Elektros srove metaluose, skysciuose, kietuosiuose kunuose

Turinys

Įvadas..............................3
1. Elektra. Elektros srovė metaluose.....................3
1.1 Energijos tvermės dėsnis elektros grandinėms............5
2. Elektros srovė skysčiuose.........................9
3. Elektros srovė dujose ir vakuume......................10
3.1 Elektros srovė praretintose dujose.................11
3.2 Elektros srovė vakuume....................12
4. Elektros srovė puslaidininkiuose ....................13
Išvados..............................14
Naudota literatūra............................15Įvadas
Šiandien gyvename XXI amžiuje, kai buityje naudojamės daugeliu elektrinių prietaisų: televizoriais, mikrobangų krosnelėmis, šaldytuvais, kompiuteriais ir kitais naudingais prietaisais. O trumpam dingus elektrai, tiesiog neįsivaizduojame, kaip be jos reikėtų išsiversti ilgesnį laiką. Tačiau tik nedaugelis susimąsto, kaip atsiranda elektra. Todėl aš, rašydamas šį darbą, panagrinėsiu šią temą plačiau.
Taigi, mano darbo tikslas – aptarti elektros srovės savybes.
Išsikėliau sau tokius uždavinius:
1. Išsiaiškinti, kas taai yra elektros srovė.
2. Panagrinėti elektros srovės savybes metaluose, skysčiuose, dujose ir vakuume.
Rašydamas darbą naudojau literatūros analizę.1. Elektra. Elektros srovė metaluose
Elektros srovė – tai kryptingas elektringų dalelių judėjimas. Elektros srovę gali sudaryti ir kitokios judančios elektringos dalelės – jonai. Tačiau srovė teka tik akimirką – kol išsilygina sujungto kūno potencialai, o tada išnyksta elektrinis laukas jungiančiuose laidininkuose ir krūvių judėjimas liaujasi. Tam, kad gautume nenutrūkstamą srovę, reikia nuolat papildyti vieno kūno krūvį, palaikyti aukštesnį jo potencialą – suskurti laidininke nuolatinį potencialo skirtumą ir nuolatinį ellektrinį lauką. Tai gali atlikti srovės šaltinis, sudarantis pastovią įtampą. Srovė ilgesnį laiką gali tekėti ilgesnį laiką tik uždara grandine.
Elektros srovė teka grandine iš teigiamo šaltinio poliaus į neigiamą. Elektronai grandinėje juda nuo šaltinio neigiamo poliaus, kur yra jų perteklius, link te

eigiamo, priešingai nei srovės kryptis. Srovės kryptis ir elektronų judėjimo kryptis yra priešingos.
Elektrinis laukas plinta didžiausiu gamtoje greičiu (3* m/s). Elektronai juda laidininke be chaotiško, labai intensyvaus šiluminio judėjimo, jie lėtai slenka viena kryptimi. Šis judëjimas vadinamas elektronų dreifu. Tai ir yra elektros srovė. Vidutinis dreifo greitis, net veikiant aukštai įtampai, tėra vos keletas milimetrų per sekundę, o chaotiško judėjimo greičiai siekia milijoną metrų per sekundę.
Elektros srovės stiprumas laidininke išreiškiamas pratekėjusio elektros krūvio ir laiko santykiu:
I=q/t
[I]=A
1A=1C/1s

Prietaisai srovei matuoti vadinami ampermetrais. Srovė, kurios kryptis ir stiprumas laikui bėgant nekinta, vadinama nuolatine srove.
Elektros srovės stiprumas priklauso nuo laidininko skerspjūvio ploto ir dreifo greičio.
Elektros srovės stiprumo ir laidininko skerspjūvio ploto santykis vadinamas srovės tankiu (j), kurį lemia dreifo greitis:
j=I/S
[j]=A/m²
j=env
Srovė laidininke tiesiog proporcinga įttampai ir atvirkščiai proporcinga laidininko varžai. Varža vadinama medžiagos savybė priešintis elektros srovei. Ji lygi:
R=U/I
Varžos matavimo vienetas – omas. Tai varža tokio laidininko, kuriuo teka 1A srovė, kai įtampa tarp laidininko galų lygi 1 V:
[R]=W
1W=1V/1A
Elektros grandinës elementai, skirti varþai sudaryti, vadinami rezistoriais.
Srovės stiprumo priklausomybės nuo įtampos grafikas vadinamas laidininko voltamperine charakteristika:

