Новый 2020/2021 учебный год

 Поздравляю всех учащихся колледжа

  с началом учебного года!

Итоги успеваемости за 2019-2020 учебный год

средний балл составляет 6,9 балла

Сегодня на уроке

Результаты викторины в группе №70 - ОМАС на тему

 "Постоянный электрический ток"

 

Сегодня на уроке

Электрический ток в полупроводниках

Полупроводник - вещество, у которого удельное сопротивление может изменяться в широких пределах и очень быстро убывает с повышением температуры, а это значит, что электрическая проводимость (1/R ) увеличивается.  Наблюдается у кремния, германия, селена и у некоторых соединений.

Механизм проводимости у полупроводников

Кристаллы полупроводников имеют атомную кристаллическую решетку, где внешние электроны связаны с соседними атомами ковалентными связями.

При низких температурах у чистых полупроводников свободных электронов нет и он ведет себя как диэлектрик.

Полупроводники чистые (без примесей)

Если полупроводник чистый( без примесей), то он обладает собственной проводимостью? которая невелика.

Собственная проводимость бывает двух видов:

1) электронная ( проводимость "n " - типа)

При низких температурах в полупроводниках все электроны связаны с ядрами и сопротивление большое; при увеличении температуры кинетическая энергия частиц увеличивается, рушатся связи и возникают свободные электроны - сопротивление уменьшается.

Свободные электроны перемещаются противоположно вектору напряженности эл.поля.

Электронная проводимость полупроводников обусловлена наличием свободных электронов.

2) дырочная ( проводимость " p" - типа )

При увеличении температуры разрушаются ковалентные связи, осуществляемые валентными электронами, между атомами и образуются места с недостающим электроном - "дырка".

Она может перемещаться по всему кристаллу, т.к. ее место может замещаться валентными электронами. Перемещение "дырки" равноценно перемещению положительного заряда.

Перемещение дырки происходит в направлении вектора напряженности электрического поля.

Кроме нагревания , разрыв ковалентных связей и возникновение собственной проводимости полупроводников могут быть вызваны освещением ( фотопроводимость ) и действием сильных электрических полей

Общая проводимость чистого полупроводника складывается из проводимостей "p" и "n" -типов 

и называется электронно-дырочной проводимостью.

Полупроводники при наличии примесей

- у них существует собственная + примесная проводимость

Наличие примесей сильно увеличивает проводимость.

При изменении концентрации примесей изменяется число носителей эл.тока - электронов и дырок.

Возможность управления током лежит в основе широкого применения полупроводников.

Существуют:

1) донорные примеси ( отдающие )

- являются дополнительными поставщиками электронов в кристаллы полупроводника, легко отдают электроны и увеличивают число свободных электронов в полупроводнике.

Это проводники " n " - типа, т.е. полупроводники с донорными примесями, где основной носитель заряда - электроны, а неосновной - дырки.

Такой полупроводник обладает электронной примесной проводимостью.

Например - мышьяк.

2) акцепторные примеси ( принимающие )

- создают "дырки" , забирая в себя электроны.

Это полупроводники " p "- типа, т.е. полупроводники с акцепторными примесями, где основной носитель заряда - дырки, а неосновной - электроны.

Такой полупроводник обладает дырочной примесной проводимостью.

Например - индий.

Электрические свойства "p-n" перехода

"p-n" переход (или электронно-дырочный переход) - область контакта двух полупроводников, где происходит смена проводимости с электронной на дырочную (или наоборот).

В кристалле полупроводника введением примесей можно создать такие области. В зоне контакта двух полупроводников с различными проводимостями будет проходить взаимная диффузия. электронов и дырок и образуется запирающий электрический слой.Электрическое поле запирающего слоя препятствует дальнейшему переходу электронов и дырок через границу. Запирающий слой имеет повышенное сопротивление по сравнению с другими областями полупроводника.

Внешнее электрическое поле влияет на сопротивление запирающего слоя.

При прямом (пропускном) направлении внешнего эл.поля эл.ток проходит через границу двух полупроводников.

Т.к. электроны и дырки движутся навстречу друг другу к границе раздела, то электроны, переходя границу, заполняют дырки. Толщина запирающего слоя и его сопротивление непрерывно уменьшаются.

Пропускной режим р-n перехода:

При запирающем (обратном) направлении внешнего электрического поля электрический ток через область контакта двух полупроводников проходить не будет.

Т.к. электроны и дырки перемещаются от границы в противоположные стороны, то запирающий слой утолщается, его сопротивление увеличивается.

Запирающий режим р-n перехода:

Таким образом, электронно-дырочный переход обладает односторонней проводимостью.

Полупроводниковые диоды

Полупроводник с одним "p-n" переходом называется полупроводниковым диодом.

