Rezistivitate
1 opțiune
reprezentarea grafică a elementelor.
electreţi
sursă
rezistențe
reostate
condensator)
Munca efectuată de surse este egală cu produsul dintre EMF al sursei și sarcina transportată în circuit.
determină relația dintre EMF al sursei de alimentare, cu rezistența internă.
proporţională cu rezistenţa conductorului din circuitul sumei algebrice.
cantitatea de căldură eliberată în conductor atunci când trece un curent electric prin acesta este egală cu produsul dintre pătratul puterii curentului și rezistența conductorului și timpul de trecere a curentului prin conductor.)
este direct proporțională cu tensiunea din această secțiune și invers proporțională cu rezistența acesteia.
potențiometru
ampermetru
rezistor
condensator
O mărime fizică care caracterizează viteza de lucru.
Voltaj
putere)
rezistenţă
nu exista un raspuns corect.
Legea lui Ohm pentru un circuit complet:
Dielectrici care păstrează polarizarea mult timp după îndepărtarea unui câmp electric extern.
feroelectrice
electreţi
potenţial
efect piezoelectric
capacitate electrică
dielectrici)
electreţi
feroelectrice
efect piezoelectric
electron)
antielectron
neutru
parte a lanțului dintre două noduri;
parte închisă a circuitului;
reprezentarea grafică a elementelor;
parte dintr-un lanț între două puncte;
element al unui circuit electric conceput să utilizeze rezistența electrică.
Centrale nucleare.
Centrale termice
centrale electrice mecanice
centrale hidroelectrice
Centrale eoliene.
Voltaj
puterea curentului
tensiune si curent
rezistenţă
putere
transformator
baterie
electromagnet
două sarcini electrice opuse situate la mică distanţă una de cealaltă.
permisivitatea absolută a vidului.
o valoare egală cu raportul dintre sarcina uneia dintre plăcile condensatorului și tensiunea dintre ele.
alinierea dipolilor de-a lungul linii de forță câmp electric.
un dispozitiv format din doi conductori de orice formă despărțiți de un dielectric.
1 ohm = 1 V / 1 A
1 V = 1 J / 1 C
1 C = 1 A * 1 s
1 A = 1 ohm / 1 V
Voltaj
rezistenţă
puterea curentului
transformator
intrerupator
Transformatorul de curent este...
scalar
vector
mecanic
raspunde A, B
perpendicular
sistem magnetic
sistem magnetic plat
izolatie
nici un raspuns corect
Ce electricitate?
Dispozitiv format din doi conductori de orice formă separați printr-un dielectric
Legea Joule-Lenz
Determinați rezistența filamentului unei lămpi electrice cu o putere de 100 W, dacă lampa este proiectată pentru o tensiune de 220 V.
Curent în circuit electric 2 A la o tensiune de 5 V la capetele sale.Aflați rezistența conductorului.
Substanțe care aproape nu conduc electricitatea.
Care dintre următoarele particule are cea mai mică sarcină negativă?
Secțiunea circuitului este...?
În dispozitivul de ardere a lemnului, tensiunea scade de la 220 V la 11 V. Pașaportul transformatorului precizează: „Consum de energie - 55 W, eficiență - 0,8”. A determina puterea curentului care curge prin înfășurările primare și secundare ale transformatorului.
Transformați energia combustibilului în energie electrică.
Un reostat este folosit pentru a regla circuitul...
Un dispozitiv format dintr-o bobină și un miez de fier în interiorul acestuia.
Dipolul este
Găsiți raportul greșit:
Când este conectat în paralel, condensatorul……=const
Partea rotativă a generatorului.
Într-un circuit cu o tensiune de 250 V, două lămpi proiectate pentru aceeași tensiune au fost conectate în serie. O lampă are 500W, iar cealaltă este de 25W. Determinați rezistența circuitului.
Ce dimensiune are flux magnetic F?
Un set de spire care formează un circuit electric în care se însumează EMF indus în spire.
Pământul și straturile conductoare ale atmosferei formează un fel de condensator. Observațiile au stabilit că puterea câmpului electric al Pământului lângă suprafața sa este în medie de 100 V/m. Găsiți sarcina electrică, presupunând că este distribuită uniform pe întreaga suprafață a pământului.
Opțiunea 2
Acesta este un dispozitiv pentru măsurarea EMF.
o reprezentare grafică a unui circuit electric care arată ordinea și natura conexiunii elementelor.
mișcarea ordonată a particulelor încărcate într-un conductor.
un set de dispozitive concepute pentru a trece un curent electric.
un set de dispozitive concepute pentru a utiliza rezistența electrică.
Michael Faraday
James Maxwell
Georg Ohm
Mihail Lomonosov
Pandantiv Charles
rezistor
potențiometru
ampermetru
potențiometre
rezistențe
reostate
secțiune de lanț
circuit electric
direct proportional cu tensiunea de la capetele conductorului
direct proportional cu tensiunea de la capetele conductorului si rezistenta acestuia
invers proportional cu tensiunea de la capetele conductorului
invers proporțională cu tensiunea de la capetele conductorului și rezistența acestuia
sarcina electrică și secțiunea transversală a conductorului
Care este potențialul unui punct?
este diferența de potențial dintre două puncte ale câmpului electric.
este permisivitatea absolută a vidului.
numită valoare egală cu raportul dintre sarcina uneia dintre plăcile condensatorului și tensiunea dintre ele.
numit dispozitiv format din doi conductori de orice formă, despărțiți de un dielectric.
numită munca de a muta o unitate de sarcină dintr-un punct din câmp la infinit.
