Інформація про новину
  • Переглядів: 442
  • Дата: 2-07-2020, 04:02
2-07-2020, 04:02

9. Elektromos áram a félvezetőkben

Категорія: Tankönyvek magyar » Fizika





Попередня сторінка:  8. Elektromos áram a vákuumban. Vákuumos készülékek
Наступна сторінка:   10. Mágneses tér

Mindenki jól ismeri az izzószálas lámpát. Nagyjából hasonlóképpen néznek ki a vákuumlámpák - a diódák és triódák. Most képzeljétek el, hogy az okostelefonotokban, amelynek a processzoréban több milliárd mikrotranzisztor található, tranzisztorok helyett triódákat használnának... Elképzeltétek az ilyen telefon méreteit? Néhány többemeletes épület! Most már megértitek, hogy 1960-ban a félvezető berendezések megjelenése miért okozott valóságos technikai forradalmat. Ebben a paragrafusban megismerkedtek a félvezető berendezésekkel és az elektromos árammal a félvezetőkben.

Mik a félvezetők vezetőképességének jellegzetességei?

A félvezetők, mint a nevük is jelzi, a vezetők és szigetelők között helyezkednek el (9.1. ábra).

A félvezetők vezetőképességének szennyezésfüggőségét tanulmányozva a következő eredményre jutottak:

1) a fém vezetőktől eltérően a félvezetők fajlagos ellenállása a hőmérséklet emelkedésével általában csökken (9.2. ábra);

2) a félvezetők többségének fajlagos ellenállása a megvilágítás növelésével csökken■

3) szennyeződés hozzáadásával hirtelen csökkenthető a félvezetők fajlagos ellenállása.

Ezeknek a tulajdonságoknak köszönhető a félvezetők széles körű elterjedése.

A félvezetők vezetési mechanizmusa

A szilícium példáján megvizsgáljuk a tiszta (szennyeződés nélküli) félvezetők felépítését (9.3. ábra). A szilícium négy vegyértékelektronnal rendelkezik, amelyek a szomszéd atomokkal való kapcsolatért „felelnek”. A szilíciumkristályban minden szilíciumatom „kölcsönad” a szomszédjának egy vegyértékelektront; a szomszéd viszont a saját vegyértékelektronját „adja vissza” az előző atomnak. Ezáltal minden szomszédos atompár között „közös használatra” szánt elektronpár jön létre. Az ilyen kapcsolatot kovalens kötésnek nevezik.

A vegyértékelektronok között okvetlenül található akkora mozgási energiával rendelkező elektron, hogy képes kiszakadni a kötésből és szabaddá válni. Egy ilyen elektron látható a

9.3. ábra sárga mezőjében. Ha a félvezetőkristályt elektromos térbe helyezzük, a szabad elektronok az áramforrás pozitív pólusa felé kezdenek mozogni, és a félvezetőben elektromos áram jön létre.

A félvezetők szabad elektronok által létrejött vezetőképességét elektronvezetésnek nevezzük.

Visszatérünk a 9.3. ábrához. Miután az elektron „elhagyta” a kovalens kötést, a helye „üres” marad — az ilyen helyet a fizikában lyuknak nevezik. Természetesen a lyuk pozitív töltésként viselkedik. Az üres helyre (a lyukba) „átugorhat” egy elektron a szomszédos kötésből. Az ilyen ugrások sorozata oldalról úgy néz ki, mintha a lyuk (pozitív töltés) mozogna a kristályban (9.4. ábra).

Az olyan áramvezetést, amely a lyukak elmozdulása által jön létre a félvezetőkben, lyukvezetésnek nevezzük.

A kevés szennyeződést tartalmazó félvezetőkben az elektromos áramot a szabad elektronok és lyukak azonos mennyisége hozza létre. Az ilyen feltételek mellett kialakult vezetőképességet a félvezetők saját vezetőképességének nevezzük.

