1.Явища змочування і капілярності в живій природі й техніці.

2.Електропровідність напівпровідників.Власна і домішкова провідність напівпровідників.

3.З якою силою діє магнітне поле індукцією 10мТл на провілник,у якому сила струму 50 а,якщо довжина активної частини провідника 0,1 м.Лінії індукції поля і струм взаємно перпендикулярні.№ 831

Розвязок:

Дано:

1......................

Змочування. Капілярні явища

Для води поверхнево-активними речовинами є етиловий спирт, ефір, мило, різні пральні порошки. У процесі прання білизни значення s(- коефіцієнт поверхневого натягу рідини) зменшується як через нагрівання рідини, так і внаслідок введення мийних засобів. Якщо рідина межує з її парою, то взаємодії між молекулами слабкіші і їх можна не враховувати. Коли поверхневий шар рідини межує з твердим тілом, то взаємодію молекул рідини і твердого тіла слідвраховувати. У повсякденному житті можна спостерігати, що крапля води розпливається по чистій поверхні скла (рис. 3.3.8, а), але не розпливається по забрудненій жиром поверхні і має при цьому форму майже правильної кулі (рис. 3.3.8, б). У першому випадку говорять, що вода змочує поверхню, у другому - не змочує.

Якщо взаємодія молекул рідини менша, ніж їх взаємодія з молекулами контактного твердого тіла, то маємо випадок змочування і навпаки, коли ця взаємодія більша - незмочування.

Інтенсивність змочування характеризується кутом змочування Q, який утворюється між дотичною до поверхні рідини і поверхнею твердого тіла. Відлік кута виконують у бік рідини (рис.3.3.9, а, б). Якщо   - поверхня тіла змочувана, а якщо   - незмочувана.

Якщо межа розділу вертикальна, поверхня рідини у разі змочування має увігнуту форму (рис. 3.3.9, а). Поверхня рідини тіла внаслідок незмочування має опуклу форму (рис. 3.3.9, б).

Явища змочування і незмочування відіграють важливе значення в побуті і техніці, якби вода не змочувала тіло людини, то марним було б купання. Добре змочування потрібне під час фарбування і прання, паяння, збагачення руд цінних порід та інших технічних процесів.

Явище змочування і незмочування виявляється у піднятті і спусканні рідини в тонких трубках (капілярах). Розглянемо капілярні явища.

Нехай рідина змочує стінки капіляра вздовж поверхні розділу "рідина - стінки - пара". По дотичній в кожній її точці будуть діяти сили поверхневого натягу. Рівнодійна цих сил напрямлена вгору і буде піднімати рідину в капілярі. У широких трубках таке явище не спостерігається через мале значення рівнодійної сил поверхневого натягу, які через великий радіус кривизни поверхні напрямлені переважно в площині поверхнірідини. Підняття рідини в капілярі припиниться тоді, коли сила тяжіння піднятого стовпа рідини зрівноважить силу поверхневого натягу:

F_пов = F_тяж.                                      (4)

Сила поверхневого натягу F_пов = 2prs. Сила тяжіння F_т = mg. Оскільки m = rV = rpr² h, рівність (4) набуде вигляду:

2prs = rpr²hg.                                 (5)

Якщо рідина не змочує капіляр, то в цьому разі рівень рідини в ньому буде нижчим від рівня рідини в посудині. Капілярні явища мають велике значення в природі і техніці. Завдяки цим явищам відбувається проникнення вологи з ґрунту в стебла і листя рослин. Саме в капілярах відбуваються основні процеси, пов'язані з диханням і живленням організмів. У тілі дорослої людини приблизно 160·10⁹капілярів, загальна довжина яких сягає 60 - 80 тис. км.

У будівництві враховують можливість підняття вологи по капілярних порах будівельних матеріалів. Для захисту фундаменту і стін від дії ґрунтових вод та вологи застосовують гідроізоляційні матеріали: толь, смоли тощо.

Завдяки капілярному підняттю вдається фарбувати тканини.

Часто капілярні явища використовують і в побуті. Застосування рушників, серветок, гігроскопічної вати, марлі, промокального паперу можливе завдяки наявності в них капілярів.

2....................

.Напівпровідни́к — матеріал, 0%95%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%BF%D1%80%D0%BE%D0%B2%D1%96%D0%B4%D0%BD%D1%96%D1%81%D1%82%D1%8C"електропровідність якого має проміжне значення між провідностями 0%9F%D1%80%D0%BE%D0%B2%D1%96%D0%B4%D0%BD%D0%B8%D0%BA_(%D1%84%D1%96%D0%B7%D0%B8%D0%BA%D0%B0)"провідника та 0%94%D1%96%D0%B5%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80%D0%B8%D0%BA%D0%B8"діелектрика і відрізняються від провідників сильною залежністю питомої провідності від концентрації домішок, температури і різних видів випромінювання. Основною властивістю цих матеріалів є збільшення електричної провідності з ростом температури .

