Полупроводники широко применяются в технике. На различной проводимости (р- и n-типа) основано действие полупроводникового диода. При контакте полупроводников с р- и n-проводимостью при определенном направлении тока в цепи создается запорный слой (Рис.19.4) - двойной электрический слой, поле которого препятствует переносу носителей заряда. На этом и основано действие полупроводникового диода, служащего для выпрямления переменного тока. Одними из первых получили распространение селеновые выпрямители.
Помимо диодов в радиотехнике широко применяются и полупроводниковые триоды - транзисторы, в которых имеется два р-n перехода: либо р-n-р, либо n-р-n.
Сильная зависимость полупроводников от температуры используется в термисторах - высокочувствительных приборах для измерения температуры.
Среди многочисленных применений полупроводников является также солнечные батареи, действие которых основано на фотопроводимости полупроводников - способности изменять сопротивление под действием света (явление подобное фотоэффекту, происходящему целиком внутри твердого дела).
Лекция 27 | Магнитное поле и его индукция. Закон Ампера. Закон Био-Савара-Лапласа. |
Магнитное поле прямого проводника с током и кругового тока. Магнитный момент витка с током. |
Магнитные силы
Магнитные свойства веществ были известны еще в глубокой древности. Описываемый древними учеными камень, притягивающий железо, представляет собой естественный магнит - минерал, довольно часто встречающийся в природе. Он состоит из соединений железа (FeO- 31% и Fe2O3- 69%). Уже в 1600 г. вышел труд В.Гильберта "О магните, магнитных телах и о великом магните Земли", в котором содержалось обобщение большого числа опытных фактов. Основные из них сводились к следующему:
1) магнит имеет два полюса - северный и южный, различные по своим свойствам,
2) разноименные полюсы притягиваются, одноименные отталкиваются;
3) магнитная стрелка располагается в пространстве определенным образом, указывая север к юг;
4) нельзя получить магнит с одним полюсом;
5) Земля - большой магнит.
Природа магнитных явлений была раскрыта лишь после установления в 19 веке экспериментальных фактов, что электрический ток (движущиеся заряды) создают магнитное поле (Р.Эрстад,1820г.) Изучение взаимодействия проводников с токами, в результате чего было установлено, что параллельные токи одного направления притягиваются, а противоположного отталкиваются (Я.Ампер, I820г.), привело к выводу, что силы взаимодействия между движущимися электрическими зарядами отличаются от сил взаимодействия между неподвижными зарядами.
Дополнительные силы, возникающие между движущимися зарядами, назвали магнитными силами. Это связано о тем, что их обнаружили по воздействию тока на магнитную стрелку.
Т.о., все магнитные мления можно свести к электрическим, а магнитные силы, как показал Эйнштейн, есть релятивистская поправка к закону Кулона.
Пока в проводниках тока нет, между ними не возникают силы взаимодействия, т.к. положительный заряд ионов кристаллической решетки металла и отрицательный заряд электронов распределены равномерно и суммарный заряд внутри проводника равен нулю. При наличии тока, вследствие движения электронов, среднее расстояние между ними сокращается в раз, где
V - дрейфовая скорость электронов. В результате плотность заряда электронов увеличится в раз и, следовательно, результирующий заряд не будет равен нулю. Это и приводит к взаимодействию проводников.