4 Вересня 2026

 

Відео "Струм в металах"

Тренажер схем.

Розклад уроків На П'ятницю, 4 вересня.

1.08-30.Урок. 9 А класу

2.09-25.Урок 

3.10-20. Урок у 9 Б класу.

4. 11-35. Урок у 10 А класу.

5. 12-30. Урок у 11 Б класу

6. 13-25. Урок у 11-А класу.

Тема уроку у 9а і 9б класах. Електричний струм у металах. Залежність електричного опору металу від температури, температурний коефіцієнт опору. Явище надпровідності.

До уроку знати. Базова інформація.

У металах основним носієм електричного струму є вільні електрони, які утворюють так званий «електронний газ» у кристалічній ґратці.

Як залежить провідність від температури

• При підвищенні температури атоми ґратки починають інтенсивніше коливатися. Це збільшує кількість зіткнень електронів з атомами, тобто зростає опір.

• Провідність зменшується: чим вища температура, тим менше середня довжина вільного пробігу електронів, а отже, гірше вони проводять струм.

• При зниженні температури коливання атомів слабшають, електрони рухаються більш вільно, і провідність зростає. У деяких матеріалів при дуже низьких температурах виникає явище надпровідності — опір стає рівним нулю.

Причина явища

Основна причина — розсіювання електронів на теплових коливаннях ґратки (фононах).

• Чим вища температура, тим сильніше коливаються атоми.

• Це створює більше перешкод для руху електронів, збільшуючи опір і зменшуючи провідність.

1

Визначити носії струму

У металах струм створюють вільні електрони.

• Електрони відриваються від атомів і утворюють електронний газ

• Вони рухаються під дією електричного поля

• Саме електрони забезпечують провідність

2

Проаналізувати вплив температури

Зі збільшенням температури провідність зменшується.

• Коливання атомів ґратки стають сильнішими

• Електрони частіше зіштовхуються з атомами

• Опір зростає, провідність падає.

• Зрозуміти фізичну причину(Сучасна модель)

Розсіювання електронів на фононах визначає залежність.

• Фонони — кванти коливань ґратки

• Взаємодія електронів з фононами збільшує опір

• При низьких температурах розсіювання зменшується

Отже, провідність металів зменшується зі зростанням температури через інтенсивніші зіткнення електронів з атомами ґратки. А головним носієм струму в металах є вільні електрони. Опір металів зростає зі збільшенням температури, але при охолодженні до критично низьких температур він може різко впасти до нуля — це явище називається надпровідністю. Основними носіями струму в металах є вільні електрони, а причина різкого падіння опору — утворення куперівських пар, які рухаються без розсіювання.

📉 Залежність опору від температури

• Звичайні метали (мідь, алюміній, срібло):

  • При кімнатних і високих температурах опір зростає майже лінійно через розсіювання електронів на фононах (коливаннях ґратки).

  • Формула:

$$R(T)=R_0\cdot (1+\alpha T)$$

де $R_0$ — опір при 0 °C, $\alpha$ — температурний коефіцієнт опору (~4·10⁻³ К⁻¹ для міді).

• При низьких температурах (близько абсолютного нуля):

  • Коливання ґратки майже зникають → електрони менше розсіюються → опір зменшується.

  • Але залишається залишковий опір від домішок і дефектів.

⚡ Надпровідність — причина різкого падіння опору

• Критична температура (Tc): для кожного металу чи сплаву існує межа, нижче якої опір раптово падає до нуля.

  • Ртуть: Tc ≈ 4,2 K

  • Свинець: Tc ≈ 7,2 K

  • Ніобій: Tc ≈ 9,2 K

  • Високотемпературні купрати: Tc > 90 K (можна охолоджувати рідким азотом).

• Механізм (теорія BCS):

  • Електрони утворюють куперівські пари через взаємодію з фононами.

  • Пари рухаються узгоджено, як єдина хвиля, без розсіювання.

  • Виникає енергетична щілина, яка блокує втрати енергії → опір = 0.

📊 Графік залежності

Типовий графік виглядає так:

• Високі температури: лінійне зростання опору.

• Низькі температури: поступове зменшення опору.

• Біля Tc: різкий стрибок вниз до нуля (надпровідність).

🔑 

Висновок

• Основний носій струму в металах — вільні електрони.

• Зростання температури → більше розсіювання → більший опір.

• При охолодженні до критичної температури → утворення куперівських пар → надпровідність → опір зникає.

• Практика. Робота над створенням електронних схем.
• Знайомство із правилами роботи з електричним приладдям.(техніка безпеки)
• Читаємо підручник (Бар'яхтар,2026) . Сторінки 12-16.
• Завдання на сторінці 9-10.
• На наступний урок Вправа 1. §.1.

Тема уроку у 10 а класах. Методи наукового пізнання. Фізичні величини та їх вимірювання. Невизначеності вимірювань. Скаляри і вектори.