I I

U R
1 pav. Srovės stiprumo priklausomybės nuo įtampos grafikas

Kuo mažesnė laidininko varža, juo stipresnė srovė, tuo stačiau kyla į viršų grafikas.
Laidininko varža yra tiesiog proporcinga jo ilgiui ir atvirkščiai proporcinga skerspjūvio pl

lotui:
R=ìl/S
ì – specifinë varþa
[ì]=Wm
Kuo didesnė varža, tuo mažesnis laidumas ir atvirkščiai. Laidumo vienetas yra simensas:
S=1/1W1.1 Energijos tvermės dėsnis elektros grandinėms
Dvi nenutrūkstamo srovės tekėjimo sąlygos: turi būti uždara grandinė ir joje įjungtas srovės šaltinis.
Elektros grandinę sudaro dvi dalys: išorinė ir vidinė.
Išorinė grandinės dalis – tai visa, kas yra prijungta prie šaltinio gnybtų. Išorinės grandinės dalis vartoja elektros energiją – joje elektros energija virsta kitų rūšių energija.
Išorinės grandinės dalies varža vadinama išorine varža (R). Elektronai juda nuo neigiamo poliaus ligi teigiamo. Elektronai juda kryptingai, veikiami elektrostatinių jėgų.
Vidinė grandinės dalis yra paties elektros srovës šaltinio vidus – laidininkai, kuriais juda elektringos dalelės šaltinio viduje. Galvaniniame elemente – tai elektrolitas ir elektrodai; generatoriuje – inkaro apvija. Vidinėje grandinės dalyje kitų rūšių energija virsta elektros energija. Vidinės grandinės dalies varža vadinama vidine varža (r). Elektronai juda nuo teigiamo poliaus iki neigiamo. Elektronai juda kryptingai pašalinių jėgų veikiami.
Elektros srovės šaltinyje kokios nors rūšies energija nenutrūkstamai virsta elektros energija. Galvaniniame elemente – cheminė, generatoriuje – mechaninė, termoelemente – šiluminė virsta elektros energija. Neelektrinės kilmės jėgos, veikiančios elektros srovės šaltinyje, vadinamos pašalinėmis jėgomis. Neelektrinės kilmės jėgų verčiami elektronai juda prieš elektrostatinio lauko jėgas. Pašalinių jëgų darbą apibūdina fizikinis dydis – elektrovaros jėga.
Energijos tvermės dėsnis. Srovės šaltinyje pašalinės jėgos atliko darbą A ir dėl to pratekėjo krūvis q. Te
ekant srovei, tas pats krūvis išorinėje grandinės dalyje atliko darbą Aišor, o vidinėje grandinės dalyje – darbą Avid.
Remiantis energijos tvermės dėsniu:
A=Aišor + Avid
A/q=Aišor/q+ Avid/q
E=Uišor + Uvid
Šaltinio EVJ yra lygi grandinės išorinės ir vidinės dalių įtampų sumai.
Uždaroje grandinėje krūvis niekur negali kauptis, todėl srovės stiprumas abiejose dalyse vienodas:
Uišor =IR Uvid=Ir E=IR+Ir
Omo dėsnis uždarai grandinei. Uždara grandine tekančios srovės stiprumas yra tiesiog proporcingas šaltinio EVJ ir atvirkščiai proporcingas išorinių ir vidinių varžų sumai.
Esant išjungtai grandinei, šaltinio gnybtų įtampa lygi jo EVJ. Šaltinio gnybtų sujungimas labai mažos varžos R ® 0 laidininku vadinamas trumpuoju sujungimu. Tuomet srovės stiprumas priklauso tik nuo vidinės varžos r: I=E/r. Trumpasis sujungimas – dažna gaisrų priežastis.
Varžos priklausomybė nuo temperatūros. Varža priklauso ne tik nuo laidininko matmenų ir medžiagos, bet ir nuo temperatūros. Metaliniame laidininke, kylant temperatūrai, didėja laisvųjų elektronų chaotiško judėjimo greitis, intensyvėja atomų virpesiai, dažnėja elektronų susidūrimai su atomais. Dėl to mažėja elektronų dreifo greitis ir srovės stiprumas, o tai tolygu laidininko varžos didėjimui. Visų metalų varža, kylant temperatūrai, didėja. Anglyje, elektrolituose ir puslaidininkiuose, kylant temperatūrai, daugėja laisvų elektringų dalelių vienetiniame tūryje, todėl jų varža mažėja. Derinant priešingų savybių medžiagas, galima gauti lydinius, nepriklausančius nuo temperatūros.

