मुख्यपृष्ठ › थंड करणे › सामान्य भौतिकशास्त्र. धातूंमध्ये विद्युत प्रवाह

सामान्य भौतिकशास्त्र. धातूंमध्ये विद्युत प्रवाह

वर्ग: 11

धड्यासाठी सादरीकरण

मागे पुढे

लक्ष द्या! स्‍लाइड प्रीव्‍ह्यू हे केवळ माहितीच्‍या उद्देशांसाठी आहे आणि प्रेझेंटेशनच्‍या संपूर्ण मर्यादेचे प्रतिनिधीत्व करू शकत नाही. तुम्हाला या कामात स्वारस्य असल्यास, कृपया पूर्ण आवृत्ती डाउनलोड करा.

धड्याची उद्दिष्टे:

धातूंमध्ये विद्युतीय प्रवाहाच्या भौतिक स्वरूपाची संकल्पना प्रकट करण्यासाठी, इलेक्ट्रॉनिक सिद्धांताची प्रायोगिक पुष्टी;

अभ्यासाधीन विषयावर नैसर्गिक वैज्ञानिक कल्पना तयार करणे सुरू ठेवा

संज्ञानात्मक स्वारस्य, विद्यार्थ्यांच्या क्रियाकलापांच्या निर्मितीसाठी परिस्थिती तयार करा

कौशल्य निर्मिती;

संप्रेषणात्मक संप्रेषणाची निर्मिती.

उपकरणे: परस्परसंवादी कॉम्प्लेक्स स्मार्ट बोर्ड नोटबुक, संगणकाचे लोकल एरिया नेटवर्क, इंटरनेट.

धडा शिकवण्याची पद्धत: एकत्रित.

धड्याचा एपिग्राफ:

विज्ञान अधिक खोलवर समजून घेण्याचा प्रयत्न करा,
शाश्वत ज्ञानाची तळमळ.
फक्त पहिले ज्ञान तुमच्यावर प्रकाश देईल,
तुम्हाला कळेल: ज्ञानाला मर्यादा नाही.

फिरदौसी
(पर्शियन आणि ताजिक कवी, 940-1030)

धडा योजना.

I. आयोजन क्षण

II. गट काम

III. परिणामांची चर्चा, सादरीकरणाची स्थापना

IV. प्रतिबिंब

V. गृहपाठ

वर्ग दरम्यान

नमस्कार मित्रांनो! खाली बसा. आज आपण गटात काम करू.

गटांसाठी कार्ये:

I. धातूंमधील शुल्काचे भौतिक स्वरूप.

II. के. रिक्के यांचा अनुभव.

III. स्टुअर्ट, टोलमन यांचा अनुभव. मँडेलस्टाम, पापलेक्सी यांचा अनुभव.

IV. असभ्य सिद्धांत.

V. धातूंचे व्होल्ट-अँपिअर वैशिष्ट्य. ओमचा कायदा.

सहावा. तापमानावरील कंडक्टरच्या प्रतिकाराचे अवलंबन.

VII. सुपरकंडक्टिव्हिटी.

1. विद्युत चालकता म्हणजे बाह्य विद्युत क्षेत्राच्या प्रभावाखाली विद्युत प्रवाह चालविण्याची पदार्थांची क्षमता.

शुल्काच्या भौतिक स्वरूपानुसार - विद्युत प्रवाहाचे वाहक, विद्युत चालकता यामध्ये विभागली गेली आहे:

अ) इलेक्ट्रॉनिक

ब) आयनिक

ब) मिश्रित.

2. दिलेल्या परिस्थितीत प्रत्येक पदार्थासाठी, संभाव्य फरकावरील वर्तमान सामर्थ्याचे विशिष्ट अवलंबन वैशिष्ट्यपूर्ण आहे.

पदार्थाच्या प्रतिरोधकतेनुसार, त्याचे विभागणी करण्याची प्रथा आहे:

अ) कंडक्टर (पी< 10 -2 Ом*м)

ब) डायलेक्ट्रिक्स (p\u003e 10 -8 Ohm * m)

क) अर्धसंवाहक (10 -2 Ohm * m > p > 10 -8 Ohm * m)

तथापि, अशी विभागणी सशर्त आहे, कारण अनेक घटकांच्या प्रभावाखाली (उष्णता, विकिरण, अशुद्धता), पदार्थांची प्रतिरोधकता आणि त्यांची व्होल्ट-अँपियर वैशिष्ट्ये बदलतात आणि कधीकधी खूप लक्षणीय बदलतात.

3. धातूंमध्ये मुक्त शुल्काचे वाहक इलेक्ट्रॉन आहेत. शास्त्रीय प्रयोगांद्वारे सिद्ध के. रिक्के (1901) - जर्मन भौतिकशास्त्रज्ञ; L.I. मँडेलस्टॅम आणि एन. डी. पापालेक्सी (1913) - आमचे देशबांधव; टी. स्टीवर्ट आणि आर. टोलमन (1916) - अमेरिकन भौतिकशास्त्रज्ञ.

के. रिक्के यांचा अनुभव

रिक्केने तीन प्री-वेटेड सिलिंडर (दोन तांबे आणि एक अॅल्युमिनियम) पॉलिश केलेल्या टोकांसह दुमडले जेणेकरून अॅल्युमिनियमचा एक तांब्याच्या दरम्यान असेल. मग सिलेंडर डीसी सर्किटशी जोडलेले होते: वर्षभरात त्यांच्यामधून मोठा प्रवाह गेला. त्या वेळी, विद्युत सिलेंडरमधून अंदाजे 3.5 दशलक्ष सेल्सिअस इतका विद्युत चार्ज गेला. 0.03 mg पर्यंत केलेल्या सिलेंडर्सच्या दुय्यम परस्परसंवादाने दर्शविले की प्रयोगाच्या परिणामी सिलेंडरचे वस्तुमान बदलले नाही. सूक्ष्मदर्शकाखाली संपर्काच्या टोकांचे परीक्षण करताना, असे आढळून आले की धातूंच्या प्रवेशाचे फक्त किरकोळ ट्रेस आहेत, जे घन पदार्थांमध्ये अणूंच्या सामान्य प्रसाराच्या परिणामांपेक्षा जास्त नाहीत. प्रयोगाच्या परिणामांवरून असे दिसून आले की आयन धातूंमध्ये चार्ज ट्रान्सफरमध्ये भाग घेत नाहीत.

L.I. मँडेलस्टॅम

एन. पापलेक्सी

L. I. Mandelstam आणि N. D. Papaleksi यांचा अनुभव

रशियन शास्त्रज्ञ L. I. Mandelstam (1879-1949; स्कूल ऑफ रेडिओ भौतिकशास्त्रज्ञांचे संस्थापक) आणि N. D. Papaleksi (1880-1947; सर्वात मोठे सोव्हिएत भौतिकशास्त्रज्ञ, शिक्षणतज्ज्ञ, अकादमी ऑफ रेडिओ फिजिक्स अँड रेडिओ अभियांत्रिकी अंतर्गत ऑल-युनियन सायंटिफिक कौन्सिलचे अध्यक्ष 1913 मध्ये यूएसएसआरच्या विज्ञानाने मूळ अनुभव दिला. त्यांनी वायरची एक कॉइल घेतली आणि ती वेगवेगळ्या दिशेने फिरवायला सुरुवात केली.

