Слово «электрон» с греческого языка переводится как «янтарь».
Еще в VII веке до нашей эры Фалес Милетский отметил это интересное свойство минерала – если его сильно потереть о ткань, янтарь начнет притягивать к себе легкие предметы. Довольно долго это свойство считали исключительно свойством янтаря. Однако такой же эффект свойственен предметам, сделанным из пластмассы и других синтетических материалов. Нечто подобное происходит с расческой и волосами – когда вы расчешите расческой волосы, она начнет их притягивать (при этом, обратите внимание, отталкиваются друг от друга и сами расчесанные волосы).
Все описанные явления основаны на явлении электричества. Оно представляет собой процесс взаимодействия микроскопических частиц, несущих положительный или отрицательный заряд. Частицы, имеющие противоположные заряды, притягиваются, а частицы с одинаковым зарядом отталкиваются. Электроны же являются мельчайшими элементарными частицами, обладающими электрическим зарядом. Свое имя электроны получили благодаря англичанину Дж. Дж. Стоуни. Он предложил это название для неделимых частиц заряда.
Как вам уже известно, в состав всех веществ входят атомы – микроскопические частички. В структуру атома в свою очередь входят ядро и оболочка. Ядро образуют протоны и нейтроны, а вот оболочка состоит из электронов, и поэтому ее называют электронным облаком.
Электрическим зарядом обладают не только электроны, но и протоны (нейтроны являются электрически нейтральными, как и следует из их названия). В атоме электроны, несущие отрицательный заряд, притягиваются к ядру, обладающему положительным зарядом за счет заряда протонов. Однако электроны, находясь в постоянном движении, полностью с ядром не соединяются. А сам атом электрически нейтрален, так как количество протонов в нем равно числу электронов.
В металлах не все электроны связаны с атомами, и часть из них может свободно перемещаться. Благодаря направленному движению этих электронов возникает явление, без которого вряд ли можно представить нашу современную жизнь, - электрический ток. Поэтому металлам дали название проводников – они способны проводить электрический ток. А вещества, не проводящие ток, называют диэлектриками, или изоляторами.
Возвращаясь к началу статьи, ответим на один занимательный вопрос – каким образом электризуется янтарь? Прежде всего, нужно отметить, что трением способны наэлектризовываться только изоляторы. Когда происходит трение двух тел, часть электронов с одного тела переходит на другое тело. В результате они получают противоположные заряды. Трением наэлектризовываются только изоляторы, потому что только с этих тел никуда не исчезают электроны, перебравшиеся на них в результате трения. В проводниках же электроны начинают свободное перемещение.
Пара тел, которые терли друг о друга, электрически нейтральна, так как суммарный заряд этой пары равен нулю.
Янтарь наэлектризовать трением очень легко, так же как стекло, эбонит или кошачий мех.
www.worldofnature.ru
Электроном является элементарная частица, являющаяся одной из главных единиц в структуре вещества. Заряд электрона отрицательный. Самый точные измерения были сделаны в начале двадцатого века Милликеном и Иоффе.
Заряд электрона равен минус 1,602176487 (40)*10-19Кл.
Через эту величину измеряется электрический заряд других мельчайших частиц.
В физике элементарных частиц говорится, что электрон — неделимый и не обладающий структурой. Он задействован в электромагнитных и гравитационных процессах, принадлежит к лептоновой группе, так же как и его античастица — позитрон. Среди других лептонов обладает самым легким весом. Если электроны и позитроны сталкиваются, это приводит к их аннигиляции. Подобная пара может возникнуть из гамма-кванта частиц.
До того как измерили нейтрино, именно электрон считался самой легкой частицей. В квантовой механике его относят к фермионам. Также электрон имеет магнитный момент. Если к нему относят и позитрон, то разделяют позитрон как положительно заряженную частицу, а электрон называют негатроном, как частицу с отрицательным зарядом.
