Происходит ли перенос вещества в цепях состоящих из металлических проводников

Обновлено: 19.05.2024

Электрический ток в металлах – это упорядоченное движение электронов под действием электрического поля. Опыты показывают, что при протекании тока по металлическому проводнику переноса вещества не происходит, следовательно, ионы металла не принимают участия в переносе электрического заряда.

Наиболее убедительное доказательство электронной природы тока в металлах было получено в опытах с инерцией электронов. Идея таких опытов и первые качественные результаты (1913 г.) принадлежат русским физикам Л.И. Мандельштаму и Н.Д. Папалекси В 1916 году американский физик Р. Толмен и шотландский физик Б. Стюарт усовершенствовали методику этих опытов и выполнили количественные измерения, неопровержимо доказавшие, что ток в металлических проводниках обусловлен движением электронов.

Схема опыта Толмена и Стюарта показана на рис. 1.12.1. Катушка с большим числом витков тонкой проволоки приводилась в быстрое вращение вокруг своей оси. Концы катушки с помощью гибких проводов были присоединены к чувствительному баллистическому гальванометру Г. Раскрученная катушка резко тормозилась, и в цепи возникал кратковременных ток, обусловленный инерцией носителей заряда. Полный заряд, протекающий по цепи, измерялся по отбросу стрелки гальванометра.

Схема опыта Толмена и Стюарта

При торможении вращающейся катушки на каждый носитель заряда e действует тормозящая сила E_ст поля сторонних сил:

Следовательно, в цепи при торможении катушки возникает электродвижущая сила

где l – длина проволоки катушки. За время торможения катушки по цепи протечет заряд q, равный

Здесь I – мгновенное значение силы тока в катушке, R – полное сопротивление цепи, υ₀ – начальная линейная скорость проволоки.

Отсюда удельный заряд e / m свободных носителей тока в металлах равен:

Все величины, входящие в правую часть этого соотношения, можно измерить. На основании результатов опытов Толмена и Стюарта было установлено, что носители свободного заряда в металлах имеют отрицательный знак, а отношение заряда носителя к его массе близко к удельному заряду электрона, полученному из других опытов. Так было установлено, что носителями свободных зарядов в металлах являются электроны.

По современным данным модуль заряда электрона (элементарный заряд) равен

а его удельный заряд есть

Хорошая электропроводность металлов объясняется высокой концентрацией свободных электронов, равной по порядку величины числу атомов в единице объема.

Предположение о том, что за электрический ток в металлах ответственны электроны, возникло значительно раньше опытов Толмена и Стюарта. Еще в 1900 году немецкий ученый П. Друде на основании гипотезы о существовании свободных электронов в металлах создал электронную теорию проводимости металлов. Эта теория получила развитие в работах голландского физика Х. Лоренца и носит название классической электронной теории. Согласно этой теории, электроны в металлах ведут себя как электронный газ, во многом похожий на идеальный газ. Электронный газ заполняет пространство между ионами, образующими кристаллическую решетку металла (рис. 1.12.2).

Газ свободных электронов в кристаллической решетке металла. Показана траектория одного из электронов

Из-за взаимодействия с ионами электроны могут покинуть металл, лишь преодолев так называемый потенциальный барьер. Высота этого барьера называется работой выхода. При обычных (комнатных) температурах у электронов не хватает энергии для преодоления потенциального барьера.

Из-за взаимодействия с кристаллической решеткой потенциальная энергия выхода электрона внутри проводника оказывается меньше, чем при удалении электрона из проводника. Электроны в проводнике находятся в своеобразной «потенциальной яме», глубина которой и называется потенциальным барьером.

Как ионы, образующие решетку, так и электроны участвуют в тепловом движении. Ионы совершают тепловые колебания вблизи положений равновесия – узлов кристаллической решетки. Свободные электроны движутся хаотично и при своем движении сталкиваются с ионами решетки. В результате таких столкновений устанавливается термодинамическое равновесие между электронным газом и решеткой. Согласно теории Друде–Лоренца, электроны обладают такой же средней энергией теплового движения, как и молекулы одноатомного идеального газа. Это позволяет оценить среднюю скорость При наложении внешнего электрического поля в металлическом проводнике кроме теплового движения электронов возникает их упорядоченное движение (дрейф), то есть электрический ток. Среднюю скорость t через поперечное сечение S проводника пройдут все электроны, находившиеся в объеме Число таких электронов равно n – средняя концентрация свободных электронов, примерно равная числу атомов в единице объема металлического проводника. Через сечение проводника за время Δt пройдет заряд или

Концентрация n атомов в металлах составляет 10 28 –10 29 м –3 .

