25) Контакт двух проводников с различными типами проводимостей (p-n переход). Полупроводниковые диоды и триоды (транзисторы).

p-n-Перехо́д (n — negative — отрицательный, электронный, p — positive — положительный, дырочный), или электронно-дырочный переход — область пространства на стыке двух полупроводников p- и n-типа, в которой происходит переход от одного типа проводимости к другому. p-n-Переход является основой для полупроводниковых диодов, триодов и других электронных элементов с нелинейной вольт-амперной характеристикой.

Полупроводниковые диоды используют свойство односторонней проводимости p-n перехода — контакта между полупроводниками с разным типом примесной проводимости, либо между полупроводником и металлом.

26) Кинетические явления в сильных электрических полях в полупроводниках. Эффект Ганна. Сверхрешетки.

Эффе́кт Га́нна — явление возникновения осцилляций тока (~ 10⁹—10¹⁰ Гц) в однородном многодолинном полупроводнике при приложении к нему сильного электрического поля. Впервые этот эффект наблюдался Джоном Ганном в 1963 г. на арсениде галлия, затем явление осцилляций тока было обнаружено в фосфиде индия, фосфиде галлия и ряде других полупроводниковых соединений. Эффект Ганна может возникнуть в полупроводнике, в котором в зоне Бриллюэна имеется более одного минимума энергии.

СВЕРХРЕШЁТКА - твердотельная периодическая структура, в которой носители заряда (электроны), помимо обычного потенциала кристаллической решётки действует дополнительный потенциал.

27.Магнитное поле- силовое поле, действующее на движущиеся электрич. заряды и на тела, обладающие маг.моментом, независимо от состояния их движения, маг.составляющая  электромаг.поля.В качестве основной хар-ки маг.поля в вакууме выбирают не вектор магнитной индукции В,а вектор напряженности магнитного поля Н, что формально можно сделать, так как в вакууме эти два вектора совпадаютт; однако в маг.среде вектор Н не несет уже того же физ.смысла. Сила Лоренца-сила, с которой, электромаг.поле действует на точечную заряж.частицу .Эффект Холла- явление возникновения поперечной разности потенциалов при помещении проводника с постоянным током в маг.поле. Квантовый: В сильных маг.полях в плоском проводнике в системе начинают сказываться квантовые эффекты, что приводит к появлению квантового эффекта Холла: квантованию холловского сопротивления. В ещё более сильных магнитных полях проявляется дробный квантовый эффект Холла, который связан с кардинальной перестройкой внутренней структуры двумерной электронной жидкости.Классический: Случай появления напряжения в образце, перпендикулярного направлению пропускаемого через образец тока, наблюдающегося в отсутствие приложенного постоянного.Прим: позволяет определить тип носителей заряда , работают датчики Холла: приборы, измеряющие напряжённость маг.поля.

28.Закон Био-Савара-физ.закон для определения вектора индукциимагнитного поля, порождаемого постоянным электрическим током. Круговой ток- ,Прямой ток- .

29. На рамку с током I, помещенную во внешнее однородное магнитное поле с индукцией B, действует момент сил M. Момент сил-M=ISBsina=p_mBsina,где S–площадь рамки,α–угол между нормалью «n» к плоскости рамки и вектором В. Векторная величина  ,где «n»-единичный вектор нормали, называется маг.моментом рамки. Направление вектора P_m связано с направлением тока в рамке правилом правого винта. В неоднородном же магнитном поле, кроме того, рамка с током будет двигаться поступательно, притягиваясь или отталкиваясь от проводника с током. Энергию магнитного поля в катушке индуктивности можно найти по формуле: ,где Ф-маг.поток,I-ток,L-индуктивность катушки или витка с током.

30. Работа по перемещ. Работа, совершаемая проводником с током при перемещении, численно равна произведению тока на маг.поток, пересечённый этим проводником. На элемент тока I длиной l действует сила Ампера: F=IlB. Пусть проводник l переместится параллельно самому себе на расстояние  dx. При этом соверш.работа: Итак: Работа,совершаемая при перемещ.замк.контура с током в магнитном поле, равна произведению величины тока на изменение магнитного потока, сцепленного с этим контуром.

31. Thm:циркуляции вектора   :циркуляция вектора магнитной индукции равна току, охваченному контуром, умноженному на маг.постоянную. .Если контур охватывает несколько токов, то т.е. циркуляция вектора    равна алгебраической сумме токов, охваченных контуром произвольной формы.Линии напряж.электрич.поля начинаются и заканчиваются на зарядах. А магнитных зарядов в природе нет. Опыт показывает, что линии    всегда замкнуты.Поэтому теорема Гаусса для вектора магн.индукции    записывается так:

 32. Электромаг.индукция-явление возникновения электрич.тока в замк.контуре при изменении маг.потока проходящего через него. ЭДС индукции: .Правило Ленца: Индукционный ток, возникающий при относительном движении проводящего контура и источника магнитного поля, всегда имеет такое направление, что его собственный магнитный потоккомпенсирует изменения внешнего магнитного потока, вызвавшего этот ток. Если ток увеличивается, то и магнитный поток увеличивается. Индукционный ток всегда направлен так, чтобы уменьшить действие причины его вызывающей.

