Содержание
- 2. Лекция 13 Тема: Классическая теория электропроводности металлов 13.1.Классическое представление об электропроводности металлов. Экспериментальные данные 13.2. Вывод
- 3. 13.1 Классическое представление об электропроводности металлов. Экспериментальные данные
- 5. Рис. 13.1
- 10. 13.2. Вывод законов Ома и Джоуля – Ленца в классической теории электронной проводимости металлов
- 12. Рис.13.2
- 25. Таким образом, классическая электронная теория объясняет существование электрического сопротивления металлов, законы Ома и Джоуля–Ленца. Однако в
- 26. Эта теория не может, например, объяснить, почему молярная теплоемкость металлов, также как и молярная теплоемкость диэлектрических
- 27. 13.3. Сверхпроводимость
- 32. Лекция 14. ЭМИССИЯ ЭЛЕКТРОНОВ ИЗ ПРОВОДНИКОВ. КОНТАКТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ НА ГРАНИЦАХ ПРОВОДНИКОВ 14.1. Эмиссия электронов из проводников
- 33. 14.1. Эмиссия электронов из проводников Электрон свободен только в границах металла. Как только он пытается перейти
- 34. Вблизи от поверхности образуется электронное облако, и на границе раздела формируется двойной электрический слой с разностью
- 35. Скачки потенциала на границе металла показаны на рисунке В занятом металлом объеме образуется потенциальная энергетическая яма
- 36. Для того, чтобы покинуть металл, электрон должен преодолеть потенциальный барьер и совершить работу (14.1.1) Эту работу
- 37. 14.1.1. Термоэлектронная эмиссия Величина работы выхода зависит от химической природы вещества, от его термодинамического состояния и
- 38. Явление испускания электронов нагретыми телами (эмиттерами) в вакуум называется термоэлектронной эмиссией.
- 39. Нагрев необходим для того, чтобы энергии теплового движения электрона было достаточно для преодоления сил кулоновского притяжения
- 40. Явление термоэлектронной эмиссии открыто в 1883 г. знаменитым американским изобретателем Эдисоном. Это явление наблюдалось им в
- 42. Если катод холодный, то ток в цепи катод – анод практически отсутствует. При повышении температуры катода
- 43. На рисунке показаны схема вакуумного диода и вольт-амперные характеристики (ВАХ) Ia(Ua) Uз– задерживающее напряжение при котором
- 44. 14.1.2. Холодная и взрывная эмиссия Электронную эмиссию, вызываемую действием сил электрического поля на свободные электроны в
- 45. Автоэлектронную эмиссию можно наблюдать в хорошо откачанной вакуумной трубке, катодом которой служит острие, а анодом –
- 46. Напряженность электрического поля на поверхности острия с радиусом кривизны r и потенциалом U относительно анода равна
- 47. При и что приводит к появлению слабого тока, обусловленного автоэлектронной эмиссией с поверхности катода. Сила эмиссионного
- 48. Плотность тока АЭЭ равна где – коэффициент пропорциональности, определяемый геометрией и материалом катода. Проще говоря, закон
- 49. Электронная микрофотография эмиттера с острийной поверхностью, полученного в г. Дубне с использованием современных трековых методик. Острия
- 50. Взрывная электронная эмиссия (ВЭЭ). При плотности тока 108 А/см2 и большой концентрации энергии 104 Дж⋅м–1 микроострия
- 51. ВЭЭ – это единственный вид электронной эмиссии, позволяющий получить потоки электронов мощностью до 10 13 Вт
- 52. Появление электронов в эктоне вызвано быстрым перегревом микроучастков катода и является, по существу, разновидностью термоэлектронной эмиссии.
- 53. Существование эктона проявляется в образовании кратера на поверхности катода. Взрывная эмиссия электронов и эктоны играют фундаментальную
- 54. Явление взрывной электронной эмиссии послужило основой для создания импульсных электрофизических установок, таких как сильноточные ускорители электронов,
- 55. 14.1.3. Фотоэлектронная эмиссия Фотоэлектронная эмиссия (фотоэффект) заключается в «выбивании» электронов из металла при действии на него
- 56. Схема установки для исследования фотоэффекта и ВАХ аналогичны термоэмиссии. Здесь, вместо разогрева катода, на него направляют
- 57. В физических приборах, регистрирующих – излучение, используют фотоэлектронные умножители (ФЭУ). Схема прибора приведена на рисунке.
- 58. В ФЭУ используют два эмиссионных эффекта: фотоэффект и вторичную электронную эмиссию, которая заключается в выбивании электронов
- 59. Умножение электронов происходит за счет увеличения их числа при последовательном прохождении разности потенциалов между соседними эмиттерами.