rezistor
siguranța
cablu, fir, magistrală de circuit electric
receptor energie electrica
Ce purtători de taxe există?
electroni
ionii pozitivi
ioni negativi
neutru
toate cele de mai sus
nodurile 4, ramurile 4;
nodurile 2, ramurile 4;
nodurile 3, ramurile 5;
nodurile 3, ramurile 4;
nodurile 3, ramurile 2.
conductivitate
rezistivitate
Voltaj
potenţial
nu voi
va fi, dar nu pentru mult timp
toate raspunsurile sunt corecte
Densitatea curentului electric este determinată de formula:
Un sistem magnetic în care toate tijele au aceeași formă, design și dimensiuni și aranjament reciproc a oricărei tije în raport cu toate jugurile este aceeași pentru toate miriștile.
sistem magnetic simetric
sistem magnetic asimetric
sistem magnetic plat
sistem magnetic spațial
sistem magnetic direct
sistem magnetic
autotransformator
sistem de răcire
transformator de curent
transformator de tensiune
autotransformator
transformator de impulsuri
transformator mecanic.
Ce este un circuit electric?
FEM sursă este exprimată prin formula:
Pentru prima dată, fenomenele din circuitele electrice au fost studiate profund și cu atenție de către:
Capacitatea condensatorului este C \u003d 10 μF, tensiunea de pe plăci este U \u003d 220V. Determinați sarcina condensatorului.
Acestea sunt, în cel mai simplu caz, reostate care sunt pornite pentru a regla tensiunea.
Partea unui lanț dintre două puncte se numește:
Rezistența circuitului în serie:
Puterea curentului în conductor...
Ce energie consumă o lampă electrică din rețea în 2 ore dacă rezistența ei este de 440 ohmi și tensiunea rețelei este de 220 V?
Simbol
O lampă incandescentă cu o rezistență de R = 440 ohmi este conectată la o rețea cu o tensiune de U = 110 V. Determinați curentul din lampă.
Câte noduri și ramuri sunt în diagramă?
Reciprocul rezistenței
Va dirija curentul în circuit dacă în loc de Sursa EMF– porniți condensatorul încărcat?
În circuitul de alimentare al dispozitivului de încălzire, conectat la o tensiune de 220 V, puterea curentului este de 5 A. Determinați puterea dispozitivului.
Oferă protecție fizică pentru ingredientul activ și, de asemenea, acționează ca un rezervor pentru ulei.
Un transformator conceput pentru a converti semnale de impuls cu o durată a impulsului de până la zeci de microsecunde cu o distorsiune minimă a formei impulsului.
3 optiune
mișcarea ordonată a sarcinilor electrice.
un tip special de materie care există în jurul oricărei sarcini electrice.
mișcarea ordonată a particulelor încărcate într-un conductor.
mișcarea aleatorie a particulelor de materie.
interacțiunea sarcinilor electrice.
fir de conectare la receptor
numai sursa de alimentare
receptor
toate elementele lanțului
echipament de balast
rezistor
potențiometru
puterea curentului
Voltaj
rezistenţă
munca curenta
Determinați puterea receptorului dacă rezistența este de 100 ohmi și curentul receptorului este de 5 mA.
Un gaz parțial sau complet ionizat în care densitățile pozitive și sarcini negative se potrivesc practic.
flux magnetic
nici un răspuns clar
Globul este un mare magnet.
Este imposibil să obțineți un magnet cu un singur pol.
Magnetul are doi poli: nord și sud, sunt diferiți în proprietăți.
Un magnet este o mișcare direcționată a particulelor încărcate.
Un magnet suspendat pe un fir este situat într-un anumit fel în spațiu, indicând nordul și sudul.
Michael Faraday
Amp Andre
Maxwell James
Oersted Hans
Pandantiv Charles
aluminiu
toate raspunsurile sunt corecte
circuite magnetice
înfăşurările inductoarelor
carcase pentru aparate electrocasnice
carcasele prizei
aluminiu
Mărimea CEM indusă depinde de...
puterea curentului
Voltaj
viteza de rotație a bobinei într-un câmp magnetic
lungimea conductorului și puterea câmpului magnetic
răspunsurile 1, 2
curentul dintr-un circuit închis este direct proporțional cu forța electromotoare și invers proporțional cu rezistența întregului circuit.
curentul într-un circuit închis este direct proporțional cu rezistența întregului circuit și invers proporțional cu forța electromotoare.
rezistența într-un circuit închis este direct proporțională cu curentul întregului circuit și invers proporțională cu forța electromotoare.
Forța electromotoare într-un circuit închis este direct proporțională cu rezistența întregului circuit și invers proporțională cu curentul.
Forța electromotoare într-un circuit închis este direct proporțională.
Formula puterii receptorului:
La conexiune paralelă condensator ……=const
Voltaj
inductanţă
Ce este Peak - transformator
transformator conceput pentru a converti semnale de impuls cu o durată a impulsului de până la zeci de microsecunde cu distorsiune minimă a formei impulsului
transformator alimentat de o sursă de tensiune.
o versiune a unui transformator conceput pentru a converti energia electrică în rețelele electrice și în instalații destinate să primească și să utilizeze energie electrică.
transformator alimentat de o sursă de curent.
un transformator care transformă o tensiune sinusoidală într-o tensiune pulsată cu o polaritate care se schimbă la fiecare jumătate de ciclu.
Un transformator de izolare este...
un transformator conceput pentru a converti semnale de impuls cu o durată a impulsului de până la zeci de microsecunde cu o distorsiune minimă a formei impulsului.
un transformator conceput pentru a converti semnale de impuls cu o durată a impulsului de până la zeci de microsecunde cu o distorsiune minimă a formei impulsului.
transformator alimentat de o sursă de curent.
transformator, a cărui înfășurare primară nu este conectată electric la înfășurările secundare.
transformator alimentat de o sursă de tensiune.
