathode) verbunden, so ist der elektrische Feldstärkevektor auf die beheizte Elektrode gerichtet. Unter dem Einfluss dieses Feldes verlassen Elektronen teilweise die Elektronenwolke und bewegen sich in Richtung der kalten Elektrode. Der Stromkreis wird geschlossen und ein elektrischer Strom entsteht darin. Wenn die Quelle mit entgegengesetzter Polarität eingeschaltet wird, wird die Feldstärke von der beheizten zur kalten Elektrode geleitet. Das elektrische Feld drückt die Elektronen der Wolke zurück zur erhitzten Elektrode. Der Stromkreis scheint offen zu sein.

DIODE. Diode. Einwegleitfähigkeit wurde früher häufig in elektronischen Geräten mit zwei Elektroden verwendet – Vakuumdioden, die wie Halbleiterdioden zur Gleichrichtung von elektrischem Strom dienten. Derzeit werden Vakuumdioden jedoch praktisch nicht verwendet.

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Präsentation zur Physik zum Thema: Abgeschlossen von Schülern der Klasse 10B: Arkhipova E. Asinovskaya V. Rychkova R.

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Vakuummeter Bei der Untersuchung elektrischer Phänomene müssen wir die Definition von Vakuum klären. Vakuum ist ein Gaszustand in einem Gefäß, in dem Moleküle von einer Gefäßwand zur anderen fliegen, ohne jemals miteinander zu kollidieren.

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Die Essenz des Phänomens ist DIE ERSTE INCALMAGE-LAMPE – eine Kopie der 1879 von T. Edison erfundenen Lampe. Wenn zwei Elektroden in einem verschlossenen Gefäß platziert werden und Luft aus dem Gefäß entfernt wird, entsteht im Vakuum kein elektrischer Strom - Es gibt keine elektrischen Stromträger. Der amerikanische Wissenschaftler T. A. Edison (1847-1931) entdeckte 1879, dass in einem Vakuumglaskolben ein elektrischer Strom entstehen kann, wenn eine der darin befindlichen Elektroden auf eine hohe Temperatur erhitzt wird. Das Phänomen der Emission freier Elektronen von der Oberfläche erhitzter Körper wird als thermionische Emission bezeichnet.

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Thermionische Emission In der Abbildung sehen Sie, dass die Diode einer normalen Glühlampe ähnelt, aber neben der Wolframspirale „K“ (Kathode) im oberen Teil auch eine zusätzliche Elektrode „A“ (Anode) enthält. Die Luft wird aus dem Glasdiodenkolben in ein tiefes Vakuum gepumpt. Die Diode ist in Reihe mit einem Stromkreis verbunden, der aus einem Amperemeter und einer Stromquelle besteht (in der Abbildung sind nur die Anschlüsse „+“ und „–“ dargestellt). Glühemission. Man nennt es das Phänomen der Elektronenemission erhitzter Körper. Um dieses Phänomen kennenzulernen, betrachten Sie ein Experiment mit einer speziellen Elektronenröhre – einer Vakuumdiode.

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Grafische Bezeichnung einer Vakuumdiode Drei-Elektroden-Lampen sind Trioden. Eine Triode unterscheidet sich von einer Diode durch das Vorhandensein einer dritten Elektrode – eines Steuergitters, das in Form einer Drahtspirale besteht, die im Raum zwischen Kathode und Anode platziert ist. Um die Durchsatzkapazität zu reduzieren, wurden Vier-Elektroden-Lampen geschaffen – Tetroden, Dioden, Trioden, Tetroden

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Anwendung Elektrische Ströme im Vakuum haben ein breites Anwendungsspektrum. Dabei handelt es sich ausnahmslos um Radioröhren, Beschleuniger für geladene Teilchen, Massenspektrometer, Mikrowellen-Vakuumgeneratoren wie Magnetrons, Wanderfeldröhren usw. Wanderwellenlampe Funklampe 1 - Kathodenheizfaden; 2 - Kathode; 3 - Steuerelektrode; 4 - Beschleunigungselektrode; 5 - erste Anode; 6 - zweite Anode; 7 - leitfähige Beschichtung (Aquodag); 8 - vertikale Strahlablenkspulen; 9 – horizontale Strahlablenkspulen; 10 - Elektronenstrahl; 11 - Bildschirm; 12 - Ausgang der zweiten Anode. Kineskop