24. Границу в кристалле полупровод­ника между областями n-типа и p-типа называют электрон­но-дырочным переходом или р — n-перехо­дом.

Обедненный подвижными носителями заряда переходный слой, толщина которого всего порядка 1 мкм (10^-6 м), обладает очень большим сопротивлением по сравнению с другими частями крис­талла; поэтому, когда кристалл с р — n-переходом включают в цепь, практически все подведенное к кристаллу напряжение сосре­доточивается на р — n-переходе.

Полупроводниковый диод.

Включим кристалл в цепь так, чтобы внешнее поле было направлено противоположно полю перехода. Поле в p-n- переходе будет ослаблено и диффузионные потоки основных носителей устремятся через переход. Встречные же потоки неосновных носителей почти не изменятся. В результате через переход потечет большой ток. При­ложенное напряжение и ток в этом случае называются прямыми. Сила тока при увеличении напряжения* возрастает очень быстро, и закон Ома здесь совершенно неприменим.

Если подать на кристалл напряжение обратной полярности. В этом случае внешнее напряжение совпадает по знаку с контактной разностью потенциалов. Внешнее поле усиливает р — n -перехода и диффузионные потоки основных носителей через переход значительно уменьшаются. Потоки неосновных носителей, примерно такие же, как и при отсутствии внеш­него поля, создают слабый ток через пе­реход. Приложенное напряжение и ток в этом случае называют обратными.

25. При прямом напря­жении ток через р — n-переход в мил­лионы раз больше, чем при обратном, поэтому кристалл пропускает ток в одном направлении (пе­реход открыт) и не пропускает его в об­ратном направлении (переход закрыт). Следовательно, если включить кристалл с р — n-переходом в цепь переменного тока последовательно с нагрузочным сопротивлением R (рис. 21.8), то ток в этом сопротивлении практически будет постоянным по на­правлению. Поэтому кристалл с р — n-переходом называют полупроводниковым выпрямителем или полупроводниковым диодом.

Полупроводниковые диоды имеют высокий к. п. д. (до 98%), ма­ленькие размеры и большой срок службы. К недостаткам полупро­водниковых диодов относится ухудшение их работы при повышении температуры.

26. Полупроводниковые приборы, предназначенные для усиления изменений напряжения и тока, называют полупроводни­ковыми триодами или транзисторами.

Узкая n-область (порядка 1 мкм) разделяет две p-области кристалла. Эти области кристалла имеют самостоятельные выводы э, б и к для включения и цепь. На схеме видно, что в транзисторе имеются два р-n-перехода. Соединим выводы э и б с внешней цепью, можно подать напряжение на левый p-n переход, и через выводы б и к на правый.

В левой p-области транзистора примеси р-типа содержится в сот­ни риз больше, чем примеси n-типа в n-области. Соответственно и дырок в p-области в сотни раз больше, чем электронов в n-области. Поэтому, когда левый переход включен в прямом направлении, прямой ток через переход состоит в основном (около 99%) из диффу­зионного потока дырок из p-области.

Транзисторы имеют большой срок службы, очень экономичны и отличаются миниатюрными размерами. Они широко используются в радиоэлектронике: в усилителях, радиоприемниках и телеви­зорах, в электронных вычислительных машинах (ЭВМ) и других устройствах. Особенно важны преимущества транзисторов для бортовой аппаратуры самолетов и ракет.

27.

Применяется для усиления слабых эл.сигналов.

Отношение входного сигнала к входному называется коэффициентом усиления транзистора.

28. Токи одинакового направления притягиваются, а противоположного – отталкиваются.

Поле постредством которого осуществляется взаимодействие Эл.токов расположенных на расстоянии, называется магнитным полем.

Магнитное поле создается Эл.зарядами или переменным Эл.полем и действует только на движущиеся заряды.

Закон Ампера:

Сила, с которой магнитное поле действует на помещенный в него отрезок проводника с током, равна произведению силы тока, модуля вектора магнитной индукции, длины отрезка проводника и синуса угла между направлениями тока и магнитной индукции:

F_а=IB∆lsina

29. Сила Лоренца — сила, действующая на движущуюся заряженную частицу со стороны магнитного поля.

F_л=quBsina

Величину В, являющуюся силовой характеристикой магнитного поля в данной точке, называют магн индукцией. Магнитная индукция в какой-либо точке поля измеряется силой, действующей на единицу длины проводника, расположенного в этой точке перпендикулярно линиям индукции, при силе тока в нем, равной единице.

Направ­ление силы Лоренца определяет правило левой руки.

Правило левой руки

Если кисть левой руки расположить так, что четыре вытянутых пальца указывают направление скорости по­ложительного заряда (или противоположное скорости от­рицательного заряда), а вектор магнитной индукции вхо­дит в ладонь, то отогнутый (в плоскости ладони) на 90° большой палец покажет направление силы, действующей на данный заряд.