आराम करा, उदाहरणार्थ, घड्याळाच्या दिशेने, नंतर अचानक थांबा आणि - मागे.

त्यांनी असे काहीतरी तर्क केले: जर इलेक्ट्रॉनमध्ये खरोखर वस्तुमान असेल, तर जेव्हा कॉइल अचानक थांबते, तेव्हा इलेक्ट्रॉन काही काळ जडत्वाने फिरत राहिले पाहिजेत. वायरद्वारे इलेक्ट्रॉनची हालचाल ही विद्युत प्रवाह आहे. ठरल्याप्रमाणे, तसेच घडले. आम्ही वायरच्या टोकाशी टेलिफोन जोडला आणि आवाज ऐकला. फोनमध्ये आवाज ऐकू आला की, त्यामधून विद्युतप्रवाह वाहतो.

टी. स्टीवर्ट

टी. स्टीवर्ट आणि आर. टोलमन यांचा अनुभव

चला एक कॉइल घेऊ जे त्याच्या अक्षाभोवती फिरू शकते. कॉइलचे टोक सरकत्या संपर्कांच्या सहाय्याने गॅल्व्हनोमीटरला जोडलेले असतात. जर वेगवान रोटेशन असलेल्या कॉइलला जोरात ब्रेक लावला तर वायरमधील मुक्त इलेक्ट्रॉन जडत्वाने फिरत राहतील, परिणामी गॅल्व्हनोमीटरने वर्तमान नाडी नोंदवणे आवश्यक आहे.

असभ्य सिद्धांत

धातूमधील इलेक्ट्रॉन्स हा इलेक्ट्रॉन वायू मानला जातो, ज्यावर वायूंचा गतिज सिद्धांत लागू केला जाऊ शकतो. असे मानले जाते की इलेक्ट्रॉन, गतिज सिद्धांतातील वायूच्या अणूंप्रमाणे, एकसारखे घन गोलाकार आहेत जे एकमेकांशी टक्कर होईपर्यंत सरळ रेषेत फिरतात. असे गृहीत धरले जाते की एकाच टक्करचा कालावधी नगण्य आहे आणि टक्कराच्या क्षणी उद्भवलेल्या शक्ती वगळता इतर कोणतीही शक्ती रेणूंमध्ये कार्य करत नाही. इलेक्ट्रॉन हा नकारात्मक चार्ज केलेला कण असल्याने, घनामध्ये विद्युत तटस्थतेच्या स्थितीचे पालन करण्यासाठी, भिन्न प्रकारचे कण देखील असणे आवश्यक आहे - सकारात्मक चार्ज केलेले. द्रुडने सुचवले की भरपाई देणारा सकारात्मक चार्ज हा जास्त जड कणांचा (आयन) आहे, ज्याला तो स्थिर मानत होता. ड्रुडच्या वेळी, धातूमध्ये मुक्त इलेक्ट्रॉन आणि सकारात्मक चार्ज केलेले आयन का आहेत आणि हे आयन काय आहेत हे स्पष्ट नव्हते. केवळ घन पदार्थांचा क्वांटम सिद्धांत या प्रश्नांची उत्तरे देऊ शकतो. तथापि, बर्याच पदार्थांसाठी, कोणीही असे गृहीत धरू शकतो की इलेक्ट्रॉन वायूमध्ये बाह्य व्हॅलेन्स इलेक्ट्रॉन असतात जे न्यूक्लियसला कमकुवतपणे बांधलेले असतात, जे धातूमध्ये "मुक्त" असतात आणि धातूमधून मुक्तपणे फिरण्यास सक्षम असतात, तर आतील इलेक्ट्रॉनांसह परमाणु केंद्रक शेल (अणू कोर) अपरिवर्तित राहतात आणि ड्रूड सिद्धांताच्या स्थिर सकारात्मक आयनांची भूमिका बजावतात.

धातूंमध्ये विद्युत प्रवाह

सर्व धातू विद्युत प्रवाहाचे वाहक असतात आणि त्यामध्ये अवकाशीय क्रिस्टल जाळी असते, ज्याचे नोड्स सकारात्मक आयनांच्या केंद्रांशी जुळतात आणि मुक्त इलेक्ट्रॉन आयनभोवती यादृच्छिकपणे फिरतात.

धातूंच्या चालकतेच्या इलेक्ट्रॉनिक सिद्धांताची मूलभूत तत्त्वे.

खालील मॉडेलद्वारे धातूचे वर्णन केले जाऊ शकते: आयनची क्रिस्टल जाळी एका आदर्श इलेक्ट्रॉन गॅसमध्ये विसर्जित केली जाते ज्यामध्ये मुक्त इलेक्ट्रॉन असतात. बहुतेक धातूंमध्ये, प्रत्येक अणू आयनीकृत असतो, म्हणून मुक्त इलेक्ट्रॉनची एकाग्रता अंदाजे 10 23 - 10 29 मीटर -3 अणूंच्या एकाग्रतेइतकी असते आणि जवळजवळ तापमानावर अवलंबून नसते.
धातूंमधील मुक्त इलेक्ट्रॉन सतत अव्यवस्थित गतीमध्ये असतात.
मुक्त इलेक्ट्रॉनच्या क्रमबद्ध हालचालीमुळेच धातूमध्ये विद्युत प्रवाह तयार होतो.
क्रिस्टल जाळीच्या नोड्सवर कंपन करणाऱ्या आयनांशी टक्कर केल्याने, इलेक्ट्रॉन त्यांना जास्त ऊर्जा देतात. त्यामुळे विद्युत प्रवाह चालू असताना कंडक्टर गरम होतात.

धातूंमध्ये विद्युत प्रवाह.

सुपरकंडक्टिव्हिटी

निरपेक्ष शून्याव्यतिरिक्त इतर तापमानात प्रतिरोधकता शून्यापर्यंत कमी करण्याच्या घटनेला सुपरकंडक्टिव्हिटी म्हणतात. निरपेक्ष शून्याव्यतिरिक्त विशिष्ट तापमानाला सुपरकंडक्टिंग अवस्थेत जाण्याची क्षमता प्रदर्शित करणाऱ्या पदार्थांना सुपरकंडक्टर म्हणतात.

सुपरकंडक्टरमधील विद्युत् प्रवाह उर्जेची हानी न होता होतो, म्हणून, एकदा सुपरकंडक्टिंग रिंगमध्ये उत्तेजित झाल्यानंतर, विद्युत प्रवाह बदलल्याशिवाय अनिश्चित काळासाठी अस्तित्वात असू शकतो.

इलेक्ट्रोमॅग्नेट्समध्ये सुपरकंडक्टिंग सामग्री आधीच वापरली जात आहे. सुपरकंडक्टिंग पॉवर लाईन्स तयार करण्यासाठी संशोधन सुरू आहे.

लॅन्थॅनम, बेरियम, तांबे आणि ऑक्सिजनच्या संयुगे - सिरॅमिक्सच्या सुपरकंडक्टिव्हिटीचा 1986 मध्ये शोध लागल्याने विस्तृत सरावामध्ये सुपरकंडक्टिव्हिटीच्या घटनेचा वापर येत्या काही वर्षांत एक वास्तविकता बनू शकेल. अशा सिरेमिकची सुपरकंडक्टिव्हिटी सुमारे 100 के तापमानापर्यंत राखली जाते.

