День науки «Электрический ток в различных средах»

Научно- исследовательский проект (выступление на  дне науки) по теме

«Электрический ток в различных средах»

1.Электрический ток - это направленное движение заряженных частиц.
Электрический ток может быть в различных средах: в металлах, полупроводниках, вакууме, жидкостях и газах.

2.Электрический ток в металлических проводниках представляет собой упорядоченное движение свободных электронов под действием электрического поля. Однако мы не можем видеть движущиеся в металлическом проводнике электроны. О наличии тока в цепи мы можем судить по различным явлениям, которые вызывает электрический ток. Такие явления называют действиями тока. Существует 3 действия электрического тока: тепловое, химическое и магнитное.
а) Тепловое действие тока заключается в том, что электрический ток нагревает проводник. Это явление нам хорошо известно. Объясняется оно тем, что свободные электроны в металлах, перемещаясь под действием электрического поля, взаимодействуют с ионами или атомами вещества проводника и передают им свою энергию.
б) Химическое действие тока заключается в том, что при прохождении электрического тока через электролит возможно выделение веществ, 
содержащихся в растворе, на электродах.

в) А вот магнитное действие тока заключается в том, что проводник с током приобретает магнитные свойства. 

3. Как мы уже говорили, электрический ток - это направленное движение заряженных частиц. Но в каждой среде движение частиц разное: в металлах - это упорядоченное движение электронов. Электрический ток в растворах (расплавах) электролитов - это направленное перемещение ионов обоих знаков в противоположных направлениях. Электрический ток в газах - это упорядоченное движение ионов и электронов под действием электрического поля.

4.Электрический ток  в полупроводниках. Полупроводник - это вещество, у которого удельное сопротивление может изменяться в широких пределах и очень быстро убывает с повышением температуры, а это значит, что электрическая проводимость при этом увеличивается. Полупроводниками являются кремний, германий, селен и некоторые другие соединения. 
Механизм проводимости электрического тока у полупроводников прост. Кристаллы полупроводников имеют атомную кристаллическую решетку, где внешние электроны связаны с соседними атомами ковалентными связями. 

При низких температурах у чистых полупроводников свободных электронов нет, и тогда они ведут себя как диэлектрики (то есть не проводят электрический ток). Так же многое зависит от того, есть ли в полупроводнике примеси. Если полупроводник чистый (без примесей), то он обладает собственной проводимостью, которая невелика. А вот наличие примесей сильно увеличивает проводимость.

5.Электрический ток в газах. В обычных условиях газ - это диэлектрик, т.е. он состоит из нейтральных атомов и молекул и не содержит свободных носителей электрического тока. 
Газ-проводник - это ионизированный газ. Ионизированный газ обладает электронно-ионной проводимостью. 
Например, Воздух является диэлектриком в линиях электропередач, в воздушных конденсаторах, в контактных выключателях. 
Воздух является проводником при возникновении молнии, электрической искры, при возникновении сварочной дуги. 

6.Электрический ток в вакууме. Что такое вакуум? 
- это такая степень разрежения газа, при которой соударений молекул практически нет; 
- электрический ток невозможен, т.к. возможное количество ионизированных молекул не может обеспечить электропроводность;
- создать электрический ток в вакууме можно, если использовать источник заряженных частиц; 

- действие источника заряженных частиц может быть основано на явлении термоэлектронной эмиссии.

7.Электрический ток в жидкостях. Жидкости по степени электропроводности делятся на: 
- диэлектрики (дистиллированная вода), 
- проводники (электролиты), 
- полупроводники (расплавленный селен). 
Электролит - это проводящая жидкость (растворы кислот , щелочей, солей и расплавленные соли). Электролитами принято называть проводящие среды, в которых протекание электрического тока сопровождается переносом вещества. Носителями свободных зарядов в электролитах являются положительно и отрицательно заряженные ионы. Электрический ток в электролитах представляет собой перемещение ионов обоих знаков в противоположных направлениях. Положительные ионы движутся к отрицательному электроду (катоду), отрицательные ионы – к положительному электроду (аноду). Ионы обоих знаков появляются в водных растворах солей, кислот и щелочей в результате расщепления части нейтральных молекул. Это явление называется электролитической диссоциацией.

8.Так же электрический ток может протекать в овощах и фруктах, например, в картошке, лимоне или яблоке. Нас очень заинтересовала эта тема, и мы решили провести исследование. Мы взяли 6 овощей и 6 фруктов, которые могут проводить электрический ток. Затем измерили в них силу тока и напряжение. А зная силу тока и напряжение, смогли  при помощи формул вычислить работу тока и мощность тока. Все наши данные мы занесли в таблицы, а затем построили диаграммы, чтобы наглядно показать, какие овощи и фрукты обладают наибольшим напряжением.