Santykinis varžos pokytis e lygus varžos pokyčiui ir pradinės varžos santykiui:
e=DR/R0
R0 – laidininko varža 0°C temperatūroje,
R-varža te
emperatūroje t

Santykinis varžos pokytis yra proporcingas temperatūros pokyčiui:
e=aDt
a – temperatūrinis varžos koeficientas
[a]=1/K

Temperatūrinis varžos koeficientas rodo santykinį laidininko varžos pokytį temperatūrai pakitus 1°C
Superlaidumas. Krintant temperatūrai, metalų varža palaipsniui mažëja. Šis procesas vyksta tik iki tam tikros ribos – pasiekus itin žemą temperatūrą, paprastai 3-6K virš absoliutinio nulio, laidininko varža staiga išnyksta. Tai – superlaidumas.
Temperatūra, žemiau kurios laidininkas nustoja varžos, vadinama krizine temperatūra.
Į superlaidžiąją būseną – varis, auksas, sidabras, platina, kad ir kaip šaldomi, nevirsta superlaidininkais. Superlaidžiame žiede arba uždaroje ritėje kartą sužadinta srovė teka nesilpnėdama praktiš.kai metus ar ilgiau. Srovė superlaidininkais teka neprarasdama energijos. Elektromagnetais, kurių apvija suvyniota iš superlaidininko, sukuriami stiprūs ir stabilūs magnetiniai laukai.
Elektros srovės darbas. Elektros energija, kurią suteikia krūviams srovės šaltinis, išorinėje grandinės dalyje virsta kitų rūšių energija: akumuliatoriuose – chemine, elektros varikliuose – mechanine, šildymo prietaisuose – šilumine, apšvietimo lempose – šilumine, šviesos energija.
Elektros energijos kiekis, kuris išorinėje grandinės dalyje virsta kitų rūšių energija, yra lygus elektros srovės darbui:
A=qU q=It A=IUt
Prietaisai srovės darbui matuoti – elektros energijos skaitikliai.
Džaulio Lenco dėsnis. Šilumos kiekis išsiskiriantis laidininke, kai juo teka srovė, yra proporcingas srovės stiprumo kvadratui, laidininko varžai ir srovės tekėjimo laikui:
Q=I²Rt
Elektros srovės galia matuojama vatais:
P=A/t
[P]=W (vatas)
1W=1J/1s
Fizikine prasme vatas yra tokio elektros imtuvo, kuriame kiekviena sekundė 1J elektros energijos virsta kitos rūšies energija:
P=IU
P=U²/R
P=I²R
Srovės galią galima išmatuoti naudojantis ampermetru ir voltmetru arba specialiu prietaisu vatmetru. Praktikoje elektra vartojama kilovatvalandėmis.
Termoelektriniai reiškiniai. Srovė, atsiradusi šiluminei energijai tiesiogiai virstant elektros energija, vadinama termosrove, o du sujungti skirtingų medžiagų laidininkai vadinami termoelementu. Laidininkai, sudarantys termoelementą – termoelektrodai.
Skirtinguose metaluose yra nevienoda laisvųjų elektronų koncentracija, nevienodos jëgos sulaiko elektronus uždarytus metale. Todėl prasideda laisvųjų elektronų difuzija (elektroninių dujų) Pvz.: suglaudus geležį ir varį iš geležies į varį prasiskverbs daugiau elektronų, negu priešinga kryptimi, nes geležyje jų koncentracija didesnė. Metalų sandūra įsielektrins. Susidarys kontaktinis potencialų skirtumas. Tarp įsielektrinusių paviršių veiks kontaktinis elektrinis laukas, kuris stabdys tolesnį elektronų judėjimą iš geležies į varį ir skatins priešingą srautą. Kontaktiniam potencialų skirtumui pasiekus tam tikrą vertę, nusistovės dinaminė pusiausvyra. Tarp metalų bus pastovus potencialų skirtumas. Kontaktinė termoelektrovaros jėga – labai silpna, bet stiprėja didėjant kontaktų temperatūros skirtumui:
E=aDt
a – proporcingumo koeficientas, priklausantis nuo metalo rūšies
Dt – šiltojo ir šaltojo kontaktų temperatūros skirtumas

