Шпоры по физике_1 / shpori_el_magn / 8-11,37,38,40и доп

8,9 Потенциал.

Работа пошла на силы взаимодействия между зарядами.

Потенциал  есть работа по перемещению положительного единичного заряда из бесконечности в данную точку поля.

- потенциал точечного заряда.

Теперь переносим заряд из точки 2 в точку 1.

Работа по перемещению заряда в любом поле есть

Потенциал  и разность  измеряется в

37. Трансформаторы и их характеристики. Объяснение работы трансформатора с точки зрения зонной теории проводимости.

Трансформатор представляет собой устройство, предназначенное для преобразования напряжения и силы переменного тока. Он имеет сердечник из мягкого железа или иного магнитно-мягкого ферромагнетика,

10? Электрическое поле в диэлектриках. Поляризация диэлектриков.

О сновным свойством диэлектриков является поляризация.

Поляризация – это явление возникновения дипольного момента в любом объеме диэлектрика, помещенного в электрическое поле. Дипольный момент – векторная величина, равная .

Все молекулы состоят из атомов, атомы и молекулы в целом нейтральны, но центры тяжести их могут не совпадать.

Если центры тяжести совпадают, то молекулы неполярны. Поместим диполь в электрическое поле.

На молекулы действует пара сил (параллельные и не пересекающиеся). Возникает вращающийся момент:

38. Кристаллические диоды и триоды и их характеристики. Тоннельные диоды.

Выпрямляющее действие контактов двух полупроводников (и полупроводников с металлами) широко используют для устройства полупроводниковых диодов, предназначенных для выпрямления и преобразования переменных токов, а также и для других целей.

Полупроводниковые выпрямители применяются не только для выпрямления обычных технических переменных токов, но и в радиотехнике, для выпрямления и преобразования электрических колебаний высокой частоты (так называемые кристаллические детекторы). Они имеют кристаллик кремния или германия , к которому прижимается тонкое металлическое острие (диаметром в несколько

11. Электрические диполи в эл. поле .Момент сил, действующих на диполь. Энергия диполя в поле.

Пару зарядов жестко связанных между собой называют эл. диполем.

Будем считать что, поле однородно. Наконцы диполя действуют равные по величине силы

F=qE, где Е – напряженность поля. Эти силы направлены в разные стороны и образуют пару сил. Момент этой пары равен M=qElsin. Мы видим , что величина момента пары сил зависит от произведения заряда q на длину диполя l. Это произведение называют моментом диполя. P=ql – вектор.

Энергия диполя, момент которого составляет угол  с направлением поля, равна

Дополнительно. Физические основы эл. эмиссии.

= , <>= где <_e>длина свободного пробега электрона, <v_e> - скорость дрейфа, m^ - эффективная масса.

b_n = - подвижность электрона.

40. Термоэлектронная эмиссия и ее практическое применение. Закон Богуславского-Лэнгмюра.

Для наблюдения термоэлектронной эмиссии может служить пустотная лампа, содержащая два электрода: один — в виде проволоки из тугоплавкого материала (вольфрам, молибден и др.), раскаливаемой током (катод), и другой, холодный электрод, собирающий термоэлектроны (анод). Подобные лампы получили широкое применение в современной радиотехнике для выпрямления переменных током (так называемые вакуумные диоды). Аноду диода чаще всего придают форму цилиндра, внутри которого расположен накаливаемый катод.

Если составить электрическую цепь, содержащую вакуумный диод, источник напряжения и миллиамперметр (рис. 1), то при холодном катоде ток в цепи не возникнет, так как сильно разреженный газ внутри диода (вакуум) не содержит заряженных частиц, и потому электропроводность диода практически равна нулю. Если же раскалить катод диода при помощи дополнительного источника тока до высокой температуры, то миллиамперметр обнаруживает появление тока.

Кривая, изображающая зависимость силы тока в диоде от анодного напряжения (вольт-амперная характеристика), изображена на рис.

Мы видим, что вольт-амперная характеристика электронной лампы оказывается нелинейной, а следовательно, электронная лампа представляет собой пример проводника, не подчиняющегося закону Ома.

С. А. Богуславский и Лэнгмюр независимо друг от друга показали, что зависимость тока диода i от потенциала анода U имеет вид:

где С зависит от формы и размеров электродов. Для плоского диода

о

где — удельный заряд электрона, d — расстояние между катодом

и анодом, S — поверхность катода (равная поверхности анода), —электрическая постоянная .

Формула выражает уравнение кривой 0123 рис. 324. Она носит название закона Богуславского — Лэнгмюра или «закона ³/₂».

Когда потенциал анода становится настолько большим, что все электроны, испускаемые катодом за каждую единицу времени, попадают на анод, ток достигает своего максимального значения и перестает зависеть от анодного напряжения. Плотность тока насыщения , т. е. сила тока насыщения на каждую единицу поверхности катода, характеризует эмиссионную способность катода, которая зависит от природы катода и его температуры.

Проводники в эл. поле.

Проводники – в-ва, у которых имеются свободные заряды и при попадании проводника в_.

Согласно т. Гаусса, если поле внутри = 0  на внутр. Поверхности проводника нет заряда.

= beEn, bE = v_дрейфа  = en

При малом Е величина дрейфа и соответственно b зависит от Е в 1-й степени. Если в проводящей среде имеется z поверхностных зарядов, то электропроводность  = e_b_n_+ e₊n₊b₊

Полярная молекула, помещенная в электрическое поле, поворачивается в нем под действием вращающегося момента таким образом, чтобы ее дипольный момент P расположился вдоль поля (2). В результате диэлектрик поляризуется. На гранях этого диэлектрика появляются связанные заряды.

Поляризация такого рода называется ориентационной. Если молекула неполярная, то в электрическом поле она сначала деформируется (в ней появляется дипольный момент, а затем ориентируется), такая поляризация называется деформационной .

микрон). Такие детекторы позволяют выпрямлять быстропеременные токи, частота которых превышает 10¹⁰ периодов в секунду, что невозможно сделать с помощью электронных ламп.

Очень тонкие р – n -переходы используют для устройства туннельных диодов. Такие диоды могут служить в качестве элементов с отрицательным дифференциальным сопротивлением и могут быть использованы для усиления и генерации электрических колебаний. Они применяются также в качестве быстродействующих переключателей.

Триод или трехэлектродная лампа имеет накаливаемый катод, анод и единственную сетку. Электронный ток в лампе зависит не только от потенциала анода, но и от потенциала сетки относительно катода.

За единицу потенциала измеряется такая величина 1В

Из этой обобщенной формулы следует отношение:

В случае притяжения - знак минус, в случае отталкивания – знак плюс.

- изменение потенциала в каком-либо направлении.

- притяжения

- отталкивания

 является энергетической скалярной характеристикой поля. Е является силовой векторной характеристикой поля. Напряженность должны измерять:

- в системе СИ

Из определения следует , что элементарная работа А равна убыли потенциальной энергии: А = - П. Соотношение между напряженностью E = F/q b потенциалом

 = П/q

или

- оператор Гамильтона.

который несет на себе две обмотки – первичную и вторичную. Концы первичной обмотки подключены к сети питающего переменного тока, а концы вторичной обмотки – к потребителям электрической энергии.

Трансформаторы имеют высокий коэффициент полезного действия, доходящий до 99%