A félvezető felmelegítésével vagy megvilágításával a szabad elektronok és lyukak száma megnövekszik, ennek megfelelően pedig növekszik a félvezető vezetőképessége is.

A félvezetők vezetőképességének hőmérsékletfüggőségén alapul a termisztorok (9.5. a ábra) működési elve, amelyeket a hőmérséklet mérésére, valamint az áramkörök felmelegedés elleni védelmére használnak.

A félvezetők vezetőképességének megvilágítástól való függésén alapul a fotorezisztorok (fényellenállások) (9.5. b ábra) működése, amelyeket a megvilágítottság mérésére, automata és riasztórendszerekben, termékek szétválogatására alkalmaznak. Segítségükkel elkerülhetők a gyártósorokon bekövetkező balesetek, mivel a termelési folyamat meghibásodásakor automatikusan leállítják azt.

Szerintetek hogyan működik az áramkör vészleállítására (vagy bekapcsolására) szolgáló fényellenállás? Ti hol használnátok ilyen berendezést?

Hogyan hat a szennyeződés a félvezetők vezetőképességére?

Ha a tiszta félvezetőhöz kis mennyiségben bizonyos szennyező anyagot adnak, vezetési mechanizmusa gyökeresen megváltozik. Ezek a változások könnyen megfigyelhetők a csekély szennyeződést tartalmazó szilícium példáján (a szilícium négy vegyértékű elem).

Szennyezett félvezető

k vezetőképessége

Donorszennyeződések

Akceptor szennyeződések

Szilíciumkristályhoz öt vegyértékű arzént adunk. A szilíciumatomok egy része arzénatomokra cserélődik. Az arzén négy vegyértékelektronja kovalens kötést alkot a szomszédos szilíciumatomokkal. Az ötödik vegyértékelektronnak nem jut pár, és mivel gyengén kötődik az arzénatomhoz, köny-nyen szabaddá válik. Ennek eredményeként a szennyeződés atomjainak jelentős része szabad elektronokat hoz létre.

A szilíciumhoz szennyeződésként három vegyértékű elemet, például indiumot adunk. Mivel az indiumatom három vegyértékelektront tartalmaz, ezért csak három szomszédos szilíciumatommal tud kapcsolatot teremteni. Ahhoz, hogy fennmaradjon a kristályrács szerkezete, a hiányzó (negyedik) elektront a szomszédos szilíciumatomoktól kell „kölcsönvennie”. Minden „kölcsönvett” elektron helyén lyuk keletkezik.

Azokat a szennyeződéseket, amelyek köny-nyen leadják elektronjaikat, donorszennyeződéseknek (donoroknak) nevezzük (latin donare - ajándékozni, áldozni).

Láthatjuk, hogy a donorszennyeződések a kristálynak csak elektronokat adnak át, lyukakat nem hoznak létre, ezért a félvezetőkben a szennyeződés által létrejött szabad elektronok koncentrációja jelentősen magasabb, mint a lyukak koncentrációja.

A többségükben elektronvezetésű félvezetőket n-típusú félvezetőknek nevezik (latin negativus - negatív).

Azt a szennyeződést, amely a szomszédos atomoktól elektronokat vesz fel, akceptoroknak nevezzük (a latin acceptor - az, amelyik fogad).

Láthatjuk, hogy az akceptorok a félvezető kristálynak csak lyukakat adnak át, újabb szabad elektronokat nem hoznak létre. Az akceptorokat tartalmazó félvezetők legfontosabb töltéshordozói a lyukak.

A nagyobb részben lyukvezetéssel rendelkező félvezetőket p-típusú félvezetőknek nevezzük (latin positivus -pozitív).

Mivel a szennyeződés jelenléte miatt a szabad töltéshordozók száma növekszik (a szennyeződés minden atomja szabad elektront vagy lyukat biztosít), ezért a szennyezett félvezetők sokkal jobban vezetik az áramot, mint a tiszták.

Hogyan alakul ki p-n átmenet?

