Меню

Какое действие вызывает прохождение тока через вакуум

Презентация » Физика в опорных конспектах», 10 класс

Выбранный для просмотра документ Физика 10 кл. Опорные конспекты Кормакова.ppt

Электронная обработка Ляпиной И.Г., учителя физики и информатики Пановской ср.

Описание презентации по отдельным слайдам:

Электронная обработка Ляпиной И.Г., учителя физики и информатики Пановской средней школы Палехского района Ивановской области

Молекулярно-кинетическая теория Блок 1. Основные положения МКТ. Блок 2. Взаимные превращения жидкостей и газов. Свойства твердых тел. Блок 3. Основы термодинамики. Электродинамика Блок 4. Электростатика. Блок 5. Законы постоянного тока. Блок 6. Электрический ток в различных средах. Блок 7. Магнитное поле.

Блок 6. Электрический ток в различных средах. 6.1 Электрический ток в металлах 6.2 Электрический ток в жидкостях 6.3 Электрический ток в газах 6.4 Электрический ток в вакууме 6.5 Электрический ток в полупроводниках 6.7 p- n — переход 6.8 Вопросы для повторения по блоку 6 «Электрический ток в различных средах» 6.9 Тест. Вариант 1 6.10 Тест. Вариант 2 6.11 Тест. Вариант 3 6.12 Тест. Вариант 4 6.13 Ответы для самопроверки

Электрический ток в металлах 1. Ионы или электроны — носители тока? ионы электроны Опыт Рикке ( 1901г.) Городская сеть — год – Q=3,5 млн. Кл Взвешивание! В переносе заряда в металлах ионы не участвуют. Содержание

Электрический ток в металлах 3. Опыты Мандельштам –Папалекси (1913 г.) Стюарт- Толмен (1916 г.) Разгон — торможение — инерция — ТОК ! l провода = 500 м, v = 300 м/с — уд. заряд электрона Носителями тока в металлах являются электроны 4. Вольт- амперная характеристика U I Содержание

Электрический ток в жидкостях Жидкости Диэлектрики — дистиллированная вода. Проводники — водные растворы солей, кислот, щелочей (электролиты) Полупроводники — расплавленный селен. Диполь Н2О 2. Электролитическая диссоциация ( «разъединение») Содержание

Электрический ток в жидкостях 3. Электролиз — выделение вещества, входящего в состав электролита Ионная проводимость ! Перенос вещества. 4. Вольт-амперная характеристика U I Смещение за счет поляризации 5. Зависимость R (t) t R R= R(1 – αt ) Содержание

Электрический ток в жидкостях 6. Закон электролиза Фарадея ( 1833 г.) — электрохимический эквивалент вещества число Фарадея 1911 г. — Милликен -заряд электрона (экспериментально) q — общий заряд q0 – заряд иона e – заряд электрона n – валентность электрона M – молярная масса m – масса вещества 7. Применение электролиза Получение чистых металлов Гальваностегия (покрытие металлических предметов) Гальванопластика ( изготовление рельефных копий). Содержание

Электрический ток в газах Воздух – диэлектрик Линии электропередач. Воздушный конденсатор. Контактные выключатели. Воздух – проводник Молния. Электрическая искра. Дуга при сварке. Ионизация Рекомбинация Электронно — ионная проводимость Высокая t, ультра-лучи, рентгеновские лучи Содержание

Электрический ток в газах 3. Газовый разряд U I А В С I нас Несамостоятельный разряд (ОАВ): внешнее воздействие Самостоятельный разряд (ВС) : ионизация ударом; термоэлектронная эмиссия О 4. Типы разрядов Тлеющий — лампы дневного света; Искровой – молния; Коронный — электрофильтры, утечка энергии; Дуговой – сварка, ртутные лампы. 5. Плазма – частично или полностью ионизированный газ Низкотемпературная, Высокотемпературная, При любое вещество — плазма. Термоядерная реакция ! МГД – генераторы! Содержание

Электрический ток в вакууме 4. Применение - выпрямление переменного тока I I

Электрический ток в вакууме 1. Вакуум — p 12 слайд

Электрический ток в вакууме 4. Применение — выпрямление переменного тока I I t t 5. Электронно- лучевая трубка Содержание

