Проводник (физика) Википедия
У этого термина существуют и другие значения, см. Проводник.
Электрический провод с проводником из медиПроводни́к — вещество, среда, материал, хорошо проводящие электрический ток[1][2].
В проводнике имеется большое число свободных носителей заряда, то есть заряженных частиц, которые могут свободно перемещаться внутри объёма проводника и под действием приложенного к проводнику электрического напряжения создают ток проводимости[3]. Благодаря большому числу свободных носителей заряда и их высокой подвижности значение удельной электропроводности проводников велико.
С точки зрения электродинамики проводник — среда с большим на рассматриваемой частоте значением тангенса угла диэлектрических потерь (tgδ >> 1)[4], в такой среде сила тока проводимости много больше силы тока смещения. При этом под
Проводниками называют также части электрических цепей — соединительные провода[5], металлические шины и др.
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. Пример проводящих газов — ионизированный газ (плазма). Некоторые вещества, при нормальных условиях являющиеся изоляторами, при внешних воздействиях могут переходить в проводящее состояние, а именно проводимость полупроводников может сильно варьироваться при изменении температуры, освещённости, легировании и т. п.
Микроскопическое описание проводников связано с электронной теорией металлов. Наиболее простая модель описания проводимости известна с начала прошлого века и была развита Друде.
Проводники, в которых преобладает электронная проводимость, обусловленная движением электронов, относят к проводникам первого рода. К проводникам второго рода относят проводники с ионной проводимостью (электролиты).
См. также[ | ]
Примечания[ | ]
Сверхпроводник — Википедия
Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 13 ноября 2018; проверки требуют 7 правок. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 13 ноября 2018; проверки требуют 7 правок.В 1911 году голландский физик Камерлинг-Оннес обнаружил, что при охлаждении ртути в жидком гелии её сопротивление сначала меняется постепенно, а затем при температуре 4.1 К резко падает до нуля.
Сверхпроводник наименьшего размера был создан в 2010 году на основе органического сверхпроводника (BETS)2GaCl4[1][2], где аббревиатура «BETS» означает бисэтилендитиотетраселенафульвален. Созданный сверхпроводник состоит всего из четырёх пар молекул этого вещества при общей длине образца порядка 3,76 нм.
В зависимости от свойств сверхпроводники делят на три группы:
Фазовый переход в сверхпроводящее состояние[править | править код]
Переход вещества в сверхпроводящее состояние сопровождается изменением его тепловых свойств. Однако, это изменение зависит от рода рассматриваемых сверхпроводников. Так, для сверхпроводников Ι рода в отсутствие магнитного поля теплота перехода (поглощения или выделения) из сверхпроводящего состояния в обычное равна нулю, а следовательно терпит скачок теплоёмкость, что характерно для фазового перехода ΙΙ рода.
Эффект Мейснера[править | править код]
Даже более важным свойством сверхпроводника, чем нулевое электрическое сопротивление, является так называемый эффект Мейснера, заключающийся в выталкивании сверхпроводником магнитного потока rotB=0{\displaystyle rotB=0} . Из этого экспериментального наблюдения делается вывод о существовании незатухающих токах внутри сверхпроводника, которые создают внутреннее магнитное поле, противоположно направленное внешнему, приложенному магнитному полю и компенсирующее его.
В представленной ниже таблице перечислены некоторые сверхпроводники и характерные для них величины критической температуры (Tc) и предельного магнитного поля (Bc).
