विभिन्न वातावरण प्रस्तुति में विद्युत प्रवाह। विभिन्न वातावरणों में विद्युत प्रवाह। धातुओं में विद्युत धारा. निष्कर्ष: 1. आवेश वाहक - धनात्मक और ऋणात्मक आयन
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विषय पर प्रस्तुति: "विभिन्न मीडिया में विद्युत प्रवाह"
अलीसा क्रावत्सोवा, एमएल नंबर 1, मैग्नीटोगोर्स्क, 2009 द्वारा प्रस्तुत।
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विद्युत धारा पांच विभिन्न माध्यमों में प्रवाहित हो सकती है:
धातुएँ वैक्यूम अर्धचालक तरल गैसें
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धातुओं में विद्युत धारा:
धातुओं में विद्युत धारा विद्युत क्षेत्र के प्रभाव में इलेक्ट्रॉनों की क्रमबद्ध गति है। प्रयोगों से पता चलता है कि जब किसी धातु चालक से धारा प्रवाहित होती है, तो कोई भी पदार्थ स्थानांतरित नहीं होता है, इसलिए, धातु आयन विद्युत आवेश के स्थानांतरण में भाग नहीं लेते हैं।
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टॉलमैन और स्टीवर्ट के प्रयोग इस बात का प्रमाण देते हैं कि धातुओं में इलेक्ट्रॉनिक चालकता होती है
पतले तार की बड़ी संख्या में घुमावों वाली एक कुंडली को अपनी धुरी के चारों ओर तेजी से घुमाया गया। कुंडल के सिरों को लचीले तारों का उपयोग करके एक संवेदनशील बैलिस्टिक गैल्वेनोमीटर जी से जोड़ा गया था। बिना मुड़े कुंडल की गति तेजी से धीमी हो गई, और इलेक्ट्रॉनों की जड़ता के कारण सर्किट में एक अल्पकालिक धारा उत्पन्न हो गई।
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निष्कर्ष: 1. धातुओं में आवेश वाहक इलेक्ट्रॉन होते हैं;
2. आवेश वाहकों के निर्माण की प्रक्रिया - संयोजकता इलेक्ट्रॉनों का समाजीकरण; 3.वर्तमान ताकत वोल्टेज के सीधे आनुपातिक और कंडक्टर प्रतिरोध के व्युत्क्रमानुपाती होती है - ओम का नियम संतुष्ट है; 4. धातुओं में विद्युत धारा का तकनीकी अनुप्रयोग: मोटरों, ट्रांसफार्मरों, जनरेटरों की वाइंडिंग, इमारतों के अंदर वायरिंग, विद्युत पारेषण नेटवर्क, विद्युत केबल।
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निर्वात में विद्युत धारा
निर्वात एक अत्यधिक विरल गैस है जिसमें एक कण का औसत मुक्त पथ बर्तन के आकार से अधिक होता है, अर्थात अणु अन्य अणुओं से टकराए बिना बर्तन की एक दीवार से दूसरी दीवार तक उड़ जाता है। परिणामस्वरूप, निर्वात में कोई मुक्त आवेश वाहक नहीं होते हैं, और कोई विद्युत धारा उत्पन्न नहीं होती है। निर्वात में आवेश वाहक बनाने के लिए, थर्मिओनिक उत्सर्जन की घटना का उपयोग किया जाता है।
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थर्मल इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन एक गर्म धातु की सतह से इलेक्ट्रॉनों के "वाष्पीकरण" की घटना है।
धातु ऑक्साइड से लेपित एक धातु सर्पिल को निर्वात में लाया जाता है, इसे विद्युत प्रवाह (तापदीप्त सर्किट) से गर्म किया जाता है और सर्पिल की सतह से इलेक्ट्रॉन वाष्पित हो जाते हैं, जिसकी गति को विद्युत क्षेत्र का उपयोग करके नियंत्रित किया जा सकता है।
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स्लाइड दो-इलेक्ट्रोड लैंप के समावेश को दिखाती है
इस लैंप को वैक्यूम डायोड कहा जाता है
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इस इलेक्ट्रॉन ट्यूब को वैक्यूम ट्रायोड कहा जाता है।
इसमें एक तीसरा इलेक्ट्रोड है - एक ग्रिड, क्षमता का संकेत जिस पर इलेक्ट्रॉनों के प्रवाह को नियंत्रित किया जाता है।
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निष्कर्ष: 1. आवेश वाहक - इलेक्ट्रॉन;
2. आवेश वाहकों के निर्माण की प्रक्रिया - थर्मिओनिक उत्सर्जन; 3.ओम का नियम पूरा नहीं हुआ; 4.तकनीकी अनुप्रयोग - वैक्यूम ट्यूब (डायोड, ट्रायोड), कैथोड रे ट्यूब।
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अर्धचालकों में विद्युत धारा
गर्म या रोशन होने पर, कुछ इलेक्ट्रॉन क्रिस्टल के भीतर स्वतंत्र रूप से घूमने में सक्षम हो जाते हैं, ताकि जब कोई विद्युत क्षेत्र लागू किया जाए, तो इलेक्ट्रॉनों की दिशात्मक गति हो। अर्धचालक कंडक्टर और इंसुलेटर के बीच का मिश्रण हैं।
अर्धचालक ठोस पदार्थ होते हैं जिनकी चालकता बाहरी स्थितियों (मुख्य रूप से ताप और प्रकाश) पर निर्भर करती है।
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जैसे-जैसे तापमान घटता है, धातुओं का प्रतिरोध कम हो जाता है। इसके विपरीत, अर्धचालकों में, घटते तापमान के साथ प्रतिरोध बढ़ता है और पूर्ण शून्य के करीब वे व्यावहारिक रूप से इन्सुलेटर बन जाते हैं।
निरपेक्ष तापमान T पर शुद्ध अर्धचालक की प्रतिरोधकता ρ की निर्भरता।
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अर्धचालकों की आंतरिक चालकता
जर्मेनियम परमाणुओं के बाहरी आवरण में चार कमजोर रूप से बंधे इलेक्ट्रॉन होते हैं। इन्हें वैलेंस इलेक्ट्रॉन कहा जाता है। क्रिस्टल जाली में, प्रत्येक परमाणु अपने चार निकटतम पड़ोसियों से घिरा होता है। जर्मेनियम क्रिस्टल में परमाणुओं के बीच का बंधन सहसंयोजक होता है, अर्थात यह वैलेंस इलेक्ट्रॉनों के जोड़े द्वारा किया जाता है। प्रत्येक वैलेंस इलेक्ट्रॉन दो परमाणुओं से संबंधित होता है, जर्मेनियम क्रिस्टल में वैलेंस इलेक्ट्रॉन धातुओं की तुलना में अधिक मजबूती से बंधे होते हैं; इसलिए, अर्धचालकों में कमरे के तापमान पर चालन इलेक्ट्रॉनों की सांद्रता धातुओं की तुलना में परिमाण के कई क्रम कम होती है। जर्मेनियम क्रिस्टल में पूर्ण शून्य तापमान के करीब, सभी इलेक्ट्रॉन बांड के निर्माण में व्यस्त रहते हैं। ऐसा क्रिस्टल विद्युत धारा का संचालन नहीं करता है।
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इलेक्ट्रॉन-छिद्र युग्म का निर्माण
बढ़ते तापमान या बढ़ती रोशनी के साथ, कुछ वैलेंस इलेक्ट्रॉनों को सहसंयोजक बंधनों को तोड़ने के लिए पर्याप्त ऊर्जा प्राप्त हो सकती है। तब क्रिस्टल में मुक्त इलेक्ट्रॉन (चालन इलेक्ट्रॉन) दिखाई देंगे। इसी समय, उन स्थानों पर रिक्तियां बनती हैं जहां बंधन टूट जाते हैं, जिन पर इलेक्ट्रॉनों का कब्जा नहीं होता है। इन रिक्तियों को "छिद्र" कहा जाता है।
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अर्धचालकों की अशुद्धता चालकता
अशुद्धियों की उपस्थिति में अर्धचालकों की चालकता को अशुद्धता चालकता कहा जाता है। अशुद्धता चालकता दो प्रकार की होती है - इलेक्ट्रॉनिक और छिद्र चालकता।
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इलेक्ट्रॉनिक और छेद चालकता.
