≡×ՄԵՆՈՒ

• Ինտերիեր
• Այգի
• Կահույք
• Շինանյութեր
• Տանիք

Դիմադրության կախվածությունը շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանից: Հաղորդավարի դիմադրության կախվածությունը ջերմաստիճանից: Գերհաղորդունակություն. Գործիքների նախագծման երկու հիմնական տեսակ կա

> Դիմադրության կախվածությունը ջերմաստիճանից

Պարզեք, թե ինչպես դիմադրությունը կախված է ջերմաստիճանիցՆյութերի դիմադրության և դիմադրողականության կախվածության համեմատությունը ջերմաստիճանից, կիսահաղորդչից:

Դիմադրությունը և դիմադրողականությունը հիմնված են ջերմաստիճանի վրա և գծային են:

Ուսուցման առաջադրանք

• Համեմատեք հատուկ և սովորական դիմադրության ջերմաստիճանի կախվածությունը մեծ և փոքր տատանումների համար:

Հիմնական կետերը

• Երբ ջերմաստիճանը փոխվում է 100°C-ով, դիմադրողականությունը (ρ) փոխվում է ΔT-ի հետ՝ p = p 0 (1 + αΔT), որտեղ ρ 0-ը նախնական դիմադրողականությունն է, իսկ α՝ դիմադրողականության ջերմաստիճանի գործակիցը:
• Ջերմաստիճանի լուրջ փոփոխություններով նկատելի է դիմադրողականության ոչ գծային փոփոխություն։
• Օբյեկտի դիմադրությունը ուղիղ համեմատական ​​է կոնկրետ դիմադրությանը, հետևաբար այն ցուցաբերում է նույն ջերմաստիճանի կախվածությունը:

Պայմանները

• Կիսահաղորդիչը էլեկտրական հատկություններ ունեցող նյութ է, որը բնութագրում է այն որպես լավ հաղորդիչ կամ մեկուսիչ:
• Դիմադրողականության ջերմաստիճանի գործակիցը էմպիրիկ արժեք է (α), որը նկարագրում է դիմադրության կամ դիմադրողականության փոփոխությունը. ջերմաստիճանի ցուցիչ.
• Դիմադրողականությունը այն աստիճանն է, որով նյութը դիմադրում է էլեկտրական հոսքին:

Նյութերի դիմադրությունը հիմնված է ջերմաստիճանի վրա, ուստի հնարավոր է հետևել դիմադրողականության կախվածությանը ջերմաստիճանից: Ոմանք կարող են դառնալ գերհաղորդիչներ (զրոյական դիմադրություն) շատ արագ ցածր ջերմաստիճաններախ, իսկ մյուսները՝ բարձր: Ատոմների թրթռման արագությունը մեծանում է ավելի մեծ հեռավորությունների վրա, ուստի մետաղի միջով շարժվող էլեկտրոններն ավելի հաճախ են բախվում և մեծացնում դիմադրությունը։ Դիմադրողականությունը փոխվում է ջերմաստիճանի հետ ΔT:

Սնդիկի որոշակի նմուշի դիմադրությունը հասնում է զրոյի ծայրահեղ ցածր ջերմաստիճանի ինդեքսում (4,2 Կ): Եթե ​​ցուցանիշը այս նշագծից բարձր է, ապա կա դիմադրության հանկարծակի ցատկ, այնուհետև ջերմաստիճանի հետ գրեթե գծային աճ:

p = p 0 (1 + αΔT), որտեղ ρ 0-ը նախնական դիմադրողականությունն է, իսկ α-ն՝ դիմադրողականության ջերմաստիճանի գործակիցը: Ջերմաստիճանի զգալի փոփոխություններով α-ն կարող է փոխվել, և p գտնելու համար կարող է պահանջվել ոչ գծային հավասարում: Այդ պատճառով երբեմն թողնում են նյութի փոփոխության ջերմաստիճանի վերջածանցը (օրինակ՝ α15)։

Հարկ է նշել, որ α-ն դրական է մետաղների համար, իսկ դիմադրողականությունը մեծանում է ջերմաստիճանի հետ։ Սովորաբար ջերմաստիճանի գործակիցը +3 × 10 -3 K -1 է +6 × 10 -3 K -1 մոտավորապես մետաղների համար: սենյակային ջերմաստիճան. Կան համաձուլվածքներ, որոնք հատուկ նախագծված են ջերմաստիճանից կախվածությունը նվազեցնելու համար: Օրինակ, մանգանինում α-ն մոտ է զրոյին։

Մի մոռացեք նաև, որ α-ն բացասական է կիսահաղորդիչների համար, այսինքն՝ նրանց դիմադրողականությունը նվազում է ջերմաստիճանի բարձրացման հետ: Նրանք հիանալի դիրիժորներ են բարձր ջերմաստիճաններ, քանի որ ջերմաստիճանի բարձրացված խառնուրդը մեծացնում է տրանսպորտի հոսանքի համար հասանելի անվճար վճարների քանակը:

Օբյեկտի դիմադրությունը նույնպես հիմնված է ջերմաստիճանի վրա, քանի որ R 0-ն ուղիղ համեմատական ​​է p-ին: Մենք գիտենք, որ բալոնի համար R = ρL/A: Եթե ​​L-ն և A-ն շատ չեն փոխվում ջերմաստիճանի հետ, ապա R-ն ունի նույն ջերմաստիճանային կախվածությունը, ինչ ρ-ն: Պարզվում է:

R = R 0 (1 + αΔT), որտեղ R 0-ը սկզբնական դիմադրությունն է, իսկ R-ը դիմադրությունն է ջերմաստիճանի T փոփոխությունից հետո:

Եկեք նայենք ջերմաստիճանի սենսորի դիմադրությանը: Շատ ջերմաչափեր աշխատում են այս սխեմայի համաձայն: Ամենատարածված օրինակը թերմիստորն է: Այն կիսահաղորդչային բյուրեղ է՝ ուժեղ ջերմաստիճանից կախվածությամբ։ Սարքը փոքր է, ուստի այն արագորեն մտնում է ջերմային հավասարակշռություն մարդկային մասի հետ, որին դիպչում է:

Ջերմաչափերը հիմնված են թերմիստորի ջերմաստիճանի դիմադրության ավտոմատ չափման վրա

Ցանկացած հաղորդիչ նյութի բնութագրիչներից է դիմադրության կախվածությունը ջերմաստիճանից։ Եթե ​​այն պատկերված է որպես գրաֆիկ, որտեղ հորիզոնական առանցքի երկայնքով նշվում են ժամանակային միջակայքերը (t), իսկ ուղղահայաց առանցքի երկայնքով օհմական դիմադրության արժեքը (R), ապա կստացվի կոտրված գիծ: Դիմադրության կախվածությունը ջերմաստիճանից սխեմատիկորեն բաղկացած է երեք բաժիններից. Առաջինը համապատասխանում է մի փոքր տաքացմանը. այս պահին դիմադրությունը շատ փոքր է փոխվում: Դա տեղի է ունենում մինչև որոշակի պահ, որից հետո գծապատկերի գիծը կտրուկ բարձրանում է. սա երկրորդ բաժինն է: Երրորդ և վերջին բաղադրիչը ուղիղ գիծ է, որը բարձրանում է այն կետից, որտեղ կանգ է առել R-ի աճը, հորիզոնական առանցքի նկատմամբ համեմատաբար փոքր անկյան տակ։

Այս գրաֆիկի ֆիզիկական իմաստը հետևյալն է. դիմադրության կախվածությունը հաղորդիչի ջերմաստիճանից նկարագրվում է պարզ, քանի դեռ ջեռուցման քանակությունը չի գերազանցում որոշակի արժեք, որը բնորոշ է տվյալ նյութին: Բերենք վերացական օրինակ՝ եթե +10°C ջերմաստիճանում նյութի դիմադրությունը 10 Օմ է, ապա մինչև 40°C R-ի արժեքը գործնականում չի փոխվի՝ մնալով չափման սխալի սահմաններում։ Բայց արդեն 41 ° C-ում կլինի դիմադրության թռիչք մինչև 70 ohms: Եթե հետագա աճըջերմաստիճանը չի դադարում, ապա յուրաքանչյուր հաջորդ աստիճանի համար կլինի լրացուցիչ 5 ohms:

Այս հատկությունը լայնորեն օգտագործվում է տարբեր էլեկտրական սարքերում, հետևաբար բնական է պղնձի մասին տվյալներ տալ՝ որպես ամենատարածված նյութերից մեկը։ Այսպիսով, պղնձի հաղորդիչի համար յուրաքանչյուր լրացուցիչ աստիճանով ջեռուցումը հանգեցնում է դիմադրության կես տոկոսով բարձրացման։ կոնկրետ արժեքը (կարելի է գտնել տեղեկատու աղյուսակներում, որոնք տրված են 20°C, 1 մ երկարությամբ 1 քառ. մմ հատվածով):

Երբ այն հայտնվում է մետաղական հաղորդիչում, առաջանում է էլեկտրական հոսանք՝ տարրական մասնիկների ուղղորդված շարժում, որոնք լիցք ունեն։ Մետաղի հանգույցներում տեղակայված իոնները չեն կարողանում երկար ժամանակ պահել էլեկտրոնները իրենց արտաքին ուղեծրերում, ուստի նրանք ազատորեն շարժվում են նյութի ողջ ծավալով մեկ հանգույցից մյուսը։ Այս քաոսային շարժումը պայմանավորված է արտաքին էներգիայով՝ ջերմությամբ։

Շարժման փաստը թեև ակնհայտ է, բայց ուղղորդված չէ, հետևաբար չի դիտարկվում որպես հոսանք։ Երբ էլեկտրական դաշտէլեկտրոնները կողմնորոշվում են ըստ դրա կոնֆիգուրացիայի՝ կազմելով ուղղորդված շարժում։ Բայց քանի որ ջերմային էֆեկտը ոչ մի տեղ չի անհետացել, պատահական շարժվող մասնիկները բախվում են ուղղորդված դաշտին։ Մետաղների դիմադրության կախվածությունը ջերմաստիճանից ցույց է տալիս հոսանքի անցման հետ կապված միջամտության չափը։ Որքան բարձր է ջերմաստիճանը, այնքան բարձր է հաղորդիչի R-ը:

Ակնհայտ եզրակացություն. նվազեցնելով ջեռուցման աստիճանը, կարող եք նվազեցնել դիմադրությունը: (մոտ 20°K) ճշգրիտ բնութագրվում է նյութի կառուցվածքում մասնիկների ջերմային քաոսային շարժման զգալի նվազմամբ։

Հաղորդող նյութերի դիտարկված հատկությունը հայտնաբերվել է լայն կիրառությունէլեկտրատեխնիկայում։ Օրինակ, դիրիժորի դիմադրության կախվածությունը ջերմաստիճանից օգտագործվում է էլեկտրոնային սենսորների մեջ: Իմանալով դրա արժեքը ցանկացած նյութի համար՝ հնարավոր է արտադրել թերմիստոր, միացնել այն թվային կամ անալոգային ընթերցման սարքին, կատարել համապատասխան սանդղակի աստիճանավորում և օգտագործել այն որպես այլընտրանք: Ջերմաստիճանի ժամանակակից սենսորների մեծ մասը հիմնված է այս սկզբունքի վրա, քանի որ հուսալիությունը ավելի բարձր է, իսկ դիզայնն ավելի պարզ է:

Բացի այդ, դիմադրության կախվածությունը ջերմաստիճանից հնարավորություն է տալիս հաշվարկել էլեկտրական շարժիչի ոլորունների ջեռուցումը:

Մետաղների դիմադրությունը պայմանավորված է նրանով, որ հաղորդիչում շարժվող էլեկտրոնները փոխազդում են բյուրեղային ցանցի իոնների հետ և կորցնում են էներգիայի մի մասը, որը նրանք ստանում են էլեկտրական դաշտում։

Փորձը ցույց է տալիս, որ մետաղների դիմադրությունը կախված է ջերմաստիճանից։ Յուրաքանչյուր նյութ կարող է բնութագրվել նրա համար հաստատուն արժեքով, որը կոչվում է դիմադրության ջերմաստիճանի գործակից α. Այս գործակիցը հավասար է հաղորդիչի դիմադրողականության հարաբերական փոփոխությանը, երբ այն տաքացվում է 1 Կ-ով: α =

որտեղ ρ 0-ը T 0 = 273 K (0 ° C) ջերմաստիճանում դիմադրողականությունն է, ρ-ը տվյալ ջերմաստիճանում դիմադրողականությունն է: Հետևաբար, մետաղական հաղորդիչի դիմադրողականության կախվածությունը ջերմաստիճանից արտահայտվում է որպես գծային ֆունկցիա. ρ = ρ 0 (1+ αT):

Դիմադրության կախվածությունը ջերմաստիճանից արտահայտվում է նույն գործառույթով.