Оценка по этой формуле для металлического проводника сечением 1 мм 2 , по которому течет ток 10 А, дает для средней скорости средняя скорость упорядоченного движения электронов в металлических проводниках на много порядков меньше средней скорости их теплового движения

Рис. 1.12.3 дает представление о характере движения свободного электрона в кристаллической решетке.

Движение свободного электрона в кристаллической решетке: а – хаотическое движение электрона в кристаллической решетке металла; b – хаотическое движение с дрейфом, обусловленным электрическим полем. Масштабы дрейфа

Малая скорость дрейфа на противоречит опытному факту, что ток во всей цепи постоянного тока устанавливается практически мгновенно. Замыкание цепи вызывает распространение электрического поля со скоростью c = 3·10 8 м/с. Через время порядка l / c (l – длина цепи) вдоль цепи устанавливается стационарное распределение электрического поля и в ней начинается упорядоченное движение электронов.

В классической электронной теории металлов предполагается, что движение электронов подчиняется законам механики Ньютона. В этой теории пренебрегают взаимодействием электронов между собой, а их взаимодействие с положительными ионами сводят только к соударениям. Предполагается также, что при каждом соударении электрон передает решетке всю накопленную в электрическом поле энергию и поэтому после соударения он начинает движение с нулевой дрейфовой скоростью.

Несмотря на то, что все эти допущения являются весьма приближенными, классическая электронная теория качественно объясняет законы электрического тока в металлических проводниках.

Закон Ома. В промежутке между соударениями на электрон действует сила, равная по модулю eE, в результате чего он приобретает ускорение где τ – время свободного пробега, которое для упрощения расчетов предполагается одинаковым для всех электронов. Среднее значение скорости дрейфа

Рассмотрим проводник длины l и сечением S с концентрацией электронов n. Ток в проводнике может быть записан в виде:

где U = El – напряжение на концах проводника. Полученная формула выражает закон Ома для металлического проводника. Электрическое сопротивление проводника равно:

а удельное сопротивление ρ и удельная проводимость ν выражаются соотношениями:

Закон Джоуля-Ленца.

К концу свободного пробега электроны под действием поля приобретают кинетическую энергию

Согласно сделанным предположениям вся эта энергия при соударениях передается решетке и переходит в тепло.

За время Δt каждый электрон испытывает Δt / τ соударений. В проводнике сечением S и длины l имеется nSl электронов. Отсюда следует, что выделяемое в проводнике за время Δt тепло равно:

Это соотношение выражает закон Джоуля-Ленца.

Таким образом, классическая электронная теория объясняет существование электрического сопротивления металлов, законы Ома и Джоуля–Ленца. Однако в ряде вопросов классическая электронная теория приводит к выводам, находящимся в противоречии с опытом.

Эта теория не может, например, объяснить, почему молярная теплоемкость металлов, также как и молярная теплоемкость диэлектрических кристаллов, равна 3R, где R – универсальная газовая постоянная (закон Дюлонга и Пти, см. ч. I, § 3.10). Наличие свободных электронов на сказывается на величине теплоемкости металлов.

Классическая электронная теория не может также объяснить температурную зависимость удельного сопротивления металлов. Теория дает соотношение T. Однако наиболее ярким примером расхождения теории и опытов является сверхпроводимость.

Согласно классической электронной теории, удельное сопротивление металлов должно монотонно уменьшаться при охлаждении, оставаясь конечным при всех температурах. Такая зависимость действительно наблюдается на опыте при сравнительно высоких температурах. При более низких температурах порядка нескольких кельвинов удельное сопротивление многих металлов перестает зависеть от температуры и достигает некоторого предельного значения. Однако наибольший интерес представляет удивительное явление сверхпроводимости, открытое датским физиком Х.Каммерлинг-Онесом в 1911 году. При некоторой определенной температуре T_кр, различной для разных веществ, удельное сопротивление скачком уменьшается до нуля (рис. 1.12.4). Критическая температура у ртути равна 4,1 К, у аллюминия 1,2 К, у олова 3,7 К. Сверхпроводимость наблюдается не только у элементов, но и у многих химических соединений и сплавов. Например, соединение ниобия с оловом (Ni₃Sn) имеет критическую температуру 18 К. Некоторые вещества, переходящие при низких температурах в сверхпроводящее состояние, не являются проводниками при обычных температурах. В то же время такие «хорошие» проводники, как медь и серебро, не становятся сверхпроводниками при низких температурах.