यदि अशुद्धता की संयोजकता शुद्ध अर्धचालक से अधिक है, तो मुक्त इलेक्ट्रॉन प्रकट होते हैं। चालकता - इलेक्ट्रॉनिक, दाता अशुद्धता, एन-प्रकार अर्धचालक।
यदि अशुद्धता की संयोजकता शुद्ध अर्धचालक की तुलना में कम है, तो बंधन टूट जाता है - छेद दिखाई देता है। चालकता छिद्र, स्वीकर्ता अशुद्धता, पी-प्रकार अर्धचालक है।
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निष्कर्ष: 1. आवेश वाहक - इलेक्ट्रॉन और छिद्र;
2. आवेश वाहकों के निर्माण की प्रक्रिया - तापन, रोशनी या अशुद्धियों का परिचय; 3.ओम का नियम पूरा नहीं हुआ; 4.तकनीकी अनुप्रयोग - इलेक्ट्रॉनिक्स।
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द्रवों में विद्युत धारा
इलेक्ट्रोलाइट्स को आमतौर पर संवाहक मीडिया कहा जाता है जिसमें विद्युत धारा का प्रवाह पदार्थ के स्थानांतरण के साथ होता है। इलेक्ट्रोलाइट्स में मुक्त आवेश के वाहक धनात्मक और ऋणात्मक आवेशित आयन होते हैं। इलेक्ट्रोलाइट्स अकार्बनिक एसिड, लवण और क्षार के जलीय घोल हैं।
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बढ़ते तापमान के साथ इलेक्ट्रोलाइट्स का प्रतिरोध कम हो जाता है, क्योंकि बढ़ते तापमान के साथ आयनों की संख्या बढ़ जाती है।
इलेक्ट्रोलाइट प्रतिरोध बनाम तापमान का ग्राफ़।
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इलेक्ट्रोलिसिस घटना
यह इलेक्ट्रोलाइट्स में शामिल पदार्थों के इलेक्ट्रोड पर रिलीज है; विद्युत क्षेत्र के प्रभाव में धनात्मक रूप से आवेशित आयन (आयन) ऋणात्मक कैथोड की ओर प्रवृत्त होते हैं, और ऋणात्मक रूप से आवेशित आयन (धनायन) धनात्मक एनोड की ओर प्रवृत्त होते हैं। एनोड पर, नकारात्मक आयन अतिरिक्त इलेक्ट्रॉन (ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया) छोड़ देते हैं। कैथोड पर, सकारात्मक आयन लापता इलेक्ट्रॉन (कमी प्रतिक्रिया) प्राप्त करते हैं।
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फैराडे के इलेक्ट्रोलिसिस के नियम.
इलेक्ट्रोलिसिस के नियम इलेक्ट्रोलाइट के माध्यम से विद्युत प्रवाह के पारित होने की पूरी अवधि के दौरान कैथोड या एनोड पर इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान जारी पदार्थ के द्रव्यमान को निर्धारित करते हैं।
k पदार्थ का विद्युत रासायनिक समतुल्य है, जो संख्यात्मक रूप से इलेक्ट्रोड पर जारी पदार्थ के द्रव्यमान के बराबर होता है जब 1 C का चार्ज इलेक्ट्रोलाइट से गुजरता है।
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निष्कर्ष: 1. आवेश वाहक - धनात्मक और ऋणात्मक आयन;
2. आवेश वाहकों के निर्माण की प्रक्रिया - इलेक्ट्रोलाइटिक पृथक्करण; 3.इलेक्ट्रोलाइट्स ओम के नियम का पालन करते हैं; 4. इलेक्ट्रोलिसिस का अनुप्रयोग: अलौह धातुओं का उत्पादन (अशुद्धियों को दूर करना - शोधन); इलेक्ट्रोप्लेटिंग - धातु पर कोटिंग प्राप्त करना (निकल चढ़ाना, क्रोम चढ़ाना, सोना चढ़ाना, चांदी चढ़ाना, आदि); गैल्वेनोप्लास्टी - छीलने योग्य कोटिंग्स (राहत प्रतियां) का उत्पादन।
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गैसों में विद्युत धारा
आइए कैपेसिटर को चार्ज करें और इसकी प्लेटों को इलेक्ट्रोमीटर से कनेक्ट करें। संधारित्र प्लेटों पर चार्ज अनिश्चित काल तक रहता है; एक संधारित्र प्लेट से दूसरे में कोई चार्ज स्थानांतरण नहीं होता है। इसलिए, संधारित्र प्लेटों के बीच की हवा धारा का संचालन नहीं करती है। सामान्य परिस्थितियों में, किसी भी गैस द्वारा विद्युत धारा का संचालन नहीं होता है। आइए अब हम कंडेनसर की प्लेटों के बीच की जगह में एक जला हुआ बर्नर डालकर हवा को गर्म करें। इलेक्ट्रोमीटर करंट की उपस्थिति का संकेत देगा, इसलिए, उच्च तापमान पर, तटस्थ गैस अणुओं का हिस्सा सकारात्मक और नकारात्मक आयनों में टूट जाता है। इस घटना को गैस आयनीकरण कहा जाता है।
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पदार्थों के विद्युत गुण कंडक्टर अर्धचालक डाइलेक्ट्रिक्स विद्युत प्रवाह को अच्छी तरह से संचालित करते हैं इनमें धातु, इलेक्ट्रोलाइट्स, प्लाज्मा शामिल हैं ... सबसे अधिक उपयोग किए जाने वाले कंडक्टर हैं Au, Ag, Cu, Al, Fe ... वे व्यावहारिक रूप से विद्युत प्रवाह का संचालन नहीं करते हैं इनमें प्लास्टिक, रबर शामिल हैं , कांच, चीनी मिट्टी के बरतन, सूखी लकड़ी, कागज... चालकता के संदर्भ में, वे कंडक्टर और डाइलेक्ट्रिक्स Si, Ge, Se, In, As के बीच एक मध्यवर्ती स्थिति पर कब्जा कर लेते हैं। विभिन्न पदार्थों में अलग-अलग विद्युत गुण होते हैं, लेकिन विद्युत चालकता के अनुसार वे हो सकते हैं 3 मुख्य समूहों में विभाजित किया जा सकता है: पदार्थ
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धातुओं में विद्युत धारा की प्रकृति धातु चालकों में विद्युत धारा इन चालकों को गर्म करने के अलावा उनमें कोई परिवर्तन नहीं करती है। किसी धातु में चालन इलेक्ट्रॉनों की सांद्रता बहुत अधिक होती है: परिमाण के क्रम में यह धातु के प्रति इकाई आयतन में परमाणुओं की संख्या के बराबर होती है। धातुओं में इलेक्ट्रॉन निरंतर गति में रहते हैं। उनकी यादृच्छिक गति आदर्श गैस अणुओं की गति से मिलती जुलती है। इससे यह विश्वास करने का कारण मिला कि धातुओं में इलेक्ट्रॉन एक प्रकार की इलेक्ट्रॉन गैस बनाते हैं। लेकिन किसी धातु में इलेक्ट्रॉनों की यादृच्छिक गति की गति गैस में अणुओं की गति से बहुत अधिक है (यह लगभग 105 मीटर/सेकेंड है)। धातुओं में विद्युत धारा
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पपेलेक्सी-मंडेलष्टम प्रयोग प्रयोग का विवरण: उद्देश्य: यह पता लगाना कि धातुओं की चालकता क्या है। स्थापना: स्लाइडिंग संपर्कों के साथ एक रॉड पर कुंडल, एक गैल्वेनोमीटर से जुड़ा हुआ। प्रयोग का क्रम: कुंडल तेज़ गति से घूमती है, फिर अचानक बंद हो जाती है, और गैल्वेनोमीटर सुई को वापस फेंकते हुए देखा गया। निष्कर्ष: धातुओं की चालकता इलेक्ट्रॉनिक होती है। धातुओं में विद्युत धारा
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धातुओं में क्रिस्टलीय संरचना होती है। क्रिस्टल जाली के नोड्स पर सकारात्मक आयन होते हैं जो संतुलन स्थिति के निकट थर्मल कंपन करते हैं, और मुक्त इलेक्ट्रॉन उनके बीच की जगह में अव्यवस्थित रूप से चलते हैं। विद्युत क्षेत्र उन्हें क्षेत्र शक्ति वेक्टर की दिशा के विपरीत दिशा में त्वरण प्रदान करता है। इसलिए, एक विद्युत क्षेत्र में, बेतरतीब ढंग से घूमने वाले इलेक्ट्रॉनों को एक दिशा में विस्थापित किया जाता है, अर्थात। व्यवस्थित तरीके से आगे बढ़ें. - - - - - - - - - - धातुओं में विद्युत धारा
