Název školy
Obchodní akademie, Vyšší odborná škola a Jazyková škola s právem státní jazykové zkoušky Uherské Hradiště
Název DUMu
Elektrická vodivost, supravodivost
Autor Datum
Mgr. Emilie Kubíčková 6. 1. 2014
Stupeň a typ vzdělávání Odvětví / Vzdělávací oblast Vzdělávací obor Tematická oblast Druh učebního materiálu Cílová skupina Anotace a popis způsobu použití ve výuce Vybavení, pomůcky Klíčová slova
Střední odborné vzdělávání -- dle RVP.cz --- Obchodní akademie / Informační technologie -Základy přírodních věd Výukový materiál Žák, 15 – 19 let Výukový materiál je určen k frontální prezentaci učitelem, případně jako materiál pro samostudium. Prezentace je zaměřena na elektrickou vodivost látek, supravodivost a její využití v praxi. Zadaný úkol žáci řeší pomocí internetu. Počítače Elektrická vodivost, elektrický odpor, supravodivost
Číslo projektu Název šablony
CZ.1.07/1.5.00/34.0534 III/2 – Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT
ZLÍNSKÝ KRAJ
ELEKTRICKÁ VODIVOST Německý .fyzik G. S. Ohm v roce 1826 experimentálně prokázal, že proud, který prochází elektrickým vodičem je přímo úměrný napětí mezi konci vodiče I=G∙
=
Konstanta úměrnosti G se nazývá elektrická vodivost, její jednotkou je SIEMENS [S] Častěji se používá veličina elektrický odpor R= Jednotkou elektrického odporu je ohm [Ω]
Georg Simon Ohm [Obrázek č. 1]
ELEKTRICKÝ ODPOR Elektrický odpor neboli REZISTANCE vodiče R při dané teplotě závisí na jeho délce l, kolmém průřezu S a na použitém materiálu, ze kterého je vodič vyroben
R=ρ Měrný elektrický odpor neboli REZISTIVITA ρ je veličina charakterizující materiál vodiče, jednotkou je [Ω ∙ Měrné elektrické odpory kovů při teplotě 20 °C ρ(Cu) = 1,69 ∙
Ω∙m
ρ(Al) = 2,67 ∙
Ω∙m
ρ(Ag) = 1,52 ∙
Ω∙m
Elektrický odpor kovových vodičů závisí také na teplotě, s rostoucí teplotou roste. Tato závislost je přibližně lineární a je dána vztahem
(1
α
R je odpor při teplotě T je odpor při teplotě ∆ α je teplotní součinitel elektrického odporu, který je charakteristický pro daný materiál, jeho jednotkou je [ α (Cu) = 4 ∙
α (Ag) = 3,8 ∙
]
SUPRAVODIVOST Supravodivost objevil roku 1911 holandský fyzik Heike Kammerlingh Onnes. V roce 1908 se mu podařilo zkapalnit helium při teplotě 4,2 K za normálního tlaku. Při této teplotě zjistil vymizení elektrického odporu rtuti. Tento jev látky s nulovým odporem byl pojmenován supravodivost. Tím se otevřela cesta k výzkumu ve fyzice nízkých teplot. V roce 1913 obdržel za výzkum vlastností látek při nízkých teplotách Nobelovu cenu za fyziku. Teplota, při které látka přechází z normálního do supravodivého stavu, se nazývá kritická teplota Tc. Prvek
Hg
Pb
Sn
Al
Ti
Kritická teplota (K)
4,12
7,20
3,72
1,18
2,38
SUPRAVODIVOST Supravodivost I. typu – vyskytuje se u kovů např. Hg, Sn, Pb atd. Chladí se kapalným heliem (nákladné). Supravodivost II. typu - vyskytuje se u vysokoteplotních keramických supravodičů. Kritická teplota se pohybuje v rozmezí od 35 K do 136 K. Chladící médium kapalný dusík.
Úkol Pomocí internetu vyhledejte příklady využití supravodivosti.
APLIKACE SUPRAVODIVOSTI Vlaky MAGLEV Setrvačníky, které se dnes vyvíjejí pro stabilizaci polohy družic. SQUID (Skvid) Jsou nejcitlivější zařízení na měření změn magnetického pole. Jiné využití Supravodivost je možné v budoucnu využít v rychlých supravodivých přechodech, které budou tvořit základ budoucích počítačů, pro pohon magnetohydrodynamických lodí a vlaků, ve vesmírném průmyslu, pro vysokoproudé transformátory. Supravodivé magnety jsou využívány při magnetické rezonanci mozku, kde jsou mnohem menší a efektivnější než normální magnety. Také byly supravodivé magnety využity v CERNu při proton-antiprotonové kolizi při zkoumání zrychlování částic atd.
POUŽITÉ ZDROJE 1. Literatura: KUBÍNEK, Roman, doc. RNDr. CSc. – KOLÁŘOVÁ, Hana, doc. RNDr. CSc. – HOLUBOVÁ, Renata, RNDr. CSc. Fyzika pro každého aneb rychlokurz fyziky. Olomouc: Nakladatelství Rubico. ISBN 978-80-7346-095-2.
2. www stránky, elektronické zdroje Supravodivost.Cs.wikipedie.org.[cit.2014-01-06]. Text je dostupný pod licencí Creative Commons na www: http://cs.wikipedia.org/wiki/Supravodivost
3. Obrazový materiál: Obrázek č. 1 Techmania-Edutorium-Exponáty.[cit.2014-01-06]. Dostupný pod licencí Creative Commons 3.0 Unported License na www: http://www.techmania.cz/edutorium/art_exponaty.php?xkat=fyzika&xser=456c656b74f8696e612061206d61676e657 469736d7573h&key=391
