Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
6. Работа сил поля при перемещении зарядов. Циркуляция вектора напряженности. Потенциальный характер электростатического поля. Эквипотенциальные пов-ти.
Работа, совершаемая эл. полем при перемещении точечного заряда q из одной точки поля, имеющей потенциал 1, в другую, имеющую потенциал 2, А = q( 1 - 2), или где El – проекция вектора напряженности Е на направление перемещения; dl – перемещение. В случае однородного поля формула принимает вид: А = qEl cos, где l – перемещение; - угол между направлениями вектора Е и перемещения l.
Электростатическое поле явл. потенциальным, т.е. работа перемещения заряда между двумя точками не зависит от формы пути, соединяющего эти точки. При перемещении заряда по замкнутому контуру работа равна нулю.
Циркуляция вектора напряженности эл. поля есть вел-на, численно равная работе по перемещению единичного точечного положительного заряда вдоль замкнутого контура. Циркуляция выражается интегралом по замкнутому контуру где El - проекция вектора напряженности Е в данной точке контура на направление касательной к контуру в той же точке.
Теорема о циркуляции: dA =
70. Затухающие колебания контура. Вынужденные колебания и их диф-ое уравнение.
Если R0 то колебания будут затухающие. Амплитуда: . Логарифмический декремент затухания (хар-зует затухание амплитуды):. Добротность (число колебаний,
71. Переменный ток.
Переменный ток – это ток, изменяющийся во времени. Чаще всего применяют синусоидальный переменный ток частотой 50 Гц.
59.Энергия магнитного поля.
Пусть задана цепь, в которой есть ЭДС L и R.При замыкании цепи:
=IR- s , найдем работу источника: А=Idt A=LI2/2=W – собственная энергия тока
55.Магнитный поток. Работа при перемещении конт. с током в магн. поле.
Магнитным потоком Ф через поверхность, ограниченную каким либо контуром площадью S : в случае однородного поля называется величина, равная произведению модуля магнитной индукции на cos угла между и нормалью к контуру: ; в случае неоднородного поля:
fx =I Bl A =fx x =IBlx
56.Возникновение инд. тока.Эл. движ. сила инд. Законы Фарадея и Ленца.
Инд. ток возникает в проводнике в том случае, если проводник или какая-либо его часть пересекает линии магнитной индукции.
Явление эл. магн. инд. заключается в том, что любое изменение магн. потока, сцепленного с контуром , приводит к появлению в контуре ЭДС инд., величина которой прямо пропорц. скорости изменения магн. потока с обратным знаком:
=-dФ/dt
Правило Ленца : инд. направлена так, чтобы магн. поле инд. тока припятствовало изменению магн. потока, сцепленного с этим контуром и создающего ЭДС.
60.Взаимная индукция.
Явление возникновения ЭДС индукции в одном из контуров при изменении силы тока в другом контуре (магн. потока ) называется взаимной индуктивностью.
36.Контактные явления на границе металла с полупроводником.
Полупроводник n-типа. Работа выхода А1 электрона из металла больше работы выхода Аn из полупроводника. При соприкосновении металла с полупроводником электроны с донорных уровней начинут переходить в металл. Приконтактный слой n-полупроводника обеднится электронами и зарядится положительно, а металл – отрицательно. Между металлом и полупроводником образуется двойной электрический слой. Вследствие сравнительно(с контактом Ме-Ме) малой концентрации электронов проводимости в полупроводнике толщина контактного слоя в нем в 10000 раз больше чем в металле.В контактном слое полупроводника почти нет свободных электронов и его электрическое
72. Уравнения Максвелла в дифференциальной и интегральной формах.
(связь с изменением вектора во времени), (показывает, что источником вектора служат сторонние
28. Расщепление энергетических уровней валентных электронов и возникновение энергетических зон при образовании кристаллической решетки.
Зоны энергии в кристаллах подразделяются на:
1) полностью занятые электронные зоны (валентные зоны), образованные из энергетических уровней электронов внутренних оболочек свободных атомов.
2) частично или целиком заполненные зоны (зоны проводимости), уровнои энергии в которых соответствуют энергиям внешних коллективизированных электронов изолированных атомов (ионов). Переход электрона из одной зоны в другю осуществляется
путем поглощения или отдачи им энергии, достаточной для переброса электрона через запрещенную зону.
В металлах при комнатной температуре энергетические уровни в зоне проводимости заняты не полностью, что обуславливает в свою очередь хорошую электропроводность металлов. В изоляторах первая незаполненная зона отделена от нижней целиком заполненной зоны широкой запрещенной зоной. Пробой
29. Вырождение электронного газа. Статистика Ферми.
Носителями тока в металлах являются электроны проводимости, возн. вследствие того, что валентные электроны атомов металла явл. обощенными.т.е. не принадлежащими определенному атому. В классическом приближении эти электроны рассматриваются как идеальный газ, частицы кот обладают тремя степенями свободы. В более строгом приближении электронный газ как вырожденный квантовый газ, подчиняющийся статистике Ферми-Дерака. В классическом приближении число e проводимости в 1см³ одновалентного Ме принимается равным n = D NA/A. где D – плотность.По порядку
n ~ 1022-1023.
Статистика Ферми-Дерака.
Вырождением идеальных газов называется отклонение их свойств от свойств обычных газов, вызванное квантовыми свойствами систем частиц. Вырождение газов становиться существенным при весьма низких температурах и больших прлотностях.
При e-μ/kT>>1 функции распределения Ферми-Дерака и Бозе-
73. Электромагнитные волны. Уравнение. Свойства. Вектор Умова – Пойтинга.