शाब्बास मुलांनो! त्यांनी उत्कृष्ट काम केले. ते उत्तम सादरीकरण ठरले. धड्याबद्दल धन्यवाद!

साहित्य.

गोर्बुशिन शे.ए. माध्यमिक शाळेच्या अभ्यासक्रमासाठी भौतिकशास्त्राच्या अभ्यासासाठी संदर्भ नोट्स. - इझेव्हस्क "उदमुर्तिया", 1992.
लॅनिना आय.या. भौतिकशास्त्राच्या धड्यांमध्ये विद्यार्थ्यांच्या संज्ञानात्मक हितसंबंधांची निर्मिती: शिक्षकांसाठी एक पुस्तक. - एम.: एनलाइटनमेंट, 1985.
आधुनिक शाळेत भौतिकशास्त्राचा धडा. शिक्षकांसाठी सर्जनशील शोध: शिक्षकांसाठी एक पुस्तक / कॉम्प. E.M. Braverman / V.G द्वारा संपादित रझुमोव्स्की.- एम.: एनलाइटनमेंट, 1993
डिगेलेव एफ.एम. भौतिकशास्त्राच्या इतिहासातून आणि त्याच्या निर्मात्यांच्या जीवनापासून: विद्यार्थ्यांसाठी एक पुस्तक. - एम.: शिक्षण, 1986.
कार्तसेव्ह व्ही.एल. महान समीकरणांचे साहस. - 3री आवृत्ती - एम.: नॉलेज, 1986. (अद्भुत कल्पनांचे जीवन).

धड्याचा विषय. धातूंमध्ये विद्युत प्रवाह.

नियंत्रण आणि पुनरावृत्तीच्या घटकांसह नवीन गोष्टी शिकण्याचा धडा.

उपकरणे: तपमानावर अवलंबून प्रतिरोधक बदलावर प्रयोगासाठी सादरीकरण, स्थापना.

ध्येय आणि उद्दिष्टे. 1. धातूंच्या चालकतेच्या इलेक्ट्रॉनिक सिद्धांताच्या मूलभूत गोष्टींचे ज्ञान तयार करणे, प्रायोगिक प्रमाणीकरण आणि सिद्धांताचा व्यवहारात उपयोग करणे.

2. सुपरकंडक्टिव्हिटीच्या घटनेबद्दलच्या कथेसह विद्यार्थ्यांची क्षितिजे विस्तृत करा.

3. समस्यांचे निराकरण करताना तापमानावरील प्रतिकाराच्या अवलंबनाचे ज्ञान लागू करण्यास शिका.

4. सॉलिड स्टेट फिजिक्सच्या क्षेत्रातील शोधांच्या इतिहासाची ओळख करून देशभक्तीची भावना वाढवणे.

धडा योजना. (स्लाइडद्वारे)

1.आज धड्यात.

2. चला पुनरावृत्ती करूया. प्रश्न दिले जातात, ज्याचे ज्ञान नवीन गोष्टी शिकताना आवश्यक असते.

3. नवीनचा अभ्यास: अ) विविध पदार्थांची विद्युत चालकता; ब) धातूंमधील चार्ज वाहकांचे स्वरूप; c) धातूंच्या विद्युत चालकतेचा सिद्धांत; d) तापमानावरील प्रतिकारशक्तीचे अवलंबित्व; e) प्रतिरोधक थर्मामीटर; f) सुपरकंडक्टिव्हिटी आणि त्याचे अनुप्रयोग.

4. नियंत्रण चाचणी. (माऊस क्लिक केल्यानंतर तपासा).

5. फिक्सिंग. तापमानावरील प्रतिकाराच्या अवलंबित्वासाठी तीन समस्या प्रस्तावित आहेत. माऊस क्लिक केल्यानंतर उत्तरे दिसतात. विद्यार्थी टेबलमधून आवश्यक स्थिर मापदंड घेतात.

दस्तऐवज सामग्री पहा
"धातूंमध्ये विद्युत प्रवाह", ग्रेड 10 या धड्याचे सादरीकरण.

धातूंमध्ये विद्युत प्रवाह

सावतेवा स्वेतलाना निकोलायव्हना, भौतिकशास्त्राचे शिक्षक, टव्हर प्रदेशातील बोलोगोव्स्की जिल्ह्याचे एमबीओयू "केमेटस्काया माध्यमिक शाळा".

आज धड्यात

रहस्य स्पष्ट होते. "धातूंमधील वर्तमान वाहक" या संकल्पनेमागे काय दडलेले आहे?

धातूंच्या विद्युत चालकतेच्या शास्त्रीय सिद्धांताच्या अडचणी काय आहेत?

इनॅन्डेन्सेंट बल्ब का जळतात?

चालू असताना ते का जळतात?

प्रतिकार कसा गमावायचा?

पुन्हा करा

विद्युत प्रवाह म्हणजे काय?
विद्युत प्रवाहाच्या अस्तित्वासाठी कोणत्या परिस्थिती आहेत?
तुम्हाला वर्तमानातील कोणत्या क्रिया माहित आहेत?
विद्युत प्रवाहाची दिशा काय आहे?
इलेक्ट्रिकल सर्किटमध्ये करंटचे मूल्य किती आहे?
विद्युत प्रवाहाचे एकक काय आहे?
सध्याची ताकद किती प्रमाणात अवलंबून आहे?
कंडक्टरमध्ये वर्तमान प्रसाराची गती किती आहे?
इलेक्ट्रॉनच्या क्रमबद्ध हालचालीचा वेग किती आहे?
प्रतिकार विद्युत् प्रवाह आणि व्होल्टेजवर अवलंबून असतो का?
साखळीच्या एका भागासाठी आणि संपूर्ण साखळीसाठी ओमचा नियम कसा तयार केला जातो?

धातूंमध्ये चार्ज वाहकांचे स्वरूप

रिक्केचा अनुभव (जर्मन) - 1901 वर्ष! M = const, हे आयन नाहीत!

मँडेलस्टाम आणि पापलेक्सी (1913)

स्टीवर्ट आणि टोलमन (1916)

प्रवाहाच्या दिशेने -

द्वारे І J I - q ⁄ m = e ⁄ m) आहे इलेक्ट्रॉन

धातूंमधील विद्युत प्रवाह म्हणजे इलेक्ट्रॉनची निर्देशित हालचाल.

धातूंच्या विद्युत चालकतेचा सिद्धांत

पी. ड्रूस, 1900:

मुक्त इलेक्ट्रॉन - "इलेक्ट्रॉनिक गॅस";
इलेक्ट्रॉन न्यूटनच्या नियमांनुसार हलतात;
मुक्त इलेक्ट्रॉन क्रिस्टल आयनांशी टक्कर देतात. जाळी
टक्कर झाल्यावर, इलेक्ट्रॉन त्यांची गतिज ऊर्जा आयनांमध्ये हस्तांतरित करतात;
सरासरी वेग तीव्रतेच्या प्रमाणात आहे आणि त्यामुळे संभाव्य फरक;

R=f( ρ, l, s, t)

प्रतिरोधक थर्मामीटर

फायदे: खूप कमी आणि खूप जास्त तापमान मोजण्यास मदत होते.

