1 opcija

    Šta struja?

    1. grafički prikaz elemenata.

    Uređaj koji se sastoji od dva vodiča bilo kojeg oblika odvojena dielektrikom

    1. elektrete

      izvor

      otpornici

      reostati

      kondenzator)

    Joule–Lenzov zakon

    1. Rad koji obavljaju izvori jednak je umnošku EMF izvora i naboja koji se prenosi u kolu.

      određuje odnos između EMF izvora napajanja, sa unutrašnjim otporom.

      proporcionalno otporu provodnika u kolu algebarskog zbira.

      Količina topline koja se oslobađa u vodiču kada električna struja prolazi kroz njega jednaka je umnošku kvadrata jačine struje i otpora provodnika i vremena prolaska struje kroz provodnik.)

      je direktno proporcionalan naponu u ovoj sekciji i obrnuto proporcionalan njegovom otporu.

    1. otpornik

      kondenzator

    1. potenciometar

      ampermetar

    2. Odredite otpor niti električne žarulje snage 100 W, ako je lampa dizajnirana za napon od 220 V.

  2. Fizička veličina koja karakteriše brzinu obavljanja posla.

    2. voltaža

      snaga)

      otpor

      nema tačnog odgovora.

    3. Current in električno kolo 2 A pri naponu od 5 V na njegovim krajevima. Pronađite otpor provodnika.

  3. Ohmov zakon za kompletno kolo:

    Dielektrici koji zadržavaju polarizaciju dugo vremena nakon uklanjanja vanjskog električnog polja.

    1. feroelektrika

      elektrete

      potencijal

      piezoelektrični efekat

      električni kapacitet

    4. Tvari koje gotovo ne provode električnu struju.

    1. dielektrici)

      elektrete

      feroelektrika

      piezoelektrični efekat

    Koja od sljedećih čestica ima najmanji negativni naboj?

    1. elektron)

    3. antielektron

      neutralan

    Sekcija kola je...?

    1. dio lanca između dva čvora;

      zatvoreni dio strujnog kruga;

      grafički prikaz elemenata;

      dio lanca između dvije tačke;

      element električnog kola dizajniranog da koristi električni otpor.

    U uređaju za sagorevanje drva napon pada sa 220 V na 11 V. U pasošu transformatora stoji: „Potrošnja energije - 55 W, efikasnost - 0,8". Odredite jačina struje teče kroz primarni i sekundarni namotaj transformatora.

    Pretvorite energiju goriva u električnu energiju.

    1. Nuklearne elektrane.

      Termoelektrane

      mehaničke elektrane

      hidroelektrane

      Vjetroelektrane.

    Reostat se koristi za regulaciju kruga ...

    1. voltaža

      jačina struje

      napon i struja

      otpor

      moć

    Uređaj koji se sastoji od zavojnice i željeznog jezgra unutar njega.

    1. transformator

    2. baterija

    3. elektromagnet

    Dipol je

    1. dva suprotna električna naboja koja se nalaze na maloj udaljenosti jedan od drugog.

      apsolutna permitivnost vakuuma.

      vrijednost jednaka omjeru naboja jedne od ploča kondenzatora i napona između njih.

      poravnanje dipola duž linije sile električno polje.

      uređaj koji se sastoji od dva vodiča bilo kojeg oblika razdvojenih dielektrikom.

    Pronađite pogrešan omjer:

    1. 1 ohm = 1 V / 1 A

      1 V = 1 J / 1 C

      1 C = 1 A * 1 s

      1 A = 1 ohm / 1 V

    Kada je spojen paralelno, kondenzator……=konst

    1. voltaža

    2. otpor

      jačina struje

    Rotirajući dio generatora.

    2. transformator

      prekidač

    U krugu s naponom od 250 V, dvije svjetiljke dizajnirane za isti napon bile su spojene u seriju. Jedna lampa je 500W, a druga 25W. Odredite otpor strujnog kola.

  4. Strujni transformator je...

    5. Koja je veličina magnetni fluks F?

    1. skalar

      vektor

      mehanički

      odgovori A, B

      okomito

    Skup zavoja koji formiraju električni krug u kojem se zbraja EMF inducirana u zavojima.

    1. magnetni sistem

      ravni magnetni sistem

    2. izolacija

      nema tačnog odgovora

    Zemlja i provodni slojevi atmosfere čine neku vrstu kondenzatora. Zapažanjima je utvrđeno da je jačina Zemljinog električnog polja u blizini njene površine u prosjeku 100 V/m. Pronađite električni naboj, pod pretpostavkom da je ravnomjerno raspoređen po cijeloj zemljinoj površini.

Opcija 2

    Šta je električni krug?

    1. Ovo je uređaj za mjerenje EMF.

      grafički prikaz električnog kola koji prikazuje red i prirodu povezivanja elemenata.

      uređeno kretanje naelektrisanih čestica u provodniku.

      skup uređaja dizajniranih da propuštaju električnu struju.

      skup uređaja dizajniranih da koriste električni otpor.

    Izvorna emf izražava se formulom:

    Po prvi put, fenomene u električnim krugovima su duboko i pažljivo proučavali:

    1. Michael Faraday

      James Maxwell

      Georg Ohm

      Mikhail Lomonosov

      Charles Pendant

    1. ampermetar

    1. otpornik

      potenciometar

    2. Kapacitet kondenzatora je C \u003d 10 μF, napon na pločama je U = 220V. Odredite naelektrisanje kondenzatora.

    To su, u najjednostavnijem slučaju, reostati koji se uključuju radi regulacije napona.

    1. potenciometri

      otpornici

      reostati

    Dio lanca između dvije tačke naziva se:

    2. lančani dio

      električno kolo

    Otpor serijskog kola:

    Jačina struje u provodniku ...

