Информационные источники (основные учебники по предмету)

Физика. Урок№16. Гр№21.

Тема программы: Электрический ток в различных средах.

Тема урока: Зависимость сопротивления металлических проводников от температуры. Явление сверхпроводимости.

Цель урока: Рассмотреть зависимость сопротивления металлических проводников от температуры. Явление сверхпроводимости.

План.

Зависимость сопротивления металлических проводников от температуры.

Явление сверхпроводимости.

Применение явления сверхпроводимости.

Содержание темы.

Прежде чем прочитать ответ, попытайтесь самостоятельно ответить на вопросы.

ВОПРОС. Скажите, а какие процессы происходят в твердом теле при повышении температуры?

ОТВЕТ:при повышении температуры твердого тела увеличивается интенсивность колебаний ионов кристаллической решетки.

А теперь представьте кристаллическую решетку металлического проводника: увеличение температуры приводит к увеличению интенсивности колебаний ионов решетки, при этом под действием внешнего электрического поля в проводнике упорядоченно движется электроны.К чему это приводит?

ОТВЕТ:чем выше температура тела, в данном случае проводника, тем интенсивнее колебания ионов кристаллической решетки и тем чаще электроны сталкиваются с ними.

СЛЕДОВАТЕЛЬНО: с повышением температуры сопротивление металлических проводников ….. УВЕЛИЧИВАЕТСЯ.

ОПЫТ:стальная спираль ( d = 0,3 мм, ℓ = 0,5 м) включается в цепь последовательно с индикатором – автомобильной лампочкой ( 6 В, 21 Вт). Спираль нагревают спиртовкой.

ВЫВОД: яркость свечения лампы, включенной последовательно

со стальной спиралью, уменьшается при нагревании спирали и увеличивается при ее охлаждении.

Экспериментально установлено, что для большинства чистых металлов с ростом температуры сопротивление увеличивается приблизительно по линейному закону

R = R₀( 1 + α_ΔТ), где R₀–сопротивление проводника при 0° С; α –температурный коэффициент сопротивления, который показывает изменение сопротивления проводника по сравнению с сопротивлением при 0° С.

α = ( R - R₀)/ R_0ΔТ.

Температурные коэффициенты сопротивления чистых металлов мало отличаются друг от друга и примерно равны 1/273 К^-1≈ 0,004 К^-1

У сплавов могут быть значения больше или меньше. Зависимость сопротивления металлических проводников от температуры используется при устройстве термометров (термосопротивлений). (слайд). Преимущества таких термометров высокая точность (до 0,001К) и возможность измерения ими высоких и очень низких температур. Так платиновым термометром можно измерять температуру от -269°С до 1063°С.

Мы уже знаем что с понижением температуры сопротивление металлических проводников уменьшается.

ВОПРОС: что произойдет с сопротивлением, если температура проводника будет приближаться к абсолютному нулю?

ОТВЕТ: сопротивление будет уменьшаться.

На этот вопрос дал ответ голландский физик Г. Камерлинг - Оннес.

ВОПРОС:что обнаружил Камерлинг – Оннес при постепенном

, что при постепенном охлаждении сопротивление ртути уменьшается по линейному закону только до температуры 4,15 К, а затем исчезает . Это явление получило название сверхпроводимости.

ЗАПОМНИ: температуру, при которой ряд веществ переходит в

сверхпроводящее состояние называют критической.

ВОПРОС: какие вещества, кроме ртути обладают свойством

сверхпроводимости?

ОТВЕТ:сверхпроводимость была обнаружена у свинца, цинка, олова, алюминия и других металлов, а также у некоторых сплавов.

ВОПРОС: какими свойствами обладают вещества в сверхпроводящем состоянии?

Ответ: В сверхпроводящем состоянии вещества обладают чрезвычайно интересными свойствами. Если в кольцевом проводнике находящемся в сверхпроводящем состоянии, создать ток, азатем отключить источник тока, то сила этотго тока не изменяется неограниченно долго.

2) внутри сверхпроводника невозможно создать магнитное поле. Внешнее магнитное поле не проникает внутрь проводника, поскольку при любом изменении магнитного потока в сверхпроводниках возникают индукционные токи, которые по закону Ленца компенсируют эти изменения.