R = R0 (1+αT):

Մաքուր մետաղների դիմադրության ջերմաստիճանի գործակիցները համեմատաբար քիչ են տարբերվում միմյանցից և մոտավորապես հավասար են 0,004 K-1: Ջերմաստիճանի փոփոխությամբ հաղորդիչների դիմադրության փոփոխությունը հանգեցնում է նրան, որ դրանց ընթացիկ-լարման բնութագիրը գծային չէ: Սա հատկապես նկատելի է այն դեպքերում, երբ հաղորդիչների ջերմաստիճանը զգալիորեն փոխվում է, օրինակ, երբ աշխատում է շիկացած լամպը: Նկարը ցույց է տալիս դրա վոլտ-ամպերի բնութագիրը: Ինչպես երևում է նկարից, ընթացիկ ուժն այս դեպքում ուղիղ համեմատական ​​չէ լարմանը: Այնուամենայնիվ, չպետք է կարծել, որ այս եզրակացությունը հակասում է Օհմի օրենքին։ Օհմի օրենքում ձևակերպված կախվածությունը վավեր է միայն մշտական ​​դիմադրությամբ։Մետաղական հաղորդիչների դիմադրության կախվածությունը ջերմաստիճանից օգտագործվում է տարբեր չափիչ և ավտոմատ սարքերում։ Դրանցից ամենակարեւորն է դիմադրության ջերմաչափ. Դիմադրության ջերմաչափի հիմնական մասը կերամիկական շրջանակի վրա պլատինե մետաղալար է: Լարը տեղադրվում է այնպիսի միջավայրում, որի ջերմաստիճանը պետք է որոշվի: Չափելով այս մետաղալարի դիմադրությունը և իմանալով դրա դիմադրությունը t 0 \u003d 0 ° С (այսինքն. R0),հաշվարկել միջավայրի ջերմաստիճանը վերջին բանաձևով.

Գերհաղորդականություն.Այնուամենայնիվ, նախկինում վերջ XIXՎ. անհնար էր ստուգել, ​​թե ինչպես է հաղորդիչների դիմադրությունը կախված ջերմաստիճանից շատ ցածր ջերմաստիճանների տարածաշրջանում: Միայն XX դարի սկզբին. Հոլանդացի գիտնական Գ.Կամերլինգ-Օննեսին հաջողվել է հեղուկ վիճակի վերածել ամենադժվար խտացրած գազը՝ հելիումը։ Հեղուկ հելիումի եռման կետը 4,2 Կ է: Սա թույլ տվեց չափել որոշ մաքուր մետաղների դիմադրությունը, երբ դրանք սառչում են մինչև շատ ցածր ջերմաստիճան:

1911 թվականին Կամերլինգ-Օնեսի աշխատանքն ավարտվեց խոշոր հայտնագործությամբ։ Ուսումնասիրելով սնդիկի դիմադրությունը նրա մշտական ​​սառեցման ժամանակ՝ նա պարզել է, որ 4,12 Կ ջերմաստիճանում սնդիկի դիմադրությունը կտրուկ իջել է զրոյի։ Այնուհետև նրան հաջողվեց նույն երևույթը դիտարկել մի շարք այլ մետաղների մեջ, երբ դրանք սառչում էին բացարձակ զրոյին մոտ ջերմաստիճանում: Մետաղի ամբողջական կորստի երեւույթը էլեկտրական դիմադրությունորոշակի ջերմաստիճանում կոչվում է գերհաղորդականություն:

Ոչ բոլոր նյութերը կարող են դառնալ գերհաղորդիչներ, սակայն դրանց թիվը բավականին մեծ է։ Այնուամենայնիվ, նրանցից շատերի մոտ հայտնաբերվել է սեփականություն, որը մեծապես խոչընդոտում է դրանց օգտագործմանը: Պարզվեց, որ մաքուր մետաղների մեծ մասի համար գերհաղորդականությունը անհետանում է, երբ դրանք գտնվում են ուժեղ մագնիսական դաշտում: Հետևաբար, երբ գերհաղորդիչի միջով զգալի հոսանք է անցնում, այն իր շուրջը մագնիսական դաշտ է ստեղծում, և դրա մեջ գերհաղորդականությունը վերանում է։ Այնուամենայնիվ, պարզվեց, որ այս խոչընդոտը հաղթահարելի էր. պարզվեց, որ որոշ համաձուլվածքներ, օրինակ, նիոբիում և ցիրկոնիում, նիոբիում և տիտան և այլն, ունեն իրենց գերհաղորդականությունը պահպանելու հատկություն բարձր հոսանքի ուժգնությամբ: Սա թույլ տվեց ավելի լայնորեն օգտագործել գերհաղորդականությունը:

Դիմադրության ջերմաստիճանի կախվածությունը

Վիքիպեդիայից՝ ազատ հանրագիտարանից

Անցնել՝ նավարկություն, որոնում

Միատարր հաղորդիչի դիմադրություն R մշտական ​​խաչմերուկկախված է հաղորդիչի նյութի հատկություններից, դրա երկարությունից և խաչմերուկից հետևյալ կերպ.

Այնտեղ, որտեղ ρ-ը հաղորդիչի նյութի դիմադրողականությունն է, L-ը հաղորդիչի երկարությունն է, իսկ S-ը` խաչմերուկի մակերեսը: Դիմադրողականության փոխադարձությունը կոչվում է հաղորդունակություն: Այս արժեքը կապված է ջերմաստիճանի հետ Nernst-Einstein բանաձեւով.