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तापमान पर चालक प्रतिरोध की निर्भरता जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, चालक की प्रतिरोधकता बढ़ती है। प्रतिरोध गुणांक 1K तक गर्म करने पर कंडक्टर के प्रतिरोध में सापेक्ष परिवर्तन के बराबर होता है। धातुओं में विद्युत धारा
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अर्धचालकों की आंतरिक चालकता अर्धचालकों की अशुद्धता चालकता पी-एन जंक्शन और इसके गुण
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अर्धचालक अर्धचालक वे पदार्थ हैं जिनकी प्रतिरोधकता बढ़ते तापमान के साथ कम हो जाती है। अर्धचालकों की आंतरिक चालकता, अर्धचालकों में पी-एन जंक्शन और इसके गुण।
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अर्धचालकों की आंतरिक चालकता आइए हम सिलिकॉन-आधारित अर्धचालकों की चालकता पर विचार करें सी सिलिकॉन एक 4-वैलेंस रासायनिक तत्व है। प्रत्येक परमाणु की बाहरी इलेक्ट्रॉन परत में 4 इलेक्ट्रॉन होते हैं, जिनका उपयोग 4 पड़ोसी परमाणुओं के साथ युग्म-इलेक्ट्रॉनिक (सहसंयोजक) बंधन बनाने के लिए किया जाता है। सामान्य परिस्थितियों (कम तापमान) में, अर्धचालक में कोई मुक्त आवेशित कण नहीं होते हैं, इसलिए अर्धचालक में ऐसा नहीं होता है विद्युत धारा का संचालन करना सी सी सी सी सी - - - - - - - - अर्धचालकों में विद्युत धारा
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आइए बढ़ते तापमान के साथ अर्धचालक में होने वाले परिवर्तनों पर विचार करें। जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, इलेक्ट्रॉनों की ऊर्जा बढ़ती है और उनमें से कुछ बंधन छोड़ देते हैं, मुक्त इलेक्ट्रॉन बन जाते हैं। उनके स्थान पर असंतुलित विद्युत आवेश (आभासी आवेशित कण) रहते हैं, जिन्हें छिद्र कहा जाता है। Si Si Si Si Si - - - - - - + मुक्त इलेक्ट्रॉन छिद्र + + - - अर्धचालकों में विद्युत धारा
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इस प्रकार, अर्धचालकों में विद्युत धारा मुक्त इलेक्ट्रॉनों और सकारात्मक आभासी कणों - छिद्रों की क्रमबद्ध गति का प्रतिनिधित्व करती है, तापमान R (ओम) t (0C) धातु R0 अर्धचालक पर प्रतिरोध की निर्भरता जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, मुक्त आवेश वाहकों की संख्या बढ़ती है। अर्धचालकों की चालकता बढ़ जाती है और प्रतिरोध कम हो जाता है। अर्धचालकों में विद्युत धारा
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दाता अशुद्धियाँ अर्धचालकों की आंतरिक चालकता अर्धचालकों के तकनीकी अनुप्रयोग के लिए स्पष्ट रूप से अपर्याप्त है। इसलिए, चालकता बढ़ाने के लिए, अशुद्धियों को शुद्ध अर्धचालक (डोप्ड) में पेश किया जाता है, जो दाता और स्वीकर्ता सी सी - - - जैसे - - - सी - सी - - जब 4-वैलेंट सिलिकॉन सी को 5-वैलेंट आर्सेनिक के साथ डोपिंग किया जाता है, एक आर्सेनिक के 5 इलेक्ट्रॉन मुक्त हो जाते हैं। जैसे कि एक धनात्मक आयन है। कोई छेद नहीं है! ऐसे अर्धचालक को एन-प्रकार अर्धचालक कहा जाता है; मुख्य आवेश वाहक इलेक्ट्रॉन होते हैं, और आर्सेनिक अशुद्धता जो मुक्त इलेक्ट्रॉन उत्पन्न करती है उसे दाता अशुद्धता कहा जाता है। अर्धचालकों में विद्युत धारा
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स्वीकर्ता अशुद्धियाँ ऐसे अर्धचालक को पी-प्रकार अर्धचालक कहा जाता है, मुख्य चार्ज वाहक छेद होते हैं, और छेद पैदा करने वाली इंडियम अशुद्धता को स्वीकर्ता कहा जाता है यदि सिलिकॉन को त्रिसंयोजक इंडियम के साथ डोप किया जाता है, तो सिलिकॉन के साथ बंधन बनाने के लिए इंडियम में एक इलेक्ट्रॉन की कमी होती है। यानी एक छिद्र बनता है। आधार समान संख्या में इलेक्ट्रॉन और छिद्र देता है। अशुद्धि तो छिद्र मात्र है। Si - Si - In - - - + Si Si - - अर्धचालकों में विद्युत धारा
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आसुत जल विद्युत का संचालन नहीं करता है। टेबल नमक के एक क्रिस्टल को आसुत जल में डुबोएं और, पानी को हल्के से हिलाते हुए, सर्किट को बंद कर दें। हम पाएंगे कि रोशनी जल रही है। जब नमक को पानी में घोला जाता है, तो मुक्त विद्युत आवेश वाहक प्रकट होते हैं। द्रवों में विद्युत धारा
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विद्युत आवेशों के मुक्त वाहक कैसे उत्पन्न होते हैं? जब एक क्रिस्टल को पानी में डुबोया जाता है, तो पानी के अणु अपने नकारात्मक ध्रुवों द्वारा क्रिस्टल की सतह पर स्थित सकारात्मक सोडियम आयनों की ओर आकर्षित होते हैं। पानी के अणु नकारात्मक क्लोरीन आयनों को सकारात्मक ध्रुव में बदल देते हैं। द्रवों में विद्युत धारा
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इलेक्ट्रोलाइटिक पृथक्करण एक विलायक की क्रिया के तहत अणुओं का आयनों में टूटना है। समाधानों में एकमात्र मोबाइल चार्ज वाहक आयन हैं। एक तरल कंडक्टर जिसमें केवल आयन गतिशील चार्ज वाहक होते हैं, इलेक्ट्रोलाइट कहलाते हैं। द्रवों में विद्युत धारा
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इलेक्ट्रोलाइट से करंट कैसे प्रवाहित होता है? आइए प्लेटों को बर्तन में नीचे करें और उन्हें वर्तमान स्रोत से जोड़ें। इन प्लेटों को इलेक्ट्रोड कहा जाता है। कैथोड स्रोत के नकारात्मक ध्रुव से जुड़ी एक प्लेट है। एनोड स्रोत के धनात्मक ध्रुव से जुड़ी एक प्लेट है। द्रवों में विद्युत धारा
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विद्युत क्षेत्र बलों के प्रभाव में, सकारात्मक रूप से चार्ज किए गए आयन कैथोड की ओर बढ़ते हैं, और नकारात्मक आयन एनोड की ओर बढ़ते हैं। एनोड पर, नकारात्मक आयन अपने अतिरिक्त इलेक्ट्रॉनों को छोड़ देते हैं, और कैथोड पर, सकारात्मक आयन लापता इलेक्ट्रॉनों को प्राप्त करते हैं। द्रवों में विद्युत धारा
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इलेक्ट्रोलिसिस कैथोड और एनोड पर, वे पदार्थ निकलते हैं जो इलेक्ट्रोलाइट समाधान का हिस्सा होते हैं। इलेक्ट्रोलाइट समाधान के माध्यम से विद्युत धारा के पारित होने के साथ-साथ पदार्थ के रासायनिक परिवर्तन और इलेक्ट्रोड पर इसकी रिहाई को इलेक्ट्रोलिसिस कहा जाता है। द्रवों में विद्युत धारा
