Учебник по физике для поступающих в ВУЗ
При этом работа равна количеству теплоты, выделяемому проводником с током:
Q = I2R ∆t (Закон Джоуля-Ленца).
Нагревание проводника под действием тока происходит следующим образом. Электрическое поле ускоряет электроны. При столкновении с ионами кристаллической решетки они передают им часть своей энергии. В результате энергия беспорядочного движения ионов около положений равновесия возрастает. Это означает увеличение внутренней энергии и температуры тела.
В электрической цепи работа совершается не только на внешнем участке, но и в батарее. Электрическое сопротивление источника тока называется внутренним сопротивлением r. На внутреннем участке цепи выделяется количество теплоты, равное (по закону Джоуля-Ленца):
Q = I2r ∆t
Полная работа сил электростатического поля при движении по замкнутому контуру равна нулю, поэтому вся работа оказывается совершенной за счет внешних сил, поддерживающих постоянное напряжение.
Отношение работы внешних сил к переносимому заряду называется электродвижущей силой источника:
ε =
Dq – переносимый заряд.
Если в результате прохождения постоянного тока произошло только нагревание проводников, то по закону сохранения энергии (и учитывая что I = Dq/Dt) :
A = Aст = Qполн ÞDqε = I2(R + r) Dt Þ ε = I(R + r) Þ I =
Cила тока в электрической цепи прямо пропорциональна ЭДС и обратно пропорциональна полному сопротивлению цепи.
Полная мощность источника тока :
P = = Iε = I2(R + r) = I2R + I2r = Pполезн + Pпотерь
КПД источника тока:
η = = =
Любой электрический прибор (лампа, электродвигатель) рассчитан на потребление определенной энергии в единицу времени.
ДОБАВИТЬ МОЩНОСТЬ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
ЗАКОН ДЖОУЛЯ-ЛЕНЦА
Количество теплоты определяется по закону Джоуля – Ленца:
Если электроток протекает в цепи, где не происходят химические реакции и не совершается механическая работа, то энергия электрического поля превращается во внутреннюю энергию проводника и его температура возрастает.
Путем теплообмена эта энергия передается окружающим, более холодным телам.
Нагревание проводника под действием тока происходит следующим образом. Электрическое поле ускоряет электроны. При столкновении с ионами кристаллической решетки они передают им часть своей энергии. В результате энергия беспорядочного движения ионов около положений равновесия возрастает. Это означает увеличение внутренней энергии и температуры тела.
Закон, определяющий количество теплоты, которое выделяет проводник с током в окружающую среду, был впервые установлен экспериментально английским ученым Д.Джоулем и русским ученым Эмилем Христофоровичем Ленцом:
Закон Джоуля-Ленца:
Количество теплоты, выделяемое проводником с током, равно произведению квадрата силы тока, сопротивления проводника и времени прохождения тока по проводнику
Q = I2R ∆t
Из закона сохранения энергии следует, что количество теплоты равно работе электрического тока.
Важной характеристикой любого электроприбора является энергия, потребляемая в единицу времени, или мощность тока.
Мощность электрического тока – работа, совершаемая в единицу времени электрическим полем при упорядоченном движении заряженных частиц в проводнике.
Средняя мощность тока, учитывая, что по закону Джоуля-Ленца Q = I2R ∆t:
P = = = I2R = = IU
При последовательном соединении проводников (I = const) мощность, выделяемая в проводниках, пропорциональна их сопротивлению.
При параллельном соединении проводников (U = const) мощность, выделяемая в проводниках, обратно пропорциональна их сопротивлению.
ДОБАВИТЬ ЗАКОН ДЖОУЛЯ-ЛЕНЦА ДЛЯ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
ПОЛУПРОВОДНИКИ
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Электронная проводимость – результат направленного перемещения в межатомном пространстве свободных электронов, покинувших валентную оболочку атома в результате внешнего воздействия на полупроводник (нагревание, воздействие внешних полей и т.д.)
Дырочная проводимость – результат направленного перемещения валентных электронов между электронными оболочками соседних атомов на вакантные места – дырки.
Примеси в полупроводнике – атомы посторонних химических элементов, содержащихся в основном полупроводнике.
Различают донорные и акцепторные примеси.
Атомы донорной примеси имеют валентность большую валентности основного полупроводника.
Атомы акцепторной примеси имеют валентность меньшую валентности основного полупроводника.
Полупроводник n-типа – полупроводник с донорной примесью
Полупроводник p-типа – полупроводник с акцепторной примесью
p-n-переход – контактный слой двух примесных полупроводников p и n типов.
Запирающий слой – двойной слой разноименных электрических зарядов, создающий электрическое поле на p-n-переходе, препятствующее свободному разделению зарядов.
Полупроводниковый диод – полупроводниковый прибор с одним p-n-переходом и двумя выводами для включения в электрическую цепь.
Транзистор – полупроводниковый прибор с двумя p-n-переходами и тремя выводами для включения в электрическую цепь.
Транзистор используется для усиления и генерации электрических сигналов.
Коэффициент усиления – отношение изменения величины выходного сигнала к вызвавшему его изменению входного.
ПРОВОДИМОСТЬ ПОЛУПРОВОДНИКОВ
Зависимость проводимости полупроводников от температуры
Собственная проводимость полупроводников
Примесная проводимость полупроводников
Донорные и акцепторные примеси
Использование различных типов проводимости полупроводников
ДАТЬ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВ
Наиболее отчетливо полупроводники отличаются от проводников характером зависимости электропроводности от температуры.
У соединений типа PbS, CdS и др. удельное сопротивление с увеличением температуры не растет, как у металлов, а резко уменьшается.
Полупроводники – элементы и соединения у которых с увеличением температуры удельное сопротивление не растет, как у металлов, а наоборот, чрезвычайно резко уменьшается.
Перейти на страницу: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100