Главная страница «Первого сентября»Главная страница журнала «Физика»Содержание №20/2001

Архив

Изучение проводимости металлов

Компьютерная лабораторная работа.
10-й класс. Базовый курс

Предлагаю описание компьютерной лабораторной работы на основе созданной мною программы provod, предусматривающей два режима работы: изучение поведения проводника во внешнем электрическом поле и изучение электронной проводимости. Полную программу, а также описание работы с ней можно бесплатно получить через Интернет по адресу: http://web.ic.tsu.ru/~rain/er/index.html   в разделе «Электромагнетизм».

Привожу описание работы с этой программой в первом режиме – изучение (или закрепление, если материал изучался ранее) электронной проводимости металлов.

· Установите курсор на файл provodnk.exe и нажмите клавишу «enter» или дважды щелкните левой кнопкой «мыши». При появлении титульного листа программы нажмите «пробел», затем клавишу «z».

На вопрос, какова температура изучаемого проводника в кельвинах, наберите число 300 и нажмите «enter». Появится схема электрической цепи с источником тока и разомкнутым ключом, причем верхняя часть проводника изображена в увеличенном виде, что позволяет видеть его внутреннее строение. Приведенные на экране условные обозначения поясняют, что ионы, образующие кристаллическую решетку металла, изображаются красными шариками, а электроны – голубыми.

а) Каково строение металла?
б) Как ведут себя ионы в металле?
в) В каком состоянии находятся в металле электроны? Постоянна ли их скорость? Если не постоянна, то что меняется: величина скорости, ее направление или то и другое? При каком условии меняется скорость каждого электрона?

При ответе на последний вопрос нажмите клавишу «с» – в этом случае один из электронов будет выделен желтым цветом, за ним и проследите.

г) Происходит ли в среднем перенос электрического заряда в каком-либо определенном направлении? Чтобы дать обоснованный ответ, проследите за выделенным электроном в течение одной-двух минут. Проверьте, совершил ли в среднем электрон перемещение в каком-либо определенном направлении. Вышел ли он за пределы выделенного участка проводника? Является ли такое движение упорядоченным или беспорядочным (хаотическим)?

С помощью часов с секундной стрелкой или секундомера определите, сколько времени в среднем понадобится выделенному электрону, чтобы пройти по проводнику. Для этого три раза измерьте, за какое время выделенный желтым цветом электрон пройдет от левого конца проводника до его правого конца, и найдите среднее арифметическое значение этого времени (сложите результаты и сумму разделите на число измерений).

Рассчитайте среднюю скорость направленного движения электронов по формуле v = s / t, где s – длина выделенного участка проводника, равная 0,2 мм, t –измеренное вами среднее время.

Вылетание электронов из проводника при его нагревании называется термоэлектронной эмиссией. Попробуйте объяснить, почему вылетевшие из проводника электроны возвращаются обратно? Путем эксперимента выясните, от чего зависит количество электронов, находящихся в электронном облаке в данный момент времени. Сделайте вывод.

Е.М.Раводин,
школа № 2, г. Прокопьевск,
Кемеровская обл.