Az elektronlyuk átmenet (vagy p-n átmenet) két különböző vezetőképességgel — lyukvezetéssel (p-típusú) és elektronvezetéssel («.-típusú) — rendelkező félvezető érintkezési felülete.

Megvizsgáljuk az ilyen kristályban végbemenő folyamatokat. Elektromos tér hiányában a szabad elektronok és lyukak a kristályban rend-szertelen mozgást végeznek, miközben diffundál-nak az ellentétes típusú tartományba. Az elektronok a p-típusú félvezetőbe diffundálnak, és egyesek közülük rekombinálódnak a lyukakkal; a lyukak az «-típusú félvezetőkkel diffundálnak, és egyesek a szabad elektronokkal rekombinálódnak. Vagyis a kötések megújulása megy végbe (9.6. a ábra). Ezeknek a folyamatoknak a következtében:

1) félvezetők érintkezési felületének közelében csökken a szabad töltéshordozók koncentrációja (az «-szakasz szabad elektronokat, a p-szakasz lyukakat veszít), ezért az érintkezési felületen jelentősen megnő az ellenállás;

2) az érintkezési felület mellett lévő «-szakasz pozitív töltést, az érintkezési felület melletti p-szakasz pedig negatív töltést vesz fel.

Ezáltal az érintkezési felületen dupla záróréteg (p-n átmenet) jön létre, melynek (Ezr) elektromos tere meggátolja az elektronok és lyukak további egymással szembeni diffúzióját (9.6. b ábra).

p-n átmenetű kristályok létrehozása

Ahhoz, hogy a félvezető' kristályban p-n átmenet jöjjön létre, két különböző vezetőképességű kontaktszakaszt kell létrehozni.

Fúziós módszer. Germá-nium (n-Ge) donorszennyeződést tartalmazó monokristály lapra indiumdarabot helyeznek és 500 °C-ra hevítik. Felolvadva az indium és germánium p-típusú vékony félvezető réteget hoz létre (P-Ge).

Diffúziós módszer. Szilícium (p-Si) akceptor szeny-nyeződést tartalmazó kristályt 700 °C-ra hevítenek, majd a felszínére arzéngőzt irányítanak. Az arzénatomok a kristály felső rétegével összekeveredve «-típusú félvezetőt hoznak létre («-Si).

Miért van a félvezető diódának egyirányú vezetőképessége?

A félvezető dióda olyan eszköz, melynek belső felépítésében egy p-n átmenet van kialakítva.

Minden félvezető dióda két szomszédos, különböző vezetőképességű félvezető szakaszból áll: elektron («-szakasz) és lyuk (p-szakasz). A félvezető dióda alaptulajdonsága - az elektromos áramot általában egyirányúan engedi át. Kiderítjük, hogy a p-n átmenet miért rendelkezik egyirányú vezetőképességgel.

Félvezető dióda áramkörbe iktatása

Nyitóirányú kapcsolás

Záróirányú kapcsolás

A p-n átmenetet tartalmazó kristályt úgy kapcsoljuk az áramforráshoz, hogy a p-szakasz a pozitív, míg az n-szakasz a negatív pólushoz csatlakozzon.

A p-n átmenetet tartalmazó kristályt úgy kapcsoljuk az áramforráshoz, hogy a p-szakasz a negatív, míg az n-szakasz a pozitív pólushoz csatlakozzon.

Az elektronok a pozitív, míg a lyukak a negatív pólus felé mozognak. A záróréteg megtelítődik szabad elektronokkal és lyukakkal, ezért az ellenállása csökken. Mivel az érintkezési felületen nagyszámú elsődleges töltéshordozó halad át (elektronok az n-szakaszról és lyukak a p-szakaszról), ezért az áramkörben észrevehető elektromos áram jön létre.

Az elektronok a pozitív, míg a lyukak a negatív pólus felé mozognak. A záróréteg kitágul és megnő az ellenállása. Az érintkezési felületen csak csekély számú nem elsődleges töltéshordozó van (szabad elektronok a p-szakaszról, lyukak az n.-szakaszról), ezért a fordított áram erőssége összehasonlíthatatlanul kisebb az egyenes áraménál.