Ce este un câmp electric?
Prima lege a lui Kirchhoff
Condensatorul are o capacitate electrică C=5 pF. Ce sarcină este pe fiecare dintre plăcile sale dacă diferența de potențial dintre ele este U=1000 V?
Ce valoare este egală cu raportul dintre sarcina electrică care a trecut prin secțiunea transversală a conductorului și timpul de trecere a acestuia?
Unitatea de măsură a potențialului unui punct de câmp electric...
Care afirmatie crezi ca nu este corecta?
În 1820, cine a descoperit experimental că curentul electric este asociat cu un câmp magnetic?
Capacitatea condensatorului C \u003d 10 mF; sarcina condensatorului Q = 4 ∙ Să se determine tensiunea de pe plăci.
Materialele magnetice sunt
Dielectricii sunt folosiți pentru a face
Materialele semiconductoare includ:
Unitățile de inducție magnetică sunt
Alegeți afirmația corectă:
Condensatorul are două plăci. Suprafața fiecărei plăci este de 15. Între plăci se pune un dielectric - hârtie cerată de 0,02 cm grosime.Calculează capacitatea acestui condensator. (e=2,2)
Determinați puterea receptorului dacă rezistența este de 110 ohmi și curentul receptorului este de 5 mA.
4-opțiune
mișcarea aleatorie a particulelor încărcate
mișcarea atomilor și a moleculelor.
mișcarea electronilor.
mișcarea dirijată a electronilor liberi.
mișcarea ionilor.
o reprezentare grafică a unui circuit electric care arată ordinea și natura conexiunilor elementelor;
un set de dispozitive destinate trecerii curentului electric prin elemente obligatorii;
mișcarea decentă a particulelor încărcate, un circuit închis, sub influența unui câmp electric;
un element de circuit electric conceput pentru a-și folosi rezistența electrică;
munca efectuată pe unitatea de timp sau valoare, egală numeric cu rata de conversie a energiei.
termic
radioactiv
magnetic
fizic
toate raspunsurile sunt corecte
cresterea umana
masele de oameni
puterea curentului
starea fizică a unei persoane
nu invidie
galvanometru
wattmetru
sursă
rezistor
Determinați cantitatea de căldură degajată în dispozitivul de încălzire timp de 0,5 ore dacă acesta este conectat la o rețea de 110 V și are o rezistență de 24 ohmi.
Când condensurile sunt conectate în serie …..=const
Voltaj
inductanţă
scădea
va creste
Nu se va schimba
nu sunt suficiente date
scade si creste
Un element al unui circuit electric conceput pentru a-și folosi rezistența electrică se numește
secțiune de lanț
rezistor
receptor
fire de conectare
numai sursa de alimentare
echipament de balast
toate elementele lanțului
asupra ratei de schimbare a câmpului magnetic
din viteza de rotație a bobinei
din câmpul electromagnetic
din numărul spirelor sale
Prima lege a lui Newton
Prima lege a lui Kirchhoff
A doua lege a lui Kirchhoff
Legea lui Ohm
Dielectrice cu permitivitate foarte mare
electreţi
efect piezoelectric
electron
potenţial
feroelectrice
Materialele magnetice sunt folosite pentru a face
elemente radio
ecranare a firului
înfăşurări ale maşinilor electrice
ancore ale mașinilor electrice
Cine a inventat termenul „electron” și i-a calculat sarcina?
A. Becquerel
E. Rutherford
D. Stoney
Simbol
Ampermetru
Voltmetru
Galvanometru
Generator
un transformator conceput pentru a converti semnale de impuls cu o durată a impulsului de până la zeci de microsecunde cu o distorsiune minimă a formei impulsului.
o versiune a unui transformator conceput pentru a converti energia electrică în rețelele electrice și în instalații destinate să primească și să utilizeze energie electrică.
transformator alimentat de o sursă de tensiune.
transformator alimentat de o sursă de curent.
o versiune a unui transformator conceput pentru a converti energia electrică în rețelele electrice și în instalații destinate să primească și să utilizeze energie electrică.
Într-un circuit închis circulă un curent de 1 A. Rezistența externă a circuitului este de 2 ohmi. Determinați rezistența internă a sursei, a cărei EMF este de 2,1 V.
Curentul electric din metale este...
Ce este un rezistor?
Curentul electric actioneaza asupra unui conductor...
Rezistența corpului uman la curentul electric depinde de...
Legea lui Ohm este exprimată prin formula
Distanța dintre plăcile unui condensator plat a fost dublată. Capacitatea sa electrica...
Capacitatea condensatorului C \u003d 10 mF; sarcina condensatorului q \u003d 4 * C. Determinați tensiunea pe plăci.
Timp de 2 ore la curent continuu, a fost transferată o încărcare de 180 C. Determinați puterea curentului.
Partea exterioară a lanțului acoperă...
Putere curent de inducție depinde de ce?
Suma algebrică a EMF din circuit este egală cu suma algebrică a căderilor de tensiune pe toate elementele acestui circuit:
Cel mai mic curent care este mortal pentru o persoană este...
O baterie cu un EMF de 4,8 V și o rezistență internă de 3,5 ohmi este conectată la un bec cu o rezistență de 12,5 ohmi. Determinați curentul bateriei.
Determinați factorul de putere al motorului, a cărui impedanță înfășurării este de 20 ohmi și rezistență activă 19 ohmi.