Если   индукционный ток направлен против основного тока.

Если   индукционный ток направлен в том же направлении, что и основной ток.

Квант магнитного потока- мин.значение магнитного потока Ф_qu через кольцо сверхпроводника с током, обусловленным движением куперовских пар электронов.  Вб.

33. Самоиндукция-возникновение ЭДС индукции в замкнутом проводящем контуре при изменении тока, протекающего по контуру. Величина ЭДС самоиндукции пропорциональна скорости изменения силы тока I: .Индуктивность соленоида: (μ₀-маг.постоянная, N−число витков, i–ток,l−длина катушки.).Индуктивность контура: Величина маг.потока, пронизывающего одновитковый контур, связана с величиной тока следующим образом: . Трансформатор-электрич.аппарат, имеющий две или более индуктивно связанные обмотки и предназнач для преобразования посредством электромаг.индукции одной или нескольких систем переменного тока в одну или несколько других систем переменного тока без изменения частоты систем переменного тока.

34. Энергия магнитного поля! контур индуктивностью L, по которому протекает ток I. С этим контуром сцеплен магнитный поток Ф=LI, поскольку индуктивность контура неизменна, то при изменении тока на dI маг.поток изменяется на dФ=LdI. Но для изменения маг.потока на величину dФ следует совершить работу dА=IdФ=LIdI. Тогда работа по созданию маг.потока Ф равна  Значит, энергия маг.поля, которое связано с контуром, .Объемная плотность магнитной энергии-физ.величина равная энергии магнитного поля в единице объема .Магнитокалорический эффект-магнитотепловое явление, возникающее при воздействии магнитного поля на вещество, обладающее магнитными свойствами. Маг.охлаждение-метод получения низких и сверхнизких темп-р путём адиабатич. размагничивания парамагн. веществ,

35. Векторный потенциал магнитного поля-в электродинамике, векторный потенциал, ротор которого равен магнитной индукции: .

Кулоновская калибровка

Кулоновская калибровка — выбор векторного потенциала магнитного поля в виде

Эта калибровка применяется для рассмотрения нерелятивистских магнитостатических задач.

Калибровка Лоренца

Калибровка Лоренца — выбор векторного потенциала магнитного поля в виде

, где ϕ — электростатический потенциал.

Эта калибровка применяется для рассмотрения динамических задач. Калибровка Лоренца сохраняется при преобразованиях Лоренца и в ковариантной форме может быть записана как

Калибровка Ландау

Калибровка Ландау — выбор векторного потенциала магнитного поля в виде , где  — магнитное поле, а  — единичный орт по направлению оси y.

Используется для удобства при решении уравнения Шрёдингера в магнитном поле, поскольку позволяет разделить переменные в декартовой системе координат и получить так называемые уровни Ландау.

Симметричная калибровка

Симметричная калибровка — выбор векторного потенциала магнитного поля в виде , где  — вектор магнитного поля, а  — радиус-вектор.

Другие калибровки

Калибровка Лондонов — выбор векторного потенциала магнитного поля таким образом, чтобы выполнялись условия

, где -- вектор нормали к поверхности сверхпроводника.

В этой калибровке упрощается запись уравнения Лондонов для линейной электродинамики сверхпроводников.

Калибровка Ф=0

36. Магнитной проницаемостью-физ.величина, показывающая, во сколько раз индукция В маг.поля в однородной среде отличается по модулю от индукции В₀ магнитного поля в вакууме: . Намагниченность-векторная  физ.величина, характеризующая магнитное состояние макроскопического физ.тела. Обознач.М или J.Определяется как магнитный момент единицы объёма вещества: ,M-вектор намагнич; m-вектор маг.момента; V-объём.Напряженность магнитного поля (обознач.Н)-векторная физ. величина, равная разности вектора маг.индукции B и вектора намагниченности M: .

37. Граничные условия для индукции и напряженности магнитного поля.

Граничные условия для электромагнитного поля — это условия, связывающие значения напряжённостей и индукций магнитного и электрического полей по разные стороны от поверхностей, характеризующихся определенной поверхностной плотностью электрического заряда и/или электрического тока.

По теореме о циркуляции:

По теореме Гаусса:

На границе раздела не меняются тангенциальная составляющая напряженности и нормальная - индукции.

Электромагнит — устройство, создающее магнитное поле при прохождении электрического тока. Обычно электромагнит состоит из обмотки и ферромагнитного сердечника, который приобретает свойства магнита при прохождении по обмотке тока. В электромагнитах, предназначенных, прежде всего, для создания механического усилия также присутствует якорь (подвижная часть магнитопровода), передающий усилие.