Jegyezzétek meg!

1. A záróréteg feszültsége 0,3-0,7 V (a félvezetők összetételétől függően), ezért nyitóirányú kapcsolás esetén, valamint a diódán ennél kisebb értékű feszültségnél az elsődleges töltéshordozók a p-n átmeneten nem haladnak át.

2. Ha záróirányú kapcsolás esetén a diódán lévő feszültség meghalad egy bizonyos maximális értéket, a dióda helyrehozhatatlanul működésképtelenné válik (a záróréteg átüt).

Mivel a félvezető diódák a feszültséget általában egy irányban engedik át, ezért a lámpás (vákuumos) diódákhoz hasonlóan a váltóáram egyenirányí-tására használják azokat. A félvezető diódáknak számos előnyük van a lámpás diódákhoz képest: kicsi a méretűk, könnyebb az előállításuk, tehát olcsóbbak; nincs szükségük energiára a felmelegedésükhöz. Ezért a modern rádióelektronikában kizárólag félvezető diódákat alkalmaznak.

Összegezés

A félvezetők vezetőképessége a szabad és kötött elektronok mozgásának köszönhető (elektron és lyukvezetés). A kevés szennyeződést tartalmazó félvezetőkben az elektromos áramot a szabad elektronok és lyukak azonos mennyisége hozza létre. Az ilyen feltételek mellett kialakult vezetőképességet a félvezetők saját vezetőképességének nevezzük.

Ha a tiszta félvezetőhöz nagyobb vegyértékű szennyeződést (donorszennyeződés) adnak, a szabad elektronok száma jelentősen meghaladja a lyukak számát. A többnyire elektronvezetésű félvezetőket n-típusú félvezetőknek nevezik.

Ha a tiszta félvezetőhöz kisebb vegyértékű szennyeződést (akceptor szeny-nyeződés) adnak, a lyukak száma jelentősen meghaladja a szabad elektronok számát. A többnyire lyukvezetésű félvezetőket p-típusú félvezetőknek nevezik.

Ha a félvezetőnek két, egymással érintkező, különböző típusú vezetéssel rendelkező szakasza van, akkor az érintkezési felületen egyirányú vezetőképességű p-n átmenet jön létre. A félvezető dióda olyan eszköz, melynek belső felépítésében egy p-n átmenet van kialakítva.

Ellenőrző kérdések

1. Mik a félvezetők alaptulajdonságai? 2. Magyarázzátok el a félvezetők saját vezetőképességének mechanizmusát! 3. Hogyan változik a tiszta félvezető ellenállása, ha szennyeződést adnak hozzá? 4. Mit nevezünk donorszennyeződésnek? 5. Milyen szennyeződésre van szükség p-típusú félvezető létrehozásához? 6. Hogyan állítható elő elektronlyuk átmenettel rendelkező kristály? 7. Miért egyoldalú a vezetőképessége a p-n átmenettel rendelkező félvezető kristálynak? 8. Mi a félvezető dióda? Adjátok meg a jelölését a kapcsolási rajzokon!

9. gyakorlat

1. Az alábbi állítások közül melyek igazak?

A Az akceptor szennyeződésű félvezető p-típusú.

В A félvezetők vezetőképessége növekszik a megvilágítás növelésével.

C A p-n átmenet ellenállása függ az áram irányától.

2. Az 1. ábrán p-n átmenetű félvezető nyitóirányú kapcsolása látható egyenáramú áramkörben. Milyen a polaritása az áramforrásnak az A és В csatlakozókon?

Az elektromos áramkör (2. ábra) öt, egyenként 2 £2 ellenállású rezisztort, két ideális diódát és ideális áramforrást tartalmaz (a diódák és az áramforrás ellenállása nulla). Határozzátok meg: 1) az áramkör eredő ellenállását; 2) az áramkörben lévő, valamint a polaritás megváltoztatása utáni áramerősség arányát!