Dacă o lampă de neon cu o putere de 4,8 W este proiectată pentru o tensiune de 120 V, atunci consumul de curent este:
Transformatorul de putere este...
|
1-opțiune |
Opțiunea 2 |
3 optiune |
4-opțiune |
Viața modernă este de neconceput fără radio și televiziune, telefon și telegraf, tot felul de dispozitive de iluminat și încălzire, mașini și dispozitive bazate pe utilizarea curentului electric.
Un curent electric este o mișcare direcționată a particulelor încărcate electric. În funcție de interacțiunea curentului electric cu anumite substanțe, aceste substanțe se împart în conductori, dielectrici și semiconductori. Conductorii sunt materiale care conduc bine curentul electric, dielectricii - substanțe care nu conduc curentul.
Semiconductorii ocupă o poziție intermediară între conductori și dielectrici în rezistența lor la trecerea curentului electric.
Pentru apariția și existența unui curent electric este necesară prezența particulelor libere încărcate și a unei forțe care provoacă mișcarea lor ordonată. De obicei sursa unei astfel de puteri este tensiune electrică la capetele unui circuit electric. Dacă tensiunea nu se modifică în timp, atunci curge un curent continuu în circuit; dacă se modifică, curge un curent alternativ.
Sursă curent continuu- un element electric (vezi fig.), în care, în timpul unei reacții chimice, la bornele se formează o diferență de potențial. Ca rezultat al conductorului care conectează bornele unui element electric, apare un curent electric.
În funcție de rezistența conductorului la curentul electric, puterea curentului se modifică. Curentul se măsoară în amperi (A).
Pentru obtinerea curent alternativ folosiți mașini speciale - alternatoare, care convertesc energie mecanicăîn curent electric.
Diferite proprietăți ale curentului electric sunt utilizate pe scară largă. Deci, proprietatea curentului de a încălzi conductorul la trecerea prin acesta este utilizată în dispozitivele de încălzire.
Un conductor care transportă curent creează un câmp magnetic în jurul lui. Această proprietate a curentului electric este utilizată în motoarele electrice ale releelor electromagnetice.
Curentul electric determină depunerea pe electrozi a metalelor pure din soluția electrolitică. Acest fenomen de electroliză este utilizat pe scară largă în industrie (vezi. Metode electrochimice prelucrare).
Electricitatea este de mare importanță pentru diverse medii conexiune. Curentul electric direct este folosit pentru a transmite mesaje telegrafice sub formă de impulsuri de diferite durate (cod Morse, vezi Comunicarea telegrafică), în tehnologia computerelor - pentru a transmite comenzi și cuvinte de la un dispozitiv al unui computer electronic la altul.
Pentru a transmite informații în electronica radio, se folosește un curent electric alternativ (vezi Transmițător radio).
Curentul electric alternativ poate fi transformat: creșteți sau micșorați tensiunea folosind un dispozitiv special - un transformator.
1-5. Conductivitatea electrică a materiei, moleculelor, atomilor (concepte chimice și fizice ale structurii orbitelor atomice, câmpul de electroni în orbitele exterioare nucleul atomic, ionizare în molecule).
Atomii elementelor chimice care alcătuiesc orice substanță constau dintr-un nucleu încărcat pozitiv și electroni încărcați negativ care se mișcă în jurul acestuia. Atomii sunt de obicei neutri din punct de vedere electric, deoarece sarcina nucleului este egală cu suma sarcina electronilor din jur.
Dacă un electron este separat de un atom neutru (moleculă), atunci atomul se transformă într-un ion pozitiv. Un electron separat de un atom se alătură altui atom neutru, formând un ion negativ, sau rămâne liber.
Astfel de electroni liberi se numesc electroni de conducție, iar procesul de formare a ionilor se numește ionizare. Numărul de electroni sau ioni liberi pe unitatea de volum a unei substanțe se numește concentrație de purtători de sarcină electrică.
Într-o substanță plasată într-un câmp electric, sub acțiunea forțelor de câmp, are loc o mișcare direcționată a electronilor sau ionilor de conducție, numită curent electric. Proprietatea unei substanțe de a crea un curent electric sub influența unui câmp electric se numește conductivitate electrică a unei substanțe. Gradul de conductivitate electrică este estimat prin conductivitate electrică specifică. Conductivitatea electrică a unei substanțe (corp) depinde de concentrația purtătorilor de sarcină. La o concentrație mare, conductivitatea unei substanțe este mai mare decât la una scăzută. Toate substanțele, în funcție de conductibilitatea electrică, sunt împărțite în conductori, dielectrici (materiale electroizolante) și semiconductori.
Conductorii au o conductivitate ridicată, acestea includ metale și aliajele acestora, cărbune, electroliți (soluții apoase de săruri, acizi alcalini) și topituri.
Dielectricii, pe de altă parte, au o conductivitate neglijabilă. Acestea includ gaze, uleiuri minerale, lacuri și număr mare corpuri solide nemetalice.
Semiconductorii au conductivitate intermediară între conductori și dielectrici. Acestea includ metale precum siliciul, germaniul, seleniul, oxizii metalici etc.
Fiecare electron dintr-un atom poate avea doar anumite valori de energie, adică să fie doar în stări sau niveluri de energie permise, deoarece o schimbare a energiei unui electron poate avea loc numai în anumite porțiuni - cuante. Tranziția unui electron la un nivel de energie mai înalt, adică pe o orbită mai îndepărtată, necesită cheltuirea energiei pentru a depăși atracția electronului către nucleu. Astfel, electronii mai departe de nucleu au energii mai mari. Trecerea unui electron la un nivel inferior este însoțită de emisia de energie de către atom.