अतिवाहकता

द्रव हेलियम मध्ये पारा

स्पष्टीकरण क्वांटम सिद्धांतावर आधारित आहे.

डी. बार्डीन, एल. कूपर, डी. श्रिफर (अमेर.) आणि

N. Bogolyubov (1957 मध्ये सह-विद्यार्थी)

आणि:

उच्च प्रवाह, चुंबकीय क्षेत्र प्राप्त करणे;
तोटा न करता विजेचे प्रसारण.

नियंत्रण चाचणी

मुक्त इलेक्ट्रॉन धातूंमध्ये कसे हलतात?

A. काटेकोरपणे परिभाषित क्रमाने. B. यादृच्छिकपणे. B. व्यवस्थित.

विद्युत क्षेत्राच्या क्रियेखाली मुक्त इलेक्ट्रॉन धातूंमध्ये कसे हलतात?

A. अव्यवस्थित. B. व्यवस्थित. B. विद्युत क्षेत्राच्या दिशेने आदेश दिले. G. विद्युत क्षेत्राच्या विरुद्ध दिशेने व्यवस्थित.

. धातूंच्या क्रिस्टल जाळीच्या नोड्सवर कोणते कण असतात आणि त्यांच्याकडे कोणते चार्ज असतात?

A. ऋण आयन. B. इलेक्ट्रॉन्स. B. सकारात्मक आयन.

विद्युत दिव्यांमध्ये विद्युत प्रवाहाचा कोणता प्रभाव वापरला जातो?

A. चुंबकीय. B. थर्मल. B. केमिकल. G. प्रकाश आणि थर्मल.

कंडक्टरमधील विद्युत् प्रवाहाची दिशा म्हणून कोणत्या कणांची हालचाल घेतली जाते?

ए.इलेक्ट्रोनोव्ह. B. ऋण आयन. B. सकारात्मक शुल्क.

जेव्हा धातू त्यांच्यामधून विद्युत प्रवाह जातो तेव्हा ते गरम का होतात?

A. मुक्त इलेक्ट्रॉन एकमेकांशी आदळतात. B. मुक्त इलेक्ट्रॉन आयनांशी टक्कर देतात. B. आयन आयनांशी टक्कर देतात.

धातू थंड झाल्यावर त्यांचा प्रतिकार कसा बदलतो?

A. वाढते. B. कमी होते. B. बदलत नाही.

1 . B. 2.G. 3.B. 4.जी. 5.B. 6.B. 7.B.

समस्या सोडवा

1. 23 तापमानात विद्युत दिव्याच्या टंगस्टन फिलामेंटचा विद्युत प्रतिकार °C 4 ohms च्या बरोबरीचे आहे.

फिलामेंटचा विद्युत प्रतिरोध 0°C वर शोधा.

(उत्तर: 3.6 ohms)

2. 0°C वर टंगस्टन फिलामेंटचा विद्युत प्रतिरोध 3.6 ohms आहे. विद्युत प्रतिकार शोधा

2700 के तापमानात.

(उत्तर: 45.5 ohms)

3. 20°C वर वायरचा विद्युतीय प्रतिकार 25 ohms आहे, 60°C वर तो 20 ohms आहे. शोधणे

विद्युत प्रतिरोधक तापमान गुणांक.

(उत्तर: ०.००४५ K¯¹)

धातूंमध्ये विद्युत प्रवाह सावतेवा स्वेतलाना निकोलायव्हना, भौतिकशास्त्राचे शिक्षक, टव्हर प्रदेशातील बोलोगोव्स्की जिल्ह्याचे एमबीओयू "केमेटस्काया माध्यमिक शाळा". आज धड्यात रहस्य स्पष्ट होते. "धातूंमधील वर्तमान वाहक" या संकल्पनेमागे काय दडलेले आहे?धातूंच्या विद्युत चालकतेच्या शास्त्रीय सिद्धांताच्या अडचणी काय आहेत? इनॅन्डेन्सेंट बल्ब का जळतात? चालू असताना ते का जळतात?प्रतिकार कसा गमावायचा? पुन्हा करा

विद्युत प्रवाह म्हणजे काय?
विद्युत प्रवाहाच्या अस्तित्वासाठी कोणत्या परिस्थिती आहेत?
तुम्हाला वर्तमानातील कोणत्या क्रिया माहित आहेत?
विद्युत प्रवाहाची दिशा काय आहे?
इलेक्ट्रिकल सर्किटमध्ये करंटचे मूल्य किती आहे?
विद्युत प्रवाहाचे एकक काय आहे?
सध्याची ताकद किती प्रमाणात अवलंबून आहे?
कंडक्टरमध्ये वर्तमान प्रसाराची गती किती आहे?
इलेक्ट्रॉनच्या क्रमबद्ध हालचालीचा वेग किती आहे?
प्रतिकार विद्युत् प्रवाह आणि व्होल्टेजवर अवलंबून असतो का?
साखळीच्या एका भागासाठी आणि संपूर्ण साखळीसाठी ओमचा नियम कसा तयार केला जातो?

विविध पदार्थांची विद्युत चालकता

मँडेलस्टाम आणि पापलेक्सी (1913)

स्टीवर्ट आणि टोलमन (1916)

प्रवाहाच्या दिशेने -< 0

І J I - q ⁄ m = e ⁄ m ) हे इलेक्ट्रॉन आहेत!

रिक्केचा अनुभव (जर्मन) - 1901 वर्ष! M = const, हे आयन नाहीत!

धातूंमध्ये चार्ज वाहकांचे स्वरूप

धातूंमधील विद्युत प्रवाह म्हणजे इलेक्ट्रॉनची निर्देशित हालचाल.

धातूंच्या विद्युत चालकतेचा सिद्धांत

पी. ड्रूस, 1900:

मुक्त इलेक्ट्रॉन - "इलेक्ट्रॉनिक गॅस";
इलेक्ट्रॉन न्यूटनच्या नियमांनुसार हलतात;
मुक्त इलेक्ट्रॉन क्रिस्टल आयनांशी टक्कर देतात. जाळी
टक्कर झाल्यावर, इलेक्ट्रॉन त्यांची गतिज ऊर्जा आयनांमध्ये हस्तांतरित करतात;
सरासरी वेग तीव्रतेच्या प्रमाणात आहे आणि त्यामुळे संभाव्य फरक;

R= f (ρ, l, s, t)

प्रतिरोधक थर्मामीटर

फायदे: खूप कमी आणि खूप जास्त तापमान मोजण्यास मदत होते.

अतिवाहकता द्रव हेलियम मध्ये पारा

स्पष्टीकरण क्वांटम सिद्धांतावर आधारित आहे.

डी. बार्डीन, एल. कूपर, डी. श्रिफर (अमेर.) आणि

N. Bogolyubov (1957 मध्ये सह-विद्यार्थी)

सुपरकंडक्टिव्हिटीचा वापर!

उच्च प्रवाह, चुंबकीय क्षेत्र प्राप्त करणे;
तोटा न करता विजेचे प्रसारण.