T-ը հաղորդիչի ջերմաստիճանն է.

D-ը լիցքակիրների դիֆուզիոն գործակիցն է.

Z-ը կրիչի էլեկտրական լիցքերի թիվն է.

e - տարրական էլեկտրական լիցք;

C - լիցքակիրների կոնցենտրացիան;

Բոլցմանի հաստատունը.

Հետևաբար, հաղորդիչի դիմադրությունը կապված է ջերմաստիճանի հետ հետևյալ հարաբերությամբ.

Դիմադրությունը կարող է կախված լինել նաև S և I պարամետրերից, քանի որ հաղորդիչի խաչմերուկը և երկարությունը նույնպես կախված են ջերմաստիճանից:

2) Իդեալական գազ՝ գազի մաթեմատիկական մոդել, որում ենթադրվում է, որ՝ 1) մոլեկուլների փոխազդեցության պոտենցիալ էներգիան կարող է անտեսվել դրանց կինետիկ էներգիայի համեմատ. 2) գազի մոլեկուլների ընդհանուր ծավալը չնչին է. 3) ներգրավման կամ վանման ուժերը չեն գործում մոլեկուլների միջև, մասնիկների բախումները իրենց և նավի պատերի հետ բացարձակ առաձգական են. 4) մոլեկուլների միջև փոխազդեցության ժամանակը չնչին է բախումների միջև միջին ժամանակի համեմատ: Իդեալական գազի ընդլայնված մոդելում, որից այն կազմված է մասնիկները առաձգական գնդերի կամ էլիպսոիդների տեսքով են, ինչը հնարավորություն է տալիս հաշվի առնել ոչ միայն թարգմանական, այլև պտտվող-վիբրացիոն շարժման էներգիան, ինչպես նաև. որպես մասնիկների ոչ միայն կենտրոնական, այլեւ ոչ կենտրոնական բախումներ։

Գազի ճնշում.

Գազը միշտ լրացնում է անթափանց պատերով սահմանափակված ծավալը: Օրինակ, գազի շիշկամ տեսախցիկ մեքենայի անվադողգրեթե միատեսակ լցված գազով:

Ընդլայնվելու համար գազը ճնշում է գործադրում բալոնի պատերին, անվադողերի խցիկի կամ ցանկացած այլ մարմնի՝ պինդ կամ հեղուկի, որի հետ շփվում է: Եթե ​​հաշվի չառնենք Երկրի գրավիտացիոն դաշտի գործողությունը, որը անոթների սովորական չափերով միայն աննշանորեն փոխում է ճնշումը, ապա հավասարակշռության դեպքում անոթում գազի ճնշումը մեզ թվում է միանգամայն միատեսակ։ Այս դիտողությունը վերաբերում է մակրոկոսմին։ Եթե ​​պատկերացնենք, թե ինչ է տեղի ունենում անոթի գազը կազմող մոլեկուլների միկրոտիեզերքում, ապա խոսք անգամ չի կարող լինել ճնշման համաչափ բաշխման մասին։ Պատի մակերեսի որոշ տեղերում գազի մոլեկուլները հարվածում են պատերին, իսկ որոշ տեղերում հարվածներ չեն լինում։ Այս պատկերը անընդհատ փոխվում է քաոսային կերպով։ Գազի մոլեկուլները հարվածում են անոթների պատերին, այնուհետև թռչում արագությամբ, որը գրեթե հավասար է մոլեկուլի արագությանը մինչև հարվածը:

Իդեալական գազ։ Իդեալական գազի մոդելը օգտագործվում է գազային վիճակում նյութի հատկությունները բացատրելու համար։ Գազի իդեալական մոդելը ենթադրում է հետևյալը. մոլեկուլներն ունեն աննշան ծավալ՝ համեմատած նավի ծավալի հետ, մոլեկուլների միջև չկան գրավիչ ուժեր, և երբ մոլեկուլները բախվում են միմյանց և անոթի պատերին, գործում են վանող ուժեր։

Թիվ 16 տոմսի առաջադրանք

1) Աշխատանքը հավասար է հզորությանը * ժամանակ = (լարման քառակուսի) / դիմադրության * ժամանակին

Դիմադրություն = 220 վոլտ * 220 վոլտ * 600 վայրկյան / 66000 ջոուլ = 440 ohms

1. Փոփոխական հոսանք. Հոսանքի և լարման արդյունավետ արժեքը:

2. Ֆոտոէլեկտրական էֆեկտ. Ֆոտոէլեկտրական էֆեկտի օրենքները. Էյնշտեյնի հավասարումը.

3. Որոշեք կարմիր լույսի արագությունը = 671 նմ 1,64 բեկման ինդեքսով ապակու մեջ:

Թիվ 17 տոմսի պատասխանները

Փոփոխական հոսանքը էլեկտրական հոսանք է, որը ժամանակի ընթացքում փոխվում է մեծության և ուղղության մեջ, կամ կոնկրետ դեպքում փոփոխվում է մեծության մեջ՝ անփոփոխ պահելով իր ուղղությունը էլեկտրական շղթայում:

Փոփոխական հոսանքի արդյունավետ (արդյունավետ) արժեքը ուղղակի հոսանքի արժեքն է, որի գործողությունը կստեղծի նույն աշխատանքը (ջերմային կամ էլեկտրադինամիկական էֆեկտ), ինչ դիտարկվողը: փոփոխական հոսանքմեկ ժամանակահատվածում. Ժամանակակից գրականության մեջ ավելի հաճախ օգտագործվում է այս քանակի մաթեմատիկական սահմանումը` փոփոխական հոսանքի ուժի արմատի միջին քառակուսի արժեքը:

Այլ կերպ ասած, հոսանքի արդյունավետ արժեքը կարող է որոշվել բանաձևով.