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इलेक्ट्रोलिसिस का नियम इलेक्ट्रोड पर छोड़े गए पदार्थ का द्रव्यमान m इलेक्ट्रोलाइट से गुजरने वाले चार्ज Q के सीधे आनुपातिक होता है: m = kQ = kIt। यह इलेक्ट्रोलिसिस का नियम है. K का मान विद्युतरासायनिक समतुल्य कहलाता है। फैराडे के प्रयोगों से पता चला कि इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान निकलने वाले पदार्थ का द्रव्यमान न केवल आवेश के परिमाण पर निर्भर करता है, बल्कि पदार्थ के प्रकार पर भी निर्भर करता है। द्रवों में विद्युत धारा
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अपनी सामान्य अवस्था में गैसें ढांकता हुआ होती हैं क्योंकि उनमें विद्युत रूप से तटस्थ परमाणु और अणु होते हैं और इसलिए वे बिजली का संचालन नहीं करते हैं। गैसों के इन्सुलेशन गुणों को इस तथ्य से समझाया जाता है कि गैसों के परमाणु और अणु अपनी प्राकृतिक अवस्था में तटस्थ, अनावेशित कण होते हैं। यहां से यह स्पष्ट है कि किसी गैस को प्रवाहकीय बनाने के लिए, किसी न किसी तरह से इसमें मुक्त आवेश वाहक - आवेशित कण बनाना या बनाना आवश्यक है। इस मामले में, दो स्थितियाँ संभव हैं: या तो ये आवेशित कण किसी बाहरी कारक की क्रिया द्वारा निर्मित होते हैं या बाहर से गैस में पेश किए जाते हैं - गैर-स्वतंत्र चालकता, या वे विद्युत क्षेत्र की क्रिया द्वारा गैस में निर्मित होते हैं स्वयं इलेक्ट्रोड के बीच विद्यमान - स्वतंत्र चालकता। गैसों में विद्युत धारा गैसों में विद्युत धारा
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केवल इलेक्ट्रॉन, धनात्मक और ऋणात्मक आयन युक्त आयनीकृत गैसें ही चालक हो सकती हैं। आयनीकरण परमाणुओं और अणुओं से इलेक्ट्रॉनों को अलग करने की प्रक्रिया है। आयनीकरण उच्च तापमान और विभिन्न विकिरणों (एक्स-रे, रेडियोधर्मी, पराबैंगनी, ब्रह्मांडीय किरणों) के प्रभाव में होता है, जो तेज कणों या परमाणुओं के परमाणुओं और गैस अणुओं से टकराने के कारण होता है। परिणामी इलेक्ट्रॉन और आयन गैस को बिजली का संवाहक बनाते हैं। आयनीकरण प्रक्रियाएं: इलेक्ट्रॉन प्रभाव थर्मल आयनीकरण फोटोआयनीकरण गैसों में विद्युत प्रवाह
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स्वतंत्र डिस्चार्ज के प्रकार विभिन्न गैस दबावों और इलेक्ट्रोड पर लागू वोल्टेज पर डिस्चार्ज में आयनों के निर्माण की प्रक्रियाओं के आधार पर, कई प्रकार के स्वतंत्र डिस्चार्ज को प्रतिष्ठित किया जाता है: चमक स्पार्क कोरोना आर्क गैसों में विद्युत प्रवाह
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ग्लो डिस्चार्ज ग्लो डिस्चार्ज कम दबाव (वैक्यूम ट्यूबों में) पर होता है। डिस्चार्ज की विशेषता एक उच्च विद्युत क्षेत्र की ताकत और कैथोड के पास एक बड़ी संभावित गिरावट है। इसे एक ग्लास ट्यूब में देखा जा सकता है जिसके सिरों पर सपाट धातु के इलेक्ट्रोड लगे होते हैं। कैथोड के पास एक पतली चमकदार परत होती है जिसे कैथोड चमकदार फिल्म गैसों में विद्युत प्रवाह कहा जाता है
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विद्युत धारा पांच विभिन्न माध्यमों में प्रवाहित हो सकती है:
धातुएँ वैक्यूम अर्धचालक तरल गैसें
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धातुओं में विद्युत धारा:
धातुओं में विद्युत धारा विद्युत क्षेत्र के प्रभाव में इलेक्ट्रॉनों की क्रमबद्ध गति है। प्रयोगों से पता चलता है कि जब किसी धातु चालक से धारा प्रवाहित होती है, तो कोई भी पदार्थ स्थानांतरित नहीं होता है, इसलिए, धातु आयन विद्युत आवेश के स्थानांतरण में भाग नहीं लेते हैं।
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टॉलमैन और स्टीवर्ट के प्रयोग इस बात का प्रमाण देते हैं कि धातुओं में इलेक्ट्रॉनिक चालकता होती है
पतले तार की बड़ी संख्या में घुमावों वाली एक कुंडली को अपनी धुरी के चारों ओर तेजी से घुमाया गया। कुंडल के सिरों को लचीले तारों का उपयोग करके एक संवेदनशील बैलिस्टिक गैल्वेनोमीटर जी से जोड़ा गया था। बिना मुड़े कुंडल की गति तेजी से धीमी हो गई, और इलेक्ट्रॉनों की जड़ता के कारण सर्किट में एक अल्पकालिक धारा उत्पन्न हो गई।
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निष्कर्ष: 1. धातुओं में आवेश वाहक इलेक्ट्रॉन होते हैं;
2. आवेश वाहकों के निर्माण की प्रक्रिया - संयोजकता इलेक्ट्रॉनों का समाजीकरण; 3.वर्तमान ताकत वोल्टेज के सीधे आनुपातिक और कंडक्टर प्रतिरोध के व्युत्क्रमानुपाती होती है - ओम का नियम संतुष्ट है; 4. धातुओं में विद्युत धारा का तकनीकी अनुप्रयोग: मोटरों, ट्रांसफार्मरों, जनरेटरों की वाइंडिंग, इमारतों के अंदर वायरिंग, विद्युत पारेषण नेटवर्क, विद्युत केबल।
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निर्वात में विद्युत धारा
निर्वात एक अत्यधिक विरल गैस है जिसमें एक कण का औसत मुक्त पथ बर्तन के आकार से अधिक होता है, अर्थात अणु अन्य अणुओं से टकराए बिना बर्तन की एक दीवार से दूसरी दीवार तक उड़ जाता है। परिणामस्वरूप, निर्वात में कोई मुक्त आवेश वाहक नहीं होते हैं, और कोई विद्युत धारा उत्पन्न नहीं होती है। निर्वात में आवेश वाहक बनाने के लिए, थर्मिओनिक उत्सर्जन की घटना का उपयोग किया जाता है।
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थर्मल इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन एक गर्म धातु की सतह से इलेक्ट्रॉनों के "वाष्पीकरण" की घटना है।
धातु ऑक्साइड से लेपित एक धातु सर्पिल को निर्वात में लाया जाता है, इसे विद्युत प्रवाह (तापदीप्त सर्किट) से गर्म किया जाता है और सर्पिल की सतह से इलेक्ट्रॉन वाष्पित हो जाते हैं, जिसकी गति को विद्युत क्षेत्र का उपयोग करके नियंत्रित किया जा सकता है।
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इस लैंप को वैक्यूम डायोड कहा जाता है
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इस इलेक्ट्रॉन ट्यूब को वैक्यूम ट्रायोड कहा जाता है।
इसमें एक तीसरा इलेक्ट्रोड है - एक ग्रिड, क्षमता का संकेत जिस पर इलेक्ट्रॉनों के प्रवाह को नियंत्रित किया जाता है।
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निष्कर्ष: 1. आवेश वाहक - इलेक्ट्रॉन;
2. आवेश वाहकों के निर्माण की प्रक्रिया - थर्मिओनिक उत्सर्जन; 3.ओम का नियम पूरा नहीं हुआ; 4.तकनीकी अनुप्रयोग - वैक्यूम ट्यूब (डायोड, ट्रायोड), कैथोड रे ट्यूब।
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अर्धचालकों में विद्युत धारा
गर्म या रोशन होने पर, कुछ इलेक्ट्रॉन क्रिस्टल के भीतर स्वतंत्र रूप से घूमने में सक्षम हो जाते हैं, ताकि जब कोई विद्युत क्षेत्र लागू किया जाए, तो इलेक्ट्रॉनों की दिशात्मक गति हो। सेमीकंडक्टर कंडक्टर और इंसुलेटर के बीच का मिश्रण हैं। अर्धचालक ठोस पदार्थ होते हैं जिनकी चालकता बाहरी स्थितियों (मुख्य रूप से ताप और प्रकाश) पर निर्भर करती है।
