Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

Електричний струм в металах



Для металів густина струму

, (1)

де - концентрація електронів провідності; - заряд електрона; - середня швидкість напрямленого руху електронів.

Питома електрична провідність металів

(2)

де - середня швидкість хаотичного руху електронів; - середня довжина вільного пробігу електрона; τ- середній час вільного пробігу електрона ;

- середня кількість зіткнень електрона за одиницю часу .

Робота виходу електрона з металу . (3)

Зовнішня контактна різниця потенціалів

. (4)

Внутрішня контактна різниця потенціалів

, (5)

де - концентрація електронів провідності в контактуючих металах.

У певному інтервалі температур для деяких пар металів (наприклад, Сu—Ві, Аg—Сu, Рt—Fе, мідь — константан та ін.) термоЕРС залежить від різниці температур спаїв:

, (6)

де — коефіцієнт термоЕРС, який залежить від природи контактуючих металів.

Він чисельно дорівнює різниці потенціалів, яка виникає, коли різниця температур контактів становить один градус ( , )і для різних пар металів різний. Так, наприклад, для пари константан — залізо він становить 5,2•10-5 В/град; вісмут — сурма — 10•10-5 В/град; вісмут — платина — 6∙10-5 В/град.

ДВНЗ «Криворізький НАЦіОНАЛЬний університет»

Освітньо-кваліфікаційий рівень _бакалавр_

Напрям підготовки _______________________________________________

Спеціальність __ __________________________________Семестр _______

Навчальна дисципліна “ФІЗИКА”

ПРАКТИЧНЕ ЗАНЯТТЯ №5 (модуль 3)

Тема. Електричний струм у вакуумі та речовині

Структура практичного заняття

Аудиторна робота

Задача 1. Металевий диск радіусом R =10 см рівномірно обертається з частотою ω= 30 об/с . Визначити різницю потенціалів між центром і краєм диску.

Задача 2. Знайти довжину l прямого проводу зі струмом I = 10 А, якщо сумарний імпульс електронів в проводі p = 7·10–9 кг·м/с.

Задача 3. Визначити концентрацію вільних електронів у металевому провіднику площею поперечного перерізу S = 2 мм2, якщо відомо, що середня швидкість напрямленого руху електронів = 0,93 мм/с при силі струму I = 8А.

Задача 4. Визначити концентрацію електронів провідності в міді, якщо густина міді рівна 8,93⋅103 кг/м3.

Задача 5. Питома провідність металу рівна 10 МСм/м. Обчислити середню довжину вільного пробігу електронів металу, якщо концентрація вільних електронів рівна =1028 м–3. Середню швидкість хаотичного руху електронов прийняти рівною =1 Мм/с.

Задача 6. Під час електролізу води через ванну протягом t =20 хв. проходить струм I = 20А. Визначити температуру виділеного кисню, якщо він має об`єм V = 0,5 л, при тиску P = 2⋅105 Па.

Задача 7. Визначити товщину шару міді d при електролізі на плоскому електроді протягом t = 10 хв. при струмі I =0,5 А, якщо площа пластини S = 25 см2.

Задача 8. Дві електролітичні ванни з розчинами AgNO2 і CuSO4 з'єднані послідовно. Яка маса міді виділиться за час, протягом якого виділилось 180 мг срібла?

Задача 9. Яку електричну енергію W треба затратити, щоб при еле­ктролізі розчину AgNO2 виділилось 500 мг срібла? Різниця потенціа­лів на електродах 4 В.

Задача 10. Яку наймевдну швидкість повинен мати електрон для то­го, щоб іонізувати атом водню? Потенціал іонізації атома водню до­рівнює 13,5 В.

Задача 11. Азот іонізується рентгенівським випромінюванням. Знайти провідність G азоту, якщо в кожному кубічному сантиметрі газу знаходиться в умовах рівноваги =107 пар іонів. Рухомість позитивних іонів b+ = 1,27 см2/(В∙с) і негативних b= 1,81 см2/(В∙с).

