47.Жартылай өткізгіштер. Жө жанасу потенциалы. Р-n ауысуы. Оның волтьамперлік сипаттамалары.

n және р-тектес екі жартылай өткізгішті түйістірейік. Түйісу аймағы р-n ауысуы деп аталады.n-тектес жартылай өткізгіште негізгі заряд тасушылар электрондар да, р-тектесте кемтіктер. Диффузия салдарынан электрондар мен кемтіктер бірінен екіншісіне ауысады. n-тектес жө-ң электрондары р-тектестің шекаралық қабатына өтіп кемтіктермен рекомбинациялады, яғни теріс иондарын туғызады. Ал кемтіктер n-тектес шекарасында оң зарядтар пайда болады. Бұндай зарядтар жиыны жаппалы қабатын құрайды. ЖӨ арасында түйісу потенциал айырымы пайда болып, ол электрондар мен кемтіктердің ары қарай алмасуына бөгет жасап, белгілі бір шамаға жеткенде алмасуды тоқтатады. Пайда болған электр өрісі түйісу электр өрісі д.а. Түйісу өрісі негізгі заряд тасушылардың қозғалысына бөгет жасап, негізгі емес заряд тасушылардың қозғалысына көмектеседі. Бөлшектер алмасуы екі жө-ң Ферми деңгейлері тең болғанда тоқтатылады. Олай болса түйіскен жерінде өткізгіштің валенттік зонасы қисаяды.n-дағы электрондар р-жағына өту үшін энергия жұмсауы тиіс, ал негізгі емес р-дағы электрондар сырғанап өте жеңіл өтеді. Осы тәрізді р-дағы кемтіктермен негізгі емес электрондар.суреттен n-ғы негізгі электрондар көп, ал р-жағында керіснше. N-тектес электрондар көп болғанмен олардың р-жағына өтуі потенциал биіктігіне байланысты сондықтан аз өтеді, ал р-дағы электрондар потенциал биіктігіне байланысты емес, бірақ олардың саны аз, олай болса бір потенциал биіктігіне сай тепе-теңдік орнығады.

Батареяның оң полюсі n-ға, ал теріс полюсін р-ға жалғансын. Сыртқы өріс тепе-теңдік шартын бұзып, Ферми деңгейі екі аймақтағы бір-біріне ығысады. Олай болса n-аймағында потенциал азаяды да, р-да көбееді, сондықтан потенциал тосқауылының биіктігі көбееді. Екіншеден сыртқы өріс жаппадағы электр өрісіне бағыттас, сондықтан жаппаны көбейтеді. Осылардың салдарынан n-нан р-аймағына өтетін электрондық саны азаяды да, ток өте аз болады.n-аймағынан р-ға кететін электрондардың саны потенциал биіктігіне байланысты емес, осы электрондық санынң айырмасы кері ток туғызады. Негізгі емес зарядтар тасымалдаушылардың саедары аз болғандықтан токтың шамасы аз болады.

Сыртқы өрісті полюстерін ауыстырайық. Бұл жағдайда потенциал тосқауылының биіктігі азаяды да, негізгі ток тасымалдайтын электрондардың n-аймағының р-ға қарағанда сандары артады. Сонымен қатар сыртқы электр өрісі қабаттың электр өрісіне қарама-қарсы болғандықтан жаппаның ені азаяды. Сонымен n-аймағында р-ға өтетін электрондар саны көп болады, туатын токты тура д.а.

Р- n ауысуының ВАСы

Кері токта немесе кернеудің теріс мәндерінде қорытқы ток тез шамада қанығу мәніне жетіп ары қарай өзгермейді, бұлай болу себебі негізгі ток тасымалдайтын электрондар саны тез кеміп, қанығу мәнінде ток тек негізгі емес электрондық санымен анықталады, олардың саны азаяды. Сыртқы өрістің өте үлкен мәнінде р- n ауысуы бұзылып токтың шамасы үлкен болады. Суретте төменге түсетін бұтағы тура токта, кернеудің оң мәнінде токтың мәні заңымен өгереді, олай болу жаппа қабаты кішірейіп, кедергісі кемиді. Негізгі ток тасымалдаушы бөлшектер саны көп болғандықтан токтың да шамасы үлкен мәндерге ие болады. Сонымен жө-ң р- n ауысуында теріс кернеуде ток өте аз болып,ал оң кернеуде көп болатынын көреміз, оны бір жақты өткізгіштік қасиеті д.а.

