close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Презентация

код для вставкиСкачать
Проводники
• Металлы ,
электролиты
,плазма
28
• n = 10
м
-3
Полупроводники
• Чистые ,
примесные
• n = 10
17
м
-3
Диэлектрики
• Некоторые
твердые тела
,газы, вакуум
• n = 0
1.Ток в металлах представляет собой упорядоченное движение
свободных электронов
2.Масса электронов много меньше массы атомов вещества , поэтому
ток в металлах не сопровождается переносом вещества.
3.Ток в металлах подчиняется закону Ома.
4.Сопротивление проводников зависит от температуры , при нагре –
вании сопротивление проводников увеличивается , при охлаждении
уменьшается.
Анимация « Зависимость сопротивления металлов
от температуры»
В 1911 году голландский физик Х. Камерлинг-Оннес открыл явление
сверхпроводимости. Он проводил измерения электрического сопротивления
ртути при низких температурах. Результат этого исследования оказался
неожиданным: при температуре ниже 4,15 К сопротивление ртути почти
мгновенно падало до нуля.
Это явление получило название сверхпроводимость , а температура при
которой наступает сверхпроводимость – критическая температура.
Еще Оннес не только обнаружил сверхпроводимость ртути, олова и свинца, но и
нашел первые сверхпроводящие сплавы — сплавы ртути с золотом и оловом. С тех
пор эта работа продолжалась, «на сверхпроводимость» проверялись всё новые
соединения и постепенно класс сверхпроводников расширялся
Свойства сверхпроводников
1. Сопротивление сверхпроводников равно нулю
2.Если в сверхпроводнике создать электрический ток , а затем
отключить источник тока , то ток будет протекать сколь
угодно долго.
3.Энергия электрического тока идет только на создание магнитного
поля вокруг сверхпроводника , а не расходуется на его нагрева –
ние.
Критическая температура своя для каждого вещества.
Эта температура и год обнаружения
сверхпроводимости
указаны на рисунке для
.
нескольких чистых элементов. У ниобия самая высокая
критическая температура из всех элементов
периодической таблицы Д. И. Менделеева, хотя и она
о
не превышает 10 К.( - 263 С )
Современная наука работает над получением сверхпроводников
как можно при большей температуре , сверхпроводники при комнатной
температуре сделают революцию в науке и технике
До 1986 года максимальная известная критическая температура
сверхпроводимости едва превышала 20 К ( -253 0 С ), поэтому при
исследовании сверхпроводимости нельзя было обойтись без
жидкого гелия. В качестве охладителя также широко применяется
азот. Азот и гелий используются на последовательных ступенях
охлаждения. Оба эти вещества нейтральны и безопасны.
Ожижение гелия — сама по себе интереснейшая и
увлекательная проблема, решением которой занимались
многие физики на рубеже XIX–XX вв. Цели достиг Оннес
в 1908 году. Специально для этого он создал лабораторию в
Лейдене (Нидерланды). В течение 15 лет лаборатория обладала
монополией на уникальные исследования в новой области
температур. В 1923–1925 гг. жидкий гелий научились получать
еще в двух лабораториях мира — в Торонто и в Берлине.
В Советском Союзе такое оборудование появилось в начале
1930-х гг. в Харьковском физико-техническом институте.
После Второй мировой войны постепенно во многих
странах развивалась целая отрасль промышленности
по обеспечению лабораторий жидким гелием
Технические затруднения и физическая сложность
явления приводили к тому, что знания о
сверхпроводимости накапливались очень медленно.
Если в кольцевом проводнике, находящемся в
сверхпроводящем состоянии, создать ток, а затем убрать
источник электрического тока, то сила этого тока не меняется
сколь угодно долго. В обычном же несверхпроводящем
проводнике электрический ток в этом случае прекращается.
Сверхпроводники находят широкое применение. Так, сооружают
мощные электромагниты со сверхпроводящей обмоткой,
которые создают сильное магнитное поле на протяжении
длительных интервалов времени без затрат энергии. Ведь
выделения теплоты в сверхпроводящей обмотке не
происходит.
Однако получить сколь угодно сильное магнитное поле с
помощью сверхпроводящего магнита нельзя. Очень сильное
магнитное поле
разрушает сверхпроводящее состояние. Поэтому для каждого
проводника в сверхпроводящем состоянии существует
критическое значение силы тока .