4. A 3. ábrán látható kapcsolási rajzot diódahídnak nevezik. Tudjátok meg, hogyan működik ez a rendszer, és hol alkalmazzák!

1. SZÁMÚ KÍSÉRLETI FELADAT

Téma. Vezetők soros és párhuzamos kapcsolási törvényeinek ellenőrzése.

Cél: vezetők soros és párhuzamos kapcsolása esetén érvényes képletek ellenőrzése.

Berendezések: áramforrás, voltméter, amperméter, kapcsoló, két rezisztor, összekötő vezetékek.

ÚTMUTATÓ A MUNKÁHOZ

Szigorúan tartsátok be a biztonsági előírásokat (lásd a tankönyv belső borítóját)! A mérések és számítások eredményeit azonnal írjátok be a táblázatba!

Előkészület a kísérlethez

1. Készítsetek két kapcsolási rajzot! Mindkét áramkör tartalmazzon két rezisztort, amelyek kapcsolón keresztül csatlakoznak az áramforráshoz: 1. kapcsolási rajz — a rezisztorok sorosan vannak összekötve; 2. kapcsolási rajz — a rezisztorok párhuzamosan vannak összekötve!

2. Mindkét kapcsolási rajz mellé írjátok le az ellenőrizendő arányokat (eredő áramerősség, feszültség és ellenállás meghatározásának képleteit)!

Kísérlet

1. kísérlet. Vezetők soros kapcsolásának vizsgálata

1. Állítsátok össze az áramkört az 1. kapcsolási rajz alapján!

2. Mérjétek meg az első (ІД), a második (U2), majd mindkét rezisztoron lévő eredő (U) feszültséget! Rajzoljátok le a megfelelő áramköröket!

3. Mérjétek meg az áramerősséget az áramforrás és az első rezisztor (Ii), az első és második rezisztor (I2), majd a kapcsoló és az áramforrás között (/)! Rajzoljátok le a megfelelő áramköröket!

1. táblázat

2. kísérlet. Vezetők párhuzamos kapcsolásának vizsgálata

1. Állítsátok össze az áramkört a 2. kapcsolási rajz alapján!

2. Mérjétek meg az első (U(), a második (U2), majd mindkét rezisztoron lévő eredő (U) feszültséget! Rajzoljátok le a megfelelő áramköröket!

3. Mérjétek meg az áramerősséget az első rezisztoron (/]), a második rezisztoron (I2), majd az áramkör nem elágazó szakaszán (7)! Rajzoljátok le a megfelelő áramköröket!

2. táblázat

A kísérlet eredményeinek feldolgozása

1. Ohm áramkör szakaszára vonatkozó törvénye alapján mindegyik kísérletre határozzátok meg az első (ДО és második (й2) rezisztor ellenállását, majd az áramkör szakaszának eredő ellenállását (І2)!

2. A fogyasztók soros és párhuzamos kapcsolásai esetére vonatkozó arányok alkalmazásával mindkét kísérlet esetében határozzátok meg az áramkör szakaszának eredő ellenállását, feszültségét, valamint a teljes áramkör áramerősségét:

3. Becsüljétek meg valamennyi egyenlőség kísérleti alátámasztásának relatív hibáját:

A kísérlet eredményeinek elemzése

A kísérlet eredményei alapján fogalmazzatok meg, és írjatok le következtetéseket, amelyekben rámutattok: 1) milyen kísérleteket végeztetek; 2) milyen arányokat sikerült igazolni; 3) milyen tényezők voltak hatással a kísérlet eredményeire!

Alkotói feladat

Gondolkozzatok el azon, milyen kísérletet tudnátok elvégezni a rezisztor ellenállásával kapcsolatban, ha a laboratóriumi munka eszközeiben: 1) amperméter helyett ismert ellenállású rezisztort használtok; 2) voltméter helyett ismert ellenállású rezisztort használtok! írjátok le mindkét kísérlet menetét, készítsétek el a megfelelő kapcsolási rajzokat! Végezzétek el a kísérleteket!

