Потенциал Ларионов В.В. Сегодня: понедельник, 9 мая 2016 г.
advertisement
Сегодня: понедельник, 9 мая 2016 г. Потенциал Ларионов В.В. Единицей измерения энергии в физике есть количество энергии, сообщаемой электрону при перемещении в электрическом поле между точками с разностью потенциалов 1 В. K = U = eV = (1,601019 Кл)(1 В) = = 1,601019 Дж. Это количество электронвольтом: энергии 1 эВ = 1,61019 Дж. называется Электронвольт имеет сокращенное обозначение эВ. Производными единицами являются МэВ, ГэВ и ТэВ: 1 МэВ = 106 эВ = 1,601013 Дж, 1 ГэВ = 109 эВ = 1,601010 Дж, 1 ТэВ = 1012 эВ = 1,60107 Дж. Связь между потенциалом и напряженностью Удобство величины φ в том, что потенциал это скалярная энергетическая характеристика электростатического поля. Потенциал равен отношению потенциальной энергии взаимодействия заряда с полем к величине этого заряда. В то же время силовое действие поля на заряд определяется напряженностью электростатического поля E. Напряженность электрического поля является векторной величиной, и обращаться с ней значительно сложнее, чем со скаляром. Ex x Ey y Ez z Е grad Схема векторов Линии потенциала Силовые линии Е + gradφ Деление вещества на проводники, диэлектрики, полупроводники Проводники: материальные тела (металлы, электролиты, плазма), в которых при наличии электрического поля возникает движение зарядов, т. е. электрический ток. Нет запрещенной зоны. Диэлектрики: обладают высоким сопротивлением, не проводят ток. Запрещенная зона в диэлектриках весьма велика. Стекло (диэлектрик) при нагревании становится проводником. Запрещенная зона не так Полупроводники: велика как в диэлектриках 3 Энергетические зоны в твердом теле Зона проводимости ΔЕ Запрещенная зона Валентная зона ΔЕ – ширина запрещенной зоны (нет энергетических уровней) - это дополнительные уровни в полупроводниках, вызванные наличием примесей в кристалле полупроводника, например фосфора в кремнии - кружочками условно обозначены электроны ОМ (Ohm) Георг Симон (17871854), немецкий физик. Установил основной закон электрической цепи (закон Ома). Труды по акустике, кристаллооптике Автор одного из основных законов, определяющих электрические токи в проводниках, член Баварской АН (1845), членкорреспондент Берлинской АН, иностранный почетный член Лондонского Королевского общества (1842). Основные представления о природе тока. Сила и плотность тока. Электрическим током I называется: … Ток проводимости- движение электронов, ионов… Конвекционный ток- движение зарядов вместе с потоком… Носители тока в данной среде движутся хаотически с < V>, в поле + направленное движение с <U >. <u+v>=<u>+<v>=<U> Электроны движутся с < U > (1) Сила тока – это производная от заряда по времени 2 n0 – концентрация ~ 8*1028 1/м3 + + + + S1 j=ρu (2) + I + + + S2 ρ = n0 e (3) (4) I - поток вектора плотности тока j через поверхность S 3 1 φ1 Электродвижущая сила φ1 > φ2 2 - положительный φ2 Сторонние силы Fст. + + + ст (ЭДС) заряд Fст. – силы неэлектростатического происхождения Механические, химические (гальванические элементы и аккумуляторы) и т.д. 8 Закон Ома Закон Ома для участка цепи. l R S , где ρ – удельное сопротивление - удельная электропроводность Закон Ома для полной цепи r - внутреннее сопротивление источника тока 11 Закон Ома в дифференциальной форме Проводник изотропный, направление векторов j и Е совпадает dS Через цилиндр течет j ток dI=jdS Напряжение, Е приложенное к dl цилиндру , U = Еdl 1/R Тогда: 12 Закон Ома в дифф. форме. γ - электропроводность 12 Закон Джоуля - Ленца Q = U I t = I2 R t , если ток меняется В объеме цилиндра V за dt выделится тепло: dQ = R I2 dt = l S j2S 2 dt= ρ j2 V dt, Qуд = dQ / dVdt = ρ j2 j = γ E, ρ = 1/γ, тогда: Qуд = γ E2 14 Электропроводность металлов. Mеталлы Серебро Медь Золото Алюминий Железо ρ ( Ом*м*106) 0,0158 0,0175 0,022 0,027 0,1 27 Зависимость сопротивления от температуры R = R0 (1+αt), где: R0 – сопротивление при 0ºС и α – температурный коэффициент сопротивления. Для некоторых металлов α ≈ 0,00367 К-1. Следовательно, в этих случаях сопротивление примерно пропорционально абсолютной температуре: Это значит, что при нагревании от 0 до 135ºС сопротивление металла возрастет в 1,5 раза. 28