Электрический ток в полупроводниках 1. Собственная проводимость – монокристаллы Ge, Si, In и др. Ковалентная связь ↓ Нагревание, освещение ↓ Разрыв ↓ Электроны- «дырки» Электронно-дырочная проводимость 2. Примесная проводимость. лишний е Донорная Акцепторная «дырка» n — типа p — типа Содержание

Электрический ток в полупроводниках 3. Зависимость R (t) R t 4. Зависимость R от освещенности Термистор Дистанционное измерение t Противопожарная сигнализация Фоторезистор Фотореле Аварийные выключатели Содержание

p- n — переход 1.Свойства p- n — перехода Ез Запирающий слой! 2.Запирающий режим 3.Пропускной режим Ез Ез Е внеш Е внеш Слой расширяется — R↑ Тока нет! Слой сужается — R↓ Ток есть! Односторонняя проводимость! Содержание

4. Полупроводниковый диод — выпрямление переменного тока. U I I пр I обр. 5. Транзистор — усилитель. Содержание

Вопросы для повторения по блоку 6 «Электрический ток в различных средах» 1. Расскажите об опыте Рикке. Какой вывод можно сделать из этого опыта? 2. Какой вывод был сделан из опытов Мандельштама и Папалекси, Стюарта и Толмена? 3. Что называют удельным зарядом электрона и чему он равен? 4. Какова зависимость силы тока в проводнике от напряжения? 5. Какие вещества относят к электролитам? 6. Что такое электролитическая диссоциация? 7. Что называют электролизом? Как он происходит? 8. Какова зависимость силы тока от напряжения у электролитов? 9. Какова зависимость сопротивления электролита от температуры? 10. Как получить формулу, выражающую закон электролиза? 11. Что называют электрохимическим эквивалентом вещества? 12. Что называют постоянной Фарадея для электролиза? 13. Как практическим путем можно определить заряд электрона? 14. Приведите примеры применения электролиза. 15. Какие примеры свидетельствуют о том, что воздух является хорошим диэлектриком? 16. Какие примеры свидетельствуют о том, что воздух является проводником? 17. Как можно сделать воздух проводником? 18. Что называют ионизацией газа? Что называют рекомбинацией атомов? 19. Что называется газовым разрядом? Объясните особенности несамостоятельного разряда в газах. 20. Объясните особенности самостоятельного разряда в газах. Начертите полную вольт-амперную характеристику газового разряда. 21. Как возникает самостоятельный разряд? 22. Назовите и опишите виды самостоятельных разрядов в газах. 23. Что такое плазма? Каковы ее особенности? Какие виды плазмы существуют? Содержание

24. Что называют вакуумом? 25. Что. такое термоэлектронная эмиссия? 26. Опишите устройство и работу вакуумного диода. 27. Начертите и объясните вольт-амперную характеристику вакуумного диода. 28. Каким основным свойством обладает вакуумный диод и где это применяется? 29. Перечислите свойства электронных лучей. 30. Нарисуйте схему и объясните принцип работы электронно-лучевой трубки. 31. Где применяются электронно-лучевые трубки? 32. Какие вещества называют полупроводниками? Приведите примеры полупроводников. 33. Почему полупроводники в нормальном состоянии являются хорошими диэлектриками? 34. Объясните механизм возникновения собственной проводимости полупроводников. 35. Что называется электрическим током в беспримесных полупроводниках? 36. Почему собственная проводимость полупроводника мала? 37. Какие существуют виды примесей? 38. Как образуются примесные полупроводники и каково их название? 39. Как зависит сопротивление полупроводника от температуры и освещенности? В каких устройствах это используется? 40. Как образуется р-n -переход? 41. Расскажите о запирающем и пропускном режимах. 42. Начертите и расскажите о вольт-амперной характеристике полупроводникового диода. 43. Каким свойством обладает полупроводниковый диод и где это используется? 44. Что такое транзистор? Каково его назначение? 45. Как устроен транзистор? 46. Объясните работу транзистора. Содержание

6.9 Тест. Вариант 1 1. Электрический ток в газах обеспечивают А) электроны, Б) молекулы, В) положительные и отрицательные ионы, Г) электроны, положительные и отрицательные ионы. 2. Свободные заряды в вакууме образуются в результате А) реакции электролитической диссоциации, Б) термоэлектронной эмиссии, В) разрыва электронных связей между соседними атомами, Г) отрыва электронов с верхних энергетических уровней атома. 3. Прохождение тока через жидкости вызывает действия А) световые, Б) магнитные, В) тепловые, Г) химические. 4. Сопротивление металлов при повышении температуры А) возрастает, Б) уменьшается, В) не изменяется. 5. Масса выделившегося на электродах вещества при про­хождении тока через электролит определяется по формуле А) I·Δt В) I·U Б) k·I·Δt Г) I·U·Δt Д) I·R Содержание

6. Вольтамперная характеристика вакуумного диода представлена на рисунке 7. Чтобы получить полупроводник n-типа к кремнию надо добавить А) индий, Б) германий, В) мышьяк. 8. Перенос вещества наблюдается при прохождении тока через А) газ В) металл, Б) полупроводник, Г) вакуум. 9. На рисунке — схема электронно-лучевой трубки. Чтобы создать электронное облако, надо приложить напряжение между электродами А) 1 и 2 Б) 3 и 5 В) 4 и 5 Г) 6 и 7 Д) 8 и 9 Е) 7 и 8 Содержание

Читайте также:  Какие бывают виды двигателей постоянного тока

10. Явлению термоэлектронной эмиссии соответствует только то утверждение, что А) молекулы распадаются на положительные и отрицательные ионы, Б) при нагревании металла с его поверхности вылетают электроны, В) под действием тока происходит выделение вещества на электродах. 11. Если осветить фоторезистор, то накал ламп изменится следующим образом . А) обеих увеличится, Б) обеих уменьшится, В) первой — увеличится, второй — уменьшится, Г) первой — уменьшится, второй — увеличится. 12. На рисунке изображена ванна с двумя электродами. Медь выделяется на электроде А) 1 Б) 2 В) 1 и 2 13. Веществом, сопротивление которого зависит от приложенного напряжения, является А) металл, В) жидкость, Б) полупроводник, Г) газ. Содержание

14. На рисунке — вольтамперная характеристика полупроводникового диода. Наибольшее сопротивление в точке А) 1 Б) 2 В) 3 Г) 4 ДОПОЛНИТЕ 15. Минимальный заряд, который электрический ток проносит через электролит, равен __ Кл Содержание

6.10 Тест. Вариант 2 1. Электрический ток в металлах обеспечивают А) электроны, Б) молекулы, В) положительные и отрицательные ионы, Г) электроны, положительные и отрицательные ионы. 2. Свободные носители заряда в жидкости образуются в результате А) реакции электролитической диссоциации, Б) термоэлектронной эмиссии, В) разрыва электронных связей между соседними атомами, Г) отрыва электронов с верхних энергетических уровней атома. 3. Прохождение тока через газы вызывает действия А) тепловые, химические, магнитные, | Б) тепловые, магнитные, В) световые, магнитные, тепловые. 4. Сопротивление полупроводников А) возрастает при повышении температуры, Б) уменьшается при повышении температуры, В) возрастает под действием света, Г) уменьшается под действием света, Д) уменьшается как при повышении температуры, так и под действием света Содержание

5. Заряд, переносимый при прохождении тока через электролит, определяется по формуле А) I·R В) k·I·Δt Б) I·Δt Г) I·U·Δt 6. Носителями свободного заряда в полупроводниках n-типа являются А) только электроны, Б) только дырки, В) электроны и дырки, но электронов больше, Г) электроны и дырки, но дырок больше, Д) электроны и дырки, число которых одинаково. 7. Вольтамперная характеристика металлического проводника представлена на рисунке Содержание

8. Перенос вещества не наблюдается при прохождении тока через А) газ, Б) вакуум, В) раствор соли. 9. На рисунке — схема электронно-лучевой трубки. Чтобы создать электронный пучок, надо приложить напряжение между электродами А) 1 и 2 Б) 3 и 5 В) 4 и 5 Г) 6 и 7 Д) 8 и 9 10. Явлению ионизации газов соответствует только то утверждение, что А) под внешним воздействием молекулы теряют электроны, превращаясь в положительные ионы, а некоторые молекулы присоединяют электроны, образуя отрицательные ионы, Б) молекулы распадаются на положительные и отрицательные ионы, В) при нагревании металла с его поверхности вылетают электроны, Г) под действием тока происходит выделение вещества на электродах. Содержание