Сверхпроводящие магниты используются в ускорителях
элементарных частиц, магнитогидродинамических
генераторах
Если бы удалось создать сверхпроводящие материалы при
температурах, близких к комнатным, то была бы решена важнейшая
техническая проблема — передача энергии по проводам без
потерь. В настоящее время физики работают над ее решением..
В 1986 г. была открыта высокотемпературная сверхпроводимость.
Получены сложные соединения лантана, бария и других элементов
(керамики) с температурой перехода в сверхпроводящее состояние около
100 К (- 173 0 С. Это выше температуры кипения жидкого азота при
атмосферном давлении.
Высокотемпературная сверхпроводимость в недалеком будущем
приведет наверняка к новой технической революции во всей
электротехнике, радиотехнике, конструировании ЭВМ. Сейчас прогресс в
этой области тормозит необходимость охлаждения проводников до
температур кипения дорогого газа — гелия.
Надо надеяться, что удастся создать сверхпроводники при комнатной
температуре. Генераторы и электродвигатели станут исключительно
компактными (уменьшатся в несколько раз) и экономичными.
Электроэнергию можно будет передавать на любые расстояния без
потерь и аккумулировать в простых устройствах.
.
В сверхпроводнике
возникают выталкивающие
магнитное поле токи, это
магнитное поле отталкивает
постоянный магнит и
компенсирует его вес. Такой
парящий магнит
напоминает легенды о
левитации. Наиболее
известна легенда о гробе
религиозного пророка.
Гроб, помещенный в
пещеру, парил там в
воздухе без всякой
видимой поддержки.
Сейчас нельзя с
уверенностью сказать,
основаны ли подобные
рассказы на каких-либо
реальных явлениях.
Постоянный магнит длиной несколько
сантиметров парит на расстоянии чуть
больше 1 см над дном сверхпроводящей
чашечки, поставленной на три медные
ножки. Ножки стоят в жидком гелии, а
чашечка находится в парах гелия для
поддержания сверхпроводящего
состояния
Электрический ток
в жидкостях .
Электролиз и его
применение
ДИСТИЛЛИРОВАН
НАЯ ВОДА НЕ
ПРОВОДИТ
ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО
ТОКА. ОПУСТИМ
КРИСТАЛЛ
ПОВАРЕННОЙ
СОЛИ В
ДИСТИЛЛИРОВАН
НУЮ ВОДУ И,
СЛЕГКА
ПЕРЕМЕШАВ
ВОДУ, ЗАМКНЕМ
ЦЕПЬ. МЫ
ОБНАРУЖИМ, ЧТО
ЛАМПОЧКА
ЗАГОРАЕТСЯ.
При растворении соли в воде появляются
свободные носители электрических
зарядов.
Как возникают свободные носители электрических зарядов?
При погружении
кристалла CuCl 2 в воду к
положительным ионам
меди, находящимся на
поверхности кристалла,
молекулы воды
притягиваются своими
отрицательными
полюсами. К
отрицательным ионам
хлора молекулы воды
поворачиваются
положительными
полюсами.
Это приводит к
ослаблению
электростатического
взаимодействия ионов
меди и хлора.
Поэтому при
хаотическом
движении ионы
отрываются друг от
друга и становятся
свободными
электрическими
зарядами .
Такое явление
называется
электролитической
диссоциацией.
Электролитическая
диссоциация –
это распад молекул солей и
кислот на ионы при их
растворении в воде.
Водные растворы солей и
кислот , состоящие только
из ионов , называются
электролитами.
Уравнение диссоциации хлорида
меди
В отсутствии электрического поля ионы совершают беспорядочное
хаотическое движение. Если в электролите создать электрическое поле ,то
возникнет упорядоченное движение ионов – положительные ионы будут
двигаться к отрицательному , а отрицательные –к положительному полюсу
источника тока.
Электролиз солей хлорида меди
++
Cu + 2e = Cu
Явления выделения
чистого вещества на
катоде при прохождении
электрического тока
через электролит
называется
электролизом
ФАРАДЕЙ (Faraday) Майкл
(1791-1867)
Английский физик, основоположник учения об
электромагнитном поле, иностранный почетный
член Петербургской АН (1830). Обнаружил
химическое действие электрического тока,
взаимосвязь между электричеством и
магнетизмом, магнетизмом и светом. Открыл
(1831) электромагнитную индукцию — явление,
которое легло в основу электротехники.
Установил (1833-34) законы электролиза,
названные его именем, открыл пара- и
диамагнетизм, вращение плоскости
поляризации света в магнитном поле (эффект
Фарадея). Доказал тождественность различных
видов электричества. Ввел понятия
электрического и магнитного поля, высказал
идею существования электромагнитных волн.
