Рефераты по Физике

Учебник по физике для поступающих в ВУЗ

Страница 76

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  34  35  36  37  38  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