Właściwości Właściwości elektryczne elektryczne

materiimaterii

Damian Lubocki kl. IIaDamian Lubocki kl. IIa

Spis treściSpis treści WstępWstęp Materia – co to takiego ?Materia – co to takiego ? Cechy materii – elektrycznośćCechy materii – elektryczność PrzewodnikiPrzewodniki Izolatory – DielektrykiIzolatory – Dielektryki PółprzewodnikiPółprzewodniki NadprzewodnikiNadprzewodniki ZakończenieZakończenie

Materia Materia - - materiałmateriał

W fizyce klasycznej materią W fizyce klasycznej materią określa się wszystko co określa się wszystko co posiada masę i znajduje się w posiada masę i znajduje się w danej przestrzeni. Natomiast w danej przestrzeni. Natomiast w fizyce współczesnej materią fizyce współczesnej materią nazywamy wszystko co nazywamy wszystko co posiada energię i pęd. Na posiada energię i pęd. Na przykład FOTON, który jest przykład FOTON, który jest cząstką materii ale nie posiada cząstką materii ale nie posiada masy. masy.

Obecnie fizycy nie przykładają Obecnie fizycy nie przykładają dużej uwagi do zdefiniowania dużej uwagi do zdefiniowania pojęcia "materii", ponieważ nie pojęcia "materii", ponieważ nie jest to potrzebne do opisu jest to potrzebne do opisu zjawisk.zjawisk.

Właściwości materiiWłaściwości materii

STANY SKUPIENIA STANY SKUPIENIA MATERIIMATERII

Zmysłowa Zmysłowa percepcja materiipercepcja materii

MasaMasa CiężarCiężar ObjętośćObjętość GęstośćGęstość WytrzymałośćWytrzymałość

PlastycznośćPlastyczność SprężystośćSprężystość KruchośćKruchość RozpuszczalnośćRozpuszczalność Przewodzenie ciepłaPrzewodzenie ciepła Przewodzenie Przewodzenie

elektrycznościelektryczności Temperatura Temperatura

topnienia i wrzeniatopnienia i wrzenia

Cecha materii - Cecha materii - elektrycznośćelektryczność

Właściwości elektryczne danej substancji Właściwości elektryczne danej substancji związane są z jej przewodnością właściwą oraz związane są z jej przewodnością właściwą oraz przenikalnością elektryczną. Są to wielkości przenikalnością elektryczną. Są to wielkości fizyczne charakteryzujące daną substancje. fizyczne charakteryzujące daną substancje. Ich wartość zależy m.in. od temperatury.Ich wartość zależy m.in. od temperatury.

Ponadto Ponadto przewodność właściwaprzewodność właściwa jest zależna jest zależna od rodzaju i gęstości swobodnych ładunków. od rodzaju i gęstości swobodnych ładunków. Przenikalność elektrycznaPrzenikalność elektryczna natomiast związana natomiast związana jest nie z ładunkami swobodnymi ale z jest nie z ładunkami swobodnymi ale z elektronami związanymi w atomach i elektronami związanymi w atomach i cząsteczkach. cząsteczkach.

Przewodniki prądu Przewodniki prądu elektrycznegoelektrycznego

Ze względu na różną przewodność Ze względu na różną przewodność prądu wszelkie substancje możemy prądu wszelkie substancje możemy podzielić na:podzielić na:

PrzewodnikiPrzewodniki Izolatory – DielektrykiIzolatory – Dielektryki PółprzewodnikiPółprzewodniki NadprzewodnikiNadprzewodniki

PrzewodnikiPrzewodniki

Przewodnik elektryczny – substancja, która Przewodnik elektryczny – substancja, która dobrze przewodzi prąd elektryczny, na dobrze przewodzi prąd elektryczny, na zasadzie przenoszenia prądu przez elektrony.zasadzie przenoszenia prądu przez elektrony.

Budowa wewnętrznaBudowa wewnętrzna

Przewodniki zbudowane Przewodniki zbudowane są z atomów, od których są z atomów, od których łatwo odrywają się łatwo odrywają się elektrony walencyjne elektrony walencyjne tworzące wewnątrz tworzące wewnątrz przewodnika gaz przewodnika gaz elektronowy. Budowa elektronowy. Budowa przewodnika przewodnika charakteryzuje się tym, charakteryzuje się tym, że elektrony nie są z że elektrony nie są z niczym powiązane, a co niczym powiązane, a co za tym idzie mogą się za tym idzie mogą się swobodnie poruszać. swobodnie poruszać. Dzięki temu substancja Dzięki temu substancja o takiej budowie jest o takiej budowie jest dobrym przewodnikiem dobrym przewodnikiem prądu.prądu.

DoświadczenieDoświadczenie

Przykłady Przykłady przewodnikówprzewodników

Do najpopularniejszych Do najpopularniejszych przewodników należą metale:przewodników należą metale:

Srebro– jest Srebro– jest niemal idealnym niemal idealnym przewodnikiem, przewodnikiem, ma najmniejszy ma najmniejszy opór elektryczny.opór elektryczny.

WłaściwościWłaściwości

Srebro jest białym, Srebro jest białym, lśniącym metalem.lśniącym metalem.Pierwiastek ten nie Pierwiastek ten nie jest aktywny jest aktywny chemicznie lecz chemicznie lecz rozpuszcza się w rozpuszcza się w stężonym kwasie stężonym kwasie siarkowym i siarkowym i azotowym. W azotowym. W normalnych normalnych temperaturach z temperaturach z wodą i tlenem nie wodą i tlenem nie reaguje. reaguje.

Srebro występuje Srebro występuje najczęściej w postaci najczęściej w postaci związków razem z związków razem z rudami ołowiu, miedzi, rudami ołowiu, miedzi, cynku i złota. Jako cynku i złota. Jako czysty metal spotyka czysty metal spotyka się je dość rzadko. się je dość rzadko. Najbardziej znane, Najbardziej znane, eksploatowane od eksploatowane od wieków złoża, wieków złoża, występują w Peru i występują w Peru i Norwegii.Norwegii.

CiekawostkaCiekawostka

Siarka i siarczki Siarka i siarczki atakują srebro i atakują srebro i niszczą jego niszczą jego powierzchnię powierzchnię tworząc siarczek tworząc siarczek srebra. Przekonać srebra. Przekonać się o tym mogą ci, się o tym mogą ci, którzy używają którzy używają srebrnych łyżeczek srebrnych łyżeczek do jedzenia jajek do jedzenia jajek gdyż żółtko jaj gdyż żółtko jaj zawiera duże ilości zawiera duże ilości siarki. siarki.

CiekawostkaCiekawostka

Nazwa łacińska Nazwa łacińska srebra pochodzi od srebra pochodzi od słowa słowa argentum - argentum - jasny, biały.jasny, biały.

ZastosowaniaZastosowania Powszechnie znanym Powszechnie znanym

wykorzystaniem srebra jest wykorzystaniem srebra jest użycie go w wyrobach użycie go w wyrobach jubilerskich. Metal ten zwykle jubilerskich. Metal ten zwykle stapia się z innymi w celu stapia się z innymi w celu zwiększenia twardości i zwiększenia twardości i wytrzymałości stopu. Srebro wytrzymałości stopu. Srebro wykorzystywane jest również wykorzystywane jest również jako warstwa odbijająca w jako warstwa odbijająca w niektórych lustrach. Ze względu niektórych lustrach. Ze względu na mały opór elektryczny na mały opór elektryczny używane jest w przemyśle używane jest w przemyśle elektrotechnicznym. Niektóre elektrotechnicznym. Niektóre związki tego pierwiastka są związki tego pierwiastka są stosowane są jako środki stosowane są jako środki bakteriobójcze. bakteriobójcze.

Inne przewodniki:Inne przewodniki:

GrafitGrafit ŻelazoŻelazo StalStal AluminiumAluminium Złoto Złoto MiedźMiedź

Izolatory - DielektrykiIzolatory - Dielektryki

Izolator elektryczny to materiał, który nie Izolator elektryczny to materiał, który nie przewodzi prądu elektrycznegoprzewodzi prądu elektrycznego

Budowa wewnętrznaBudowa wewnętrzna

Izolator Izolator elektryczny nie elektryczny nie posiada w posiada w swojej budowie swojej budowie wolnych wolnych elektronów, elektronów, które mogłyby które mogłyby przenosić prąd.przenosić prąd.

Inne rodzaje izolatorówInne rodzaje izolatorów

Izolator energetyczny – izoluje linie Izolator energetyczny – izoluje linie energetyczneenergetyczne

Izolator ciepła – produkt o małej Izolator ciepła – produkt o małej przewodności ciepłaprzewodności ciepła

PółprzewodnikiPółprzewodniki

Półprzewodniki, Półprzewodniki, substancje zachowujące substancje zachowujące się w pewnych się w pewnych warunkach jak warunkach jak dielektryk, a w innych dielektryk, a w innych jak przewodnik w jak przewodnik w zależności od czynników zależności od czynników zewnętrznych zewnętrznych

Budowa wewnętrzna Budowa wewnętrzna

Budowa wewnętrzna Budowa wewnętrzna półprzewodnika jest półprzewodnika jest podobna do podobna do izolatora. Różnica izolatora. Różnica polega tylko na tym, polega tylko na tym, że elektrony że elektrony półprzewodnika półprzewodnika łatwiej odrywają się łatwiej odrywają się od jąder atomów.od jąder atomów.

WłaściwościWłaściwości

Silna zależność Silna zależność właściwości od właściwości od oddziaływań oddziaływań zewnętrznych - zewnętrznych - oświetlenia, oświetlenia, ogrzewania. ogrzewania. Podgrzewając lub Podgrzewając lub ochładzając ochładzając półprzewodnik półprzewodnik możemy sprawić, iż możemy sprawić, iż będzie on działał jak będzie on działał jak przewodnik lub przewodnik lub izolator. izolator.

Wraz ze zmianą Wraz ze zmianą temperatury temperatury półprzewodnik zmienia półprzewodnik zmienia swoje właściwościswoje właściwości

Przykłady Przykłady półprzewodnikówpółprzewodników

Krzem – Krzem – półmetal uznany półmetal uznany za za półprzewodnikpółprzewodnik

German – German – półmetal uznany półmetal uznany za za półprzewodnikpółprzewodnik

ZastosowanieZastosowanie

Laser Laser półprzewodnikowy półprzewodnikowy używany w używany w napędach dysków napędach dysków CDCD

Diody – emitujące Diody – emitujące promieniowanie promieniowanie światła widzialnegoświatła widzialnego

Nadprzewodniki - Nadprzewodniki - nadprzewodnictwonadprzewodnictwo

Nadprzewodnictwo to zjawisko Nadprzewodnictwo to zjawisko polegające na zaniku oporu polegające na zaniku oporu elektrycznego przewodników w elektrycznego przewodników w pewnych warunkach.pewnych warunkach.

Odkrycie zjawiska Odkrycie zjawiska nadprzewodnictwanadprzewodnictwa

Nadprzewodnictwo wydawało się wyjątkiem Nadprzewodnictwo wydawało się wyjątkiem w roku 1911, kiedy je przypadkowo odkrył w roku 1911, kiedy je przypadkowo odkrył Heike Kammerlingh Onnes, uczony Heike Kammerlingh Onnes, uczony holenderski, który badał zależność oporu holenderski, który badał zależność oporu rtęci od temperatury dla bardzo niskich rtęci od temperatury dla bardzo niskich temperatur, bliskich zera bezwzględnego. W temperatur, bliskich zera bezwzględnego. W temperaturze 4,2K nieoczekiwanie opór temperaturze 4,2K nieoczekiwanie opór elektryczny drutu wykonanego z zestalonej elektryczny drutu wykonanego z zestalonej rtęci po prostu zniknął, a prąd płynął bez rtęci po prostu zniknął, a prąd płynął bez strat energii.strat energii.

Wkrótce okazało się, że nie tylko rtęć, ale i Wkrótce okazało się, że nie tylko rtęć, ale i inne metale i ich stopy mają własności inne metale i ich stopy mają własności nadprzewodzące poniżej pewnej nadprzewodzące poniżej pewnej temperatury, nazwanej temperaturą temperatury, nazwanej temperaturą krytyczną Tkrytyczną Tcc. Dla rtęci temperatura . Dla rtęci temperatura krytyczna wynosiła 4,2K. Dla innych metali krytyczna wynosiła 4,2K. Dla innych metali wartości temperatur krytycznych były wartości temperatur krytycznych były zróżnicowane. zróżnicowane.

Rodzaje Rodzaje nadprzewodnictwanadprzewodnictwa

Nadprzewodnictwo Nadprzewodnictwo niskotemperaturowniskotemperaturowe - odkryte w 1911. e - odkryte w 1911. Występuje w Występuje w temperaturach temperaturach poniżej 30 poniżej 30 kelwinów, dla kelwinów, dla czystych metali i czystych metali i stopów stopów metalicznych metalicznych będących w będących w większości większości nadprzewodnikami nadprzewodnikami

Nadprzewodnictwo Nadprzewodnictwo wysokotemperaturowwysokotemperaturowe – występuje w e – występuje w temperaturze powyżej temperaturze powyżej 30 kelwinów, ten typ 30 kelwinów, ten typ nadprzewodnictwa nadprzewodnictwa wykazują materiały wykazują materiały tlenkowe o tlenkowe o charakterze ceramik i charakterze ceramik i będące będące nadprzewodnikami nadprzewodnikami (taki nadprzewodnik (taki nadprzewodnik można zbudować można zbudować nawet w szkole).nawet w szkole).