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जैसे-जैसे तापमान घटता है, धातुओं का प्रतिरोध कम हो जाता है। इसके विपरीत, अर्धचालकों में, घटते तापमान के साथ प्रतिरोध बढ़ता है और पूर्ण शून्य के करीब वे व्यावहारिक रूप से इन्सुलेटर बन जाते हैं।
निरपेक्ष तापमान T पर शुद्ध अर्धचालक की प्रतिरोधकता ρ की निर्भरता।
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अर्धचालकों की आंतरिक चालकता
जर्मेनियम परमाणुओं के बाहरी आवरण में चार कमजोर रूप से बंधे इलेक्ट्रॉन होते हैं। इन्हें वैलेंस इलेक्ट्रॉन कहा जाता है। क्रिस्टल जाली में, प्रत्येक परमाणु अपने चार निकटतम पड़ोसियों से घिरा होता है। जर्मेनियम क्रिस्टल में परमाणुओं के बीच का बंधन सहसंयोजक होता है, अर्थात यह वैलेंस इलेक्ट्रॉनों के जोड़े द्वारा किया जाता है। प्रत्येक वैलेंस इलेक्ट्रॉन दो परमाणुओं से संबंधित होता है, जर्मेनियम क्रिस्टल में वैलेंस इलेक्ट्रॉन धातुओं की तुलना में अधिक मजबूती से बंधे होते हैं; इसलिए, अर्धचालकों में कमरे के तापमान पर चालन इलेक्ट्रॉनों की सांद्रता धातुओं की तुलना में परिमाण के कई क्रम कम होती है। जर्मेनियम क्रिस्टल में पूर्ण शून्य तापमान के करीब, सभी इलेक्ट्रॉन बांड के निर्माण में व्यस्त रहते हैं। ऐसा क्रिस्टल विद्युत धारा का संचालन नहीं करता है।
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इलेक्ट्रॉन-छिद्र युग्म का निर्माण
बढ़ते तापमान या बढ़ती रोशनी के साथ, कुछ वैलेंस इलेक्ट्रॉनों को सहसंयोजक बंधनों को तोड़ने के लिए पर्याप्त ऊर्जा प्राप्त हो सकती है। तब क्रिस्टल में मुक्त इलेक्ट्रॉन (चालन इलेक्ट्रॉन) दिखाई देंगे। इसी समय, उन स्थानों पर रिक्तियां बनती हैं जहां बंधन टूट जाते हैं, जिन पर इलेक्ट्रॉनों का कब्जा नहीं होता है। इन रिक्तियों को "छिद्र" कहा जाता है।
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अर्धचालकों की अशुद्धता चालकता
अशुद्धियों की उपस्थिति में अर्धचालकों की चालकता को अशुद्धता चालकता कहा जाता है। अशुद्धता चालकता दो प्रकार की होती है - इलेक्ट्रॉनिक और छिद्र चालकता।
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इलेक्ट्रॉनिक और छेद चालकता.
यदि अशुद्धता की संयोजकता शुद्ध अर्धचालक से अधिक है, तो मुक्त इलेक्ट्रॉन प्रकट होते हैं। चालकता - इलेक्ट्रॉनिक, दाता अशुद्धता, एन-प्रकार अर्धचालक। यदि अशुद्धता की संयोजकता शुद्ध अर्धचालक की तुलना में कम है, तो बंधन टूट जाता है - छेद दिखाई देता है। चालकता छिद्र, स्वीकर्ता अशुद्धता, पी-प्रकार अर्धचालक है।
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निष्कर्ष: 1. आवेश वाहक - इलेक्ट्रॉन और छिद्र;
2. आवेश वाहकों के निर्माण की प्रक्रिया - तापन, रोशनी या अशुद्धियों का परिचय; 3.ओम का नियम पूरा नहीं हुआ; 4.तकनीकी अनुप्रयोग - इलेक्ट्रॉनिक्स।
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द्रवों में विद्युत धारा
इलेक्ट्रोलाइट्स को आमतौर पर संवाहक मीडिया कहा जाता है जिसमें विद्युत धारा का प्रवाह पदार्थ के स्थानांतरण के साथ होता है। इलेक्ट्रोलाइट्स में मुक्त आवेश के वाहक धनात्मक और ऋणात्मक आवेशित आयन होते हैं। इलेक्ट्रोलाइट्स अकार्बनिक एसिड, लवण और क्षार के जलीय घोल हैं।
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बढ़ते तापमान के साथ इलेक्ट्रोलाइट्स का प्रतिरोध कम हो जाता है, क्योंकि बढ़ते तापमान के साथ आयनों की संख्या बढ़ जाती है।
इलेक्ट्रोलाइट प्रतिरोध बनाम तापमान का ग्राफ़।
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इलेक्ट्रोलिसिस घटना
यह इलेक्ट्रोड पर इलेक्ट्रोलाइट्स में शामिल पदार्थों की रिहाई है; विद्युत क्षेत्र के प्रभाव में सकारात्मक रूप से चार्ज किए गए आयन (आयन) नकारात्मक कैथोड की ओर जाते हैं, और नकारात्मक चार्ज किए गए आयन (धनायन) एनोड पर सकारात्मक एनोड की ओर जाते हैं आयन अतिरिक्त इलेक्ट्रॉन छोड़ते हैं (ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया) कैथोड पर धनात्मक आयन लुप्त इलेक्ट्रॉन (रिडक्टिव) प्राप्त करते हैं।
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फैराडे के इलेक्ट्रोलिसिस के नियम.
इलेक्ट्रोलिसिस के नियम इलेक्ट्रोलाइट के माध्यम से विद्युत प्रवाह के पारित होने की पूरी अवधि के दौरान कैथोड या एनोड पर इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान जारी पदार्थ के द्रव्यमान को निर्धारित करते हैं। k पदार्थ का विद्युत रासायनिक समतुल्य है, जो संख्यात्मक रूप से इलेक्ट्रोड पर जारी पदार्थ के द्रव्यमान के बराबर होता है जब 1 C का चार्ज इलेक्ट्रोलाइट से गुजरता है।
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निष्कर्ष: 1. आवेश वाहक - धनात्मक और ऋणात्मक आयन;
2. आवेश वाहकों के निर्माण की प्रक्रिया - इलेक्ट्रोलाइटिक पृथक्करण; 3.इलेक्ट्रोलाइट्स ओम के नियम का पालन करते हैं; 4. इलेक्ट्रोलिसिस का अनुप्रयोग: अलौह धातुओं का उत्पादन (अशुद्धियों को हटाना - शोधन); इलेक्ट्रोप्लेटिंग - धातु पर कोटिंग्स का उत्पादन (निकल प्लेटिंग, क्रोम प्लेटिंग, गिल्डिंग, सिल्वरिंग, आदि); प्रतियाँ)।
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गैसों में विद्युत धारा
आइए कैपेसिटर को चार्ज करें और इसकी प्लेटों को इलेक्ट्रोमीटर से कनेक्ट करें। संधारित्र प्लेटों पर चार्ज अनिश्चित काल तक रहता है; एक संधारित्र प्लेट से दूसरे में कोई चार्ज स्थानांतरण नहीं होता है। इसलिए, संधारित्र प्लेटों के बीच की हवा धारा का संचालन नहीं करती है।
सामान्य परिस्थितियों में, किसी भी गैस द्वारा विद्युत धारा का संचालन नहीं होता है। आइए अब हम कंडेनसर की प्लेटों के बीच की जगह में एक जला हुआ बर्नर डालकर हवा को गर्म करें। इलेक्ट्रोमीटर करंट की उपस्थिति का संकेत देगा, इसलिए, उच्च तापमान पर, तटस्थ गैस अणुओं का हिस्सा सकारात्मक और नकारात्मक आयनों में टूट जाता है। इस घटना को गैस आयनीकरण कहा जाता है।
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किसी गैस के माध्यम से विद्युत धारा के प्रवाह को डिस्चार्ज कहा जाता है।
बाहरी आयनाइज़र की कार्रवाई के तहत मौजूद डिस्चार्ज आत्मनिर्भर नहीं है। यदि बाह्य आयनकारक की क्रिया जारी रहती है, तो एक निश्चित समय के बाद गैस में आंतरिक आयनीकरण (इलेक्ट्रॉन प्रभाव द्वारा आयनीकरण) स्थापित हो जाता है और निर्वहन स्वतंत्र हो जाता है।