11. Если осветить фоторезистор, то накал ламп изменится следующим образом . А) обеих увеличится, Б) обеих уменьшится, В) первой — увеличится, второй — уменьшится, Г) первой — уменьшится, второй — увеличится. 12. На рисунке изображена ванна с двумя электродами. Медь выделяется на электроде А) 1 Б) 2 В) 1 и 2 14. На рисунке — вольтамперная характеристика вакуумного диода. Наибольшее сопротивление в точке А) 1 Б) 2 В) 3 Г) 4 ДОПОЛНИТЕ 15. В процессе электролиза положительные ионы перенесли на катод за 5 секунд заряд 10 Кл, отрицательные ионы перенесли на анод такой же заряд. Сила тока в цепи равна ___ А. Содержание

6.11 Тест. Вариант 3 1. Электрический ток в электролитах обеспечивают А) электроны, Б) молекулы, В) положительные и отрицательные ионы, Г) электроны, положительные и отрицательные ионы. 2. Свободные носители заряда в полупроводниках образуются в результате А) реакции электролитической диссоциации, Б) термоэлектронной эмиссии, В) разрыва электронных связей между соседними атомами, Г) отрыва электронов с верхних энергетических уровней атома. 3. Прохождение тока через вакуум вызывает действия А) световые, Б) магнитные, В) тепловые, Г) химические. 4. Сопротивление электролитов при повышении температуры А) возрастает, Б) уменьшается. 5. Работа тока в металлическом проводнике определяется по формуле А) I·Δt Б) k·I·Δt В) I·U·Δt Г) I·R Содержание

6. Вольтамперная характеристика газового разрядаа представлена на рисунке 7. Чтобы получить полупроводник p-типа к кремнию надо добавить А) индий, Б) германий, В) мышьяк. 8. Перенос вещества происходит в приборе А) электрическая лампа, В) электродуговая лампа, Б) электронно-лучевая трубка, Г) полупроводниковый диод. 9. На рисунке — схема электронно-лучевой трубки. Чтобы отклонить электронный луч вверх, надо приложить напряжение между электродами А) 1 и 2 Б) 3 и 5 В) 4 и 5 Г) 6 и 7 Д) 8 и 9 Содержание

11. Если нагреть терморезистор, то накал ламп изменится следующим образом . А) обеих увеличится, Б) обеих уменьшится, В) первой — увеличится, второй — уменьшится, Г) первой — уменьшится, второй — увеличится. 10. Явлению электролиза соответствует только то утверждение, что А) молекулы распадаются на положительные и отрицательные ионы, Б) при нагревании с поверхности металла вылетают электроны, В) под действием тока происходит выделение вещества на электродах. 12. На рисунке изображена ванна с раствором медного купороса. Медь выделяется на электроде А) 1 Б) 2 В) 1 и 2 13. Ток одного направления можно создать в А) фоторезисторе, Б) полупроводниковом диоде, В) электролитической ванне. Содержание

14. На рисунке — вольтамперная характеристика газоразрядной трубки. Наименьшее сопротивление в точке А) 1 Б) 2 В) 3 Г) 4 ДОПОЛНИТЕ 15. В процессе электролиза положительные ионы перенесли на катод за 10 секунд заряд 5 Кл, отрицательные ионы пере­несли на анод тот же заряд. Сила тока в цепи равна ___ А. Содержание

6.12 Тест. Вариант 4 1. Электрический ток в вакууме обеспечивают А) электроны, Б) молекулы, В) положительные и отрицательные ионы, Г) электроны, положительные и отрицательные ионы. 2. Свободные носители заряда в металлах образуются в результате А) реакции электролитической диссоциации, Б) термоэлектронной эмиссии, В) разрыва электронных связей между соседними атомами, Г) отрыва электронов с верхних энергетических уровней атома. 3. Прохождение тока через металлы вызывает действия А) тепловые, химические, магнитные, | Б) тепловые, магнитные, В) световые, магнитные, тепловые. 4. Сопротивление газов при повышении температуры А) возрастает, Б) уменьшается, В) не изменяется. 5. Мощность тока в металлическом проводнике определяется по формуле А) I·Δt В) I·U Б) k·I·Δt Г) I·R Д) I·U·Δt Содержание

