Електричний струм у металах та напівпровідниках

План-конспект уроку фізики (11 клас)

Презентація на урок ЗАВАНТАЖИТИ 

🎯 Мета уроку

Освітня:

• пояснити фізичну природу електричного струму в металах і напівпровідниках;
• розкрити механізм провідності та залежність опору від температури;
• ознайомити з відмінностями між металами, напівпровідниками та діелектриками.

Розвивальна:

• формувати наукове мислення, уміння аналізувати графіки та закономірності;
• розвивати вміння порівнювати різні типи провідників.

Виховна:

• формувати розуміння ролі напівпровідникових приладів у сучасній електроніці;
• виховувати інтерес до техніки, енергозбереження та інноваційних технологій.

🧩 Обладнання та наочність

• демонстраційна модель або відео «Рух електронів у металі»;
• таблиця «Провідники — напівпровідники — діелектрики»;
• мультимедійна презентація (або симулятор PhET “Semiconductors”);
• лабораторна установка для демонстрації залежності опору від температури.

⏱️ Хід уроку

1. Організаційний момент (2 хв)

Привітання, перевірка готовності.
Мотиваційне запитання:

«Чому мікросхеми комп’ютера не можна виготовити з міді, хоча вона проводить струм краще за все?»

2. Актуалізація опорних знань (5 хв)

Фронтальне опитування:

• Що таке електричний струм?
• Яка умова його виникнення?
• Які речовини проводять електричний струм?
• Як змінюється опір металу при нагріванні?

Коротке нагадування:
​\( [ I = \frac{q}{t}, \quad I = n e v S ] \)​

3. Вивчення нового матеріалу (20 хв)

🔹 1. Електричний струм у металах

• Метали мають вільні електрони провідності.
• При накладанні електричного поля електрони починають рухатись упорядковано.
• Іонна решітка — джерело опору (електрони розсіюються на коливаннях атомів).

Залежність опору від температури:
​\( [ R = R_0 (1 + \alpha t) ] \)​
де (alpha > 0) для металів.
👉 При нагріванні опір металу зростає.

Висновок: металеві провідники ефективні для передавання струму, але не для мікроелектроніки.

🔹 2. Електричний струм у напівпровідниках

• Основні представники: кремній (Si), германій (Ge).
• При низьких температурах — погані провідники.
• При нагріванні кількість вільних носіїв збільшується.
• Є два типи провідності:
  • власна (електрони й дірки утворюються при тепловому збудженні);
  • домішкова — за рахунок введення домішок:
    • n-тип: надлишок електронів (донорні домішки);
    • p-тип: надлишок дірок (акцепторні домішки).

Залежність опору від температури для напівпровідників:
👉 При нагріванні опір зменшується (на відміну від металів).

🔹 3. Порівняння провідності

Речовина	Носії струму	Залежність опору від температури	Приклад
Метали	електрони	зростає	мідь, алюміній
Напівпровідники	електрони та дірки	зменшується	кремній, германій
Діелектрики	немає вільних носіїв	дуже великий	скло, пластмаса

🔹 4. Практичне застосування

• Напівпровідники — основа діодів, транзисторів, мікросхем, сенсорів.
• Використовуються у сонячних батареях.
• Сучасна електроніка ґрунтується на керуванні провідністю напівпровідників.

4. Закріплення матеріалу (10 хв)

Інтерактивні завдання:

🧩 1. Поясніть, чому лампа розжарювання перегоряє в момент вмикання.
(Бо холодна спіраль має менший опір → струм більший → миттєвий перегрів.)

🧩 2. У чому полягає відмінність власної та домішкової провідності?

🧩 3. Побудуйте графік залежності опору від температури для металу та напівпровідника.

🧩 4. Порівняйте рух електронів у металі та в напівпровіднику.

5. Підсумок уроку (5 хв)

• У металах носіями заряду є вільні електрони, у напівпровідниках — електрони та дірки.
• У металах при нагріванні опір зростає, у напівпровідниках — зменшується.
• Напівпровідники мають вирішальне значення для розвитку сучасної техніки.

Ключова думка:

Майбутнє електроніки — за напівпровідниковими технологіями.

🏠 Домашнє завдання

1. Намалювати схему кристалічної решітки напівпровідника n- та p-типу.
2. Підготувати коротке повідомлення:
   • «Використання кремнію у мікроелектроніці» або
   • «Як працює сонячна батарея?»