课件电子气理论.ppt
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电化学原理PPT课件
（saturated calomel electrode，SCE） 6.导线；7. Hg；8.纤维
以标准氢电极的电极电势为标准，
可以测得SCE的电势为0.2415V。
.
21
对电极（辅助电极）
对电极一般使用惰性贵金属材料如铂丝等， 以免在此表面发生化学反应，用于与工作 电极形成回路。
.
22
电化学工作站
.
17
电化学三电极系统
• 工作电极（Working electrode） • 参比电极（Reference electrode） • 对电极（Auxiliary electrode）
.
18
工作电极
滴汞电极（极谱法） 铂电极 金电极 碳电极 热解石墨(PG)
玻碳(GC) 碳糊 碳纤维
.
19
参比电极
.
9
电分析成为独立的方法学
• 三大定量关系的建立 1833年法拉第定律Q=nFM 1889年能斯特W.Nernst提出能斯特方程
1934年尤考维奇D.Ilkovic提出扩散电流方程 Id = kC
.
10
近代电分析方法
(1) 电极的发展：化学修饰电极、超微电极 (2) 多学科参与：生物电化学传感器 (3)与其他方法联用：光谱-电化学、HPLC-EC、
1753年，俄国著名电学家利赫曼为了验证
富兰克林的实验，不幸被雷电击死，这是
做电实验的第一个牺. 牲者。
4
电化学的发展史
1791年, 意大利伽伐尼的青蛙实验 (电化学的起1799年, 伏特堆 (伏特电池/原电池的雏形)
.
6
电化学的发展史
1807年, 戴维电解木灰(potash)和苏打(soda)， 分别得到钾(potassium)和钠(sodium)元素
高二物理竞赛课件：自由电子气体的热性质
电导率∝传导电子浓度，与m成反比
电导率
2 索末菲电子气图象
自由电子： 在均匀的与时间无关的电场中： 由牛顿第二定律：
积分，得：
没有碰撞时，恒定的外加电场使k空间中的费米球匀速移动。 电子气填充以k空间原点为中心的费米球。
电导率
电子同杂质、晶格缺陷以及声子的碰撞， 使移动的费米球在电场中维持一种稳态。
准经典模型
1 电子受到散射 牛顿定律、热平衡
2 弛豫时间（relaxation time) τ
电场中的自由电子
电子的动力学方程
——自由电子在外场作用下的动力学方程
电导率
金属的电导率
1 经典图象 无外场：传导电子作无规运动： 有外场：传导电子作定向运动 漂移速度：
恒定电场稳恒情形：
电导率
1 经典图象
自由电子气体的热性质
自由电子气体的热性质
1 T →0
绝对零度时，能量在μ以下的状态全部被电子占满，μ以上 的状态是空的。化学势（费米能级）就是在绝对零度时， 电子逐级填充所能占有的最高能量状态。
2 T >0
在μ能级，被电子填充的几率 温度上升，发生变化的能
和不被填充的几率相等。
量范围变宽。
自由电子气体的热性质
化学势
1 基态
2 热激发 在费米面附近的电子可获得热能，跃迁到费米面以外的状态，费米面 内的一些状态便空了出来。
自由电子气体的热性质
电子比热
自由电子气体的热性质
电子比热
分析：经典理论，1mol 电子气平均能量：
一价金属： 高温时金属的总比热容：
实际 量子：
小于经典值
常温下：电子的贡献比例很小
自由电子气体的热性质
电导率
2 索末菲电子气图象
自由电子： 在均匀的与时间无关的电场中： 由牛顿第二定律：
积分，得：
没有碰撞时，恒定的外加电场使k空间中的费米球匀速移动。 电子气填充以k空间原点为中心的费米球。
电导率
电子同杂质、晶格缺陷以及声子的碰撞， 使移动的费米球在电场中维持一种稳态。
准经典模型
1 电子受到散射 牛顿定律、热平衡
2 弛豫时间（relaxation time) τ
电场中的自由电子
电子的动力学方程
——自由电子在外场作用下的动力学方程
电导率
金属的电导率
1 经典图象 无外场：传导电子作无规运动： 有外场：传导电子作定向运动 漂移速度：
恒定电场稳恒情形：
电导率
1 经典图象
自由电子气体的热性质
自由电子气体的热性质
1 T →0
绝对零度时，能量在μ以下的状态全部被电子占满，μ以上 的状态是空的。化学势（费米能级）就是在绝对零度时， 电子逐级填充所能占有的最高能量状态。
2 T >0
在μ能级，被电子填充的几率 温度上升，发生变化的能
和不被填充的几率相等。
量范围变宽。
自由电子气体的热性质
化学势
1 基态
2 热激发 在费米面附近的电子可获得热能，跃迁到费米面以外的状态，费米面 内的一些状态便空了出来。
自由电子气体的热性质
电子比热
自由电子气体的热性质
电子比热
分析：经典理论，1mol 电子气平均能量：
一价金属： 高温时金属的总比热容：
实际 量子：
小于经典值
常温下：电子的贡献比例很小
自由电子气体的热性质
第三节金属晶体ppt课件
空间利用率：68%
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
体心立方堆积：
这种堆积晶胞是一个体心立方，
每个晶胞每个晶胞含 2 个原子，
空间利用率不高（68%），属于非 密置层堆积，配位数为 ，许
多金8属（如Na、K、Fe等）采取这
（一）几个概念 紧密堆积：微粒之间的作用力使微粒间尽
可能的相互接近，使它们占有最小的空间。
配位数：在晶体中与某一微粒等距离且紧 密相邻的微粒的数目。
空间利用率：晶体的空间被微粒占满的体积 百分数，用它来表示紧密堆积的程度。
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
金属原子的堆积方式
二维空间
非密置层
三维空间
密置层
三维空间
简 单 立 方 堆 积
体六 心方 立最 方密 堆堆 积积
面 心 立 方 最 密
堆
积
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
完成下表：
成键微粒 实质
金属键
金属阳离子 自由电子 静电作用
离子键 阴、阳离子 静电作用
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
汽车电工电子基础课件(完整版)
I=(E1+E2)/(R1+R2)=(6+3)/(3+2)=1.8mA
根据UAB=VＡ－ＶＢ
因此可求的A点的电位为
VA=VB＋UAB=VB-R2I =-0.6V
例3：求图示电路
c 20
中各点的电位:Va、
Vb、Vc、Vd 。
E1
4A 6
140V
解：
5 a
d
6A 10A
E2
b
90V
设 a为参考点， 即Va=0V Vb=Uba= –10×6= 60V Vc=Uca = 4×20 = 80 V Vd =Uda= 6×5 = 30 V
1、课堂认真听讲，课后用少量时间复习。 2、注重理论与实践相结合，培养分析解决实际 问题的能力。
1、直流电路 2、正弦交流电路 3、三相交流电路 4、电磁学的应用 5、发电机与电动机 6、安全用电 7、半导体二极管及晶体管的应用 8、集成运算放大器及数字电路基础
单元一 直流电路
知识目标： 电路的组成及基本概念 电路模型 电位的计算 电路分析的常用方法
(4) 计算各点至参考点间的电压即为各点的电位。
六 功率
电功率：是电路元件在单位时间内吸收或释放的电能， 或者说电能对时间的变化率，简称功率。
在直流电路中，功率用大写字母P表示 功率P=UI=I2R=U2/R
电源和负载的判断方法： 电电源压和、负电载流分取别关是联吸参收考功方率向还是释放功率？
1.若P>0,表明该元件吸收功率，属于负载性质，电流从 “+”端流入。 2.若P<0,表明该元件产生功率，属于电源性质，电流从 “+”端流出。
能力目标：能用万用表测量直流电路中电流、电压、电阻 能解决直流电路中的联结问题
根据UAB=VＡ－ＶＢ
因此可求的A点的电位为
VA=VB＋UAB=VB-R2I =-0.6V
例3：求图示电路
c 20
中各点的电位:Va、
Vb、Vc、Vd 。
E1
4A 6
140V
解：
5 a
d
6A 10A
E2
b
90V
设 a为参考点， 即Va=0V Vb=Uba= –10×6= 60V Vc=Uca = 4×20 = 80 V Vd =Uda= 6×5 = 30 V
1、课堂认真听讲，课后用少量时间复习。 2、注重理论与实践相结合，培养分析解决实际 问题的能力。
1、直流电路 2、正弦交流电路 3、三相交流电路 4、电磁学的应用 5、发电机与电动机 6、安全用电 7、半导体二极管及晶体管的应用 8、集成运算放大器及数字电路基础
单元一 直流电路
知识目标： 电路的组成及基本概念 电路模型 电位的计算 电路分析的常用方法
(4) 计算各点至参考点间的电压即为各点的电位。
六 功率
电功率：是电路元件在单位时间内吸收或释放的电能， 或者说电能对时间的变化率，简称功率。
在直流电路中，功率用大写字母P表示 功率P=UI=I2R=U2/R
电源和负载的判断方法： 电电源压和、负电载流分取别关是联吸参收考功方率向还是释放功率？
1.若P>0,表明该元件吸收功率，属于负载性质，电流从 “+”端流入。 2.若P<0,表明该元件产生功率，属于电源性质，电流从 “+”端流出。
能力目标：能用万用表测量直流电路中电流、电压、电阻 能解决直流电路中的联结问题
第二章能带理论ppt课件
能级
能带 E
能隙，禁带
N条
一般规律：
越是外层电子，能带越宽，E越大。
点阵间距越小，能带越宽，E越大。 两个能带有可能重叠。
在整堂课的教学中，刘教师总是让学 生带着 问题来 学习， 而问题 的设置 具有一 定的梯 度，由 浅入深 ，所提 出的问 题也很 明确
能带重叠示意图
金刚石的能带
钠的能带
在整堂课的教学中，刘教师总是让学 生带着 问题来 学习， 而问题 的设置 具有一 定的梯 度，由 浅入深 ，所提 出的问 题也很 明确
原子的外层电子(高能级)， 势垒穿透概率 较大， 电子可以在整个固体中运动,称为 共有化电子。
原子的内层电子与原子核结合较紧,一般 不是 共有化电子。
在整堂课的教学中，刘教师总是让学 生带着 问题来 学习， 而问题 的设置 具有一 定的梯 度，由 浅入深 ，所提 出的问 题也很 明确
解定态薛定谔方程， 可以得出两点重要结论： [ 2 2 V (r)] E 2m
在整堂课的教学中，刘教师总是让学 生带着 问题来 学习， 而问题 的设置 具有一 定的梯 度，由 浅入深 ，所提 出的问 题也很 明确
阿诺德·索末菲（1868～1951） 德国物理学家，量子力学与原子物理学的开 山鼻祖人物。 1868年12月5日生于东普鲁士的柯尼斯堡。 1951年4月26日卒于巴伐亚的慕尼黑。 他对原子结构及原子光谱理论有巨大贡献。 对陀螺的运动、电磁波的传播峙别在衍射力 一而）以及金属的电子论也有一定成就。
➢电子的能量是量子化的 ➢电子的运动有隧道效应
# 原子的外层电子（在高能级） 势垒穿透概率较大， 电子可以在整个固体中运动，称为共有化电子。原子 的内层电子与原子核结合较紧，一般不是共有化电子， 称为离子实。
自由电子论PPT课件
电子束加工
自由电子还可以用于电子束加工中， 如电子束焊接、电子束切割等，具 有高精度、高效率的特点。
半导体技术领域的应用
集成电路
在半导体技术领域中，自 由电子是集成电路制造的 基础，通过控制自由电子 的运动实现电路的功能。
太阳能电池
自由电子在太阳能电池中 起到重要作用，通过光电 效应将太阳能转化为电能。
绝缘体的特性
03
由于缺乏自由电子，绝缘体通常表现出较高的电阻其他粒子的相 互作用
自由电子与光子的相互作用
光电效应
当光子与自由电子相互作用时，光子 的能量可以被电子吸收，使电子从金 属表面逸出，产生光电流。
康普顿散射
当光子与自由电子发生碰撞时，光子 的能量会部分传递给电子，导致光子 散射，散射光子的能量低于入射光子 。
它涉及到电子在固体 材料中的运动、散射 和输运等物理过程。
研究背景与意义
随着科技的发展，人们对电子器 件的性能要求越来越高，需要深
入理解电子在材料中的行为。
自由电子论为理解电子在物质中 的行为提供了理论基础，对于发 展新型电子器件和优化现有器件
性能具有重要意义。
自由电子论在半导体技术、集成 电路、光电子器件等领域有广泛 应用，对于推动科技进步和经济
自由电子在电场的作用下， 受到电场力作用，其运动 状态满足牛顿第二定律。
波尔兹曼方程
描述了自由电子在热平衡 状态下的分布情况，是统 计物理中的重要方程。
狄拉克方程
描述了相对论条件下的自 由电子运动规律，预言了 相对论性电子的存在。
03 自由电子在固体中的行为
自由电子在金属中的行为
金属中的自由电子
发展具有重要意义。
02 自由电子理论概述
自由电子的定义与特性
自由电子还可以用于电子束加工中， 如电子束焊接、电子束切割等，具 有高精度、高效率的特点。
半导体技术领域的应用
集成电路
在半导体技术领域中，自 由电子是集成电路制造的 基础，通过控制自由电子 的运动实现电路的功能。
太阳能电池
自由电子在太阳能电池中 起到重要作用，通过光电 效应将太阳能转化为电能。
绝缘体的特性
03
由于缺乏自由电子，绝缘体通常表现出较高的电阻其他粒子的相 互作用
自由电子与光子的相互作用
光电效应
当光子与自由电子相互作用时，光子 的能量可以被电子吸收，使电子从金 属表面逸出，产生光电流。
康普顿散射
当光子与自由电子发生碰撞时，光子 的能量会部分传递给电子，导致光子 散射，散射光子的能量低于入射光子 。
它涉及到电子在固体 材料中的运动、散射 和输运等物理过程。
研究背景与意义
随着科技的发展，人们对电子器 件的性能要求越来越高，需要深
入理解电子在材料中的行为。
自由电子论为理解电子在物质中 的行为提供了理论基础，对于发 展新型电子器件和优化现有器件
性能具有重要意义。
自由电子论在半导体技术、集成 电路、光电子器件等领域有广泛 应用，对于推动科技进步和经济
自由电子在电场的作用下， 受到电场力作用，其运动 状态满足牛顿第二定律。
波尔兹曼方程
描述了自由电子在热平衡 状态下的分布情况，是统 计物理中的重要方程。
狄拉克方程
描述了相对论条件下的自 由电子运动规律，预言了 相对论性电子的存在。
03 自由电子在固体中的行为
自由电子在金属中的行为
金属中的自由电子
发展具有重要意义。
02 自由电子理论概述
自由电子的定义与特性
《电气工程讲》课件
04
电机与电力电子
电机学基础
1 2
电机学概述
电机学是研究电机的基本原理、设计和性能的学 科，包括直流电机、交流电机、变压器等。
电机的基本原理
阐述电机的基本工作原理，如磁场、电流和力之 间的关系，以及电机的能量转换过程。
3
电机类型与特点
介绍不同类型的电机，如直流电机、交流电机、 步进电机、伺服电机等，并分析它们的特点和应 用场景。
02
电气工程基础知识
电路基础
电流、电压、电阻、电感和电容 的概念和性质。
电路分析方法，如节点电压法、 网孔电流法等。
01
总结词：电路是电气工程的核心 ，掌握电路的基本原理和特性是 学习电气工程的基础。
02
03
04
欧姆定律、基尔霍夫定律等基本 电路定律的应用。
元件与器件
总结词：了解和掌握各种元件与器件的工作 原理和特性，是实现电气工程应用的关键。
感谢您的观看
THANKS
稳定、经济地输送和分配。
电力系统自动化
自动化技术应用
电力系统自动化技术包括监控、控制和保护等方面，通过自动化 装置和系统实现对电力系统的远程管理和控制。
调度自动化系统
调度自动化系统是电力系统自动化的核心，负责数据采集、监控和 调度指挥，保障电力系统的安全和经济运行。
变电站自动化
变电站自动化系统实现对变电站设备的监测、控制和保护，提高变 电站的运行效率和可靠性。
人工智能与电气工程的融合
人工智能
人工智能技术在电气工程中的应用正在逐渐 增多，例如在智能电网、智能家居、自动化 生产线等领域的应用。人工智能技术可以提 高设备的自适应性、自主性和效率，降低能 耗和人力成本。
大学物理 章 气体
1.3.2 低压气体的经验定律
(1) Boyle-Marriotte定律 在较低压力下, 保持气体的温度和物质的量不变,
气体的体积与压力的乘积为常数。
T , n 不变
p
V 1 pV C p
p1
p2
p1V1 p2V2
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V1 V2 V
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2020/3/21
(2) Charles-Gay-Lussac 定律
Z pVm pV RT nRT
Z=1，ideal gases Z＞1，难被压缩 Z＜1，易被压缩
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2020/3/21
2. The Boyle temperature(TB)
pVm
T > TB T = TB T < TB
p 图1.4.1 气体在不同温度下的 pVm－p 图
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2020/3/21
1.3.3 理想气体状态方程
摩尔气体常数 R 的准确数值可以由实验测定。在一定温度下
当 p 0 时， pVm 同一数值
pVm/ J·mol-1
5000 4500 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000
0
N2 He CH4
1.3.3 理想气体状态方程
在压力趋于 0 的极限条件下，各种气体的行为均 服从pVm= RT 的定量关系，R 是一个对各种气体都适 用的常数。
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2020/3/21
1.3.4 理想气体混合物
1. 混合物组成表示法 2. Dalton 分压定律 3. Amagat 分体积定律
应用电化学电化学理论基础PPT课件
电化学脱硝技术
利用电化学方法将废气中的氮氧化物转化为氮气和水等无害物质。
重金属离子回收技术展示
01
电镀废液处理
通过电解作用将废液中的重金属 离子还原为金属单质，实现重金 属的回收和废液的净化。
02
电池回收技术
03
电化学冶金技术
利用电化学方法将废旧电池中的 重金属离子提取出来，实现资源 的再利用。
通过电解作用从矿石或冶金废渣 中提取金属或其化合物，实现资 源的综合利用。
燃料电池类型
详细介绍质子交换膜燃料电池 （PEMFC）、固体氧化物燃料电池 （SOFC）、碱性燃料电池（AFC）等 主流燃料电池的特点及应用领域。
锂离子电池工作原理及性能评估
锂离子电池工作原理
深入解析锂离子电池的充放电过程，包括锂离子在正负极之间的 嵌入和脱出机制。
电池性能评估指标
介绍锂离子电池性能评估的主要指标，如能量密度、功率密度、 循环寿命、安全性等。
迁移过程
离子在电场作用下的定向移动，形成 电流。
界面现象及双电层结构
界面现象
不同相之间的界面上发生的特殊现象，如吸附、润湿、电毛细现象 等。
双电层结构
电极与电解质溶液界面上的电荷分布结构，包括紧密层和分散层。 紧密层内电荷密度高，分散层内电荷密度逐渐降低。
02
应用电化学领域概述
能源转换与储存技术
06
总结回顾与拓展思考
关键知识点总结回顾
电化学基本概念
包括电解质、电极、电位等核心概念的定义与性 质。
电化学体系分析
介绍不同类型电化学体系的组成、工作原理及应 用，如原电池、电解池和腐蚀电池等。
电化学反应原理
阐述电化学反应的基本过程，包括电荷转移、物 质传递和界面反应等。
利用电化学方法将废气中的氮氧化物转化为氮气和水等无害物质。
重金属离子回收技术展示
01
电镀废液处理
通过电解作用将废液中的重金属 离子还原为金属单质，实现重金 属的回收和废液的净化。
02
电池回收技术
03
电化学冶金技术
利用电化学方法将废旧电池中的 重金属离子提取出来，实现资源 的再利用。
通过电解作用从矿石或冶金废渣 中提取金属或其化合物，实现资 源的综合利用。
燃料电池类型
详细介绍质子交换膜燃料电池 （PEMFC）、固体氧化物燃料电池 （SOFC）、碱性燃料电池（AFC）等 主流燃料电池的特点及应用领域。
锂离子电池工作原理及性能评估
锂离子电池工作原理
深入解析锂离子电池的充放电过程，包括锂离子在正负极之间的 嵌入和脱出机制。
电池性能评估指标
介绍锂离子电池性能评估的主要指标，如能量密度、功率密度、 循环寿命、安全性等。
迁移过程
离子在电场作用下的定向移动，形成 电流。
界面现象及双电层结构
界面现象
不同相之间的界面上发生的特殊现象，如吸附、润湿、电毛细现象 等。
双电层结构
电极与电解质溶液界面上的电荷分布结构，包括紧密层和分散层。 紧密层内电荷密度高，分散层内电荷密度逐渐降低。
02
应用电化学领域概述
能源转换与储存技术
06
总结回顾与拓展思考
关键知识点总结回顾
电化学基本概念
包括电解质、电极、电位等核心概念的定义与性 质。
电化学体系分析
介绍不同类型电化学体系的组成、工作原理及应 用，如原电池、电解池和腐蚀电池等。
电化学反应原理
阐述电化学反应的基本过程，包括电荷转移、物 质传递和界面反应等。
电工电子技术说课 ppt课件
《电工电子技术》说课
适用计算机辅助设计与制造专业
说课人：机电系 陈红玲
1
说课项目
课程性质 教学目标
主要 内容
课程衔接与设计 教学改革
教学单元设计
能力考核评价
课程教学效果
2
精品资料
• 你怎么称呼老师？ • 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你
是否会认为老师的教学方法需要改进？ • 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭 • “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我
4、常用测量工具及仪器使用能力； 3、进一步掌握不对称负载时这两种 3、培养学生对待工作严谨的态度和工
5、电路分析、计算、调试、检测 连接方法下线电压、相电压及线电流、 作责任心等职业操作规范。
能力。
相电流的关系。
重点：1、负载作星形联接、三角形联接的方法； 2、线电压、相电压及线电流、相电流的关系；
❖ 初步掌握用电安全知识。
9
(二) 能力目标 ❖ 掌握高等电类工程技术人员所必需具备的电路、
磁路、模电、数电的基础知识及分析计算的基 本方法；
❖ 初步具备工程计算和实验研究的能力。
10
(三) 综合素质目标 A
实事求是和严谨的态度
B
安全意识和责任意识
C
沟通、协作和组织协调能力
D
团队合作精神
E
严格的科学态度和分析问题的逻辑性与条理性
笨，没有学问无颜见爹娘 ……” • “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
4
一、课程性质
核心课程2
电子与电工技术
学期
2
总学时 72
理论 学时
50
实践 学时
22
职业能力要求： 一般电路的计算与应用能力； 电路的合理选择与应用能力； 供电、配电及用电各个环节的基础电气安全知识与实际应用能力。
适用计算机辅助设计与制造专业
说课人：机电系 陈红玲
1
说课项目
课程性质 教学目标
主要 内容
课程衔接与设计 教学改革
教学单元设计
能力考核评价
课程教学效果
2
精品资料
• 你怎么称呼老师？ • 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你
是否会认为老师的教学方法需要改进？ • 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭 • “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我
4、常用测量工具及仪器使用能力； 3、进一步掌握不对称负载时这两种 3、培养学生对待工作严谨的态度和工
5、电路分析、计算、调试、检测 连接方法下线电压、相电压及线电流、 作责任心等职业操作规范。
能力。
相电流的关系。
重点：1、负载作星形联接、三角形联接的方法； 2、线电压、相电压及线电流、相电流的关系；
❖ 初步掌握用电安全知识。
9
(二) 能力目标 ❖ 掌握高等电类工程技术人员所必需具备的电路、
磁路、模电、数电的基础知识及分析计算的基 本方法；
❖ 初步具备工程计算和实验研究的能力。
10
(三) 综合素质目标 A
实事求是和严谨的态度
B
安全意识和责任意识
C
沟通、协作和组织协调能力
D
团队合作精神
E
严格的科学态度和分析问题的逻辑性与条理性
笨，没有学问无颜见爹娘 ……” • “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
4
一、课程性质
核心课程2
电子与电工技术
学期
2
总学时 72
理论 学时
50
实践 学时
22
职业能力要求： 一般电路的计算与应用能力； 电路的合理选择与应用能力； 供电、配电及用电各个环节的基础电气安全知识与实际应用能力。
电工学完整版全套PPT电子课件
传递函数
描述系统动态特性的数学模型，表示系统输出量与输入量之间关系 的函数。
稳定性分析
判断系统是否稳定，以及稳定程度的方法。包括时域分析法、频域 分析法等。
经典控制理论的应用
在航空航天、机械制造等领域有广泛应用，如飞行器的自动驾驶仪、 机床的数控系统等。
现代控制理论简介（状态空间法、最优控制等）
状态空间法
研究电磁现象在工程中应用的技 术科学。
研究对象
电磁现象及其在工程中的应用， 包括电路、电机、电器、电力电 子、自动控制等领域。
电力系统基本概念
1 2
电力系统的组成
包括发电、输电、变电、配电和用电等环节。
电力系统中的电压等级
根据电力设备的额定电压，将电力系统划分为不 同的电压等级，如低压、中压、高压等。
单相半桥、单相全桥、三相半桥、三 相全桥等。
逆变电路应用
交流电机调速、不间断电源（UPS） 、太阳能发电等。
斩波和交流调压技术
斩波技术
斩波电路类型
将直流电转换为另一固定或可调的直流电 ，通过控制开关器件的通断时间实现电压 调节。
降压斩波、升压斩波、升降压斩波、Cuk斩 波等。
交流调压技术
交流调压电路类型
同步发电机结构和工作原理
同步发电机结构
主要由定子、转子、励磁系统、 冷却系统等部件组成。
工作原理
基于电磁感应原理，当原动机拖动 转子旋转时，励磁电流在定子绕组 中产生感应电势，进而输出交流电 能。
同步发电机应用
作为电力系统的重要组成部分，同 步发电机用于将机械能转换为电能 ，供应给各种用电设备。
特种电机简介
电工学完整版全套PPT电子 课件
contents
目录
描述系统动态特性的数学模型，表示系统输出量与输入量之间关系 的函数。
稳定性分析
判断系统是否稳定，以及稳定程度的方法。包括时域分析法、频域 分析法等。
经典控制理论的应用
在航空航天、机械制造等领域有广泛应用，如飞行器的自动驾驶仪、 机床的数控系统等。
现代控制理论简介（状态空间法、最优控制等）
状态空间法
研究电磁现象在工程中应用的技 术科学。
研究对象
电磁现象及其在工程中的应用， 包括电路、电机、电器、电力电 子、自动控制等领域。
电力系统基本概念
1 2
电力系统的组成
包括发电、输电、变电、配电和用电等环节。
电力系统中的电压等级
根据电力设备的额定电压，将电力系统划分为不 同的电压等级，如低压、中压、高压等。
单相半桥、单相全桥、三相半桥、三 相全桥等。
逆变电路应用
交流电机调速、不间断电源（UPS） 、太阳能发电等。
斩波和交流调压技术
斩波技术
斩波电路类型
将直流电转换为另一固定或可调的直流电 ，通过控制开关器件的通断时间实现电压 调节。
降压斩波、升压斩波、升降压斩波、Cuk斩 波等。
交流调压技术
交流调压电路类型
同步发电机结构和工作原理
同步发电机结构
主要由定子、转子、励磁系统、 冷却系统等部件组成。
工作原理
基于电磁感应原理，当原动机拖动 转子旋转时，励磁电流在定子绕组 中产生感应电势，进而输出交流电 能。
同步发电机应用
作为电力系统的重要组成部分，同 步发电机用于将机械能转换为电能 ，供应给各种用电设备。
特种电机简介
电工学完整版全套PPT电子 课件
contents
目录
金属晶体课件ppt.ppt
最稳定的金属是： 金
石墨是层状结构的混合型晶体
石墨为层状结构，各层之间是范德华力结合，容 易滑动，所以石墨很软。
石墨的熔沸点为什么很高（高于金刚石）？ 石墨各层均为平面网状结构，碳原子之
间存在很强的共价键（大π键），故熔沸点 很高。
石墨能导电的原因：
这是因为石墨晶体中存在自由电子，可以 在整个碳原子的平面上运动，但是电子不 能从一个平面跳跃到另一个平面，所以石 墨能导电，并且沿层的平行方向导电性强 。这也是晶体各向异性的表现。
4.金属晶体结构具有金属光泽和颜色
自由电子可吸收所有频率的光，然后很快释放 出各种频率的光，因此绝大多数金属具有银白 色或钢灰色光泽。 而某些金属（如铜、金、铯、铅等）由于较易 吸收某些频率的光而呈现较为特殊的颜色。
当金属成粉末状时，金属晶体的晶面取向杂乱、 晶格排列不规则，吸收可见光后辐射不出去， 所以成黑色。
一维空间 二维空间
堆积方式及性质小结
三维空间
堆积方式 晶胞类型
简单立 简单立方 方堆积
体心立方 体心立方 密堆积
六方最 密堆积
六方
面心立方 面心立方 最密堆积
空间利 用率
52％
68% 74%
74%
配位数
实例
6
Po
8
Na、K、Fe
12 Mg、Zn、Ti
12 Cu、Ag、Au
Eg:已知金属铜为面心立方晶体，如图所示，铜 的相对原子质量为63.54，密度为8.936g/cm3， 试求： （1）图中正方形边长a， （2）铜的金属半径r r
金属原子脱落来的价电子形成遍布整个晶体的 “电子气”,被所有原子所共用，从而把所有的原子维 系在一起。
5.影响：阳属离键子越所 强带 强电 ，荷 熔越 沸多 点、 高半 。径越小,金
石墨是层状结构的混合型晶体
石墨为层状结构，各层之间是范德华力结合，容 易滑动，所以石墨很软。
石墨的熔沸点为什么很高（高于金刚石）？ 石墨各层均为平面网状结构，碳原子之
间存在很强的共价键（大π键），故熔沸点 很高。
石墨能导电的原因：
这是因为石墨晶体中存在自由电子，可以 在整个碳原子的平面上运动，但是电子不 能从一个平面跳跃到另一个平面，所以石 墨能导电，并且沿层的平行方向导电性强 。这也是晶体各向异性的表现。
4.金属晶体结构具有金属光泽和颜色
自由电子可吸收所有频率的光，然后很快释放 出各种频率的光，因此绝大多数金属具有银白 色或钢灰色光泽。 而某些金属（如铜、金、铯、铅等）由于较易 吸收某些频率的光而呈现较为特殊的颜色。
当金属成粉末状时，金属晶体的晶面取向杂乱、 晶格排列不规则，吸收可见光后辐射不出去， 所以成黑色。
一维空间 二维空间
堆积方式及性质小结
三维空间
堆积方式 晶胞类型
简单立 简单立方 方堆积
体心立方 体心立方 密堆积
六方最 密堆积
六方
面心立方 面心立方 最密堆积
空间利 用率
52％
68% 74%
74%
配位数
实例
6
Po
8
Na、K、Fe
12 Mg、Zn、Ti
12 Cu、Ag、Au
Eg:已知金属铜为面心立方晶体，如图所示，铜 的相对原子质量为63.54，密度为8.936g/cm3， 试求： （1）图中正方形边长a， （2）铜的金属半径r r
金属原子脱落来的价电子形成遍布整个晶体的 “电子气”,被所有原子所共用，从而把所有的原子维 系在一起。
5.影响：阳属离键子越所 强带 强电 ，荷 熔越 沸多 点、 高半 。径越小,金
电子气的费米能和热容量课件
电子气的费米能和热容量
汇报人：文小库
2024-01-10
CONTENTS
• 电子气的费米能 • 电子气的热容量 • 费米能与热容量的关系 • 实验测量与理论计算 • 应用与展望
01
电子气的费米能
费米能定义
费米能
费米能是电子气中的最高 可占用的量子态的能量， 是费米子系统中最关键的
物理量。
计算方法
多体效应和量子相变
在强关联系统和量子相变过程中 ，多体效应对费米能和热容量的 影响是一个值得深入探讨的问题 。理解这些影响有助于揭示新的 量子现象和相变机制。
谢谢您的聆听
THANKS
适用范围
费米分布适用于描述低能量的粒子分布，对于高能粒子分布需考虑其他 因素。
03
物理意义
费米分布反映了粒子在特定温度和费米能下的占据概率，是描述费米子
系统的重要统计工具。
费米能与温度的关系
费米能随温度升高而增加
费米能与热容量的关系
随着温度的升高，系统中的粒子能量 增加，因此费米能也会相应增加。
费米能的大小决定了系统的热容量， 费米能越高，系统的热容量越大。
热容量的实验测量方法
热导率测量法
通过测量电子气在不同温度下的热导率， 结合热容量的定义计算热容量。
热电偶法
利用热电偶测量电子气中的温度梯度，结 合热容量的定义计算热容量。
热辐射法
通过测量电子气在不同温度下的热辐射功 率，结合热容量的定义计算热容量。
理论计算模型与实际测量的比较
理想气体模型
01
理想气体模型假设电子气中电子之间无相互作用，理论计算结
热容量变化对费米能的影响
随着热容量的变化，费米能级的位置也会相应地发生变化。
汇报人：文小库
2024-01-10
CONTENTS
• 电子气的费米能 • 电子气的热容量 • 费米能与热容量的关系 • 实验测量与理论计算 • 应用与展望
01
电子气的费米能
费米能定义
费米能
费米能是电子气中的最高 可占用的量子态的能量， 是费米子系统中最关键的
物理量。
计算方法
多体效应和量子相变
在强关联系统和量子相变过程中 ，多体效应对费米能和热容量的 影响是一个值得深入探讨的问题 。理解这些影响有助于揭示新的 量子现象和相变机制。
谢谢您的聆听
THANKS
适用范围
费米分布适用于描述低能量的粒子分布，对于高能粒子分布需考虑其他 因素。
03
物理意义
费米分布反映了粒子在特定温度和费米能下的占据概率，是描述费米子
系统的重要统计工具。
费米能与温度的关系
费米能随温度升高而增加
费米能与热容量的关系
随着温度的升高，系统中的粒子能量 增加，因此费米能也会相应增加。
费米能的大小决定了系统的热容量， 费米能越高，系统的热容量越大。
热容量的实验测量方法
热导率测量法
通过测量电子气在不同温度下的热导率， 结合热容量的定义计算热容量。
热电偶法
利用热电偶测量电子气中的温度梯度，结 合热容量的定义计算热容量。
热辐射法
通过测量电子气在不同温度下的热辐射功 率，结合热容量的定义计算热容量。
理论计算模型与实际测量的比较
理想气体模型
01
理想气体模型假设电子气中电子之间无相互作用，理论计算结
热容量变化对费米能的影响
随着热容量的变化，费米能级的位置也会相应地发生变化。
第六章 自由电子费米气体PPT课件
.
5
1. Drude的金属自由电子论
Drude的经典理论:
自由电子是经典离子气体，服从玻尔 兹曼分布(速度分布)，与中性稀薄气体一样 去处理，完全套用经典气体模型，认为电 子之间无相互作用，同时也不考虑离子实 势场的作用。
这样一个简单的物理模型处理金属的 许多动力学问题是成功的，特别是对我们 理解简单金属的许多性质是有帮助的。
1870年前后，玻尔兹曼、麦克斯韦等 建立了气体分子运动论和统计理论；1897 年，T.T.Thomson发现电子，使得人们轻易 就可以猜测出金属导电的机制。
在总结 金属本身总是具有高电导率、 高热导率和高的反射率的实验事实的基础 上，Drude于1900年建立了Drude模型，主 要研究金属的电导和热导问题。
第六章
自由电子费米气体 (金属自由电子论)
Free Electron Fermi Gas
.
1
金属元素有大约75种之多，在自然 界大约有2/3以上的固态纯元素属于
金属。
人类社会很早就学会了使用金属并 以其作为人类进步的标志，如过去的铜 器时代、铁器时代等。
金属具有良好的导电、导热、易加 工及特殊的金属光泽等特点，但为什么 这些元素具有如此的特点？其深层次的 原因是什么？
ur k ：电子平面波的波矢，它的方向为平面波的传播方向；
它的取值需要由边界条. 件确定。
24
波矢的取值问题
经典物理中平面波的波矢取值是任意的，但电子 波矢的取值由边界条件决定。
固定边界条件（驻波边界条件）：波函数在金 属表面上任何点的值均为零，不利于讨论输运性 质。
周期性边界条件（波恩—卡曼边界条件）：首 尾相接成环，既有有限尺寸又消除了边界的存在。
E
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2.“电子气理论” （2）金属晶体
①构成微粒： 金属阳离子和自由电子 ②微粒间作用力： 金属键 （3）金属键 ①特点：既无饱和性也无方向性 ②强弱比较：金属阳离子的半径越小，所带电荷 越多，金属键越强！
优选
1
【回顾与思考】 1. 回顾碱金属元素从上到下其单质的熔沸点 的变化趋势如何？ 2. 结合金属键思考为什么这么变？
则晶胞体对角线：4r = 3a a 4 r 3
a
空间利用率
2 4 r3
2 4 r3
3 a3
100%
（
3 4
r）3
100%
3
= 68%
优选
18
(2)体心立方堆积 ------钠、钾、铁等
配位数：空间利用率： 68%
优选
金属晶体的4种堆积方式比较
堆积 类型
简单 立方
代表 物质 层类型
Po(钋) 非密置层
讨论：温度越高，金属的导电性能越 。(强或弱)
（提示：温度越高，金属离子振动越厉害，对电子的阻
碍越大。）
优选
3
【讨论2】金属为什么易导热？ 解析：加热 → 速率变快 → 碰撞 → 热传递
讨论：通俗的说，热导率与单位时间内热量从一处传
到相邻位置的多少成正比，则：温度越高，热导率
越
。 （提示：温度越高，金属离子振动越厉害，
C.金属离子与自由电子间的相互作用
D.金属原子与自由电子间的相互作用
优选
8
3．金属能导电的原因是（ B ） A.金属晶体中金属阳离子与自由电子间的相互作用较弱 B.金属晶体中自由电子在外电场作用下可定向移动 C.金属晶体中金属阳离子在外电场作用下可定向移动 D.金属晶体在外加电场作用下可失去电子
4、下列叙述正确的是（B ） A.任何晶体中，若含有阳离子也一定含有阴离子 B.原子晶体中只含有共价键 C.离子晶体中只含有离子键，不含有共价键 D.分子晶体中只存在分子间作用力，不含其他化学键
配位数：6 空间利用率： 52% 太低！
优选
15
(2)体心立方堆积
配位数：8
【思考】该堆积方式中金属原子的配位数是多少？ 空间利用率呢？
优选
16
体心立方堆积的空间利用率计算
体心立方堆积的晶胞特点
1、晶胞中含有2个原子 2、体对角线的3个原子紧密相连
优选
17
体心立方堆积的空间利用率计算：
设球的半径为r，晶胞边长为a
优选
7
【练习】
1．下列有关金属元素特征的叙述中正确的是 B A．金属元素的原子只有还原性，离子只有氧化性 B．金属元素在化合物中一定显正价 C．金属元素在不同化合物中的化合价均不同 D．金属单质的熔点总是高于分子晶体
2. 金属晶体的形成是因为晶体中存在 C
A.金属离子间的相互作用
B．金属原子间的相互作用
晶胞
相切
空间
原子 配位数 利用率
棱上2球
6
52%
体心立方 （K型） K Na Fe 非密置层 六方最密 Mg Zn Ti 密置层 （Mg型） 面心最密 （Cu型） Cu Ag Au 密置层
体对角 线3球
8
68%
三棱柱 的中心
12
74%
面对角
线3球
12
74%
练习：要使金属晶体熔化必须破坏其中的金属键，则下
列说法正确的是( )
A．金属镁的熔点大于金属铝
B．碱金属单质的熔、沸点从Li到Cs是逐渐增大的
C．金属铝的硬度大于金属钠
D．金属镁的硬度小于金属钙
优选
2
3. “电子气理论”的应用 【思考1】 金属为什么易导电？
解析：外加电场 → 自由电子 → 定向运动
优选
简单立方堆积空间利用率的计算
设球的半径为r，则晶胞的边长a为2r
1个晶胞中平均含有1个原子
2r
V球=
4 r3
3
V晶胞=（2r）3=8r3
空间利用率=
V球 100% V晶胞
4 r3
3 8r 3
100% =52%
简单立方堆优积选 空间利用率太低！ 14
2. 金属晶体的原子三维堆积方式 (1)简单立方堆积 ------Po
非密置层
配位数：4
密置层
配位数：6
【思考1】哪种方式更紧密？
【思考2】二者中，原子的配位数分别是多少？
优选
11
2. 金属晶体的原子三维堆积方式 (1)简单立方堆积
配位数：6
【思考】该堆积方式中金属原子的配位数是多少？ 空间利用率呢？
优选
12
简单立方堆积的空间利用率计算 简单立方堆积的晶胞特点
1、晶胞中含有1个原子 2、棱上的2个原子紧密相连
优选
9
第二、三课时
涉及知识点： 金属晶体内原子在二维空间的两种排列方式； 配位数；简单立方堆积和体心立方堆积； 简单立方、体心立方堆积的空间利用率计算； 六方最密堆积和面心立方堆积；石墨晶体
优选
10
二、金属晶体的原子堆积模型
【接1.实触金验，属看探晶有究体】几的种将原若排子干列二方个维式小排？球列放方置式在平面内紧密
简要说明金属的熔点及硬度为何差别很大？
思路：金属键的强弱→金属单质的熔点及硬度， 而金属键的强弱主要由以下因素决定： ①金属原子半径； ②金属阳离子的电荷；
优选
6
4.合金
合金：两种和两种以上的金属(或金属与非金属)熔 合而成的具有金属特性的物质。 合金的特点 ①保留金属的化学性质，但物理性质改变很大； ②熔点通常比各成分金属的都低； ③强度、硬度一般比成分金属大。
