Следующее видео из цикла видео "Электроника шаг за шагом".
В прошлом видео мы поговорили про электричество. В этом видео рассказывается про электрический ток, об условиях его возникновения и существования. Рассказывается про электродвижущую силу, силу тока, направление тока, скорость движения свободного электрона в цепи и про многое другое.
Надеюсь, что это видео будет полезно начинающим радиолюбителям.
Я ещё раз посмотрел предыдущее видео. Никаких изменений не наблюдаю, а разумных рекомендаций было много. Очередную порцию занудства смотреть не стал и другим не советую напрасно терять время.
На 0:57 автор рассказывает что проводимость меди возникает из-за температуры, и в процессе колебаний атомов возникают свободные электроны.
Это неверно, так как сопротивление меди при снижении температуры падает, из-за ослабления тех же колебаний решётки, которые являются помехой дрейфу электронов под действием внешнего электрического поля. Некоторые металлы становятся сверхпроводниками при приближении к нулю температуры, когда колебаний решётки почти нет.
Автор возможно перепутал механизм проводимости в металлах и полупроводниках, дальше не смотрел.
Очевидно, что Вы меня не поняли. Термин проводимость не упоминался в видео ни разу. Я лишь говорю о процессе появления свободных электронов и это никак не противоречит тому, что Вы написали.
тогда не понятен смысл такого рассказа про появление свободных электронов при колебаниях решётки, видео называется - "Электрический ток", тем более Вы рассказываете про медь которая являет проводником, а значит имеет отношение к проводимости в металлах.
Минимальная температура сверхпроводника в районе -250 градусов по Цельсию. Это все равно выше температуры абсолютного нуля -273.16. Поэтому при нулевом сопротивлении материала процесс появления в нем свободных электронов никуда не исчезает.
Цитата "Обычно же к низкотемпературным сверхпроводникам относят сверхпроводники на основе металлов, для которых критическая температура лежит в районе 20-25 К."
20 Кельвинов это -253 градуса . Это имел ввиду.
Источник: Гинзбург В. Л., Андрюшин Е. А. Сверхпроводимость. — М.: Педагогика, 1990.
[uquote="radionics",url="/forum/viewtopic.php?p=3987824#p3987824"]Очевидно, что Вы меня не поняли. Термин проводимость не упоминался в видео ни разу. Я лишь говорю о процессе появления свободных электронов и это никак не противоречит тому, что Вы написали.[/uquote]
Свободные электроны (а более грамотно, электроны проводимости) в металле присутствуют всегда, при любой температуре. На то они и металлы. Другое дело полупроводники, у них действительно проводимость возникает за счёт теплового перехода электронов в зону проводимости из валентной зоны. Погуглите о том, что такое запрещённая зона, зона проводимости и валентная зона в твёрдом теле. В той же вики всё более-менее доступно написано.
Я видео не смотрел, но по комментариям подозреваю, что там используется классическая теория для объяснения того, что такое проводимость. С заряженными шарами и шариками в качестве примитивной модели атомов и электронов. До определённой степени эта модель работает и кое-какие вещи действительно объясняет, но это, тем не менее, обман. Электрическая проводимость металлов и полупроводников — это макроскопическое проявление существенно квантового явления.
При этом для корректного объяснения того, что на самом деле происходит, совершенно не обязательно погружаться в дебри квантовой механики. Достаточно грамотно воспроизвести факты в правильной последовательности. Такое урезанное разъяснение, конечно, не вооружит читателя/зрителя инструментами для количественного расчёта явления, но предоставит понимания заинтересованному человеку, в то же время, не придётся никого обманывать.
Последний раз редактировалось B@R5uk Пт фев 26, 2021 14:38:30, всего редактировалось 1 раз.
Если бы автор видео был студентом, а мы все - преподами, которым по должности положено выслушивать занудное изложение общеизвестных фактов, всё было бы правильно, но так остаётся вопрос: для кого это видео? Нормальное дитя смотреть такое не станет.
[uquote="B@R5uk",url="/forum/viewtopic.php?p=3987852#p3987852"][uquote="radionics",url="/forum/viewtopic.php?p=3987824#p3987824"]Очевидно, что Вы меня не поняли. Термин проводимость не упоминался в видео ни разу. Я лишь говорю о процессе появления свободных электронов и это никак не противоречит тому, что Вы написали.[/uquote]
Я видео не смотрел, но по комментариям подозреваю, что там используется классическая теория для объяснения того, что такое проводимость.[/uquote]
В видео не упоминался термин проводимость ни разу. Говорится о том, что все вещества, в зависимости от количества содержащихся в них свободных заряженных частиц, можно разделить на проводники, изоляторы и полупроводники. А также, что при температуре выше абсолютного нуля, атомы металлов начинают сбрасывать электроны, и они становятся свободными.
Спасибо за Ваш комментарий.
Добавлено after 3 minutes 22 seconds:
[uquote="HochReiter",url="/forum/viewtopic.php?p=3987878#p3987878"]Если бы автор видео был студентом, а мы все - преподами, которым по должности положено выслушивать занудное изложение общеизвестных фактов, всё было бы правильно, но так остаётся вопрос: для кого это видео? Нормальное дитя смотреть такое не станет.[/uquote]
Спасибо за Ваше мнение. Я учусь и буду стараться, чтобы было не занудно смотреть.
[uquote="radionics",url="/forum/viewtopic.php?p=3987894#p3987894"]А также, что при температуре выше абсолютного нуля, атомы металлов начинают сбрасывать электроны, и они становятся свободными.[/uquote]
Вот это чистой воды дезинформация. Я ещё раз повторю: это утверждение (с определённой поправкой) применимо к полупроводникам, но никак не к металлам.
Проводимость в возникает из-за квантово-электростатического взаимодействия атомов металла. Из-за того что атомы металла в кристаллической решётке расположены близко друг к другу и (внимание!) расположены периодически, внешние электронные оболочки атомов металла сливаются в одну гигантскую электронную оболочку, которая принадлежит уже не одному атому, а всему объёму проводника. Так появляется зона проводимости, в которой электроны не локализованы, а могут перемещаться от одного конца проводника к другому. Это существенно квантовое явление. И температура тут совершенно не причём.
Слова "начинают сбрасывать электроны" тоже не являются грамотными. Обычно такого рода утверждения подразумевают термическую ионизацию. Однако, температуры для ионизации на столько велики, что ни о какой кристаллической структуре и вообще твёрдом теле речи быть не может. Явление, которое вы под этими словами подразумеваете, но не понимаете, — заключается в том, что электроны в полупроводниках переходят из валентной зоны, где они локализованы вокруг одно-двух атомов и не могут переносить заряд, в зону проводимости, где электроны могут перемещаться по всему объёму материала. Никакого отрыва от атома при этом речи не идёт: в зоне проводимости электроны всё так же принадлежат атому, вокруг которого они были изначально локализованы, просто они в то же время принадлежат и всем остальным атомам и локализованы уже внутри всего проводника. Энергетический зазор (запрещённая зона) между валентной зоной и зоной проводимости в полупроводниках на столько мал, что уже комнатной температуры достаточно для возникновения проводимости.
Последний раз редактировалось B@R5uk Пт фев 26, 2021 13:35:34, всего редактировалось 2 раза.
[uquote="B@R5uk",url="/forum/viewtopic.php?p=3987929#p3987929"][uquote="radionics",url="/forum/viewtopic.php?p=3987894#p3987894"]А также, что при температуре выше абсолютного нуля, атомы металлов начинают сбрасывать электроны, и они становятся свободными.[/uquote]
Вот это чистой воды дезинформация. Я ещё раз повторю: это утверждение (с определённой поправкой) применимо к полупроводникам, но никак не к металлам.[/uquote]
Это утверждение взято из источника: Сворень Р. А. Электроника шаг за шагом / под ред. Ю. В. Ревича – М.: ДМК Пресс, 2020. И фигурирует в книге, начиная с первого издания от 1979 года.
Также это утверждение встречается здесь: Сворень Р. А. Электричество шаг за шагом – М.: ДМК Пресс, 2019.
Цитирую из книги: "При температуре выше абсолютного нуля в процессе хаотических, как их называют, тепловых колебаний атомы металлов - серебро, медь, алюминий, железо и другие - грубо говоря, сбрасывают некоторые внешние электроны, те, что сильно удалены от ядра и слабее других привязаны к нему электрическими силами."