| Название материала | Критическая температура Tc{\displaystyle T_{c}}, К | Критическое поле Bc{\displaystyle B_{c}}, Тл | Год опубликования обнаружения сверхпроводимости |
|---|---|---|---|
| Сверхпроводники I рода | |||
| Pb (свинец) | 7,26[3] | 0,08[4] | 1913[3] |
| Sn (олово) | 3,69[3] | 0,031[4] | 1913[3] |
| Ta (тантал) | 4,38[3] | 0,083[4] | 1928[3] |
| Al (алюминий) | 1,18[3] | 0,01[4] | 1933[3] |
| Zn (цинк) | 0,88[4] | 0,0053[4] | |
| W (вольфрам) | 0,01[4] | 0,0001[4] | |
| Сверхпроводники 1.5 рода | |||
| Ведутся поиски по теоретической модели[5] | |||
| Сверхпроводники II рода | |||
| Nb (ниобий) | 9,20[3] | 0,4[4] | 1930[3] |
| V3Ga | 14,5[4] | >35[4] | |
| Nb3Sn | 18,0[4] | >25[4] | |
| (Nb3Al)4Ge | 20,0[4] | ||
| Nb3Ge | 23[4] | ||
| GeTe | 0,17[4] | 0,013[4] | |
| SrTiO3 | 0,2—0,4[4] | ||
| MgB2 (Диборид магния) | 39 | ? | 2001 |
| H2S (сероводород) | 203[6] | 72[6] | 2015[6] |
- Квантовый компьютер использует кубиты, основанные на сверхпроводниках.
- Сверхпроводники также используют для создания мощного магнитного поля , к примеру ITER (Международный Экспериментальный Термоядерный Реактор) в котором сверхпроводники создавая магнитное поле удерживают высокотемпературную плазму, не давая ей контактировать с стенками реактора.
- Hirsch J.E., Maple M.B., Marsiglio F. Superconducting materials classes: Introduction and overview // Physica C: Superconductivity and its Applications. — 2015. — Vol. 514. — P. 1-8. — ISSN 09214534. — DOI:10.1016/j.physc.2015.03.002.
- Hamlin J.J. Superconductivity in the metallic elements at high pressures // Physica C: Superconductivity and its Applications. — 2015. — Vol. 514. — P. 59-76. — ISSN 09214534. — DOI:10.1016/j.physc.2015.02.032.
- White B.D., Thompson J.D., Maple M.B. Unconventional superconductivity in heavy-fermion compounds // Physica C: Superconductivity and its Applications. — 2015. — Vol. 514. — P. 246-278. — ISSN 09214534. — DOI:10.1016/j.physc.2015.02.044.
- Kubozono Yoshihiro, Goto Hidenori, Jabuchi Taihei, Yokoya Takayoshi, Kambe Takashi, Sakai Yusuke, Izumi Masanari, Zheng Lu, Hamao Shino, Nguyen Huyen L.T., Sakata Masafumi, Kagayama Tomoko, Shimizu Katsuya. Superconductivity in aromatic hydrocarbons // Physica C: Superconductivity and its Applications. — 2015. — Vol. 514. — P. 199-205. — ISSN 09214534. — DOI:10.1016/j.physc.2015.02.015.
- Griveau Jean-Christophe, Colineau Éric. Superconductivity in transuranium elements and compounds // Comptes Rendus Physique. — 2014. — Vol. 15. — P. 599-615. — ISSN 16310705. — DOI:10.1016/j.crhy.2014.07.001.
- ↑ K. Clark, A. Hassanien, S. Khan, K.-F. Braun, H. Tanaka and S.-W. Hla.
- ↑ Юрий Ерин. Создан сверхпроводник, состоящий всего из 8 молекул вещества (рус.). Элементы.ру (19 апреля 2010). Дата обращения 19 апреля 2010. Архивировано 26 августа 2011 года.
- ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 В. Л. Гинзбург, Е. А. Андрюшин. Глава 1. Открытие сверхпроводимости // Сверхпроводимость. — 2-е издание, переработанное и дополненное. — Альфа-М, 2006. — 112 с. — 3000 экз. — ISBN 5-98281-088-6.
- ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 Сверхпроводник — статья из Большой советской энциклопедии
- ↑ Физики представили теорию полуторной сверхпроводимости
- ↑ 1 2 3 A. P. Drozdov, M. I. Eremets, I. A. Troyan, V. Ksenofontov, S. I. Shylin. Conventional superconductivity at 203 kelvin at high pressures in the sulfur hydride system // Nature. — Т. 525, вып. 7567. — С. 73–76. — DOI:10.1038/nature14964.