Электроны относят к первому поколению лептонов, со свойствами частиц и волн. Каждый из них наделен состоянием кванта, которое определяют в результате измерения энергии, спиновой ориентации и других параметров. Принадлежность к фермионам у него раскрывается через невозможность нахождения в одном состоянии кванта одновременно двух электронов (по принципу Паули).
Его изучают так же, как квазичастицу в периодическом кристаллическом потенциале, у которой эффективная масса способна существенно отличаться от массы в состоянии покоя.
Посредством движения электронов происходит электрический ток, магнетизм и термо ЭДС. Заряд электрона в движении образует магнитное поле. Однако внешнее магнитное поле отклоняет частицу от прямого направления. При ускорении электрон приобретает способность поглощения или излучения энергии в качестве фотона. Из его множества состоят электронные атомические оболочки, число и положение которых определяют химические свойства.
Атомическая масса в основном состоит из ядерных протонов и нейтронов, в то время как масса электронов состовляет порядка 0,06 % от всего атомного веса. Электрическая сила Кулона является одной из главных сил, способных удерживать электрон рядом с ядром. Но когда из атомов создаются молекулы и возникают химические связи, электроны перераспределяются в новом образованном пространстве.
В появлении электронов участвуют нуклоны и адроны. Изотопы с радиоактивными свойствами способны излучать электроны. В условиях лабораторий эти частицы могут изучаться в специальных приборах, а например, телескопы могут детектировать от них излучения в плазменных облаках.
Электрон открыли немецкие физики в девятнадцатом веке, когда изучали катодные свойства лучей. Затем другие ученые стали более детально изучать его, выводя в ранг отдельной частицы. Изучалось излучение и другие связанные физические явления.
К примеру, группа во главе с Томсоном оценила заряд электрона и массу катодных лучей, отношения которых, как она выяснили, не зависят от материального источника.А Беккерель выяснил, что минералы излучают радиацию сами по себе, а их бета-лучи способны отклоняться посредством воздействия электрического поля, причем у массы и заряда сохранялось то же отношение, что и у катодных лучей.
Согласно этой теории, атом состоит из ядра и электронов вокруг него, расположенных в виде облака. Они находятся в неких квантованных состояниях энергии, изменение которых сопровождается процессом поглощения или излучения фотонов.
В начале двадцатого века была сформулирована гипотеза, согласно которой материальные частицы имеют свойства как собственно частиц, так и волн. Также и свет способен проявляться в виде волны (ее называют волной де Бройля) и частиц (фотонов).
В результате было сформулировано знаменитое уравнение Шредингера, где описывалось распространение электронных волн. Этот подход и назвали квантовой механикой. При помощи него вычисляли электронные состояния энергии в атоме водорода.
Частица проявляет фундаментальные и квантовые свойства.
К фундаментальным относятся масса (9,109*10-31 килограмм), элементарный электрический заряд (то есть минимальная порция заряда). Согласно тем измерениям, что проведены до настоящего времени, у электрона не обнаруживается никаких элементов, способных выявить его субструктуру. Но некоторые ученые придерживаются мнения, что он является точечной заряженной частицей. Как указано в начале статьи, электронный электрический заряд - это -1,602*10-19Кл.
Являясь частицей, электрон одновременно может быть волной. Эксперимент с двумя щелями подтверждает возможность его одновременного прохождения через обе из них. Это вступает в противоречие со свойствами частицы, где каждый раз возможно прохождение только через одну щель.