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स्व-निर्वहन के प्रकार:
स्पार्क ग्लो कोरोना आर्क
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चिंगारी निकलना
पर्याप्त रूप से उच्च क्षेत्र शक्ति (लगभग 3 एमवी/एम) पर, इलेक्ट्रोड के बीच एक विद्युत चिंगारी दिखाई देती है, जो दोनों इलेक्ट्रोड को जोड़ने वाले एक चमकदार चमकते घुमावदार चैनल की तरह दिखती है। चिंगारी के पास की गैस उच्च तापमान तक गर्म हो जाती है और अचानक फैलती है, जिससे ध्वनि तरंगें प्रकट होती हैं और हमें एक विशिष्ट कर्कश ध्वनि सुनाई देती है।
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बिजली चमकना। एक सुंदर और खतरनाक प्राकृतिक घटना - बिजली - वातावरण में एक चिंगारी का निर्वहन है।
पहले से ही 18वीं शताब्दी के मध्य में, यह सुझाव दिया गया था कि गरज वाले बादल बड़े विद्युत आवेशों को ले जाते हैं और बिजली एक विशाल चिंगारी है, जो एक विद्युत मशीन की गेंदों के बीच की चिंगारी से आकार के अलावा अलग नहीं है। उदाहरण के लिए, यह रूसी भौतिक विज्ञानी और रसायनज्ञ मिखाइल वासिलीविच लोमोनोसोव (1711-1765) द्वारा बताया गया था, जो अन्य वैज्ञानिक मुद्दों के साथ-साथ वायुमंडलीय बिजली से भी निपटते थे।
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1802 में, रूसी भौतिक विज्ञानी वी.वी. पेत्रोव (1761-1834) ने पाया कि यदि आप एक बड़ी विद्युत बैटरी के खंभों पर चारकोल के दो टुकड़े जोड़ते हैं और, कोयले को संपर्क में लाते हुए, उन्हें थोड़ा अलग करते हैं, तो कोयले के सिरों के बीच एक चमकदार लौ बनेगी, और अंगारों के सिरे स्वयं सफेद गर्म हो जायेंगे, और चकाचौंध करने वाली रोशनी उत्सर्जित करेंगे।
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सन्दर्भ:
1. काबर्डिन ओ.एफ. भौतिकी: संदर्भ. सामग्री. पाठयपुस्तक छात्रों के लिए मैनुअल. - 5वां संस्करण, संशोधित। और अतिरिक्त - एम.: शिक्षा, 2003. वेबसाइट
सभी स्लाइड देखें
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विषय पर प्रस्तुति: "विभिन्न मीडिया में विद्युत प्रवाह" अलीसा क्रावत्सोवा, एमएल नंबर 1, मैग्नीटोगोर्स्क, 2009 द्वारा प्रस्तुत किया गया।स्लाइड 2
विद्युत धारा पांच अलग-अलग मीडिया में प्रवाहित हो सकती है: धातु वैक्यूम अर्धचालक तरल गैस
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धातुओं में विद्युत धारा: धातुओं में विद्युत धारा विद्युत क्षेत्र के प्रभाव में इलेक्ट्रॉनों की क्रमबद्ध गति है। प्रयोगों से पता चलता है कि जब किसी धातु चालक से धारा प्रवाहित होती है, तो कोई भी पदार्थ स्थानांतरित नहीं होता है, इसलिए, धातु आयन विद्युत आवेश के स्थानांतरण में भाग नहीं लेते हैं।
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टॉलमैन और स्टीवर्ट के प्रयोग इस बात का प्रमाण हैं कि धातुओं में इलेक्ट्रॉनिक चालकता होती है। पतले तार के बड़ी संख्या में घुमावों वाली एक कुंडली को अपनी धुरी के चारों ओर तेजी से घुमाया गया। कुंडल के सिरों को लचीले तारों का उपयोग करके एक संवेदनशील बैलिस्टिक गैल्वेनोमीटर जी से जोड़ा गया था। बिना मुड़े कुंडल की गति तेजी से धीमी हो गई, और इलेक्ट्रॉनों की जड़ता के कारण सर्किट में एक अल्पकालिक धारा उत्पन्न हो गई।
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निष्कर्ष: 1. धातुओं में आवेश वाहक इलेक्ट्रॉन होते हैं; 2. आवेश वाहकों के निर्माण की प्रक्रिया - संयोजकता इलेक्ट्रॉनों का समाजीकरण; 3.वर्तमान ताकत वोल्टेज के सीधे आनुपातिक और कंडक्टर प्रतिरोध के व्युत्क्रमानुपाती होती है - ओम का नियम संतुष्ट है; 4. धातुओं में विद्युत धारा का तकनीकी अनुप्रयोग: मोटरों, ट्रांसफार्मरों, जनरेटरों की वाइंडिंग, इमारतों के अंदर वायरिंग, विद्युत पारेषण नेटवर्क, विद्युत केबल।
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निर्वात में विद्युत धारा निर्वात एक अत्यधिक विरल गैस है जिसमें एक कण का औसत मुक्त पथ बर्तन के आकार से अधिक होता है, अर्थात अणु अन्य अणुओं से टकराए बिना बर्तन की एक दीवार से दूसरी दीवार तक उड़ जाता है। परिणामस्वरूप, निर्वात में कोई मुक्त आवेश वाहक नहीं होते हैं, और कोई विद्युत धारा उत्पन्न नहीं होती है। निर्वात में आवेश वाहक बनाने के लिए, थर्मिओनिक उत्सर्जन की घटना का उपयोग किया जाता है।
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थर्मल इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन एक गर्म धातु की सतह से इलेक्ट्रॉनों के "वाष्पीकरण" की घटना है। धातु ऑक्साइड से लेपित एक धातु सर्पिल को निर्वात में लाया जाता है, इसे विद्युत प्रवाह (तापदीप्त सर्किट) से गर्म किया जाता है और सर्पिल की सतह से इलेक्ट्रॉन वाष्पित हो जाते हैं, जिसकी गति को विद्युत क्षेत्र का उपयोग करके नियंत्रित किया जा सकता है।
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स्लाइड में दो-इलेक्ट्रोड लैंप का समावेश दिखाया गया है। इस लैंप को वैक्यूम डायोड कहा जाता है
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इस इलेक्ट्रॉन ट्यूब को वैक्यूम ट्रायोड कहा जाता है। इसमें एक तीसरा इलेक्ट्रोड है - एक ग्रिड, क्षमता का संकेत जिस पर इलेक्ट्रॉनों के प्रवाह को नियंत्रित किया जाता है।
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निष्कर्ष: 1. आवेश वाहक - इलेक्ट्रॉन; 2. आवेश वाहकों के निर्माण की प्रक्रिया - थर्मिओनिक उत्सर्जन; 3.ओम का नियम पूरा नहीं हुआ; 4.तकनीकी अनुप्रयोग - वैक्यूम ट्यूब (डायोड, ट्रायोड), कैथोड रे ट्यूब।
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अर्धचालकों में विद्युत धारा गर्म या रोशन होने पर, कुछ इलेक्ट्रॉन क्रिस्टल के भीतर स्वतंत्र रूप से घूमने में सक्षम हो जाते हैं, ताकि जब कोई विद्युत क्षेत्र लागू हो, तो इलेक्ट्रॉनों की दिशात्मक गति हो। अर्धचालक कंडक्टर और इंसुलेटर के बीच का मिश्रण हैं। अर्धचालक ठोस पदार्थ होते हैं जिनकी चालकता बाहरी स्थितियों (मुख्य रूप से ताप और प्रकाश) पर निर्भर करती है।
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जैसे-जैसे तापमान घटता है, धातुओं का प्रतिरोध कम हो जाता है। इसके विपरीत, अर्धचालकों में, घटते तापमान के साथ प्रतिरोध बढ़ता है और पूर्ण शून्य के करीब वे व्यावहारिक रूप से इन्सुलेटर बन जाते हैं। निरपेक्ष तापमान T पर शुद्ध अर्धचालक की प्रतिरोधकता ρ की निर्भरता।