МАССА ВЕЩЕСТВА, ВЫДЕЛИВШЕГОСЯ НА
ЭЛЕКТРОДЕ при
электролизе, ПРЯМО
ПРОПОРЦИОНАЛЬНА ЗАРЯДУ q ,
ПРОШЕДШЕМУ ЧЕРЕЗ эЛЕКТРОЛИТ:
m= kq
ОПЫТЫ ФАРАДЕЯ ПОКАЗАЛИ, ЧТО МАССА
ВЫДЕЛИВШЕГОСЯ ПРИ ЭЛЕКТРОЛИЗЕ
ВЕЩЕСТВА ЗАВИСИТ НЕ ТОЛЬКО ОТ
ВЕЛИЧИНЫ ЗАРЯДА, НО И ОТ РОДА
ВЕЩЕСТВА.
1.Электрический ток в электролитах представляет собой упорядо –
ченное движение положительных и отрицательных ионов.
2.В ионах сосредоточена основная масса вещества , поэтому ток
в электролитах сопровождается переносом вещества. Это явление
называется электролизом.
3. Ток в электролитах подчиняется закону Ома.
4.Сопротивление электролитов зависит от температуры , но в отличие
от металлов при нагревании сопротивление электролитов
уменьшается.
Анимация « Электролиз»
Гальваностегия – это
декоративное или
антикоррозийное
покрытие металлических
изделий тонким слоем
другого металла
(никелирование,
хромирование,
омеднение, золочение,
серебрение).
• ТАКЖЕ ПОСРЕДСТВОМ ЭЛЕКТРОЛИЗА МОЖНО
НЕ ТОЛЬКО ПОКРЫТЬ ПРЕДМЕТЫ СЛОЕМ ТОГО
ИЛИ ИНОГО МЕТАЛЛА, НО И ИЗГОТОВИТЬ ИХ
МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ КОПИИ (НАПРИМЕР, МОНЕТ,
МЕДАЛЕЙ). ЭТОТ ПРОЦЕСС БЫЛ ИЗОБРЕТЕН
РУССКИМ ФИЗИКОМ И ЭЛЕКТРОТЕХНИКОМ,
ЧЛЕНОМ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК
БОРИСОМ СЕМЕНОВИЧЕМ ЯКОБИ (1801-1874) В
СОРОКОВЫХ ГОДАХ XIX ВЕКА И НАЗЫВАЕТСЯ
ГАЛЬВАНОПЛАСТИКОЙ.
• ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОПИИ ПРЕДМЕТА
СНАЧАЛА ДЕЛАЮТ СЛЕПОК ( копию ) ПРЕДМЕТА
ИЗ КАКОГО-ЛИБО ПЛАСТИЧНОГО МАТЕРИАЛА,
НАПРИМЕР ИЗ ВОСКА. ЭТОТ СЛЕПОК НАТИРАЮТ
ГРАФИТОМ И ПОГРУЖАЮТ В
ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКУЮ ВАННУ В КАЧЕСТВЕ
КАТОДА, ГДЕ НА НЁМ И ОСАЖДАЕТСЯ СЛОЙ
МЕТАЛЛА..
Рафинирование меди
Очистка меди от примесей с помощью
электролиза, когда неочищенная медь является
анодом, а чистая медь - катодом
При прохождении электрического тока
через электролит
ионы SO4 соединяются с
положительными ионами меди
из анода , при этом медь из руды
переходит в электролит
и при дальнейшем электролизе
выделяется на катоде.
Анод как бы «растворяется» При
этом посторонние примеси ,
содержащиеся в руде , либо переходят
в раствор (без выделения на катоде),
либо выпадают на дно ванны в виде
осадка («анодный шлам»). . Такая
очистка позволяет добиться чистоты
99,99% («четыре девятки»). Аналогично
очищают и драгоценные металлы
(золото Au, серебро Ag).
В настоящее время весь алюминий (Al)
добывается электролитическим
способом из расплава бокситов.
Электрометаллургия – это
получение чистых металлов (Al, Na, Mg, Be)
при электролизе расплавленных руд.
