35. Пра́вила Кірхгофа визначають метод розрахунку складних розгалужених електричних кіл. Методика розрахунку була вперше описана в 1845 році німецьким фізиком Густавом Кірхгофом.

Перше правило Кірхгофа Перше правило встановлює зв'язок між сумою струмів, спрямованих до вузла електричного з'єднання (додатні струми), і сумою струмів, спрямованих від вузла (від'ємні струми). Згідно з цим законом алгебраїчна сума струмів, що збігаються в будь-якій точці розгалуження провідників, дорівнює нулю:

Перше правило Кірхгофа є наслідком закону збереження заряду. Для неперервно розподілених струмів у просторі воно відповідає рівнянню неперервності.

Друге правило Кірхгофа Для будь-якого замкнутого контура проводів сума електрорушійних сил дорівнює сумі добутків сил струму на кожній ділянці контура на опір ділянки, враховуючи внутрішній опір джерел струму.

Математично друге правило Кірхгофа записується так:

Послідовне і паралельне з'єднання в електротехніці — два основних (є ще інші, які походять з них) способи з'єднання елементів електричного кола. При послідовному з'єднанні всі елементи пов'язані один з одним так, що ділянка кола не має жодного вузла. При паралельному з'єднанні всі вхідні в коло елементи об'єднані двома вузлами і не мають зв'язків з іншими вузлами. При послідовному з'єднанні провідників сила струму у всіх провідниках однакова: Повна напруга в колі при послідовному з'єднанні, або напруга на полюсах джерела струму, дорівнює сумі напруг на окремих ділянках кола:

Загальний опір усієї ділянки кола дорівнює сумі опорів

Паралельне з'єднання При паралельному з'єднанні падіння напруги між двома вузлами, що поєднують елементи кола, однакове для всіх елементів. При цьому величина, обернена загальному опору кола, дорівнює сумі величин, обернених опорам паралельно включених провідників. Сила струму в нерозгалуженій частині кола дорівнює сумі сил струмів в окремих паралельно з'єднаних провідниках:

Напруга на ділянках кола і на кінцях всіх паралельно з'єднаних провідників одна й та ж: Опір ділянки визначається із рівняння — провідність ділянки є сумою провідностей елементів:

36. Рідини, як і будь-які інші речовини, можуть бути провідниками, напівпровідниками і діелектриками. Електролітична дисоціація — це процес розпаду молекул електролітів на іони під дією електричного поля полярних молекул води. Ступенем дисоціації називається частка молекул розпалися на іони в розчиненому речовині.Ступінь дисоціації буде залежати від різних факторів: температура, концентрація розчину, властивості розчинника. При збільшенні температури, ступінь дисоціації теж буде збільшуватися.Після того як молекули розділилися на іони, вони рухаються хаотично. При цьому два іона різних знаків можуть рекомбінуватися, тобто знову об’єднатися в нейтральні молекули. За відсутності зовнішніх змін в розчині повинно встановитися динамічну рівновагу. При ньому число молекул яке розпалося на іони за одиницю часу, дорівнюватиме числу молекул, які знову об’єднаються.Носіями зарядів у водних розчинах і розплавах електролітів будуть іони. Якщо посудину з розчином або розплавом включити в ланцюг, то позитивно заряджені іони почнуть рухатися до катода, а негативні — до анода. У результаті цього руху виникне електричний струм. Даний вид провідності називають іонною провідністю.Крім іонної провідності в рідинах може володіти і електронною провідністю. Такий тип провідності властивий, наприклад, рідким металам. Як зазначалося вище, при іонної провідності проходження струму пов’язане з перенесенням речовини.електроліз Речовини які входять до складу електролітів, будуть осідати на електродах. Цей процес називається в електролізом. Електроліз — процес виділення на електроді речовини, пов’язаний з окисно — відновними реакціями.Електроліз знайшов широке застосування у фізиці і техніці. За допомогою електролізу поверхню одного металу покривають тонким шаром іншого металу. Наприклад, хромування і нікелювання.За допомогою електролізу можна отримати копію з рельєфній поверхні. Для цього необхідно, щоб шар металу, який осяде на поверхні електрода, легко можна було зняти. Для цього іноді на поверхню наносять графіт.Процес отримання таких легко відшаровується покриттів отримав назву гальвано -пластика. Цим метод розробив російський вчений Борис Якобі при виготовленні порожнистих фігур для Ісаакіївського собору з Санкт -Петербурзі.Ще одним способом застосування електролізу є отримання чистого металу з домішок. За допомогою електролізу виготовляють друковані плати для різних цифрових пристроїв.

37. Електричні властивості напівпровідниківНайважливішою властивістю напівпровідників (див. п. 40.3) єзалежність їхніх електричних властивостей від таких зовнішніх факторів як температура, освітленість, тиск, електричні і магнітні поля. Формальною, але не вирішальною, ознакою приналежності речовини до напівпровідників є величина електропровідності, що для них може приймати значення в межах σ=10 6 …10 -8 Ом -1 м -1. Для металів σ ∼ 10 8 …10 5 Ом -1 м -1. Для ізоляторів σ<10 -12 Ом -1 м - 1. Характерною є температурна залежність електричних властивостей напівпровідників. На відміну від металів зі збільшенням температури, опір напівпровідників падає. Досвід дає залежність опору напівпровідників від температури у вигляді де Е а – енергія активації, величина характерна для напівпровідників різного типу. У деякій ділянці температур опір напівпровідників може зростати з ростом температури. Такі напівпровідники називаються виродженими. За типами носіїв струму напівпровідникові речовини поділяються на іонні й електронні. В іонних напівпровідниках носіями струму є іони ґраток, а в електронних – електрони і дірки. Власні і домішкові напівпровідники. Напівпровідники, провідність яких обумовлена переходами електронів із заповненої валентної зони в зону провідності, називаються власними. Напівпровідники, провідність яких обумовлена іонізацією домішки, називаються домішковими. Домішкові напівпровідники у свою чергу поділяються на електронні і діркові напівпровідники. В електронних напівпровідниках основними носіями струму є електрони, що виникають при іонізації атомів домішки. Такі домішки називаються донорними, або донорами.

З точки зору зонної теорії струм у напівпровіднику при низьких температурах відсутній, тому що всі енергетичні рівні валентної зони зайняті і нікуди прийняти енергію такої взаємодії. Зонна структура напівпровідникового кристала при Т = 0 К представлена на рис. 41.1, б. Для переведення електронів у зону провідності енергії електричного поля недостатньо. Щоб електрон перейшов у зону провідності і став вільним, потрібна енергія порівнянна з внутрішньоатомною і із шириною забороненої зони. Такою енергією може бути енергія теплового руху з урахуванням розподілу електронів за енергіями (див. п. 40.2, рис 40.6), енергія фотонів чи інших енергійних часток. Такі електрони створюють звичайний електронний механізм провідності. Однак у власному напівпровіднику є й інший механізм створення електричного струму.