Ներդաշնակ հոսանքի տատանումների համար EMF-ի և լարման արդյունավետ արժեքները որոշվում են նույն կերպ:

Ֆոտոէլեկտրական էֆեկտ, Ֆոտոէլեկտրական էֆեկտ - նյութի կողմից էլեկտրոնների արտանետում լույսի (կամ ցանկացած այլ էլեկտրամագնիսական ճառագայթման) ազդեցության տակ։ Խտացրած (պինդ և հեղուկ) նյութերում առանձնանում են արտաքին և ներքին ֆոտոէլեկտրական ազդեցությունները։

Ստոլետովի օրենքները ֆոտոէլեկտրական էֆեկտի համար.

Ֆոտոէլեկտրական էֆեկտի 1-ին օրենքի ձևակերպում. Լուսահոսքի ուժգնությունը ուղիղ համեմատական ​​է լույսի հոսքի խտությանը:

Ֆոտոէլեկտրական էֆեկտի 2-րդ օրենքի համաձայն՝ լույսի արտանետվող էլեկտրոնների առավելագույն կինետիկ էներգիան լույսի հաճախականությամբ գծային մեծանում է և կախված չէ դրա ինտենսիվությունից։

Ֆոտոէլեկտրական էֆեկտի 3-րդ օրենքը. յուրաքանչյուր նյութի համար կա ֆոտոէլեկտրական էֆեկտի կարմիր սահման, այսինքն՝ լույսի նվազագույն հաճախականությունը (կամ առավելագույն երկարությունըալիք λ0), որի դեպքում ֆոտոէլեկտրական էֆեկտը դեռ հնարավոր է, և եթե այդ դեպքում ֆոտոէլեկտրական էֆեկտն այլևս չի առաջանում: Այս օրենքների տեսական բացատրությունը տվել է Էյնշտեյնը 1905 թ. Ըստ նրա՝ էլեկտրամագնիսական ճառագայթումը առանձին քվանտների (ֆոտոնների) հոսք է յուրաքանչյուրը hν էներգիայով, որտեղ h-ը Պլանկի հաստատունն է։ Ֆոտոէլեկտրական էֆեկտի դեպքում տեղի ունեցող էլեկտրամագնիսական ճառագայթման մի մասը արտացոլվում է մետաղի մակերեսից, իսկ մի մասը թափանցում է մետաղի մակերեսային շերտ և ներծծվում այնտեղ։ Կլանելով ֆոտոնը՝ էլեկտրոնը նրանից էներգիա է ստանում և, կատարելով φ աշխատանքային ֆունկցիան, հեռանում է մետաղից՝ առավելագույն կինետիկ էներգիան, որն ունի էլեկտրոնը մետաղից հեռանալիս։

Արտաքին ֆոտոէլեկտրական էֆեկտի օրենքները

Ստոլետովի օրենքը. Ֆոտոկաթոդի վրա ընկած էլեկտրամագնիսական ճառագայթման մշտական ​​սպեկտրային բաղադրությամբ, հագեցվածության ֆոտոհոսանքը համաչափ է կաթոդի էներգիայի լուսավորությանը (հակառակ դեպքում՝ 1 վրկ-ում կաթոդից անջատված ֆոտոէլեկտրոնների թիվը ուղիղ համեմատական ​​է ճառագայթման ինտենսիվությանը։ ):

Իսկ ֆոտոէլեկտրոնների առավելագույն սկզբնական արագությունը կախված չէ ընկնող լույսի ինտենսիվությունից, այլ որոշվում է միայն նրա հաճախականությամբ։

Յուրաքանչյուր նյութի համար կա ֆոտոէլեկտրական էֆեկտի կարմիր սահման, այսինքն՝ լույսի նվազագույն հաճախականությունը (կախված նյութի քիմիական բնույթից և մակերեսի վիճակից), որից ցածր ֆոտոէլեկտրական էֆեկտն անհնար է։

Էյնշտեյնի հավասարումները (երբեմն կոչվում են «Էյնշտեյն-Հիլբերտի հավասարումներ») հարաբերականության ընդհանուր տեսության գրավիտացիոն դաշտի հավասարումներ են, որոնք կապում են կոր տարածություն-ժամանակի չափումները այն լրացնող նյութի հատկությունների հետ։ Տերմինը օգտագործվում է նաև եզակի մեջ՝ «Էյնշտեյնի հավասարում», քանի որ տենզորի նշումով սա մեկ հավասարում է, թեև բաղադրիչներում այն ​​մասնակի դիֆերենցիալ հավասարումների համակարգ է։

Հավասարումներն այսպիսի տեսք ունեն.

Որտե՞ղ է Ricci-ի թենզորը, որը ստացվում է տարածական-ժամանակային կորության տենզորից՝ այն պտտելով զույգ ինդեքսների վրա, R-ն սկալյար կորություն է, այսինքն՝ ոլորված Ricci-ի թենզորը, մետրիկ տենզորը, o

Տիեզերական հաստատուն, a-ն նյութի էներգիա-իմպուլս տենզորն է, (π-ը pi թիվն է, c-ը՝ լույսի արագությունը վակուումում, G-ն՝ Նյուտոնի գրավիտացիոն հաստատունը):

Թիվ 17 տոմսի առաջադրանք

k \u003d 10 * 10 in 4 \u003d 10 in 5 n / m \u003d 100000 n / m

F=k*դելտա Լ

դելտա L = մգ/կ

պատասխան 2 սմ

1. Մենդելեև-Կլապեյրոն հավասարումը. Ջերմադինամիկ ջերմաստիճանի սանդղակ. Բացարձակ զրո.

2. Էլեկտրականությունմետաղների մեջ։ Մետաղների էլեկտրոնային տեսության հիմունքները.

3. Ի՞նչ արագություն է ձեռք բերում հրթիռը 1 րոպեում՝ հանգստի վիճակից շարժվելով 60 մ/վ2 արագացումով։

Թիվ 18 տոմսի պատասխանները

1) Իդեալական գազի վիճակի հավասարումը (երբեմն Կլապեյրոնի հավասարումը կամ Մենդելեև-Կլապեյրոնի հավասարումը) բանաձև է, որը սահմանում է հարաբերությունը իդեալական գազի ճնշման, մոլային ծավալի և բացարձակ ջերմաստիճանի միջև։ Հավասարումն ունի հետևյալ տեսքը.

