Підручник Фізика 8 клас - П.Ф. Пістун - Богдан 2016 рік

Розділ ІІ ЕЛЕКТРИЧНІ ЯВИЩА. ЕЛЕКТРИЧНИЙ СТРУМ

ЕЛЕКТРИЧНИМ СТРУМ

§26. Провідники, напівпровідники та діелектрики

✓ Чи у всіх речовинах можуть переміщатися електричні заряди?

1. Проведені досліди показали, що при дотиканні зарядженого тіла з незарядженими предметами їм передається електричний заряд. Так, наприклад, заряджали електроскоп. Отже, електричні заряди можуть переходити з одного тіла на інше.

Електричні заряди можуть переміщуватися і по самому зарядженому тілі. Електроскоп заряджається дотиком наелектризованої палички до верхнього кінця металевого стержня. Проте зарядженими виявляються і листочки (або стрілка), що знаходяться на нижньому кінці стержня (див. рис. 44). Отже, заряди перемістилися вздовж усього стержня.

2. З’ясуємо, чи завжди електричні заряди можуть переміщатись по тілу. Для цього виконаємо нескладний дослід. Зарядимо електроскоп 1, поруч з ним поставимо незаряджений електроскоп 2. З’єднаємо їх металевою паличкою (наприклад, мідною) (див. рис. 51). Можна помітити, що листочки у першого електроскопа злегка опадуть, а у другого — розійдуться. Це говорить про те, що частина заряду з першого електроскопа перейшла на другий.

Тепер повторимо дослід, з’єднавши заряджений і незаряджений електроскопи ебонітовою (або скляною) паличкою. У цьому випадку картина не зміниться: листочки на електроскопі 1 не опадуть, а на електроскопі 2 не розійдуться. Отже, по такій паличці заряд не переміщається і не зможе протікати електричний струм.

Речовини, які проводять електричний струм (по яких електричні заряди можуть переміщатися), називають провідниками. Ті ж речовини, по яких не можуть переміщатися електричні заряди, називають діелектриками. Виготовлені з діелектриків тіла називають изоляторами.

3. У природі існує багато речовин, що мають здатність проводити електричний струм. Добрими провідниками, наприклад, є всі метали, водні розчини солей та кислот і багато інших речовин. Цікаво, що провідником, хоча і не дуже хорошим, є тіло людини. Ви, мабуть, уже не раз спостерігали, як учитель, щоб розрядити електроскоп, доторкається до нього рукою. Листочки при цьому відразу ж опадають.

Прикладами хороших діелектриків є бурштин, скло, ебоніт, гума, шовк, пластмаса і багато інших речовин.

Поділ речовин на провідники і діелектрики досить умовний. Можна створити такі умови, коли провідник буде вести себе як ізолятор, а діелектрик, навпаки, як провідник. Наприклад, сухе повітря — хороший ізолятор. Ви в цьому переконувалися багато разів, коли бачили, що заряджений електроскоп зберігає свій заряд. Але варто піднести до нього запалений сірник (рис. 78), тобто підвищити температуру повітря, і листочки електроскопа досить швидко опадуть. Підвищення температури повітря призводить до того, що повітря стає провідником і електроскоп розряджається.

Рис. 78

Крім провідників і діелектриків у природі існують речовини, які відносять до групи напівпровідників. Напівпровідники за кількістю вільно заряджених частинок займають проміжне положення між речовинами, в яких протікає електричний струм, і речовинами, в яких існування електричного струму неможливе. Найбільш характерними і такими, які найчастіше використовуються як напівпровідникові матеріали, є кристали германію та силіцію.

Властивості напівпровідників визначаються, перш за все, вмістом у них домішок. Украй незначна кількість домішок речовин, яка може змінюватися від 10-6 до 10-2 частини відсотка від загальної маси напівпровідника, в мільйони разів змінює здатність зарядів переміщатися в такому напівпровіднику.