© Акимцева А.С. 2008
• КРОМЕ УКАЗАННЫХ ВЫШЕ, ЭЛЕКТРОЛИЗ НАШЕЛ
ПРИМЕНЕНИЕ И В ДРУГИХ ОБЛАСТЯХ:
• ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ПОВЕРХНОСТИ
МЕТАЛЛИЧЕСКОГО ИЗДЕЛИЯ (ПОЛИРОВКА);
• ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЕ ОКРАШИВАНИЕ МЕТАЛЛОВ
(НАПРИМЕР, МЕДИ, ЛАТУНИ, ЦИНКА, ХРОМА И ДР.);
• ОЧИСТКА ВОДЫ – УДАЛЕНИЕ ИЗ НЕЕ РАСТВОРИМЫХ
ПРИМЕСЕЙ. В РЕЗУЛЬТАТЕ ПОЛУЧАЕТСЯ ТАК
НАЗЫВАЕМАЯ МЯГКАЯ ВОДА (ПО СВОИМ СВОЙСТВАМ
ПРИБЛИЖАЮЩАЯСЯ К ДИСТИЛЛИРОВАННОЙ);
• ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ ЗАТОЧКА РЕЖУЩИХ
ИНСТРУМЕНТОВ (НАПРИМЕР, ХИРУРГИЧЕСКИХ НОЖЕЙ,
БРИТВ И Т.Д.).
Электрический ток
в полупроводниках
Виды полупроводников
Чистые
полупроводники
( кристаллы
кремния и
германия )
Полупроводник
n - типа (примесью
является мышьяк )
Примесные
полупроводники
( В чистые проводники
добавляются так
называемые примеси индий или мышьяк)
Полупроводник p – типа
(примесью является
индий )
Образование свободных электрических зарядов в чистых полупроводниках
Свободный электрон
Дырка
Вывод: При нагревании
или освещении светом в чистых
полупроводниках образуются свободные электрические заряды –
свободные электроны и положительно заряженные дырки.
Образование свободных электрических
зарядов в полупроводниках n - типа
5 ый валентный электрон
мышьяка становится
свободным
электрическим
зарядом
Кроме того , за счет теплового
движения образуется
небольшое количество дырок
Вывод:
В полупроводнике n - типа
основными носителями тока
являются свободные
электроны , неосновными небольшое количество дырок
Образование свободных электрических зарядов
в полупроводниках Ρ - типа
Из-за недостатка одного валент –
ного электрона в атоме индия ,
образуется положительно заря –
женная дырка.
Кроме того , за счет теплового
движения образуется небольшое
количество свободных
электронов.
Вывод
Основными носителями тока в
полупроводнике p - типа
являются дырки , неосновными –
небольшое количество свободных
электронов.
дырка
1.Электрический ток в полупроводниках представляет собой
упорядоченное движение свободных электронов и положительно
заряженных дырок.
2.Электрическия ток в полупроводниках не сопровождается переносом
вещества.
3.При нагревании и освещении светом число свободных зарядов в
полупроводниках увеличивается , поэтому сопротивление
полупроводников при нагревании или освещении светом уменьшается.
Зависимость сопротивления полупроводников от температуры имеет
следующий вид :
Анимация « Зависимость
сопротивления полупроводников
от освещенности»
Применение полупроводников:
1.Полупроводниковые диоды применяются для выпрямления
переменного тока , то есть для превращения переменного
тока в постоянный ток.
2.Полупроводниковые транзисторы применяются для усиле –
ния переменного тока в различных усилителях электричес –
ких сигналов.
3.Полупроводниковые фотосопротивления применяются в
различных автоматических устройствах – автоматическое
включение и выключенме уличного освещения , охранной
сигнализации , автоматического открывания и закрывния
дверей и.т.д.
4.Полпроводниковые фотоэлементы применяются как источни ки тока ( солнечные батареи)
p – n - переход
-
+
Электроны
Дырки
Запирающий слой ( p - n - переход ) пропускает ток только
тогда , когда полупроводник n – типа присоединен к отрицатель –
ному , а проводник p - к положительному полюсу источника тока
Полупроводниковый диод
Кремний + мышьяк
_
Кремний + индий
+
+
Полупроводниковые диоды применяются для превращения
переменного тока в постоянный ток
Полупроводники с двумя p -n -переходами называются
транзисторами. Транзисторы бывают двух типов: p–n–pтранзисторы и n–p–n-транзисторы. В транзисторе n–p–nтипа основная германиевая пластинка обладает
проводимостью p-типа, а созданные на ней две области –
проводимостью
n-типа).
.
В транзисторе p–n–p – типа всё наоборот.
Германиевую пластинку транзистора называют базой (Б), одну из
областей с противоположным типом проводимости –
коллектором (К), а вторую – эмиттером (Э).
Транзисторы
приме –
няются для
усиления
электрического
тока.
Полупроводниковый триод
( изобретен в 1948 )
Эмиттерный запирающий слой
включен в прямом направлении , а
коллекторный - в обратном. Дырки из
эмиттера переходят на базу , дальше
втягиваются в электрическое поле
коллектора, в цепи коллектора
возникает ток. Часть дырок через базу
идут к отрицательному полюсу
источника тока, создают ток через
базу
С помощью источника переменного напряжения
меняют ток через эмиттер , при этом синхронно
меняется ток через коллектор , на сопротивлении R
получается переменное напряжение такой же
частоты , но усиленное
I э = IБ +
IК
При освещении в полу –
проводниках образуются
свободные электрические
заряды. Это используется
в работе
фотосопротивлений
Фотосопротивления приме –
няются в различных авто –
матических устройствах автоматическое закрывание
дверей , включение
уличного освещения ,
звонков , подсчет деталей на
конвейерах заводов .
Полупровод
никовые
фотоэлемен
ты приме –
няются для
превращения
световой
энергии в
электрическую
энергию
Светодиодная
полупроводниковая лампа
Через кристалл
полупроводника пропускают
электрический ток , при
этом кристалл излучает
свет.
Светодиоды предоставляют много преимуществ
в сравнении с традиционными источниками
света , включая более низкое потребление
энергии, более длинную продолжительность
жизни, повышенную надежность, меньший
размер и более быстрое переключение. Однако,
они относительно дороги Применение
светодиодов разнообразно. Они используются
не только как индикаторы с низким
применением энергии, но также и для замены
традиционных источников света в общем и
автомобильном освещении.
Светодиод – электронный
источник света. Изначально
был изобретен в России в
1920-ых,. Олег Владимирович
Лосев был радитехником,он
заметил, что диоды,
используемые в
радиоприемниках, излучали
свет, когда через них
пропускали ток. Все ранние
устройства испускали красный
свет низкой интенсивности, но
современные светодиоды
могут испускать все длины
волнового спектра от
ультрафиолетовых до
инфракрасных с очень
высокой яркостью.
Светодиоды основаны на
полупроводниках. Когда диод
включают, электроны начинают
повторно объединяться с
дырками, испуская энергию в
форме света.
Светодиоды
Электрический ток в
газах
.
1. Термическая ионизация
( ионизация под действием высокой температуры )
2.Ионизация излучением
( ионизация под действием рентгеновских , ультра
фиолетовых , радиоактивных , космических лучей )
3.Ионизация электронным ударом
( ионизация в сильном электрическом поле )
Ионизация газов под действием высокой температуры
( термическая ионизация )
Нейтральная
молекула газа
.
Электрон
Отрицательный ион
Положительный ион
Процесс возникновения
свободных электронов и
положительных ионов в
результате столкновений
атомов и молекул газа при
высокой температуре
называется термической
ионизацией
Ионизация излучением
+
Положительный
ион
Свободный
электрон
Ионизация электронным ударом
Если прекратить действие ионизатора (нагрев, излучение …), то начинает
преобладать обратный процесс объединения электронов и ионов в
нейтральные атомы - рекомбинация
+
+
+
В процессе рекомбинации газ снова приобретает диэлектрические
свойства
-
-
-
Таким образом электрические свойства газов сильно зависят от
действия внешних ионизирующих факторов
Электрический ток в газах
называется газовым
Газовый разряд в воздухе.
Виды газового разряда
Несамостоятельный
Самостоятельный
Вольт - амперная
характеристика газового разряда
ОАВС - несамостоятельный
газовый разряд ,прекращается после
прекращения действия
внешнего ионизатора
( нагревания, излучения)
СЕ
- самостоятельный газовый разряд , протекает
без внешнего иони –
затора
Искровой разряд.
При достаточно большой напряженности поля (около 3
МВ/м) между электродами появляется электрическая
искра, имеющая вид ярко светящегося извилистого
канала, соединяющего оба электрода. Газ вблизи искры
нагревается до высокой температуры и внезапно
расширяется, отчего возникают звуковые волны, и мы
слышим характерный треск.
Молния.
Красивое и небезопасное явление
природы – молния – представляет
собой искровой разряд в атмосфере.
Уже в середине 18-го века обратили внимание на внешнее сходство
молнии с электрической искрой. Высказалось предположение, что
грозовые облака несут в себе большие электрические заряды и что
молния есть гигантская искра, ничем, кроме размеров, не
отличающаяся от искры между шарами электрической машины.