Существование эл.м. волн вытекает из уравнений Максвелла. В случае однородной нейтральной (=0) непроводящей (j=0) среды с постоянными проницаеиостями
, ,
,
, , (1)
, , (2)
у-е получили взяв ротор от обеих частей (1)
у-е получили взяв ротор от обеих частей (2)
Полученные уравнения неразрыано связаны друг с другом и представляют собой типичные волновые у-я. Электромагн. поля могут существовать в виде эл.м. волн, фазовая скорость которых равна: . В вакууме
(т.е. при ) скорость волн совпадает со скоростью света.
Плоская электромагнитная волна.
Ейнштейна переходят в классическую функцию вырождения.
В системах частиц, описываемых антисимметричными волновыми функциями,осущ. распределение Ферми-Дерака. Этой статистикой описывается поведение частиц-фермионов (электроны, протоны, нейтроны и др.) – частиц, подчиняющихся принципу запрета Паули и имеющих полуцелый спин. В таких системах частиц в одном квантовом состоянии может находиться не более одной частицы. Решение задачи о наиболее вероятном распределении частиц по состояниям, при условии сохранения полной энергии системы и полного числа ее частиц, приводит к функции распределения Ферми-Дирака:
ni =ΔNi(Wi)/Δgi = 1/( e(E-Ef)/kT+1) = ΔN/Δz, т.е число e, приходящихся на одно состояние.
Для описания плоской эл.м. волны достаточно взять одну из систем уравнений
,
, , положив компоненты, фигурирующие в другой системе, равными нулю Еz=Hy=0.
,
Колебания электрического и магнитного векторов в эл.м. волне происходят с одинаковой фазой, а амплитуды этих векторов связаны соотношением
эл.м. волны поперечны:
сопротивление значмтельно большое, чем в остальном объеме полупроводника. Такой слой называют «запирающим». Наличие такого слоя является причиной выпрямляющего («вентильного») действия контакта металла с полупроводником на переменный ток. Кроме случая, когда работа выхода электрона из металла больше работы выхода электрона из n-полупроводника ,возможен случай когда n-полупроводник имеет большую работу выхода чем металл (Аn> А1). При этом электроны переходят из металла в полупроводник и сопротивление контактного двойногослоя будет меньше, чем в остальном объемеполупроводника. Контакт металла с таким не образует запирающего слоя и не оказывает выпрямляющего действия на переменные токи.
заряды) - это два уравнения Максвелла в дифференциальной форме. и - это уравнения Максвелла в интегральной форме.
изолятора поэтому возможен только в сильных электрических полях. Кристаллические полупроводники принадлежат к типу твердых тел, у которых, в отличие от изоляторов, запрещенная зона не очень велика, поэтому при Т>0 в них возможен электрический ток.
Если число валентных электронов четно – то металл, если полностью заполненная валентная перекрывается со свободной. Если валентная и свободная не перекрываются, то диэлектрик или полупроводник. Если ширина запрещенной зоны больше либо равна 1эВ, то диэлектрик, если меньше либо равна 0,5 эВ – Полупроводник.
Рассм. химически чистый полупроводник(4группа). Обладают ковалентной связью.
При нагреве или действии поля в свободную зону попадают электроны, а валентной зоне появляются вакансии. Возбуждение идет как бы от уровней, нах. между валентной и свободной зонами.
j = e+n+V++e-n-V-
n+=n –; |e+|=|e -|; V=bE
j=enE(b++b-)
σ=en(b++b-) = σ0eΔW/2kT, где ΔW – ширина запрещенной зоны.
=IBS=IФ А=IФ
Работа в магнитном поле всегда определяется А=IФ, где Ф-изменение магнитного потока, сцепленного с контуром.
Из закона Фарадея следует, что перемещенное во времени магн. поле явл. источником электр. поля, циркуляция кот. по замкнутому контуру не равна нулю: Физ. смысл циркуляции– работа по замкнутому пути. Значит эл. полевихревое и силовые линии этого поля замкнуты. Линии этого поля образуют с линиями магнитной индукции левый винт.
۰Е= -B/t у-е Максвела в диф. форме или закон Фарадея.
Наличие контура в переменном поле не обязательно,n все равно будет. Проводник нужен только чтобы обнаружить поле.
в.и.= (- L 12 ) dI/dt L12 может быть и положительным и отрицательным, когда токи совпадают по направлению0, когда несовпадают – 0 . W= L1I12/2 + L2I22/2 – L12I1I2 На явлении взаимной индуктивности основано действие трансформаторов.
.
Теорема о циркуляции позволяет определить характер поля: если поле потенциально, то циркуляция вектора напряженности равна 0, если не равна 0, то поле наз-ся вихревым.
Эквипотенциальной поверхностью наз-ся такая пов-ть, все точки к-рой обладают одним и тем же значением потенциала. Так же как и силовых линий, эквипотенциальных пов-тей может быть построено бесконечно много.
Т.к. все точки эквипотенциальной пов-ти имеют одинаковый потенциал, перемещение заряда по этой пов-ти не требует работы (работа пропорциональна разности потенциалов). Но работа пропорциональна косинусу угла между перемещением и силой, поэтому сила, а значит и напряженность, всегда перпендикулярна к эквипотенциальной пов-ти. Т.о., эквипотенциальные пов-ти всегда перпендикулярны силовым линиям (см. рис.).
Эквипотенциальные пов-ти Силовые линии
которое совершит система прежде чем ее амплитуда уменшится в e раз):
Если на контур воздействовать внешней периодической э.д.с. то возникнут вынужденные колебания. Их уравнения: t.
- закон Ома для переменного тока. <p>=IUcos - мощность в цепи переменного тока.
LI2/2=ФI/2=Ф2/2L=WL A=W=0n2 lS·I2/2 nI=H W= (0H2/2)· lS W/lS= м =0H/2 = BH/2 = B2/20 м–плотность энергии магнитного поля