Проводники и изоляторы
Физика > Проводники и изоляторы
Изучите проводники и изоляторы – умение материала проводить ток. Узнайте, чем отличаются проводники от изоляторов, удельное сопротивление, электрический заряд.
По умению проводить ток, материалы делят на проводники и изоляторы.
Задача обучения
- Различать проводники и изоляторы среди обычных материалов.
Основные пункты
- Сопротивление – физическое свойство, измеряющее способность материала переносить ток.
- Проводники вмещают электрические заряды, которые при влиянии разности потенциалов перемещаются в направлении одного из полюсов. Это электрический ток.
- Изоляторы – материалы, в которых внутренний заряд лишен свободного передвижения и не может проводить электрический ток.
Термины
- Удельное сопротивление – сопротивление электрическому току.
- Изолятор – вещество, не передающее тепло, звук или электричество.
- Проводник – вмещает подвижные электрические заряды.
Обзор
Все материалы делятся на изоляторы и проводники. Эта классификация основывается на удельном сопротивлении.
Изолятор – материал, где электрические заряды лишены свободного передвижения. А в проводнике этот поток возможен и движется в одном или нескольких направлениях.
Проводники
Все проводники располагают электрическими зарядами, которые при влиянии разности в потенциалах движутся в сторону одного из полюсов. Положительные заряды устремлены к отрицательному концу, а отрицательные к положительному. Этот поток – электрический ток.
Ионные вещества и растворы способны проводить электричество, но максимальную проводимость предоставляют металлы. В проводах часто используют медь, так как она обеспечивает отличную проводимость и дешево стоит. Но для высокой проводимости иногда используют позолоченные провода.
У каждого проводника есть предел мощности (объем тока, который может переносить).
Изоляторы
Это материалы, где внутренний заряд лишен возможности свободного передвижения, а значит, не может проводить электрический ток. Мы не располагаем идеальным изолятором с бесконечным удельным сопротивлением. Зато можно использовать стекло, бумагу и тефлон.
У изоляторов также есть физические пределы. Если на них воздействовать огромным количеством напряжения, то случится электрический пробой (электричество пробивается сквозь материал).
Этот провод представлен сердечником из меди (проводник) и полиэтиленовым покрытием (изолятор). Медь пропускает ток, а полиэтилен гарантирует, что ток не выйдет за пределы кабеля
Сообщение на тему: Проводники электрического тока
Сообщение на тему: Проводники электрического тока |
Каждый человек, постоянно пользуясь электроприборами, сталкивается с:
1. проводниками, которые пропускают электрический ток;
2. диэлектриками, обладающими изоляционными свойствами;
3. полупроводниками, сочетающими в себе характеристики первых двух типов веществ и изменяющие их в зависимости от приложенного управляющего сигнала.
Отличительной чертой каждой из перечисленных групп является свойство электропроводности.
Что такое проводник
К проводникам относят те вещества, которые имеют в своей структуре большое количество свободных, а не связанных электрических зарядов, способных начинать движение под воздействием приложенной внешней силы. Они могут быть в твердом, жидком или газообразном состоянии.
Если взять два проводника, между которыми образована разность потенциалов и подключить внутри них металлическую проволоку, то сквозь нее потечет электрический ток. Его носителями станут свободные электроны, не удерживаемые связями атомов. Они характеризуютвеличину электрической проводимости или способность любого вещества пропускать через себя электрические заряды — ток.
Значение электрической проводимости обратно пропорционально сопротивлению вещества и измеряется соответствующей единицей: сименсом (См).
1 См=1/1 Ом.
В природе носителями зарядов могут быть:
электроны;
ионы;
дырки.
По этому принципу электропроводность подразделяют на:
электронную;
ионную;
дырочную.
Качество проводника позволяет оценить зависимость протекающего в нем тока от значения приложенного напряжения. Ее принято называть по обозначению единиц измерения этих электрических величин — вольтамперной характеристикой.