「さまざまなメディアにおける電流」をテーマにしたプレゼンテーション。 物理の授業「さまざまな物質の電気伝導度」の発表 さまざまな媒質中の電流の発表

スライド 2

電流は 5 つの異なる媒体を流れることができます。

金属 真空半導体 液体 気体

スライド 3

金属中の電流:

金属中の電流は、電場の影響下での電子の規則正しい動きです。 実験によると、電流が金属導体を流れるとき、物質は移動しないため、金属イオンは電荷の移動に関与しません。

スライド 4

トールマンとスチュワートの実験は、金属が電子伝導性を持っているという証拠を提供します

細いワイヤーを多数巻いたコイルが、その軸の周りで高速回転させられました。 コイルの端は、柔軟なワイヤを使用して高感度の弾道検流計 G に接続されました。ねじれをほどいたコイルが急激に減速すると、電子の慣性により回路内に短期間の電流が発生しました。

スライド 5

結論: 1.金属の電荷キャリアは電子です。

2. 電荷キャリアの形成プロセス - 価電子の社会化。 3.電流の強さは電圧に正比例し、導体抵抗に反比例します - オームの法則が満たされます。 4. 金属中の電流の技術的応用: モーターの巻線、変圧器、発電機、建物内の配線、送電網、電力ケーブル。

スライド 6

真空中の電流

真空は、粒子の平均自由行程が容器のサイズよりも大きい、高度に希薄化された気体です。つまり、分子は、他の分子と衝突することなく、容器の一方の壁から他方の壁まで飛行します。 その結果、真空中には自由な電荷キャリアは存在せず、電流は発生しません。 真空中で電荷キャリアを生成するには、熱電子放出現象が使用されます。

スライド 7

熱電子放出は、加熱された金属の表面から電子が「蒸発」する現象です。

金属酸化物でコーティングされた金属スパイラルを真空にし、電流（白熱回路）で加熱すると、スパイラルの表面から電子が蒸発します。その動きは電場を使用して制御できます。

スライド 8

スライドには 2 電極ランプが組み込まれていることが示されています

このランプは真空ダイオードと呼ばれます

スライド 9

この電子管は真空トライオッドと呼ばれます。

それには3番目の電極、つまり電子の流れを制御する電位の記号であるグリッドがあります。

スライド 10

結論: 1. 電荷キャリア - 電子。

2. 電荷キャリアの形成プロセス - 熱電子放出。 3.オームの法則が満たされていない。 4.技術的用途 - 真空管（ダイオード、三極管）、陰極線管。

スライド 11

半導体内の電流

加熱または照射されると、一部の電子が結晶内で自由に移動できるようになり、電場が印加されると電子の方向性の移動が発生します。 半導体は導体と絶縁体の混合物です。 半導体は固体物質であり、その導電率は外部条件（主に加熱と照明）によって異なります。

スライド 12

温度が低下すると、金属の抵抗は減少します。 逆に、半導体では温度が下がると抵抗が増加し、絶対零度に近づくと実質的に絶縁体になります。

純粋な半導体の抵抗率 ρ の絶対温度 T への依存性。

スライド 13

半導体の固有導電率

ゲルマニウム原子の外殻には弱く結合した電子が 4 つあります。 それらは価電子と呼ばれます。 結晶格子では、各原子は 4 つの最も近い原子に囲まれています。 ゲルマニウム結晶内の原子間の結合は共有結合です。つまり、価電子の対によって行われます。 各価電子は 2 つの原子に属しており、ゲルマニウム結晶内の価電子は金属よりもはるかに強く原子に結合しています。 したがって、室温における半導体中の伝導電子の濃度は、金属よりも何桁も低くなります。 ゲルマニウム結晶内の絶対零度に近い温度では、すべての電子が結合の形成に占有されます。 このような結晶は電流を通しません。

