Номер 1, страница 165 - гдз по физике 10 класс учебник Закирова, Аширов

1. Составьте сравнительную таблицу для различных сред.

Среда

Носители зарядов

Особенности возникновения тока

Металлы

Полупроводники

Электролиты

Газы

Вакуум

Металлы. В металлах носителями свободных зарядов являются свободные электроны. Атомы металла в кристаллической решетке отдают свои валентные электроны, которые образуют так называемый «электронный газ» и могут свободно перемещаться по всему объему проводника. Электрический ток возникает при создании в проводнике электрического поля, под действием которого свободные электроны начинают упорядоченно двигаться. Важной особенностью является то, что с ростом температуры сопротивление металлов увеличивается, так как тепловые колебания ионов в узлах решетки становятся интенсивнее, что затрудняет упорядоченное движение электронов. Прохождение тока не сопровождается химическими изменениями или переносом вещества самого проводника.

Ответ: носители зарядов – свободные электроны; ток представляет собой их упорядоченное движение в электрическом поле, причем сопротивление растет с температурой.

Полупроводники. В полупроводниках существуют два типа носителей заряда: электроны (отрицательно заряженные) и дырки (квазичастицы, ведущие себя как положительные заряды). Ток в полупроводниках возникает как результат упорядоченного движения электронов в зоне проводимости и дырок в валентной зоне под действием электрического поля. Ключевой особенностью является сильная зависимость их электропроводности от внешних факторов: температуры, освещенности и наличия примесей. В отличие от металлов, сопротивление чистых полупроводников с ростом температуры, как правило, уменьшается, так как увеличивается концентрация носителей заряда (электронов и дырок).

Ответ: носители зарядов – электроны и дырки; ток обусловлен их движением, а проводимость сильно зависит от температуры, освещенности и примесей.

Электролиты. Носителями заряда в электролитах (растворах или расплавах солей, кислот, щелочей) являются положительные и отрицательные ионы (катионы и анионы). Эти ионы образуются в процессе электролитической диссоциации. Электрический ток возникает при приложении электрического поля, под действием которого катионы движутся к катоду (отрицательному электроду), а анионы – к аноду (положительному электроду). Основная особенность тока в электролитах заключается в том, что его прохождение неразрывно связано с переносом вещества и химическими реакциями на электродах (электролизом).

Ответ: носители зарядов – положительные и отрицательные ионы; прохождение тока сопровождается переносом вещества и химическими реакциями на электродах.

Газы. В газах носителями заряда являются положительные ионы и свободные электроны, а также отрицательные ионы. В нормальных условиях газы являются диэлектриками. Электрический ток (газовый разряд) может возникнуть только после ионизации газа. Ионизация может быть вызвана внешними факторами (излучение, высокая температура), что приводит к несамостоятельному разряду, который прекращается при устранении ионизатора. Если электрическое поле достаточно сильное, разогнанные им носители заряда могут сами ионизировать нейтральные молекулы, вызывая самостоятельный разряд (например, искра, дуга, тлеющий разряд).

Ответ: носители зарядов – ионы и электроны, образующиеся в процессе ионизации; для возникновения тока газ необходимо ионизировать.

Вакуум. В идеальном вакууме нет вещества и, следовательно, нет собственных носителей заряда. Для создания тока в вакууме необходимо ввести в него заряженные частицы, которыми чаще всего являются электроны. Ток возникает как упорядоченное движение этих частиц в электрическом поле между электродами. Главной особенностью является необходимость эмиссии (испускания) заряженных частиц с поверхности одного из электродов (катода). Эмиссия может происходить за счет нагрева (термоэлектронная), освещения (фотоэлектронная) или действия сильного электрического поля (автоэлектронная).

Ответ: носители зарядов – электроны или другие заряженные частицы, введенные в вакуум извне; ток возможен только при эмиссии зарядов с катода и их последующем движении в электрическом поле.