Считается, что электроны имеют одинаковые физические свойства. Поэтому их перестановка, с точки зрения квантовой механики, не ведет к изменению системного состояния. Волновая функция электронов является антисимметричной. Поэтому ее решения обращаются в нуль тогда, когда одинаковые электроны попадают в одно квантовое состояние (принцип Паули).
www.syl.ru
Электрон (КА) — У этого термина существуют и другие значения, см. Электрон (значения). «Электрон 2» «Электрон» серия из четырёх советских искусственных спутников Земли, запущенных в 1964 году. Цель … Википедия
Электрон — (Новосибирск,Россия) Категория отеля: 3 звездочный отель Адрес: 2 ой Краснодонский Переулок … Каталог отелей
ЭЛЕКТРОН — (символ е , е), первая элем. ч ца, открытая в физике; матер. носитель наименьшей массы и наименьшего электрич. заряда в природе. Э. составная часть атомов; их число в нейтр. атоме равно ат. номеру, т. е. числу протонов в ядре. Заряд (е) и масса… … Физическая энциклопедия
Электрон — (Москва,Россия) Категория отеля: 2 звездочный отель Адрес: Проспект Андропова 38 строение 2 … Каталог отелей
Электрон — (e , e) (от греческого elektron янтарь; вещество, легко электризующееся при трении), стабильная элементарная частица с отрицательным электрическим зарядом e=1,6´10 19 Кл и массой 9´10 28 г. Относится к классу лептонов. Открыт английским физиком… … Иллюстрированный энциклопедический словарь
ЭЛЕКТРОН — (е е ), стабильная отрицательно заряженная элементарная частица со спином 1/2, массой ок. 9.10 28 г и магнитным моментом, равным магнетону Бора; относится к лептонам и участвует в электромагнитном, слабом и гравитационном взаимодействиях.… … Большой Энциклопедический словарь
ЭЛЕКТРОН — (обозначение е), устойчивая ЭЛЕМЕНТАРНАЯ ЧАСТИЦА с отрицательным зарядом и массой покоя 9,1310 31 кг (что составляет 1/1836 от массы ПРОТОНА). Электроны были обнаружены в 1879 г. английским физиком Джозефом Томсоном. Они движутся вокруг ЯДРА,… … Научно-технический энциклопедический словарь
электрон — сущ., кол во синонимов: 12 • дельта электрон (1) • лептон (7) • минерал (5627) • … Словарь синонимов
ЭЛЕКТРОН — искусственный спутник Земли, созданный в СССР для изучения радиационных поясов и магнитного поля Земли. Запускались парами один по траектории, лежащей ниже, а другой выше радиационных поясов. В 1964 запущено 2 пары Электронов … Большой Энциклопедический словарь
ЭЛЕКТРОН — ЭЛЕКТРОН, элктрона, муж. (греч. elektron янтарь). 1. Частица с наименьшим отрицательным электрическим зарядом, образующая в соединении с протоном атом (физ.). Движение электронов создает электрический ток. 2. только ед. Легкий магниевый сплав,… … Толковый словарь Ушакова
ЭЛЕКТРОН — ЭЛЕКТРОН, а, м. (спец.). Элементарная частица с наименьшим отрицательным электрическим зарядом. Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 … Толковый словарь Ожегова
dic.academic.ru
Слово «электрон» в переводе с греческого означает «янтарь».
Еще Фалес Милетский (за 600 лет до н э.) заметил, что, если янтарь сильно потереть о ткань, он начнет притягивать к себе легкие предметы. Довольно долго считалось, что таким свойством обладает только янтарь. Однако то же самое происходит с предметами из пластмассы и других синтетических материалов.
Вы легко можете наблюдать это явление с расческой и волосами: после расчесывания расческа начинает притягивать волосы (а сами расчесанные волосы, обратите внимание, начинают отталкиваться друг от друга).
В основе описанных явлений лежит явление электричества. Оно заключается во взаимодействии микроскопических частиц, обладающих зарядом - положительным или отрицательным. Частицы, имеющие одинаковый заряд, отталкиваются, а частицы с противоположными зарядами притягиваются. Электроны - это мельчайшие элементарные частицы, обладающие электрическим зарядом. Имя электронам дал англичанин Дж. Дж. Стоуни. Он предложил называть так неделимую частицу заряда.
Как вы уже знаете, все вещества состоят из атомов - микроскопических частичек. Каждый атом, в свою очередь, состоит из ядра и оболочки. Ядро образовано протонами и нейтронами, а вот оболочка состоит из электронов, и поэтому называется электронным облаком.