नियंत्रण चाचणी

मुक्त इलेक्ट्रॉन धातूंमध्ये कसे हलतात?
विद्युत क्षेत्राच्या क्रियेखाली मुक्त इलेक्ट्रॉन धातूंमध्ये कसे हलतात?
.धातूंच्या क्रिस्टल जाळीच्या नोड्सवर कोणते कण असतात आणि त्यांच्यावर कोणते चार्ज असतात?
विद्युत दिव्यांमध्ये विद्युत प्रवाहाचा कोणता प्रभाव वापरला जातो?
कंडक्टरमधील विद्युत् प्रवाहाची दिशा म्हणून कोणत्या कणांची हालचाल घेतली जाते?
जेव्हा धातू त्यांच्यामधून विद्युत प्रवाह जातो तेव्हा ते गरम का होतात?
धातू थंड झाल्यावर त्यांचा प्रतिकार कसा बदलतो?

1. B. 2. D. 3.B. 4.जी. 5.B. 6.B. 7.B.

समस्या सोडवा

1. 23 डिग्री सेल्सिअस तापमानात विद्युत दिव्याच्या टंगस्टन फिलामेंटचा विद्युत प्रतिरोध 4 ओम आहे.

फिलामेंटचा विद्युत प्रतिरोध 0°C वर शोधा.

(उत्तर: 3.6 ओम)

2. 0°C वर टंगस्टन फिलामेंटचा विद्युत प्रतिरोध 3.6 ohms आहे. विद्युत प्रतिकार शोधा

2700 के तापमानात.

(उत्तर: ४५.५ ओम)

3. 20°C वर वायरचा विद्युतीय प्रतिकार 25 ohms आहे, 60°C वर तो 20 ohms आहे. शोधणे

विद्युत प्रतिरोधक तापमान गुणांक.

धातूंमध्ये विद्युत प्रवाह काय आहे?

धातूंमध्ये विद्युत प्रवाह -ही विद्युत क्षेत्राच्या क्रियेखाली इलेक्ट्रॉनची क्रमबद्ध हालचाल आहे. प्रयोग दर्शविते की जेव्हा धातूच्या कंडक्टरमधून विद्युत प्रवाह वाहतो तेव्हा पदार्थाचे कोणतेही हस्तांतरण होत नाही, म्हणून, धातूचे आयन विद्युत शुल्काच्या हस्तांतरणामध्ये भाग घेत नाहीत.

धातूमधील विद्युत प्रवाहाचे स्वरूप

मेटल कंडक्टरमधील विद्युत प्रवाहामुळे या कंडक्टरमध्ये त्यांच्या गरम केल्याशिवाय कोणतेही बदल होत नाहीत.

धातूमध्ये वहन इलेक्ट्रॉनची एकाग्रता खूप जास्त आहे: परिमाणानुसार ते धातूच्या प्रति युनिट व्हॉल्यूमच्या अणूंच्या संख्येइतके असते. धातूंमधील इलेक्ट्रॉन सतत गतीमध्ये असतात. त्यांची यादृच्छिक गती आदर्श वायू रेणूंच्या गतीसारखी असते. यामुळे धातूमधील इलेक्ट्रॉन एक प्रकारचा इलेक्ट्रॉन वायू बनतात असे मानण्याचे कारण मिळाले. परंतु धातूमधील इलेक्ट्रॉनच्या यादृच्छिक हालचालीचा वेग हा गॅसमधील रेणूंच्या वेगापेक्षा खूप जास्त असतो.

इ.रिक्के अनुभव

जर्मन भौतिकशास्त्रज्ञ कार्ल रिक्के यांनी एक प्रयोग केला ज्यामध्ये तांबे, अॅल्युमिनियम आणि पुन्हा तांबे अशा तीन पॉलिश सिलिंडरमधून एक वर्षभर विद्युत प्रवाह गेला. पूर्ण झाल्यानंतर, असे आढळून आले की धातूंच्या परस्पर प्रवेशाचे फक्त किरकोळ ट्रेस आहेत, जे घन पदार्थांमध्ये अणूंच्या सामान्य प्रसाराच्या परिणामांपेक्षा जास्त नाहीत. उच्च पातळीच्या अचूकतेसह केलेल्या मोजमापांनी दर्शविले की प्रत्येक सिलेंडरचे वस्तुमान अपरिवर्तित राहिले. तांबे आणि अॅल्युमिनियमच्या अणूंचे वस्तुमान एकमेकांपासून लक्षणीयरीत्या भिन्न असल्याने, चार्ज वाहक आयन असल्यास सिलेंडरचे वस्तुमान लक्षणीय बदलले पाहिजे. म्हणून, धातूंमधील विनामूल्य चार्ज वाहक आयन नाहीत. सिलिंडरमधून जाणारा प्रचंड चार्ज तांबे आणि अॅल्युमिनियम दोन्हीमध्ये समान असलेल्या कणांद्वारे वाहून नेला होता. हे गृहीत धरणे स्वाभाविक आहे की हे मुक्त इलेक्ट्रॉन आहेत जे धातूंमध्ये विद्युत् प्रवाह चालवतात.

कार्ल व्हिक्टर एडवर्ड रिक्के

अनुभव L.I. मंडलशतमा आणि एन.डी. पापालेक्सी

1913 मध्ये रशियन शास्त्रज्ञ एल. आय. मँडेलस्टॅम आणि एन. डी. पापालेक्सी यांनी एक मूळ प्रयोग केला. तार असलेली कॉइल वेगवेगळ्या दिशेने फिरू लागली. आराम करा, घड्याळाच्या दिशेने, नंतर अचानक थांबा आणि - मागे. त्यांनी असे काहीतरी तर्क केले: जर इलेक्ट्रॉनमध्ये खरोखर वस्तुमान असेल, तर जेव्हा कॉइल अचानक थांबते, तेव्हा इलेक्ट्रॉन काही काळ जडत्वाने फिरत राहिले पाहिजेत. आणि तसे झाले. आम्ही तारेच्या टोकाशी टेलिफोन जोडला आणि एक आवाज ऐकला, याचा अर्थ असा होतो की त्यातून विद्युत प्रवाह वाहत होता.

मँडेलस्टॅम लिओनिड इसाकोविच

निकोलाई दिमित्रीविच पापलेक्सी (1880-1947)

टी. स्टुअर्ट आणि आर. टॉल्मन यांचा अनुभव

मॅंडेलस्टॅम आणि पापलेक्सी यांच्या अनुभवाची पुनरावृत्ती 1916 मध्ये अमेरिकन शास्त्रज्ञ टोलमन आणि स्टुअर्ट यांनी केली.

पातळ वायरच्या मोठ्या संख्येने वळण असलेली कॉइल त्याच्या अक्षाभोवती वेगाने फिरत होती. कॉइलचे टोक एका संवेदनशील बॅलिस्टिक गॅल्व्हनोमीटरला लवचिक तारांनी जोडलेले होते. न वळवलेली कॉइल झपाट्याने कमी झाली, चार्ज वाहकांच्या जडत्वामुळे सर्किटमध्ये अल्पकालीन प्रवाह निर्माण झाला. सर्किटमधून वाहणारे एकूण चार्ज गॅल्व्हानोमीटरच्या सुईच्या विक्षेपाने मोजले गेले.