6. Вольтамперная характеристика полупроводникового диода представлена на рисунке 7.Носителями свободного заряда в полупроводнике р-типа являются А) только электроны, Б) только дырки, В) электроны и дырки, но электронов больше, Г) электроны и дырки, но дырок больше. 8. На рисунке — схема электронно-лучевой трубки. Чтобы отклонить электронный луч горизонтально, надо приложить напряжение между электродами А) 1 и 2 Б) 3 и 5 В) 4 и 5 Г) 6 и 7 Д) 8 и 9 Содержание

9. Не происходит переноса вещества при прохождении тока в А) электрической лампе, Б) электродуговой лампе, В) электролитической ванне. 10. Явлению электролитической диссоциации соответствует только то утверждение, что А) молекулы распадаются на положительные и отрицательные ионы, Б) при нагревании с поверхности металла вылетают электроны, В) под действием тока на электродах выделяется вещество. 11. Если нагреть терморезистор, то накал ламп изменится следующим образом А) обеих увеличится, Б) обеих уменьшится, В) первой — увеличится, второй — уменьшится, Г) первой — уменьшится, второй — увеличится. 12. На рисунке — ванна с раствором медного купороса. Медь выделяется на электроде А) 1 Б) 2 В) 1 и 2 Содержание

Читайте также:  Дифференциальные уравнения линий тока это

Содержание Ответы для самопроверки № задания 1 вариант 2 вариант 3 вариант 4

13. С изменением напряжения сопротивление меняется в А) резисторе, Б) фоторезисторе, В) электролитической ванне, Г) полупроводниковом диоде. 14. На рисунке представлена вольтамперная характеристика металлического проводника. Сопротивления точек 1 и 2 имеют следующую зависимость А) R1>R2 Б) R1 35 слайд

Содержание Ответы для самопроверки № задания 1 вариант 2 вариант 3 вариант 4 вариант 1 Г А В А 2 Б А В Г 3 Г В Б Б 4 А Д Б Б 5 Б Б В В 6 Б В Д В 7 В А А Г 8 А Б В Д 9 А Б Г А 10 Б А В А 11 А Г А В 12 Б А А Б 13 Г Г Б Г 14 А А А В 15 1,6*10(-19) 2 0,5 25

Содержание Используемая литература Опорные конспекты Кормакова Н.А. «Физика». Приложение к газете «Первое сентября». 2000 г. И.А. Иродова. «Физика. Сборник заданий и тестов.», Москва-2001 г Мякишев Г.Я. « Физика 10 кл.», Москва.Просвещение, 2003 г

Источник

III. Основы электродинамики

Тестирование онлайн

Электрический ток в жидкостях

Как известно, химически чистая (дистиллированная) вода является плохим проводником. Однако при растворении в воде различных веществ (кислот, щелочей, солей и др.) раствор становится проводником, из-за распада молекул вещества на ионы. Это явление называется электролитической диссоциацией, а сам раствор электролитом, способным проводить ток.

В отличие от металлов и газов прохождение тока через электролит сопровождается химическими реакциями на электродах, что приводит к выделению на них химических элементов, входящих в состав электролита.

Первый закон Фарадея: масса вещества, выделяющегося на каком-либо из электродов, прямо пропорциональна заряду, прошедшему через электролит

Электрохимический эквивалент вещества — табличная величина.

Второй закон Фарадея:

Протекание тока в жидкостях сопровождается выделением теплоты. При этом выполняется закон Джоуля-Ленца.

Электрический ток в металлах

При прохождении тока металлы нагреваются. В результате чего ионы кристаллической решетки начинают колебаться с большей амплитудой вблизи положений равновесия. В результате этого поток электронов чаще соударяется с кристаллической решеткой, а следовательно возрастает сопротивление их движению. При увеличении температуры растет сопротивление проводника.

Каждое вещество характеризуется собственным температурным коэффициентом сопротивления — табличная величина. Существуют специальные сплавы, сопротивление которых практически не изменяется при нагревании, например манганин и константан.

Явление сверхпроводимости. При температурах близких к абсолютному нулю (-273 0 C) удельное сопротивление проводника скачком падает до нуля. Сверхпроводимость — микроскопический квантовый эффект.

Применение электрического тока в металлах

Лампа накаливания производит свет за счет электрического тока, протекающего по нити накала. Материал нити накала имеет высокую температуру плавления (например, вольфрам), так как она разогревается до температуры 2500 – 3250К. Нить помещена в стеклянную колбу с инертным газом.

