Номер 36.2, страница 79 - гдз по физике 8 класс рабочая тетрадь Ханнанова

Электрические явления - номер 36.2, страница 79.

Условие.

Задание 36.2. На рисунке схематично показана кристаллическая решётка образца металла.

а) Отметьте на рисунке а положительно заряженные ионы знаком «+», а отрицательно заряженные свободные электроны знаком «–».

б) Вычислите положительный заряд всех ионов $q_+$, отрицательный заряд всех электронов $q_-$ и суммарный заряд образца $\text{Q}$. Заряд каждого иона равен заряду протона.

$q_+ = \text{\_\_\_\_}$

$q_- = \text{\_\_\_\_}$

$Q = \text{\_\_\_\_}$

в) Что можно сказать о характере движения свободных электронов в металле (см. рис. а), если стрелочки указывают направление их движения?

г) Если образец поместить в электрическое поле (рис. б), то как изменится движение свободных электронов?

Решение.

а) На рисунке а) большие шары, расположенные в узлах кристаллической решётки, являются положительно заряженными ионами, их следует отметить знаком «+». Маленькие шары, движущиеся между ионами, являются отрицательно заряженными свободными электронами, их следует отметить знаком «−».

Ответ: Большие шары в узлах решётки — положительные ионы (+), маленькие движущиеся шары — свободные электроны (−).

б)

Дано:

Количество ионов на рисунке, $N_+ = 18$

Количество свободных электронов на рисунке, $N_- = 18$

Заряд каждого иона равен заряду протона, $q_{ион} = +e$

Заряд каждого электрона, $q_{e} = -e$

где $e \approx 1.6 \cdot 10^{-19}$ Кл - элементарный электрический заряд.

Найти:

$q_+$ — ?, $q_-$ — ?, $\text{Q}$ — ?

Решение:

1. Положительный заряд всех ионов $q_+$ равен произведению числа ионов $N_+$ на заряд одного иона $q_{ион}$:

$q_+ = N_+ \cdot q_{ион} = 18 \cdot (+e) = +18e$

2. Отрицательный заряд всех свободных электронов $q_-$ равен произведению числа электронов $N_-$ на заряд одного электрона $q_{e}$:

$q_- = N_- \cdot q_{e} = 18 \cdot (-e) = -18e$

3. Суммарный заряд образца $\text{Q}$ равен алгебраической сумме положительного заряда всех ионов и отрицательного заряда всех электронов:

$Q = q_+ + q_- = 18e + (-18e) = 0$

Это означает, что образец металла в целом является электрически нейтральным.

Ответ: $q_+ = +18e$, $q_- = -18e$, $Q = 0$.

в) Стрелочки на рисунке а) указывают на то, что свободные электроны в металле находятся в непрерывном хаотическом (беспорядочном) движении. Это движение похоже на движение молекул идеального газа и обусловлено тепловой энергией. Направления скоростей и значения модулей скоростей электронов постоянно изменяются при столкновениях с ионами кристаллической решётки и друг с другом.

Ответ: Свободные электроны в металле находятся в непрерывном хаотическом тепловом движении.

г) Если образец поместить в электрическое поле (рис. б), то на свободные электроны, как на отрицательно заряженные частицы, начнёт действовать электрическая сила. Эта сила будет направлена против вектора напряжённости электрического поля, то есть к положительно заряженной пластине. В результате, помимо своего хаотического теплового движения, электроны приобретут дополнительное упорядоченное движение (дрейф) в сторону положительного полюса. Их хаотическое движение сохранится, но на него наложится направленное смещение всего «электронного газа».

Ответ: К хаотическому тепловому движению свободных электронов добавится упорядоченное движение (дрейф) в направлении, противоположном вектору напряжённости электрического поля (то есть к положительно заряженной пластине).