1. Физические основы проводимости металлов

высокая проводимость металлов объясняется отсутствием запрещенной зоны между валентной зоной и зоной проводимостии наличием при комнатной температуредостаточного количества электронов в зоне проводимости.

Постоянный электрический ток, его характеристики:

Постоянный электрический ток – электрический ток, сила и направление которого с течением времени постоянны.

Основные характеристики:

1). Сила тока — I, единица измерения — 1 а (Ампер).

Силой тока называется величина, равная заряду, протекающему через поперечное сечение проводника за единицу времени. I = Δq/Δt . Формула справедлива для постоянного тока, при котором сила тока и его направление не изменяются со временем. Если сила тока и его направление изменяются со временем, то такой ток называется переменным. Для переменного тока:I = lim Δq/Δt , (*) Δt —> 0 т.е. I = q’, где q’ — производная от заряда по времени.

2). Плотность тока — j, единица измерения — 1 а/м2.

Плотностью тока называется величина, равная силе тока, протекающего через единичное поперечное сечение проводника: j = I/S .

3). Электродвижущая сила источника тока — э.Д.С. ( ε ), единица измерения — 1 в (Вольт).

Э.д.с.- физическая величина, равная работе, совершаемой сторонними силами при перемещении по электрической цепи единичного положительного заряда: ε = Аст./q .

4). Сопротивление проводника — r, единица измерения — 1 Ом.

Под действием электрического поля в вакууме свободные заряды двигались бы ускоренно. В веществе они движутся в среднем равномерно, т.к. часть энергии отдают частицам вещества при столкновениях. Теория утверждает, что энергия упорядоченного движения зарядов рассеивается на искажениях кристаллической решетки. Исходя из природы электрического сопротивления, следует, что R = ρ*l/S , где l — длина проводника, S — площадь поперечного сечения, ρ — коэффициент пропорциональности, названный удельным сопротивлением материала.

5). Напряжение — U , единица измерения — 1 В.

Напряжение — физическая величина, равная работе, совершаемой сторонними и электрическими силами при перемещении единичного положительного заряда. U = (Aст.+ Аэл.)/q .

Условия, необходимые для возникновения тока.

Под электрическим током понимается упорядоченный перенос или направленное движение заряженных частиц. Электрический ток может течь в твердых телах, жидкостях и газах. Для возникновения тока необходыми следующие условия: - наличие свободных электронов - наличие электрического поля, которое вызывает упорядоченное движение

Электродвижущая сила

Это скалярная физическая величина, характеризующая работу сторонних (непотенциальных) сил в источниках постоянного или переменного тока. В замкнутом проводящем контуре ЭДС равна работе этих сил по перемещению единичного положительного заряда вдоль контура.

З акон Ома для участка цепи и для замкнутой цепи. для полной цепи (и т.е. замкнутой):

где:  — ЭДС источника напряжения(В),  — сила тока в цепи (А),  — сопротивление всех внешних элементов цепи(Ом) ,  — внутреннее сопротивление источника напряжения(Ом)

для участка цепи Сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна электрическому сопротивлению данного участка цепи.

2. Основные положения молекулярно-кинетической теории.

1) Все тела остоят из мельчайших частиц – атомов, молекул, в состав которых входят еще более мелкие элементарные частицы (электроны, протоны, нейтроны). Строение любого вещества дискретно (прерывисто).

2) Атомы и молекулы вещества всегда находятся в непрерывном хаотическом движении.

3) Между частицами любого вещества существуют силы взимодействия – притяжения и отталкивания. Природа этих сил электромагнитная.

Эти положения подтверждаются явлениями диффузии, броуновского движения, особенностями строения жидкостей, твердых тел и другими явлениями.

Масса и размеры молекул.

Многие опыты показывают, что размер молекулы очень мал. Линейный размер молекулы или атома можно найти различными способами. Например, с помощью электронного микроскопа, получены фотографии некоторых крупных молекул, а с помощью ионного проектора (ионного микроскопа) можно не только изучить строение кристаллов, но определить расстояние между отдельными атомами в молекуле. Используя достижения современной экспериментальной техники, удалось определить линейные размеры простых атомов и молекул, которые составляют около 10-8 см. Линейные размеры сложных атомов и молекул намного больше. Например, размер молекулы белка составляет 43*10-8 см. Для характеристики атомов используют представление об атомных радиусах, которые дают возможность приближённо оценить межатомные расстояния в молекулах, жидкостях или твёрдых телах, так как атомы по своим размерам не имеют чётких границ. То есть атомный радиус – это сфера, в которой заключена основная часть электронной плотности атома (не менее 90…95%). Размер молекулы настолько мал, что представить его можно только с помощью сравнений. Например, молекула воды во столько раз меньше крупного яблока, во сколько раз яблоко меньше земного шара.

Количество вещества. Моль вещества.

Количество вещества – это физическая величина, характеризующая относительное число молекул и атомов в теле. Количество вещества равно отношению числа молекул (атомов) в данном веществе к числу атомов в 0,012 кг углерода (к постоянной Авогадро) или отношению массы вещества к его молекулярной массе. ν = N / N_A = m|M Единица количества вещества - моль.

Моль равен количеству вещества системы, в которой содержится столько же молекул, сколько содержится атомов в 0,012 кг углерода С12. То есть, если у нас есть система с каким-либо веществом, и в этой системе столько же молекул этого вещества, сколько атомов в 0,012 кг углерода, то мы можем сказать, что в этой системе у нас 1 моль вещества.

Постоянная Авогадро

ν = N / N_A  где ν – количество вещества, N – количество молекул в данном теле,  N_A – это постоянная Авогадро. Постоянная Авогадро – это количество молекул или атомов в 1 моле вещества. Эта постоянная получила своё название в честь итальянского химика и физика Амедео Авогадро 

В 1 моле любого вещества содержится одинаковое количество частиц.  N_A = 6,02 * 10²³ моль^-1

9