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अर्धचालकों की आंतरिक चालकता जर्मेनियम परमाणुओं के बाहरी आवरण में चार कमजोर रूप से बंधे इलेक्ट्रॉन होते हैं। इन्हें वैलेंस इलेक्ट्रॉन कहा जाता है। क्रिस्टल जाली में, प्रत्येक परमाणु अपने चार निकटतम पड़ोसियों से घिरा होता है। जर्मेनियम क्रिस्टल में परमाणुओं के बीच का बंधन सहसंयोजक होता है, अर्थात यह वैलेंस इलेक्ट्रॉनों के जोड़े द्वारा किया जाता है। प्रत्येक वैलेंस इलेक्ट्रॉन दो परमाणुओं से संबंधित होता है, जर्मेनियम क्रिस्टल में वैलेंस इलेक्ट्रॉन धातुओं की तुलना में अधिक मजबूती से बंधे होते हैं; इसलिए, अर्धचालकों में कमरे के तापमान पर चालन इलेक्ट्रॉनों की सांद्रता धातुओं की तुलना में परिमाण के कई क्रम कम होती है। जर्मेनियम क्रिस्टल में पूर्ण शून्य तापमान के करीब, सभी इलेक्ट्रॉन बांड के निर्माण में व्यस्त रहते हैं। ऐसा क्रिस्टल विद्युत धारा का संचालन नहीं करता है।
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इलेक्ट्रॉन-छिद्र युग्म का निर्माण जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है या रोशनी बढ़ती है, कुछ वैलेंस इलेक्ट्रॉन सहसंयोजक बंधनों को तोड़ने के लिए पर्याप्त ऊर्जा प्राप्त कर सकते हैं। तब क्रिस्टल में मुक्त इलेक्ट्रॉन (चालन इलेक्ट्रॉन) दिखाई देंगे। इसी समय, उन स्थानों पर रिक्तियां बनती हैं जहां बंधन टूट जाते हैं, जिन पर इलेक्ट्रॉनों का कब्जा नहीं होता है। इन रिक्तियों को "छिद्र" कहा जाता है।
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अर्धचालकों की अशुद्धि चालकता अशुद्धियों की उपस्थिति में अर्धचालकों की चालकता को अशुद्धि चालकता कहा जाता है। अशुद्धता चालकता दो प्रकार की होती है - इलेक्ट्रॉनिक और छिद्र चालकता।
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इलेक्ट्रॉनिक और छेद चालकता. यदि अशुद्धता की संयोजकता शुद्ध अर्धचालक से अधिक है, तो मुक्त इलेक्ट्रॉन प्रकट होते हैं। चालकता - इलेक्ट्रॉनिक, दाता अशुद्धता, एन-प्रकार अर्धचालक। यदि अशुद्धता की संयोजकता शुद्ध अर्धचालक की तुलना में कम है, तो बंधन टूट जाता है - छेद दिखाई देता है। चालकता छिद्र, स्वीकर्ता अशुद्धता, पी-प्रकार अर्धचालक है।
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निष्कर्ष: 1. आवेश वाहक - इलेक्ट्रॉन और छिद्र; 2. आवेश वाहकों के निर्माण की प्रक्रिया - तापन, रोशनी या अशुद्धियों का परिचय; 3.ओम का नियम पूरा नहीं हुआ; 4.तकनीकी अनुप्रयोग - इलेक्ट्रॉनिक्स।
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तरल पदार्थों में विद्युत धारा इलेक्ट्रोलाइट्स को आमतौर पर संवाहक मीडिया कहा जाता है जिसमें विद्युत धारा का प्रवाह पदार्थ के स्थानांतरण के साथ होता है। इलेक्ट्रोलाइट्स में मुक्त आवेश के वाहक धनात्मक और ऋणात्मक आवेशित आयन होते हैं। इलेक्ट्रोलाइट्स अकार्बनिक एसिड, लवण और क्षार के जलीय घोल हैं।
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बढ़ते तापमान के साथ इलेक्ट्रोलाइट्स का प्रतिरोध कम हो जाता है, क्योंकि बढ़ते तापमान के साथ आयनों की संख्या बढ़ जाती है। इलेक्ट्रोलाइट प्रतिरोध बनाम तापमान का ग्राफ़।
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इलेक्ट्रोलिसिस की घटना इलेक्ट्रोड पर इलेक्ट्रोलाइट्स में शामिल पदार्थों की रिहाई है; विद्युत क्षेत्र के प्रभाव में धनात्मक रूप से आवेशित आयन (आयन) ऋणात्मक कैथोड की ओर प्रवृत्त होते हैं, और ऋणात्मक रूप से आवेशित आयन (धनायन) धनात्मक एनोड की ओर प्रवृत्त होते हैं। एनोड पर, नकारात्मक आयन अतिरिक्त इलेक्ट्रॉन (ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया) छोड़ देते हैं। कैथोड पर, सकारात्मक आयन लापता इलेक्ट्रॉन (कमी प्रतिक्रिया) प्राप्त करते हैं।
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फैराडे के इलेक्ट्रोलिसिस के नियम. इलेक्ट्रोलिसिस के नियम इलेक्ट्रोलाइट के माध्यम से विद्युत प्रवाह के पारित होने की पूरी अवधि के दौरान कैथोड या एनोड पर इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान जारी पदार्थ के द्रव्यमान को निर्धारित करते हैं। k पदार्थ का विद्युत रासायनिक समतुल्य है, जो संख्यात्मक रूप से इलेक्ट्रोड पर जारी पदार्थ के द्रव्यमान के बराबर होता है जब 1 C का चार्ज इलेक्ट्रोलाइट से गुजरता है।
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निष्कर्ष: 1. आवेश वाहक - धनात्मक और ऋणात्मक आयन; 2. आवेश वाहकों के निर्माण की प्रक्रिया - इलेक्ट्रोलाइटिक पृथक्करण; 3.इलेक्ट्रोलाइट्स ओम के नियम का पालन करते हैं; 4. इलेक्ट्रोलिसिस का अनुप्रयोग: अलौह धातुओं का उत्पादन (अशुद्धियों को दूर करना - शोधन); इलेक्ट्रोप्लेटिंग - धातु पर कोटिंग प्राप्त करना (निकल चढ़ाना, क्रोम चढ़ाना, सोना चढ़ाना, चांदी चढ़ाना, आदि); गैल्वेनोप्लास्टी - छीलने योग्य कोटिंग्स (राहत प्रतियां) का उत्पादन।
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गैसों में विद्युत धारा आइए संधारित्र को चार्ज करें और उसकी प्लेटों को इलेक्ट्रोमीटर से जोड़ें। संधारित्र प्लेटों पर चार्ज अनिश्चित काल तक रहता है; एक संधारित्र प्लेट से दूसरे में कोई चार्ज स्थानांतरण नहीं होता है। इसलिए, संधारित्र प्लेटों के बीच की हवा धारा का संचालन नहीं करती है। सामान्य परिस्थितियों में, किसी भी गैस द्वारा विद्युत धारा का संचालन नहीं होता है। आइए अब हम कंडेनसर की प्लेटों के बीच की जगह में एक जला हुआ बर्नर डालकर हवा को गर्म करें। इलेक्ट्रोमीटर करंट की उपस्थिति का संकेत देगा, इसलिए, उच्च तापमान पर, तटस्थ गैस अणुओं का हिस्सा सकारात्मक और नकारात्मक आयनों में टूट जाता है। इस घटना को गैस आयनीकरण कहा जाता है।
किसी माध्यम में विद्युत धारा उत्पन्न करने के लिए यह आवश्यक है:- इस माध्यम में आवेशित कणों की उपस्थिति;
- - बाहरी विद्युत क्षेत्र. ये स्थितियाँ अलग-अलग वातावरण में अलग-अलग तरह से पूरी होती हैं। आइए उनमें से कुछ पर विचार करें: - धातु; - तरल पदार्थ;.
- - गैसें।
- द्रवों में विद्युत धारा लवण, अम्ल और क्षार के वे विलयन जो विद्युत धारा का संचालन कर सकते हैं, कहलाते हैं.
- इलेक्ट्रोलाइट्स
- इलेक्ट्रोलाइट के माध्यम से विद्युत धारा का प्रवाह आवश्यक रूप से इलेक्ट्रोड की सतह पर ठोस या गैसीय अवस्था में किसी पदार्थ के निकलने के साथ होता है।.
- इलेक्ट्रोलीज़
- विद्युत धारा के पारित होने के दौरान Δt समय के दौरान इलेक्ट्रोड पर छोड़े गए पदार्थ का द्रव्यमान वर्तमान शक्ति और समय के समानुपाती होता है:
- m= kI∆t.
