Закон Ома для однорідної ділянки кола

Сила струму І в однорідній ділянці кола прямо пропорційна напрузі, яку прикладено до ділянки і обернено пропорційна характеристиці ділянки, яку називають електричним опором провідника ( рис. 1 ).

Пам"ятаємо, що опір провідника R визначає його здатність обмежувати силу струму в колі і пов"язаний ( в металах ) з розсіюванням електронів провідності на теплових коливаннях кристалічної решітки та структурних неоднорідностях.

Закон Ома в диференціальній формі.

Вектор густини струму в довільній точці провідного середовища визначається вектором напруженості електричного поля в цій точці та провідністю цього середовища ( рис. 2 ).

Зауважу, що диференціальна форма запису закону Ома, містить величини, котрі характеризують електричний стан середовища в одній і тій же точці.

3. Узагальнений закон Ома (закон Ома для неоднорідної ділянки кола).

Добуток сили струму на опір для неоднорідної ділянки кола дорівнює сумі різниці потенціалів на цій ділянці та Е.Р.С. всіх джерел електричної енергії, які ввімкнуто на даній ділянці кола ( рис.3.1 ).

рис.3.1

При записанні цього закону слід пам"ятати про правило знаків ( рис. 3.2 ).

Якщо струм у джерелі протікає від катода ( "-" електрод ) до анода ("+" електрод ), тоді Е(12)>0, якщо навпаки, то Е(12)<0.

Закон Ома для замкнутого кола.

Сила струму в замкнутому колі прямо пропорційна Е.Р.С. джерела і обернено пропорційна сумі зовнішнього і внутрішнього опорів ( рис. 4 ).

Зауважу, що електрорушійною силою джерела ( Е.Р.С. ) називається фізична величина, яка вимірюється роботою джерела струму при переміщенні одиничного додатнього заряду замкнутим колом.

Закон Ома не вичерпується цими чотирма формулюваннями. В недалекому майбутньому ми будемо говорити про цей закон для електролітів; змінного струму ...

Питома електропровідність

Електропровідність — здатність речовини проводити електричний струм.

Електропровідність виникає в електричному полі.

Електропровідність властива усім речовинам, але для того, щоб вона була значною, необхідно, щоб в речовині були вільні заряди.

Зміст

[сховати]

· 1 Питома електропровідність

· 2 Природа електропровідності

o 2.1 Провідність різних середовищ

· 3 Вакуум

· 4 Гази

· 5 Електроліти

· 6 Метали

· 7 Напівпровідники

· 8 Надпровідники

· 9 Ізолятори

· 10 Суперіонні провідники

· 11 Див. також

Питома електропровідність[ред. • ред. код]

Електропровідністю також називають питому електропровідність — кількісну міру цієї здатності.

Питома електропровідність обернено пропорційна питомому опору.

Питома електропровідність зазвичай позначається грецькою літерою σ й вимірюється в системі СІ в сименсах на метр, в СГС розмірність електропровідності — обернена секунда (с^-1). Вона встановлює зв'язок між густиною струму й напруженістю електричного поля

В загальному випадку питома електропровідність є тензором другого рангу, але в для багатьох речовин цей тензор зводиться до скаляра.

Поняття питомої електропровідності можна застосовувати тоді, коли виконується закон Ома. У багатьох неоднорідних системах закон Ома несправедливий, і навіть при дуже малих прикладених полях, залежність струму від напруги нелінійна.

Природа електропровідності[ред. • ред. код]

Електропровідність зумовлена переважним рухом заряджених часток, носіїв заряду в напрямку електричного поля. Носіями заряду можуть бути електрони, дірки абойони. Для забезпечення провідності носії заряду повинні бути вільними.

В електричному полі на носій заряду діє сила , де q - заряд, а - напруженість електричного поля. Під дією цієї сили носій заряду прискорюється й набирає енергію. Проте це прискорення не безмежне. На заваді йому стають зіткнення із іншими носіями заряду, йонами чи нейтральними атомами. Під час таких зіткнень енергія електрона розсіюється й перетворюється в тепло. Проходження струму через речовину завжди супроводжується виділенням тепла. Величина електропровідності залежить, таким чином, не лише від концентрації вільних носіїв заряду та напруженості поля, а й від частоти зіткнень носіїв заряду, яка описується так званою довжиною вільного пробігу.

Із квантовомеханічної точки зору визначальними факторами для провідності також є акти розсіяння — зіткнення носіїв заряду із різноманітними дефектами структури. Одним із висновків зонної теорії стверджує те, що вільні квазічастинки - електрони й дірки, рухаються через ідеальний кристал, як крізь вакуум, не відчуваючи присутності йонів у вузлах кристалічної ґратки. Розсіяння носіїв заряду відбувається лише на дефектах кристалічної ґратки: атомах домішки, атомах кристалу, зміщених із свого положення завдяки тепловим коливанням тощо. Важливу роль у визначенні провідності відіграє принцип виключення Паулі, який забороняє носіям заряду переходити у стани, зайняті іншими носіями заряду того ж ґатунку.

Провідність різних середовищ лежить в дуже широких межах — від нескінченно малої до нескінченно великої. Нескінченно малу провідність має вакуум, у якому відсутні заряджені частки, нескінченно велику - надпровідники. В залежності від величини провідності матеріали ділять на провідники й ізолятори. Проміжну позицію між цими двома групами займають напівпровідники.

Напівпровідники

Напівпровідни́к — матеріал, електропровідність якого має проміжне значення між провідностями провідника та діелектрика. Відрізняються від провідників сильною залежністю питомої провідності від концентрації домішок, температури і різних видів випромінювання. Основною властивістю цих матеріалів є збільшення електричної провідності з ростом температури.

Напівпровідниками є речовини, ширина забороненої зони яких становить близько кількох електронвольт (еВ). Наприклад, алмаз можна віднести до широкозонних напівпровідників, а арсенід індію — до вузькозонних. До числа напівпровідників належать багато простих речовин хімічних елементів (германій, кремній, селен, телур,арсен та інші), величезна кількість сплавів і хімічних сполук (арсенід галію та ін.).

Залежно від того, чи віддає домішковий атом електрон або захоплює його, його називають донорними або акцепторними. Характер домішки може змінюватися в залежності від того, який атом решітки вона заміщує, в яку кристалографічну площину вбудовується.

Провідність напівпровідників сильно залежить від температури. Поблизу абсолютного нуля температури напівпровідники мають властивості діелектриків.

Зміст

[сховати]

· 1 Фізичні властивості

· 2 Зонна структура

· 3 Оптичні властивості напівпровідників

o 3.1 Поглинання світла

· 4 Типи напівпровідників в періодичній системі елементів

· 5 Використання

· 6 Див. також

· 7 Джерела

Фізичні властивості[ред. • ред. код]

Характерна риса напівпровідників — зростання електропровідності зі зростанням температури; при низьких температурах електропровідність мала. При температурі близькій до абсолютного нуля напівпровідники мають властивості ізоляторів. Кремній, наприклад, при низькій температурі погано проводить електричний струм, але під впливом світла, тепла чи напруги електропровідність зростає.

Зонна структура[ред. • ред. код]

Поиск по сайту: