Шпаргалка по "Физике"

Полупроводниковый диод состоит из p-n перехода,  т.е.  из  двух  соединенных

полупроводников  разного  типа  проводимости.  При   соединении   происходит

диффузия  электронов  в  р-полупроводник.  Это  приводит   к   появлению   в

электронном полупроводнике нескомпенсированных положительных ионов  донорной

примеси,  а  в  дырочном  –   отрицательных   ионов   акцепторной   примеси,

захвативших продиффундировавшие  электроны.  Между  двумя  слоями  возникает

электрическое поле. Если  на  область  с  электронной  проводимостью  подать

положительный заряд, а на область с дырочной – отрицательный, то  запирающее

поле усилится, сила тока резко понизится и почти не зависит  от  напряжения.

Такой способ включения называется запирающим,  а  ток,  текущий  в  диоде  –

обратным. Если на область  с  дырочной  проводимостью  подать  положительный

заряд, а на область  с  электронной  –  отрицательный,  то  запирающее  поле

ослабится,  сила  тока  через  диод  в  этом  случае   зависит   только   от

сопротивления внешней цепи. Такой способ включения называется пропускным,  а

ток, текущий в диоде – прямым.

Транзистором, он же полупроводниковый триод, состоит из двух p-n  (или  n-p)

переходов. Средняя часть кристалла называется  база,  крайние  –  эмиттер  и

коллектор. Транзисторы, в  которых  база  обладает  дырочной  проводимостью,

называют  транзисторами  p-n-p   перехода.   Для   приведения   в   действие

транзистора  p-n-p-типа  на  коллектор   полают   напряжение   отрицательной

полярности относительно эмиттера. Напряжение на базе  при  этом  может  быть

как положительным, так и отрицательным. Т.к. дырок больше, то  основной  ток

через переход будет составлять диффузионный поток дырок из  р-области.  Если

на эмиттер  подать  небольшое  прямое  напряжение,  то  через  него  потечет

дырочный ток, диффундирующих из р-области в n-область (базу). Но  т.к.  база

узкая, то дырки пролетают через нее, ускоряясь  полем,  в  коллектор. 

Транзистор способен распределять  ток,  тем  самым

его усиливая. Отношение изменения тока в цепи коллектора к изменению тока  в

цепи  базы  при  прочих  равных  условиях  величина  постоянная,  называемая

интегральным коэффициентом  передачи  базового  тока. Следовательно,

изменяя  ток  в  цепи  базы,  возможно  получить  изменения  в   токе   цепи

коллектора.

 

 Электрический ток в  газах.  Виды  газовых  разрядов  и  их  применение.

Газ под воздействием света или тепла  может  становиться  проводником  тока.

Явление  прохождения  тока  через  газ  при  условии  внешнего  воздействия,

называется несамостоятельным электрическим разрядом.  Процесс  возникновения

ионов газа под воздействием температуры называется  термической  ионизацией.

Возникновение ионов под воздействием светового  излучения  –  фотоионизация.

Газ, в котором значительная часть молекул ионизирована, называется  плазмой.

Температура плазмы достигает нескольких тысяч  градусов.  Электроны  и  ионы

плазмы способны  перемещаться  под  воздействием  электрического  поля.  При

увеличении напряженности поля в зависимости от давления  и  природы  газа  в

нем возникает  разряд  без  воздействия  внешних  ионизаторов.  Это  явление

называется самостоятельным электрическим разрядом. Чтобы электрон при  ударе

об атом ионизовал его, необходимо, чтобы  он  обладал  энергией  не  меньшей

работы  ионизации .  Эту  энергию  электрон   может   приобрести   под

воздействием сил внешнего электрического поля  в  газе  на  пути  свободного

пробега. Т.к. длина  свободного  пробега  мала,  самостоятельный

разряд возможен только при высокой напряженности поля. При  низком  давлении

газа образуется тлеющий  разряд,  что  объясняется  повышением  проводимости

газа при разрежении (увеличивается путь свободного пробега). Если сила  тока

в самостоятельном разряде очень велика, то удары  электронов  могут  вызвать

нагревание катода и анода. С  поверхности  катода  при  высокой  температуре

происходит эмиссия  электронов,  поддерживающая  разряд  в  газе.  Этот  вид

разряда называется дуговым.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 Магнитное взаимодействие токов. Магнитное поле.  Сила,  действующая  на

проводник с током в магнитном поле. Индукция магнитного поля.

Если  через  проводники  пропускают   ток   одного   направления,   то   они

притягиваются, а если  равного  –  то  отталкиваются.  Следовательно,  между

проводниками есть некое взаимодействие, которое  нельзя  объяснить  наличием

электрического поля, т.к. в целом  проводники  электронейтральны.  Магнитное

поле создается движущимися электрическими зарядами  и  действует  только  на

движущиеся  заряды.  Магнитное  поле  является  особым   видом   материи   и

непрерывно в пространстве.  Прохождение  электрического  ток  по  проводнику

сопровождается порождением магнитного поля независимо  от  среды.  Магнитное

взаимодействие проводников используется для определения величины силы  тока.

1 ампер – сила тока, проходящего  по двум параллельным проводникам  (  длины,

и малого поперечного сечения, расположенным на расстоянии 1  метра  друг  от

друга, при которой магнитный  поток  вызывает  в  низ  силу  взаимодействия

Сила, с которой магнитное поле  действует на  проводник  с  током,

 называется  силой   Ампера.   Для   характеристики

способности магнитного поля  оказывать  воздействие  на  проводник  с  током

существует  величина,  называемая  магнитной  индукцией.  Модуль   магнитной

индукции равен отношению максимального значению силы Ампер,  действующей  на

проводник с током, к силе тока в проводнике и его длине

Направление вектора индукции определяется по правилу левой руки (по руке  проводник,  по

большому пальцу сила, в  ладонь  –  индукция).  Единице  магнитной  индукции

является тесла, равная индукции такого магнитного потока,  в  котором  на  1

метр проводника при силе тока в 1 ампер действует максимальная  сила  Ампера

1 ньютон. Линия, в любой точке  которой вектор магнитной  индукции  направлен

по касательной, называется линией магнитной индукции. Если  во  всех  точках

некоторого пространства вектор индукции имеет одинаковое значение по  модулю

и одинаковое направление, то поле в  этой  части  называется  однородным.  В

зависимости  от  угла  наклона  проводника  с  током  относительно   вектора

магнитной индукции сил Ампера изменяется пропорционально синусу угла

 

Закон  Ампера.  Действие  магнитного  поля  на  движущийся  заряд.  Сила

Лоренца.

 Действие магнитного поля  на  ток  в  проводнике  говорит  о  том,  что  оно

действует  на  движущиеся  заряды.  Сила  тока  I  в  проводнике  связана  с

концентрацией n свободных заряженных частиц, скоростью v  их  упорядоченного

движения и площадью S поперечного сечения проводника выражением  ,  где

q – заряд одной частицы. Подставляя уравнение  в уравнение , получим

 .

Так как произведение nSl равно числу свободных заряженных частиц в проводнике длиной l

N = nSl,

то сила, действующая со стороны магнитного поля на одну заряженную частицу, движущуюся со скоростью   под углом   к вектору   индукции, равна .

Эту силу называют силой Лоренца. Направление  силы  Лоренца  для  положительного

заряда определяется по правилу  левой  руки.  В  однородном  магнитном  поле

частица, движущаяся перпендикулярно линиям  индукции  магнитного  поля,  под

действием силы  Лоренца  приобретает  центростремительное  ускорение  и

движется по окружности.

Магнитные свойства вещества.

Электромагнитное  взаимодействие  зависит  от  среды,  в  которой  находятся

заряды. Если около большой катушки подвесить маленькую, то  она  отклонится.

Если в большую вставить железный сердечник, то  отклонение  увеличится.  Это

изменение показывает,  что  индукция  изменяется  при  внесении  сердечника.

 

Электромагнитная  индукция.  Магнитный  поток.  Закон  электромагнитной

индукции. Правило Ленца.

В замкнутом контуре при изменении магнитного  поля  возникает  электрический

ток. Этот ток называется индукционным током. Явление  возникновения  тока  в

замкнутом контуре при изменениях  магнитного  поля,  пронизывающего  контур,

называется электромагнитной индукцией. Появление тока  в  замкнутом  контуре

свидетельствует о наличии сторонних сил неэлектростатической природы  или  о

возникновении    ЭДС    индукции.    Количественное     описание     явления

электромагнитной индукции дается на основе установления связи  ЭДС  индукции

и магнитным  потоком.  Магнитным  потоком  Ф  через  поверхность  называется

физическая величина, равная произведению площади  поверхности  S  на  модуль

вектора магнитной индукции B и на косинус угла  между  ним  и  нормалью  к

поверхности Единица  магнитного  потока  –  вебер,  равный

 потоку, который при равномерном убывании до нуля за  1  секунду  вызывает  ЭДС  в  1

вольт.  Направление индукционного  тока  зависит  от  того,  возрастает  или

убывает  поток,  пронизывающий  контур,  а   также   от   направления   поля

относительно  контура.  Общая  формулировка  правила  Ленца:  возникающий  в

замкнутом контуре индукционный ток имеет такое  направление,  что  созданный

им  магнитный  поток  через  площадь,   ограниченную   контуром,   стремится

скомпенсировать изменение магнитного потока, которым данный ток  вызывается.

Закон электромагнитной индукции: ЭДС  индукции  в  замкнутом  контуре  прямо

пропорциональна скорости  изменения  магнитного  потока  через  поверхность,

ограниченную этим контуром и равна скорости изменения этого  потока.

При изменении ЭДС в  катушке,  состоящей  из  n

одинаковых витков, общая ЭДС в n раз больше  ЭДС  в  одном  отдельно  взятом

витке .  Для  однородного  магнитного  поля  на  основании  определения

магнитного потока следует, что индукция равна 1  тесла,  если   поток  через

контур в 1 квадратный метр  равен  1  веберу.  Возникновение  электрического

тока в неподвижном  проводнике  не  объясняется  магнитным  взаимодействием,

т.к. магнитное поле действует только  на  движущиеся  заряды.  Электрическое

поле,  возникающее  при  изменении  магнитного  поля,  называется   вихревым

электрическим полем. Работа сил вихревого  поля  по  перемещению  зарядов  и

является ЭДС индукции. Вихревое поле не связано с  зарядами  и  представляет

собой замкнутые линии. Работа сил этого поля  по  замкнутому  контуру  может

быть отлична от нуля. Явление электромагнитной индукции также возникает  при

покоящемся источнике магнитного  потока  и  движущемся  проводнике.

 

 Явление самоиндукции. Индуктивность. Энергия магнитного поля.

Электрический ток, проходящий по проводнику, создает вокруг  него  магнитное

поле. Магнитный  поток  Ф  через  контур  пропорционален  вектору  магнитной

индукции  В,  а  индукция,  в  свою  очередь,  силе   тока   в   проводнике.

Коэффициент пропорциональности  называется   индуктивностью   и   зависит   от   свойств

проводника,  его  размеров  и  среды,  в  которой  он   находится.   Единица

индуктивности – генри. При  изменении  силы  тока  в  катушке происходит