Электрический заряд есть не только у электронов, но и у протонов (нейтроны электрически нейтральны, как и говорит их название). В атоме электроны притягиваются к ядру, потому что у него положительный заряд за счет заряда протонов, а у электронов — отрицательный. Но, несмотря на эти свойства, электроны с ядром полностью не соединяются, так как находятся в постоянном движении. А сам атом полностью является электрически нейтральным, потому что в атоме число протонов равно количеству электронов.
В металлах часть электронов не связана с атомами и может свободно перемещаться. Направленное движение этих электронов обусловливает явление, без которого мы с вами вряд ли можем представить себе нашу жизнь - электрический ток. Поэтому металлы называют проводниками: они могут проводить электрический ток. Вещества, которые не могут проводить ток, называют изоляторами, или диэлектриками.
Вернемся к началу нашего повествования и ответим на вопрос: почему же электризуется янтарь? Прежде всего, обратите внимание, что трением можно наэлектризовать только изоляторы. При трении двух тел часть электронов переходит с одного тела на другое. В результате тела обретают противоположные заряды. Наэлектризовать трением можно только изоляторы, потому что только в этих телах электроны, перебравшиеся с одного тела на другое, остаются там, куда они попали. В проводниках они начинают свободно перемещаться.
Как вы уже, наверно, догадываетесь, суммарный заряд пары тел, которые терли друг о друга, равен нулю, то есть такая паря электрически нейтральна.
Янтарь электризуется трением очень легко, так же как эбонит, стекло или кошачий мех.
znaew.ru
Электрон в АТОМЕ можно сравнить с облачком. Это связано с тем, что электроны обладают свойствами не только частиц, «кусочков» материи, но и свойствами ВОЛН. Электронные облачка слоями окружают ядро и расположены на строго определённых от него расстояниях. Учёные долго не могли объяснить, почему промежутки между ядром и электронами так строго определены и почему вообще каждый атом со всеми его электронными оболочками имеет всегда одни и те же размеры. Ответ на эту загадку тоже связан, как выяснилось, с волновыми свойствами электронов, с тем, что все части атома имеют свои постоянные места.
Но не думай, что электроны навечно закреплены на этих местах. Нет, они могут перескакивать с одной оболочки на другую. При этом происходят удивительные вещи.
Если электрон удаляется от ядра, его ЭНЕРГИЯ возрастает, если приближается— убывает. Это изменение энергии происходит не постепенно, а внезапно, скачком. Энергия прибавляется или убавляется совершенно определёнными порциями, которые называются квантами. Значит, перескакивая ближе к ядру, электрон выделяет один квант энергии, а чтобы уйти дальше от ядра, он должен, наоборот, получить откуда-то, «поглотить» один квант.
Что же это за кванты? Если ты уже читал рассказ «СВЕТ», то, вероятно, обратил внимание, что свет — это одновременно и волны, и частицы, которые носят название фотонов. Вот фотоны — это и есть кванты света, то есть наименьшие порции излучения.
Теперь тебе, должно быть, стало понятнее то, о чём коротко упомянуто в рассказе о свете, понятнее, как происходит излучение и поглощение света. Перескакивая ближе к ядру, электроны излучают свет. А когда вещество поглощает свет, они перескакивают на орбиты дальше от ядра. При этом электроны обогащаются энергией, и вещество нагревается. Чем энергичнее электроны движутся, тем чаще совершают скачки, тем выше температура тела. Вот почему, поглощая много света, вещество нагревается сильнее.
У каждого вещества своё расстояние между электронными оболочками и, значит, своя величина квантов, своя длина излучаемых световых волн, то есть свой цвет световых волн. И поэтому же каждое вещество лучше всего поглощает какие-то определённые лучи: одно — красные, другое — зелёные, а третье — невидимые ультрафиолетовые.