Самостійна робота

І варіант ІІ варіант
Задача 1 Знайдіть середній час між зіткненнями і середню довжину вільного пробігу електронів провідності в залізному провіднику, якщо їх середня теплова швидкість = 106 м/с. Прийняти, що на кожен атом заліза приходиться два електрона провідності. Задача 2 При силі струму I = 5 А за час t = 10 хв в електролітичній ванні виділилось m = 1,02 г двохвалентного металу . Визначити його відносну атомну масу Аr Задача 1Знайдіть середню кількість зіткнень електрона з іонами кристалічної решітки за одиницю часу в провіднику, виготовленому із срібла при температурі 0ºС. Прийняти, що на кожен атом срібла приходиться один електрон провідності. Задача 2 В електролітичній ванні через розчин пройшов заряд q =193кКл. При цьому на катоді виділився метал кількістю речовини ν =1 моль. Визначити валентність Z металу.

Домашнє завдання

І варіант ІІ варіант
Задача 1Металевий провідник рухається з прискоренням а = 100 м/с2. Використовуючи модель вільних електронів, знайти напруженість Е електричного поля в провіднику. Задача 2 При нікелюванні через електролітичну ванну протягом 5 хв. Протікає струм 3,2 А. Скільки іонів трьохвалентного нікелю нейтралізується на катоді за цей час ? Задача 3 Енергія іонізації атома водню Еі =2,18∙10–18 Дж. Визначити потенціал іонізації водню. Задача 1 Визначити, якої сили струм проходить по мідному прямому провіднику довжиною l = 20 км, якщо сумарний імпульс електронів Р = 10–9кг∙м/с. Задача 2 Під час електролізу води через ванну протягом 20 хв. проходить струм 20А. Визначити температуру виділеного кисню, якщо він має об`єм 0,5 л, при тиску 2⋅105 Па. Задача 3 Потенціал іонізації атома ртуті 10,4 еВ. Яку найменшу швидкість повинен мати електрон, щоб іонізувати атом ртуті при ударі?

Тема наступного заняття «Магнітне поле у вакуумі»

Рекомендована література:

5. 1. Несмашний Є.О. Класична електродинаміка. – Кривий Ріг: Мінерал, 2005.
2. Савельев И.В. Курс физики. Т.2. Электричество. Колебания и волны. Волновая оптика.-М.:Наука,1989.
3. ТрофимоваТ.И. Курс физики: Учеб. пособие для вузов.— 7-е изд., стер.— М.: Высш. шк., 2001. 4. Гаркуша І.П., Певзнер М.Ш., Курінний В.П. Збірник задач з фізики. – Київ: „Вища школа”, 2003   5. Трофимова Т.И., Павлова З.Г. Сборник задач по курсу физики с решениями: Учеб. пособие для вузов.— М.: Высш. шк., 1999.
6. Чертов А. Г., Воробьев А. А. Задачник по физике: Учеб. пособие для студентов втузов.— 5-е изд., перераб. и доп.— М.: Высш. шк., 1988.

ТАБЛИЦІ ФІЗИЧНИХ ВЕЛИЧИН

Таблиця 1. Множники і префікси для утворення кратних і часткових одиниць

Найменування   Позначення   Множник   Найменування   Позначення   Множник  
Екса Е 1018 деци Д 10-1
пета   П   1015 санти   с   10-2
тера   Т   1012 мілі   м   10-3
гіга   Г   109 мікро   мк   10-6
мега   М   106 нано   н   10-9
кіло   к   103 піко   п   10-12
гекто   г   102 фемто   ф   10-15    
дека   да   101   атто   а   10-18  

 