P- ճնշում

Vm - մոլային ծավալ

R-ն գազի համընդհանուր հաստատունն է

T-ը բացարձակ ջերմաստիճանն է, Կ.

Գրելու այս ձևն անվանվել է Մենդելեև-Կլապեյրոն հավասարման (օրենքի) անունով։

Կլապեյրոնի կողմից ստացված հավասարումը պարունակում էր որոշակի ոչ ունիվերսալ գազի հաստատուն r, որի արժեքը պետք է չափվեր յուրաքանչյուր գազի համար.

Մենդելեևը նաև պարզեց, որ r-ն ուղիղ համեմատական ​​է u համամասնության R գործակցին, նա անվանեց գազի համընդհանուր հաստատուն:

ՋԵՐՄԱԴԻՆԱՄԻԿ ՋԵՐՄԱՍՏԱՆԻ ՍԿԼԱԼ (Քելվինի սանդղակ) - ջերմաստիճանի բացարձակ սանդղակ, որը կախված չէ ջերմաչափական նյութի հատկություններից (հղման կետը բացարձակ զրոյական ջերմաստիճանն է)։ Թերմոդինամիկական ջերմաստիճանի սանդղակի կառուցումը հիմնված է թերմոդինամիկայի երկրորդ օրենքի և, մասնավորապես, աշխատանքային հեղուկի բնույթից Կարնո ցիկլի արդյունավետության անկախության վրա։ Թերմոդինամիկական ջերմաստիճանի միավորը՝ կելվինը (K), սահմանվում է որպես ջրի եռակի կետի թերմոդինամիկական ջերմաստիճանի 1/273,16։

Բացարձակ զրոյական ջերմաստիճանը (ավելի հազվադեպ՝ բացարձակ զրոյական ջերմաստիճան) ջերմաստիճանի նվազագույն սահմանն է, որը կարող է ունենալ Տիեզերքի ֆիզիկական մարմինը։ Բացարձակ զրոն ծառայում է որպես բացարձակ ջերմաստիճանի սանդղակի հղման կետ, ինչպիսին է Քելվինի սանդղակը: 1954 թվականին կշիռների և չափումների X գլխավոր կոնֆերանսը սահմանեց ջերմադինամիկական ջերմաստիճանի սանդղակ մեկ հղման կետով՝ ջրի եռակի կետով, որի ջերմաստիճանը վերցված է 273,16 Կ (ճիշտ), որը համապատասխանում է 0,01 ° C, այնպես որ Ցելսիուսի սանդղակով բացարձակ զրոյին համապատասխանում է -273,15°C ջերմաստիճան:

Էլեկտրական հոսանք - լիցքավորված մասնիկների ուղղորդված (պատվիրված) շարժում: Այդպիսի մասնիկներ կարող են լինել՝ մետաղներում՝ էլեկտրոններ, էլեկտրոլիտներում՝ իոններ (կատիոններ և անիոններ), գազերում՝ իոններ և էլեկտրոններ, վակուումում՝ որոշակի պայմաններում՝ էլեկտրոններ, կիսահաղորդիչներում՝ էլեկտրոններ և անցքեր (էլեկտրոն-անցք հաղորդունակություն)։ Երբեմն էլեկտրական հոսանքը կոչվում է նաև տեղաշարժի հոսանք, որն առաջանում է ժամանակի ընթացքում էլեկտրական դաշտի փոփոխության հետևանքով:

Էլեկտրական հոսանքն ունի հետևյալ դրսևորումները.

հաղորդիչների ջեռուցում (գերհաղորդիչների մեջ ջերմության արտանետում չկա);

փոփոխություն քիմիական բաղադրությունըդիրիժորներ (նկատվում են հիմնականում էլեկտրոլիտներում);

մագնիսական դաշտի ստեղծում (դրսևորվում է բոլոր հաղորդիչներում՝ առանց բացառության)

Թթուների և հիմքերի տեսությունները հիմնարար ֆիզիկական և քիմիական հասկացությունների մի շարք են, որոնք նկարագրում են թթուների և հիմքերի բնույթն ու հատկությունները։ Նրանք բոլորը ներկայացնում են թթուների և հիմքերի սահմանումներ՝ երկու դասի նյութեր, որոնք փոխազդում են միմյանց հետ։ Տեսության խնդիրն է կանխատեսել թթվի և հիմքի ռեակցիայի արգասիքները և դրա առաջացման հավանականությունը, որի համար օգտագործվում են թթվի և հիմքի ուժի քանակական բնութագրերը։ Տեսությունների միջև տարբերությունը կայանում է թթուների և հիմքերի սահմանումների, դրանց ուժի բնութագրերի և, որպես հետևանք, դրանց միջև ռեակցիայի արտադրանքի կանխատեսման կանոնների մեջ: Նրանք բոլորն ունեն իրենց կիրառելիության տարածքը, որոնք մասամբ հատվում են։

Մետաղների փոխազդեցության էլեկտրոնային տեսության հիմնական դրույթները բնույթով չափազանց տարածված են և լայնորեն կիրառվում են գիտական ​​և արդյունաբերական պրակտիկայում։ Թթուների և հիմքերի մասին տեսական գաղափարները կարևոր են քիմիայի բոլոր հայեցակարգային համակարգերի ձևավորման համար և ունեն բազմակողմանի ազդեցություն բոլոր հիմնական քիմիական առարկաների բազմաթիվ տեսական հասկացությունների զարգացման վրա: Հիմնվելով թթուների և հիմքերի ժամանակակից տեսության վրա՝ քիմիական գիտությունների այնպիսի բաժիններ, ինչպիսիք են ջրային և ոչ ջրային էլեկտրոլիտային լուծույթների քիմիան, pH-մետրիան ոչ ջրային միջավայրում, միատարր և տարասեռ թթու-բազային կատալիզը, թթվայնության ֆունկցիաների տեսությունը։ , և շատ ուրիշներ մշակվել են։

Թիվ 18 տոմսի առաջադրանք

v=at=60m/s2*60s=3600m/s

Պատասխան՝ 3600մ/վ

1. Հոսանք վակուումում: Կաթոդային խողովակ:

2. Պլանկի քվանտային վարկածը. Լույսի քվանտային բնույթը.

3. Պողպատե մետաղալարի կարծրությունը 10000 Ն/մ է։ ինչքա՞ն կերկարանա մալուխը, եթե դրանից կախված լինի 20 կգ քաշ։

Թիվ 19 տոմսի պատասխանները

1) Վակուումում էլեկտրական հոսանք ստանալու համար անհրաժեշտ է ազատ կրիչների առկայությունը. Դրանք կարելի է ստանալ մետաղներից էլեկտրոններ արտանետելով՝ էլեկտրոնների արտանետում (լատիներեն emissio - թողարկում)։

Ինչպես գիտեք, սովորական ջերմաստիճանում էլեկտրոնները պահվում են մետաղի ներսում, չնայած այն հանգամանքին, որ նրանք կատարում են ջերմային շարժում: Հետևաբար, մակերևույթի մոտ էլեկտրոնների վրա ազդող ուժեր կան և ուղղված են մետաղի ներսում։ Սրանք այն ուժերն են, որոնք առաջանում են էլեկտրոնների և բյուրեղային ցանցի դրական իոնների միջև ներգրավման պատճառով: Արդյունքում ներս մակերեսային շերտհայտնվում են մետաղներ էլեկտրական դաշտ, իսկ պոտենցիալը մեծանում է որոշակի արժեքով Dj՝ արտաքին տարածությունից մետաղ անցնելիս։ Համապատասխանաբար, էլեկտրոնի պոտենցիալ էներգիան նվազում է eDj-ով:

Կինեսկոպը կաթոդային սարք է, որը էլեկտրական ազդանշանները վերածում է լույսի։ Այն լայնորեն կիրառվում է հեռուստացույցների սարքավորման մեջ, մինչև 1990-ական թվականները հեռուստացույցներն օգտագործվում էին բացառապես կինեսկոպի հիման վրա։ Սարքի անվանումն արտացոլել է «կինետիկա» բառը, որն ասոցացվում է էկրանի շարժվող ֆիգուրների հետ։

Հիմնական մասեր.

էլեկտրոնային ատրճանակ, որը նախատեսված է էլեկտրոնային ճառագայթ ձևավորելու համար, գունավոր կինեսկոպներում և բազմափողով օսցիլոսկոպի խողովակները միավորված են էլեկտրոնային օպտիկական լուսարձակի մեջ.

ֆոսֆորով պատված էկրան - նյութ, որը փայլում է, երբ էլեկտրոնային ճառագայթը հարվածում է դրան.

շեղող համակարգը վերահսկում է ճառագայթը այնպես, որ այն ձևավորի ցանկալի պատկերը:

2) Պլանկի վարկածը՝ Մաքս Պլանկի կողմից 1900 թվականի դեկտեմբերի 14-ին առաջ քաշված վարկած, որը բաղկացած է նրանից, որ ջերմային ճառագայթման ժամանակ էներգիան արտանետվում և ներծծվում է ոչ թե անընդհատ, այլ առանձին քվանտներով (մասնաբաժիններով): Յուրաքանչյուր այդպիսի մաս-քվանտ ունի E էներգիա, որը համաչափ է ճառագայթման ν հաճախականությանը.

որտեղ h կամ համաչափության գործակիցը, որը հետագայում կոչվեց Պլանկի հաստատուն։ Ելնելով այս վարկածից՝ նա առաջարկել է մարմնի ջերմաստիճանի և այս մարմնի արտանետվող ճառագայթման միջև կապի տեսական ածանցում՝ Պլանկի բանաձևը։

Պլանկի վարկածը հետագայում հաստատվեց փորձարարական եղանակով։

Այս վարկածի առաջխաղացումը համարվում է քվանտային մեխանիկայի ծննդյան պահը։

Լույսի քվանտային բնույթը - տարրական մասնիկ, էլեկտրամագնիսական ճառագայթման քվանտ (նեղ իմաստով՝ լույս)։ Դա անզանգված մասնիկ է, որը կարող է գոյություն ունենալ վակուումում միայն լույսի արագությամբ շարժվելով։ Ֆոտոնի էլեկտրական լիցքը նույնպես հավասար է զրոյի։ Ֆոտոնը կարող է լինել միայն երկու պտույտի վիճակում՝ շարժման ուղղության վրա պտտվող պրոյեկցիայով ±1: Ֆիզիկայի մեջ ֆոտոնները նշվում են γ տառով։

Դասական էլեկտրադինամիկան նկարագրում է ֆոտոնը որպես էլեկտրամագնիսական ալիք՝ շրջանաձև աջ կամ ձախ բևեռացումով։ Դասական քվանտային մեխանիկայի տեսանկյունից ֆոտոնը որպես քվանտային մասնիկ բնութագրվում է կորպուսուլյար-ալիքային դուալիզմով, այն միաժամանակ ցուցադրում է մասնիկի և ալիքի հատկությունները։

Առաջադրանք թիվ 19 տոմսի համար

F=k*դելտա Լ

դելտա L = մգ/կ

դելտա Լ = 20կգ*10000ն/կգ/100000ն/մ = 2սմ

պատասխան 2 սմ

1. Էլեկտրական հոսանքը կիսահաղորդիչներում. Կիսահաղորդիչների ներքին հաղորդունակությունը սիլիցիումի օրինակով:

2. Լույսի արտացոլման և բեկման օրենքները.