Заряженная частица, влетающая в однородное магнит­ное поле параллельно линиям магнитной индукции, дви­жется равномерно вдоль этих линий.

Применение: в двигателе.

30. Величину Н, которая характеризует магнитное поле в какой-либо точке пространства, созданное макротоками в проводниках независимо от окружающей среды, называют напряженностью магнитного тока поля в этой точке.

Поток жидкости – объем жидкости, протекающей сквозь поперечное сечение трубы за единицу времени.

Ф_u=u∆Scosa

Магнитный поток(поток магнитной индукции) через поверхность площадью ∆S – физическая величина, равная скалярному произедению вектора магнитной индукции на вектор площади:

Ф=(В∆S)=B∆Scosa

1 Вб – магнитный поток созданный однородным магнитным полем с индукцией 1 Тл через поверхность площадью 1 м², расположенную перпендикулярно вектору магнитной индукции (cosa=1).

31. Индуктивность контура (или коэффициент самоин­дукции) — физическая величина, равная коэффициен­ту пропорциональности между магнитным потоком через площадь, ограниченную контуром проводника, и силой тока в контуре.

Диамагнетик — вещество, у которого вектор индук­ции собственного магнитного поля, направленный про­тивоположно вектору магнитной индукции внешнего (намагничивающего) поля, значительно меньше его по модулю.

Парамагнетик — вещество, у которого вектор индук­ции собственного магнитного поля, сонаправленный с вектором магнитной индукции внешнего (намагничи­вающего) поля, меньше его по модулю.

Ферромагнетик — вещество, у которого вектор ин­дукции собственного магнитного поля, сонаправлен-ный с вектором магнитной индукции внешнего (на­магничивающего) поля, значительно превышает его по модулю.

Магнитная проницаемость среды — физическая вели­чина, показывающая, во сколько раз индукция маг­нитного поля в однородной среде отличается от маг­нитной индукции внешнего (намагничивающего) поля в вакууме.

Собственная индукция в ферромагнетике в отсутствие внешнего магнитного поля равна нулю.

Зависимость собственной индукции от индук­ции внешнего магнитного поля характеризуется кривой намагничивания.

Остаточная намагниченность — собственная маг­нитная индукция в ферромагнетике в отсутствие внешнего магнитного поля.

Магнито-жесткие ферромагнетики — ферромагнетики, у которых остаточная намагниченность велика.

Магнито-мягкие ферромагнетики — ферромагнетики, у которых остаточная намагниченность мала.

Коэрцитивная {задерживающая) сила — маг­нитная индукция внешнего поля, необходимая для размагничивания образца.

Замкнутая кривая намагничивания и размаг­ничивания ферромагнетика называется петлей гистерезиса.

Температура Кюри – критическая температура, выше которой происходит переход вещества из ферромагнитного состояния в парамагнитное.

32.

На концах проводника, движущегося в магнитном поле, возникает разность потенциалов, или ЭДС индукции.

Генератор:

I=B∆lUcosa

Закон Джоуля-Ленца:

Кол-во тепла, выделенного током в проводнике, прямо пропорционально сопротивлению проводника, квадрату силы тока и времени его прохождения.

Электромагнитная индукция — физическое явление, заключающееся в возникновении электрического тока в замкнутом контуре при изменении потока магнит­ной индукции через поверхность, ограниченную этим контуром.

Направление индукционного тока (так же, как и вели­чина ЭДС индукции) считается положительным, если оно совпадает с выбранным направлением обхода контура.

Направление индукционного тока (так же, как и вели­чина ЭДС индукции) считается отрицательным, если оно противоположно выбранному направлению обхода контура.

33. Закон электромагнитной индукции, или закон Фарадея—Максвелла:

ЭДС электромагнитной индукции в замкнутом конту­ре численно равна и противоположна по знаку скорос­ти изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную этим контуром.

Правило Ленца:

Индукционный ток в контуре имеет такое направле­ние, что созданный им магнитный поток через по­верхность, ограниченную контуром, препятствует изменению магнитного потока, вызвавшего этот ток.

34.Индукционные токи, которые возникают в сплошных металлических телах, находящихся в переменном магнитном поле, и замыкаются внутри этих тел, называют вихревыми токами или токами Фуко.

В современной технике нагревание вихревыми токами используется для закалки деталей и для изготовления сплавов в индукционных печах.

Возникновение э.д.с. индукции в цепи, которое вызвано изменением магнитного поля тока, текущего в этой же цепи, называют явлением самоиндукции, а появляющуюся электрическую силу – э.д.с. самоиндукции.

Э.д.с. самоиндукции в цепи прямо пропорционально скорости изменения силы тока в этой цепи.

36.

Обмотка должна быть разной

37.

38. Напряжение и сила тока в резисторе совпадают по фазе в любой момент времени.