Типы газовых разрядов
Что такое молния с точки зрения науки
Молния - разряд тока мощностью до 3 млрд
кВт, движущийся из облака вниз со
скоростью 160-1600 км/с (и 140000 км/с - с
половинной скоростью света движется
иногда обратно с земли в облака) по
ионизированному каналу воздуха с
температурой плазмы до 30 000 градусов (в
5 раз выше, чем на Солнце), с диаметром
канала 1,27 см, окруженной 3-6-метровой
короной, длиной от 90 м до 32 км и
сопровождающийся звуковой ударной
волной (громом), слышимой иногда на
расстоянии до 30 км
Напряжение между облаком и Землей
достигает миллиарда вольт, сила тока – до
миллиона Ампер
Типы газовых разрядов
Веками бушующая стихия пугала человека. Молнии, бьющие с неба,
несущие смерть и пожары, казались стрелами богов. Их боялись,
заклинали, пытались обуздать…
Один случай удивительней другого: молния сжигает
белье, оставляя верхнее платье. Или сбривает с
Удивительное
о молниях
человека
все волосы
до последнего. Вырывает из рук
человека металлические предметы, отбрасывая на
большое расстояние и не причиняя вреда державшему
их. Молния сплавляет в общий слиток все монеты,
бывшие в кошельке, или серебрит золотые и золотит
серебряные, не сжигая лежавших вместе с ними
бумажных денег. Молния бесследно уничтожает
надетый на шею медальон на цепочке, оставляя на
память ограбленной ею девушке отпечаток цепочки и
медальона, не сходящий с кожи в течение нескольких
лет...
Типы газовых разрядов
Искра в ДВС
Искровой разряд применяется в
двигателях внутреннего сгорания
для воспламенения горючей
смеси
Для образования
мощной искры на свечу
зажигания подается
напряжение 20 – 30 кВ
Образование искрового
разряда в камере
сгорания ДВС
Электрическая дуга.
В 1802 году русский физик В.В. Петров (1761-1834)
установил, что если присоединить к полюсам большой
электрической батареи два кусочка древесного угля и,
приведя угли в соприкосновение, слегка их раздвинуть,
то между концами углей образуется яркое пламя, а сами
концы углей раскалятся добела, испуская
ослепительный свет.
Типы газовых разрядов
В месте контакта двух проводников (например
угольных электродов) при низких напряжениях
(десятки вольт) выделяется большое количество
тепла
При раздвигании проводников на расстояние
несколько миллиметров в газе возникает разряд –
электрическая дуга, которая является мощным
источником тепла, света, ультрафиолетового
излучения
- выделяемое при этом тепло используется для
расплавления и сварки деталей
- выделяемый свет используется в качестве мощных
источников света в дуговых осветительных лампах
Типы газовых разрядов
Электрическая сварка металлов
Держатель
Сварочный
трансформатор
Масса
Объясните устройство сварочного
аппарата и принцип его работы
Типы газовых разрядов
Тлеющий разряд
При сильно пониженном давлении самостоятельный разряд
сопровождается свечением. Положительные ионы, ударяясь о катод,
вызывают вторичную электронную эмиссию.
Положительный столб содержит одинаковое число положительных и
отрицательных носителей заряда и является квазинейтральным (плазма). В
результате рекомбинации происходит излучение света (УФ – излучение в
парах ртути)
Тлеющий разряд широко применяется в лампах дневного света, газосветных
трубках (реклама), ртутных ультрафиолетовых лампах («горное солнце»),
неоновых лампах (индикация и стабилизация напряжения), импульсных
лампах (лампы – вспышки)
Типы газовых разрядов
Применение тлеющего разряда – лампа дневного света
Ст – стартер (неоновая
лампочка с биметаллом)
Др – дроссель для
ограничения тока при
газовом разряде
Ст
- Капелька ртути, при
испарении которой пары
ртути излучают
ультрафиолетовое
излучение
-люминофор,
преобразующий УФ
– излучение паров
ртути в видимый
свет.
Др
~ 220 В
Цвета тлеющих разрядов в
различных газах.
Неон
Аргон
Криптон
Ксенон
Типы газовых разрядов
Коронный разряд
На заостренных участках проводников с
напряжением в десятки и сотни кВ возникает
огромная напряженность электрического поля –
свыше миллиона вольт на метр, вследствие чего
прилежащий воздух ионизируется и происходит
стекание заряда в виде маленьких искр,
образующих корону
Особенно проявляется коронный разряд в линиях
электропередачи (свыше 100 кВ)
Применение коронного
разряда.