Электроны не только перескакивают с орбиты на орбиту, иногда они совсем отрываются от атома. Например, в металле все атомы отдают часть своих электронов «в общий котёл». Эти свободные электроны движутся между атомами, переносят ТЕПЛО и электрический ток.
Наконец, электроны порой вообще покидают своё вещество, тогда они могут лететь в пространстве с огромной скоростью. И тут опять проявляется сложная, противоречивая природа электрона.
Экран телевизора светится потому, что изнутри на него направлен электронный луч. Этот луч можно опускать и поднимать, сдвигать вправо или влево. Электроны при этом ведут себя как частицы, которые послушно летят точно туда, куда их посылают.
Такой же поток электронов будет двигаться совсем иначе, если его направить внутрь вещества. Пролетая между атомами или приближаясь к ним, этот поток может огибать препятствия, как волны на воде. Электрон, как всегда, непостоянен: то он похож на частицу, то на волну. Это зависит от размеров предметов, среди которых он движется. Телевизионная трубка относительно велика— там электрон — частица. Расстояние между атомами вещества несравнимо меньше — там электрон скорее волна.
Чтобы получить поток электронов, надо, например, нагреть вещество, как нагревают катод электронной лампы (об этом говорится в рассказах «Радио» и «ТРАНЗИСТОР»). Это значит, что надо затратить энергию. И от атома оторвать электрон часто совсем непросто, для этого нужна энергия — ведь электроны довольно прочно удерживаются в атоме.
Ты можешь спросить: а что держит их в атоме? Почему они не улетают прочь? Напомним: и электроны, и ядро имеют электрические заряды, и притом не одинаковые, а разные: ядро заряжено положительно, а электроны — отрицательно. Такие разноимённые, как их называют, заряды притягивают друг друга.
Электрон — это как бы единица отрицательного электричества, он имеет самый маленький из всех возможных отрицательных зарядов. Если ты прочтёшь рассказ «ЭЛЕКТРИЧЕСТВО», увидишь, какую пользу приносит людям это свойство электрона, и узнаешь, как родилось его имя.
www.what-who.com
e- + e+ → 2γ.
С 60-х гг. интенсивно изучаются процессы рождения сильно взаимодействующих частиц (адронов) при столкновении электронов с позитронами, например рождение пары пи-мезонов (См. Пи-мезоны):e- + е+ → π- + π+.
Релятивистская квантовая теория Э. (Квантовая электродинамика) — самая разработанная область квантовой теории поля, в которой достигнуто удивительное согласие с экспериментом. Так, вычисленное значение магнитного момента Э.Лит.: Милликен P., Электроны (+ и —), протоны, фотоны, нейтроны и космические лучи, пер. с англ., М. — Л., 1939; Андерсон Д., Открытие электрона, пер. с англ., М., 1968; Томсон Г. П., Семидесятилетний электрон, пер. с англ., «Успехи физических наук», 1968, т. 94, в. 2.
Л. И. Пономарев.
II редко употребляемое название магниевых сплавов (См. Магниевые сплавы). Под таким названием в 20-х гг. 20 в. появились первые промышленные магниевые сплавы на основе систем Mg — Al — Zn и Mg — Mn, содержащие до 10% Al, до 3% Zn и до 2,5% Mn. IIIнаименование серии советских искусственных спутников Земли (ИСЗ) для исследования радиационного пояса Земли, космических лучей, химического состава околоземного космического пространства, коротковолнового излучения Солнца и радиоизлучения галактики, микрометеоритов и др. «Э.-1» и«Э.-3» имели массу 350 кг, диаметр 0,75 м, длину 1,3 м-, «Э.-2» и «Э.-4» — массу 445 кг, диаметр 1,8 м, длину 24 м. Измерения, проведённые с помощью ИСЗ «Э.», позволили изучить временные вариации характеристик околоземного космического пространства при различных уровнях солнечной активности. «Э.» запускались попарно одной ракетой-носителем.
