10 класс_ Физика_электрический ток в металлах_презентация

Найди ошибку

Цели обучения:
10.4.3.1 - описывать электрический ток в металлах и анализировать зависимость сопротивления от температуры;
Цели урока:
определение носителей электрического тока в металлах;
исследовать зависимость сопротивления проводника от разных физических величин;
объяснить температурную зависимость удельного сопротивления.

Учащиеся могут:
Определить текущие носители по металлам
Определить удельное сопротивление и применить закон Ома
Понимать взаимосвязь между сопротивлением и удельным сопротивлением и уметь использовать сопротивление в решении проблем схемы
Уметь использовать температурный коэффициент удельного сопротивления для решения проблем, связанных с изменением температуры.

Металлы являются проводниками, потому что они имеют «свободные» электроны, которые не связаны с атомами металла.

В кубическом метре типичного проводника примерно 1028 свободных электронов, движущихся с типичными скоростями 1 000 000 м / с ...

... но электроны движутся в случайных направлениях, и нет чистого потока заряда, пока вы не приложите электрическое поле.

Сопротивление проводника ,
(Ohm)

L



A

длина L,
площадь поперечнего сеченияA
Удельное сопротивление 

начать с

чем длиннее провод, тем труднее протолкнуть через него электроны

чем больше удельное сопротивление, тем «тяжелее» электронам двигаться в материале

чем больше площадь поперечного сечения, тем легче протолкнуть через него электроны

сопротивление провода измеряет, как легко заряд протекает через него

R = L / A

A = L / R

 (d/2)2 = L / R

Пример: Предположим, вы хотите подключить стерео к удаленным динамикам.
(a) Если каждый провод должен быть длиной 20 м, какой диаметр медного провода следует использовать, чтобы сделать сопротивление 0,10 Ω на провод.

(d/2)2 = L / R

d = 2 ( L / R )½

V = I R

(b) Если ток для каждого динамика составляет 4,0 А, каково падение напряжения на каждом проводе?

d = 2 [ (1.68x10-8) (20) /  (0.1) ]½ m

d = 0.0021 m = 2.1 mm

V = (4.0) (0.10) V

V = 0.4 V

в принципе, каждый компонент схемы имеет некоторое сопротивление

Резисторы часто намеренно используются в цепях. На рисунке показана полоса из пяти резисторов (вы отрываете бумагу и впаиваете резисторы в цепи).

Маленькие цветные полосы на резисторах имеют значение.
1. http://www.dannyg.com/examples/res2/resistor.htm
2. http://www.digikey.com/en/resources/conversion-calculators/conversion-calculator-resistor-color-code-4-band

Многие материалы имеют удельные сопротивления, которые зависят от температуры. Мы можем смоделировать * эту температурную зависимость уравнением вида

где 0 - удельное сопротивление при температуре T0, а  - температурный коэффициент удельного сопротивления.

Термометры сопротивления из углерода (недорого) и платины (дорого) широко используются для измерения очень низких температур.

Пример: к образцу прикреплен термометр сопротивления углерода в форме цилиндра длиной 1 см и диаметром 4 мм. Термометр имеет сопротивление 0,030 Ω. Какова температура образца?

Это исходное уравнение:

Мы используем размеры термометра для расчета удельного сопротивления, когда сопротивление составляет 0,03 Ω, и напрямую используем приведенное выше уравнение.

Мы можем посмотреть удельное сопротивление углерода при 20 ° С.

Или мы можем переписать уравнение в терминах или R. Давайте сначала сделаем расчет, используя удельное сопротивление.

Пример: к образцу прикреплен термометр сопротивления углерода в форме цилиндра длиной 1 см и диаметром 4 мм. Термометр имеет сопротивление 0,030 Ω. Какова температура образца?

Удельное сопротивление углерода при 20 ° С составляет

Пример: к образцу прикреплен термометр сопротивления углерода в форме цилиндра длиной 1 см и диаметром 4 мм. Термометр имеет сопротивление 0,030Ω. Какова температура образца?

Пример: к образцу прикреплен термометр сопротивления углерода в форме цилиндра длиной 1 см и диаметром 4 мм. Термометр имеет сопротивление 0,030Ω. Какова температура образца?

В качестве альтернативы, мы можем использовать удельное сопротивление углерода при 20 C , чтобы рассчитать сопротивление при 20 C .

Это сопротивление при 20 ° С.

Пример: к образцу прикреплен термометр сопротивления углерода в форме цилиндра длиной 1 см и диаметром 4 мм. Термометр имеет сопротивление 0,030Ω. Какова температура образца?

Если мы предположим,A/L = A0/L0, затем

Пример: к образцу прикреплен термометр сопротивления углерода в форме цилиндра длиной 1 см и диаметром 4 мм. Термометр имеет сопротивление 0,030 Ω. Какова температура образца?

Результат очень близок к значительным показателям удельного сопротивления и 