Ключевыми словами в этой цитате являются слова "грубо говоря". Я на 146% уверен, что авторы, когда писали, хотя бы приблизительно знали, что на самом деле происходит, но посчитали, что читателю такие подробности ненужны. Это и не удивительно, потому что популярно объяснить квантовые явления неподготовленному читателю — это очень непростая задача. Тем более пол века назад даже величайшие умы на острие науки не совсем понимали многие явления в этой области.
Однако, за пол века с момента написания этих строк научно-технический прогресс шагнул далеко вперёд, а теория твёрдого тела уже давно стала классикой. Нет никакой необходимости скрывать от неподготовленных умов правду. Наоборот, есть большая необходимость эту правду популярно и доступно изложить, чтобы не возникало никаких канализационно-сантехнических недоразумений (это камень уже не в ваш огород, просто не могу не удержаться не упомянуть).
Последний раз редактировалось B@R5uk Пт фев 26, 2021 14:47:25, всего редактировалось 2 раза.
Чем больше затолкано в детскую голову за шесть минут, тем меньше в ней останется мешанины из впихнутых, но непереваренных фактов. "Искусство схемотехники" - это классика, а и в ней вместо рассказа о дырках, электронах, донорных и акцепторных, конценетрации неосновных и её градиенте о диоде сказано две строки:
"Вольт-амперная характеристика диода показана на рис. 1.67. (Придерживаясь принятого нами подхода, не будем объяснять физику явлений, определяющих функционирование этого элемента.)"
И это правильный подход. Лучше меньше, да лучше, как говорил другой классик.
HochReiter, абсолютно согласен. Даже электрический ток — это сильно абстрактная модель. Для того, чтобы заниматься радиоэлектроникой совершенно не обязательно глубоко понимать какие физические явления скрываются за этой моделью. Как правило, вольт-амперных характеристик и знания ключевых законов и правил вполне достаточно. Тем более, что в даташитах на электронные компоненты приводятся именно такого рода характеристики, и инженеры-конструкторы ориентируются именно на них при создании новых устройств.
Однако, совершенно другое дело, когда человек целенаправленно задаётся вопросом "А что же там на самом деле происходит?". Не хорошо будет пудрить ему мозги колеблющимися и прыгающими заряженными шариками или водопроводными аналогиями. Да, при популярном объяснении явлений придётся сделать скидку на возраст и подготовку читателя. Это тяжеленная работа для таких гениальных людей, как например, Яков Исидорович Перельман.
Без моделей никак. В том же Хоровице-Хилле человечек внутри смотрит на вольтметр в цепи базы и двигает реостат в цепи коллектора. Человечек, шарики, вода по трубам - если не забывать, что это лишь модель, то почему бы и нет? Как оно "на самом деле", не знает никто. Да, за полвека прогресс шагнул вперёд, но он продолжает шагать.
Обсуждаемые нами видео сделаны непонятно, для кого. Если человек двенадцати лет целенаправленно задаётся вопросом, что такое электрический ток, то он готов потратить на него гораздо больше нескольких минут и нужен ему не скучный рассказ, а игры с проводами, лампочками, стрелками компаса, пузырьками из рассола и т. д., и т. д. А теория попутно.
Заряженные шарики ещё куда ни шло, а вода в трубах — это не модель, а аналогия. Модель и аналогия — это, как говорят в Одессе, две большие разницы. Практика обсуждений показывает, что эта сантехническая аналогия не просто плохая аналогия, она пагубная и тлетворная. Люди порой пытаются задачу по электричеству заменить какой-нибудь, по их мнению аналогичной, задачей гидродинамики, которая не только сложнее, она вообще ничего общего с исходной задачей не имеет. В таких случаях какие-нибудь шагающие шарики с глазками — это куда более адекватная аналогия.
Вода, точнее, "что-то, которое ведёт себя в проводах, как вода в трубах", теплород, электронный газ - это модели, каждая из них адекватна в своих границах. И виновата не вода, а те, кто вовремя не рассказал о границах применения. Пусть будут хоть шарики, хоть верёвки, хоть что. Для детского ума самое сложное - представить, как оно происходит, описать понятными терминами. У человека нет электрических органов чувств, а "есть что-то, нам непонятное, которое ведёт себя в соответствии с такими-то формулами" - не для десятилетнего дитяти. Пусть хоть Дед Мороз машет руками и гонит электроны по проводу: все в детстве верят в деда Мороза, все перестают верить, когда вырастают. Конечно, тяжело найти грань между "на самом деле" и "понятно".