Зависимость удельного сопротивления ρ от абсолютной температуры T при низких температурах: a – нормальный металл; b – сверхпроводник

Вещества в сверхпроводящем состоянии обладают исключительными свойствами. Практически наиболее важным их них является способность длительное время (многие годы) поддерживать без затухания электрический ток, возбужденный в сверхпроводящей цепи.

Классическая электронная теория не способна объяснить явление сверхпроводимости. Объяснение механизма этого явления было дано только через 60 лет после его открытия на основе квантово-механических представлений.

Научный интерес к сверхпроводимости возрастал по мере открытия новых материалов с более высокими критическими температурами. Значительный шаг в этом направлении был сделан в 1986 году, когда было обнаружено, что у одного сложного керамического соединения T_кр = 35 K. Уже в следующем 1987 году физики сумели создать новую керамику с критической температурой 98 К, превышающей температуру жидкого азота (77 К). Явление перехода веществ в сверхпроводящее состояние при температурах, превышающих температуру кипения жидкого азота, было названо высокотемпературной сверхпроводимостью. В 1988 году было создано керамическое соединение на основе элементов Tl–Ca–Ba–Cu–O с критической температурой 125 К.

В настоящее время ведутся интенсивные работы по поиску новых веществ с еще более высокими значениями T_кр. Ученые надеятся получить вещество в сверхпроводящем состоянии при комнатной температуре. Если это произойдет, это будет настоящей революцией в науке, технике и вообще в жизни людей.

Следует отметить, что до настоящего времени механизм высокотемпературной сверхпроводимости керамических материалов до конца не выяснен.

Почему при прохождении тока по раствору электролита происходит перенос вещества, а при прохождении по металлическому проводнику перенос вещества не происходит?

Почему при прохождении тока по раствору электролита происходит перенос вещества, а при прохождении по металлическому проводнику перенос вещества не происходит?

В растворах электролита, ток проводится ионами.

А что такое ионы?

Это те же атомы вещества, лишившиеся одного или нескольких электронов.

Прибыв к электроду, ионы приобретают электроны и превращаются вполне себе респектабельные атомы вещества.

А электроны - это просто маленькие, в 2000 раз менее массивные, чем например протон и нейтрон.

Они не несут в себе признаки вещества.

Но именно электроны являются носителями тока в металлических проводниках.

Поэтому переноса вещества не происходит.

Электроны любых атомов одинаковые.

Какие действие электрического тока можно наблюдать при прохождении тока через металлический проводник?

Какие действие электрического тока можно наблюдать при прохождении тока через металлический проводник.

Происходит ли перенос вещества в цепях, состоящих из металлических проводников?

Почему при прохождении электрического тока проводник нагревается?

Производит ли тепловое действие электрический ток при прохождении через вещество в твердом состоянии, почему?

Производит ли тепловое действие электрический ток при прохождении через вещество в твердом состоянии, почему?

Происходит ли перенос вещества при конвенции?

Чем прохождение тока в металлах отличается от прохождения тока в электролитах?

Перенос вещества от одного конца тела к другому при теплопроводности происходит?

Почему при прохождении тока через электролиты происходит перемещение и отложение веществ на электродах, а при прохождении тока по металлическим проводникам нет?

Почему при прохождении тока через электролиты происходит перемещение и отложение веществ на электродах, а при прохождении тока по металлическим проводникам нет?

Происходит ли перенос вещества и энергии при распространении поперечной волны?

Происходит ли перенос веществ при распространение волны ?

Если вам необходимо получить ответ на вопрос Почему при прохождении тока по раствору электролита происходит перенос вещества, а при прохождении по металлическому проводнику перенос вещества не происходит?, относящийся к уровню подготовки учащихся 10 - 11 классов, вы открыли нужную страницу. В категории Физика вы также найдете ответы на похожие вопросы по интересующей теме, с помощью автоматического «умного» поиска. Если после ознакомления со всеми вариантами ответа у вас остались сомнения, или полученная информация не полностью освещает тематику, создайте свой вопрос с помощью кнопки, которая находится вверху страницы, или обсудите вопрос с посетителями этой страницы.

На 74 градусов. Наверное так.

Площадь верхнего основания конуса не имеет никакого значения. Со стороны нижнего основания на стол действует сила mg, распределённая по площади Sa Единственно, надо площадь перевести в квадратные метры Sa = 4 см² = 4 / 10000 м² = 0, 0004 м² P = mg /..

Поскольку за ПЕРИОД грузик пройдет расстояние, равное четырем амплитудам : L₀ = 4 * 3 = 12 см или 0, 12 м то число колебаний : n = L / L₀ = 0, 36 / 0, 12 = 3 Ответ : 3 колебания.