    1. direktno proporcionalan naponu na krajevima provodnika

      direktno proporcionalan naponu na krajevima provodnika i njegovom otporu

      obrnuto proporcionalno naponu na krajevima provodnika

      obrnuto proporcionalno naponu na krajevima provodnika i njegovom otporu

      električni naboj i poprečni presjek provodnika

    Koliku energiju troši električna lampa iz mreže za 2 sata ako je njen otpor 440 oma, a napon mreže 220 V?

  2. Koliki je potencijal tačke?

    1. je razlika potencijala između dvije tačke električnog polja.

      je apsolutna permitivnost vakuuma.

      naziva se vrijednost jednaka omjeru naboja jedne od ploča kondenzatora i napona između njih.

      naziva se uređaj koji se sastoji od dva vodiča bilo kojeg oblika, odvojenih dielektrikom.

      naziva rad za pomicanje jediničnog naboja iz tačke u polju u beskonačnost.

    3. Simbol

    1. otpornik

      osigurač

    2. kabl, žica, sabirnica električnog kola

      prijemnik električna energija

    Žarulja sa žarnom niti otpora R = 440 oma priključena je na mrežu napona U = 110 V. Odredite struju u žarulji.

  3. Koji nosioci naboja postoje?

    1. elektrona

      pozitivni joni

      negativni joni

      neutralan

      sve navedeno

    4. Koliko je čvorova i grana na dijagramu?

    1. čvorovi 4, grane 4;

      čvorovi 2, grane 4;

      čvorovi 3, grane 5;

      čvorovi 3, grane 4;

      čvorovi 3, grane 2.

    Recipročan otpor

    1. provodljivost

      otpornost

    2. voltaža

      potencijal

    Hoće li jednosmjerna struja teći u krugu ako umjesto EMF izvor– uključiti napunjeni kondenzator?

    1. neću

      biće, ali ne zadugo

      svi odgovori su tačni

    U strujnom krugu uređaja za grijanje, spojenog na napon od 220 V, jačina struje je 5 A. Odredite snagu uređaja.

  4. Gustoća električne struje određena je formulom:

  6. Magnetni sistem u kojem sve šipke imaju isti oblik, dizajn i dimenzije, i međusobnog dogovora bilo kojeg štapa u odnosu na sve jarmove je isti za sve strnište.

    1. simetrični magnetni sistem

      asimetrični magnetni sistem

      ravni magnetni sistem

      prostorni magnetni sistem

      direktni magnetni sistem

    7. Pruža fizičku zaštitu aktivnog sastojka i također djeluje kao rezervoar za ulje.

    2. magnetni sistem

      autotransformator

      rashladni sistem

    Transformator dizajniran za pretvaranje impulsnih signala s trajanjem impulsa do desetina mikrosekundi uz minimalno izobličenje oblika impulsa.

    1. strujni transformator

      naponski transformator

      autotransformator

      impulsni transformator

      mehanički transformator.

3 opcija

    Šta je električno polje?

    1. uredno kretanje električnih naboja.

      posebna vrsta materije koja postoji oko bilo kojeg električnog naboja.

      uređeno kretanje naelektrisanih čestica u provodniku.

      nasumično kretanje čestica materije.

      interakcija električnih naboja.

    1. žica za povezivanje prijemnika

      samo napajanje

      prijemnik

      svih elemenata lanca

      balastna oprema

    Kirchhoffov prvi zakon

    1. otpornik

    2. potenciometar

    2. Kondenzator ima električnu kapacitivnost C=5 pF. Koliki je naboj na svakoj od njenih ploča ako je razlika potencijala između njih U=1000 V?

    Koja je vrijednost jednaka omjeru električnog naboja koji je prošao kroz poprečni presjek provodnika i vremena njegovog prolaska?

    1. jačina struje

      voltaža

      otpor

      trenutni rad

    Jedinica mjerenja potencijala tačke električnog polja ...

  2. Odredite snagu prijemnika ako je otpor 100 oma, a struja prijemnika 5 mA.

  3. Djelomično ili potpuno ionizirani plin u kojem su gustine pozitivnih i negativnih naboja praktično se poklapaju.

    3. magnetni fluks

      nema jasnog odgovora

    4. Koja izjava po vašem mišljenju nije tačna?

    1. Globus je veliki magnet.

      Nemoguće je nabaviti magnet sa jednim polom.

      Magnet ima dva pola: sjeverni i južni, različiti su po svojim svojstvima.

      Magnet je usmjereno kretanje nabijenih čestica.

      Magnet obješen na niti nalazi se na određeni način u prostoru, označavajući sjever i jug.

    Ko je 1820. godine eksperimentalno otkrio da je električna struja povezana s magnetskim poljem?

    1. Michael Faraday

      Amp Andre

      Maxwell James

      Oersted Hans

      Privezak Charles

    Kapacitet kondenzatora C \u003d 10 mF; napunjenost kondenzatora Q = 4 ∙ Odrediti napon na pločama.

    Magnetni materijali su

    1. aluminijum

    3. svi odgovori su tačni

    Za izradu se koriste dielektrici

    1. magnetna jezgra

      namotaja induktora

      kućišta za kućne aparate

      kućišta utikača

    Poluprovodnički materijali uključuju:

    1. aluminijum

    Jedinice magnetske indukcije su

  4. Veličina indukovane emf zavisi od...

    1. jačina struje

      voltaža

      brzina rotacije zavojnice u magnetnom polju

      dužina provodnika i jačina magnetnog polja

      odgovori 1, 2

    5. Odaberite tačnu tvrdnju:

    1. struja u zatvorenom kolu je direktno proporcionalna elektromotornoj sili i obrnuto proporcionalna otporu cijelog kola.

      struja u zatvorenom kolu je direktno proporcionalna otporu cijelog kola i obrnuto proporcionalna elektromotornoj sili.

      otpor u zatvorenom kolu je direktno proporcionalan struji cijelog kola i obrnuto proporcionalan elektromotornoj sili.

      Elektromotorna sila u zatvorenom kolu je direktno proporcionalna otporu cijelog kola i obrnuto proporcionalna struji.

      Elektromotorna sila u zatvorenom kolu je direktno proporcionalna.

  5. Formula snage prijemnika:

  6. At paralelna veza kondenzator ……=konst

    1. voltaža

    2. induktivnost

    7. Kondenzator ima dvije ploče. Površina svake ploče je 15 . Između ploča je postavljen dielektrik - voštani papir debljine 0,02 cm Izračunajte kapacitet ovog kondenzatora. (e=2,2)

  7. Šta je Peak - transformator

    1. transformator dizajniran za pretvaranje impulsnih signala s trajanjem impulsa do desetina mikrosekundi uz minimalno izobličenje oblika impulsa

      transformator napajan iz izvora napona.

      verzija transformatora dizajnirana za pretvaranje električne energije u električnim mrežama i u instalacijama dizajniranim za primanje i korištenje električne energije.

      transformator napajan iz izvora struje.

      transformator koji pretvara sinusoidni napon u impulsni napon sa polaritetom koji se mijenja svakih pola ciklusa.

    8. Odredite snagu prijemnika ako je otpor 110 oma, a struja prijemnika 5 mA.

  8. Izolacioni transformator je...

    1. transformator dizajniran za pretvaranje impulsnih signala s trajanjem impulsa do desetina mikrosekundi uz minimalno izobličenje oblika impulsa.

      transformator dizajniran za pretvaranje impulsnih signala s trajanjem impulsa do desetina mikrosekundi uz minimalno izobličenje oblika impulsa.

      transformator napajan iz izvora struje.

      transformator, čiji primarni namotaj nije električno povezan sa sekundarnim namotajima.

      transformator napajan iz izvora napona.

4-opcija

    Električna struja u metalima je...

    1. nasumično kretanje naelektrisanih čestica

      kretanje atoma i molekula.

      kretanje elektrona.

      usmjereno kretanje slobodnih elektrona.

      kretanje jona.

    Šta je otpornik?

    1. grafički prikaz električnog kola koji prikazuje red i prirodu veza elemenata;

      skup uređaja namijenjenih za prolaz električne struje obaveznim elementima;

      pristojno kretanje nabijenih čestica, zatvoreno kolo, pod utjecajem električnog polja;

      element električnog kola dizajniran da koristi svoj električni otpor;

      rad obavljen po jedinici vremena ili vrijednosti, numerički jednak stopi konverzije energije.

    Električna struja deluje na provodnik...

    1. termalni

      radioaktivan

      magnetna

      fizički

      svi odgovori su tačni

    Otpor ljudskog tijela na električnu struju zavisi od...

    1. ljudski rast

      ljudske mase

      jačina struje

      fizičko stanje osobe

      ne zavist

    1. galvanometar

      vatmetar

      izvor

      otpornik

    2. Ohmov zakon se izražava formulom

  2. Odredite količinu topline koja se oslobađa u uređaju za grijanje za 0,5 h ako je priključen na mrežu od 110 V i ima otpor od 24 oma.

  3. Kada su kondenzati povezani u seriju …..=konst

    1. voltaža

    2. induktivnost

    4. Udaljenost između ploča ravnog kondenzatora je udvostručena. Njegov električni kapacitet...

    1. smanjiti

      će se povećati

      Neće se promijeniti

      nema dovoljno podataka

      smanjiti i povećati

    Kapacitet kondenzatora C \u003d 10 mF; napunjenost kondenzatora q \u003d 4 * C. Odredite napon na pločama.

    Za 2 sata na jednosmjernoj struji preneseno je punjenje od 180 C. Odredite jačinu struje.

  4. Element električnog kola dizajniranog da koristi svoj električni otpor naziva se

    2. lančani dio

      otpornik

    5. Vanjski dio lanca pokriva...

    1. prijemnik

      spojne žice

      samo napajanje

      balastna oprema

      svih elemenata lanca

    Snaga indukciona struja zavisi od čega?

    1. o brzini promjene magnetnog polja

      od brzine rotacije zavojnice

      od elektromagnetnog polja

      od broja njegovih okreta

    Algebarski zbir EMF u kolu jednak je algebarskom zbiru padova napona na svim elementima ovog kola:

    1. Prvi Newtonov zakon

      Prvi Kirhofov zakon

      Kirchhoffov drugi zakon

      Ohmov zakon

    Najmanja struja koja je smrtonosna za osobu je...

  5. Dielektrici sa vrlo visokom permitivnošću

    1. elektrete

      piezoelektrični efekat

      elektron

      potencijal

      feroelektrika

    6. Baterija sa EMF od 4,8 V i unutrašnjim otporom od 3,5 oma povezana je sa sijalicom sa otporom od 12,5 oma. Odredite struju baterije.