Technologia Technologia przyszłościprzyszłości

Folder Technologia Folder Technologia przyszłościprzyszłości

Postęp nauki przyczynia się do Postęp nauki przyczynia się do poznawania substancji, które poznawania substancji, które umożliwiają bezstratny przepływ prądu umożliwiają bezstratny przepływ prądu w coraz wyższych temperaturach. w coraz wyższych temperaturach. Wciąż jednak jest to temperatura zbyt Wciąż jednak jest to temperatura zbyt niska dla praktycznych zastosowań i niska dla praktycznych zastosowań i wykorzystanie nadprzewodników jest wykorzystanie nadprzewodników jest nadal nieopłacalne w masowych nadal nieopłacalne w masowych zastosowaniach. Oczekuje się odkrycia zastosowaniach. Oczekuje się odkrycia taniego nadprzewodnika, który taniego nadprzewodnika, który pracowałby w temperaturze normalnej pracowałby w temperaturze normalnej (a więc do ok. 20 °C).(a więc do ok. 20 °C).

PodsumowaniePodsumowanie Dziś, dzięki elektryczności ludzkość mogła Dziś, dzięki elektryczności ludzkość mogła

zajść tak daleko w procesie rozwoju. zajść tak daleko w procesie rozwoju. Zawdzięczamy to między innymi istnieniu Zawdzięczamy to między innymi istnieniu elektrycznych właściwości materii. elektrycznych właściwości materii. Przewodniki umożliwiają nam życie i używanie Przewodniki umożliwiają nam życie i używanie dobrodziejstw współczesnej techniki, izolatory dobrodziejstw współczesnej techniki, izolatory chronią nie tylko nas, nasze domy przed chronią nie tylko nas, nasze domy przed utratą ciepła i energii, ale także wszystkie utratą ciepła i energii, ale także wszystkie otaczające nas systemy. Wynalezienie otaczające nas systemy. Wynalezienie nadprzewodników otworzyło nam kolejną nadprzewodników otworzyło nam kolejną kartę. Naukowcy przypuszczają, że dzięki kartę. Naukowcy przypuszczają, że dzięki temu uda nam się nawet stworzyć perpetuum temu uda nam się nawet stworzyć perpetuum mobile. Czy NAM się to uda ? Czas pokaże …mobile. Czy NAM się to uda ? Czas pokaże …

KoniecKoniec

BibliografiaBibliografia

http://www.videosift.pl/story.php?id=15710http://www.videosift.pl/story.php?id=15710 http://www.geocities.com/jerzy_krol/Podr/TechChem/super.htmlhttp://www.geocities.com/jerzy_krol/Podr/TechChem/super.html http://www.zadajpytanie.pl/pytanie/1246http://www.zadajpytanie.pl/pytanie/1246 http://chall.ifj.edu.pl/edukacja/superconductor.htmlhttp://chall.ifj.edu.pl/edukacja/superconductor.html http://odpowiedz.pl/30198/30198/Przewodnik-elektryczny-substancja-kto.htmlhttp://odpowiedz.pl/30198/30198/Przewodnik-elektryczny-substancja-kto.html http://www.izolatory.com.pl/http://www.izolatory.com.pl/ http://portalwiedzy.onet.pl/35012,,,,polprzewodniki,haslo.htmlhttp://portalwiedzy.onet.pl/35012,,,,polprzewodniki,haslo.html http://www.bryk.pl/teksty/liceum/fizyka/obwody_elektryczne/19560-p%C3%B3%C5%82przewodnikihttp://www.bryk.pl/teksty/liceum/fizyka/obwody_elektryczne/19560-p%C3%B3%C5%82przewodniki

.html.html http://www.elektroda.net/pomoce/doc/elektronika/materialy%20polprzewodnikowe.htmhttp://www.elektroda.net/pomoce/doc/elektronika/materialy%20polprzewodnikowe.htm http://www.seoteka.pl/a125.phphttp://www.seoteka.pl/a125.php http://fizyka.servis.pl/bezoporu.phphttp://fizyka.servis.pl/bezoporu.php http://www.zadajpytanie.pl/pytanie/1246http://www.zadajpytanie.pl/pytanie/1246 http://www.fuw.edu.pl/~ajduk/Public/SCIENCE/ordinaryMatter.htmlhttp://www.fuw.edu.pl/~ajduk/Public/SCIENCE/ordinaryMatter.html http://studia.fuw.edu.pl/wolne/ele/all/node33.htmlhttp://studia.fuw.edu.pl/wolne/ele/all/node33.html http://www.fizyknet.friko.pl/konspekt%20lekcji%20fizyki%20-%20przewodniki%20ihttp://www.fizyknet.friko.pl/konspekt%20lekcji%20fizyki%20-%20przewodniki%20i

%20izolatory.htm%20izolatory.htm http://emilszkola.w.interia.pl/publik/pub_scn/prace/pole_elektryczne/el_bud_mat.htmlhttp://emilszkola.w.interia.pl/publik/pub_scn/prace/pole_elektryczne/el_bud_mat.html