Электрический ток в металлах

Слайд 1. Электрический ток в металлах

Физика, 8 класс. Природа тока и движение заряженных частиц

Слайд 2. Что такое электрический ток?

Электрический ток — это упорядоченное (направленное) движение заряженных частиц. В металлах такими частицами являются свободные электроны. Хотя мы не видим их глазом, именно их перемещение заставляет работать все приборы в нашем доме: от лампочки до компьютера.

Слайд 3. Внутреннее строение металлов

Металлы имеют кристаллическую решетку

В узлах решетки находятся положительно заряженные ионы

Между ионами движутся свободные электроны

Электроны не привязаны к конкретным атомам и могут свободно перемещаться по всему объему

Слайд 4. Схема движения частиц

В обычном состоянии электроны движутся хаотично. Но как только мы подключаем источник тока, возникает электрическое поле. Оно заставляет все свободные электроны начать дрейф в одном направлении — от отрицательного полюса к положительному.

Слайд 5. Хаос против порядка

Электроны движутся беспорядочно во все стороны, подобно рою мошек. Общий перенос заряда через сечение проводника равен нулю, поэтому тока нет.

К беспорядочному движению добавляется общее смещение. Теперь электроны перемещаются вдоль провода. Этот направленный поток и есть электрический ток.

Слайд 6. Парадокс скорости

Многие думают, что электроны летят по проводам со скоростью света. На самом деле их скорость дрейфа очень мала — всего около $0,1$–$1$ мм/с. Однако электрическое поле распространяется со скоростью $300000$ км/с. Именно поэтому свет загорается мгновенно: поле дает команду всем электронам начать движение одновременно по всей длине провода.

Слайд 7. Практическое применение

Медь: основной материал для проводки из-за отличной проводимости

Алюминий: используется в высоковольтных линиях (ЛЭП), так как он легкий

Вольфрам: имеет высокое сопротивление и не плавится при нагреве (нити ламп)

Золото: применяется в контактах процессоров, потому что не ржавеет

Слайд 8. Сравнение металлов

Выбор металла зависит от задачи. Для передачи энергии на большие расстояния важен вес и цена (алюминий), а для микроэлектроники — надежность контактов.

Слайд 9. Вопросы для обсуждения

Почему при разрыве цепи ток прекращается сразу во всем проводе?

Могут ли положительные ионы в металле создавать ток?

Что мешает электронам двигаться внутри металла (почему возникает сопротивление)?

Как изменится движение электронов, если увеличить напряжение в цепи?

Слайд 10. Итоги занятия

Носители тока в металлах — свободные электроны

Металл состоит из кристаллической решетки (ионов) и «электронного газа»

Ток возникает только при наличии электрического поля

Скорость поля ($300000$ км/с) гораздо выше скорости самих частиц

Разные металлы проводят ток с разной эффективностью