- •Разность потенциалов
- •20. Электростатическая теорема Гаусса при наличии диэлектриков. Напряженность электростатического поля внутри диэлектрика.
- •29. Закон сохранения заряда. Два аспекта закона сохранения заряда. Дифференциальная формулировка закона.
- •30. Закон Ома. Дифференциальная форма закона Ома. Электрическое поле внутри проводника с током и вблизи его поверхности.
- •31. Сторонние силы. Природа эдс. Закон Ома для замкнутой цепи и неоднородного участка цепи
- •32. Закон Джоуля-Ленца. Дифференциальная формулировка закона
- •33. Классическая теория электропроводности. Вывод закона Ома и закона Джоуля-Ленца с помощью классической теории электропроводности.
- •34. Опыты Толмена и Стюарта. Электроны как носители тока в металлах. Эффект Холла
- •36 Эффект Пельтье и эффект Томсона.
- •37 Электропроводность газов. Самостоятельный и несамостоятельный разряды. Типы газовых разрядов и их особенности.
- •38 Электрический ток в вакууме. Явление термоэлектронной эмиссии. Зависимость плотности тока насыщения от температуры. Работа выхода электрона и уровень Ферми
- •39 Закон трех–вторых. Распределение электрического потенциала между электродами.
- •40 Стационарное магнитное поле. Сила Лоренца и сила Ампера.
- •45 Вихревой характер магнитного поля. Векторный потенциал
- •57.Закон электромагнитной индукции Фарадея. Направление индукционного тока, правило Ленца. Принцип действия генератора переменного тока.
- •58.Дифференциальная формулировка закона электромагнитной индукции. Вихревой характер индукционного электрического поля.
- •59.Явление самоиндукции. Индуктивность контура. Электрическая цепь, обладающая активным сопротивлением и индуктивностью.
- •60.Электрическая цепь, обладающая активным сопротивлением и емкостью. Токи зарядки и разрядки конденсатора.
- •61.Электрическая цепь, обладающая активным сопротивлением, емкостью и индуктивностью при гармоническом изменении внешней эдс. Импеданс. Сдвиг фаз между током и напряжением. Резонанс напряжений.
- •62.Мощность переменного тока. Эффективное значение силы тока и напряжения. Коэффициент мощности.
- •63.Спин электрона. Гиромагнитные эффекты.
- •64.Ток смещения. Порождение магнитного поля переменным электрическим полем. Электромагнитные волны.
- •65.Система уравнений Максвелла и их физический смысл.
- •66.Объёмная плотность энергии электромагнитного поля. Вектор Умова – Пойнтинга.
- •67.Законы электролиза Фарадея.
- •68.Сравнительная характеристика проводимости металлов, диэлектриков и полупроводников. Зонная теория. Собственная и примесная проводимость полупроводников. Явление сверхпроводимости.
- •69.Скин-эффект.
- •70.Принцип действия трансформатора.
68.Сравнительная характеристика проводимости металлов, диэлектриков и полупроводников. Зонная теория. Собственная и примесная проводимость полупроводников. Явление сверхпроводимости.
Зонная теория твёрдого тела — квантовомеханическая теория движения электронов в твёрдом теле.
В соответствии с квантовой механикой свободные электроны могут иметь любую энергию — их энергетический спектр непрерывен. Электроны, принадлежащие изолированным атомам, имеют определённые дискретные значения энергии. В твёрдом теле энергетический спектр электронов существенно иной, он состоит из отдельных разрешённых энергетических зон, разделённых зонами запрещённых энергий. Согласно постулатам Бора, в изолированном атоме энергия электрона может принимать строго дискретные значения (также говорят, что электрон находится на одной из орбиталей).В случае нескольких атомов, объединенных химической связью (например, в молекуле), электронные орбитали расщепляются в количестве, пропорциональном числу атомов, образуя так называемые молекулярные орбитали. При дальнейшем увеличении системы до макроскопического кристалла (число атомов более 1020), количество орбиталей становится очень большим, а разница энергий электронов, находящихся на соседних орбиталях, соответственно очень маленькой, энергетические уровни расщепляются до практически непрерывных дискретных наборов — энергетических зон. Наивысшая из разрешённых энергетических зон в полупроводниках и диэлектриках, в которой при температуре 0 К все энергетические состояния заняты электронами, называется валентной зоной, следующая за ней — зоной проводимости. В металлах зоной проводимости называется наивысшая разрешённая зона, в которой находятся электроны при температуре 0 К.В основе зонной теории лежат следующие главные приближения:[1]
Твердое тело представляет собой идеально периодический кристалл.
Равновесные положения узлов кристаллической решетки фиксированы, то есть ядра атомов считаются неподвижными (адиабатическое приближение). Малые колебания атомов вокруг равновесных положений, которые могут быть описаны как фононы, вводятся впоследствии как возмущение электронного энергетического спектра.Многоэлектронная задача сводится к одноэлектронной: воздействие на данный электрон всех остальных описывается некоторым усредненным периодическим полем.Ряд явлений, по существу многоэлектронных, таких, как ферромагнетизм, сверхпроводимость, и таких, где играют роль экситоны, не может быть последовательно рассмотрен в рамках зонной теории. Вместе с тем, при более общем подходе к построению теории твердого тела оказалось, что многие результаты зонной теории шире ее исходных предпосылок.
Полупроводники́ — материалы, которые по своей удельной проводимости занимают промежуточное место между проводниками и диэлектриками и отличаются от проводников сильной зависимостью удельной проводимости от концентрации примесей, температуры и воздействия различных видов излучения. Основным свойством этих материалов является увеличение электрической проводимости с ростом температурыПолупроводниками являются вещества, ширина запрещённой зоны которых составляет порядка нескольких электрон-вольт (эВ). Например, алмаз можно отнести к широкозонным полупроводникам, а арсенид индия — к узкозонным. К числу полупроводников относятся многие химические элементы (германий, кремний, селен, теллур, мышьяк и другие), огромное количество сплавов и химических соединений (арсенид галлия и др.). Почти все неорганические вещества окружающего нас мира — полупроводники. Самым распространённым в природе полупроводником является кремний, составляющий почти 30 % земной коры.В зависимости от того, отдаёт ли примесной атом электрон или захватывает его, примесные атомы называют донорными или акцепторными. Характер примеси может меняться в зависимости от того, какой атом кристаллической решётки она замещает, в какую кристаллографическую плоскость встраивается.Проводимость полупроводников сильно зависит от температуры. Вблизи температуры абсолютного нуля полупроводники имеют свойства диэлектриков.