बटलर स्टुअर्ट थॉमस

रिचर्ड चेस टोलमन

शास्त्रीय इलेक्ट्रॉनिक सिद्धांत

स्टीवर्ट आणि टॉल्मन यांच्या प्रयोगापूर्वीही धातूंमधील विद्युत् प्रवाहासाठी इलेक्ट्रॉन जबाबदार असतात ही धारणा अस्तित्वात होती. 1900 मध्ये, जर्मन शास्त्रज्ञ पी. ड्रूड यांनी, धातूंमध्ये मुक्त इलेक्ट्रॉनच्या अस्तित्वाच्या गृहीतकेवर आधारित, धातूंच्या चालकतेचा त्यांचा इलेक्ट्रॉनिक सिद्धांत तयार केला, ज्याचे नाव आहे. शास्त्रीय इलेक्ट्रॉनिक सिद्धांत . या सिद्धांतानुसार, धातूंमधील इलेक्ट्रॉन हे इलेक्ट्रॉन वायूसारखे वागतात, अगदी आदर्श वायूसारखे. ते आयनांमधील जागा भरते जे धातूचे क्रिस्टल जाळी तयार करतात

आकृती एका धातूच्या क्रिस्टल जाळीतील मुक्त इलेक्ट्रॉनांपैकी एकाचा मार्ग दाखवते

सिद्धांताच्या मुख्य तरतुदी:

धातूंमध्ये मोठ्या संख्येने इलेक्ट्रॉन्सची उपस्थिती त्यांच्या चांगल्या चालकतामध्ये योगदान देते.
बाह्य विद्युत क्षेत्राच्या कृती अंतर्गत, इलेक्ट्रॉनच्या यादृच्छिक गतीवर एक क्रमबद्ध गती अधिरोपित केली जाते, म्हणजे. विद्युतप्रवाह होतो.
मेटल कंडक्टरमधून वाहणाऱ्या विद्युत प्रवाहाची ताकद आहे:
निरनिराळ्या पदार्थांची अंतर्गत रचना वेगळी असल्याने प्रतिकारशक्तीही वेगळी असेल.
पदार्थाच्या कणांच्या अराजक गतीमध्ये वाढ झाल्यामुळे, शरीर गरम होते, म्हणजे. उष्णता सोडणे. येथे जौल-लेन्झ कायदा पाळला जातो:

l \u003d e * n * S * Ū d

धातू आणि मिश्र धातुंची सुपरकंडक्टिव्हिटी

काही धातू आणि मिश्रधातूंमध्ये सुपरकंडक्टिव्हिटी असते, जेव्हा ते एका विशिष्ट मूल्यापेक्षा कमी तापमानापर्यंत पोहोचतात तेव्हा (गंभीर तापमान) काटेकोरपणे शून्य विद्युत प्रतिरोधकतेचा गुणधर्म असतो.

सुपरकंडक्टिव्हिटीची घटना डच भौतिकशास्त्रज्ञ एच. कॅमरलिंग - ओहनेस यांनी 1911 मध्ये पारा (T cr = 4.2 o K) मध्ये शोधली होती.

विद्युत चालू अर्ज:

मजबूत चुंबकीय क्षेत्र प्राप्त करणे
स्त्रोतापासून ग्राहकांपर्यंत विजेचे प्रसारण
जनरेटर, इलेक्ट्रिक मोटर्स आणि प्रवेगक, हीटिंग उपकरणांमध्ये सुपरकंडक्टिंग वाइंडिंगसह शक्तिशाली इलेक्ट्रोमॅग्नेट्स

सध्या, तारांद्वारे वीज प्रसारित करताना मोठ्या नुकसानीशी संबंधित ऊर्जा क्षेत्रातील एक मोठी समस्या आहे.

समस्येचे संभाव्य निराकरणः

अतिरिक्त ट्रान्समिशन लाइनचे बांधकाम - मोठ्या क्रॉस-सेक्शनसह वायर बदलणे - व्होल्टेज वाढणे - फेज स्प्लिटिंग

धातूंमध्ये विद्युत प्रवाह

स्लाइड 2

20 व्या शतकाच्या सुरूवातीस, धातूंच्या चालकतेचा शास्त्रीय इलेक्ट्रॉनिक सिद्धांत तयार झाला (पी. ड्रूड, 1900, एच. लॉरेन्झ, 1904), ज्याने बहुतेक गोष्टींचे साधे आणि दृश्य स्पष्टीकरण दिले. धातूंचे विद्युत आणि थर्मल गुणधर्म. पॉल ड्रुड कार्ल लुडविग - जर्मन भौतिकशास्त्रज्ञ हेंड्रिक अँटोन लॉरेन्झ - डच भौतिकशास्त्रज्ञ

स्लाइड 3

इलेक्ट्रॉनची गती शास्त्रीय यांत्रिकीच्या नियमांचे पालन करते. इलेक्ट्रॉन्स एकमेकांशी संवाद साधत नाहीत. इलेक्ट्रॉन्स केवळ क्रिस्टल जाळीच्या आयनांशी संवाद साधतात, हा परस्परसंवाद टक्कर म्हणून कमी होतो. टक्कर दरम्यान, इलेक्ट्रॉन मुक्तपणे हलतात. वहन इलेक्ट्रॉन आदर्श वायूप्रमाणे "इलेक्ट्रॉन वायू" बनवतात. "इलेक्ट्रॉनिक गॅस" आदर्श वायूच्या नियमांचे पालन करतो. कोणत्याही टक्करमध्ये, इलेक्ट्रॉन सर्व संचित ऊर्जा हस्तांतरित करतो. शास्त्रीय इलेक्ट्रॉनिक सिद्धांत ड्रूड - लोरेन्ट्झ.

स्लाइड 4

धातूमधील विद्युत प्रवाह धातूच्या क्रिस्टल जाळीचे आयन विद्युत प्रवाहाच्या निर्मितीमध्ये भाग घेत नाहीत. विद्युतप्रवाह चालू असताना त्यांची हालचाल म्हणजे कंडक्टरच्या बाजूने पदार्थांचे हस्तांतरण, जे पाळले जात नाही. उदाहरणार्थ, E. Rikke (1901) च्या प्रयोगांमध्ये, कंडक्टरचे वस्तुमान आणि रासायनिक रचना वर्षभरात विद्युत प्रवाहाच्या उत्तीर्णतेदरम्यान बदलत नाही.

स्लाइड 5

निष्कर्ष: पदार्थाचे कोणतेही हस्तांतरण नाही \u003d\u003e 1) धातूचे आयन विद्युत शुल्काच्या हस्तांतरणामध्ये भाग घेत नाहीत. 2) चार्ज वाहक - सर्व धातू बनवणारे कण रिक्के 1901 चा अनुभव

स्लाइड 6: इलेक्ट्रॉन्स एकमेकांशी संवाद साधत नाहीत, परंतु क्रिस्टल जाळीच्या आयनांसह. प्रत्येक टक्कर सह, इलेक्ट्रॉन त्याची गतिज ऊर्जा हस्तांतरित करतो

स्लाइड 7

L.I च्या प्रयोगांमध्ये धातूंमधील विद्युत् प्रवाह मुक्त इलेक्ट्रॉनद्वारे तयार होतो याचा प्रायोगिक पुरावा देण्यात आला. मँडेलस्टॅम आणि एन. डी. पापालेक्सी (1913, निकाल प्रकाशित झाले नाहीत), तसेच टी. स्टीवर्ट आणि आर. टोलमन (1916). त्यांना आढळले की जेव्हा वेगाने फिरणारी कॉइल अचानक थांबते, तेव्हा कॉइलच्या कंडक्टरमध्ये विद्युत प्रवाह निर्माण होतो, जो नकारात्मक चार्ज कण - इलेक्ट्रॉन्सद्वारे तयार होतो.