3) магнитное поле разрушает состояние сверхпроводимости. Чем сильнее сверхпроводник охлажден ниже температуры перехода в сверхпроводящее состояние, тем сильнее и «критическое» магнитное поле, при котором исчезает сверхпроводимость. Магнитным полем, разрушающим сверхпроводимость, может быть и поле самого тока в сверхпроводнике.

ВОПРОС: где применяют сверхпроводящие материала?

Проволоку из сверхпроводящего материала используют для изготовления соленоидов. Пропуская через них большой ток, можно получить сильные магнитные поля. Такие соленоиды почти не рассеивают тепла, в то время как в соленоидах с обычной ( несверхпроводящей) обмоткой при получении сильных полей выделяется огромное количество тепла.

Разрушение сверхпроводимости сильными магнитными полями делает возможным создание переключающих устройств – криотронов, которые служат в качестве6 элементов памяти счетных машин;

В ряде сверхпроводников ( сплавы Nв – Sn, Ti – V) разрушение сверхпроводимости наступает в очень сильных магнитных полях; такие сверхпроводники могут быть использованы для изготовления сверхпроводящих магнитов;

Сверхпроводники нашли применение при создании семейства сверхчувствительных измерительных приборов ( сверхпроводящие квантовые интерференционные детекторы), которые используют в медико-биологических исследованиях ( с их помощью удается определить характеристики очень слабых магнитных полей, возникающих при работе сердца и мозга).

Электронная теория проводимости металлов не смогла объяснить явление сверхпроводимости. Это было объяснено с позиций квантовой физики.

РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ.

1. Сопротивление медного провода при 20°С равно 50 Ом. Определить

его сопротивление при - 30°С ( α = 0,004 К^-1).

R₁ = R₀ ( 1 + αt₁),

R₂ = R₁ ( 1 + αt₂)/ αt₁

R₂ = R₀ ( 1 + αt₂), R₂ = 40,74 Ом.

2. Сопротивление вольфрамовой нити лампы накаливания при

температуре 20°С равно 20 Ом, а при 3000°С равно 250 Ом.

Определить температурный коэффициент сопротивления вольфрама.

R₁ = R₀ (1 + αt₁),

R₂ = R₀ (1 + αt₂),

R₁/ R₂ = (1 + αt₁)/ (1 + αt₂),

α = (R₂ - R₁ ) /R₁t₂ – R₂t₁

План.

Информационные источники (основные учебники по предмету)

1.Мякишев Г.Я. Физика: учебник для 10 класс общеобразоват. учреждений: базовый уровнь / Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев, Н.Н Сотский; под ред. Н.А. Парфентьевой. – 2 изд., – М.: Просвещение, 2016. –416 с.

2.Мякишев Г.Я. Физика. 11 класс: учеб. для общеобразоват. учреждений: базовый уровнь / Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев, В.М. Чаругин; под ред. Н.А. Парфентьевой. – 3 изд. – М.: Просвещение, 2016. - 432 с.

3.Рымкевич А.П. Задачник: сборник для учащихся общеобразовательных учреждений. – М., «Дрофа» 2008.

Ресурсы сети Интернет.

Электронные учебники, обучающие программы

1.Мякишев Г.Я. Физика: учебник для 10 класс общеобразоват. учреждений: базовый и профил. уровни / Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев, Н.Н Сотский; под ред. В.И. Николаева, Н.А. Парфентьевой. – 19 изд., – М.: Просвещение, 2010. –366 с.

2.Мякишев Г.Я. Физика. 11 класс: учеб. для общеобразоват. учреждений: базовый и профил. уровни / Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев, В.М. Чаругин; под ред. Н.А. Парфентьевой. – 23 изд.,– М.: Просвещение, 2008. - 339 с.

3.Физика. Задачник 10-11 класс: пособие для общеобразовательных учреждений/ Рымкевич А.П. –10 изд., стереотип. М., «Дрофа» 2006.-188с.

4.1С: Образовательная коллекция. Открытая физика 1.1

«Открытая физика» http://www.physics.ru/

5.«Виртуальный методический кабинет учителя физики и астрономии»

http://www.gomulina.orc.ru/

Д.З. выуч.§109.реш.стр.361.А2. Мякишев Г.Я. Физика: учебник для 10 класс общеобразоват. учреждений: базовый уровнь / Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев, Н.Н Сотский; под ред. Н.А. Парфентьевой. – 2 изд., – М.: Просвещение, 2016. –416 с.

Вопросы :

Дата добавления: 2020-11-23; просмотров: 46; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

Мы поможем в написании ваших работ!