Темы сообщений, страница 57 - гдз по физике 8 класс учебник Кабардин

Темы сообщений

1. Природа электрического тока в металлах.

2. Электрический ток в электролитах.

3. Электрический ток в газах.

4. Электрический ток в вакууме.

5. Сверхпроводимость.

1. Природа электрического тока в металлах.

Металлы в твердом состоянии имеют кристаллическую структуру. В узлах кристаллической решетки находятся положительно заряженные ионы, а между ними хаотически движутся свободные электроны, которые отделились от атомов. Эти электроны образуют так называемый "электронный газ". В отсутствие внешнего электрического поля движение электронов беспорядочно, и суммарный перенос заряда равен нулю. Если же создать в проводнике электрическое поле (например, подключив его к источнику тока), то на хаотическое движение свободных электронов накладывается их упорядоченное движение (дрейф) против направления силовых линий поля (поскольку заряд электрона отрицателен). Это направленное движение свободных электронов и представляет собой электрический ток в металлах. Положительные ионы, находящиеся в узлах кристаллической решетки, в этом процессе не участвуют, они лишь совершают тепловые колебания.

Ответ: Электрический ток в металлах — это упорядоченное движение свободных электронов под действием электрического поля.

2. Электрический ток в электролитах.

Электролитами называют растворы или расплавы веществ (солей, кислот, щелочей), которые проводят электрический ток. Проводимость электролитов обусловлена явлением электролитической диссоциации — распадом молекул на положительно и отрицательно заряженные ионы (катионы и анионы). При опускании в электролит двух электродов (анода и катода) и создании между ними электрического поля, ионы приходят в упорядоченное движение. Положительно заряженные ионы (катионы) движутся к отрицательному электроду (катоду), а отрицательно заряженные ионы (анионы) — к положительному электроду (аноду). Таким образом, электрический ток в электролитах представляет собой встречное направленное движение ионов обоих знаков. В отличие от металлов, прохождение тока через электролиты сопровождается переносом вещества и химическими реакциями на электродах (электролиз).

Ответ: Электрический ток в электролитах — это упорядоченное движение положительных и отрицательных ионов (катионов и анионов).

3. Электрический ток в газах.

В обычных условиях газы являются диэлектриками, так как состоят из электрически нейтральных атомов и молекул, а свободных носителей заряда в них практически нет. Для того чтобы газ стал проводником, его необходимо ионизировать, то есть создать в нём свободные электроны и положительные ионы. Ионизация может быть вызвана внешними факторами (ионизаторами), такими как высокая температура, ультрафиолетовое или рентгеновское излучение. Электрический ток в газах называется газовым разрядом. Различают несамостоятельный и самостоятельный разряды. Несамостоятельный разряд существует только при действии внешнего ионизатора. Если ионизатор убрать, носители заряда рекомбинируют, и ток прекращается. Самостоятельный разряд возникает в сильном электрическом поле, когда электроны, ускоренные полем, приобретают достаточную энергию, чтобы при столкновении с нейтральными атомами ионизировать их (ударная ионизация). Этот процесс становится лавинообразным и поддерживает наличие носителей заряда без внешнего ионизатора. Таким образом, ток в газах создается движением свободных электронов к аноду и положительных ионов к катоду.

Ответ: Электрический ток в газах (газовый разряд) — это упорядоченное движение свободных электронов и положительных ионов, возникающее в результате ионизации газа.

4. Электрический ток в вакууме.

Вакуум (пространство, свободное от вещества) сам по себе является идеальным изолятором, так как в нём отсутствуют носители заряда. Чтобы в вакууме возник электрический ток, необходимо ввести в него заряженные частицы. Чаще всего это достигается с помощью термоэлектронной эмиссии — испускания электронов нагретым металлическим телом (катодом). Если в вакуумную камеру, помимо нагретого катода, поместить второй электрод (анод) и создать между катодом и анодом электрическое поле (подключив их к источнику напряжения так, чтобы анод был положительным), то испущенные катодом электроны начнут двигаться к аноду. Это упорядоченное движение электронов в вакууме и является электрическим током. Примером устройств, использующих ток в вакууме, являются электронно-лучевые трубки и вакуумные диоды.

Ответ: Электрический ток в вакууме — это упорядоченное движение электронов (или других заряженных частиц), эмитированных в безвоздушное пространство.

5. Сверхпроводимость.

Сверхпроводимость — это свойство некоторых материалов обладать строго нулевым электрическим сопротивлением при охлаждении ниже определённой температуры, называемой критической температурой ($T_c$). Это явление было открыто в 1911 году Хейке Камерлинг-Оннесом. В сверхпроводящем состоянии электрический ток, однажды созданный в замкнутом контуре из сверхпроводника, может протекать в нём бесконечно долго без затухания и без потерь энергии. Важнейшей отличительной чертой сверхпроводников является также эффект Мейснера — полное вытеснение магнитного поля из объёма сверхпроводника при его переходе в сверхпроводящее состояние. Согласно теории Бардина-Купера-Шриффера (БKШ), в сверхпроводниках электроны объединяются в пары (куперовские пары), которые движутся через кристаллическую решётку без рассеяния, что и обеспечивает отсутствие сопротивления. Сверхпроводимость находит применение в создании мощных электромагнитов (например, для МРТ-томографов и ускорителей частиц), в поездах на магнитной левитации и в перспективе — для создания линий электропередачи без потерь.

Ответ: Сверхпроводимость — это физическое явление, заключающееся в падении электрического сопротивления материала до нуля при его охлаждении ниже критической температуры ($T_c$).