3. Электропроводность. Проводники. Полупроводники.

Способность вещества проводить электрический ток называется электропроводностью.

По электропроводности все вещества делятся на проводники, диэлектрики и полупроводники.

Проводники обладают высокой электропроводностью. Различают проводники первого и второго рода.

К проводникам первого рода относятся все металлы, некоторые сплавы и уголь. В этих проводниках связь между электронами и ядром атома слаба, в результате чего электроны легко покидают пределы атома и становятся свободными.

К проводникам второго рода относятся электролиты, в которых | происходит процесс электролитической диссоциации, разделение молекул на положительные и отрицательные ионы (ионизация). V Направленное перемещение ионов обуславливает электропроводность проводников второго рода, т. е. в проводниках второго рода имеет место ионная проводимость. В проводниках отсутствует электростатическое поле.

К полупроводникам относятся материалы, которые по своим электрическим свойствам занимают промежуточное положение между проводниками и диэлектриками.

Широкое применение в полупроводниковой технике получили такие материалы, как германий, кремний, селен, арсенид галлия и др.

Электропроводность и концентрация носителей зарядов в полу­проводниках зависит от температуры, освещенности, примесей, степени сжатия и т. д.

Электрическая проводимость полупроводника зависит от рода примесей, имеющихся в основном материале полупроводника, и от технологии изготовления его составных частей.

Различают две основные разновидности электрической прово­димости полупроводников — электронную и «дырочную».

4. Электрическая цепь. Электрический ток. Напряжение. Сопротивление.

Основными элементами электрической цепи являются:

1. источник электрической энергии;

2. потребители;

3) устройства для передачи электрической энергии.

В источниках электрической энергии (генераторах, аккумулято­рах, солнечных батареях, термоэлементах и др.) происходит пре­образование различных видов энергии в электрическую.

В генераторах в электрическую энергию преобразуется механи­ческая, тепловая, гидро-, атомная и другие виды энергии. В галь­ванических элементах и аккумуляторах в электрическую энергию преобразуется химическая энергия. Термоэлементы, фотоэлемен­ты, солнечные батареи преобразуют в электрическую тепловую и световую энергию.

Устройствами для передачи электрической энергии от источни­ков к потребителям являются линии электропередачи, провода, кабели и другие проводники. Провод представляет собой метал­лическую проволоку из меди, алюминия или стали, покрытую или не покрытую изолирующим слоем. Изоляция препятствует контакту с токоведущими участками цепей, находящимися под напряжением.

Все основные элементы электрической цепи обладают электри­ческим сопротивлением.

Кроме основных элементов электрические цепи содержат вспо­могательные элементы: предохранители, рубильники, выключа­тели, переключатели, измерительные приборы (амперметры, вольтметры, счетчики) и др.

Электрический ток — это явление упорядоченного (направленного) перемещения заряженных частиц в проводнике под действием электрического поля.

Электрический ток может сущест­вовать только в замкнутой электриче­ской цепи.

За направление тока в замкнутой электриче­ской цепи принимается направление от положи­тельной клеммы источника к его отрицатель­ной клемме по внешнему участку цепи (рис. 2.1).

Таким образом, направление тока противо­положно направлению перемещения элект­ронов в замкнутой цепи. Ток в цепи направлен так, как переме­щались бы положительные заряды.

В неразветвленной электрической цепи (рис. 2.1) ток на всех уча­стках (во всех сечениях) цепи имеет одинаковое значение, в против­ном случае в какой-либо точке электрической цепи накапливались бы заряды, чего не может быть в замкнутой электрической цепи.

Энергия, затраченная на перемещение единицы положительного заряда на каком-либо участке замкнутой цепи, характеризует на­пряжение или падение напряжения на этом участке (внутреннем или внешнем):

Электрическое сопротивление проводника — это противодейст­вие, которое атомы или молекулы проводника оказывают направ­ленному перемещению зарядов.

СопротивлениеR зависит от длины проводника l, площади по­перечного сеченияS и материала проводника р: R=ρ(l/S)

Удельное сопротивление (р) — это сопротивление проводни­ка из данного материала длиной 1 м площадью поперечного сечения 1 мм² при температуре 20 °С