- 60. 14.2. Контактные явления на границе раздела двух проводников Как показывает опыт, на контакте двух различных металлов
- 61. Появление двойного электрического слоя обусловлено различием работ выхода электронов из металлов. Чем она больше, тем меньше
- 62. Это явление наблюдалось итальянским физиком Алессандро Вольта (1745 – 1827), который сформулировал два экспериментальных закона, известных
- 63. Законы Вольты 1. На контакте двух разных металлов возникает разность потенциалов, которая зависит от химической природы
- 64. Ряд Вольты. Потенциал каждого последующего металла в этом ряду ниже потенциала предыдущего Опыт Вольты по доказательству
- 65. Результаты эксперимента можно объяснить с позиции классической электронной теории. Если принять, что потенциал за пределами металла
- 66. При соединении двух разных металлов с работами выхода и возникает избыточный переход электронов из второго металла
- 67. В результате концентрация электронов n1 в металле 1 увеличивается, по сравнению с n2, что порождает обратный
- 68. Установившуюся разность потенциалов можно найти из выражения: Явление возникновения контактной разности потенциалов и ее зависимость от
- 69. Эффект Зеебека (прямой термоэлектрический эффект) заключается в появлении разности потенциалов в термопарах.
- 70. Электромагнит, питаемый током термоэлемента, способен удержать гирю весом в несколько килограммов Эффективная демонстрация термоэлектрического тока может
- 71. Схема термопары состоящей из спая двух разных металлов 1 и 2, показана на рисунке. На концах
- 72. Таким образом – термоЭДС термопары: – постоянная термопары:
- 73. Эффектом Пельтье обратный термоэлектрический эффект. Он заключается в том, что при пропускании тока через термопару, ее
- 74. ПРИМЕНЕНИЕ ТЕРМОПАР
- 75. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ Термопары относятся к классу термоэлектрических преобразователей, принцип действия которых основан на явлении Зеебека: если
- 76. Таким образом, термопара может образовывать устройство, использующее термоэлектрический эффект для измерения температуры. В сочетании с электроизмерительным
- 78. В местах подключения проводников термопары к измерительной системе возникают дополнительные термоЭДС. В результате их действия на
- 79. Основные параметры термопар промышленного типа
- 80. ЗАВИСИМОСТЬ ЭДС
- 81. ЭЛЕКТРОННЫЕ ТЕРМОМЕТРЫ Отечественная промышленность выпускает электронные термометры для измерения температуры контактным способом. Так, например, одно из
- 82. ВНЕШНИЙ ВИД Миниатюрный и контактный термометр
- 83. ДОСТОИНСТВА И НЕДОСТАТКИ Надежность конструкции датчика, возможность работы в широком диапазоне температур, дешевизна, простота, удобство монтажа,
- 84. ПРИМЕНЕНИЕ Измерение температур с помощью термопар получило широкое распространение для измерения температуры различных объектов, а также
- 85. Электрический ток в полупроводниках Качественное отличие полупроводников от металлов. Электронно-дырочный механизм проводимости чистых беспримесных полупроводников. Электронная
- 86. К числу полупроводников относятся многие химические элементы (германий, кремний, селен, теллур, мышьяк и др.), огромное количество
- 87. Качественное отличие полупроводников от металлов проявляется прежде всего в зависимости удельного сопротивления от температуры.
- 88. Зонная модель электронно-дырочной проводимости полупроводников При образовании твердых тел возможна ситуация, когда энергетическая зона, возникшая из
- 89. Выше запрещенной зоны расположена зона разрешенных для электронов энергетических состояний – зона проводимости. Зона проводимости при
- 90. При повышении температуры полупроводников и диэлектриков электроны способны получать дополнительную энергию, связанную с тепловым движением kT.
- 91. В этом случае, в цепи с полупроводниковым материалом по мере повышения температуры полупроводника будет нарастать электрический
- 92. Вакантное место может быть занято валентным электроном из соседней пары, тогда дырка переместиться на новое место
- 93. Поэтому ток I в полупроводнике складывается из электронного In и дырочного Ip токов: I = In
- 94. Электроны забрасываются в зону проводимости с уровня Ферми, который оказывается в собственном полупроводнике расположенным посередине запрещенной
- 95. Существенно изменить проводимость полупроводников можно, введя в них очень небольшие количества примесей. В металлах примесь всегда
- 96. Необходимым условием резкого уменьшения удельного сопротивления полупроводника при введении примесей является отличие валентности атомов примеси от
- 97. Различают два типа примесной проводимости – электронную и дырочную проводимости. Электронная проводимость возникает, когда в кристалл
- 99. Четыре валентных электрона атома мышьяка включены в образование ковалентных связей с четырьмя соседними атомами германия. Пятый
- 100. Примесь из атомов с валентностью, превышающей валентность основных атомов полупроводникового кристалла, называется донорской примесью. В результате
- 101. Такая проводимость, обусловленная свободными электронами, называется электронной, а полупроводник, обладающий электронной проводимостью, называется полупроводником n-типа.