  6. Za izradu se koriste magnetni materijali

    1. radio elementi

      oklop žice

      namotaja električnih mašina

      sidra električnih mašina

    7. Odredite faktor snage motora čija je impedancija namota 20 oma, i aktivni otpor 19 ohma.

  7. Ko je skovao pojam "elektron" i izračunao njegov naboj?

    1. A. Becquerel

      E. Rutherford

    2. D. Stoney

    8. Ako je neonska lampa snage 4,8 W dizajnirana za napon od 120 V, tada je potrošnja struje:

  8. Simbol

    1. Ampermetar

      Voltmetar

      Galvanometar

    2. Generator

    9. Energetski transformator je...

    1. transformator dizajniran za pretvaranje impulsnih signala s trajanjem impulsa do desetina mikrosekundi uz minimalno izobličenje oblika impulsa.

      verzija transformatora dizajnirana za pretvaranje električne energije u električnim mrežama i u instalacijama dizajniranim za primanje i korištenje električne energije.

      transformator napajan iz izvora napona.

      transformator napajan iz izvora struje.

      verzija transformatora dizajnirana za pretvaranje električne energije u električnim mrežama i u instalacijama dizajniranim za primanje i korištenje električne energije.

  9. U zatvorenom kolu teče struja od 1 A. Vanjski otpor kola je 2 oma. Odredite unutrašnji otpor izvora, čiji je EMF 2,1 V.

1-opcija

Opcija 2

3 opcija

4-opcija

Savremeni život je nezamisliv bez radija i televizije, telefona i telegrafa, svih vrsta rasvjetnih i grijaćih uređaja, mašina i uređaja zasnovanih na korišćenju električne struje.

Električna struja je usmjereno kretanje električno nabijenih čestica. Ovisno o interakciji električne struje s određenim tvarima, te tvari se dijele na provodnike, dielektrike i poluvodiče. Provodniki su materijali koji dobro provode električnu struju, dielektrici - tvari koje ne provode struju.

Poluprovodnici zauzimaju međupoložaj između vodiča i dielektrika u svom otporu na prolaz električne struje.

Za nastanak i postojanje električne struje neophodno je prisustvo slobodnih naelektrisanih čestica i sila koja izaziva njihovo uređeno kretanje. Obično je izvor takve moći električni napon na krajevima električnog kola. Ako se napon ne mijenja s vremenom, tada u krugu teče jednosmjerna struja; ako se mijenja, teče naizmjenična struja.

Izvor jednosmerna struja- električni element (vidi sliku), u kojem se, tokom hemijske reakcije, stvara razlika potencijala na terminalima. Kao rezultat provodnika koji povezuje terminale električnog elementa, nastaje električna struja.

U zavisnosti od otpora provodnika na električnu struju, jačina struje se menja. Struja se mjeri u amperima (A).

Za dobijanje naizmjenična struja koristiti posebne mašine - alternatore, koji pretvaraju mehanička energija u električnu struju.

Široko se koriste različita svojstva električne struje. Dakle, svojstvo struje da zagrijava provodnik kada prolazi kroz njega koristi se u uređajima za grijanje.

Provodnik sa strujom stvara magnetsko polje oko sebe. Ovo svojstvo električne struje koristi se u elektromotorima elektromagnetnih releja.

Električna struja uzrokuje taloženje čistih metala iz elektrolitičke otopine na elektrode. Ovaj fenomen elektrolize se široko koristi u industriji (vidi. Elektrohemijske metode obrada).

Električna energija je od velikog značaja za raznim okruženjima veza. Jednosmjerna električna struja se koristi za prijenos telegrafskih poruka u obliku impulsa različitog trajanja (Morzeova azbuka, vidi Telegrafska komunikacija), u kompjuterskoj tehnici - za prijenos naredbi i riječi s jednog uređaja elektronskog računala na drugi.

Za prijenos informacija u radio elektronici koristi se naizmjenična električna struja (vidi Radio predajnik).

Naizmjenična električna struja može se transformirati: povećati ili smanjiti njen napon pomoću posebnog uređaja - transformatora.

1-5. Električna provodljivost materije, molekula, atoma (hemijski i fizički koncepti strukture atomskih orbita, polje elektrona u vanjskim orbitama atomsko jezgro, jonizacija u molekulima).

Atomi kemijskih elemenata koji čine bilo koju tvar sastoje se od pozitivno nabijenog jezgra i negativno nabijenih elektrona koji se kreću oko njega. Atomi su obično električno neutralni, budući da je jezgra naelektrisana jednak je zbiru naboj okolnih elektrona.

Ako se elektron odvoji od neutralnog atoma (molekula), tada se atom pretvara u pozitivan ion. Elektron odvojen od atoma spaja se s drugim neutralnim atomom, formirajući negativni ion, ili ostaje slobodan.

Takvi slobodni elektroni nazivaju se elektronima provodljivosti, a proces stvaranja jona naziva se jonizacija. Broj slobodnih elektrona ili jona po jedinici zapremine supstance naziva se koncentracija nosioca električnog naboja.

U tvari smještenoj u električnom polju, pod djelovanjem sila polja, dolazi do usmjerenog kretanja elektrona ili iona provodljivosti, koje se naziva električna struja. Svojstvo tvari da stvara električnu struju pod utjecajem električnog polja naziva se električna provodljivost tvari. Stepen električne provodljivosti se procjenjuje specifičnom električnom provodljivošću. Električna provodljivost tvari (tijela) ovisi o koncentraciji nosioca naboja. Pri visokoj koncentraciji, provodljivost tvari je veća nego pri niskoj. Sve tvari, ovisno o električnoj vodljivosti, dijele se na vodiče, dielektrike (elektroizolacijski materijali) i poluvodiče.

Provodnici imaju visoku vodljivost, to uključuje metale i njihove legure, ugalj, elektrolite (vodene otopine soli, alkalne kiseline) i taline.

Dielektrici, s druge strane, imaju zanemarljivu provodljivost. To uključuje plinove, mineralna ulja, lakove i veliki brojčvrsta nemetalna tela.

Poluprovodnici imaju srednju provodljivost između provodnika i dielektrika. To uključuje metale kao što su silicijum, germanijum, selen, metalni oksidi itd.

Svaki elektron u atomu može imati samo određene vrijednosti energije, odnosno biti samo u dozvoljenim energetskim stanjima ili nivoima, budući da se promjena energije elektrona može dogoditi samo u određenim dijelovima - kvantima. Prijelaz elektrona na viši energetski nivo, odnosno na udaljeniju orbitu, zahtijeva utrošak energije da bi se prevladalo privlačenje elektrona prema jezgru. Dakle, elektroni koji su dalje od jezgra imaju veću energiju. Prijelaz elektrona na niži nivo je praćen emisijom energije od strane atoma.

U čvrstim tijelima nastalim kombinacijom atoma, zbog međusobnog utjecaja susjednih atoma nivoi energije donekle se menjaju, formirajući energetske zone.

Ove zone su razdvojene regijama u kojima elektroni ne mogu boraviti, koji se nazivaju pojasevi.

Energetske zone koje odgovaraju dozvoljenim nivoima dijele se na popunjene i slobodne. Za nastanak električne provodljivosti potrebno je da dio elektrona ispunjene zone ode u slobodnu zonu. Mogućnost takvog prijelaza određena je pojasnom širinom koja je proporcionalna energiji koja se mora potrošiti za naznačeni prijelaz elektrona.

Razlika u električnoj vodljivosti vodiča, poluvodiča i dielektrika uzrokovana je posebnostima njihove strukture. Prema teoriji zona čvrsto telo u metalnim provodnicima, visoka električna provodljivost je zbog činjenice da je ispunjena zona usko uz slobodnu zonu (sl. 1-3, a).

Rice. 1-3. Nivoi energije. a - provodnik; b - dielektrik; c - poluprovodnik; 1 - slobodna zona; 2 - pojas; 3 - popunjena zona.

Kao rezultat toga, elektroni u metalu mogu preći sa nivoa ispunjene zone na nivoe slobodne zone. Drugim riječima, elektroni se mogu kretati iz orbita koje su manje udaljene od jezgra na udaljenije orbite ili napustiti granice atoma provodnika, postajući slobodni. Lako se javlja značajna koncentracija elektrona i osigurava veliku električnu provodljivost provodnika.

Kada se električni napon dovede na krajeve metalnog vodiča, u njemu nastaje električno polje. Pod utjecajem sila ovog polja, kretanje slobodnih elektrona je uređeno, a oni se pomjeraju u smjeru suprotnom od smjera polja (pošto imaju negativan naboj), tj. u vodiču nastaje električna struja.

Ako je slobodna zona date supstance odvojena od ispunjene (sl. 1-3, b) dovoljno širokim pojasom, onda potonji praktično onemogućava prolazak elektrona u slobodnu zonu.

Dakle, i koncentracija slobodnih elektrona i provodljivost tvari bit će zanemarivi i stoga će biti dielektrik.

Za poluprovodnike, pojas je mnogo uži nego za dielektrike (sl. 1-3, b). Slijedom toga, za prijelaz elektrona u slobodnu zonu potrebna je mala pobuda, na primjer, zbog povećanja termičkog kretanja atoma s porastom temperature, te stoga poluvodiči imaju vodljivost koja je posredna između provodljivosti vodiča i dielektrika.

Provodnici u kojima električna struja nastaje kretanjem nekih elektrona nazivaju se provodnici elektronske vodljivosti ili provodnici prve vrste. Njihovi glavni predstavnici su metali i njihove legure.

Provodniki u kojima se električna struja stvara kretanjem pozitivnih i negativnih iona nazivaju se vodiči s ionskom vodljivošću ili provodnici druge vrste - to su elektroliti, koji uključuju vodene otopine kiselina, soli i lužina.

Kretanje slobodno nabijenih čestica u smjeru linija sila. Struja.

Slobodni elektroni u metalnom vodiču (provodniku prve vrste) u odsustvu vanjskog električnog polja nalaze se u stanju slučajnog kretanja, a količina električne energije koja se prenosi kroz bilo koji poprečni presjek vodiča je u prosjeku jednaka nuli.

Ako u vodiču postoji električno polje usmjereno duž žice, sile tog polja djeluju na slobodne elektrone i oni dobivaju ubrzanje u smjeru suprotnom od smjera polja. Dakle, ravnomjerno ubrzano kretanje u naznačenom smjeru je superponirano na slučajno kretanje elektrona. Ubrzano kretanje se događa sve dok se elektron ne sudari s jonom kristalne rešetke metala žice, nakon čega se proces počinje ponavljati.

Ako u žici postoji uzdužno električno polje, određena količina električne energije će proći kroz bilo koji poprečni presjek žice. Fenomen kretanja nabijenih čestica pod utjecajem električnog polja u vodiču naziva se električna struja.

Otpornost je svojstvo materijala koje karakteriše njegovu sposobnost da se odupre prolasku električne struje.

Karakteristike električnih materijala

Jedna od glavnih karakteristika u elektrotehnici je električna provodljivost, mjerena u S/m. On služi kao faktor proporcionalnosti između vektora jačine polja i gustoće struje. Često se označava grčkim slovom gama γ. Otpornost je recipročna vrijednost električne provodljivosti. Kao rezultat, gore spomenuta formula poprima sljedeći oblik: gustina struje je direktno proporcionalna jačini polja i obrnuto proporcionalna otpornosti medija. Jedinica mjerenja je ohm m.