În solidele formate dintr-o combinație de atomi, datorită influenței reciproce a atomilor vecini niveluri de energie se schimbă oarecum, formând zone energetice.
Aceste zone sunt separate de regiuni în care electronii nu pot locui, numite band-gaps.
Zonele de energie corespunzătoare nivelurilor permise sunt împărțite în umplute și libere. Pentru apariția conductibilității electrice, este necesar ca o parte din electronii zonei umplute să meargă în zona liberă. Posibilitatea unei astfel de tranziții este determinată de banda interzisă, care este proporțională cu energia care trebuie consumată pentru tranziția indicată a electronilor.
Diferența de conductivitate electrică a conductorilor, semiconductorilor și dielectricilor este cauzată de particularitățile structurii lor. Conform teoriei zonei corp solid la conductoarele metalice, conductivitatea electrică ridicată se datorează faptului că zona umplută este strâns adiacentă zonei libere (Fig. 1-3, a).
Orez. 1-3. Niveluri de energie. a - conductor; b - dielectric; c - semiconductor; 1 - zona liberă; 2 - band gap; 3 - zonă umplută.
Ca rezultat, electronii din metal pot trece de la nivelurile zonei umplute la nivelurile zonei libere. Cu alte cuvinte, electronii se pot deplasa de la orbite mai puțin îndepărtate de nucleu la orbite mai îndepărtate sau pot părăsi limitele atomului conductor, devenind liberi. Apare cu ușurință concentrație semnificativă de electroni și oferă o conductivitate electrică mare a conductorilor.
Când o tensiune electrică este aplicată la capetele unui conductor metalic, în acesta apare un câmp electric. Sub influența forțelor acestui câmp, mișcarea electronilor liberi este ordonată, iar aceștia se deplasează în direcția opusă direcției câmpului (deoarece au sarcină negativă), adică în conductor apare un curent electric.
Dacă zona liberă a unei substanțe date este separată de cea umplută (Fig. 1-3, b) printr-o bandă interzisă suficient de largă, atunci aceasta din urmă face practic imposibilă trecerea electronilor în zona liberă.
Astfel, atât concentrația de electroni liberi, cât și conductivitatea substanței vor fi neglijabile și, prin urmare, va fi un dielectric.
Pentru semiconductori, banda interzisă este mult mai îngustă decât pentru dielectrici (Fig. 1-3, b). În consecință, pentru trecerea electronilor în zona liberă, este necesară o mică excitație, de exemplu, datorită creșterii mișcării termice a atomilor cu creșterea temperaturii și, prin urmare, semiconductorii au o conductivitate intermediară între conductivitatea conductorilor și dielectrice.
Conductorii în care se creează un curent electric prin mișcarea unor electroni se numesc conductoare cu conductivitate electronică sau conductoare de primul fel. Principalii lor reprezentanți sunt metalele și aliajele lor.
Conductorii în care se creează un curent electric prin mișcarea ionilor pozitivi și negativi se numesc conductori cu conductivitate ionică sau conductori de al doilea fel - aceștia sunt electroliți, care includ soluții apoase de acizi, săruri și alcalii.
Mișcarea particulelor încărcate liber în direcția liniilor de forță ale câmpului. Electricitate.
Electronii liberi dintr-un conductor metalic (un conductor de primul fel) în absența unui câmp electric extern sunt într-o stare de mișcare aleatorie, iar cantitatea de electricitate transferată prin orice secțiune transversală a conductorului este în medie egală cu zero.
Dacă există un câmp electric în conductor îndreptat de-a lungul firului, forțele acestui câmp acționează asupra electronilor liberi și aceștia dobândesc accelerație în direcția opusă direcției câmpului. Astfel, o mișcare uniform accelerată în direcția indicată este suprapusă mișcării aleatorii a electronilor. Mișcarea accelerată are loc până când electronul se ciocnește cu un ion al rețelei cristaline a metalului de sârmă, după care procesul începe să se repete.
Dacă există un câmp electric longitudinal în fir, o anumită cantitate de electricitate va trece prin orice secțiune transversală a firului. Fenomenul de mișcare a particulelor încărcate sub influența unui câmp electric într-un conductor se numește curent electric.
Rezistivitatea este o proprietate a unui material care îi caracterizează capacitatea de a rezista la trecerea curentului electric.
Caracteristicile materialelor electrice
Una dintre principalele caracteristici în inginerie electrică este conductivitatea electrică, măsurată în S/m. Acesta servește ca factor de proporționalitate între vectorul intensității câmpului și densitatea curentului. Deseori notat cu litera greacă gamma γ. Rezistivitatea este inversul conductivității electrice. Ca urmare, formula menționată mai sus ia următoarea formă: densitatea de curent este direct proporțională cu intensitatea câmpului și invers proporțională cu rezistivitatea mediului. Unitatea de măsură este ohm m.
Trebuie remarcat faptul că conceptul luat în considerare își păstrează relevanța nu numai pentru mediile solide. De exemplu, curentul este condus de lichide electrolitice și gaze ionizate. Prin urmare, în fiecare caz, poate fi introdus conceptul de rezistivitate, deoarece o sarcină electrică trece prin mediu. Dar va fi dificil să găsești valori în cărțile de referință, de exemplu, pentru un arc de sudură, pentru a spune ușor, din simplul motiv că aceste probleme nu sunt tratate suficient. De ce? Nu este relevant. Se poate observa că din momentul în care Davy a descoperit incandescența unei plăci de platină cu curent electric și până la introducerea becurilor incandescente în viața de zi cu zi, a trecut aproape un secol - din același motiv, importanța și semnificația descoperirii nu a fost imediat. realizat.