3. Ի՞նչ աշխատանք է կատարում էլեկտրական դաշտը 20 Վ պոտենցիալ տարբերությամբ շղթայի հատվածում 5x10 18 էլեկտրոն տեղափոխելու համար:

Թիվ 20 տոմսի պատասխանները

Կիսահաղորդիչներում էլեկտրական հոսանքը նյութ է, որն իր հաղորդունակության առումով միջանկյալ դիրք է զբաղեցնում հաղորդիչների և դիէլեկտրիկների միջև և տարբերվում է հաղորդիչներից՝ հաղորդունակության մեծ կախվածությամբ՝ կեղտոտության կոնցենտրացիայից, ջերմաստիճանից և ազդեցությունից: տարբեր տեսակներճառագայթում. Կիսահաղորդչի հիմնական հատկությունը ջերմաստիճանի բարձրացմամբ էլեկտրական հաղորդունակության բարձրացումն է:

Կիսահաղորդիչներն այն նյութերն են, որոնց գոտու բացը մի քանի էլեկտրոն վոլտ (eV) է: Օրինակ՝ ադամանդը կարելի է վերագրել լայն բացվածքով կիսահաղորդիչներին, իսկ ինդիումի արսենիդին՝ նեղ բացվածքով: Շատ կիսահաղորդիչներ են քիմիական տարրեր(գերմանիում, սիլիցիում, սելեն, թելուր, մկնդեղ և այլն), մեծ քանակությամբ համաձուլվածքներ և քիմիական միացություններ(գալիումի արսենիդ և այլն): Մեզ շրջապատող աշխարհի գրեթե բոլոր անօրգանական նյութերը կիսահաղորդիչներ են: Բնության մեջ ամենատարածված կիսահաղորդիչը սիլիցիումն է, որը կազմում է երկրի ընդերքի գրեթե 30%-ը։

Գրեթե բոլոր նյութերի էլեկտրական դիմադրությունը կախված է ջերմաստիճանից: Այս կախվածության բնույթը տարբեր նյութերտարբեր.

Բյուրեղային կառուցվածք ունեցող մետաղներում էլեկտրոնների՝ որպես լիցքակիրների ազատ ուղին սահմանափակվում է բյուրեղային ցանցի հանգույցներում տեղակայված իոնների հետ նրանց բախումներով։ Բախումների ժամանակ էլեկտրոնների կինետիկ էներգիան փոխանցվում է ցանցին։ Յուրաքանչյուր բախումից հետո էլեկտրոնները, էլեկտրական դաշտի ուժերի ազդեցության տակ, նորից արագություն են հավաքում և հաջորդ բախումների ժամանակ ստացված էներգիան տալիս են բյուրեղային ցանցի իոններին՝ մեծացնելով նրանց տատանումները, ինչը հանգեցնում է նյութի ջերմաստիճանը. Այսպիսով, էլեկտրոնները կարելի է համարել միջնորդներ էլեկտրական էներգիան ջերմային էներգիայի փոխակերպման գործում: Ջերմաստիճանի բարձրացումը ուղեկցվում է նյութի մասնիկների քաոսային ջերմային շարժման ավելացմամբ, ինչը հանգեցնում է նրանց հետ էլեկտրոնների բախումների քանակի ավելացմանը և դժվարացնում է էլեկտրոնների կանոնավոր շարժումը։

Մետաղների մեծ մասի համար, աշխատանքային ջերմաստիճանում, դիմադրողականությունը գծայինորեն մեծանում է

Որտեղ Եվ - դիմադրողականությունսկզբնական և վերջնական ջերմաստիճաններում;

- տվյալ մետաղի համար գործակից հաստատուն, որը կոչվում է դիմադրության ջերմաստիճանի գործակից (TCS);

T1 և T2 - նախնական և վերջնական ջերմաստիճաններ:

Երկրորդ տեսակի հաղորդիչների համար ջերմաստիճանի բարձրացումը հանգեցնում է դրանց իոնացման ավելացմանը, ուստի այս տեսակի հաղորդիչների TCR-ն բացասական է:

Նյութերի դիմադրողականության և դրանց TCS արժեքները տրված են տեղեկատու գրքերում: Ընդունված է դիմադրողականության արժեքներ տալ +20 °C ջերմաստիճանում:

Հաղորդավարի դիմադրությունը որոշվում է արտահայտությամբ

R2 = R1
(2.1.2)

Առաջադրանք 3 Օրինակ

Որոշեք երկլար հաղորդման գծի պղնձե մետաղալարերի դիմադրությունը + 20 ° C և + 40 ° C ջերմաստիճանում, եթե մետաղալարերի խաչմերուկը S =

120 մմ , իսկ գծի երկարությունը l = 10 կմ է։

Լուծում

Համաձայն հղման աղյուսակների՝ մենք գտնում ենք դիմադրողականությունը պղինձ + 20 °C ջերմաստիճանում և դիմադրության ջերմաստիճանի գործակից :

= 0,0175 օմ մմ / մ; = 0,004 աստիճան .

Եկեք որոշենք մետաղալարերի դիմադրությունը T1 = +20 ° С-ում R = բանաձևի համաձայն , հաշվի առնելով գծի առջևի և հակառակ լարերի երկարությունը.

R1=0,0175
2 = 2,917 ohms:

Լարերի դիմադրությունը + 40 ° C ջերմաստիճանում հայտնաբերվում է (2.1.2) բանաձևով:

R2 \u003d 2,917 \u003d 3,15 ohms:

Զորավարժություններ

L երկարությամբ վերգետնյա եռալար գիծը պատրաստված է մետաղալարով, որի ապրանքանիշը տրված է աղյուսակ 2.1-ում: Անհրաժեշտ է գտնել «?» նշանով նշված արժեքը՝ օգտագործելով տրված օրինակը և ընտրելով աղյուսակ 2.1-ում դրանում նշված տվյալներով տարբերակը։

Հարկ է նշել, որ առաջադրանքը, ի տարբերություն օրինակի, նախատեսում է գծի մեկ լարերի հետ կապված հաշվարկներ։ Մերկ լարերի ապրանքանիշերում տառը ցույց է տալիս մետաղալարերի նյութը (A - ալյումին; M - պղինձ), իսկ համարը `լարի խաչմերուկը:մմ .

Աղյուսակ 2.1

	Գծի երկարությունը L, կմ	Մետաղական ապրանքանիշ	Լարի ջերմաստիճանը Т, °С	Լարերի դիմադրություն RT ջերմաստիճանում T, Ohm

Թեմայի նյութի ուսումնասիրությունն ավարտվում է թիվ 2 թեստերով աշխատանքով (TOE-

ETM/PM» և թիվ 3 (TOE – ETM/IM)