Полёты искусственных спутников Земли «Электрон»
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
| | | Начальные параметры орбиты |
| | |--------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| Наименование | Дата запуска | высота в | высота в | | Период |
| | | перигее, км | апогее, км | наклонение, ° | обращения, |
| | | | | | мин |
|---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| «Электрон-1» | 30.1.64 | 406 | 7100 | 61 | 169 |
|---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| «Электрон-2» | » | 460 | 68200 | 61 | 1360 |
|---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| «Электрон-3» | 11.7.64 | 405 | 7040 | 60,87 | 168 |
|---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| «Электрон-4» | » | 459 | 66235 | 60,87 | 1314 |
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия. 1969—1978.
dic.academic.ru
Читать все новости ➔
В основе электроники лежит использование потоков электронов, а иногда и других электрически заряженных элементарных частиц, движущихся в металлах, полупроводниках, электролитах, газах или даже в вакууме.
Что же представляет собой электрон?
Наукой установлено, что вещество имеет атомное строение. Размеры атома ничтожно малы: поперечник атома равен примерно одной стомиллионной части сантиметра (10-8см). Однако, несмотря на столь малую величину, атом имеет довольно сложную структуру.
В центре атома находится ядро, в котором сосредоточена почти вся масса атома. В состав ядра входят частицы двух родов – протоны и нейтроны. Исключение составляет ядро самого легкого химического элемента – водорода, состоящие из одного протона. Ядро следующего по весу элемента – гелия – состоит из двух нейтронов. Частицы, входящие в состав ядра, удерживаются друг с другом мощными внутриядерными силами.
Ядро атома ни при каких химических реакциях не подвергается изменениям. Именно ядро атома определяет собой род вещества; каждому химическому элементу соответствует совершенно определенное атомное ядро.
В электрическом соотношении протоны и нейтроны не одинаковы. Протоны имеют элементарный, т.е. наименьший возможный, электрический заряд положительного знака. Численно величина этого заряда равна 1,6·10-19 Кл (кулона). Нейтрон не имеет никакого электрического заряда. Название «нейтрон» присвоено ему именно потому, что он электрически нейтрален.
Таким образом, заряд атомного ядра определяется числом входящих в его состав протонов. Если ядро состоит из одного протона (ядро водорода), то его заряд будет равен +1, если в ядре два протона, то его заряд будет +2, и т.д. Вес ядра зависит от общего числа входящих в него протонов и нейтронов. Поскольку заряд ядра зависит от числа имеющихся в нем протонов, а вес – от числа протонов и нейтронов, то зная заряд и вес ядра, можно определить, сколько протонов и нейтронов входит в его состав.
Вокруг ядра подобно планетам обращаются мельчайшие частицы – электроны, образующие своего рода электронные «оболочки» атома. Таких «оболочек» может быть несколько. Каждый электрон несет на себе элементарный электрический заряд, по величине равный заряду протона, но имеющий отрицательный знак. Электрон, следовательно, представляет собой наименьший возможный отрицательный заряд, наименьшее возможное число электричества.
Заряд электрона равен 1,6·10-19 Кл, его масса равна 9,1·10-28 г, его диаметр составляет примерно 10-12мм. Масса как протона, так и нейтрона приблизительно в 1840 раз превышает массу электрона.
Число электронов окружающих ядро атома, равно числу протонов, имеющихся в этом ядре. Например, ядро атома водорода состоит из одного протона, поэтому в атом водорода входит один электрон. Ядро гелия состоит из двух протонов и двух нейтронов, поэтому в электронную оболочку атома гелия входят два электрона и т.д. Поэтому каждый атом сам по себе электрически нейтрален: положительный заряд его ядра полностью уравновешивается отрицательным зарядом окружающих ядро электронов. Так как масса протона и нейтрона в 1840 раз больше массы электрона, то практически вся масса атома заключается в его ядре. Масса электронов составляет ничтожную долю общей массы атома.