- 102. Дырочная проводимость возникает, когда в кристалл германия введены трехвалентные атомы (например, атомы индия, In).
- 103. На рис. показан атом индия, который создал с помощью своих валентных электронов ковалентные связи лишь с
- 104. Примесь атомов, способных захватывать электроны, называется акцепторной примесью. В результате введения акцепторной примеси в кристалле разрывается
- 105. Концентрация дырок в полупроводнике с акцепторной примесью значительно превышает концентрацию электронов, которые возникли из-за механизма собственной
- 106. Электронно-дырочный переход. В современной электронной технике полупроводниковые приборы играют исключительную роль. За последние три десятилетия они
- 107. Электронно-дырочный переход. Таким образом, на границе полупроводников образуется двойной электрический слой, электрическое поле которого препятствует процессу
- 108. Способность n–p-перехода пропускать ток практически только в одном направлении используется в приборах, которые называются полупроводниковыми диодами.
- 109. Типичная вольт - амперная характеристика кремниевого диода
- 110. Электронно-дырочный переход. Транзистор Полупроводниковые приборы не с одним, а с двумя n–p-переходами называются транзисторами. Транзисторы бывают
- 111. Электронно-дырочный переход. Транзистор В транзисторе n–p–n-типа основная германиевая пластинка обладает проводимостью p-типа, а созданные на ней
- 113. Электронно-дырочный переход. Транзистор
- 114. Сверхпроводимость Существует одно явление, механизм которого оказалось возможным объяснить лишь в рамках квантовой теории. В 1908
- 115. Изучая поведение сопротивления ртути, охлаждаемой до гелиевых температур, Камерлинг-Оннес в 1911 г. впервые в мире наблюдал
- 116. В 1957 г. Дж. Бардином, Л. Купером, Дж. Шрифером дано квантово-механическое объяснение природы сверхпроводимости (теория БКШ).
- 117. Фононы – кванты упругих колебаний кристаллической решетки. Это притяжение приводит к образованию связанных электронных пар –
- 118. Сверхпроводящее состояние является макроскопическим квантовым состоянием металла Электрон, движущийся среди положительно заряженных ионов, поляризует решетку т.е.
- 119. Вещества в сверхпроводящем состоянии обладают исключительными свойствами. Практически наиболее важным их них является способность длительное время
- 120. Значительный шаг в этом направлении произошел в 1986 году, когда было обнаружено, что у одного сложного
- 121. Следует отметить, что до настоящего времени механизм высокотемпературной сверхпроводимости керамических материалов до конца не выяснен.
- 122. Электрический ток в электролитах Электролиты. Носители зарядов в электролитах. Электролиз. Электролитическая диссоциация. Закон Фарадея для электролиза.
- 123. Электролитами принято называть проводящие среды, в которых протекание электрического тока сопровождается переносом вещества. Носителями свободных зарядов
- 124. Основными представителями электролитов, широко используемыми в технике, являются водные растворы неорганических кислот, солей и оснований. Прохождение
- 125. Электролиз Это совокупность процессов, протекающих в растворе или расплаве электролита, при пропускании через него электрического тока.
- 126. Электрический ток в электролитах представляет собой перемещение ионов обоих знаков в противоположных направлениях. Положительные ионы движутся
- 127. Закон электролиза был экспериментально установлен английским физиком М. Фарадеем в 1833 году. Закон Фарадея определяет количества
- 128. Так как заряд иона равен произведению валентности вещества n на элементарный заряд e (q0 = ne),
- 129. Постоянная Фарадея численно равна заряду, который необходимо пропустить через электролит для выделения на электроде одного моля
- 130. * Электролитические процессы *классифицируются следующим образом: получение неорганических веществ(водорода, кислорода, хлора, щелочей и т.д.) получение металлов(литий,
- 131. Практическое применение электролиза Электрохимические процессы широко применяются в различных областях современной техники, в аналитической химии, биохимии
- 132. В цветной металлургии электролиз используется для извлечения металлов из руд и их очистки. Электролизом расплавленных сред
- 133. Гальванотехника – область прикладной электрохимии, занимающаяся процессами нанесения металлических покрытий на поверхность как металлических, так и
- 134. Гальванопластика – получение путем электролиза точных, легко отделяемых металлических копий относительно значительной толщины с различных как
- 135. Кроме указанных выше, электролиз нашел применение и в других областях: получение оксидных защитных пленок на металлах
- 137. Лекция окончена. Сегодня: *
- 139. Скачать презентацию