स्लाइड 8

मँडेलस्टॅम आणि पापलेक्सी निष्कर्षाचा अनुभव: इलेक्ट्रिक चार्ज वाहक जडत्वानुसार हलतात 1913

स्लाइड 9

टॉल्मन आणि स्टीवर्ट निष्कर्षांचा अनुभव: धातूमधील चार्ज वाहक हे नकारात्मक चार्ज केलेले कण आहेत. संबंध => धातूंमध्ये विद्युत प्रवाह हा इलेक्ट्रॉनच्या हालचालीमुळे होतो 1916

स्लाईड 10: आयन थर्मल कंपन करतात, समतोल स्थितीजवळ - क्रिस्टल जाळीच्या नोड्स. मुक्त इलेक्ट्रॉन यादृच्छिकपणे हलतात आणि त्यांच्या हालचाली दरम्यान क्रिस्टल जाळीच्या आयनांशी आदळतात.

स्लाइड 11

मेटॅलिक कंडक्टरमध्ये खालील गोष्टींचा समावेश होतो: समतोल स्थितीभोवती सकारात्मक चार्ज केलेले आयन आणि 2) मुक्त इलेक्ट्रॉन जे कंडक्टरच्या संपूर्ण व्हॉल्यूममध्ये फिरू शकतात. धातूमध्ये, विद्युत क्षेत्राच्या अनुपस्थितीत, वहन इलेक्ट्रॉन यादृच्छिकपणे हलतात आणि आदळतात, बहुतेकदा क्रिस्टल जाळीच्या आयनांसह. या इलेक्ट्रॉन्सची संपूर्णता अंदाजे एक प्रकारचा इलेक्ट्रॉन वायू मानली जाऊ शकते जी आदर्श वायूच्या नियमांचे पालन करते. खोलीच्या तपमानावर इलेक्ट्रॉनच्या थर्मल गतीची सरासरी गती सुमारे 105 मी/से आहे.

स्लाइड 12

तपमानावर कंडक्टर रेझिस्टन्स R चे अवलंबित्व: गरम केल्यावर कंडक्टरचे परिमाण थोडे बदलतात, परंतु मुख्यतः प्रतिरोधकता बदलते. कंडक्टरचा विशिष्ट प्रतिकार तापमानावर अवलंबून असतो: जेथे rho हा 0 अंशांवर विशिष्ट प्रतिकार असतो, t हा तापमान असतो, तापमानाचा प्रतिरोध गुणांक असतो (म्हणजे कंडक्टरच्या प्रतिरोधकतेमध्ये सापेक्ष बदल जेव्हा ते एका अंशाने गरम होते)

स्लाइड 13

सर्व मेटॅलिक कंडक्टरसाठी, α > 0 आणि तापमानासह थोडेसे बदलते. 0 ° ते 100 ° से तापमान श्रेणीतील बहुतेक धातूंसाठी, गुणांक α 3.3⋅10–3 ते 6.2⋅10–3 K–1 (टेबल 1) पर्यंत बदलतो. रासायनिकदृष्ट्या शुद्ध धातूंमध्ये, विशेष मिश्रधातू असतात, ज्याचा प्रतिकार गरम झाल्यावर व्यावहारिकपणे बदलत नाही, उदाहरणार्थ, मॅंगॅनिन आणि कॉन्स्टंटन. त्यांचे तापमान प्रतिरोधक गुणांक खूपच कमी आहेत आणि अनुक्रमे 1⋅10–5 K–1 आणि 5⋅10–5 K–1 इतके आहेत.

स्लाइड 14

अशा प्रकारे, मेटल कंडक्टरसाठी, वाढत्या तापमानासह, प्रतिरोधकता वाढते, कंडक्टरचा प्रतिकार वाढतो आणि सर्किटमधील विद्युत प्रवाह कमी होतो. तापमानातील बदलासह कंडक्टरच्या प्रतिकाराची गणना सूत्राद्वारे केली जाऊ शकते: R = Ro (1 + t) जेथे Ro हा कंडक्टरचा 0 अंश सेल्सिअस तापमान आहे t म्हणजे कंडक्टरचे तापमान - प्रतिरोधाचे तापमान गुणांक

स्लाइड 15: कंडक्टर प्रतिरोध

प्रतिकार हे एक भौतिक प्रमाण आहे जे शुल्काच्या निर्देशित हालचालीसाठी कंडक्टरच्या प्रतिकाराची डिग्री दर्शवते. प्रतिरोधकता म्हणजे एकक लांबी आणि एकक क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्राच्या दंडगोलाकार कंडक्टरचा प्रतिकार. सुपरकंडक्टिव्हिटी ही एक भौतिक घटना आहे ज्यामध्ये एका विशिष्ट गंभीर तापमानात (T cr) - प्रतिरोधकता, - कंडक्टर लांबी, S - क्रॉस-सेक्शनल एरिया \u003d (1 + ∆ T) - टी \u003d वर प्रतिरोधकता शून्यावर अचानक कमी होते. 20 0 С; - प्रतिरोधाचे तापमान गुणांक = 1/273 0 K -1 ∆ T - तापमान बदल T, K 0 मेटल सुपरकंडक्टर T cr 293

स्लाइड 16

सुपरकंडक्टिव्हिटी, अनेक कंडक्टरचा गुणधर्म, ज्यामध्ये दिलेल्या सामग्रीचे वैशिष्ट्य असलेल्या विशिष्ट गंभीर तापमान T k खाली थंड केल्यावर त्यांचा विद्युत प्रतिकार अचानक शून्यावर येतो. C. 25 पेक्षा जास्त धातू घटकांमध्ये, मोठ्या प्रमाणात मिश्रधातू आणि इंटरमेटॅलिक संयुगे आणि काही अर्धसंवाहकांमध्ये आढळतात.

स्लाइड 17

1911 मध्ये, डच भौतिकशास्त्रज्ञ कॅमरलिंग-ऑन्स यांनी शोधून काढले की जेव्हा पारा द्रव हीलियममध्ये थंड केला जातो तेव्हा त्याची प्रतिकारशक्ती प्रथम हळूहळू बदलते आणि नंतर 4.2 के तापमानात झपाट्याने शून्यावर येते.