Treba napomenuti da koncept koji se razmatra zadržava svoju relevantnost ne samo za čvrste medije. Na primjer, struju provode tekućine elektrolita i jonizirani plinovi. Stoga se u svakom slučaju može uvesti koncept otpornosti, budući da električni naboj prolazi kroz medij. Ali bit će teško pronaći vrijednosti u referentnim knjigama, na primjer, za luk zavarivanja, blago rečeno, iz jednostavnog razloga što se ovi problemi ne rješavaju dovoljno. Zašto? Nije relevantno. Može se vidjeti da je od trenutka kada je Davy otkrio žarenje platinaste ploče električnom strujom pa do uvođenja sijalica sa žarnom niti u svakodnevni život prošlo skoro jedno stoljeće - iz istog razloga važnost i značaj otkrića nije odmah utvrđen. realizovano.

Ovisno o vrijednosti otpornosti, materijali se dijele na sljedeći način:

  1. Za provodnike - manje od 1/10000 ohm m.
  2. Dielektrici imaju preko 100 miliona ohm m.
  3. Poluprovodnici u smislu otpornosti su između dielektrika i provodnika.

Ove vrijednosti karakteriziraju samo sposobnost tijela da se odupre prolasku električne struje i ne utječu na druge aspekte (elastičnost, otpornost na toplinu). Na primjer, magnetni materijali mogu biti i provodnici, dielektrici i poluvodiči.

Kako nastaje provodljivost u materijalu?

U modernoj fizici, otpor i provodljivost se obično objašnjavaju teorijom pojasa. Odnosi se na čvrstu kristalna tela, za čije se atome u rešetki pretpostavlja da su nepokretni. Prema ovom konceptu, energija elektrona i drugih vrsta nosilaca naboja određena je nekoliko pravila. Postoje tri glavne zone svojstvene svakom materijalu:

  • Valentni pojas sadrži elektrone povezane s atomima. U ovom području, energija elektrona je stepenasto stupnjevana, a broj nivoa je ograničen. To je najudaljeniji od svih slojeva koji pripadaju atomu.
  • Zabranjena zona. Nosioci punjenja ne mogu se nalaziti u ovoj regiji. Služi kao linija razdvajanja između dvije druge zone. Metali su često odsutni.
  • Slobodna zona se nalazi iznad dvije prethodne. Ovdje elektroni slobodno sudjeluju u stvaranju električne struje, a energija može biti apsolutno bilo koja. Nema nivoa.

Dielektrike karakterizira vrlo visoka lokacija slobodne zone. Stoga, pod bilo kojim prirodnim uvjetima zamislivim na Zemlji, ovi materijali ne provode električnu struju. Širina zabranjene zone je takođe velika. Metali imaju mnogo slobodnih elektrona. A valentni pojas je istovremeno i provodno područje - zabranjenih stanja uopće nema. Kao rezultat toga, takvi materijali imaju nisku otpornost.


Na kontaktnoj granici atoma formiraju se srednji energetski nivoi, zbog čega nastaju neobični efekti koje, između ostalog, koristi i fizika poluvodiča. Kada se nehomogenosti stvaraju sasvim namjerno uvođenjem nečistoća (akceptora i donora). Kao rezultat, nastaju nova energetska stanja, koja tokom strujanja električne struje pokazuju nova svojstva koja originalni materijal nije posjedovao.

Poluprovodnici imaju mali pojas. Dakle, pod uticajem spoljne sile elektroni mogu napustiti valentno područje. Razlog tome može biti ne samo električni napon, već i grijanje, i zračenje, i neke druge vrste utjecaja. U dielektricima i poluvodičima, kako temperatura opada, elektroni se pomiču na niže nivoe i na kraju je cijeli valentni pojas popunjen, a provodni pojas je potpuno slobodan. Kao rezultat, neće teći električna struja. U skladu sa kvantna teorija Klasu poluprovodnika moguće je okarakterisati kao materijale sa zazorom manjim od 3 eV.

Fermi energija

Važno mjesto u teoriji provodljivosti, kao i u objašnjenju pojava koje se dešavaju u poluvodičima, zauzima Fermijeva energija. Tajnost doprinosi nejasnoj definiciji pojma u literaturi. AT strane književnosti kaže se da je Fermijev nivo određena vrijednost u eV, dok je Fermijeva energija razlika između njega i najniže u kristalu. Evo nekih od najčešćih i razumljivih prijedloga:

  1. Fermijev nivo je maksimum na kojem elektron može biti u metalima na temperaturi od 0 K. Stoga će Fermijeva energija biti razlika između ove brojke i minimalnog nivoa na apsolutnoj nuli.
  2. Fermijev nivo energije - vjerovatnoća pronalaženja elektrona na kojoj je 50% na svim temperaturama osim apsolutne nule.

Fermijeva energija je određena samo za temperaturu od 0 K, dok nivo postoji pod bilo kojim uslovima. U termodinamici, isti koncept karakteriše ukupni hemijski potencijal svih elektrona. Osim toga, Fermijev nivo se definira kao rad koji se mora uložiti da bi se objekt dopunio jednim elektronom. Ovaj parametar ne samo da određuje provodljivost materijala, već i pomaže u razumijevanju fizike poluvodiča.

Fermi nivo ne mora da postoji fizički. Postoje slučajevi kada je mjesto prolaza bilo u sredini zabranjene zone. Fizički, takav nivo ne postoji, i tamo nema elektrona. Međutim, ovaj parametar se može posmatrati voltmetrom: razlika potencijala između dve tačke u kolu (očitavanje na displeju) je proporcionalna razlici Fermijevih nivoa ovih tačaka i obrnuto proporcionalna naelektrisanju elektrona. Prilično jednostavna zavisnost. Zauzvrat, ovi parametri se mogu povezati sa provodljivošću i otpornošću koristeći Ohmov zakon za dio kola.

Materijali niske otpornosti

Provodniki uključuju ne samo većinu metala, već i grafit, kao i elektrolite. Takvi materijali imaju nisku otpornost. U metalima, pozitivno nabijeni ioni formiraju mjesta kristalne rešetke okružena oblakom elektrona. Obično se nazivaju uobičajenim jer su dio provodnog pojasa.