Электрический ток в газах

Газы в естественном состоянии не проводят электричества (являются диэлектриками), так как состоят из электрически нейтральных атомов и молекул. Проводником может стать ионизированный газ, содержащий электроны, положительные и отрицательные ионы.

Ионизация может возникать под действием высоких температур, различных излучений (ультрафиолетового, рентгеновского, радиоактивного), космических лучей, столкновения частиц между собой.

Ионизированное состояние газа получило название плазмы. В масштабах Вселенной плазма — наиболее распространенное агрегатное состояние вещества. Из нее состоят Солнце, звезды, верхние слои атмосферы.

Прохождение электрического тока через газ называется газовым разрядом.

В «рекламной» неоновой трубке протекает тлеющий разряд. Светящийся газ представляет собой «живую плазму».

Между электродами сварочного аппарата возникает дуговой разряд.

Дуговой разряд горит в ртутных лампах — очень ярких источниках света.

Искровой разряд наблюдаем в молниях. Здесь напряженность электрического поля достигает пробивного значения. Сила тока около 10 МА!

Для коронного разряда характерно свечение газа, образуя «корону», окружающую электрод. Коронный разряд — основной источник потерь энергии высоковольтных линий электропередачи.

Электрический ток в вакууме

А возможно ли распространение электрического тока в вакууме (от лат. vacuum — пустота)? Поскольку в вакууме нет свободных носителей зарядов, то он является идеальным диэлектриком. Появление ионов привело бы к исчезновению вакуума и получению ионизированного газа. Но вот появление свободных электронов обеспечит протекание тока через вакуум. Как получить в вакууме свободные электроны? С помощью явления термоэлектронной эмиссии — испускания веществом электронов при нагревании.

Вакуумный диод, триод, электронно-лучевая трубка (в старых телевизорах) — приборы, работа которых основана на явлении термоэлектронной эмиссии. Основной принцип действия: наличие тугоплавкого материала, через который протекает ток — катод, холодный электрод, собирающий термоэлектроны — анод.

Источник

Электрический ток в жидкостях, в полупроводниках, в вакууме, в газах

теория по физике 🧲 постоянный ток

Напоминаем, что в каждой среде есть свои носители электрических зарядов. В металлах ими служат свободные электроны, в электролитах — положительные и отрицательные ионы, в газах — ионы и электроны, полупроводниках — электроны и дырки, в вакууме — электроны. Электрический ток может течь с переносом и без переноса вещества. Перенос вещества осуществляется только ионами.

Электрический ток в электролитах

Электролиты — жидкости, проводящие электрический ток. К ним относят растворы солей, щелочей и кислот.

Положительные ионы (катионы) движутся к катоду, а отрицательные (анионы) — к аноду.

Пример №1. Электрическая цепь, изображенная на рисунке, включает в себя сосуд со слабым раствором поваренной соли (NaCl) и опущенными в него двумя электродами. В каком направлении (вправо, влево, вверх, вниз) будут двигаться ионы натрия при замыкании ключа:

При замыкании ключа в растворе соли начнут образовываться ионы: положительные в виде Na + и отрицательные в виде Cl – . Положительные ионы будут двигаться к отрицательному электроду (катоду), т.е. вправо.

Электрический ток в полупроводниках

К полупроводникам относят элементы четвертой группы таблицы химических элементов Д.И. Менделеева, которые имеют 4 валентных электрона. Собственная проводимость полупроводников — электронно-дырочная.

При низкой температуре все электроны участвуют в создании ковалентных связей, свободных электронов нет, и полупроводник ведет себя как диэлектрик. При повышении температуры или облучении полупроводников часть ковалентных связей разрушается, и появляются свободные электроны. На месте разрушенной связи возникает электронная вакансия — дырка. Она также перемещается по кристаллу и ведет себя подобно положительной частице.

Зависимость удельного сопротивления полупроводников от температуры и внешнего излучения показана на графике.

В полупроводниках также может осуществляться примесная проводимость.

Донорные примеси — это элементы пятой группы таблицы химических элементов Д.И. Менделеева. Только 4 из 5 валентных электрона участвуют в создании ковалентных связей. Остальные сразу становятся свободными. Полупроводник, основными носителями в котором являются отрицательные электроны, относятся к полупроводникам n-типа.