Электроны не связаны с атомами неразрывно. При известных обстоятельствах атом может терять один или несколько электронов. В случае потери электронов атом в целом оказывается заряженным положительно, потому что положительный заряд его ядра уже не уравновешивается отрицательным зарядом окружающими ядро электронов. Иногда атомы могут захватывать извне лишние электроны, тогда их заряд будет отрицательным – число электронов в оболочках атома превышает число протонов в его ядре. Атомы, имеющие некомплектное число электронов, носят название ионов. Атомы, у которых не достает одного или нескольких электронов, являются положительными ионами, атомы с избытком электронов – отрицательными ионами.
Ионизация атомов происходит за счет электронов, находящихся в наружной оболочке. В каждой оболочке атома может находится не больше определенного числа электронов. Например, в первой ближайшей к ядру оболочке может быть не больше двух электронов, во второй – не больше восьми, в третьей – не больше 18. Электроны внешней оболочки не так прочно удерживаются в системе атома, как электроны внутренних оболочек, и могут отрываться от атома, вследствие чего атом превращается в положительный ион. С другой стороны, если во внешней оболочке атома меньше электронов, чем может быть в этой оболочке, например, если внешней оболочкой является вторая и в ней меньше восьми электронов, то такой атом может при известных обстоятельствах осуществить захват лишних электронов и стать отрицательным ионом.
Ионизация атомов может происходить от различных причин: атомы могут ионизироваться под влиянием очень высокой температуры, под воздействием ультрафиолетовых лучей и пр. В электронных приборах чаще всего приходится встречаться с ионизацией, возникающей в результате столкновения атома с какой-либо элементарной частицей, например с электроном. Если такая частица приближается к атому с большой скоростью (причем непосредственно между ними может и не произойти), то она может выбрать из него один или несколько электронов и, следовательно, ионизировать его. При ударах меньшей силы атом не ионизируется, а полученная им энергия сообщается одному из его электронов, заставляя его перейти на более удаленную от ядра оболочку, где электроны обладают большей энергией. Однако очень скоро электрон возвращается на свою оболочку, отдавая при этом избыток энергии в виде излучения. При переходе электронов, находящихся в наиболее близких к ядру оболочках, происходит излучение электромагнитных колебаний, соответствующих по частоте рентгеновским лучам. При переходе электронов с более удаленных от ядра оболочек атом излучает световые лучи.
У различных веществ электроны не одинаково прочно удерживаются в системе атома. Особенно легко «теряют» свои электроны атомы металлов. Строение металлов представляет собой объемную решетку, составленную из атомов. В промежутках между атомами этой2 решетке беспорядочно движутся во всех направлениях огромные количества электронов, оторвавшихся от атомов. Эти электроны называют «свободными». Скорость беспорядочного хаотичного движения электронов зависит от температуры металла. При повышении температуры она увеличивается. В любом куске металла свободных электронов столько, сколько их нужно для полного уравновешивания зарядов положительных ионов – атомов с неполным «комплектом» электронов. Поэтому в целом такой кусок металла не имеет заряда (электрически нейтрален).
Все явления электрического тока связаны с перемещением электрических зарядов, в большинстве случаев электронов или ионов. Электрический ток представляет собой поток движущихся в определенном направлении электрических зарядов. Любое перемещение даже одиночного электрона или иона является электрическим током, но практически движущиеся заряды обладают свойствами электрического тока только тогда, когда имеет место их упорядоченное движение, когда преобладающее количество имеющихся в данном объеме электрических зарядов движется в определенном направлении. Хаотическое движение зарядов, например тепловое движение электронов в металле, не проявляет себя как электрический ток, потому что при подобном движении любому количеству электронов, перемещающихся в каком-нибудь направлении, всегда противопоставляется такое же количество электронов, движущихся в обратном направлении.
