Напівпровідникові прилади Напівпровідникові діоди

Напівпровідниковий діод.— це прилад, що складається з двох на­півпровідникових кристалів, які мають різну провідність, і утворю­ваного між ними електронно-діркового переходу (товщина близько 10 -⁷ м).

Діод Транзистори

41. Магнітне поле як особливий вид матерії.

1. Магнітні явища тисячоліття тому були виявлені на природних ма­теріалах. Досвід засвідчував, що деякі залізні руди мають властивість притягувати до себе на близьких відстанях невеликі предмети (залізні ошурки, рудний порох тощо). Цю властивість руд було назва­но магнетизмом, а самі матеріали — природними магнітами. Пізніше було помічено, що є матеріали, які під впливом природних магнітів також намагнічуються і в окремих випадках зберігають досить довгий час набуті магнітні властивості. Таким способом почали одержувати постійні штучні магніти. З часом було встановлено наявність у магнітів двох полюсів (південного та північного залежно від орієнтації в полі земного магнетизму) і нейтральної смуги між полю­сами, де магнітні властивості практично не проявляються. Досвід та­кож засвідчував, що розділити полюси магніту, тобто одержати магніт з одним полюсом, неможливо.

Орієнтація в напрямі північ — південь намагніченого тіла, ви­готовленого у вигляді магнітної стрілки, закріпленої в точці рівноваги на нейтральній полосі, стала основою для побудови приладів (компасів), які широко застосовувались у мореплавстві, в походах і под. Це спонукало до подальшого вивчення властивос­тей магнітів.

2 . У 1819 р. X. Ерстед експериментально виявив дію постійного електричного струму в провіднику на магнітну стрілку . У дослідах Ерстеда магнітна стрілка розміщувалась під або над про­відником паралельно в напрямі північ — південь уздовж меридіана. Під час пропускання струму крізь провідник магнітна стрілка повер­талася і намагалась установитися перпендикулярно до провідника. Зі зміною напряму струму в провіднику на протилежний змінювався і на­прям дії сили на магнітну стрілку (стрілка поверталася на 180°). При віддаленні магнітної стрілки від провідника орієнтуюча дія зменшу­валася. Якщо струм вимикався, то стрілка поверталася у вихідне поло­ження.

3. Дослідами Ерстеда вста­новлено декілька фундамен­тальних відкриттів.

- По-пер­ше, було з'ясовано, що в про­сторі навколо провідника зі струмом діють сили, подібні до тих, які діють поблизу при­родних і штучних магнітів. Електричні струми, тобто ру­хомі електричні заряди, взаємодіють з магнітною стрілкою за допомогою ма­теріального посередника — магнітного поля.

- По-друге, встановлено, що значення магнітного поля в різних точ­ках простору навколо провідника зі струмом є різним.

- По-третє, по­казано, що магнітне поле має напрям у просторі, тобто є полем век­торним.

4 . Після відкриття Ерстеда почалися інтенсивні дослідження магнітних полів струмів. У 1820 р. А. Ампер встановив закон ме­ханічної взаємодії двох елементів струмів, які містяться на певній відстані один від одного. Два паралельних про­відники, по яких проходять струми однакового напряму, притягу­ються один до одного . Зміна напряму одного із струмів зумовлює протилежну дію — відштовхування провідників зі струмом . Ця «дія на відстані» не має нічого спільного з електро­статичною взаємодією. Отже, в цих дослідах спостережувана поведінка провідників зі стру­мом визначається силами іншої природи. Сили, зумовлені рухомими електричними зарядами, називають магнітними.

5. Дія магнітного поля провідника зі струмом на магнітну стрілку нічим не відрізняється від його дії на котушку, по якій проходить струм від батареї , або дії на рухомий пучок електронів в електронно-променевій трубці .

Останні досліди свідчать не тільки про те, що магнітне поле ство­рюється рухомими електричними зарядами, а й про те, що магнітне поле, у свою чергу, діє лише на рухомі електричні заряди і цією дією інтегрально визначається взаємодія провідників зі струмом, провід­ника зі струмом і магнітної стрілки або взагалі магнітна взаємодія.

6. Електричний струм — це напрямлений рух електричних зарядів, тому навколо провідників, по яких рухаються ці заряди, виникає магнітне поле, крізь яке і взаємодіють між собою провідники зі стру­мом. Отже, всередині провідників, по яких проходить постійний струм, і в просторі, що оточує їх, існують як стаціонарне електричне, так і стаціонарне, незмінне в часі, магнітне поле.

7. Магнітне поле – це особлива форма матерії, через яку взаємодіють рухомі заряджені частинки. Розділ магнетизму, що вивчає стаціонарні магнітні поля, називають магнітостатикою.

8. Між електричним і магнітним полями немає повної симетрії. Основні відмінності:

- а).Джерелами електричного поля є електричні заряди, а їх носіями — елементарні частинки (електрони, протони, тощо).

- б). Магнітних зарядів у природі не виявлено, хоча теоретично П. Дірак у 1931 р. обґрунтовував можливість існування магнітних мо­нополів.

- в). Єдиними матеріальними носіями магнітного поля, згідно із сучасними уявленнями, є рухомі електричні заряди.

9. Магнітне поле зображають за допомогою ліній магнітної індукції. Лінії магнітної індукції завжди замкнені та охоплюють провідник із струмом.

Для прямого провідника із струмом лінії магнітної індукції мають вигляд концентричних кіл.

1 0. Напрямок ліній магнітної індукції визначають за правилом гвинта (свердлика): якщо поступальний рух гвинта з правою нарізкою збігається з напрямом струму, то напрям магнітного поля збігається з напрямом руху кінця ручки гвинта.

11. Для кількісної характеристики магнітного поля струму вводять фізичну величину, яку називають індукцією магнітного поля. Магнітна індукція – це векторна фізична величина яка є силовою характеристикою магнітного поля. 12. Вектор магнітної індукції напрямлений по дотичній до лінії магнітної індукції за її напрямом. За одиницю магнітної індукції в СІ приймають 1Тл. ( Позначається літерою - , одиниця вимірювання – тесла (Тл)).

13. Лінії магнітної індукції для різних конфігурацій провідника достатньо легко побачити за допомогою металевих «обпилок», які знаходяться в магнітному полі даного провідника:

13. Модуль вектора магнітної індукції визначають за законом Біо – Савара – Лапласса:

14. На практиці будемо використовувати наслідки із заданого закону:

- Модуль вектора магнітної індукції прямого провідника із струмом:

- Модуль вектора магнітної індукції в центрі колового провідника

15. Якщо в деякій точці простору існують одночасно декілька магнітних полів з індукціями то результуюча індукція магнітного поля у даній точці визначається за принципом суперпозиції тобто векторною сумою

16.Для спрощення розрахунку індукції магнітного поля вводять нову фізичну величину – напруженість магнітного поля. Величину, яка характеризує магнітне поле в довільній точці простору, що створене макрострумами в провідниках незалежно від навколишнього середовища, називають напруженістю магнітного поля в цій точці. ( позначають літерою – H, одиниця вимірювання – ампер поділений на метр (А/м)

17. Магнітна індукція та напруженість магнітного поля пов’язані співвідношенням

18. Будь яка речовина впливає на магнітне поле, тобто величина магнітної індукції залежить від властивостей середовища. Цю залежність характеризує магнітна проникність середовища - , яка показує, у скільки разів магнітна індукція в середовищі більша ( або менша ) ніж у вакуумі. ( магнітна проникність є величиною безрозмірною і табличним значенням) Для повітря і вакууму: .