スライド 14

電子正孔対の形成

温度が上昇したり照度が増加すると、価電子の一部が共有結合を切断するのに十分なエネルギーを受け取る可能性があります。 すると結晶中に自由電子（伝導電子）が現れます。 同時に、結合が切れた場所には電子が占有していない空孔が形成されます。 この空孔を「ホール」と呼びます。

スライド 15

半導体の不純物導電率

不純物が存在するときの半導体の導電性を不純物導電性といいます。 不純物の導電率には、電子導電率と正孔導電率の 2 種類があります。

スライド 16

電子伝導性と正孔伝導性。

不純物の価数が純粋な半導体より大きい場合、自由電子が現れます。 導電性 - 電子、ドナー不純物、n 型半導体。 不純物の価数が純粋な半導体の価数よりも低い場合、結合の切断、つまりホールが発生します。 導電性はホール、アクセプタ不純物、p型半導体です。

スライド 17

結論: 1. 電荷キャリア - 電子と正孔。

2. 電荷キャリアの形成プロセス - 加熱、照射、または不純物の導入。 3.オームの法則が満たされていない。 4.技術的応用 – エレクトロニクス。

スライド 18

液体中の電流

電解質は一般に導電性媒体と呼ばれ、電流の流れが物質の移動を伴います。 電解質中の自由電荷のキャリアは、正および負に帯電したイオンです。 電解質は、無機酸、塩、アルカリの水溶液です。

スライド 19

温度の上昇とともにイオンの数が増加するため、電解質の抵抗は温度の上昇とともに減少します。

電解質抵抗対温度のグラフ。

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電気分解現象

これは、電解質に含まれる物質の電極上での放出です。電場の影響下で、正に帯電したイオン (アニオン) は負の陰極に向かう傾向があり、負に帯電したイオン (カチオン) は正の陽極に向かう傾向があります。イオンは余分な電子を放出します (酸化反応)。陰極では、陽イオンが不足している電子を受け取ります (還元性)。

スライド 21

ファラデーの電気分解の法則。

電気分解の法則により、電解質を電流が流れる全期間中、陰極または陽極での電気分解中に放出される物質の質量が決まります。 k は物質の電気化学当量であり、数値的には 1 C の電荷が電解質を通過するときに電極上に放出される物質の質量に等しくなります。

スライド 22

結論: 1. 電荷キャリア - 正イオンと負イオン。

2. 電荷キャリアの形成プロセス - 電解; 3.電解質はオームの法則に従います。 4. 電気分解の応用：非鉄金属の製造（不純物の除去 - 精錬）、電気めっき - 金属上の皮膜の製造（ニッケルめっき、クロムめっき、金めっき、銀めっきなど）、電気めっき - 剥離可能な皮膜の製造（レリーフ）コピー）。

スライド 23

気体中の電流

コンデンサを充電し、そのプレートを電位計に接続しましょう。 コンデンサ プレート上の電荷は無限に残り、あるコンデンサ プレートから別のコンデンサ プレートへの電荷の移動はありません。 したがって、コンデンサのプレート間の空気には電流が流れません。 通常の状態では、いかなるガスも電流を伝導しません。 ここで、点火したバーナーを導入して、凝縮器のプレート間の隙間の空気を加熱してみましょう。 電位計は電流の出現を示します。したがって、高温では中性ガス分子の一部が陽イオンと陰イオンに分裂します。 この現象はガスのイオン化と呼ばれます。

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気体に電流が流れることを放電といいます。

外部イオナイザーの作用下で発生する放電は、自己持続的ではありません。 外部イオナイザーの作用が継続すると、一定時間後にガス中で内部イオン化（電子衝撃によるイオン化）が生じ、放電が独立します。

スライド 25

自己放電の種類:

スパークグロー コロナアーク

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火花放電

十分に高い電界強度 (約 3 MV/m) では、電極間に電気スパークが発生し、両方の電極を接続する明るく輝く曲がりくねったチャネルのように見えます。 火花付近のガスが高温になって急激に膨張し、音波が発生しパチパチという特有の音が聞こえます。