Все вещества в электрическом отношении делятся на проводники, непроводники и полупроводники. Если атомы данного вещества легко теряют электроны и эти свободные электроны имеют возможность без особых затруднений перемещаться в толще этого вещества, то такое вещество является проводником электрического тока. Лучшими проводниками являются металлы. В металлах всегда имеется огромное количество свободных электронов.
Свободных электронов в непроводниках (диэлектриках) практически нет, продвижение электронов в них крайне затруднено. К ним относятся, например, стекло, мрамор, слюда и др.
Полупроводники занимают промежуточное место между проводниками и непроводниками. Их сопротивление больше чем проводников и меньше, чем не проводников. Кроме того, сопротивление полупроводников может сильно изменятся от разных причин – температуры, освещения, давления и т.п. Таким образом полупроводники очень удобно использовать в качестве датчиков выше упомянутых физических факторов. Наиболее распространенные полупроводники – кремний, германий, селен и др.
В твердых телах электрический ток образуется почти исключительно потоками электронов. В жидкостях и газах, а также в вакууме электрический ток может создаваться потоками как электронов, так и ионов.
Величина тока определяется количеством электрических зарядов, прошедших через поперечное сечение проводника в течении 1 с. Так как минимальным электрическим зарядом является заряд электрона, то определение величины электрического тока всегда связывается с количеством электронов, движущихся по проводнику. За единицу величины (силы) электрического тока принят ампер (А). При токе в 1 А через поперечное сечение проводника в течении секунды проходит 1 Кл электричества. Так как заряд электрона равен 1,6·10-19 Кл, то 1 Кл составляет 6,3·1018 электронов. Следует учесть, что такое определение ампера было сделано тогда, когда рассматривалось прохождение электронов только по проводникам.
Электрический ток распространяется по проводам со скоростью света: он «пробегает» в секунду 300 000 км. Но это не значит, что электроны, образующие электрический ток, движутся с такой же скоростью. Электроны в проводах движутся очень медленно. Скорость их движения зависит от величины э.д.с. (электродвижущейся силы), приложенной к концам проводника, и при тех напряжениях, с какими практически приходится иметь дело в электронной технике, она измеряется, как правило, немногими миллиамперами в секунду. Следующий пример поможет уяснить разницу между скоростью движения электронов и скоростью распространения тока, т.е. скоростью распространения электрического поля вдоль проводника.
Представим себе длинную колону солдат. В хвосте этой колоны стоит офицер и дает команду начать движение. Очевидно, команда будет распространятся вдоль колоны со скоростью звука. Ближайшие к офицеру ряды начнут движение практически мгновенно, через секунду начнут двигаться ряды, отстоящие от офицера на 330 м, и т.д. Каждый солдат будет шагать со скоростью 4-6 км в час, но начало движения рядов будет передаваться по колоне со скоростью звука, т.е. около 1200 км в час.
В пространстве с разреженными газами и в вакууме (вакуумные электронные лампы) электроны, не встречая таких препятствий, как в твердых телах, движутся гораздо быстрее, тут их скорость измеряется обычно тысячами и десятками тысяч километров в секунду. Поэтому вакуумная электроника иногда является более перспективной по соотношению с твердотельной. Так усилители звука на радиоэлектронных лампах дают намного большее качество звучания чем их полупроводниковые аналоги.
Различная скорость движения электронов в металлах, полупроводниках, газовой или вакуумной среде объясняется неодинаковым количеством столкновений с молекулами и атомами, которые электрон встречает на своем пути. Естественно, что движение электронов в металле или полупроводнике затруднено, так как им приходится «пробираться» между тесными рядами атомов, образующих пространственную решетку. В газах электроны встречают меньше препятствий на своем пути, так как столкновения с молекулами или атомами происходят гораздо реже и притом реже, чем больше разрежен газ. В вакууме, практически представляющем собой пространство с весьма разреженным газом, испытываемые электронами столкновения чрезвычайно редки и движение электронов происходит наиболее свободно.
meandr.org
|
|
|
|
|
|