При наложении эл.поля в одном направлении сопротивление полупроводника велико,

в обратном - сопротивление мало.

Полупроводниковые диоды основные элементы выпрямителей переменного тока.

Полупроводниковые транзисторы

- также используются свойства" р-n "переходов,

- транзисторы используются в схемотехнике радиоэлектронных приборов.

???Вопросы

1. Что называют полупроводниками?
2. Какие вещества относятся к полупроводникам?
3. Чем отличаются проводники от полупроводников?
4. Какими зарядами создается электрический ток в полупроводниках?
5. Какие вы знаете примеси?
6. Какие полупроводники называют n -типа?
7. Какие полупроводники называют p- типа?
8. Что называют p-n переходом?
9. Какие вы знаете полупроводниковые приборы?
10. Где применяются полупроводники?

Сегодня на уроке

Практическая работа №3 

Тема: "ЭДС и внутреннее сопротивление источников постоянного тока. Закон Ома для полной цепи"

Цель: Определить внутреннее сопротивление источника тока и его ЭДС.
1. Краткое теоретическое описание

Электрический ток в проводниках вызывают так называемые источники постоянного тока. Силы, вызывающие перемещение электрических зарядов внутри источника постоянного тока против направления действия сил электростатического поля, называются сторонними силами. Отношение работы А_стор., совершаемой сторонними силами по перемещению заряда D Q вдоль цепи, к значению этого заряда называется электродвижущей силой e источника (ЭДС):

 (1)

Электродвижущая сила выражается в тех же единицах, что и напряжение или разность потенциалов, т.е. в Вольтах.

Работа – эта мера превращения энергии из одного вида в другой. Следовательно, в источнике сторонняя энергия преобразуется в энергию электрического поля

W = e * Q (2)

При движении заряда Q на внешнем участке цепи преобразуется энергия стационарного поля, созданного и поддерживаемого источником:

W₁ = U* Q , (3)а на внутреннем участке:W₂ = U_вн.*Q (4)По закону сохранения энергииW = W₁ + W₂ или e * Q = U* Q + U_вн.* Q (5)Сократив на Q, получим:e = U_вн. + U (6)

т.е. электродвижущая сила источника равна сумме напряжений на внешнем и внутреннем участке цепи.

При разомкнутой цепи U_вн.= 0, то

e = U (7)

Подставив в равенство (6) выражения для U и U_вн. по закону Ома для участка цепи

U = I*R; U_вн. = I* r,

получим:

e = I* R + I* r = I* (R + r) (8)Отсюда

 (2)

Таким образом, сила тока в цепи равна отношению электродвижущей силы источника к сумме сопротивлений внешнего и внутреннего участков цепи. Это закон Ома для полной цепи. В формулу (9) входит внутреннее сопротивление r.

Рис.1

Пусть известны значения сил токов I₁ и I₂ и падения напряжений на реостате U₁ и U₂ (см. рис.1.). Для ЭДС можно записать:

e = I_1* (R₁ + r) и e = I_2* (R₂ + r) (10)

Приравнивая правые части этих двух равенств, получим

I_1* (R₁ + r) = I_2* (R₂ + r)

или

I_1* R₁ + I_1* r = I_{2 *} R₂ + I_2* r

I_1* r – I_2* r = I_{2 *} R₂ - I_1* R₁

Т.к. I₁ R₁ = U₁ и I₂ R₂ = U₂, то можно последнее равенство записать так

r*(I₁ – I₂) = U₂ – U₁ ,

откуда

(11)

 2. Порядок выполнения работы

2.1. Соберите цепь по схеме, изображенной на рисунке 1. Установите сопротивление реостата 7 Ом, ЭДС батарейки 1,5 В, внутреннее сопротивление батарейки 3 Ом.

2.2. При помощи мультиметра определите напряжение на батарейке при разомкнутом ключе. Это и будет ЭДС батарейки в соответствии с формулой (7).

2.3. Замкните ключ и измерьте силу тока и напряжение на реостате. Запишите показания приборов.

2.4. Измените сопротивление реостата и запишите другие значения силы тока и напряжения.

2.5. Повторите измерения силы тока и напряжения для 6 различных положений ползунка реостата и запишите полученные значения в таблицу.

2.6. Рассчитайте внутреннее сопротивление по формуле (11).

2.7. Определите абсолютную и относительную погрешность измерения ЭДС и внутреннего сопротивления батарейки.

3. Контрольные вопросы

3.1. Сформулируйте закон Ома для полной цепи.

3.2. Чему равно ЭДС источника при разомкнутой цепи?

3.3. Чем обусловлено внутреннее сопротивление источника тока?

3.4. Чем определяется сила тока короткого замыкания батарейки?

Сегодня на уроке

     

Учащиеся группы №70-ОМАС сдают тест на смартфонах по теме "Переменный электрический ток. Трансформатор"