загрузка...

трусы женские
загрузка...
Реферати » Реферати з фізики » Електричний струм в провідниках і напівпровідниках

Електричний струм в провідниках і напівпровідниках

Володимирський промислово-комерційний ліцей

Реферат

Тема:

Електричний струм в провідниках і напівпровідниках

Виконав:

Сазанів Сергій

11 "Б" клас

р Володимир, 2000 г.

Зміст:


| Вступ | Стор. 3 |
| Електрична провідність різних речовин | Стор. 3 |
| Електронна провідність металів | Стор. 3 |
| Залежність опору провідника від | Стор. 5 |
| температури | |
| Надпровідність | Стор. 6 |
| Електроіческій ток в напівпровідниках | Стор. 7 |
| Список літератури | Стор. 9 |
| | |
| | |
| | |
| | |

Введення

Слово «струм» означає рух або протягом чогось. Електричним струмом називається впорядкована (спрямований) рух заряджених частинок. Щоб отримати електричний струм у провіднику, треба створити в ньому електричне поле. Щоб електричний струм у провіднику існував тривалий час, необхідно все це час підтримувати в ньому електричне поле.
Електричне поле в провідниках створюється і може тривалий час підтримуватися джерелами електричного струму. В даний час людство використовує чотири основні джерела струму: статичний, хімічний, механічний і напівпровідниковий, але у всякому з них відбувається робота з розділення позитивно і негативно заряджених частинок. Роздільні частинки накопичуються на полюсах джерела струму. Один полюс джерела струму заряджається позитивно, інший - негативно.

Електрична провідність різних речовин

Поряд з металами хорошими провідниками, тобто речовинами з великою кількістю вільних заряджених частинок, є водні розчини або розплави електролітів і іонізований газ - плазма. Ці провідники також широко використовуються в техніці.

Крім провідників і діелектриків, є група речовин, провідність яких займає проміжне положення між провідниками і діелектриками. Ці речовини не настільки добре проводять електрику, щоб їх назвати провідниками, і не настільки погано, щоб їх віднести до діелектриків. Тому вони отримали назву напівпровідників.

До недавнього часу напівпровідники не грали помітної практичної ролі. В електротехніці і радіотехніці застосовували виключно різні провідники і діелектрики. Положення істотно змінилося, можна навіть сказати, що в радіотехніці відбулася революція, коли спочатку теоретично, а потім експериментально була відкрита і вивчена легко здійсненна можливість управління електричну провідність напівпровідників.

Напівпровідники застосовують як елементів, що перетворюють струм в радіоприймачах, обчислювальних машинах і т.д.

Електронна провідність металів

Носіями вільних зарядів у металах є електрони. Їх концентрація велика - порядку 1028 1 / м3. Ці електрони беруть участь в хаотичному тепловому русі. Під дією електричного поля вони починають переміщатися впорядковано з середньою швидкістю порядку 10-4 м / с.

Експериментальне доказ існування вільних електронів у металах.

На котушку намотують дріт, кінці якої припаюють до двох металевим дискам, ізольованим один від одного. До кінців дисків за допомогою ковзних контактів приєднують гальванометр. Котушку приводять в швидкий рух, а потім різко зупиняють. Після різкої зупинки котушки вільні заряджені частинки деякий час рухаються щодо провідника за інерцією, і, отже, в котушці виникає електричний струм. Ток існує незначний час, так як через опір провідника заряджені частинки гальмуються і впорядкований рух частинок, який утворює струм, припиняється.

Напрямок струму говорить про те, що він створюється рухом негативно заряджених частинок. Стерпний при цьому заряд пропорційний відношенню заряду частинок, що створюють струм, до їх маси, тобто . Тому, вимірюючи заряд, що проходить через гальванометр за час існування струму в ланцюзі, вдалося визначити це відношення. Воно виявилося рівним Кл / кг.
Ця величина збігається з відношенням заряду електрона до його маси, знайденим раніше з інших дослідів.

Рух електронів в металі.

Електрони під впливом постійної сили, що діє на них з боку електричного поля, набувають певну швидкість упорядкованого руху. Ця швидкість не збільшується надалі з часом, тому що з боку іонів кристалічної решітки на електрони діє деяка гальмівна сила. Ця сила подібна до сили опору, що діє на камінь, коли він тоне у воді.

Побудувати задовільну кількісну теорію руху електронів в металі на основі законів класичної механіки неможливо. Справа в тому, що умови руху електронів в металі такі, що класична механіка
Ньютона непридатна для опису цього руху.

Якщо експериментально визначити середню кінетичну енергію теплового руху електронів в металі при кімнатній температурі і знайти існуючу цієї енергії температуру за формулою, то отримаємо температуру порядку. Така температура існує всередині зірок.
Рух електронів в металі підкоряється законам квантової механіки.

Експериментально доведено, що носіями вільних зарядів у металах є електрони. Під дією електричного поля електрони рухаються з постійною середньою швидкістю через гальмування з боку кристалічної решітки. Швидкість упорядкованого руху прямо пропорційна напруженості поля в провіднику.