Сила переменного тока 1 А — сила тока, выделяющего в проводнике такое же количество теплоты, что и посто­янный ток 1 А за тот же промежуток времени. Действующее значение силы, переменного тока равно силе постоянного тока, при котором в проводнике вы­деляется такое же количество теплоты, что и при переменном токе за тот же промежуток времени. Если переменный ток изменяется по гармоническому за­кону, в качестве промежутка времени выбирается период из­менения тока.

Действующее (эффективное) значение силы переменного гармонического тока в √2 раз меньше его амплитуды.

Активное сопротивление — сопротивление элемента электрической цепи, в котором электрическая энер­гия необратимо преобразуется во внутреннюю.

В конденсаторе заряженные частицы перемещаются по проводникам, соединяющим пластины конденсатора, но не перемешиваются в зазоре между ними.

Если сила тока внутри конденсатора связана с изменением напряженности Эл.поля со временем, то такой ток называется током смещения.

Магнитноэлектрическая индукция – явление возникновения магнитного поля в переменном электрическом поле.

Колебания силы тока в цепи конденсатора опережают по фазе колебания напряжения на его обкладках на π/2.

Среднее значе­ние мощности переменного тока на конденсаторе за пери­од Т равно нулю. Принято говорить, что элементы цепи, для которых средняя мощность переменного тока равна нулю, обладают реактивным сопротивлением. Реактивное сопротивление конденсатора называ­ется емкостным сопротивлением.

Амплитуда силы тока I_m в катушке связа­на с амплитудой переменного напряжения U_m законом Ома:

I_m=U_m/x_L

где x_L = ωL — индуктивное сопротивление катушки.

Колебания силы тока в катушке индуктивности от­стают по фазе на к/2 от колебаний напряжения на ней.

Среднее значение мощ­ности переменного тока в катушке индуктивности за пе­риод Т равно нулю.

40.

При подключении пружины в сеть со временем источник поменяет полярность. Далее начинается обратный процесс. Со временем этот переход затухает т.к. пружина имеет сопротивление.

41. Система, состоящая из трех электрических цепей, в которых действуют переменные э. д. с. одной и той же частоты, сдвинутые по фазе друг относительно друга на 113 периода {т. е. на 2я/3, или 120°), называется трехфазной системой. Каждая из этих трех цепей называется фазой, а система переменных токов в таких цепях называется трехфазным током.

43. Для получения электромагнит­ных колебаний нужно иметь цепь, в которой энергия электрического поля могла бы превращаться в энергию магнитного поля и обратно. Такую цепь называют колебатель н ы м контуром.

Колебания в идеальном контуре, т.е. собственные колебания, являются гармоническими.

Формула Томсона:

T=2π√LC

44. Устройство, поддерживающее незатухающие электромаг­нитные колебания в реальном контуре, называют генерато­ром электромагнитных колебаний.

Токи высокой частоты имеют свои особенности. Когда такой ток течет по провод­нику, то внутри проводника возникают вихревые токи, обусловлен­ные быстрыми изменениями магнитного поля.

При очень высокой частоте ток практически идет только по тон­кому наружному слою проводника. Это явление называют скин-эффектом (от английского «скин» — кожа).

Для таких токов сплошные провода можно заменять тонкостенными трубками.

В настоящее время токи высокой частоты получили широкое применение. Для быстрого прогрева и плавления металлических тел применяются высокочастотные пла­вильные печи.

46. Взаимные расположения этих трех векторов в любой точке бе­гущей электромагнитной волны связаны правилом правого винта: если головку винта расположить в плоскости векторов Е и Н и поворачивать ее в направлении от Е к Н (по кратчайшему пути), /по поступательное движение винта укажет направление вектора v, т. е. направление распространения самой волны и пере­носимой ею энергии.

Электромагнитные волны явля­ются поперечными волнами.

Величину п, показывающую, во сколько раз скорость распростра­нения электромагнитных волн в вакууме больше, чем в какой-либо среде, называют абсолютным показателем преломления этой среды:

т=c/u

В любой среде скорость распространения электро­магнитных волн меньше, чем в вакууме, т. е. п всегда больше единицы.

Впервые электромагнитные волны на опыте с помощью резонанса обнаружил Г. Герц. В качестве колебательных контуров он использовал так называемые диполи. Диполь Д_х состоит из двух проводов, заканчивающихся шариками. На противополож­ных концах проводов надеты колпачки С_х и С₂, перемещая которые, можно изменять емкость контура.

Опыты Герца доказали существование электромагнитных волк, предсказанных теорией Максвелла. Герц экспериментально иссле­довал их свойства, наблюдал их отражение и интерференцию. С по­мощью интерференции Герц определил длину волн и, зная частоту, вычислил по формуле скорость их распространения. Она действительно оказалась равной скорости света с. Таким образом, в опытах Герца теория электромагнитного поля Максвелла получила блестящее подтверждение.