2. SZÁMÚ KÍSÉRLETI FELADAT

Téma. Az áramforrás elektromotoros erejének és belső ellenállásának meghatározása.

Cél: galvánelem elektromotoros erejének és belső ellenállásának meghatározása az áramkörben mért áramerősség, valamint feszültség ismeretében.

Eszközök: áramforrás (galvánelem), amperméter, voltméter, reosztát, összekötő vezetékek, kapcsoló.

ÚTMUTATÓ A MUNKÁHOZ

Szigorúan tartsátok be a biztonsági előírásokat (lásd a tankönyv belső borítóját)!

A mérések és számítások eredményeit azonnal írjátok be a táblázatba!

Előkészület a kísérlethez

1. Készítsétek el a rajzon látható áramkör kapcsolási rajzát!

2. írjátok le Ohm törvényét a teljes áramkörre, és vezessétek le az áramforrás belső ellenállásának képletét (vegyétek figyelembe, hogy IR = U)\

Kísérlet

1. Kapcsolási rajzotok alapján állítsátok össze az áramkört! A reosztát csúszkáját úgy állítsátok be, hogy az ellenállása maximális legyen!

2. Mérjétek meg a feszültséget az áramforrás pólusain nyitott kapcsoló esetén (a kapott mennyiség felel meg az áramforrás J?kl elektromotoros erejének)!

3. Zárjátok az áramkört, és mérjétek meg az I áramerősséget az áramkörben, valamint a U feszültséget a kör külső szakaszán!

4. Toljátok odébb a reosztát csúszkáját (változtassátok meg az ellenállását), és újra mérjétek meg az I áramerősséget az áramkörben, valamint a U feszültséget a kör külső szakaszán!

5. A 4. pontban leírtakat még háromszor ismételjétek meg!

A kísérlet eredményeinek feldolgozása

1. Az

képlet segítségével minden mérés eredménye alapján

határozzátok meg az áramforrás r belső ellenállását, valamint a belső ellenállás rátl középértékét:

/

2. Értékeljétek az EME mérésének abszolút hibáját:

ahol Al?műsz - a voltméter hibája (lásd a 2. függeléket); AJ?vél - véletlen hiba (viszonyítási hiba), amely ebben az esetben egyenlő a voltméter skálájának fél beosztásértékével.

3. Értékeljétek az áramforrás belső ellenállása mérésének abszolút (Ar) és viszonylagos (ε,.) hibáját:

4. A kerekítés szabályai alapján kerekítsétek ki az eredményeket (lásd a 2. függeléket), majd az eredményeket a következő alakban írjátok fel:

A kísérlet eredményeinek elemzése

A kísérlet eredményei alapján fogalmazzatok meg és írjatok le következtetéseket, amelyekben rámutattok: 1) milyen fizikai mennyiségeket mértetek meg; melyik mennyiségnek kaptátok meg az értékét közvetlen méréssel, melyiknek - közvetettel; 2) milyenek a mérések eredményei; 3) milyen tényezők voltak hatással a kísérlet eredményeire; melyik mennyiség mérése során keletkezett a legnagyobb hiba.

Alkotói feladat

1. Bizonyítsátok be, hogy az áramkör U külső feszültsége és az áramkör I áramerőssége közötti összefüggés grafikonja — az egyenesnek az (1=0;

pontban végződő szakasza!

2. A mérések adatai alapján szerkesszétek meg az I(U) függvény grafikonját! (A grafikon szerkesztésének szabályait a kísérleti pontok alapján a 2. függelékben találjátok)!

3. Folytatva a grafikont a feszültség és áramerősség tengelyekkel való metszéspontig, határozzátok meg az áramforrás EME-jét és a rövidzárlat áramerősségét!

4. Az

képlet segítségével határozzátok meg az áramforrás belső

ellenállását!