Таблиця 2. Фізичні сталі

Стала   Позначення   Числове значення  
Прискорення вільного падіння   9,81 м/с2
Гравітаційна стала   6,67·10-11 Нм2кг-2 ^кг2
Стала Авогадро   6,02.1023 моль-1
Універсальна газова стала   8,31 Дж/(моль.К)  
Молярний об'єм ідеального газу при нормальних умовах 22,4.10-3 м3/моль  
Стала Больцмана   1,38·10-23 Дж/К  
Стала Фарадея   9,65·104 Кл/моль  
Елементарний заряд   е 1,60·10-19 Кл  
Маса спокою електрона       9,11·10-31 кг  
5,49·10-4 а. о. м.  
Маса спокою протона     1,67·10-27 кг  
1,00728 а. о. м.  
Маса спокою нейтрона     1,67·10-27 кг  
1,00866 а. о. м.  
Маса спокою a - частинки 6,64·10-27 кг    
4,00149 а.о.м.
Відношення заряду електрона до його маси   —1,76·1011 Кл/кг  
Швидкість світла в вакуумі   с 2,998·108 м/с  
Електрична стала   k 8,85·10-12 Ф/м
k   9·109 м/Ф
Стала Стефана - Больцмана   5,67·10-8 Вт/( м2К4)  
Стала Планка   6,626·10-34 Дж*с  
Стала Рідберга 1,1·107 м-1  
Борівський радіус 5,29·10-11 м  
Комптонівська довжина хвилі електрона 2,43·10-12 м
Магнітний момент електрона 9,27·10-24 Дж/Тл
Атомна одиниця маси а.о.м. 1,66·10-27 кг  
Коефіцієнт пропорційності с2   8,99·1016 Дж/кг

Таблиця 3. Густина речовини , кг/м3

Гази при нормальних умовах ( = 273,15 К; = 1,01.105 Па)
Азот Водень Вуглекислий газ Гелій 1,250 0,089 1,977 0,178 Кисень Метан Неон Повітря 1,429 0,717 0,900 1,293

 

Рідини
Бензол ( = 20 °С) Вода ( = +4 °С) Вода ( = 100 °С) Гас ( = 0°С) Гліцерин ( = 0°С) Рицинова олія ( = 20 °С)     Скипидар ( = 16 °С) Спирт етиловий ( = 0 °С) Спирт метиловий ( = 0 °С) Толуол( = 18 °С) Ртуть ( = 0°С)    
Тверді тіла при 293 К ( *10-3, кг/м3)
Алюміній Залізо, хімічно чисте Латунь Лід (0°С) Мідь електролітична Нікель 2,69 7,86 8,3—8,7 0,91 8,88—8,96 8,4—9,2 (8,8) Олово лите Сталь лита Свинець Срібло Цинк Чавун 7,23 7,7—8,0 11,22—11,44 10,42-10.57 6,86—7,24 6,6—7,3

Таблиця 4. Діелектрична проникність речовин

Речовина Речовина
Вода     Слюда    
Гас     Скло   5,5 -- 10  
Масло трансформаторне Парафін   2,2   Фарфор   6
Парафін Ебоніт 2,6
Парафіновий папір 3,7        

Таблиця 5. Електрохімічні еквіваленти (мг/Кл)

Алюміній ( ) Вісмут ( ) Залізо ( ) Залізо ( ) Золото ( ) Золото ( ) Мідь ( ) 0,093 0,719 0,289 0,193 2,043 0,681 0,660 Мідь ( ) Нікель ( ) Нікель ( ) Срібло ( ) Хром ( ) Цинк ( ) 0,329 0,304 0,203 1,118 0,180 0,338  

Таблиця 6. Питомий опір і температурний коефіцієнт опору (при 20 °С)

Провідник   Питомий опір, нОм*м Температурний коефіцієнт опору, К-1 Провідник   Питомий опір, нОм*м Температурний коефіцієнт опору, К-1
Алюміній Вольфрам Вугілля Графіт Залізо Константан     0,0038 0,0051 -0,0008   0,0062 0,00002   Мідь Нікелін Ніхром Ртуть Свинець Сталь   17,2   0,0043 0,000017 0,00026 0,0009 0,0042 0,006  

Таблиця 7. Деякі сталі числа і наближені формули

Сталі числа Наближені формули (при < 1)
= 3,1416, е = 2,7183 = 9,8696, = 1,7725 = 0,4343, = 2,3026 , , ,

 

 

Таблиця похідних

Константа

, де

 




Поиск по сайту:

©2015-2020 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.