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稲妻。 美しく危険な自然現象である雷は、大気中での火花放電です。

すでに 18 世紀半ばには、雷雲は大きな電荷を帯びており、稲妻は巨大な火花であり、大きさが電気機械のボール間の火花と変わらないことが示唆されていました。 このことは、例えばロシアの物理学者・化学者ミハイル・ヴァシリエヴィチ・ロモノーソフ（1711-1765）によって指摘されており、彼は他の科学的問題とともに大気電気を扱っていた。

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電気アーク（アーク放電）

1802 年、ロシアの物理学者 V.V. ペトロフ (1761-1834) は、大きな電池の極に 2 枚の木炭を取り付け、石炭を接触させて少し離すと、石炭の端と端の間に明るい炎が形成されることを発見しました。石炭の端自体が白く熱くなり、まばゆい光を放ちます。

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参考文献:

1.カバルディンO.F. 物理学: 参考資料。 材料。 教科書 学生向けのマニュアル。 – 第 5 版、改訂。 そして追加の – M.: 教育、2003 年ウェブサイト

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テーマに関するプレゼンテーション: 「さまざまな媒体における電流」 ML No. 1 の Alisa Kravtsova による演奏、マグニトゴルスク、2009 年。

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電流は 5 つの異なる媒体中を流れることができます: 金属、真空半導体、液体、気体

スライド 3

金属中の電流: 金属中の電流は、電場の影響下での電子の規則正しい動きです。 実験によると、電流が金属導体を流れるとき、物質は移動しないため、金属イオンは電荷の移動に関与しません。

スライド 4

トールマンとスチュワートの実験は、金属が電子伝導性を持っていることを証明しており、細いワイヤーを多数巻いたコイルをその軸の周りに高速回転させました。 コイルの端は、柔軟なワイヤを使用して高感度の弾道検流計 G に接続されました。ねじれをほどいたコイルが急激に減速すると、電子の慣性により回路内に短期間の電流が発生しました。

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結論: 1.金属の電荷キャリアは電子です。 2. 電荷キャリアの形成プロセス - 価電子の社会化。 3.電流の強さは電圧に正比例し、導体抵抗に反比例します - オームの法則が満たされます。 4. 金属中の電流の技術的応用: モーターの巻線、変圧器、発電機、建物内の配線、送電網、電力ケーブル。

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真空中の電流 真空は、粒子の平均自由行程が容器のサイズよりも大きい高度に希薄化された気体です。つまり、分子は他の分子と衝突することなく容器の一方の壁からもう一方の壁まで飛びます。 その結果、真空中には自由な電荷キャリアは存在せず、電流は発生しません。 真空中で電荷キャリアを生成するには、熱電子放出現象が使用されます。

スライド 7

熱電子放出は、加熱された金属の表面から電子が「蒸発」する現象です。 金属酸化物でコーティングされた金属スパイラルを真空にし、電流（白熱回路）で加熱すると、スパイラルの表面から電子が蒸発します。その動きは電場を使用して制御できます。

スライド 8

スライドには 2 電極ランプが含まれていることが示されています。このランプは真空ダイオードと呼ばれます。

スライド 9

この電子管は真空トライオッドと呼ばれます。 それには3番目の電極、つまり電子の流れを制御する電位の記号であるグリッドがあります。

スライド 10

結論: 1. 電荷キャリア - 電子。 2. 電荷キャリアの形成プロセス - 熱電子放出。 3.オームの法則が満たされていない。 4.技術的用途 - 真空管（ダイオード、三極管）、陰極線管。

スライド 11

半導体内の電流 加熱または照射すると、一部の電子が結晶内で自由に移動できるようになり、電場が印加されると電子の方向性の移動が発生します。 半導体は導体と絶縁体の混合物です。 半導体は固体物質であり、その導電率は外部条件（主に加熱と照明）によって異なります。