5. Az áramforrás EME-je és belső ellenállása különböző módon mért értékei közül melyek a pontosabbak? Magyarázzátok meg, mi ennek az oka!

3. SZÁMÚ KÍSÉRLETI FELADAT

Téma. Fémek ellenállási hőfoktényezőjének meghatározása.

Cél: kísérletileg bebizonyítani, hogy a fémvezető ellenállásának hőmérsékletfüggése lineáris; a réz hőfoktényezőjének meghatározása.

Eszközök: multiméter, hőmérő, fémek ellenállása hőmérsékletfüggésének mérésére szolgáló eszköz, hőforrás, edény vízzel, rögzítővel ellátott állvány, izzólámpa tartóval, milliméteres papír.

ÚTMUTATÓ A MUNKÁHOZ

Szigorúan tartsátok be a biztonsági előírásokat (lásd a tankönyv belső borítóját)!

A mérések és számítások eredményeit azonnal írjátok be a táblázatba!

Előkészület a kísérlethez

1. Készítsétek el a rajzon látható eszközt!

2. Kapcsoljátok át a multiméter kapcsolóját ellenállás mérésére a

beosztással szemben!

Kísérlet

1. Mérjétek meg a rézhuzal í0 hőmérsékletét és R ellenállását az adott hőmérsékleten!

Jegyezzétek meg! A multiméter érintkezőit csak a mérés pillanatában érintsétek az eszközhöz!

3. Kapcsoljátok be a hőforrást, és a hőmérő mutatóját figyelve, 30 és 90 °С között 10 °C-onként mérjétek meg a huzal ellenállását!

A kísérlet eredményeinek feldolgozása

1. A táblázati adatok alapján milliméteres papíron szerkesszétek meg az R{t) függvény grafikonját! (A grafikon szerkesztésének szabályait a kísérleti pontok alapján a 2. függelékben találjátok.)

2. Az R(t) függvény grafikonját a tengelyekkel való metszéspontokig folytatva keressétek meg a rézhuzal R0 ellenállását 0 °C-on!

3. Válasszátok ki a grafikon tetszőleges pontját, és határozzátok meg az adott pontban a rézhuzal R ellenállását és t hőmérsékletét! Az

képlet segítségével határozzátok meg a réz ellenállásának

hőfoktényezőjét!

4. A réz hőfoktényezőjének táblázati értékével összehasonlítva határozzátok meg a kísérlet viszonylagos és abszolút hibáját (lásd az 1. függeléket)!

A kísérlet eredményeinek elemzése

A kísérlet eredményei alapján fogalmazzatok meg, és írjatok le következtetéseket, amelyekben rámutattok: 1) milyen fizikai mennyiségeket mértetek meg; 2) milyen a mérések eredménye; 3) milyen tényezők voltak hatással a mérések hibáira!

Alkotói feladat

Gondoljátok el, írjátok le a szükséges eszközöket és a kísérlet menetét az elektromos izzólámpa izzószála hőmérsékletének a meghatározására! Az izzószál anyagát tekintsétek volfrámnak! Végezzétek el a kísérletet!

AZ ELEKTRODINAMIKA CÍMŰ I. FEJEZET ÖSSZEGEZÉSE.

1. rész. Elektromos áram

1. Elmélyítettétek tudásotokat az elektromos áramról — töltéssel rendelkező' részecskék irányított mozgása.

2. Felidéztétek, hogy az elektromos áram meglétéről annak hatásai alapján győződhetünk meg, az elektromos teret pedig áramforrások hozzák létre.

3. Tanulmányoztátok az elektromos áramkört jellemző fizikai mennyiségeket és megfigyeltétek a közöttük lévő kapcsolatot.

4. Felidéztétek a fogyasztók soros és párhuzamos kapcsolásainak törvényszerűségeit.

5. Megismertétek Ohm törvényét a teljes áramkörre:

Felidéztétek Ohm törvényét az áramkör szakaszára:

6. Felidéztétek, milyen képletek szerint határozható meg az áram munkája és teljesítménye, valamint az áram mozgása közben felszabaduló hőmennyiség.