Iako nije sasvim jasno šta je tačno elektron, uobičajeno je da se opisuje kao čestica koja se kreće unutar kristala toplotnom brzinom od stotina kilometara u sekundi. Ovo je mnogo više nego što je potrebno da se iznese svemirski brod u orbitu. Istovremeno, brzina drifta, koja stvara električnu struju pod dejstvom vektora intenziteta, jedva dostiže jedan centimetar u minuti. Zauzvrat, polje se širi u mediju brzinom svjetlosti (100.000 km/s).

Kao rezultat takvih odnosa, postaje moguće izraziti provodljivost na sljedeći način fizičke veličine(vidi sliku):

  • Naelektrisanje elektrona, e.
  • Koncentracija slobodnog nosača, n.
  • Masa elektrona, ja.
  • Toplinska brzina nosača,
  • Srednji slobodni put elektrona, l.

Fermijev nivo za metale se kreće od 3 do 15 eV, a koncentracija slobodnih nosača je gotovo nezavisna od temperature. Stoga je specifična provodljivost, a time i otpor, gotovo u potpunosti određena strukturom molekularne rešetke i njenom blizinom idealnom, bez nedostataka. Ovi parametri određuju srednju slobodnu putanju elektrona, koja se može naći u referentnim knjigama ako su potrebni proračuni (na primjer, za određivanje otpornosti).

Najbolju provodljivost imaju metali sa kubičnom rešetkom. To uključuje, između ostalog, bakar. Prijelazni metali imaju mnogo veću otpornost. Provodljivost opada s povećanjem temperature i pri visokim frekvencijama naizmjenične struje. U potonjem slučaju se također opaža kožni efekat. Ovisnost o temperaturi je linearna iznad određene granice nazvane po holandskom fizičaru Peteru Debyeu.

Postoje i manje linearni odnosi. Na primjer, toplinska obrada čelika povećava broj nedostataka, što prirodno smanjuje specifičnu provodljivost materijala. Izuzetak od ovog pravila je žarenje. Ovim postupkom se smanjuje gustoća defekata, zbog čega se smanjuje i otpor. Deformacija takođe ima značajan uticaj. Za neke legure, obrada dovodi do primjetnog povećanja otpornosti.


Materijali visoke otpornosti

U nekim slučajevima potrebno je posebno povećati otpornost. Prije svega, ova situacija se događa u slučajevima s uređajima za grijanje i otpornicima. elektronska kola. Tada dolazi na red legure visoke otpornosti (više od 0,3 μOhm m). Kada se koristi kao dio merni instrumenti minimalni potencijalni zahtjev je nametnut na interfejsu sa bakrenim kontaktom.

Najpoznatiji je bio nihrom. Unatoč činjenici da su mnogi uređaji za grijanje izrađeni od jeftinijeg fechrala (krhkijeg, ali jeftinijeg). Ovisno o namjeni, u legure mogu biti uključeni bakar, mangan i neki drugi metali. Ovo je prilično skupo zadovoljstvo. Na primjer, jedan manganinski otpornik može koštati 30 centi. I to na Aliexpressu, gdje su cijene tradicionalno niže od cijena u trgovinama. Postoji čak i legura paladijuma sa iridijumom. O cijeni ovog materijala ne treba govoriti naglas.

PCB otpornici se često prave od čistih metala u obliku filmova raspršivanjem. Za to se široko koriste krom, tantal, volfram, kao i legure, između ostalih, nihrom.

Tvari koje ne provode električnu struju

Dielektrike karakterizira vrlo visoka otpornost. Ali to nije njihova ključna karakteristika. Dielektrici su materijali koji mogu preraspodijeliti svoj naboj pod utjecajem električnog polja. Kao rezultat, može doći do nakupljanja. Šta se koristi u kondenzatorima. Stepen preraspodjele naboja karakterizira permitivnost. Ovaj parametar pokazuje koliko se puta povećava kapacitivnost kondenzatora, gdje se umjesto zraka koristi ovaj ili onaj materijal. Osim toga, neki dielektrici mogu provoditi i zračiti vibracije kada su podvrgnuti naizmjeničnom strujom. Postoji i feroelektricitet zbog temperaturnih promjena.

U procesu promjene smjera polja nastaju gubici. Baš kao što se magnetski intenzitet djelimično pretvara u toplinu kada je izložen mekom čeliku. Dielektrični gubici ovise uglavnom o frekvenciji. Po potrebi se kao materijali koriste nepolarni izolatori čiji su molekuli simetrični i nemaju izraženu električni moment. Polarizacija nastaje zbog činjenice da su naboji snažno povezani s kristalnom rešetkom, a slijedeće je vrste:

  1. Elektronska polarizacija nastaje kao rezultat deformacije vanjskih energetskih omotača atoma. Potpuno reverzibilno. To je tipično za nepolarne dielektrike u bilo kojoj fazi supstance. Zbog male težine elektrona, pojavljuje se gotovo trenutno (jedinice fs).
  2. Jonska polarizacija širi se dva reda veličine sporije i karakteristična je za tvari s ionskom kristalnom rešetkom. Shodno tome, materijali se koriste na frekvencijama do 10 GHz i imaju veliku vrijednost permitivnost(za titan dioksid - do 90).
  3. Polarizacija dipolne relaksacije je mnogo sporija. Vrijeme izvršenja je stotinke sekunde. Polarizacija dipolne relaksacije je tipičnija za gasove i tečnosti i zavisi, respektivno, od viskoziteta (gustine). Prati se i uticaj temperature: efekat ima vrhunac na određenoj vrednosti.
  4. Spontana polarizacija je uočena u feroelektricima.

- sposobnost tvari da provodi električnu struju.
Provodljivost se javlja u električnom polju.
Električna provodljivost je svojstvena svim supstancama, ali da bi bila značajna potrebno je da u supstanci postoje slobodni naboji.
Električna provodljivost se naziva i specifična električna provodljivost - kvantitativna mjera ove sposobnosti.
Električna provodljivost je obrnuto proporcionalna otpornosti.
Električna provodljivost se obično označava grčkim slovom? a mjeri se u SI sistemu u Siemens-u po metru, u CGS-u je dimenzija električne provodljivosti recipročna sekunda (s -1). On uspostavlja vezu između gustine struje i jačine električnog polja.

U opštem slučaju, električna provodljivost je tenzor drugog ranga, ali u mnogim supstancama ovaj tenzor se svodi na skalar.
Koncept električne provodljivosti može se primijeniti kada je zadovoljen Ohmov zakon. U mnogim heterogenim sistemima, Ohmov zakon ne važi, pa čak i sa vrlo malim primenjenim poljima, zavisnost struje od napona je nelinearna.
Električna provodljivost je posljedica pretežnog kretanja nabijenih čestica, nosilaca naboja u smjeru električnog polja. Nosioci naboja mogu biti elektroni, rupe ili ioni. Da bi se osigurala provodljivost, nosači naboja moraju biti slobodni.
U električnom polju na nosilac naboja djeluje sila, gdje je q naboj, a jačina električnog polja. Pod uticajem ove sile, nosilac naboja se ubrzava i dobija energiju. Međutim, ovo ubrzanje nije neograničeno. Da bi ga spriječili su sudari s drugim nosiocima naboja, ionima ili neutralnim atomima. Tokom takvih sudara, energija elektrona se raspršuje i pretvara u toplotu. Prolazak struje kroz supstancu uvijek je praćen oslobađanjem topline. Veličina električne provodljivosti, dakle, ne zavisi samo od koncentracije slobodnih nosilaca naboja i jačine polja, već i od učestalosti sudara nosilaca naboja, što se opisuje takozvanim srednjim slobodnim putem.
Sa kvantnomehaničke tačke gledišta, događaji rasejanja, odnosno sudari nosilaca naelektrisanja sa različitim strukturnim defektima, takođe su odlučujući faktori za provodljivost. Jedan od zaključaka teorije pojasa glasi da se slobodne kvazičestice - elektroni i rupe - kreću kroz idealan kristal, kao kroz vakuum, a da pritom ne osjećaju prisustvo jona u čvorovima kristalne rešetke. Do raspršivanja nosilaca naboja dolazi na defektima kristalne rešetke: atomi nečistoće, atomi kristala pomaknuti sa svog položaja zbog termičkih vibracija, m. Važnu ulogu u određivanju provodljivosti igra Paulijev princip isključenja, koji zabranjuje nosiocima naboja da pređu u stanja koja zauzimaju drugi nosioci naboja iste vrste.
Vodljivost različitih medija je u vrlo širokom rasponu - od beskonačno malih do beskonačno velikih. Beskonačno malu provodljivost ima vakuum, u kojem nema nabijenih čestica, beskonačno visoku - supraprovodnici. Ovisno o vrijednosti provodljivosti, materijali se dijele na provodnike i izolatore. Srednju poziciju između ove dvije grupe zauzimaju poluvodiči.
Provodljivost različitih medija
Nema vakuuma električnih naboja, pa je njegova provodljivost beskonačno mala. Međutim, ako se elektroni ubrizgavaju u vakuum, on postaje dobar provodnik. Ovaj fenomen se koristi u vakuumskim lampama. Elektroni u njima se ubrizgavaju u vakuum iz zagrijane katode zbog fenomena termoionske emisije. Vakumska vodljivost je ograničena formiranjem područja prostornog naboja - negativno nabijenog elektronskog oblaka između katode i anode, koji sprječava izlazak elektrona iz katode.
Kao iu vakuumu, u gasovima obično nema slobodnih nosilaca naboja. Mogu se ubrizgati sa katode. Međutim, kada se kreću prema anodi, elektroni ubrizgani u plin doživljavaju sudare s atomima plina i raspršuju se. S jedne strane, to smanjuje provodljivost, ali s druge strane, elektroni se ubrzavaju električno polje do velikih brzina, može jonizirati atome plina, izbijajući elektrone iz njih i stvarajući pozitivni joni. Novi elektroni i ioni kreću se prema anodi ili katodi, povećavajući električnu struju. Ovisno o primijenjenom naponu i hemijski sastav gasa, ove pojave dovode do pojave niza različitih tipova gasnih pražnjenja, raslojavanja zazora između anode i katode u zone različitih svojstava, tj.
Većina tekućina nema slobodne nosače naboja i predstavljaju izolatore. Izuzetak su elektroliti, kao što su voda ili otopine soli u vodi. U elektrolitima se neke od neutralnih molekula disociraju, formirajući negativno i pozitivno nabijene ione. Električna provodljivost elektrolita je posljedica kretanja ovih jona prema anodi, odnosno katodi. Na anodi i katodi ioni se reduciraju ili oksidiraju, ulaze u hemijske reakcije. Sve to dovodi do raznih galvanskih efekata.
U metalima postoje slobodni nosioci naboja - elektroni. Trakastu strukturu metala karakterizira polupopunjena valentna zona. Međutim, samo elektroni čija je energija blizu nivoa hemijski potencijal može se ubrzati električnim poljem. Paulijev princip isključenja ometa ubrzanje elektrona s nižom energijom. Dakle, samo elektroni čija energija leži u procjepu (K