10. Жартылай өткізгіштердің электр өткізгіштігі. Жартылай өткізгішті диодтар мен транзисторлар.

р-n – ауысуылар тек қана тамаша түзетілген қасиеттерге ғана ие емес, сонымен қатар күшейту үшін де қолданылады, егер схемаға кері байланысты енгізетін болсақ, онда электрлік тербелістердің генерациясы үшін де енгізу керек. Осы мақсаттарды жүзеге асыруға арналған приборлар жартылай өткізгішті триодтарнемесетранзисторлар деп аталады. 1949 жылы ойлап табылған транзисторлар XX ғасырдағы ең мәнді ойлап табылған болып есептеледі және 1956 жылы Нобель премиясымен мараппатталған болатын.

Әртүрлі өткізгіштермен алмасу облысына байланысты транзисторлар   немесе   типті болуы мүмкін. Мысал үшін   типті триодты қарастырайық. База (транзистордың ортаңғы бөлігі), эмиттер   және коллектор (өткізгіштері басқа типті базаның екі жағында жатады) болып есептелетін, триодтың жұмысшы «электродтары» схемаға түзетілмейтін түйісулер – металдық өткізгіштер арқылы қосылады. Эмиттер мен база арасына тұрақты ығыстыратын кернеу тура бағытта, ал база мен коллектор арасына - тұрақты ығыстыратын кернеу кері бағытта тіркеледі. Күшейтілетін ауыспалы кернеу R_кір кіріс кедергісіне беріледі, ал күшейтілген – R_шығ шығыс кедергісінен алынады.

Эмиттер тізбегіндегі токтың өтуіне негізінен кемтіктердің (олар ток тасушының негізі) қозғалысы себепші болады және база облысына - «дәрі жіберумен» - инжекциямен – шығарылып салынады. Базаға енген кемтіктер коллектор бағыты бойынша диффундируют, және де базаның біраз қалыңдау кезінде инжектірленген кемтіктердің біраз бөлігі коллекторға жетеді. Мұнда ауысудың ішінді қозғалатын (теріс зарядталатын коллекторға тартылады) өріс кемтіктерді алып қалады, соның салдарынан коллектордың тогы өзгереді. Осыдан, эмиттер тізбегіндегі токты қалай өзгертсе, коллектор тізбегіндегі ток солай өзгереді.

Эмиттер мен база арасына ауыспалы кернеуді тіркеу арқылы, коллектор тізбегінде - ауыспалы ток, ал шығыс кедергісінде – ауыспалы кернеу аламыз.

Кернеу шамасы р-n – ауысуының қасиеттеріне, жүктелген кедергісіне және Б_к батарея кернеуіне тәуелді. Әдетте R_шығ  >>R_кір, сондықтан U_шығ >> U_кір (күшейту 10000-ға жетуі мүмкін). R_шығ  ерекшеленген ауыспалы токтыңқуаты эмиттер тізбегіне жұмсалатыннан үлкен болуы мүмкін, онда транзистор қуаттың күшейтілуін береді.

11. Арнайы салыстырмалылық теориясының элементгері. Галилей түрлендірулері. Галилейдің салыстырмалылық принципі. Үдеудің сақталымы (инвариантылығы). Релятивистік механика. Эйнштейн постулаттары. Лоренц түрлендірулері.

Салыстырмалық принципі. Галилей түрлендірулері. Қозғалмайтын жұлдыздар сферасына қатысты бірқалыпты ілгерлемелі түзу сызықты қозғалатын барлы санақ жүйелерінде механикалық құбылыстар бірдей өтеді.

Ауырлық өрісі өте аз деп есептелік. Осындай санақ жүйелерінде Ньютон заңдары орындалады және олар инерциялдық санақ жүйелері деп аталады.

Галилей ең алғаш рет ұсынған барлық инерциялды санақ жүйелерінде механикалық құбылыстар бірдей өтеді деген тұжырым, Галилейдің салыстырмалық принципі деп аталады.