7. Megismertétek az elektromos áram jellegzetességeit a különböző közegekben.

ÖNELLENŐRZÉSRE SZOLGÁLÓ FELADATOK AZ ELEKTRODINAMIKA CÍMŰ. I. FEJEZETHEZ. 1. rész. Elektromos

áram

1. feladat. Az áramkör szakaszán lévő rezisztorok mindegyikének ellenállása 20 Ω (1. ábra).

1. (2 pont) Határozzátok meg az áramkör szakaszának ellenállását a K2 kapcsoló zárása esetén: a) 20 Ω; b) 40 Ω; c) 10 Ω; d) 30 Ω!

(3 pont) Melyik kapcsolót kell zárni ahhoz, hogy a szakasz ellenállása 60 Ω legyen?

3. (3 pont) Az áramkör szakaszához 120 V feszültségű áramot csatlakoztattak. Mely kapcsolókat kell zárni, hogy az amperméter 12 А-t mutasson? Válaszotokat magyarázzátok meg!

2. feladat. Az elektromos tűzhely melegítőszála 0,15 mm2 keresztmetszetű és 10 m hosszú nikróm huzalból készült. A tűzhelyet 220 V feszültségű rendszerre kapcsolták. (2 pont) Határozzátok meg a melegítőszálból 20 min működés alatt felszabaduló hőmennyiséget!

2. (3 pont) Számítsátok ki a 15 °С hőmérsékletű víz térfogatát, amelyet a tűzhely 20 min alatt képes forráspontig felmelegíteni! A tűzhely hatásfoka 80%.

3. feladat. Az 1,5 V elektromotoros erejű és 1 Ω belső ellenállású áramforráshoz 4 Ω ellenállású rezisztort kapcsoltak.

1. (2 pont) Mekkora az áramkörben az áramerősség? a) 0,3 A; b) 4,4 A; c) 1,5 A; d) 7,5 A

2. (3 pont) Számítsátok ki annak a söntnek az ellenállását, amelyet a 10 mA méréshatárral rendelkező milliamper-méterhez kell kapcsolni, hogy mérhesse az áramkörben lévő áramerősséget! A milliamper-méter ellenállása 9,9 Ω.

4. feladat. A 2, ábrán két elektrolitos fürdőt tartalmazó elektromos áramkör rajza látható: az 1. fürdőben CuS04, a 2. fürdőben AgN03 oldat található.

1. (1 pont) Mik a töltéshordozók az elektrolitokban?

a) lyukak; c) negatív ionok;

b) elektronok; d) pozitív és negatív

ionok

(3 pont) Határozzátok meg a 2. fürdő katód-ján kicsapódó ezüst tömegét, ha az 1. fürdő katódján 0,36 g réz csapódott ki! Mennyi ideig tartott az elektrolízis?

5. feladat. Az izzólámpa volfrámszálában az áramerősség a bekapcsolás pillanatában 12,5-szörösen haladja meg a munkaáram erősségét.

1. (1 pont) Az izzószál ellenállása melegedés közben:

a) nem változik; c) folyton csökken;

b) folyton növekszik; d) eleinte csökken, majd növekszik.

(2 pont) Határozzátok meg az izzószál hőmérsékletét működés közben, ha a bekapcsolás pillanatában a hőmérséklete 20 °С volt!

Válaszaitokat hasonlítsátok össze a könyv végén található megoldásokkal! Jelöljétek meg a helyes válaszokat, és számoljátok össze a megszerzett pontokat! Az eredményt osszátok el kettővel! Az így kapott szám megfelel a tanulmányi eredményeteknek.

 

 

Fizika tankönyv 11. osztályosok szerzők Dovgy, Baryakhtar, Loktev

 



Попередня сторінка:  8. Elektromos áram a vákuumban. Vákuumos készülékek
Наступна сторінка:   10. Mágneses tér



^