スライド 12

温度が低下すると、金属の抵抗は減少します。 逆に、半導体では温度が下がると抵抗が増加し、絶対零度に近づくと実質的に絶縁体になります。 純粋な半導体の抵抗率 ρ の絶対温度 T への依存性。

スライド 13

半導体の固有導電率 ゲルマニウム原子は、その外殻に 4 つの弱く束縛された電子を持っています。 それらは価電子と呼ばれます。 結晶格子では、各原子は 4 つの最も近い原子に囲まれています。 ゲルマニウム結晶内の原子間の結合は共有結合です。つまり、価電子の対によって行われます。 各価電子は 2 つの原子に属しており、ゲルマニウム結晶内の価電子は金属よりもはるかに強く原子に結合しています。 したがって、室温における半導体中の伝導電子の濃度は、金属よりも何桁も低くなります。 ゲルマニウム結晶内の絶対零度に近い温度では、すべての電子が結合の形成に占有されます。 このような結晶は電流を通しません。

スライド 14

電子正孔対の形成 温度が上昇するか照明が増加すると、価電子の一部が共有結合を切断するのに十分なエネルギーを受け取ることがあります。 すると結晶中に自由電子（伝導電子）が現れます。 同時に、結合が切れた場所には電子が占有していない空孔が形成されます。 この空孔を「ホール」と呼びます。

スライド 15

半導体の不純物導電率 不純物が存在する場合の半導体の導電率を不純物導電率といいます。 不純物の導電率には、電子導電率と正孔導電率の 2 種類があります。

スライド 16

電子伝導性と正孔伝導性。 不純物の価数が純粋な半導体より大きい場合、自由電子が現れます。 導電性 - 電子、ドナー不純物、n 型半導体。 不純物の価数が純粋な半導体の価数よりも低い場合、結合の切断、つまりホールが発生します。 導電性はホール、アクセプタ不純物、p型半導体です。

スライド 17

結論: 1. 電荷キャリア - 電子と正孔。 2. 電荷キャリアの形成プロセス - 加熱、照射、または不純物の導入。 3.オームの法則が満たされていない。 4.技術的応用 – エレクトロニクス。

スライド 18

液体中の電流 電解質は一般に導電性媒体と呼ばれ、電流の流れが物質の移動を伴います。 電解質中の自由電荷のキャリアは、正および負に帯電したイオンです。 電解質は、無機酸、塩、アルカリの水溶液です。

スライド 19

温度の上昇とともにイオンの数が増加するため、電解質の抵抗は温度の上昇とともに減少します。 電解質抵抗対温度のグラフ。

スライド 20

電気分解の現象は、電解質に含まれる物質が電極上で放出されることです。 電場の影響下で正に帯電したイオン (アニオン) は負の陰極に向かう傾向があり、負に帯電したイオン (カチオン) は正の陽極に向かう傾向があります。 アノードではマイナスイオンが余分な電子を放出し（酸化反応）、カソードではプラスイオンが不足した電子を受け取ります（還元反応）。

スライド 21

ファラデーの電気分解の法則。 電気分解の法則により、電解質を電流が流れる全期間中、陰極または陽極での電気分解中に放出される物質の質量が決まります。 k は物質の電気化学当量であり、数値的には 1 C の電荷が電解質を通過するときに電極上に放出される物質の質量に等しくなります。

スライド 22

結論: 1. 電荷キャリア - 正イオンと負イオン。 2. 電荷キャリアの形成プロセス - 電解解離。 3.電解質はオームの法則に従います。 4. 電気分解の応用：非鉄金属の製造（不純物の除去～精製）。 電気めっき - 金属にコーティングを施すこと（ニッケルめっき、クロムめっき、金めっき、銀めっきなど）。 電気メッキ - 剥離可能なコーティング (レリーフ コピー) を作成します。

スライド 23

ガス中の電流 コンデンサを充電し、そのプレートを電位計に接続しましょう。 コンデンサ プレート上の電荷は無限に持続し、あるコンデンサ プレートから別のコンデンサ プレートへの電荷の移動はありません。 したがって、コンデンサのプレート間の空気には電流が流れません。 通常の状態では、いかなるガスも電流を伝導しません。 ここで、点火したバーナーを導入して、凝縮器のプレート間の隙間の空気を加熱してみましょう。 電位計は電流の出現を示します。したがって、高温では中性ガス分子の一部が陽イオンと陰イオンに分裂します。 この現象はガスのイオン化と呼ばれます。

スライド 1

「さまざまな媒体における電流」をテーマにしたプレゼンテーション

アリサ・クラフツォワ（ML No. 1、マグニトゴルスク、2009年）による演奏。

スライド 2

電流は 5 つの異なる媒体を流れることができます。

金属 真空半導体 液体 気体

スライド 3

金属中の電流:

金属中の電流は、電場の影響下での電子の規則正しい動きです。 実験によると、電流が金属導体を流れるとき、物質は移動しないため、金属イオンは電荷の移動に関与しません。

スライド 4

トールマンとスチュワートの実験は、金属が電子伝導性を持っているという証拠を提供します

細いワイヤーを多数巻いたコイルが、その軸の周りで高速回転させられました。 コイルの端は、柔軟なワイヤを使用して高感度の弾道検流計 G に接続されました。ねじれをほどいたコイルが急激に減速すると、電子の慣性により回路内に短期間の電流が発生しました。

スライド 5

結論: 1.金属の電荷キャリアは電子です。

2. 電荷キャリアの形成プロセス - 価電子の社会化。 3.電流の強さは電圧に正比例し、導体抵抗に反比例します - オームの法則が満たされます。 4. 金属中の電流の技術的応用: モーターの巻線、変圧器、発電機、建物内の配線、送電網、電力ケーブル。

スライド 6

真空中の電流

真空は、粒子の平均自由行程が容器のサイズよりも大きい、高度に希薄化された気体です。つまり、分子は、他の分子と衝突することなく、容器の一方の壁から他方の壁まで飛行します。 その結果、真空中には自由な電荷キャリアは存在せず、電流は発生しません。 真空中で電荷キャリアを生成するには、熱電子放出現象が使用されます。

スライド 7

熱電子放出は、加熱された金属の表面から電子が「蒸発」する現象です。

金属酸化物でコーティングされた金属スパイラルを真空にし、電流（白熱回路）で加熱すると、スパイラルの表面から電子が蒸発します。その動きは電場を使用して制御できます。

スライド 8

スライドには 2 電極ランプが組み込まれていることが示されています

このランプは真空ダイオードと呼ばれます

スライド 9

この電子管は真空トライオッドと呼ばれます。

それには3番目の電極、つまり電子の流れを制御する電位の記号であるグリッドがあります。

スライド 10

結論: 1. 電荷キャリア - 電子。

2. 電荷キャリアの形成プロセス - 熱電子放出。 3.オームの法則が満たされていない。 4.技術的用途 - 真空管（ダイオード、三極管）、陰極線管。

スライド 11

半導体内の電流

加熱または照射されると、一部の電子が結晶内で自由に移動できるようになり、電場が印加されると電子の方向性のある移動が発生します。 半導体は導体と絶縁体の混合物です。

半導体は固体物質であり、その導電率は外部条件（主に加熱と照明）によって異なります。

スライド 12

温度が低下すると、金属の抵抗は減少します。 逆に、半導体では温度が下がると抵抗が増加し、絶対零度に近づくと実質的に絶縁体になります。

純粋な半導体の抵抗率 ρ の絶対温度 T への依存性。

スライド 13

半導体の固有導電率

ゲルマニウム原子の外殻には弱く結合した電子が 4 つあります。 それらは価電子と呼ばれます。 結晶格子では、各原子は 4 つの最も近い原子に囲まれています。 ゲルマニウム結晶内の原子間の結合は共有結合です。つまり、価電子の対によって行われます。 各価電子は 2 つの原子に属しており、ゲルマニウム結晶内の価電子は金属よりもはるかに強く原子に結合しています。 したがって、室温における半導体中の伝導電子の濃度は、金属よりも何桁も低くなります。 ゲルマニウム結晶内の絶対零度に近い温度では、すべての電子が結合の形成に占有されます。 このような結晶は電流を通しません。