În funcție de valoarea valorii rezistivității, materialele sunt împărțite după cum urmează:
- Pentru conductori - mai puțin de 1/10000 ohm m.
- Dielectricii au peste 100 milioane ohm m.
- Semiconductorii din punct de vedere al rezistivității sunt între dielectrici și conductori.
Aceste valori caracterizează doar capacitatea organismului de a rezista la trecerea curentului electric și nu afectează alte aspecte (elasticitate, rezistență la căldură). De exemplu, materialele magnetice pot fi atât conductori, dielectrici, cât și semiconductori.
Cum se formează conductivitatea într-un material?
În fizica modernă, rezistența și conductivitatea sunt de obicei explicate de teoria benzilor. Se aplică solidului corpuri cristaline, ai cărui atomi de rețea se presupune că sunt imobili. Conform acestui concept, energia electronilor și a altor tipuri de purtători de sarcină este determinată de mai multe reguli. Există trei zone principale inerente fiecărui material:
- Banda de valență conține electroni asociați cu atomii. În această regiune, energia electronilor este gradată în trepte, iar numărul de niveluri este limitat. Este cel mai exterior dintre toate straturile aparținând atomului.
- Zona interzisa. Operatorii de taxare nu pot fi în această regiune. Servește ca linie de despărțire între alte două zone. Metalele sunt adesea absente.
- Zona liberă este situată deasupra celor două anterioare. Aici, electronii participă liber la crearea unui curent electric, iar energia poate fi absolut orice. Nu există niveluri.
Dielectricii se caracterizează printr-o locație foarte înaltă a zonei libere. Prin urmare, în orice condiții naturale imaginabile pe Pământ, aceste materiale nu conduc curentul electric. Lățimea zonei interzise este, de asemenea, mare. Metalele au mulți electroni liberi. Și banda de valență este și regiunea de conducere în același timp - nu există deloc stări interzise. Ca urmare, astfel de materiale au rezistivitate scăzută.
La limita de contact a atomilor se formează niveluri intermediare de energie, din cauza cărora apar efecte neobișnuite, care sunt utilizate, printre altele, de fizica semiconductorilor. Când neomogenitățile sunt create destul de intenționat prin introducerea de impurități (acceptatori și donatori). Ca urmare, se formează noi stări de energie care, în timpul fluxului de curent electric, prezintă noi proprietăți pe care materialul original nu le poseda.
Semiconductorii au o bandă interzisă mică. Prin urmare, sub acțiune forțe externe electronii pot părăsi regiunea de valență. Motivul pentru aceasta poate fi nu numai tensiunea electrică, ci și încălzirea și iradierea și alte tipuri de influențe. În dielectrici și semiconductori, pe măsură ce temperatura scade, electronii se deplasează la niveluri inferioare și, în cele din urmă, întreaga bandă de valență este umplută, iar banda de conducere este complet liberă. Ca urmare, nu va curge curent electric. În conformitate cu teoria cuantica Este posibil să se caracterizeze clasa de semiconductori ca materiale cu o bandă interzisă mai mică de 3 eV.
Energia Fermi
Un loc important în teoria conductibilității, precum și în explicarea fenomenelor care apar în semiconductori, îl ocupă energia Fermi. Stealthiness se adaugă la definiția vagă a termenului din literatură. LA literatură străină se spune că nivelul Fermi este o anumită valoare în eV, în timp ce energia Fermi este diferența dintre acesta și cea mai scăzută din cristal. Iată câteva dintre cele mai comune și mai ușor de înțeles sugestii:
- Nivelul Fermi este maximul dintre toate la care se poate afla un electron în metale la o temperatură de 0 K. Prin urmare, energia Fermi va fi diferența dintre această cifră și nivelul minim la zero absolut.
- Nivel de energie Fermi - probabilitatea de a găsi electroni la care este de 50% la toate temperaturile, cu excepția zeroului absolut.
Energia Fermi este determinată numai pentru o temperatură de 0 K, în timp ce nivelul există în orice condiții. În termodinamică, același concept caracterizează potențialul chimic total al tuturor electronilor. În plus, nivelul Fermi este definit ca munca care trebuie cheltuită pentru a suplimenta obiectul cu un electron. Acest parametru nu numai că determină conductivitatea materialului, dar ajută și la înțelegerea fizicii semiconductorilor.
Nivelul Fermi nu trebuie să existe fizic. Sunt cazuri când locul de trecere a fost în mijlocul zonei interzise. Din punct de vedere fizic, un astfel de nivel nu există și nu există electroni acolo. Cu toate acestea, acest parametru poate fi observat cu un voltmetru: diferența de potențial dintre două puncte din circuit (citit pe afișaj) este proporțională cu diferența nivelurilor Fermi ale acestor puncte și invers proporțională cu sarcina electronului. Dependență destul de simplă. La rândul lor, acești parametri pot fi legați de conductivitate și rezistivitate folosind legea lui Ohm pentru secțiunea circuitului.
Materiale cu rezistivitate scăzută
Conductorii includ nu numai majoritatea metalelor, ci și grafitul, precum și electroliții. Astfel de materiale au rezistivitate scăzută. În metale, ionii încărcați pozitiv formează rețele cristaline înconjurate de un nor de electroni. Ele sunt de obicei numite comune deoarece fac parte din banda de conducere.
Deși nu este complet clar ce este exact un electron, se obișnuiește să-l descriem ca o particulă care se mișcă în interiorul unui cristal cu o viteză termică de sute de kilometri pe secundă. Acest lucru este mult mai mult decât este nevoie pentru a scoate la iveală nava spatiala pe orbită. În același timp, viteza de derive, care formează un curent electric sub acțiunea vectorului de intensitate, abia ajunge la un centimetru pe minut. La rândul său, câmpul se propagă în mediu cu viteza luminii (100.000 km/s).
Ca urmare a unor astfel de relații, devine posibilă exprimarea conductivității în termenii următori mărimi fizice(Vezi poza):
- Sarcina electronilor, de ex.
- Concentrație de purtători liberi, n.
- Masa unui electron, eu.
- Viteza termică a purtătorilor,
- Calea liberă medie a electronilor, l.
Nivelul Fermi pentru metale variază de la 3 la 15 eV, iar concentrația de purtători liberi este aproape independentă de temperatură. Prin urmare, conductivitatea specifică și, prin urmare, rezistența, este aproape complet determinată de structura rețelei moleculare și de apropierea acesteia de idealul, lipsa de defecte. Acești parametri determină calea liberă medie a electronilor, care poate fi găsită în cărțile de referință dacă sunt necesare calcule (de exemplu, pentru a determina rezistivitatea).
Metalele cu o rețea cubică au cea mai bună conductivitate. Aceasta include, printre altele, cuprul. Metalele de tranziție au rezistivitate mult mai mare. Conductibilitatea scade odată cu creșterea temperaturii și la frecvențe înalte de curent alternativ. În acest din urmă caz, se observă și efectul pielii. Dependența de temperatură este liniară peste o anumită limită numită după fizicianul olandez Peter Debye.
Există, de asemenea, relații mai puțin liniare. De exemplu, tratamentul termic al oțelului crește numărul de defecte, ceea ce reduce în mod natural conductivitatea specifică a materialului. O excepție de la această regulă este recoacerea. Acest proces reduce densitatea defectelor, datorită cărora scade și rezistivitatea. Deformarea are, de asemenea, un efect semnificativ. Pentru unele aliaje, prelucrarea conduce la o creștere vizibilă a rezistivității.
Materiale cu rezistivitate mare
În unele cazuri, este necesară creșterea specifică a rezistivității. În primul rând, această situație apare în cazurile cu dispozitive de încălzire și rezistențe. circuite electronice. Atunci vine rândul aliajelor cu rezistivitate mare (mai mult de 0,3 μOhm m). Când este folosit ca parte a instrumente de masura se impune o cerinţă minimă de potenţial la interfaţa cu contactul de cupru.
Cel mai faimos a fost nichrome. În ciuda faptului că multe dispozitive de încălzire sunt construite din fechral mai ieftin (mai fragil, dar mai ieftin). În funcție de scop, cuprul, manganul și alte metale pot fi incluse în aliaje. Aceasta este o plăcere destul de scumpă. De exemplu, un rezistor cu manganin poate costa 30 de cenți. Și asta pe Aliexpress, unde prețurile sunt în mod tradițional mai mici decât prețurile din magazin. Există chiar și un aliaj de paladiu cu iridiu. Prețul acestui material nu trebuie rostit cu voce tare.
Rezistorii PCB sunt adesea fabricați din metale pure sub formă de filme prin pulverizare. Pentru aceasta, cromul, tantalul, wolframul, precum și aliajele, printre altele, nicromul, sunt utilizate pe scară largă.
Substanțe care nu conduc electricitatea
Dielectricii se caracterizează printr-o rezistivitate foarte mare. Dar aceasta nu este caracteristica lor cheie. Dielectricii sunt materiale care își pot redistribui sarcina sub influența unui câmp electric. Ca urmare, poate apărea acumularea. Ce se folosește la condensatoare. Gradul de redistribuire a sarcinii este caracterizat de permisivitate. Acest parametru arată de câte ori crește capacitatea condensatorului, unde se folosește un material sau altul în loc de aer. În plus, unii dielectrici pot conduce și radia vibrații atunci când sunt supuși curentului alternativ. Există și feroelectricitate din cauza schimbărilor de temperatură.
În procesul de schimbare a direcției câmpului apar pierderi. La fel cum intensitatea magnetică este parțial convertită în căldură atunci când este expusă la oțel moale. Pierderile dielectrice depind în principal de frecvență. Dacă este necesar, ca materiale se folosesc izolatori nepolari, ale căror molecule sunt simetrice și nu au o formă pronunțată. moment electric. Polarizarea are loc datorită faptului că sarcinile sunt puternic asociate cu rețeaua cristalină și este de următoarele tipuri:
- Polarizarea electronică apare ca urmare a deformării învelișurilor energetice exterioare ale atomilor. Complet reversibil. Este tipic pentru dielectricii nepolari în orice fază a unei substanțe. Datorită greutății mici a electronilor, acesta apare aproape instantaneu (unități fs).
- Polarizarea ionică se propagă cu două ordine de mărime mai lent și este caracteristică substanțelor cu o rețea cristalină ionică. În consecință, materialele sunt utilizate la frecvențe de până la 10 GHz și au o valoare mare permisivitatea(pentru dioxid de titan - până la 90).
- Polarizarea dipol-relaxare este mult mai lentă. Timpul de execuție este de sutimi de secundă. Polarizarea prin relaxare dipol este mai tipică pentru gaze și lichide și depinde, respectiv, de vâscozitate (densitate). Se urmărește și influența temperaturii: efectul are un vârf la o anumită valoare.
- La feroelectrice se observă polarizare spontană.
- capacitatea unei substanțe de a conduce curentul electric.
Conductibilitatea apare într-un câmp electric.
Conductivitatea electrică este inerentă tuturor substanțelor, dar pentru ca aceasta să fie semnificativă este necesar să existe încărcături gratuite în substanță.
Conductivitatea electrică este numită și conductivitate electrică specifică - o măsură cantitativă a acestei abilități.
Conductivitatea electrică este invers proporțională cu rezistivitatea.
Conductivitatea electrică este de obicei indicată cu litera greacă? și se măsoară în sistemul SI în Siemens pe metru, în CGS dimensiunea conductivității electrice este secunda reciprocă (s -1). Stabilește o relație între densitatea curentului și intensitatea câmpului electric.
În cazul general, conductivitatea electrică este un tensor de rangul doi, dar în multe substanțe acest tensor se reduce la un scalar.
Conceptul de conductivitate electrică poate fi aplicat atunci când legea lui Ohm este îndeplinită. În multe sisteme eterogene, legea lui Ohm nu este valabilă și chiar și cu câmpuri aplicate foarte mici, dependența curentului de tensiune este neliniară.
Conductivitatea electrică se datorează mișcării predominante a particulelor încărcate, purtători de sarcină în direcția câmpului electric. Purtătorii de sarcină pot fi electroni, găuri sau ioni. Pentru a asigura conductivitatea, purtătorii de încărcare trebuie să fie liberi.
Într-un câmp electric, o forță acționează asupra unui purtător de sarcină, unde q este sarcina și este puterea câmpului electric. Sub acțiunea acestei forțe, purtătorul de sarcină accelerează și câștigă energie. Cu toate acestea, această accelerație nu este nelimitată. Pentru a-l preveni sunt ciocniri cu alți purtători de sarcină, ioni sau atomi neutri. În timpul unor astfel de ciocniri, energia electronului este disipată și transformată în căldură. Trecerea curentului printr-o substanță este întotdeauna însoțită de degajarea de căldură. Valoarea conductivității electrice depinde astfel nu numai de concentrația purtătorilor de sarcină liberi și de intensitatea câmpului, ci și de frecvența coliziunilor purtătorilor de sarcină, care este descrisă de așa-numita cale liberă medie.
Din punct de vedere mecanic cuantic, evenimentele de împrăștiere, adică ciocnirile purtătorilor de sarcină cu diferite defecte structurale, sunt, de asemenea, factori determinanți pentru conductivitate. Una dintre concluziile teoriei benzilor afirmă că cvasiparticulele libere - electroni și găuri - se deplasează printr-un cristal ideal, ca prin vid, fără a simți prezența ionilor la nodurile rețelei cristaline. Imprăștirea purtătorilor de sarcină are loc pe defectele rețelei cristaline: atomi de impurități, atomi de cristal deplasați din poziția lor din cauza vibrațiilor termice, m. Un rol important în determinarea conductivității îl joacă principiul excluderii Pauli, care interzice purtătorilor de sarcină trecerea în stările ocupate de alți purtători de taxe de același fel.
Conductivitatea diferitelor medii se află într-o gamă foarte largă - de la infinit mic până la infinit mare. Conductivitatea infinit de mică are vid, în care nu există particule încărcate, infinit de înalte - supraconductori. În funcție de valoarea conductivității, materialele sunt împărțite în conductori și izolatori. O poziție intermediară între aceste două grupuri este ocupată de semiconductori.
Conductibilitatea diferitelor medii
Nu există vid sarcini electrice, deci conductivitatea sa este infinitezimală. Cu toate acestea, dacă electronii sunt injectați în vid, acesta devine un bun conductor. Acest fenomen este utilizat în lămpile cu vid. Electronii din ele sunt injectați în vid de la un catod încălzit datorită fenomenului de emisie termoionică. Conductivitatea în vid este limitată de formarea unei regiuni de încărcare spațială - un nor de electroni încărcat negativ între catod și anod, care împiedică scăparea electronilor din catod.
Ca și în vid, de obicei nu există purtători de încărcare liberi în gaze. Ele pot fi injectate din catod. Cu toate acestea, atunci când se deplasează către anod, electronii injectați în gaz experimentează coliziuni cu atomii de gaz și se împrăștie. Pe de o parte, acest lucru reduce conductivitatea, dar pe de altă parte, electronii au accelerat câmp electric la viteze mari, poate ioniza atomii de gaz, eliminând electroni din ei și creând ionii pozitivi. Noi electroni și ioni se deplasează spre anod sau, respectiv, catod, crescând curentul electric. În funcţie de tensiunea aplicată şi compoziție chimică gaz, aceste fenomene conduc la apariția unui număr de tipuri diferite de descărcări de gaze, stratificarea spațiului dintre anod și catod în zone cu proprietăți diferite, adică.
Majoritatea lichidelor nu au suporturi de încărcare gratuite și sunt izolatoare. Excepție fac electroliții, cum ar fi apa sau soluțiile de săruri în apă. În electroliți, unele dintre moleculele neutre se disociază, formând ioni încărcați negativ și pozitiv. Conductivitatea electrică a electroliților se datorează mișcării acestor ioni către anod și, respectiv, catod. La anod și catod, ionii sunt redusi sau oxidați, intră în reacții chimice. Toate acestea duc la diferite efecte galvanice.
În metale există purtători de sarcină liberi - electroni. Structura de bandă a metalelor este caracterizată de o bandă de valență pe jumătate umplută. Cu toate acestea, doar electronii cu energii apropiate de nivel potential chimic poate fi accelerată de un câmp electric. Principiul de excludere Pauli împiedică accelerarea electronilor cu energie mai mică. Astfel, doar electronii cu energii situate în gol (K