38.Диамагнеттик- вещества, намагничивающиеся против направления внешнегомагнитного поля. В отсутствие внешнего магнитного поля диамагнетики немагнитны. Под действием внешнего магнитного поля каждый атом диамагнетика приобретаетмагнитный момент Парамагнетики- вещества, которые намагничиваются во внешнем магнитном поле в направлении внешнего магнитного поля. Парамагнетики относятся к слабомагнитным веществам, магнитная проницаемость незначительно отличается от единицы  .Гиромагнит.отношение-отношение дипольного маг.момента элементарной частицы к её мех.моменту.СИ: с·А·кг⁻¹ = с⁻¹·Тл⁻¹. Ларморовская прецессия — это прецессия магнитного момента электронов, атомного ядра и атомоввокруг вектора внешнего магнитного поля. Спин- собст.момент импульса элементарных частиц, имеющий квантовую природу и не связанный с перемещением частицы как целого. В системе единиц, принятой в квантовой теории, спин электрона, а также протона и нейтрона равен 1/2. Спин фотона равен 1. Опыт Штерна-Герлаха: пучок атомов серебра пропускали через сильно неоднородное магнитное поле, создаваемое мощным постоянным магнитом а пластинке образовались две достаточно чёткие узкие полосы, что свидетельствовало в пользу того, что магнитные моменты атомов вдоль выделенного направления принимали лишь два определённых значения, что подтверждало предположениеквантово-механической теории о квантовании маг.момента атомов.

39.Ферромагнетики-вещества,в которых ниже определённой критической температуры точки Кюри) устанавливается дальний ферромагнитный порядок маг.моментов атомов или ионов. Магнитная восприимчивость ферромагнетиков положительна и значительно больше единицы.При не слишком высоких температурах ферромагнетики обладают самопроизвольной (спонтанной) намагниченностью, которая сильно изменяется под влиянием внешних воздействий. Для ферромагнетиков характерно явление гистерезиса.Прим: в качестве сердечников трансформаторов, дросселей и катушек индуктивностей.Опыты Эйнштейна и де Гааза: Цилиндр из мягкого железа подвешивали внутри катушки на тонкой нити так, чтобы его ось была расположена вертикально и совпадала с направлением нити. С помощью катушки цилиндр можно было намагничивать параллельно его оси. При изменении направления тока в катушке наблюдались крутильные колебания цилиндра. Для усиления эффекта через катушку пропускали переменный ток, частота которого совпадала с собственной частотой крутильных колебаний цилиндра..

40.Цепь с емкостью: Если в цепь постоянного, тока включить конденсатор (идеаль­ный — без потерь), то в течение очень короткого времени после включения по цепи потечет зарядный ток. После того как конден­сатор зарядится до напряжения, равного напряжению источника, кратковременный ток в цепи прекратится. Следовательно, для постоянного тока конденсатор представляет собой разрыв цепи, или, иными словами, бесконечно большое сопротивление.НЕ ВСЁ!

41. Ток смещения или абсорбционный ток — величина, прямо пропорциональная быстроте изменения электрической индукции.Насчёт максвелла попробуй 42 посмотреть.

42. Уравнения Максвелла представляют собой в векторной записи систему из четырех уравнений, сводящуюся в компонентном представлении к восьми (два векторных уравнения содержат по три компоненты каждое плюс два скалярных) линейных дифференциальных уравнений в частных производных 1-го порядка для 12 компонент четырёх векторных функций (D,E,H,B)

43. ИНВАРИАНТ (от латинского invarians - неизменяющийся), величина, остающаяся неизменяемой при тех или иных преобразованиях. Например, инвариант движения (то есть преобразования, при котором сохраняются расстояния между точками) - площадь какой-либо фигуры, угол между двумя прямыми. Релятиви́стская части́ца — частица, движущаяся с релятивистской скоростью, то есть скоростью, сравнимой со скоростью света.

44.  Электромагнитные волны-распространяющееся в пространстве возмущение (изменение состояния) электромагнитного поля (то есть, взаимодействующих друг с другомэлектрического и магнитного полей).Волновое уравнение: ,где   — оператор Лапласа,   — неизвестная функция,   — время,   — пространственнаяпеременная,   — фазовая скорость. НЕ ВСЁ!

45.Электромаг.излучение- распространяющееся в пространстве возмущение электромаг.поля (то есть, взаимодействующих друг с другом электрич. и маг.полей). Электромаг.излучение подразделяется на:радиоволны,инфракрасное излучение,видимый свет, ультрафиолетовое излучение, рентгеновское излучение и жесткое (гамма-)излучение. -диаграмма. -зависимость излучения диполя!  диполь сильнее всего излучает в направлениях, перпендикулярных его оси (q = p/2). Вдоль своей оси (q =0 и q =p) диполь не излучает вообще. Диаграмма направленности излучения диполя позволяет формировать излучение с определенными характеристиками и используется при конструировании антенн.Эффект Доплера- изменение частоты и длины волн, регистрируемых приёмником, вызванное движением их источника и/или движением приёмника.

46. квазистационарное поле-магнитное поле переменного тока подчиняется таким же законам как и постоянного тока. Колебательный контур-осциллятор, представляющий собой электрическую цепь, содержащую соединённые катушку индуктивности и конденсатор. В такой цепи могут возбуждаться  колебания тока. Резонансная частота контура определяется так называемой формулой Томсона: .Переменный ток-электрический ток, который периодически изменяется по модулю и направлению.Импеданс-комплексное сопротивление двухполюсника для гармонического сигнала,(отношение комплексного напряж. к току).