Қатты дененің ең қарапайым қозғалысы, оның бірқалыпты түзу сызықты ілгерлемелі қозғалысы болып табылады. Қатты дененің қарапайым қозғалысыда бірқалыпты түзусызықты ілгерлемелі қозғалысы болады. Санақ жүйелерінің біреуін шартты түрде қозғалмайтын, ал екіншісін қозғалатын деп аламыз. Әрбір санақ жүйесіне декарттық координат жүйесін енгіземіз. Қозғалмаайтын К санақ жүйесіндегі координанттарды (x, y, z), ал қозғалатын K' санақ жүйесіндегі координаттарды (x', y', z') деп белгілейік. K' жүйесі К жүйесіне қатысты жылдамдықпен қозғалсын делік.

Қазғалатын санақ жүйесі қозғалмайтын санақ жүйесіне қатысты әрбір уақыт мезетінде белгілі бір орынға ие болады.

Сурет 2.1

x, y, z координаталары x', y', z' кординаталымен қайсы бір Р ушін мыныдай байланыста болады:

x’ = x – vt, y’ = y, z’ = z, t’ = t (2.9).

Осы формулалар Галилей түрлендірулері деп аталады.

Егер қозғалмайтын санақ жуйесі ретінде K' жүйесін алсақ, онда Галилей түрлендірулері мыны түрде болады:

X = x' + vt', y = y', z = z', t = t' (2.10).

Турлендірулердің инварианттары. Координаталарды түрлендірген кезде сандық мәндерін өзгертпейтін шамалар, түрлендірулердің инварианттары деп аталады..

Ұзындықтың инварианттылығы.. Ұзындық – Галилей түрлендірулерінің инварианты болып табылады:

(2.11).

Бірдей уақыттылық ұғымының абсолюттік сипаты.

Уақыт интервалының инварианттылығы. Уақыт – Галилей түрлендірулерінің инварианты болып табылады:

. (2.12)

Жылдамдықтарды қосу. K' санақ жүйесінде В материалдық нүктесі қозғалсын, оның қозғалмайтын санақ жүйесіндегі жылдамдығының проекциялары мынаған тең:

U_x=U_x'+v, U_y=U_y', U_z=U_z', (2.13)

Бұл формулалар классикалық механикадағы жылдамдықтарды қосу ережесі болып табылады.

Удеудің инварианттылығы. Алдыңғы өрнекті екенін ескере отырып дифференциалдасақ, мынаны аламыз:

, , . (2.14)

Бұл формулалар Галилей түрлендірулеріне қатысты үдеудің инварианттылығын көрсетедеі.

Ньютон немесе классикалық механика тек вакуумдағы жарық жылдамдығынан өте аз жылдамдықпен қозалатын денелер үшін дұрыс. Жарық жылдамдығына жуық жылдамдықпен қозғалатын денелер үшін Эйнштейн релятивистік механиканы жасады, арнайы салыстырмалық теория талаптарын ескеретін механика (1905 ж.).

Осы теорияның негізін екі постулат құрайды, олар Эйнштейннің салыстырмалылық принципі және жарық жылдамдығының тұрақтылық принципі деп аталады. Бірінші заңға сәйкес табиғаттағы барлық заңдар инерциалдық санақ жүйелерінде бірдей өтеді.Жарық жылдамдығының тұрақтылық принципі вакуумдағы жарық жылдамдығы барлық инерциалдық санақ жүйелеріңде жарық көзі мен қабылдаушы жылдамдықтарына байланыссыз бірдей болады.

Төртөлшемді кеністік. Әлемдік нүкте.Әлемдік сызык.

