Презентація на тему «Електричний струм в металах» (варіант 2)

Електричний струм в металах

У будь-якому металі частина електронів покидає свої місця в атомі, в результаті чого атом перетворюється в позитивний іон. Позитивні іони та нейтральні атоми розміщуються у строгому порядку, утворюючи так звану кристалічну гратку. Між іонами та нейтральними атомами хаотично рухаються вільні електрони у вигляді електронного газу. Негативний заряд усіх вільних електронів за абсолютним значенням дорівнює позитивному заряду всіх іонів решітки. Тому в звичайних умовах метал електрично нейтральний.

У 1899 р. німецький фізик Карл Рікке на трамвайній підстанції у Штутгарті включив в головний провід, яким подавалося живлення в трамвайних лініях, послідовно три металевих циліндри, тісно притиснутих один до одного торцями; два крайніх були мідними, а середній - алюмінієвим. Через ці циліндри більше року проходив електричний струм. Провівши ретельний аналіз того місця, де циліндри контактували, К. Рікке не виявив в міді атомів алюмінію, а в алюмінії - атомів міді, тобто дифузія не відбулася. Таким чином, він експериментально довів, що при проходженні провідником електричного струму іони не переміщуються, а різних металах переміщуються лише електрони. Отже, електричний струм у металевих провідниках створюється впорядкованим рухом електронів.

Експериментальне доказ того, що струм в металах створюється вільними електронами, було дано в досліді російських вчених Леоніда Мандельштама і Миколи Папалексі. Російські вчені запропонували таку ідею: є провідник, котрий пересувається з деякою швидкістю, а потім різко зупиняється. За допомогою цього досліду можна було встановити знак частинок, відповідаючих за струм в металах. Їхні експерименти показали, що це від'ємні частинки.

Якщо в провіднику немає електричного поля, то електрони рухаються хаотично, подібно до того, як рухаються молекули газів або рідин. У будь-який момент часу швидкості руху різних електронів відрізняються за значенням і напрямком. Якщо ж у провіднику створено електричне поле, то електрони, зберігаючи свій хаотичний рух, починають зміщуватися у напрямі позитивного полюса джерела. Разом з безладним рухом електронів виникає і їх упорядкований рух - дрейф.

Отже, електричний струм у металах – це впорядкований рух вільних електронів під дією електричного поля джерела струму.