Акцепторные примеси — элементы третьей группы таблицы химических элементов Д.И. Менделеева. Три валентных электрона устанавливают ковалентные связи, а не месте четвертой появляется дырка. Полупроводник с положительными носителями относится к полупроводникам p-типа.

Применение полупроводниковых приборов

Термисторы — приборы, сопротивление которых изменяется при нагревании. Они позволяют определять малые изменения температуры.

Фоторезисторы — приборы, аналогичные термисторам, но сопротивление в них изменяется не при изменении температуры, а при изменении освещенности.

Полупроводниковый диод — соединение полупроводников двух типов. Обладает односторонней проводимостью.

Электрический ток в вакууме

Получение основных носителей происходит за счет термоэлектронной эмиссией.

Термоэлектронная эмиссия — процесс испускания электронов при нагревании катода до высокой температуры.

Свойства электронных пучков:

  • вызывают нагревание тел;
  • при торможении возникает рентгеновское излучение;
  • при попадании на некоторые вещества (люминофоры) вызывают их свечение;
  • направление электронов может изменять под действием электрического и магнитного полей.
Читайте также:  Генератор фарадея для переменного тока

Электрический ток в газах

Электрический ток в газах называют разрядом. Обычно газы состоят из нейтральных молекул, поэтому они являются диэлектриками. Чтобы появились носители электрического заряда, необходима затрата энергии.

Несамостоятельный разряд. При нагреве газа или при облучении его атомов могут отделиться электроны, и атомы превращаются в положительные ионы.

Самостоятельный разряд. В газах при столкновении молекул может освободиться хотя бы один электрон. Если он попадет в электрическое поле, то начнет двигаться с ускорением. Сталкиваясь с нейтральным атомом газа, ускоренный электрон может «выбить» из него другой электрон, превратив сам атом в положительный ион. Электроны будут и дальше ускоряться, разрушая атомы. Ионы создают ток в противоположном направлении. Таким образом, электрический ток в газах создается электронами и ионами.

На рис. 1 изображена зависимость силы тока через светодиод D от приложенного к нему напряжения, а на рис. 2 – схема его включения. Напряжение на светодиоде практически не зависит от силы тока через него в интервале значений 0,05 А 1. Записать исходные данные.

Источник



Прохождение тока в вакууме

Обычно прохождение электрического тока между катодом и анодом электровакуумного прибора представляют так: электроны, испускаемые катодом, летят под действием ускоряющего поля к аноду и, достигая анода, замыкают электрическую цепь через вакуумный промежуток. При этом величина тока в любом участке цепи анода всегда определяется числом электронов, попадающих на анод. Однако в такой модели не учтено явление электростатической индукции. Оно состоит в том, что электроны, вылетающие из катода, наводят положительные заряды и на катоде, и на аноде. Сумма этих зарядов равна по абсолютной величине заряду движущихся в вакууме электронов. Когда электрон покидает катод, он наводит заряд преимущественно на катоде, затем по мере движения к аноду доля заряда на катоде падает, а на аноде растет, то есть, происходит перераспределение заряда, сопровождающееся возникновением во внешней цепи, замыкающей анод и катод, электрического тока. Этот ток связан с движением электронов в вакуумном пространстве и не определяется тем, достигают ли электроны анода или нет. Величина тока определяется согласно теореме: «Заряд q, движущийся со скоростью v в системе заземленных электродов, наводит в цепи любого электрода ток

где Ev – составляющая напряженности электрического поля в направлении скорости, которое существовало бы в точке нахождения заряда, если бы

1) заряд удалить; 2) потенциал исследуемого электрода сделать равным единице; 3) все остальные электроды заземлить». Если ток между электродами изменяется так быстро, что период его изменения сравним с временем пролета электронов, то этот ток неодинаков в различных сечениях и отличается от тока во внешней цепи. Если изменяется разность потенциалов между электродами, появляется другая составляющая тока: ток смещения, или емкостный.

