Проводниковые материалы. Скорость движения электронов в проводнике
В таблице 5 представлены проводниковые материалы. Требуется:
1. Дать определение проводника.
2. Привести практическую классификацию проводниковых материалов.
3. Назвать основные параметры проводников и кратко поясните их физический смысл.
4. Для заданных материалов привести числовые значения этих параметров.
5. Кратко описать сами материалы, указать основные области их применения.
А для первого проводникового материала также требуется определить:
Концентрацию свободных электронов в заданном материале при температуре T К.
Среднюю скорость дрейфа электронов.
За какое время электрон пройдет провод линии связи протяженностью L км, если он будет двигаться без столкновения с узлами кристаллической решетки при разнице потенциалов U В.
Таблица 4.1. Проводниковые материалы
Вариант Наименование проводникового материала
По предпоследней цифре шифра По последней цифре шифра
0 Ртуть
5
Станнид ниобия
Таблица 4.2. Исходные данные
Величина и единица измерения Номер варианта
0 5
По предпоследней цифре шифра
I, A 8
S, мм2 2,3
По последней цифре шифра
U, В
100
D, км
3,5
Решение
Проводник — вещество, среда, материал, хорошо проводящие электрический ток. Среди наиболее распространённых твёрдых проводников известны металлы, полуметаллы, углерод (в виде угля и графита). Пример проводящих жидкостей при нормальных условиях — ртуть, электролиты, при высоких температурах — расплавы металлов.
Ртуть – получают из сернистой ртути (киновари) нагреванием на воздухе при ≈ 500 °С:
Hg + O2 = Hg + SO2
Получающийся металл – жидкий, серебристо-белого цвета, содержит примеси Pb, Bi, Zn, Sn и др.
Свойства ртути
Плотность, 103 кг/м3 13,5
Температура плавления, °С – 38,89
Давление насыщенных паров, мм рт.ст
1,3·10-3
Удельное сопротивление, мкОм·м
0,958
Наиболее важное свойство, используемое в вакуумной технике, это высокое давление насыщенных паров ртути и скорость их испарения, что делает возможным работу вакуумных приборов с ртутным заполнением.
Ртуть – химически стойкий металл, окисляется на воздухе при 300°С
. Некоторые металлы (Al, Mg, Sn, Pb, Cd, Zn, Ag, Au, Pt) растворяются в ртути, образуя амальгамы. Fe, W, Ta – не растворяются в ртути. Не взаимодействует с ртутью графит, стекло, керамика, слюда.
Ртуть применяют в газоразрядных приборах, где используется ионизация паров ртути; в ртутных выпрямителях; для контактов в приборах автоматического включения (реле и др.).
Ртуть - единственный чистый металл, который при нормальной температуре находится в жидком состоянии. Он обладает следующими свойствами:
легко испаряется даже при комнатной температуре, и пары ее очень вредны;
применение паров ртути в газоразрядных приборах обусловлено более низким потенциалом ионизации по сравнению с обычными и инертными газами;
чистая ртуть и ее соединения относятся к ядовитым веществам;
в ртути хорошо растворяются щелочные и редкоземельные металлы (магний, алюминий, цинк, олово, свинец, кадмий, платина, серебро, золото);
слабо растворяются в ртути медь и никель;
не растворяются в ртути железо и титан.
Получают ртуть металлургическим способом, подвергая ее многократной очистке
Заказать работу
на новый заказ в Автор24.