- इस समीकरण को इलेक्ट्रोलिसिस का नियम कहा जाता है। जारी पदार्थ के आधार पर गुणांक k कहा जाता है पदार्थ का विद्युत रासायनिक समतुल्य.
- चूँकि इस रासायनिक प्रक्रिया में लंबा समय लगता है (हमारे अनुभव में - 30 मिनट), इलेक्ट्रोलाइट से निकलने वाला तांबा (लाल जमा) कैथोड पर जमा हो जाता है। इस मामले में, इलेक्ट्रोलाइट, कैथोड में गए तांबे के अणुओं के बजाय, दूसरे इलेक्ट्रोड - एनोड के विघटन के कारण नए तांबे के अणुओं को प्राप्त करता है।
- इलेक्ट्रोलिसिस की घटना व्यवहार में लागू होती है
- - नमक के घोल से कई धातुएँ प्राप्त करने के लिए;
- - ऑक्सीकरण से सुरक्षा के लिए या सजावट के लिए - विभिन्न वस्तुओं और मशीन के हिस्सों को क्रोम, निकल, चांदी, सोना जैसी धातुओं की पतली परतों से लेपित किया जाता है;
- - गैल्वेनोप्लास्टी में - छीलने योग्य कोटिंग्स प्राप्त करना;
- - इलेक्ट्रॉनिक बोर्ड प्राप्त करने के लिए (सभी इलेक्ट्रॉनिक उत्पादों का आधार);
- - राहत सतहों से प्रतियां बनाने के लिए;
- - उच्च गुणवत्ता वाली मुद्रित पुस्तकों के लिए स्टीरियोटाइप प्राप्त करना।
- आर. टॉल्मन - टी. स्टू-आर्ट का अनुभव
- किसी चालक का प्रतिरोध तापमान के सीधे आनुपातिक होता है।
- विशिष्ट प्रतिरोध का ग्राफ
- तापमान पर निर्भर
- इसे सूत्रों द्वारा व्यक्त किया गया है:
- R=R0(1+ αt) , ρ = ρ0 (1+αt).
- यहाँ α प्रतिरोध का तापमान गुणांक है। इसके मान बहुत छोटे हैं और प्रतिरोधकता तालिका में परिभाषित हैं।
- शुद्ध धातुओं के लिए: α = 1/273 K-1.
- धातु के कंडक्टर में करंट से कंडक्टर का तापमान ही बढ़ जाता है, जिसके परिणामस्वरूप उसकी लंबाई बढ़ जाती है और कंडक्टर शिथिल हो जाता है।
- प्रतिरोधक थर्मामीटर
- अतिचालकता
- कुछ सामग्रियों की इस संपत्ति पर सख्ती से शून्य विद्युत प्रतिरोध होता है
- वे तापमान तक पहुँच जाते हैं
- एक निश्चित मूल्य से नीचे के दौरे। 26 हैं
- वर्तमान स्थिति।
- गैसों में विद्युत धारा
- अपनी सामान्य अवस्था में गैसें ढांकता हुआ होती हैं क्योंकि उनमें विद्युत रूप से तटस्थ परमाणु और अणु होते हैं और इसलिए वे बिजली का संचालन नहीं करते हैं।
- इस मामले में, पर्यावरण को एक बाहरी आयनाइज़र की आवश्यकता होती है।
- ऐसे आयनाइज़र की भूमिका हीटिंग और विकिरण द्वारा निभाई जाती है।
- गैसों के माध्यम से विद्युत धारा के प्रवाह को कहा जाता है गैस निर्वहन.
- गैर-आत्मनिर्भर गैस निर्वहन एक निर्वहन है जो विद्युत क्षेत्र की उपस्थिति में उत्पन्न होता है, केवल बाहरी आयनाइज़र के प्रभाव में मौजूद हो सकता है।
- स्वनिर्वहन - एक गैस डिस्चार्ज जिसमें वर्तमान वाहक गैस में होने वाली प्रक्रियाओं के परिणामस्वरूप उत्पन्न होते हैं जो गैस पर लागू वोल्टेज के कारण होते हैं।
- यानी, आयोनाइज़र के काम करना बंद करने के बाद भी यह डिस्चार्ज जारी रहता है।
- इस श्रेणी की किस्में:
- - चिंगारी;
- - चाप;
- - ताज;
- - सुलगना।
- चिंगारी निकलना
- यह विभिन्न आवेशों से आवेशित और बड़े संभावित अंतर वाले दो इलेक्ट्रोडों के बीच होता है। यह अल्पकालिक है, इसका तंत्र इलेक्ट्रॉनिक शॉक है।
- आकाशीय बिजली एक प्रकार का स्पार्क डिस्चार्ज है।
- यदि, किसी शक्तिशाली स्रोत से स्पार्क डिस्चार्ज प्राप्त करने के बाद, इलेक्ट्रोड के बीच की दूरी धीरे-धीरे कम हो जाती है, तो रुक-रुक कर होने वाला डिस्चार्ज निरंतर हो जाता है, जिसे गैस डिस्चार्ज का एक नया रूप कहा जाता है; चाप निर्वहन .
- प्रकाश
- वेल्डिंग
- बुध चाप.
- अत्यधिक अमानवीय विद्युत क्षेत्रों में, उदाहरण के लिए, एक टिप और एक विमान के बीच या एक बिजली लाइन के तार और पृथ्वी की सतह के बीच, गैसों में एक विशेष प्रकार का स्व-निर्वहन होता है,
- कोरोना डिस्चार्ज कहा जाता है।
- तड़ित - चालक(ऐसा अनुमान है कि पूरे विश्व के वायुमंडल में एक साथ लगभग 1,800 तूफ़ान आते हैं, जिससे प्रति सेकंड औसतन लगभग 100 बिजली गिरती है। इसलिए, बिजली संरक्षण एक महत्वपूर्ण कार्य है)।
- यह एक डिस्चार्ज है जो कम दबाव पर होता है।
- जैसे-जैसे दबाव कम होता है, इलेक्ट्रॉन का औसत मुक्त पथ बढ़ता है, और टकराव के बीच के समय के दौरान यह कम तीव्रता वाले विद्युत क्षेत्र में आयनीकरण के लिए पर्याप्त ऊर्जा प्राप्त करने का प्रबंधन करता है। डिस्चार्ज एक इलेक्ट्रॉन-आयन हिमस्खलन द्वारा किया जाता है।
- हीलियम नियॉन क्सीनन
- 1. इलेक्ट्रोलिसिस का अनुप्रयोग:
- https://fs00.infourok.ru/images/doc/161/185478/img7.jpg
- 2. टी. स्टीवर्ट - आर. टॉल्मन का अनुभव:
- https://fs00.infourok.ru/images/doc/86/103927/hello_html_m5ab75448.gif
- 3. प्रतिरोध ग्राफ:
- - https://ds04.infourok.ru/uploads/ex/0eea/000097a1-40f35dcb/310/img9.jpg
- 4. इलेक्ट्रोमीटर:
- http://edufuture.biz/images/e/e5/A16.28.jpg
- 5. जिपर:
- http://thinks-about-life.ru/wp-content/uploads/2012/02/molniya-1024x768.jpg
- 6.आर्क डिस्चार्ज:
- http://sony.iiteco.ru/http/ftpfolder/Tesla/tesla1.jpg
- http://900igr.net/dataai/fizika/Tok-v-razlichnykh-sredkh/0032-025-Dugovoj-razrjad.jpg
- 7.कोरोना डिस्चार्ज:
- https://www.estnauki.ru/images/stories/kor-razr.jpg
- http://turboz.ru/cmsdb/article_images/images/1194080299(1).jpg
- 8.बिजली की छड़:
- http://pandia.ru/text/77/296/images/image006_16.gif
- 9. ग्लो डिस्चार्ज:
- http://taurus-nsk.rf/wp-content/gallery/molnia_udarila_rightinbuttchicks/zashchita-ot-molnii-poselka.jpg
- 10. भौतिकी: पाठ्यपुस्तक। 10वीं कक्षा के लिए सामान्य शिक्षा संस्थान / जी.वाई.ए. मयाकिशेव, बी.बी. बुखोवत्सेव, एन.एन. सोत्स्की। - 10वां संस्करण। - एम.: शिक्षा, 2011. - 336 पी.
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