1.4.1. Пространственный заряд в диоде

Ток в анодной цепи вакуумного диода зависит от анодного напряжения. На рисунке 3 изображены вольт-амперные характеристики диода, снятые при разных напряжениях накала, причем,

Uн1> Uн2> Uн3. Все три характеристики показывают, что восходящие участки кривых примерно совпадают, но в зависимости от уровня накала катода достигается большее или меньшее предельное значение тока анода, выше которого ток не растет, несмотря на увеличение анодного напряжения. Это наибольшее при данном накале значение тока анода называется током насыщения Iнас; напряжение анода, при котором достигается ток насыщения, называется напряжением насыщения Uнас. Чем выше накал катода, тем больше ток и напряжение насыщения. Тот факт, что величина тока насыщения зависит только от накала (температуры) катода и увеличение анодного напряжения свыше Uнас не приводит к росту тока, свидетельствует о том, что в режиме насыщения все электроны, испускаемые катодом при данной его температуре, достигают анода и участвуют в создании анодного тока. В диоде ток насыщения всегда равен току эмиссии катода.

В режимах, соответствующих восходящей части характеристик (до тока насыщения), очевидно, не все электроны, вылетевшие с поверхности катода, движутся к аноду. Причиной, препятствующей продвижению всех электронов к аноду, является пространственный заряд, образуемый самими электронами, находящимися в пространстве между катодом и анодом.

Пусть катод и анод диода представляют собой бесконечные плоскости, расположенные параллельно друг другу на некотором расстоянии. Пусть анод имеет положительный потенциал, а катод заземлен. Если накал катода отсутствует, и эмиссии электронов нет, распределение потенциала в пространстве между анодом и катодом будет линейным и соответствовать линии 1 на рисунке 4, где положительный потенциал отсчитывается вниз от оси абсцисс. Если катод накален, то вылетающие с его поверхности электроны заполнят пространство

между катодом и анодом и составят пространственный, или объемный, отрицательный заряд. Этот заряд понижает потенциал во всех точках пространства между катодом и анодом, и распределение потенциала соответствует кривым 2 и 3. Кривая 2 соответствует невысокой температуре катода, при которой ток эмиссии невелик, все электроны, вылетевшие из катода, притягиваются к аноду и ток анода равен току эмиссии катода; потенциал пространства между катодом и анодом во всех точках положителен. При повышении температуры катода (кривая 3) эмиссия электронов катодом возрастает, увеличивается и количество электронов в пространстве между катодом и анодом. В тех местах, где концентрация электронов велика (это участки, примыкающие к катоду, где скорость электронов еще мала), поле пространственного заряда электронов превосходит поле источника анодного напряжения, и потенциал становится отрицательным, достигая величины –Uмин. В пространстве от катода до сечения, где потенциал равен –Uмин, результирующее поле для электронов тормозящее, ускоряющим оно становится на последующем участке пути электронов к аноду.

Для того, чтобы попасть в ускоряющее поле и достичь анода, вылетающий с поверхности катода электрон должен преодолеть тормозящее поле пространственного заряда, своего рода потенциальный барьер высотой –Uмин. Скорости эмитируемых катодом электронов различны, они подчиняются распределению Максвелла, поэтому не все электроны имеют энергию, достаточную для преодоления этого барьера. Только быстрые электроны со скоростями, большими vмин = , пройдут тормозящее поле и достигнут анода, они будут определять величину тока анода. Электроны с меньшими скоростями будут заторможены тормозящим полем пространственного заряда, они потеряют скорость, затем под действием поля пространственного заряда вернутся на катод. Такой режим работы электровакуумного диода, при котором ток анода меньше тока эмиссии катода, называется режимом пространственного заряда. Если при неизменном потенциале анода увеличить эмиссию электронов катодом за счет большей мощности накала, возрастет плотность пространственного заряда и тормозящее поле (увеличится высота потенциального барьера –Uмин и положение его максимума сдвинется в сторону анода), поэтому большее число электронов будут этим полем задержаны и возвращены на катод.

Если зафиксировать режим накала катода и изменять напряжение на аноде, распределение потенциала между катодом и анодом будет иметь вид, представленный на рисунке 4, где кривые соответствуют напряжениям на аноде Ua = 0 и Uа1 > 0, Uа1 3/2 ,

где С – постоянная, учитывающая как физические константы, так и форму и размеры электродов конкретного диода; размерность ее, очевидно, А/B 3/2. . Закон выведен в предположении, что начальная скорость электронов, покидающих катод, равна нулю, и напряженность поля у поверхности катода равна нулю. На самом деле это не так, поэтому в экспериментах с реальными приборами обнаруживаются отклонения от закона трех вторых.

Источник