6. На основі знань про будову атома можна пояснити, чому одні речовини е провідниками, а інші — діелектриками.

У металах, наприклад, частина електронів легко відділяється від атомів і утворює своєрідний електронний газ усередині металу. В ізоляторі цього не відбувається: заряджених частинок, які вільно переміщаються в ньому, практично немає. На рисунку 79 показані моделі провідника і діелектрика. Точками на ньому позначені електрони, а стрілки вказують напрямки їхнього руху. Вільні електрони в провіднику (рис. 79. а) рухаються хаотично. Це означає, що не існує якогось певного напрямку, в якому рухалася б більшість електронів. У діелектрику (рис. 79, б) електрони рухаються по замкнутих орбітах навколо ядер, що знаходяться в центрі атомів.

Рис. 79

Очевидно, що і та й інша моделі — лише умовні наочні зображення реальної речовини.

7. Атом напівпровідника легко втрачає один зі своїх електронів, а електрон сусіднього атома може замінити його. Незважаючи на те. що подібний обмін електронами відбувається постійно, загальний заряд речовини дорівнює нулю.

Таким чином, у напівпровідниках відбувається переміщення електронів і вільних місць, які вони займають. Ці вільні місця називають дірками. Під дією електричного поля рух електронів і дірок стає напрямленим.

Концентрацію вільних зарядів у напівпровіднику можна збільшити, додавши в нього домішки. Крім того, кількість вільних заряджених частинок в напівпровіднику зростає при підвищенні його температури і при освітленні.

Запитання для самоперевірки

1. Які речовини називають провідниками, а які - діелектриками? Наведіть приклади.

2. Як можна на досліді встановити, є тіло провідником чи ізолятором?

3. У чому полягає основна відмінність напівпровідників від провідників і діелектриків?

Завдання 26

1. Хорошим провідником є Земля. Запропонуйте досліди, які підтвердили б це твердження.

2. Чому металевий стержень можна наелектризувати, якщо тримати його в руці? Яким способом це можна зробити? Чому?

3. Подивіться уважно на рисунок 80 і поясніть принцип роботи громовідводу. Чому штир громовідводу роблять обов’язково металевим?

4. Дві однакові легкі кульки з фольги підвішені: одна — на шовковій нитці, а інша — на дуже тонкій металевій нитці, з’єднаній з землею. Як поводитимуться кульки, якщо доторкнутися до них наелектризованою скляною паличкою?

Відповідь поясніть.

5. Заряджений електроскоп з’єднали паличкою з незарядженим (рис. 81). Чому листочки другого електроскопа не розійшлися? Висуньте свої гіпотези.

Рис. 80

6. Уважно подивіться на рисунок 82 і дайте відповідь на запитання: котра людина (та, що стоїть біля дерева, лежить на землі чи сидить в кущах) піддається меншій небезпеці під час грози? Чому?

Рис. 81

Рис. 82

Робота з комп’ютером

Вивчіть матеріал уроку і виконайте запропонований в електронному додатку тест.






Відвідайте наш новий сайт - Матеріали для Нової української школи - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити

Віртуальна читальня освітніх матеріалів для студентів, вчителів, учнів та батьків.

Наш сайт не претендує на авторство розміщених матеріалів. Ми тільки конвертуємо у зручний формат матеріали з мережі Інтернет які знаходяться у відкритому доступі та надіслані нашими відвідувачами.

Всі матеріали на сайті доступні за ліцензією Creative Commons Attribution-Sharealike 3.0 Unported CC BY-SA 3.0 та GNU Free Documentation License (GFDL)

Якщо ви являєтесь володарем авторського права на будь-який розміщений у нас матеріал і маєте намір видалити його зверніться для узгодження до адміністратора сайту.

Дозволяється копіювати матеріали з обов'язковим гіпертекстовим посиланням на сайт, будьте вдячними ми приклали багато зусиль щоб привести інформацію у зручний вигляд.

© 2007-2019 Всі права на дизайн сайту належать С.Є.А.