41. Зарядталган біріккен өткізгіштің энергиясы. Заряды, сыйымдылығы және потенциалы сәйкесінше Q С, φ-ға тен, біріккен өткізгіш бар деп алайық. Аталған өткізгіштің зарядын dQ-ға көбейтеміз. Бүл үшін dQ зарядты шексіздіктен біріккен өткізгішке ауыстыру қажет, ол үшін бұл жұмысқа

dA=φdQ=Cφdφ жұмсаймыз

Денені нөлдік потенциалдан φ потенциалға дейін зарядтау үшін, мынадай жұмыс жасау қажет

A= = (95.2)

Осы өткізгішті зарядтау үшін қажет жұмысқа тең, зарядталған өткізгіштің энергиясы:

W= = = (95.3)

(95.3) формуланы, оньң бүкіл нүктелеріндегі өткізгіштің потенциалы бірдей екендігіне сүйеніп алуға болады, өйткені өткізгіштің беті эквипотенциалды болып саналады. Өткізгіш потенциалы φ-ге тең деп алып, мынаны табамыз

W= φ ,

мұндағы Q= - өткізгіш заряды.

Зарядталган конденсатор энергиясы. Кез келген зарядталған еткізгіш сиякты, конденсатор (95.3) формулаға сэйкес, тең болатьін энергияға ие:

W= , (95.4)

мұңдағы Q - конденсатор заряды; С - оның сыйымдылығы; 𝛥φ - конденсатор қаптамалары арасындағы потенциалдар айырымы.

(95.4) формуланы пайдаланып, конденсатор пластиналары бір-біріне тартатын, механикалық күшті (пондермоторлы) табуға болады. Пластиналар арасыңдағы d бастапқы қашықтықгы dx-қа ұлғайтамыз деп алайық. Бұл ретте пластинаға түсірілген күш: Fdx=-dW жүйенің потенциалдық энергиясын азайту есебінен dА=Fdx жұмысын жасайды, одан

F= . (95.5)

C= формуласын (95.4)-ке қойып, мынаны аламыз:

W= . (95.6)

Энергиялардың нақты мәндері жағдайында дифференциалауды жүргізе отырып, іздеп отырған күшті табамыз:

F= ,

мұндағы «-» белгі, F күші тартылыс күші болып саналатынын көрсетеді.

42.Электр өріс энергиясы және оның тығыздығы.Зарядталған пластинаның астарларындағы энергия электростатикалық өрістің энергиясы болып табылады. Осы өрістін энергиясы , конденсатор кернеуі, , , .

, конденсатордағы өрістін көлемі.

Электростатикалық өрістің энергиясы .

Электр ығысуы арқылы өрнектесек .

Энергияның тығыздығы .

45. Бөгде күштер.ЭҚК.Ом заңы

Бөгде күштер тегі электростатикалық емес күш, тізбекте зарядтарды үздіксіз тұйық жолмен ретті қоз,алтатын потенциал айырымын туғызатын күш.

Электр қозғаушы күш тоқ көзінің энергетикалық және ондағы бөгде күшінің әсерін сипаттайтын шама.

Толық тізбек үшін Ом заңы тоқ көзі бар тізбектегі токтың күші ЭҚҚ ге тура пропорционал, ал сыртқы және ішкі кедергілерінің қосындысына керң пропорционал. . Егер тізбекте бірнеше ЭҚҚ болса жалпы ЭҚҚ күшін тапқанда мынадай ережені қолданамыз: қалауымызша алынған контурдағы айналып өту бағыты тоқ көзіндегі тоқтын бағытымен бағыттас болса ЭҚҚ он, ал керісінше болса теріс таңбамен алу керек. Тоқ көзінде токтың бағыты теріс полюстең он полюске бағытталады.

№43. Электр тогы. Ток күші және токтың тығыздығы. Тұрақты токтың болу шарты

Электр тогы – зарядтардың бағытталған қозғалысы.

Ток күші – скалярлық шама, бет арқылы өтетін зарядтың уақыт бойынша алынған туындысы: І = dq/dt.

Токтың тығыздығы – векторлық шама, өткізгіштің көлденең қимасы арқылы өтетін токтың таралуын сипаттайтын шама, бағыты оң зарядтың бағытымен сәйкес алынады: j = dI/dS немесе j = enV.

Тұрақты ток - шамасы мен бағыты уақыт бойынша өзгермейтін ток: І = q/t.

Тұрақты токтың болу шарты: тұйықталған тізбек, токты тасымалдайтын еркін зарядтар, ЭҚК.

Джоуль-Ленцзаңы.

Токтыңөткізгішпенөтукезінде ток тасушылардыңөзаражәнеортаныңкезкелгенбасқабөлшектеріменсоқтығысуысалдарынанэнергияныңшашырауыболады. Егер ток қозғалмайтынөткізгішөтсе, ондабарлықdAжұмысөткізгіштіқыздыруғажұмсалады ( dQжылуыныңбөлінуіне).