Напівпровідниками є речовини, ширина забороненої зони яких складає порядку декількох 0%95%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%BD%D0%B2%D0%BE%D0%BB%D1%8C%D1%82"електронвольт (еВ). Наприклад, 0%90%D0%BB%D0%BC%D0%B0%D0%B7"алмаз можна віднести до широкозонних напівпровідників, а 0%90%D1%80%D1%81%D0%B5%D0%BD%D1%96%D0%B4_%D1%96%D0%BD%D0%B4%D1%96%D1%8E&action=edit&redlink=1"арсенід індію — до вузькозонних. До числа напівпровідників належать багато 0%9F%D1%80%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%B0_%D1%80%D0%B5%D1%87%D0%BE%D0%B2%D0%B8%D0%BD%D0%B0"простих речовин 0%A5%D1%96%D0%BC%D1%96%D1%87%D0%BD%D0%B8%D0%B9_%D0%B5%D0%BB%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D1%82"хімічних елементів (0%93%D0%B5%D1%80%D0%BC%D0%B0%D0%BD%D1%96%D0%B9"германій, 0%9A%D1%80%D0%B5%D0%BC%D0%BD%D1%96%D0%B9"кремній, 0%A1%D0%B5%D0%BB%D0%B5%D0%BD"селен, 0%A2%D0%B5%D0%BB%D1%83%D1%80"телур,0%90%D1%80%D1%81%D0%B5%D0%BD"арсен та інші), величезна кількість сплавів і хімічних сполук (0%90%D1%80%D1%81%D0%B5%D0%BD%D1%96%D0%B4_%D0%B3%D0%B0%D0%BB%D1%96%D1%8E"арсенід галію та ін.).

Залежно від того, чи віддає домішковий атом електрон або захоплює його, його називають донорними або акцепторними. Характер домішки може змінюватися в залежності від того, який атом решітки вона заміщує, в яку кристалографічну площину вбудовується.

Провідність напівпровідників сильно залежить від температури. Поблизу абсолютного нуля температури напівпровідники мають властивості діелектриків.

При підвищенні температури ймовірність збудження 0%95%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%BD"електрона у зону провідності зростає за 0%95%D0%BA%D1%81%D0%BF%D0%BE%D0%BD%D0%B5%D0%BD%D1%82%D0%B0"експоненційним законом. Саме цим фактом зумовлене збільшення 0%95%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%BF%D1%80%D0%BE%D0%B2%D1%96%D0%B4%D0%BD%D1%96%D1%81%D1%82%D1%8C"електропровідності 0%92%D0%BB%D0%B0%D1%81%D0%BD%D0%B8%D0%B9_%D0%BD%D0%B0%D0%BF%D1%96%D0%B2%D0%BF%D1%80%D0%BE%D0%B2%D1%96%D0%B4%D0%BD%D0%B8%D0%BA"власних напівпровідників.

Ще більше на електропровідність напівпровідників впливають 0%9B%D0%B5%D0%B3%D1%83%D1%8E%D1%87%D0%B0_%D0%B4%D0%BE%D0%BC%D1%96%D1%88%D0%BA%D0%B0"домішки — 0%94%D0%BE%D0%BD%D0%BE%D1%80%D0%B8_%D0%B5%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%BD%D1%96%D0%B2"донори й 0%90%D0%BA%D1%86%D0%B5%D0%BF%D1%82%D0%BE%D1%80_%D0%B5%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%BD%D0%B0"акцептори. (легко 0%86%D0%BE%D0%BD%D1%96%D0%B7%D0%B0%D1%86%D1%96%D1%8F"іонізуються, віддаючи електрони в зону провідності чи забираючи їх із валентної зони). 

В залежності від концентрації домішок напівпровідники діляться на 0%92%D0%BB%D0%B0%D1%81%D0%BD%D0%B8%D0%B9_%D0%BD%D0%B0%D0%BF%D1%96%D0%B2%D0%BF%D1%80%D0%BE%D0%B2%D1%96%D0%B4%D0%BD%D0%B8%D0%BA"власні (без домішок), 0%9D%D0%B0%D0%BF%D1%96%D0%B2%D0%BF%D1%80%D0%BE%D0%B2%D1%96%D0%B4%D0%BD%D0%B8%D0%BA_n-%D1%82%D0%B8%D0%BF%D1%83"n-типу (0%94%D0%BE%D0%BD%D0%BE%D1%80_%D0%B5%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%BD%D0%B0"донори), 0%9D%D0%B0%D0%BF%D1%96%D0%B2%D0%BF%D1%80%D0%BE%D0%B2%D1%96%D0%B4%D0%BD%D0%B8%D0%BA_p-%D1%82%D0%B8%D0%BF%D1%83"p-типу (0%90%D0%BA%D1%86%D0%B5%D0%BF%D1%82%D0%BE%D1%80_%D0%B5%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%BD%D0%B0"акцептори) і компенсовані (концентрація донорів урівноважує концентрацію акцепторів, й напівпровідник веде себе, як власний). При дуже високій концентрації домішок напівпровідник стає 0%92%D0%B8%D1%80%D0%BE%D0%B4%D0%B6%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B9_%D0%BD%D0%B0%D0%BF%D1%96%D0%B2%D0%BF%D1%80%D0%BE%D0%B2%D1%96%D0%B4%D0%BD%D0%B8%D0%BA"виродженим і веде себе, як 0%9C%D0%B5%D1%82%D0%B0%D0%BB"метал.

Провідність зумовлена рухом вільних електронів наз.електронною або n-типу.Наприклад атоми миш яку,сурми,які мають 5 валентних електронів.Акцепторні домішки:атоми індію,галію або інших 3 валентних електрони.Вони зумовлюють діркову провідність або р-типу.

Оскільки кількість електронів дорівнює кількості дірок то питома провідність напівпровідника складається з електронної і дірковою провідності.Носії електричного заряду ,які утворюються при переході електронів із валентної зони в зону провідності наз. Власними носіями,а провідність—власною провідністю.

Білет 14