Фізична величина-це будь-яка характеристика явища чи об'єкту, для якого є метод вимірювання.

Єдині фізичні величини в Міжнародній системі одиниць (SI) визначаються через фундаментальні фізичні константи, а не через матеріальні еталони. Для довжини використовується швидкість світла, для маси — стала Планка, а для сили струму — елементарний заряд.

📏 Основні одиниці SI

Фізична величина	Одиниця	Позначення	Сучасне визначення
Довжина	метр	м (m)	Визначається як шлях, який проходить світло у вакуумі за 1/299 792 458 секунди.
Маса	кілограм	кг (kg)	Визначається через сталу Планка $h=6,62607015\times {10}^{-34}$ Дж·с, у поєднанні з визначенням метра і секунди.
Сила струму	ампер	А (A)	Визначається через фіксоване значення елементарного заряду $e=1,602176634\times {10}^{-19}$ Кл.

 Як це працює

• Метр: після реформи 1983 року метр більше не залежить від фізичних еталонів (наприклад, металевої лінійки). Він пов’язаний із фундаментальною константою — швидкістю світла у вакуумі.

• Кілограм: до 2019 року його визначали через платино-іридієвий циліндр у Севрі (Франція). Тепер він базується на сталих природи, що робить його незмінним і відтворюваним будь-де.

• Ампер: раніше визначався через силу взаємодії між провідниками зі струмом. Тепер його визначення спирається на точне значення заряду одного електрона.

 Чому це важливо

• Стабільність: фундаментальні константи не змінюються з часом, на відміну від матеріальних еталонів.

• Відтворюваність: будь-яка лабораторія світу може реалізувати одиниці SI, використовуючи сучасні технології (лазери, квантові стандарти).

• Точність: сучасні визначення дозволяють досягати відносної невизначеності на рівні ${10}^{-18}$ і краще.

Підсумок для навчання

• Довжина → метр → швидкість світла

• Маса → кілограм → стала Планка

• Струм → ампер → елементарний заряд

Ці визначення утворюють основу сучасної метрології та гарантують, що вимірювання залишаються точними й універсальними незалежно від місця чи часу.

Розбираємо §.2. Вимірювання фізичних величин і визначення похибок вимірювання.

Дія над векторами.

Домашня робота із параграфом №2. і §.3.прочитати.

Приклад розв'язання задачі "Рух тіла в полі тяжіння" векторним способом.

Тема уроку у 11 А і 11 Б класах. Електричний струм. Величина струму. Напруга. Електричний опір.

Закон Ома для ділянки кола.

Послідовне і паралельне з'єднання провідників.

Пригадаємо(і дамо означення) явища електричного струму.

Електричний струм — це впорядкований рух заряджених частинок (електронів, йонів або дірок) під дією електричного поля. Для його існування потрібні: вільні носії заряду, електричне поле, що підтримує їхній напрямлений рух, та замкнене електричне коло.

🔌 Визначення

• Електричний струм — це спрямований рух електрично заряджених частинок у речовині чи вакуумі.

• У різних середовищах носіями струму можуть бути:

  • Електрони (метали, напівпровідники),

  • Дірки (напівпровідники),

  • Йони (електроліти),

  • Електрони та йони (плазма, гази).

⚡ Умови існування електричного струму

1. Наявність вільних носіїв заряду

   • У металах — електрони.

   • В електролітах — позитивні та негативні йони.

   • У газах — йони й електрони.

2. Електричне поле

   • Воно створює та підтримує напрямлений рух носіїв заряду.

   • Джерела струму (батарея, генератор, сонячна панель) забезпечують постійний розподіл зарядів.

3. Замкнене електричне коло

   • Провідник і джерело струму мають утворювати замкнену систему.

   • Якщо коло розімкнути (наприклад, вимикачем), струм припиняється.

📐 Напрям струму

• Історично за напрям струму прийнято рух позитивних зарядів — від «+» до «–».

• У металах фактично рухаються електрони, але їхній напрям протилежний умовному напряму струму.

📊 Таблиця умов існування струму

Умова	Суть	Приклад
Вільні носії заряду	Частинки, здатні рухатися	Електрони в металі, йони в електроліті
Електричне поле	Сила, що змушує заряди рухатися	Поле від батареї чи генератора
Замкнене коло	Безперервний шлях для зарядів	Лампа, під’єднана до мережі

🔍 Додаткові факти

• Швидкість поширення сигналу струму у провіднику ≈ 300 000 км/с (швидкість електромагнітного поля).

• Швидкість дрейфу електронів дуже мала — лише міліметри за секунду.

• Тому струм виникає практично одночасно в усіх точках кола.

Базова інформація.

 

Цифровий тренажер для усвідомити  тип підключення і закономірності подібних режимів.

пропедевтика flesh

Homework §.1.2/Вправа 1.