Q = λ * m = 4 * 330000 = 1320000Дж или 1320 кДж.

Решение Q = m * λ Отсюда находим массу m = Q / λ = 0, 1 кг 100 грамм свинца.

V = 72 км / ч = 20 м / с ; = V² / R = 20² / 500 = 0, 8 м / с² ; N = m(g - ) = 500×(10 - 0, 8) = 4600 Н (4500, если брать g за 9. 8 м / с²).

Правильный ответ это б.

0, 3 * m1 = N * 0, 2 0, 1 * N = 0, 3 * M m1 = 2M M = 1, 2 кг.

Потому что перемещение , cкорость, ускорение - величины векторные и работать с векторами труднее чем с проекциями.

Ответ : Объяснение : Дано : S₁ = S / 4V₁ = 72 км / чS₂ = 3·S / 4V₂ = 15 м / с____________Vcp - ? Весь путь равен S. Время на первой четверти пути : t₁ = S₁ / V₁ = S / (72·4) = S / 288 чВремя на остальной части пути : t₂ = S₂ / V₂ = 3·S / (15·4) = 3..

© 2000-2022. При полном или частичном использовании материалов ссылка обязательна. 16+
Сайт защищён технологией reCAPTCHA, к которой применяются Политика конфиденциальности и Условия использования от Google.

Переноса вещества в проводниках не происходит потому что ток в проводниках это движение электронов.

5. К участку цепи, состоящему из нескольких параллельно соединенных проводников, добавили еще один?

5. К участку цепи, состоящему из нескольких параллельно соединенных проводников, добавили еще один.

Сила тока на этом участке цепи : a.

B. Увеличилась c.

Не изменилась e.

Будет зависеть от материала проводника.

Как найти напряжение участка цепи, состоящего из последовательно соединенных проводников, зная напряжение на каждом?

Как найти напряжение участка цепи, состоящего из последовательно соединенных проводников, зная напряжение на каждом?

РЕБЯТ, ПОМОГИТЕ : ) 1?

РЕБЯТ, ПОМОГИТЕ : ) 1.

Как найти общее сопротивление цепи, состоящей из последовательно соединённых проводников?

2. как найти общее сопротивление цепи, состоящей из параллельно соединённых проводников?

1. как найти общее сопротивление цепи, состоящей из последовательно соединённых проводников?

Вы находитесь на странице вопроса Происходит ли перенос вещества в цепях, состоящих из металлических проводников? из категории Физика. Уровень сложности вопроса рассчитан на учащихся 5 - 9 классов. На странице можно узнать правильный ответ, сверить его со своим вариантом и обсудить возможные версии с другими пользователями сайта посредством обратной связи. Если ответ вызывает сомнения или покажется вам неполным, для проверки найдите ответы на аналогичные вопросы по теме в этой же категории, или создайте новый вопрос, используя ключевые слова: введите вопрос в поисковую строку, нажав кнопку в верхней части страницы.

Происходит ли перенос вещества в цепях, состоящих из металлических проводников??