Екі әлемдік нүктенің арақашықтығының квадраты расстояния между двумя мировыми точками ( ) мына формуламен анықталады:

(6.1)

Лоренц түрлендірулері. Екі инерциалдық санақ жүйелерін К және K' деп бегілейік ( 7 сурет). K' жүйесі K жүйесіне қатысты жылдамдықпен қоэғалсын. и x және x' остері векторымен бағытталсын, y және y', z және z' остері бір-біріне параллель болсын делік. Салыстырмалылық принципіне сәйкес K және K' мүлдем бірдей.

Рис. 6.1

Галилей түрлендірулерінен жылдамдықтарды қосу ережесі шығады:

. (6.2)

Бұл заң жарық жылдамдығының тұрақтылық принципімен қарама-қайшы келеді. Шындығында егер K' жүйесінде жарық сигналы векторы бағытында c жылдамдықпен (6.2) сәйкес K жүйесінде сигнал жылдамдығы c+v тең , c артық болады Осыдан Галилей түрлендірулері басқа формулалармен ауыстырылуы керктігі шығады. Осы формулалар:

. (6.3)

(6.3) Лоренц түрлендірулері.

Егер (6.3) штрихталған шамаларға қатысты шешсек, онда K жүйесінен K' жүйесіне көшетін формулаларды аламыз:

. (6.4)

v<<c жағдайында Лоренц түрлендірулері Галилей түрлендірулеріне көшеді.

Түрлндіру инварианттары. Әрбір оқиғаға төртөлшемді кеңістікте с әлемдік нүктесін координаталары ct, x, y, z беруге болады. Бір оқиғаның координаталары ct, x₁, y₁, z₁, екіншісінікі ct, x₂, y₂, z₂ болсын. деп белгілесек;

K жүйесінде арақашықтық квадраты формуласымен (6.1)анықталсын. K'жүйесіндегі сол арақашықтық квадраты мынаған тең:

. (6.5)

(6.4) сәйкес (6.5) апарып қөйсақ, мынаны аламыз , ендеше

.

Сонымен, екі оқиғаның барлығы бір инерциалды санақ жүйесінен екіншісіне көшкенде инваринт болады.

Тура солай, оқиға арасындағы уақыт аралығы да оқиғалар аралығына пропорционал:

.

Аралық инвариант болғандықтан меншікті уақыт та инвариант болады, яғни дененің қозғалысы қандай жүйеде болатындығы тәуелсіз.

Релятивті механикадағы жылдамдықтар қосындысының формуласы:

. (6.6)

Егер, v<<c болғанда, (6.6) қатынасы классикалық механиканың жылдамдықтарды қосу формуласына көшеді.

Қозғалыстың релятивистік теңдеуі:

(6.7)

Мына теңдеу Ньютонның жалпы түрдегі теңдеуі болып табылады:

m шамасы, релятивистстік масса; m_o – тыныштық массасы; - релятивистстік импульс деп аталады. Жүйенің релятивистік импульсі

Релятивистік жағдайдағы энергияның сақталу заңы

(6.8)

E_n потенциалдық энергия

(6.9)

Дененің толыө энергиясы деп аталады.

Дене тыныштықта болған кезде (v=0), оның энергиясы

E₀=m_oc²,

тыныштық энергиясы деп аталады

Кинетикалық энергия E_k мына формуламен беріледі

. (6.10)

Релятивисті массаны ескере отырып

,

толық энергияны мына түрде береміз

E=mc². (6.11)

Бұл теңдік физиканың фундаментальды заңдарының бірі болып табылады, оны Эйнштейн қорытып шығарған.

Теңдеуден релятивистік импульсті шығарып тастасақ

және толық энергия

жылдамдық v болса, онда импульс арқылы толық энергия үшін өрнек:

(6.12)

Тұйық жүйенің толық энергиясы сақталады.

Салыстырмалық теориясының негізгі қорытындысы – кеңістік пен уақыт бір-біріментығыз байланыста және олар материяның өмір сүруінің біріккен формасы – уақыт – кеңістік болып табылады.