Энергияныңсақталузаңыбойынша: dA=dQ

I тұрақтытоктыңәсеріненэлектрліккедергісі R өткізгіштіңбарлықкөлемібойынша 0-ден t-ғадейінгіуақытаралығындабөлінетін Q жылумөлшеріналдыңғыөрнектіинтегралдауарқылытабамыз:

Джоуль-Ленцзаңы (интегральдыформада): тізбектіңбөлігіндетұрақтыэлектртогыменбөлінетінжылумөлшері, ток күшініңквадратыныңоныңөтууақытынажәне осы тізбектіңбөлігініңэлектрліккедергісінекөбейтіндісінетең.

ӨткізгіштеdV=dSdLцилиндрліккөлемдібөліпаламыз ) цилиндр өсітоктыңбағытымендәлкеледі). Бұлкөлемніңкедергісі . Джоуль –Ленцзаңыбойынша осы көлемдеdtуақытішінде, бөлінетінжылумөлшері

(интегральдыформада)

Токтың w меншіктіжылулыққуатыдегшенімізуақытбірлігіндекөлембірлігіндегібөлінетінжылумөлшері:

Ом заңының дифференциальдықформасын( )және  анықтаманыпайдаланып, дифференциальдықформадағы Джоуль –Ленц заңыналамыз.

дифференциальдықформада

Электр тогыныңжылулықәсеріжарықтандыруда, қыздырушамдарында, электрлікдәнекерлеуде, электрқыздырғышприборлардат.б. пайдалынады.

Ом заңы. Электр кедергісі.

Тізбектіңбіртектібөлігіүшін (ток көзііменқамтамасызетілмеген ): біртеті металл өткізпенағатын ток күшіөткізгішұштарындағыкернеугепропорционал (Ом заңыныңинтегралдықформасы).

(Ом заңыныңинтегралдықформасы)

Пропорционалдық коэффициент R өткізгіштіңэлектрліккедергісі депаталады.

Ом заңының дифференциальдықформасы( )

46.Кедергісі R тізбек бөлігінде тұрақты I ток күші өткенде, Δt уақыт аралығында тасымалданатын заряд Δq: Δq=I Δt Сол Δq зарядты тасымалдағанда, электр өрісі А жұмыс атқарады: А= ΔqU=I^2R Δt=IU Δt=U^2 Δt/R Өлшем бірліктері А - Дж І - А R - Ом U - В Δt - с Δq - Кл Бұл жұмыс ток жұмысы деп аталады. Өлшем бірлігі Джоуль. Ток жұмысы нəтижесінде өткізгіз қызып, Q жылу мөлшерін шығаруы мүмкін (Джоуль - Ленц заңы) Q=A=I^2Rt Ендi токтын қуаты N=A/ Δt=I^2R=IU=U^2/R N-Вт I-А R-Ом U-В Δt-с A-Дж Ток қуатының өлшем бірлігі Ватт

1) Қозғалыстың кинематикалық сипаттамасы. Радиуыс-вектор. Орын ауыстыру. Жол. Жылдамдық және Үдеу. Нормаль және жанама Үдеу. Бұрыштық жылдамдық және Бұрыштық үдеу. Бұрыштық және сызықтық сипаттамалардың арасындағы байланыс.

Қозғалыстың кинематикалық сипаттамаларына: Радиус-вектор, үдеу, жол, жылдамдық т.б. сипаттамалар жатады.

Радиус векторы кордината басынан қарастырылып отырған нүктеге дейінгі жүргізілген вектор.

Жол.Дененiң траектория бойымен жүрiп өткен ара қашықтығын жол   деп атайды.

Орын ауыстыру.Дененiң бастапқы және соңғы орындарын қосатын векторды орын ауыстыру  деп атайды.

Жылдамдық.Қозғалыстың екпiндiлiгiн, шапшаңдығын және бағытын анықтайтын физикалық векторлық шаманы жылдамдық деп атайды. Өлшем бірлігі     

Үдеу веккторлық шама, қозғалыс жылдамдығының өзгеру шапшандығын сипаттайтын шама.

Жылдамдықтың модулi бойынша өзгеру шапшаңдығын сипаттайтын үдеу құраушысын тангенциал немесе жанама үдеу деп атайды.

.

Тангенциал үдеу траекторияға жанама бойымен бағытталады.

Дененiң жылдамдығының бағытының өзгеру шапшаңдығын сипаттайтын үдеудi нормаль үдеу деп атайды.

.

Жазық қозғалыс кезiндегi дененiң толық үдеуiнiң модулi:

.

Бұрыштық жылдамдық бұрыштық орын  ауыстырудың осы орын ауыстыруға кеткен уақытқа қатынасына тең. Өлшем бірлігі  .

.        

Бұрыштық үдеу бұрыштық жылдамдықтың уақыт бойынша бірінші туындысына тең векторлық шама:                

Сызықтық және бұрыштық жылдамдықтар арасындағы байланыс:

  н/е