Громоотвод (Подсчитано, что в атмосфере всего
земного шара происходит одновременно около 1800
гроз, которые дают в среднем около 100 молний в
секунду. Поэтому, защита от молнии представляет
собой важную задачу).
Чтобы ток в вакууме стал возможен, необходим источник свободных
заряженных частиц . Таким источником в вакуумных приборах
служит разогретый до высокой температуры
(1000 – 20000С) металлический проводник, из
которого вылетают электроны. Явление
испускания электронов нагретыми
металлами называется термоэлектронной
эмиссий
Почему при разогреве катода из него начинают
вылетать электроны
Вакуумный диод
Прямое включение
анод
+
Е
-
-
-
- - - -- катод
нить
накала
Электроны,
вылетевшие из
разогретого катода,
устремляются к аноду,
замыкая цепь
Вакуумный диод
хорошо проводит ток в
прямом направлении
При увеличении напряжения
на аноде происходит
насыщение – все электроны
достигают анода
I(A)
U(В)
Вакуумный диод
Обратное включение
-
анод
Е
Вакуумный диод не
проводит ток в
обратном направлении
-
+
Электроны,
вылетевшие из
разогретого катода,
тормозятся
электрическим полем и
возвращаются к катоду
-
- - - -- катод
нить
накала
Вольт – амперная характеристика вакуумного диода
I (А)
U (В)
Вакуумный диод обладает односторонней проводимостью и
применяется для выпрямления переменного тока . Вакуумные
диоды , которые используются для выпрямления переменного
тока , называются кенотронами
Вакуумный триод
( трехэлектродные электронные лампы )
+
График изменения напряжения
между катодом и сеткой
анод
График изменения анодного тока
управляющая
сетка
-
катод
нить
накала
Вакуумный триод обладает
усилительными свойствами
Различные радиолампы
А
А
А - анод
АС
ЭС
УС
ЭС
УС
К
тетрод
К
пентод
К - катод
УС – управляющая сетка
ЭС – экранирующая сетка
АС – защитная
(антидинатронная) сетка
Существуют радиолампы с большим числом электродов ( тетрод , пен –
тод .)
Все они обладают усилительными свойствами и, хотя во многих
случаях их заменили полупроводниковые элементы (транзисторы,
диоды …), радиолампы все еще широко используются, особенно
при больших мощностях сигналов
Размер при предпросмотре: 375 × 598 пикселов
Изображение в более высоком разрешении (
Малогабаритные («пальчиковые»)
радиолампы
История электронных ламп
Первые электронные лампы, или радиолампы, как их иногда называют, были очень похожи на свою
прародительницу — электрическую лампу накаливания Они имели прозрачные стеклянные баллоны такой
же формы, а их нити накала ярко светились.
Еще в конце прошлого века известный американский изобретатель Т. А. Эдисон обнаружил, что раскаленная
нить обычной лампы испускает, «выбрасывает» большое количество свободных электронов. Это явление,
получившее название термоэлектронной эмисссии, широко используется во всех электронных лампах.
Любая электронная лампа представляет собой металлический, стеклянный или керамический баллон, внутри
которого укреплены электроды . В баллоне создается сильное разрежение воздуха (вакуум), которое
необходимо для того, чтобы газы не мешали движению электронов в лампе и чтобы электроды служили
дольше. Во всех электронных лампах обязательно есть катод и анод. В одних лампах роль катода выполняет
нить накала, в других нить служит миниатюрной электроплиткой, нагревающей трубчатый катод. Катод —
отрицательный электрод — является источником электронов. Анод — положительный электрод — обычно
имеет форму цилиндра или коробки без двух стенок, он окружает катод.
Все названия электронных ламп связаны с числом электродов: диод имеет два электрода («диа» в
переводе с греческого — «два») триод — три (трио), тетрод — четыре (тетра), пентод — пять (пента) и т.д.
До наших дней остался неизменным принцип действия первой электронной лампы — диода, изобретенного
англичанином Флемингом в 1904 г. Основные элементы этой простейшей лампы — катод и анод. Из
раскаленного катода вылетают электроны и образуют вокруг него электронное «облако». Если катод
соединить с «минусом» источника питания, а на анод подать «плюс», внутри диода возникнет ток (анод
начнет притягивать к себе электроны из «облака»). Если же на анод подать «минус», а на катод —«плюс», ток
в цепи диода прекратится. Таким образом, в двухэлектродной лампе — диоде ток может идти только в одном
направлении — от катода к аноду, т. е. диод обладает односторонней проводимостью тока.
Диод не произвел переворота в радиотехнике: он «умел» лишь выпрямлять переменные токи . Перелом
наступил в 1906 г., когда американский инженер Ли де Форест предложил ввести между анодом и катодом
лампы диода еще один . электрод — сетку. Появилась новая лампа — триод, неизмеримо расширившая
область использования электронных ламп
После создания вакуумного диода и триода электронные, лампы стали широко применяться в генераторах и
передатчиках, усилителях и выпрямителях. радиоприемниках и, наконец, в электронных вычислительных
машинах. Появились стабилитроны, газотроны, клистроны, магнетроны, амплитроны и многие другие
лампы, сложные не только по названию, но и по конструкции. И это закономерно, так как жизнь требовала
новых электронных устройств, состоящих из большого числа элементов и решающих самые разнообразные
задачи. Усилители на электронных лампах опускались на дно океанов вместе с трансатлантическими
телефонными кабелями и взлетали в небо с самолетными радиостанциями. В 1927 году американская фирма
Веll Telephone продемонстрировала первую промышленную телевизионную установку, собранную на
электронных лампах. Казалось, что электронные лампы на многие годы обеспечат прогресс только что
зародившейся, но уже необходимой людям десятков специальностей науки радиоэлектроники.Тем не менее
вакуумным лампам были присущи серьезные недостатки: они занимали много места, потребляли огромное
количество энергии, выделяли много тепла и быстро выгорали. Например, в одной из первых американских
электронных вычислительных машин было 18 000 ламп. Они выделяли столько тепла, что, несмотря на
множество вентиляторов, установленных в машинном зале, температура в нем Поднималась до 50° С. В
самой простейшей отечественной машине "Урал" насчитывалось около 1000 ламп (меньше, чем элементов в
современных электронных часах), каждая из которых выходила из строя примерно через 50 часов. В больших
машинах типа БЭСМ насчитывалось уже 5-6 тысяч ламп и предполагалось их число довести до 10 тысяч, а
это означало бы сокращение времени безотказной работы ЭВМ до 5 часов. При этом потребовалось бы время
и, для того, чтобы найти перегоревшею лампу среди 10 тысяч ей подобных. К тому же лампы наделили
первые компьютеры "болезнью", которую вполне можно было назвать технологической медлительностью.
Кроме того, лампа оказывалась не в состоянии справиться с усложняющимися задачами. Устройствам на
электронных лампах нужны минуты для того, чтобы прогреться и прийти в рабочее состояние. Между тем,
эти минуты могут решить судьбу самолета, с которым нельзя установить связь, или военного корабля, у
которого не работает радиолокатор или автомат управления стрельбой.Необходимость создания нового
элемента с принципиально неограниченным сроком службы, не требующим прогрева, не боящимся
механических воздействий, экономичного, легкого, дешевого ощущалась все острее.
Вве
рх
Электронно – лучевая
трубка
Электронно-лучевая трубка (ЭЛТ), кинескоп — электровакуумный
прибор, преобразующий электрические сигналы в световые.
4,5 — электронная пушка, 1 - управляющий электрод ( формирует
пучок электронов ) , 2 - анод , 3 — отклоняющие пластины ,
управляет лучом таким образом, что он формирует требуемое
изображение ,— веществом, светящимся при попадании на него пучка
электронов , 7 — электромагнитная фокусировка , 8 — экран,
покрытый люминофором
Электроннолучевая трубка
нить накала
катод
цилиндр анода
управляющий
электрод
анод
пластины горизонтально отклоняющие
луч
пластины вертикально отклоняющие луч
Горизонтальное отклонение
луча
Горизонтальное и
вертикальное отклонение луча
+(-)
-
+
-(+)
Кинескоп телевизора
Кинескоп – электронно – лучевая
трубка , предназначенная для
создания телевизионного
изображения
Отличие кинескопа от
осциллографической ЭЛТ в способе
отклонения электронного луча
Отклонение луча происходит магнитным полем, создаваемым
строчными и кадровыми катушками отклоняющей системы,
находящейся на горловине кинескопа
строчные импульсы
кадровые импульсы
Электронные
осциллографы
широко применяется для
исследования
электрических сигналов,
измерений, настройки
радиотехнических
устройств
Документ
Категория
Презентации по физике
Просмотров
145
Размер файла
5 489 Кб
Теги
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа