Шпора по экзаменационым вопросам, страница 4

 - температурный коэффициент сопротивления.

При приближении к абсолютному нулю сопротивление металлов скачком падает до нуля – это явление сверхпроводимость.

17.     Работа и мощность.

Закон Джоуля-Ленда в интегральной

и дифференциальной форме.

Из определения напряжения следует, что работа по переносу заряда равна: А=U*q или

мощность тока  

Если проводник не подвижен и нет химических превращений, то вся работа затрачивается на тепловыделение.

Следовательно: - закон Джоуля-Ленса в интегральной форме.

Заменим:

Введём удельную тепловую мощность:

 - количество тепла выделяется в единицу объёма за единицу времени.

После подстановки получим:

 - закон Джоуля – Ленса в дифференциальное форме. Если заменить: , то

18.     Закон Ома для участка цепи,

содержащего ЭДС и для замкнутой цепи.

Участок цепи называется неоднородным если на нём действуют сторонние силы (ЭДС).

Полная работа по переносу заряда из точки 1 в точку 2 равна: А_1,2= q*E+q(φ₁- φ₂)      (см § про ЭДС)

С другой стороны А= Q =I²(R+r)t = I(R+r)q

Приравняем: I(R+r)=E+(φ₁- φ₂) =>  - закон Ома для неоднородного участка цепи.

Если концы цепи замкнуты, то φ₁ = φ₂: - закон Ома для замкнутой цепи.

19.     Законы (правила) Кирхгофа.

Узлом электрической цепи называется точка где сходится более двух проводников.

Правило1: Алгебраическая сумма токов сходящихся в узел равна нулю.    (I₁+I₂+… +I_n = 0)

Рассмотрим замкнутый контур, выделенный из более сложной цепи.

Укажем предположительно направление токов I₁,I₂,I₃.

Выберем направление обхода контура (например по часовой стрелке). Токи текущие по направлению обхода – положительные. ЭДС положительное если создаётся ток в направлении обхода. Применим к каждой ветви цепи закон Ома для неоднородного участка:

I₁R₁= (φ_A - φ_B) +E₁

-I₂R₂= (φ_B - φ_C) -E₂

I₃R₃=( φ_C - φ_A) +E₃

Сложим уравнения: I₁R₁-I₂R₂+I₃R₃ = E₁-E₂+E₃

Отсюда получим:

Правило 2: Сумма падения напряжений равна сумме ЭДС в любом замкнутом контуре. 

20.     Собственная и примесная

проводимость полупроводников.

Собственная проводимость проводников

Собственной проводимостью – называется проводимость химически чистых полупроводников (кремний, германий, силен и т.д.)

При t →0 K все полупроводники являются диэлектриками.

Их электроны находятся в валентной зоне, по мере нагревания электроны получают энергию и переходят в зону проводимости (т.е. становятся свободными). На месте ушедшего электрона остаётся вакансия или дырка, играющая роль положительного заряда. Число электронов и дырок одинаково и подчиняется распределению Больцмана: . Т – температура; К – постоянная Больцмана;

∆Е – энергия необходимая для отрыва электронов от атома, это и есть ширина запрещенной зоны т.к. проводимость пропорциональна числу носителей заряда, то

Если прологарифмировать то получим:

y       b      K*X

y – логарифм G(y = ln G);

b = ln G₀ ;   K = -∆E/2k;   X = 1/T

если построить график то это будет прямая линия.

Примесная проводимость полупроводников

Примесной называется проводимость обусловленная наличием примиси. Если в кристалл добавить атомы с валентностью на один больше, то один электрон будет лишним, он легко открывается и становится свободным. Так получают полупроводники n-типа.

Если в кристалл полупроводника добавить атомы с волентностью на единицу меньше то одного электрона будет не хватать и образуются валентные дырки. Такое поведение полупроводников объясняется тем что наличие примесей приводит к появлению дополнительных энергетических уровней в кристалле.

Контакт двух полупроводников p- и n- типов называется

p-n-переходом. Он обладает односторонней проводимостью.

21.     Вектор магнитной индукции.

Принцип суперпозиции.

Закон Био-Савара-Лапласа.

В 1820 году Эрстед обнаружил что вокруг проводников с током существует некоторое поле поворачивающее магнитную стрелку компаса. Поэтому поле назвали магнитное поле. Характеристикой магнитного пола является вектор магнитной индукции .

Его можно определить по формуле: (сравнить Е=F/q)