स्लाइड 18

G. Kamerling-Onnes यांना 1913 मध्ये भौतिकशास्त्रातील नोबेल पारितोषिक "कमी तापमानावरील पदार्थाच्या गुणधर्मांच्या अभ्यासासाठी" देण्यात आले. नंतर असे दिसून आले की 25 पेक्षा जास्त रासायनिक घटक - अत्यंत कमी तापमानात धातू सुपरकंडक्टर बनतात. त्यांच्यापैकी प्रत्येकाचे स्वतःचे गंभीर संक्रमण तापमान शून्य प्रतिकार असलेल्या स्थितीत असते. टंगस्टनसाठी त्याचे सर्वात कमी मूल्य 0.012 K आहे, निओबियमसाठी सर्वात जास्त 9 K आहे. सुपरकंडक्टिव्हिटी केवळ शुद्ध धातूंमध्येच नाही तर अनेक रासायनिक संयुगे आणि मिश्र धातुंमध्ये देखील दिसून येते. या प्रकरणात, घटक स्वतःच, जे सुपरकंडक्टिंग कंपाऊंडचा भाग आहेत, कदाचित सुपरकंडक्टर नसतील. उदाहरणार्थ, NiBi, Au2Bi, PdTe, PtSb आणि इतर. 1986 पर्यंत, सुपरकंडक्टर्समध्ये -259 डिग्री सेल्सिअसपेक्षा कमी तापमानात ही गुणधर्म असल्याचे ज्ञात होते. 1986-1987 मध्ये, सुमारे -173 °C च्या सुपरकंडक्टिंग स्थितीत संक्रमण तापमानासह सामग्री शोधण्यात आली. या घटनेला उच्च-तापमान सुपरकंडक्टिव्हिटी म्हणतात आणि त्याचे निरीक्षण करण्यासाठी द्रव हीलियमऐवजी द्रव नायट्रोजन वापरला जाऊ शकतो.

स्लाइड 19: सुपरकंडक्टिव्हिटी

शिक्षणतज्ज्ञ व्ही.एल. गिन्झबर्ग, सुपरकंडक्टिव्हिटीवरील त्यांच्या कार्यासाठी नोबेल पारितोषिक विजेते

स्लाइड 20: धातू आणि मिश्र धातुंची सुपरकंडक्टिव्हिटी

T = 0 के जवळच्या तापमानात अनेक धातू आणि मिश्र धातुंसाठी, प्रतिरोधकतेमध्ये तीव्र घट दिसून येते - या घटनेला धातूंची सुपरकंडक्टिव्हिटी म्हणतात. हे डच भौतिकशास्त्रज्ञ एच. कॅमरलिंग - ओहनेस यांनी 1911 मध्ये पारा (T cr = 4.2 o K) मध्ये शोधले होते. T P 0

स्लाइड 21: सामान्य माहिती

सुमारे अर्धे धातू आणि शेकडो मिश्र धातुंमध्ये सुपरकंडक्टिव्हिटीची मालमत्ता असते. सुपरकंडक्टिंग गुणधर्म क्रिस्टल स्ट्रक्चरच्या प्रकारावर अवलंबून असतात. ते बदलल्याने पदार्थ सामान्य पासून सुपरकंडक्टिंग अवस्थेत हस्तांतरित करू शकतात. सुपरकंडक्टिंग अवस्थेत जाणार्‍या घटकांच्या समस्थानिकांचे गंभीर तापमान हे समस्थानिकांच्या वस्तुमानाशी संबंधित आहेत: T e (M e) 1/2 = const (आयसोटोप प्रभाव) मजबूत चुंबकीय क्षेत्र सुपरकंडक्टिव्हिटीचा प्रभाव नष्ट करते. म्हणून, चुंबकीय क्षेत्रात ठेवल्यावर, सुपरकंडक्टिव्हिटीची मालमत्ता अदृश्य होऊ शकते.

स्लाइड 22: अशुद्धतेवर प्रतिक्रिया

सुपरकंडक्टरमध्ये अशुद्धतेचा परिचय सुपरकंडक्टिंग स्थितीत संक्रमणाची तीक्ष्णता कमी करते. सामान्य धातूंमध्ये, प्रवाह सुमारे 10 -12 सेकंदांनंतर अदृश्य होतो. सुपरकंडक्टरमध्ये, प्रवाह वर्षानुवर्षे फिरू शकतो (सैद्धांतिकदृष्ट्या 105 वर्षे!).

स्लाइड 23: सुपरकंडक्टिव्हिटीचे भौतिक स्वरूप

सुपरकंडक्टिव्हिटीची घटना केवळ क्वांटम संकल्पनांच्या मदतीने समजू शकते आणि सिद्ध केली जाऊ शकते. ते 1957 मध्ये अमेरिकन शास्त्रज्ञ जे. बार्डिन, एल. कूपर, जे. श्रिफर आणि सोव्हिएत शिक्षणतज्ज्ञ एन.एन. बोगोल्युबोव्ह. 1986 मध्ये, लॅन्थॅनम, बेरियम आणि इतर घटकांच्या संयुगांची उच्च-तापमान सुपरकंडक्टिव्हिटी शोधली गेली (T = 100 0 K हा द्रव नायट्रोजनचा उत्कलन बिंदू आहे).

स्लाइड 24

तथापि, शून्य प्रतिकार हे सुपरकंडक्टिव्हिटीचे एकमेव वैशिष्ट्य नाही. ड्रूड सिद्धांतावरून हे देखील ज्ञात आहे की घटत्या तापमानासह धातूंची चालकता वाढते, म्हणजेच विद्युत प्रतिरोधकता शून्याकडे झुकते.

अचल सुपरकंडक्टरपासून सुरू होऊन, चुंबक स्वतः तरंगत राहतो आणि जोपर्यंत बाह्य परिस्थिती सुपरकंडक्टरला सुपरकंडक्टिंग अवस्थेतून बाहेर काढत नाही तोपर्यंत तो वाढतच राहतो. या परिणामाचा परिणाम म्हणून, सुपरकंडक्टरच्या जवळ जाणारा चुंबक अगदी त्याच आकाराचा रिव्हर्स पोलॅरिटी मॅग्नेट "दिसेल", ज्यामुळे उत्सर्जन होते.

स्लाइड 27: सुपरकंडक्टिव्हिटीचा वापर

1. सुपरकंडक्टिंग वाइंडिंगसह शक्तिशाली इलेक्ट्रोमॅग्नेट्स तयार केले जात आहेत, जे दीर्घ कालावधीत वीज वापरल्याशिवाय चुंबकीय क्षेत्र तयार करतात, कारण उष्णता सोडत नाही. 2. सुपरकंडक्टिंग मॅग्नेटचा वापर प्राथमिक कण प्रवेगक, मॅग्नेटोहायड्रोडायनामिक आणि जनरेटरमध्ये केला जातो जे चुंबकीय क्षेत्रात फिरणाऱ्या गरम आयनीकृत वायूच्या जेटच्या ऊर्जेचे विद्युत उर्जेमध्ये रूपांतर करतात. 3. नजीकच्या भविष्यात उच्च-तापमान सुपरकंडक्टिव्हिटीमुळे रेडिओ इलेक्ट्रॉनिक्स आणि रेडिओ अभियांत्रिकीमध्ये तांत्रिक क्रांती होईल. 4. खोलीच्या तपमानावर सुपरकंडक्टर तयार करणे शक्य असल्यास, जनरेटर आणि इलेक्ट्रिक मोटर्स अत्यंत कॉम्पॅक्ट होतील आणि तोटा न होता लांब अंतरावर वीज प्रसारित करणे शक्य होईल.