ELEKTROTECHNIKA Elektronová teorie

Výukový materiál Číslo projektu: CZ.1.07/1.5.00/ Šablona: III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Číslo materiálu: 01_01_32_INOVACE_01

ELEKTRONOVÁ TEORIE Předmět: ELEKTROTECHNIKA Ročník: ME1 Jméno autora: Ing. Miroslav Sámel Škola: SPŠ Hranice Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Ing. Miroslav Sámel Financováno z ESF a státního rozpočtu ČR. Anotace : Materiál objasňuje stavbu atomu a princip elektronové teorie vedení elektrického proudu v pevných látkách. Klíčová slova: Atom, elektron, proton, ionty, vodič, izolant, polovodič.

ELEKTRONOVÁ TEORIE 01_01_32_INOVACE_01, Elektrotechnika, Elektronová teorie Ing. Miroslav Sámel Pamatujte si: Základní rozdělení látek Atom:  Jádro  Elektronový obal Jádro:  Protony  Neutrony Elektronový obal:  Elektrony Elementární náboj: VODIČE Vnější elektronová slupka obsahuje pouze malý počet elektronů a tyto jsou velmi slabě vázány ve struktuře atomu. Kovy: Zlato, stříbro, měď, hliník, … IZOLANTY Vnější elektronová slupka je plně obsazena. Elektrony jsou velmi pevně vázány ve struktuře atomu. Materiály: Sklo, guma, plasty, keramika, plyny, … POLOVODIČE Chemicky čisté polovodiče mají při nízké teplotě ( ϑ = 0K) velmi malý počet volných elektronů. Přidáním příměsí a zvýšením teploty se mohou stát vodivými. Materiály: Křemík, germanium, slitiny a sloučeniny, …

ELEKTRONOVÁ TEORIE 01_01_32_INOVACE_01, Elektrotechnika, Elektronová teorie Ing. Miroslav Sámel Pamatujte si: Energetický model atomu Rozdělení látek podle elektrické vodivosti:  vodiče  izolanty  polovodiče Elektrická vodivost látek závisí na vnitřní stavbě atomu a fyzikálních podmínkách prostředí.

ELEKTRONOVÁ TEORIE 01_01_32_INOVACE_01, Elektrotechnika, Elektronová teorie Ing. Miroslav Sámel Pamatujte si: Vodiče a nevodiče IZOLANT:  plně obsazena valenční vrstva  široké zakázané pásmo VODIČ:  valenční pásmo obsahuje nanejvýš tři elektrony  zakázaná vrstva neexistuje POLOVODIČ:  valenční vrstva obsahuje právě čtyři elektrony  šířku zakázané vrstvy lze měnit Vodiče vedou elektrický proud. Druhy vodivosti:  Elektronová - kovy  Iontová - kapaliny, plyny Nevodiče (izolanty) nevedou elektrický proud. Izolant se může stát vodičem. Po přiložení dostatečně vysokého napětí na izolant dojde k porušení vazeb elektronů v atomu a průchodu elektrického proudu. Tento proces je u pevných látek destruktivní a nevratný. Elektrická pevnost izolantu – V.m -1

ELEKTRONOVÁ TEORIE 01_01_32_INOVACE_01, Elektrotechnika, Elektronová teorie Ing. Miroslav Sámel Pamatujte si: Vodič bez přiloženého napětí  Díky slabým vazbám ve valenční vrstvě atomu elektrony snadno přestupují z valenční do vodivostní vrstvy, a to i za normálních podmínek a bez přiloženého napětí.  V kovu se nahodile pohybují a „srážejí“ se s atomy. V kovu tak vznikají kationty (atomy, kterým chybí elektron) a tzv. volné elektrony, které mohou být po srážce vtaženy do struktury atomu. Vodiče vedou elektrický proud. Druhy vodivosti:  Elektronová - kovy  Iontová - kapaliny, plyny Nevodiče (izolanty) nevedou elektrický proud.

ELEKTRONOVÁ TEORIE 01_01_32_INOVACE_01, Elektrotechnika, Elektronová teorie Ing. Miroslav Sámel Pamatujte si: Vodič pod napětím  Po přiložení napětí na vodič budou elektrony v kovu přitahovány kladným pólem zdroje (+ nedostatek elektronů) a současně odpuzovány záporným pólem zdroje (- přebytek elektronů).  Současně s tím budou do struktury vodiče vstupovat elektrony ze záporného pólu zdroje, které nahradí elektrony z vodiče. Vodiče vedou elektrický proud. Druhy vodivosti:  Elektronová - kovy  Iontová - kapaliny, plyny Nevodiče (izolanty) nevedou elektrický proud. + -

ELEKTRONOVÁ TEORIE 01_01_32_INOVACE_01, Elektrotechnika, Elektronová teorie Ing. Miroslav Sámel Pamatujte si: Elektrický proud ve vodiči  Elektrony jsou hmotné částice  Nesou záporný náboj = jsou odpuzovány záporným pólem zdroje a přitahovány kladným pólem zdroje  Vlivem toho se po přiložení napětí na vodič začnou pohybovat uspořádaně od – k + pólu zdroje  Elektrický proud je uspořádaný pohyb elektrického náboje  Elektrický náboj je vlastností elektronů  Elektrický proud je hmotný jev Vodič bez napětí:  volné elektrony se pohybují chaoticky ve struktuře vodiče Vodič pod napětím:  pohyb elektronů je uspořádaný, postupují od záporného pólu zdroje ke kladnému – elektrický proud

ELEKTRONOVÁ TEORIE 01_01_32_INOVACE_01, Elektrotechnika, Elektronová teorie Ing. Miroslav Sámel Pamatujte si: Zdroje a literatura [1] VOŽENÍLEK, L.; ŘEŠÁTKO, M.. Základy elektrotechniky I. pro 1. ročník SOU elektrotechnických. Praha: SNTL, 1984, ISBN BEZ. [2] BLAHOVEC, Antonín. Elektrotechnika I. Praha: INFORMATORIUM, 2002, ISBN Ilustrace:  Elektrický proud ve vodiči je uspořádaný pohyb elektrického náboje.  Nosiči náboje v pevných látkách (kovech) jsou elektrony, v kapalinách a plynech jsou to ionty.  Elektrony jsou hmotné částice – elektrický proud je hmotný jev.