ρσ  γ

Przewodnictwo

Przewodniki

Przewodnik elektryczny to substancja, która dobrze przewodzi prąd elektryczny. Atomy przewodnika tworzą wiązania, w których elektrony walencyjne (jeden lub więcej) pozostają swobodne (nie związane z żadnym z atomów), tworząc w ten sposób tzw. gaz elektronowy.

Najpopularniejsze przewodniki:

1. woda - w zależności od rozpuszczonych elektrolitów

2. grafit - miękki, stosowany tam, gdzie trzeba doprowadzić prąd do części wirujących

3. żelazo - kruche i nieodporne na korozję, obecnie niestosowane

4. stal - stosowana w elementach przewodzących aparatów elektrycznych, wymagających równocześnie większej wytrzymałości mechanicznej

5. aluminium - kruche, korzystny stosunek przewodnictwa do ceny materiału i masy przewodu, powszechnie stosowane (przewody w napowietrznych liniach elektroenergetycznych)

6. złoto - duża odporność na korozję, stosowane jedynie do układów mikroprocesorowych oraz na powierzchni styków

7. miedź - odporna na przełamanie, łatwa w lutowaniu odporna cieplnie (instalacje, urządzenia elektryczne)

8. srebro - najmniejszy opór elektryczny, techniczne czyste lub stopy stosowane w stykach elektrycznych w łącznikach

Metale - opór rośnie wraz z temperaturą.

Przewodniki - opór maleje z temperaturą.

Półprzewodniki

Pierwiastki IV grupy układu okresowego (np. Si). Brak elektronów swobodnych powoduje, iż w niskich temperaturach czyste kryształy krzemu nie przewodzą prądu. Możliwość przewodnictwa daje ich domieszkowanie. Elektronów swobodnych będzie tyle, ile atomów domieszki. Stąd nazwa półprzewodnik.

Ponadto: związki pierwiastków grup III i V lub II i VI.

Rodzaje półprzewodników domieszkowych:

• dodanie pierwiastka V-wartościowego (np. arsenu) daje jeden swobodny elektron. Ze względu na przewodnictwo elektronowe przewodnik taki nazywamy półprzewodnikiem typu n (negative)

• zastąpienie Si atomem pierwiastka III-wartościowego (np. indem) spowoduje brak jednego elektronu do wiązania. W wiązaniu powstanie dziura zachowująca się jak ładunek dodatni. Ze względu na przewodnictwo dziurowe półprzewodnik ten nazywamy półprzewodnikiem typu p (positive)

Ze wzrostem temperatury rośnie liczba nośników, co pociąga za sobą wzrost natężenia prądu, czyli zmniejszenie oporu.

Nadprzewodniki

Niektóre substancje w niskich temperaturach całkowicie tracą opór.

Pole magnetyczne

Pole magnetyczne

Właściwość przestrzeni polegająca na tym, że na poruszającą się cząstkę, obdarzoną ładunkiem elektrycznym działa siła zależna od jej prędkości. Na cząstkę spoczywającą naładowaną elektrycznie w polu magnetycznym siła nie działa.

• Pole magnetyczne nie ma źródła

• Linie pola biegną zawsze od bieguna N do bieguna S.

• Pole magnetyczne jest polem wirowym

• Kształt linii pola magnetycznego jest zależny od kształtu magnesu wytwarzającego pole magnetyczne

Doświadczenie Oersteda

1820 r. - igła magnetyczna umieszczona równolegle do przewodnika, przez który płynie prąd, ustawi się prostopadle do niego. Wniosek: wokół przewodnika z prądem powstaje pole magnetyczne.

Magnetary

Pulsary z olbrzymim polem magnetycznym

Siła Lorentza

Działanie pola magnetycznego na naładowaną cząstkę - Siła Lorentza

F_m=qvB

B → indukcja pola magnetycznego

Zasada trzech palców lewej ręki

ładunek cząstki
+	kciuk	wskazujący	środkowy
-	środkowy	wskazujący	kciuk

Cyklotron

Spektrometr masowy

Siła elektrodynamiczna

Siła działająca na przewodnik z prądem elektrycznym, umieszczony w polu magnetycznym.

ładunek cząstki
+	kciuk	wskazujący	środkowy

Własności magnetyczne substancji

Diamagnetyki

Substancje zbudowane z atomów diamagnetycznych. Nie mają właściwości magnetycznych.

• Gazy szlachetne

• Półprzewodniki

• Nadprzewodniki

• Azot

• Benzen

• Bizmut

• Chlor

• Cyjanek potasu

• Cynk

• Sól kuchenna

• Tlenek Krzemu (IV)

• Etanol

• Glukoza

• Grafit

• Kwasy siarkowe

• Miedź

• Ołów

• Rtęć

• Siarka

• Woda

• Woda ciężka

• Wodór

• Złoto

• Wiele białek

• DNA

• Szereg związków organicznych

Reguła Lenza

Paramagnetyki

Substancje, w których są niesparowane elektrony.

• C₁₃

• Ciekły tlen

• Bar

• Cez

• Cyna

• Europ

• Glin

• Magnez

• Tlenki azotu

• Platyna

• Sód

• Tytan

• Wapń

• Wolfram

• Uran

Substancje ferromagnetyczne

Substancje dające się stale namagnesować

DOMENY (10^-4-10^-2 cm)

Obszary spontanicznego namagnesowania

Po przekroczeniu temperatury krytycznej staje się paramagnetykiem.

• Żelazo

• Kobalt

• Nikiel

• Gadolin

• Terb

• Dysproz

• Holm

• Taśma magnetofonowa

I

l

A - tor jonu

B - cylinder

G - selektor prędkości

S₂ - klisza fotograficzna

---