对电子的阻碍越大。）
优选
4
【讨论3】金属为什么具有较好的延展性？
++ + +++ + + ++ +
+++ ++ + + + ++
错位
+++ + ++ + + ++ ++++ +++ + +++ +
自由电子
+ 金属离子
金属原子
解析：金属键无方向性，层与层在外力作用下 易发生相对滑动
优选
5
【思考交流】
①构成微粒： 金属阳离子和自由电子 ②微粒间作用力： 金属键 （3）金属键 ①特点：既无饱和性也无方向性 ②强弱比较：金属阳离子的半径越小，所带电荷 越多，金属键越强！
优选
1
【回顾与思考】 1. 回顾碱金属元素从上到下其单质的熔沸点 的变化趋势如何？ 2. 结合金属键思考为什么这么变？
则晶胞体对角线：4r = 3a a 4 r 3
a
空间利用率
2 4 r3
2 4 r3
3 a3
100%
（
3 4
r）3
100%
3
= 68%
优选
18
(2)体心立方堆积 ------钠、钾、铁等
配位数：空间利用率： 68%
优选
金属晶体的4种堆积方式比较
堆积 类型
简单 立方
代表 物质 层类型
Po(钋) 非密置层
讨论：温度越高，金属的导电性能越 。(强或弱)
（提示：温度越高，金属离子振动越厉害，对电子的阻
碍越大。）
优选
3
【讨论2】金属为什么易导热？ 解析：加热 → 速率变快 → 碰撞 → 热传递
讨论：通俗的说，热导率与单位时间内热量从一处传
到相邻位置的多少成正比，则：温度越高，热导率
越
。 （提示：温度越高，金属离子振动越厉害，
C.金属离子与自由电子间的相互作用
D.金属原子与自由电子间的相互作用
优选
8
3．金属能导电的原因是（ B ） A.金属晶体中金属阳离子与自由电子间的相互作用较弱 B.金属晶体中自由电子在外电场作用下可定向移动 C.金属晶体中金属阳离子在外电场作用下可定向移动 D.金属晶体在外加电场作用下可失去电子
4、下列叙述正确的是（B ） A.任何晶体中，若含有阳离子也一定含有阴离子 B.原子晶体中只含有共价键 C.离子晶体中只含有离子键，不含有共价键 D.分子晶体中只存在分子间作用力，不含其他化学键
配位数：6 空间利用率： 52% 太低！
优选
15
(2)体心立方堆积
配位数：8
【思考】该堆积方式中金属原子的配位数是多少？ 空间利用率呢？
优选
16
体心立方堆积的空间利用率计算
体心立方堆积的晶胞特点
1、晶胞中含有2个原子 2、体对角线的3个原子紧密相连
优选
17
体心立方堆积的空间利用率计算：
设球的半径为r，晶胞边长为a
优选
7
【练习】
1．下列有关金属元素特征的叙述中正确的是 B A．金属元素的原子只有还原性，离子只有氧化性 B．金属元素在化合物中一定显正价 C．金属元素在不同化合物中的化合价均不同 D．金属单质的熔点总是高于分子晶体
2. 金属晶体的形成是因为晶体中存在 C
A.金属离子间的相互作用
B．金属原子间的相互作用
晶胞
相切
空间
原子 配位数 利用率
棱上2球
6
52%
体心立方 （K型） K Na Fe 非密置层 六方最密 Mg Zn Ti 密置层 （Mg型） 面心最密 （Cu型） Cu Ag Au 密置层
体对角 线3球
8
68%
三棱柱 的中心
12
74%
面对角
线3球
12
74%
练习：要使金属晶体熔化必须破坏其中的金属键，则下
列说法正确的是( )
A．金属镁的熔点大于金属铝
B．碱金属单质的熔、沸点从Li到Cs是逐渐增大的
C．金属铝的硬度大于金属钠
D．金属镁的硬度小于金属钙
优选
2
3. “电子气理论”的应用 【思考1】 金属为什么易导电？
解析：外加电场 → 自由电子 → 定向运动
优选
简单立方堆积空间利用率的计算
设球的半径为r，则晶胞的边长a为2r
1个晶胞中平均含有1个原子
2r
V球=
4 r3
3
V晶胞=（2r）3=8r3
空间利用率=
V球 100% V晶胞
4 r3
3 8r 3
100% =52%
简单立方堆优积选 空间利用率太低！ 14
2. 金属晶体的原子三维堆积方式 (1)简单立方堆积 ------Po
非密置层
配位数：4
密置层
配位数：6
【思考1】哪种方式更紧密？
【思考2】二者中，原子的配位数分别是多少？
优选
11
2. 金属晶体的原子三维堆积方式 (1)简单立方堆积
配位数：6
【思考】该堆积方式中金属原子的配位数是多少？ 空间利用率呢？
优选
12
简单立方堆积的空间利用率计算 简单立方堆积的晶胞特点
1、晶胞中含有1个原子 2、棱上的2个原子紧密相连
优选
9
第二、三课时
涉及知识点： 金属晶体内原子在二维空间的两种排列方式； 配位数；简单立方堆积和体心立方堆积； 简单立方、体心立方堆积的空间利用率计算； 六方最密堆积和面心立方堆积；石墨晶体
优选
10
二、金属晶体的原子堆积模型
【接1.实触金验，属看探晶有究体】几的种将原若排子干列二方个维式小排？球列放方置式在平面内紧密
简要说明金属的熔点及硬度为何差别很大？
思路：金属键的强弱→金属单质的熔点及硬度， 而金属键的强弱主要由以下因素决定： ①金属原子半径； ②金属阳离子的电荷；
优选
6
4.合金
合金：两种和两种以上的金属(或金属与非金属)熔 合而成的具有金属特性的物质。 合金的特点 ①保留金属的化学性质，但物理性质改变很大； ②熔点通常比各成分金属的都低； ③强度、硬度一般比成分金属大。
对电子的阻碍越大。）
优选
4
【讨论3】金属为什么具有较好的延展性？
++ + +++ + + ++ +
+++ ++ + + + ++
错位
+++ + ++ + + ++ ++++ +++ + +++ +
自由电子
+ 金属离子
金属原子
解析：金属键无方向性，层与层在外力作用下 易发生相对滑动
优选
5
【思考交流】