スライド 14

電子正孔対の形成

温度が上昇したり照度が増加すると、価電子の一部が共有結合を切断するのに十分なエネルギーを受け取る可能性があります。 すると結晶中に自由電子（伝導電子）が現れます。 同時に、結合が切れた場所には電子が占有していない空孔が形成されます。 この空孔を「ホール」と呼びます。

スライド 15

半導体の不純物導電率

不純物が存在するときの半導体の導電性を不純物導電性といいます。 不純物の導電率には、電子導電率と正孔導電率の 2 種類があります。

スライド 16

電子伝導性と正孔伝導性。

不純物の価数が純粋な半導体より大きい場合、自由電子が現れます。 導電性 - 電子、ドナー不純物、n 型半導体。

不純物の価数が純粋な半導体の価数よりも低い場合、結合の切断、つまりホールが発生します。 導電性はホール、アクセプタ不純物、p型半導体です。

スライド 17

結論: 1. 電荷キャリア - 電子と正孔。

2. 電荷キャリアの形成プロセス - 加熱、照射、または不純物の導入。 3.オームの法則が満たされていない。 4.技術的応用 – エレクトロニクス。

スライド 18

液体中の電流

電解質は一般に導電性媒体と呼ばれ、電流の流れが物質の移動を伴います。 電解質中の自由電荷のキャリアは、正および負に帯電したイオンです。 電解質は、無機酸、塩、アルカリの水溶液です。

スライド 19

温度の上昇とともにイオンの数が増加するため、電解質の抵抗は温度の上昇とともに減少します。

電解質抵抗対温度のグラフ。

スライド 20

電気分解現象

これは、電解質に含まれる物質の電極上での放出です。 電場の影響下で正に帯電したイオン (アニオン) は負の陰極に向かう傾向があり、負に帯電したイオン (カチオン) は正の陽極に向かう傾向があります。 アノードではマイナスイオンが余分な電子を放出し（酸化反応）、カソードではプラスイオンが不足した電子を受け取ります（還元反応）。

スライド 21

ファラデーの電気分解の法則。

電気分解の法則により、電解質を電流が流れる全期間中、陰極または陽極での電気分解中に放出される物質の質量が決まります。

k は物質の電気化学当量であり、数値的には 1 C の電荷が電解質を通過するときに電極上に放出される物質の質量に等しくなります。

スライド 22

結論: 1. 電荷キャリア - 正イオンと負イオン。

2. 電荷キャリアの形成プロセス - 電解解離。 3.電解質はオームの法則に従います。 4. 電気分解の応用：非鉄金属の製造（不純物の除去～精製）。 電気めっき - 金属にコーティングを施すこと（ニッケルめっき、クロムめっき、金めっき、銀めっきなど）。 電気メッキ - 剥離可能なコーティング (レリーフ コピー) を作成します。

スライド 23

気体中の電流

コンデンサを充電し、そのプレートを電位計に接続しましょう。 コンデンサ プレート上の電荷は無限に持続し、あるコンデンサ プレートから別のコンデンサ プレートへの電荷の移動はありません。 したがって、コンデンサのプレート間の空気には電流が流れません。 通常の状態では、いかなるガスも電流を伝導しません。 ここで、点火したバーナーを導入して、凝縮器のプレート間の隙間の空気を加熱してみましょう。 電位計は電流の出現を示します。したがって、高温では中性ガス分子の一部が陽イオンと陰イオンに分裂します。 この現象はガスのイオン化と呼ばれます。