Темы докладов, страница 284 - гдз по физике 10 класс учебник Кабардин, Орлов

Условия возникновения тока в веществе.

Электрический ток – это упорядоченное (направленное) движение заряженных частиц. Для того чтобы в веществе возник и существовал электрический ток, необходимо выполнение нескольких обязательных условий.

1. Наличие свободных носителей заряда

Первое и основное условие – в веществе должны присутствовать частицы, способные свободно перемещаться по всему его объему и обладающие электрическим зарядом. Такие частицы называют свободными носителями заряда. Без них ток невозможен, так как нечему будет двигаться и переносить заряд.

Типы носителей заряда зависят от вещества:
– В металлах и полупроводниках: это в основном электроны (электроны проводимости), которые отрываются от своих атомов и могут свободно перемещаться в кристаллической решетке. В полупроводниках также существуют так называемые «дырки» — вакантные места с недостающим электроном, которые ведут себя как положительно заряженные частицы.
– В электролитах (растворах и расплавах солей, кислот, щелочей): носителями заряда являются положительные и отрицательные ионы, образующиеся в результате электролитической диссоциации.
– В газах: в обычных условиях газы являются диэлектриками. Однако при определенных условиях (высокая температура, облучение) происходит ионизация атомов или молекул, и носителями заряда становятся свободные электроны и положительные ионы.

Вещества, в которых практически отсутствуют свободные носители заряда, называются диэлектриками или изоляторами.

2. Наличие электрического поля

Сами по себе свободные носители заряда движутся хаотично и беспорядочно (тепловое движение). Чтобы их движение стало упорядоченным, то есть чтобы возник ток, на них должна действовать сила в определенном направлении. Эту роль выполняет электрическое поле.

Электрическое поле создает силу, действующую на заряженные частицы. Сила $\text{F}$, действующая на заряд $\text{q}$ в электрическом поле напряженностью $\text{E}$, определяется формулой: $F = qE$.

Под действием этой силы положительно заряженные частицы начинают двигаться в направлении вектора напряженности электрического поля, а отрицательно заряженные – в противоположном направлении. Это упорядоченное движение и есть электрический ток. Электрическое поле внутри проводника можно создать, например, приложив к его концам разность потенциалов (напряжение) от источника тока (батареи, аккумулятора, генератора).

3. Замкнутость электрической цепи (для длительного существования тока)

Для того чтобы ток в проводнике существовал длительное время, необходимо поддерживать в нем электрическое поле. Если просто создать поле в проводнике (например, поднеся его к заряженному телу), то свободные заряды очень быстро перераспределятся, создадут собственное поле, которое скомпенсирует внешнее, и ток прекратится.

Чтобы ток был постоянным, цепь должна быть замкнутой и содержать источник тока. Источник тока (например, гальванический элемент или генератор) выполняет работу по разделению зарядов и поддерживает разность потенциалов на своих полюсах и, как следствие, электрическое поле во всей цепи. Благодаря этому заряды могут непрерывно циркулировать по замкнутому контуру, обеспечивая постоянный ток.

Ответ:

Для возникновения и существования электрического тока в веществе необходимо одновременное выполнение следующих условий:
1. Наличие в веществе свободных носителей электрического заряда (например, электронов в металлах, ионов в электролитах).
2. Создание в веществе электрического поля, которое будет действовать на свободные заряды с силой, заставляющей их двигаться упорядоченно.
3. Для длительного протекания тока необходимо, чтобы проводник был частью замкнутой электрической цепи, содержащей источник тока, который поддерживает наличие электрического поля и восполняет энергию.