Номер 1, страница 338 - гдз по физике 10 класс учебник Кабардин, Орлов

1. Опишите процессы, происходящие в металлах, электролитах и газах при прохождении электрического тока. Укажите для каждого из веществ, что является носителем тока в каждом случае.

Металлы

В металлах атомы образуют кристаллическую решетку. Валентные электроны слабо связаны со своими атомами и могут свободно перемещаться по всему объему металла, образуя так называемый «электронный газ». Положительно заряженные ионы металла находятся в узлах этой кристаллической решетки и совершают тепловые колебания около положения равновесия, но не перемещаются по проводнику.

При создании в металлическом проводнике электрического поля (например, при подключении его к источнику тока) свободные электроны, помимо хаотического теплового движения, начинают двигаться упорядоченно против направления вектора напряженности электрического поля. Это направленное движение свободных электронов и представляет собой электрический ток в металлах. При своем движении электроны сталкиваются с ионами кристаллической решетки, передавая им часть своей энергии, что приводит к нагреванию проводника. Важно отметить, что прохождение тока через металлы не сопровождается переносом вещества самого металла.

Ответ: Носителями тока в металлах являются свободные электроны.

Электролиты

Электролитами называют растворы или расплавы веществ (солей, кислот, щелочей), которые проводят электрический ток. Проводимость электролитов обусловлена процессом электролитической диссоциации, при котором молекулы вещества распадаются на положительно и отрицательно заряженные ионы: катионы и анионы.

Если в сосуд с электролитом опустить два электрода и подключить их к источнику тока, то в растворе возникнет электрическое поле. Под действием этого поля ионы приходят в движение: положительно заряженные катионы движутся к отрицательному электроду (катоду), а отрицательно заряженные анионы — к положительному электроду (аноду). Это упорядоченное движение ионов двух знаков в противоположных направлениях и является электрическим током в электролитах. В отличие от металлов, прохождение тока через электролиты всегда сопровождается химическими реакциями на электродах и переносом вещества. Этот процесс называется электролизом.

Ответ: Носителями тока в электролитах являются положительно и отрицательно заряженные ионы (катионы и анионы).

Газы

В обычных условиях газы состоят из электрически нейтральных атомов или молекул и практически не содержат свободных заряженных частиц, поэтому являются диэлектриками (не проводят ток). Для того чтобы газ стал проводником, его необходимо ионизировать, то есть создать в нем свободные носители заряда.

Ионизация газа может происходить под действием внешних факторов (нагрева до высокой температуры, ультрафиолетового или рентгеновского излучения). Такой разряд, существующий только при наличии внешнего ионизатора, называется несамостоятельным. Если в ионизированном газе создать электрическое поле, то свободные электроны и положительные ионы начнут двигаться в противоположных направлениях: электроны к аноду, ионы к катоду. Это движение и есть электрический ток в газе. При достаточно сильном электрическом поле электроны могут разогнаться до такой энергии, что при столкновении с нейтральными атомами сами начинают их ионизировать (ударная ионизация). Процесс становится лавинообразным, и разряд продолжается даже после прекращения действия внешнего ионизатора. Такой разряд называется самостоятельным (например, молния или дуговой разряд).

Ответ: Носителями тока в газах являются положительные ионы и свободные электроны.