Електричний струм у металах. Електронна провідність металу. Залежність опору металу від температури. Надпровідність

Ця вправа допоможе тобі швидко й зрозуміло повторити тему «електричний струм у металах» для підготовки до ЗНО з фізики. Ти згадаєш, хто саме переносить електричний заряд у металі, як влаштована кристалічна ґратка та чому без електричного поля рух електронів є хаотичним. Завдання підходить і для самостійної роботи, і для уроку або онлайн-заняття.

У металах позитивні іони утворюють кристалічну ґратку та коливаються біля положення рівноваги. Між ними рухаються вільні електрони, які утворюють «електронний газ». Коли електричного поля немає, електрони рухаються безладно. А коли поле з’являється, до хаотичного руху додається напрямлений рух, і саме він і є електричним струмом у металах.

У вправі ти також попрацюєш із важливими формулами. Зокрема, повториш, від чого залежить середня швидкість напрямленого (дрейфового) руху електронів: v̄ = I/(n|e|S). Це корисно для задач, де потрібно пов’язати силу струму, концентрацію носіїв заряду та площу поперечного перерізу провідника.

• Закріпиш, що носіями заряду в металах є вільні електрони.
• Розрізниш хаотичний рух електронів без поля та напрямлений рух у полі.
• Зрозумієш, чому опір металів пов’язаний із взаємодією електронів з іонами ґратки.
• Повториш температурну залежність опору: R = R0(1 + αt) і зміст температурного коефіцієнта опору.
• Дізнаєшся, що таке надпровідність: стрибкоподібне падіння опору до нуля нижче критичної температури.

Для батьків це зручний спосіб перевірити, чи дитина розуміє не лише визначення, а й логіку явищ: чому струм у металі пов’язаний саме з електронами та як температура впливає на опір. Для вчителів вправа стане коротким тренажером для актуалізації знань перед розв’язуванням задач і підсумковими тестами. Працюй уважно з формулюваннями — і ти впевнено закриєш одну з ключових тем електронної провідності металів.