Залежність опору провідника від температури

Якщо пропустити струм від акумулятора через сталеву спіраль, а потім почати нагрівати її в полум'я пальника, то амперметр покаже зменшення сили струму. Це означає, що із зміною температури опір провідника змінюється.

Якщо при температурі, що дорівнює, опір провідника дорівнює
, а при температурі воно дорівнює, то відносна зміна опору, як показує досвід, прямо пропорційно зміні температури:.

Коефіцієнт пропорційності називають температурним коефіцієнтом опору. Він характеризує залежність опору речовини від температури. Температурний коефіцієнт опору чисельно дорівнює відносному зміни опору провідника при нагріванні на 1
К. Для всіх металевих провідників і незначно змінюється зі зміною температури. Якщо інтервал зміни температури невеликий, то температурний коефіцієнт можна вважати постійним і рівним його середньому значенню на цьому інтервалі температур. У чистих металів.

При нагріванні провідника його геометричні розміри змінюються незначно. Опір провідника змінюється в основному за рахунок зміни його питомого опору. Можна знайти залежність цього питомого опору від температури:.

Так як мало змінюється при зміні температури провідника, то можна вважати, що питомий опір провідника лінійно залежить від температури (рис. 1).

Хоча коефіцієнт досить малий, облік залежності опору від температури при розрахунку нагрівальних приладів просто необхідний. Так, опір вольфрамової нитки лампи розжарювання збільшується при проходженні по ній струму більш ніж в 10 разів.

У деяких сплавів, наприклад у сплаву міді з нікелем, температурний коефіцієнт опору дуже малий:

; питомий опір константана велике:. Такі сплави використовують для виготовлення еталонних опорів і додаткових опорів до вимірювальних приладів, тобто в тих випадках, коли потрібно, щоб опір помітно не змінювалося при коливаннях температури.

Залежність опору металів від температури використовують в термометрах опору. Звичайно як основного робочого елементу такого термометра беруть платинову дріт, залежність опору якої від температури добре відома. Про зміни температури судять по зміні опору дроту, яке можна виміряти. Такі термометри дозволяють вимірювати дуже низькі і дуже високі температури, коли звичайні рідинні термометри непридатні.

Питомий опір металів зростає лінійно із збільшенням температури. У розчинів електролітів воно зменшується при збільшенні температури.

Надпровідність

У 1911 р голландський фізик Камерлінг-Оннес відкрив чудове явище - надпровідність. Він виявив, що при охолодженні ртуті в рідкому гелії її опір спочатку змінюється поступово, а потім при температурі дуже різко падає до нуля (рис. 2). Це явище було названо надпровідністю. Пізніше було відкрито багато інших надпровідників. Надпровідність спостерігається при дуже низьких температурах - близько.

Якщо в кільцевому провіднику, що знаходиться в надпровідного стану, створити струм, а потім усунути джерело електричного струму, то сила цього струму не змінюється як завгодно довго. У звичайному ж таки не сверхпроводящем провіднику електричний струм припиняється.

Надпровідники знаходять широке застосування. Так, споруджують потужні електромагніти зі надпровідної обмоткою, які створюють магнітне поле протягом тривалих інтервалів часу без затрат енергії. Адже виділення теплоти в надпровідної обмотці не відбувається.

Однак отримати як завгодно сильне магнітне поле за допомогою надпровідного магніту не можна. Дуже сильне магнітне поле руйнує надпровідний стан. Таке поле може бути створене струмом в самому сверхпроводнике. Тому для кожного провідника в надпровідного стану існує критичне значення сили струму, перевершити яке, не порушуючи цього стану, не можна.

Якби вдалося створити надпровідні матеріали при температурах, близьких до кімнатних, то була б вирішена проблема передачі енергії по проводам без втрат. В даний час фізики працюють над її вирішенням.

Багато метали і сплави при температурах нижче повністю втрачають опір, тобто стають сверхпроводниками. Недавно була відкрита високотемпературна надпровідність.

Електричний струм в напівпровідниках

Найбільш виразно напівпровідники відрізняються від провідників характерів залежності електропровідності від температури. Вимірювання показують, що у ряду елементів (кремній, германій, селен та ін.) І з'єднань (PbS, CdS та ін.) Питомий опір зі збільшенням температури не росте, як у металів, а, навпаки, надзвичайно різко зменшується (рис. 3 ). Такі речовини і називають напівпровідниками.

Будова напівпровідників.

Для того щоб включити транзисторний приймач, знати нічого не треба.
Але щоб його створити, треба було знати дуже багато і володіти неабияким талантом. Зрозуміти ж в загальних рисах, як працює транзистор, не так вже й важко. Спочатку треба познайомитися з механізмом провідності в напівпровідниках. А для цього доведеться вникнути в природу зв'язків, утримують атоми напівпровідникового кристала один біля одного. Для прикладу розглянемо кристал кремнію.

Кремній - четирехвалентний елемент. Це означає, що в зовнішній оболонці атома маються

Сторінки: 1 2
загрузка...
ur.co.ua

енциклопедія  з сиру  аджапсандалі  ананаси  узвар