Температурный диапазон – это наиболее важный параметр среды обитания живых существ. Температура на поверхности планеты зависит от близости светила, излучаемой им энергии, наклона орбиты планеты, ее эксцентриситета, наличия атмосферы и ее химического состава, наличия океанов и т.д. Земля обладала всеми необходимыми с астрономической точки зрения свойствами, чтобы стать «колыбелью жизни». Несмотря на общие благоприятные условия, поверхность Земли характеризуется большим разнообразием климатических зон, разброс экстремальных температур которых составляет почти 150ºС. Верхний предел диапазона температур, относящихся к области активной жизни, составляет около 50ºС. Встречаются, однако, низшие организмы, которые приспособились к жизни в горячих источниках с температурой 70 - 90ºС. Нагревание до температуры кипения воды выдерживают лишь споры и другие покоящиеся формы, почти не содержащие воды. Границы жизни при низких температурах менее определены. Область активной жизни, связанной с процессами в водной среде, должна лежать выше 0ºС. Итак, температурный интервал, при котором наблюдаются размножение, развитие, эволюция организмов, очень узок. Только наиболее высокоорганизованные животные приобрели в процессе эволюции на Земле высокую температуру тела и совершенную терморегуляцию, вследствие чего стали независимыми от температурного режима среды обитания.Целью моей работы было проследить, как разные виды живых организмов приспосабливаются к температурным условиям среды обитания. А для этого мне было необходимо проанализировать способы теплообмена живых организмов с окружающей средой и процесс терморегуляции их организма.Природа знает несколько способов отдачи энергии: конвекция, излучение, теплопередача и испарение. Все они нашли применение в организации процесса теплообмена организмов с окружающей средой. Потеря энергии телом пропорциональна площади его поверхности. Наблюдения показывают, что размеры тела теплокровных животных могут быть обусловлены климатом. Это один из способов приспособления к климату. Благодаря теплообмену происходит регулирование температуры тела. Первый аспект этого процесса состоит в необходимости отвода энергии из внутренних частей к поверхности тела и затем в окружающую среду. Эту проблему, в первую очередь решает конвекция, происходящая за счет циркуляции крови по капиллярам. Кроме того, борьба с перегревом осуществляется путем увеличения испарения. Потоотделение – важный фактор терморегуляции организма, поскольку благодаря испарению пота кожа охлаждается.Второй аспект проблемы состоит в необходимости уменьшения потерь энергии организмом. Сделать это можно путем создания специальной теплоизолирующей прослойки между организмом и окружающей его более холодной средой. У животных с этой целью используются покровы из шерсти, пуха, жировой ткани – материалов, характеризующихся низкой теплопроводностью. У человека эту функцию выполняет одежда, теплоизолирующие свойства которой обусловлены действием воздушной прослойки. На Земле также существует немало животных, которые при наступлении неблагоприятных условий, связанных с сезонными изменениями климата, впадают в спячку, то есть переходят в состояние покоя и анабиоза. При этом происходит перерыв в их активной деятельности, обмен веществ снижается до минимума и организм приобретает способность переносить очень низкие температуры.И наконец еще одним способом борьбы за выживание и животных и человека является создание жилища как средства защиты от дождя, снега и холода. Воздух в помещении служит теплоизолирующей прослойкой, стены, крыша и пол жилища – для предохранения этого слоя воздуха от участия в конвективном переносе энергии из помещения на улицу.Итак, в ходе своей работы я могу сделать вывод, что разные виды живых организмов во главе с человеком в результате эволюции сумели найти разные способы терморегуляции своего организма, что позволило сделать такой многообразной природу всех уголков нашей прекрасной планеты.Тепловое явление,

F=IBlsinальфа
sinальфа=F/IBl числа подставишь
l - длинна провадника. синус альфа находишь и по нему угол

Тело массой 5 кг тянут горизонтально с силой 15 Н. Найдите силу сопротивления, если ускорение тела при этом 2 м/с².

Зависимость координат от времени для тела , которое двигается прямолинейно задана уравнением x=3-2t+2t2. Какой будет зависимость

Груз массой m прикрепляют к концу нерастянутой пружины жесткостью k и отпускают.Чему будет равно максимальное значение силі упру

Как изменится потенциальная энергия телаБ поднятого над землей на высоту 2 м , при увеличении высоты на 6 м

Помогите плиз) С какой скоростью должна двигаться α-частица, чтобы её импульс был равен импульсу фотона с длиной воны λ = 0,5 нм

Пассажир летит самолётом. Относительно каких тел он находится в состоянии покоя? Относительно каких тел он движется? Как он може

Только при конвекции теплопередача сопровождается переносом вещества.

Происходит ли перенос вещества и энергии при распространении поперечной волны ?

1)нет 2)да 3)только при больших скоростях распространения волны.

Вопрос про теплопроводность, конвекция и излучение?

Вопрос про теплопроводность, конвекция и излучение.

В каких средах тепло может передаваться указанным способом?

2. происходит ли вместе с переносом тепла перенос вещества в пространстве?

3. каковы основные закономерности явления?

Приведите примеры конвенции конвенция - это вид тепло передачи, при котором энергия переноситься струями газа или жидкости?

Приведите примеры конвенции конвенция - это вид тепло передачи, при котором энергия переноситься струями газа или жидкости.

Среда в которой возможна теплопроводность / концекция / излучение?

Происходит или нет перенос вещества у теплопередач : теплопроводность, конвекция, излучение?

Объясните, почему волны не переносят вещество, но переносят энергию?

Объясните, почему волны не переносят вещество, но переносят энергию.

На этой странице сайта, в категории Физика размещен ответ на вопрос Происходит ли перенос вещества при конвенции?. По уровню сложности вопрос рассчитан на учащихся 5 - 9 классов. Чтобы получить дополнительную информацию по интересующей теме, воспользуйтесь автоматическим поиском в этой же категории, чтобы ознакомиться с ответами на похожие вопросы. В верхней части страницы расположена кнопка, с помощью которой можно сформулировать новый вопрос, который наиболее полно отвечает критериям поиска. Удобный интерфейс позволяет обсудить интересующую тему с посетителями в комментариях.

Читайте также: