1 / 18

Vedení elektrického proudu

Vedení elektrického proudu. v kovech, polovodičích, kapalinách a plynech. Vedení proudu v kovech. Volné elektrony – posun ve vodiči rychlostí mm /s Elektrony – volné z atomového obalu

marcin
Download Presentation

Vedení elektrického proudu

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Vedení elektrického proudu v kovech, polovodičích, kapalinách a plynech

  2. Vedení proudu v kovech • Volné elektrony – posun ve vodiči rychlostí mm /s • Elektrony – volné z atomového obalu • elektrické pole se rozšíří po celé délce vodiče velkou rychlostí = všechny elektrony ve vodiči se začnou pohybovat současně !!

  3. Vedení proudu v polovodičích • Polovodiče – látky jejichž odpor je mnohem vyšší než kovů • Je ovlivněn: a)teplotou, b) světlem, c)příměsí • při zahřátí měrný odpor klesá ! • Polovodičové látky (IV.skupina MPTP): křemík, selen, germanium • Vodivé částice • a) volné elektrony(elektronová vodivost) • b) „díry“ +(děrová vodivost)

  4. Vedení proudu v polovodičích • Čisté polovodiče bez příměsí – vlastní polovodiče • Příměsové polovodiče (ze III.nebo V.skupiny MPTP) – 1.donory (dárci) elektronová vodivost ( As, At, Pb) – polovodič typu N • 2.akceptor (příjemce) – děrová vodivost (Al,Ga,In) – polovodič typu P • 0,001% příměsi zvyšuje vodivost polovodiče tisícinásobně

  5. Polovodič typu P a N Vodivost typu N (negativní):V krystalu křemíku jsou některé atomy nahrazeny pětimocnými atomy, např. fosforu nebo arzenu. Jejich čtyři valenční elektrony se účastní vazeb, ale páté se již v chemických vazbách nemohou uplatnit. Jsou velmi slabě vázané a již při nízkých teplotách se z vazeb uvolní. Tyto volné elektrony způsobují po připojení zdroje elektronovou vodivost polovodiče typu N. Vodivost typu P (pozitivní)::Zabudují-li se do krystalové mřížky křemíku atomy trojmocného prvku se třemi valenčními elektrony, např. india, chybí pro obsazení všech chemických vazeb elektrony. V místě nenasycené vazby vznikne "díra" s kladným nábojem. Tuto "díru" může zaplnit elektron z některé jiné vazby a "díra" se v krystalu přesune na jeho místo. Po připojení zdroje vznikne děrová vodivost polovodiče typu P. [1]

  6. Fotovoltaický jev • byl objeven v roce 1839 Antoine-César Becquerelem (1788-1878). Na rozhraní dvou polovodičových materiálů, na něž dopadá světlo, vzniká elektrické napětí. Světlo se skládá z nesčetných drobných nosičů energie, fotonů. Dopadnou-li tyto fotony na solární článek, budou uvolněny elektrony na n-vrstvě a přesouvat se k p-vrstvě křemíkového polovodiče. Tento přesun se nazývá průtok proudu a probíhá vždy od – do +.

  7. Vedení proudu v kapalinách • Elektrolyty – roztoky nebo taveniny solí kyselin (zásad) • Rozklad soli na ionty (např. NaCL Na+ Cl-) • Ionty = nabité částice = přenos elektrického proudu ( odpor kladou molekuly vody – odpor elektrolytu) • Ionty – putují k elektrodám – záporná – katoda, kladná - anoda

  8. Využití vedení proudu v kapalinách • Galvanické pokovování – přenos kladných iontů kovu solí kyselin na zápornou elektrodu (Au, Ag, Cu, Zn,…) • Elektrolýza vody ( Hofmannův přístroj) – rozklad vody na vodík a kyslík průchodem stejnosměrného elektrického proudu. • Elektrolýza taveniny – získávání kovů z roztavené rudy (Al, Na)

  9. Faradayův zákon elektrolýzy • Hmotnost látky, která se vyloučí na elektrodě je přímo úměrná velikosti prošlého náboje • Faradayova konstanta – F=9,648.104 C.mol-1 ( Náboj, který vyloučí z roztoku 1mol látky ) 1.zákon: m = A.I.t = A.Q A…elektrochemický ekvivalent 2.zákon: F .. Faradayova konstanta z…množství náboje Mm..molární hmotnost

  10. Elektrolýza [2]

  11. Vedení proudu v plynech • Suchý vzduch – dobrý izolant • Ionty (nabité částice, které vznikají kosmickým zářením či radioaktivitou v zemské kůře) – vodivé částice ve vzduchu • Ionizátor – UV záření, radioaktivní záření, plamen svíčky,…. • Výboj – způsob vedení proudu v plynu • A) nesamostatný – všechny ionty (vytváří vnější činitel) se uspořádaně pohybují a další nejsou k dispozici • B) samostatný – energie iontů je tak vysoká, že sami tvoří další ionty nárazem na molekuly – počet iontů začne lavinovitě narůstat

  12. In……nasycený proud Un…..nasycené napětí Uz…..zápalné napětí I In U Un Uz 0 Voltampérová charakteristika výboje v plynu

  13. Rozdělení výbojů • Rozdělení podle tlaku, při kterém vznikají • A) atmosférický tlak – obloukový, jiskrový, koronový • B) nízký tlak – doutnavý výboj • 1. Obloukový výboj – mezi dvěma uhlíkovými elektrodami • elektrody se nejprve dotknou, pak se rozžhaví proudem a oddálí od sebe – ubývají (udržení oblouku vyřešil Křižík – oblouková lampa) [3]

  14. 2. Jiskrový výboj – nejznámější v přírodě - blesk • Nahromadění velkého množství el.náboje vyvolá ionizaci vzduchu a následné vybití na hrotu bleskosvodu přes bleskový kanál • Kulový blesk – dosud nevysvětlený přírodní úkaz související s elektrickým výbojem. Objevuje se za bouřky či před ní v podobě svítící koule nízko nad zemí. Pohybuje se pomalu a nepředvídatelně. Trvá až desítky sekund – pak vyhasne nebo exploduje. [4] [5]

  15. 3. Korónový výboj – oheň sv.Eliáše – již od pradávna znali námořníci – před bouřkou na vrcholcích stěžňů či věží • Vzniká na vodičích vysokého napětí a způsobuje ztráty elektrického napětí • 4. Doutnavý výboj – v nízkotlakých výbojkách ( skleněné trubice různého tvaru, plněné netečnými plyny za nízkého tlaku [6] Katoda Anoda

  16. Využití doutnavého výboje • 1) Doutnavky (signální) – tvar žárovky,plněny neonem – kontrola přítomnosti napětí ( např. el.sporák v kuchyni, žehlička apod.) • 2) Zářivky a reklamní trubice – úsporné zdroje světla – (povrch trubice je pokryt světélkující vrstvou, která je buzena UV zářením výboje) – studené světlo, vyšší účinnost přeměny el.energie na světlo. [7] [8]

  17. Použité zdroje: SVOBODA, Emanuel aj. Přehled středoškolské fyziky. 4. upravené vydání. Praha: Prometheus, 2006. 515 s. ISBN 80-7196-307-0. DOC.ING.IVAN ŠTOLL,CSC. - Fyzika (pro netechnické obory SOŠ a SOU) Prometheus 2007, 260 s. ISBN 978-80-7196-223-6 učebnice s doložkou MŠMT čj.1 527/07-23 ze dne 2.4.2007 AKADEMIK VLADIMÍR HAJKO, PROF.RNDR.JURAJ DANIEL-SZABO, CSC. - Základy fyziky VEDA 1983 (Bratislava) Použité obrázky: [1] polovodiče typu P a N[online]. 3. 9. 2013 [cit. 3. 9. 2013]. Dostupný na http://www.cez.cz/edee/content/microsites/solarni/obr/polo3.gif [2] Elektrolýza[online]. 3.9.2013. [cit. 3. 9. 2013]. Dostupný na http://dragonadam.wz.cz/obrazky/elektrolyza_cuso4_c.gif [3] František Křižík[online]. 3.9.2013. [cit. 3. 9. 2013]. Dostupný na http://www.mestobechyne.cz/customers/bechyne/ftp/www/mesto/osobnosti/krizik.jpg [4] Jiskrový výboj - blesk[online]. 3.9.2013. [cit. 3. 9. 2013]. Dostupný http://www.aldebaran.cz/astrofyzika/plazma/plasma/blesk.jpg [5] Kulový blesk[online]. 3.9.2013. [cit. 3. 9. 2013]. Dostupný http://www.aldebaran.cz/astrofyzika/plazma/plasma/blesk.jpg [6] Korónový výboj – oheň sv.Eliáše[online]. 3.9.2013. [cit. 3. 9. 2013]. Dostupný http://www.projektzare.cz/wp-content/uploads/2012/02/eliasuv-ohen1.jpg [7] Doutnavka [online] 3.9.2013. [cit. 3. 9. 2013]. Dostupný na http://pokusy.chytrak.cz/schemata/inframenic/doutnavka.jpg [8] Neonová reklamní trubice [online] 3.9.2013. [cit. 3. 9. 2013]. Dostupný na http://www.neon-reklama.cz/image.axd?picture=slider/bg12.jpg

More Related