Termoelektrovaros jėgos yra nedidelės, bet jau prietaisais tiksliai išmatuojamos, todėl termoelementus galima panaudoti temperatūrai matuoti, prijungus galvonometrą ir jo skalę sugradavus laipsniais. Nuosekliai sujungus n termoelementų gaunama termobaterija, kurios jautrumas n kartų didenis negu vieno elemento. Jautrios termobaterijos įtaisomos termopelengatoriuose – aparatuose, skirtuose iš nuotolio šilumą skleidžiantiems objektams aptikti. Metalinių termoelementų naudingumo koeficientas labai mažas, vos 0,1 -0,5%, tačiau puslaidininkinių jau siekia 15%, todėl juos galima jungti į baterijas ir naudoti kaip šiluminius elektros srovės generatorius – termogeneratorius.
Pagal šilumos šaltinį termogeneratoriai skirstomi į saulės, atominius ir dujinius, o pagal paskirtį – į kosminius, jūrinius ir t.t.. Jų galia siekia iki kelių šimtų kilovatų. Termogeneratorių energija vartoja automatiniai švyturiai, retransliatoriai, dirbtiniai žemės palydovai ir kiti kosminai aparatai.
Leidžiant elektros srovę termoelementu, vienas jo kontaktas kaista, o kitas šala. Pakeitus srovės kryptį, vyksta priešingi procesai. Šis reiškinys vadinamas Peltje efektu: jeigu šaltinio srovę nukreipsime ta pačia kryptimi, kaip tekėjo termosrovė, tai kontakte A elektronų srautas bus stabdomas, nes turės nugalėti kontaktinį potencialų skirtumą; elektronų greitis ir kinetinė energija mažės, ir dėl to kontaktas A pradės aušti. Kontakte B bus priešingi procesai – jis kais. Tokie termoelementai gali būti naudojami šaldytuvuose. Paleidus termobaterija srovę, šaldytuvo. viduje esantieji šąla, išorėje – šyla. Pakeitus elektros srovės kryptį, šaldytuvas virsta šildytuvu. Didelio ploto termobaterijomis būtų galima šildyti arba vėsinti patalpas.2. Elektros srovė skysčiuose
Metalais, jų lydiniais, anglimi elektros srovė teka visiškai nekeisdama jų cheminės sudėties. Tekant srovei, jie tik įšyla. Tokios medžiagos vadinamos pirmosios rūšies laidininkais. Joms būdingas elektroninis laidumas. Antrosios rūšies laidininkai (rūgščių, bazių, druskų tirpalai bei išlydytų dielektrikų) tekant srovei ne tik įšyla, bet ir chemiškai skyla į sudėtines dalis.
Medžiagos, kurios ištirpintos arba išlydytos praleidžia elektros srovę, vadinamos elektrolitais.
Elektrolitui tirpstant vandenyje, molekulės suyra į teigiamą ir neigiamą elektros krūvį turinčias dalis jonus. Elekrolito skilimas į jonus veikiant tirpikliui, vadinamas elektrolitine disociacija.
Skirtingų ženklų jonai gali susijungti ir vėl sudaryti neutralią molekulę. Šis procesas vadinamas molizacija arba jonų rekombinacija.

Teigiami jonai juda link neigiamo elektrodo – katodo, o neigiami jonai – link teigiamo elektrodo, anodo. Šie jonų srautai sudaro elektros srovę elektrolituose. Antrosios rūšies laidininkų elektrolitų laidumas yra joninis. Elektrolitu tekančiai elektros srovei galioja Omo dėsnis.

Medžiagos išsisikyrimas ant elektrodų, tekant srovei elektrolitu, vadinamas elektrolize. Elektrolizės metu patys elektrodai gali reaguoti arba nereaguoti su elektrolitu.

Faradėjaus dėsnis. Elektrolizės metu išsiskyrusios medžiagos masė yra tiesiog proporcinga srovės stiprumui ir jos tekėjimo laikui:
m=kIt
q=It
m=kq
Proporcingumo koeficientas k vadinamas išskirtosios medžiagos elektrocheminiu ekvivalentu. Jis priklauso nuo jonų masės ir valentingumo:
[k]=1kg/C
Visi vienos rūšies jonai yra vienodos masės ir perneša vienodą krūvį. Vadinasi, kuo didesnis pratekėjęs elektrolitu krūvis, tuo daugiau jonų neutralizavosi prie elektrodų ir tuo didesnë bendra jų masė.
Faradėjaus skaičius F=965*10²C/mol3. Elektros srovė dujose ir vakuume
Aukštoje temperatūroje dujų molekulės įgyja tokią didelę energiją, kad susidurdamos išmuša elektronus – jonizuoja viena kitą. Netekusios elektronų molekulės tampa teigiamais jonais. Atskilę elektronai sudaro neigiamus jonus. Dujų elektrinis laidumas yra mišrus: joninis ir elektroninis. Dujas galima jonizuoti švitinant oro tarpą ultravioletiniais, Rentgeno arba radioaktyviųjų medžiagų skleidžiamais spinduliais. Srovė dujose vadinama išlydžiu.
Elektronas ir teigiamas jonas susidūrę gali sudaryti neutralų atomą ar molekulę – tai molizacija arba elektringųjų dalelių rekombinacija. Nustojus veikti jonizatoriui, dujos greitai molizuojasi ir srovė nutrūksta. Toks išlydis, kuris vyksta veikiant pašaliniam jonizatoriui, vadinamas nesavaiminiu.
Voltamperinė chrarakteristika. Didinant įtampą, krūvininkų greitis didėja, vis daugiau jų pasiekia elektrodus ir srovės stiprumas didėja proporcingai įtampai (OA). Iki įtampos Ua srovė dujose paklūsta Omo dėsniui. Kai įtampa pasiekia Ua ir toliau didėja iki Ub, tai srovės stiprumas lieka pastovus. Tai įvyksta todėl, kad jau visi jonizatoriaus sukurti krūvininkai pasiekia elektrodus ir nėra iðško srovei didėti. Srovė, kurios stiprumas nepriklauso nuo įtampos, vadinama soties srove. Nuo įtampos Ub srovės stiprumas staigiai kyla (BC), nors jonizatoriaus galia ir nedidinama. Jonizatoriaus gali ir nebūti, srovė vis tiek tekės. Izoliatoriaus pramušimo priežastis yra smūginė dujų jonizacija. Stipriame elektriniame lauke elektringosios dalelės įgyja didelį greitį. Jų kinetinės energijos užtenka jonizuoti neutralią
molekulę – išmušti iš jos elektroną – tai smūginė jonizacija. Smūginė jonizacija gali prasidėti visai nesant pašalinio jonizatoriaus – savaime, nes dujose visuomet yra šiek tiek reikalingų jos pradžiai laisvų elektronų. Išlydis dujose, vykstantis be jonizatoriaus, vadinamas savaiminiu.

I C

Is A B
0 Ua Ub U

Oro jonizacijos lygio matavimu pagrįstas radioaktyviojo spinduliavimo matuoklių dozimetrų veikimas. Dozimetras sudarytas iš jonizacijos kameros, jautraus galvonometro, elektros šaltinio. Jonizaciniai prietaisai, skirti pavienėms elektringoms dalelėms registruoti, vadinami Geigerio skaitikliais.3.1 Elektros srovė praretintose dujose
Tekant srovei, dujos vamzdelyje pradeda švytėti. Šviečiantis stulpelis mažėjant slėgiui plečiasi, šviesėja ir palaipsniui užpildo visą vamzdį. Šis išlydis vadinamas rusenančiuoju. Kiekvienos dujos praretintos švyti tik joms būdinga spalva. Šviečiantys vamzdeliai naudojami reklamose, gatvių apšvietimui. Įleidus oro į vamzdelį, švytėjimas nyksta.
Plazma. Iš dalies, arba visai jonizuotos dujos vadinamos plazma. Plazma elektriškai neutrali, nes ją sudarančių teigiamų ir neigiamų krūvių koncentracija vienoda. Saulė, žvaigždės sudarytos iš plazmos. Saulės radiacijos jonizuoti viršutiniai atmosferos sluoksniai – žemos temperatūros plazma – supa žemę. Tai jonosfera. Saulės vėjas sukelia jonosferoje oro švytėjimą – šiaurės pašvaistes.
Magnetinis plazmodinaminis generatorius degančio kuro energiją tiesiogiai verčia elektros energija.3.2 Elektros srovė vakuume
Giliame vakuume elektros srovė nutrūksta. Inde molekulių lieka tiek mažai, kad jos juda beveik nesusidurdamos. Srovei reikalinga smūginė jonizacija. Smarkiai įkaitintas metalas pradeda spinduliuoti elektronus. Šis procesas vadinamas termoelektrine emisija, o atsiradę elektronai – termoelektronais. Išlėkę elektronai kaupiasi prie jo paviršiaus ir sudaro neigiamą tūrinį krūvį – elektronų debesėlį, kuris stabdo elektronų “garavimą”. Sudarius priešingos krypties elektrinį lauką, bus iš debesėlio išsiurbiami termoelektronai ir judės kryptingai vakuumu – tekės srovė.
Diodas (vakuuminis). Diodą sudaro stiklinis arba metalinis balionas, iš kurio išsiurbtas oras. Iš dviejų elektrodų – katodo – yra elektronų šaltinis: jis įkaitinamas leidžiant srovę iš nedidelės įtampos. Tarp katodo ir anodo jungiama valdomoji įtampa, vadinama anodo įtampa. Kol katodas šaltas, srovės tarp katodo ir anodo nėra. Bet įjungus katodo kaitinimą, atsiranda srovė, nes anodas traukia išspinduliuotus elektronus, o katodas juos stumia.
Srovę vakuume galima reguliuoti dviem būdais: keičiant anodo įtampą arba katodo temperatūrą.
Srovei tekant vakuumu, jos stiprumas priklauso nuo įtampos panašiai kaip dujose, kurias veikia jonizatorius. Didinant anodo įtampą, srovės stiprumas stiprėja, kiek iš katodo išlekia elektronų, tiek pat patenka į anodą. Toliau didinant įtampą, srovė negali stiprėti – soties srovė. Padidinti soties srovę galima tik pakėlus katodo temperatūrą.
Diodu srovë gali tekëti tik vien kryptimi. Ði savybë naudojama kintamajai srovei lyginti – paversti vienos krypties srove.
Diodas tik praleidžia arba nepraleidžia srovės, o triodas dar ir valdo srovę – stiprina, silpnina. Triode yra įterptas tarp anodo ir katodo trečias elektrodas – tinklelis.
Būdamas arti katodo, tinklelis savo elektriniu lauku stipriai veikia elektronų debesėlį. Įelektrinus tinklelį katodo atžvilgiu neigiamai, jo elekrinis laukas stabdo elektronų judėjimą link nevėluodama atkartoja anodo grandinės srovė. Triodai taikomi silpniems įtampos svyravimams stiprinti.
Greiti elektronai, atsimušdami į kai kurias medžiagas, sukelia jų švytėjimą – liuminoforai. Kuo daugiau atsimušančių elektronų, tuo daugiau švyti. Principas elektrinius signalus paversti šviesos – spalvos signalu. Elektroninį vamzdį sudaro storasienė kolba, iš kurios išsiurbtas oras. Priekinė kolbos sienelė – ekranas, iš vidaus padengta liuminoforu, kuris švyti, veikiamas greitų elektronų. Kolboje įmontuotas elektronų proþektorius, įtaisas, kuris sukuria elektronų srautą ir ją suglaudžia į siaurą spindulį. Elektronų lėkimo kryptį galima valdyti elektriniu ar magnetiniu lauku. Valdantis elektrinis laukas sudaromas tarp dviejų plokštelių: neigiamos ir teigiamos. Vamzdyje valdymo sistemą sudaro dvi horizontalios ir dvi vertikalios plokštės. Keičia įtampą, todėl jis piešia.4. Elektros srovė puslaidininkiuose
Puslaidininkiai – pusiau pralaidžios elektros srovei medžiagos. Joms būdinga, kad jų laidumas priklauso nuo priemaišų ir išorinių sąlygų: šviesos, temperatūros, slėgio. Eletrotechnikoje naudojamos puslaidininkinės medžiagos: silicis, galio arsenidas, germanis, selenas ir kt.
Su laisvaisiais elektronais susijęs puslaidininkio laidumas vadinamas elektroniniu laidumu arba n laidumu.
Elektrono netekęs atomas judėti kristale negali, tačiau gali prisitraukti gretimo atomo elektroną. Likusią tuščią vietą – skylę, gali užpidyti kito atomo elektronas, palikdamas savo vietoj skylę. Perėjo skylė – tai perėjo ir teigiamas krūvis. Elektriniame lauke skylės juda prieš lauko kryptį. Jų lemiamą laidumą vadiname skyliniu laidumu arba p laidumu.
Gryname puslaidininke skylės atsiranda kartu – poromis, jų skaičius būna vienodas. Tokio puslaidininkio laidumas, pusiau elektroninis ir pusiau skylinis, vadinamas savuoju laidumu. Puslaidininkių laidumas priklauso: nuo temperatūros (šylant jų varža mažėja, todėl būdingas temperatūrinis varžos koeficientas), šviesos spindulių.
Puslaidininkiniai prietaisai, kurių veikimas pagrįstas jų varžos kitimu kintant temperatūrai, vadinami termistoriais arba termorezistoriais.
Termistorius sudarytas iš korpuso, puslaidininkinio elemento ir kontaktinių laidų. Paprasta konstrukcija, mažas, svarbiausias automatikos įtaisų elementas. Termistoriai matuoja temperatūros skirtumus milijonosios laipsnio dalies tikslumu.
Puslaidininkinio elektronai gali išsilaisvinti ir gavę energijos iš šviesos spindulių. Prietaisai, kurių veikimas šia savybe pagrįstas, vadinami fotorezistoriais. Fotorezistorių sudaro: skaidri dielektriko plokštė, iš vienos pusės padengta plonu puslaidininkio sluoksniu. Šis sluoksnis skiria srovei laidžius elektrodus. Apšvietus puslaidininką, jame padaugėja krūvininkų, sumažėja varža ir grandine ima tekėti apie tai signalizuojanti srovė. Jie taikomi mokslo ir technikos srityse.Išvados
1. Elektros srovė – tai kryptingas elektringų dalelių judėjimas. Elektros srovę gali sudaryti ir kitokios judančios elektringos dalelės – jonai.
2. Elektros srovė grandine teka iš teigiamo šaltinio poliaus į neigiamą. Elektronai grandinėje juda nuo šaltinio neigiamo poliaus, kur yra jų perteklius, link teigiamo, priešingai nei srovės kryptis. Srovės kryptis ir elektronų judėjimo kryptis yra priešingos.
Metalais, jų lydiniais, anglimi elektros srovė teka visiškai nekeisdama jų cheminės sudėties. Tekant srovei, jie tik įšyla. Tokios medžiagos vadinamos pirmosios rūšies laidininkais. Joms būdingas elektroninis laidumas. Antrosios rūšies laidininkai (rūgščių, bazių, druskų bei išlydytų dielektrikų tirpalai) tekant srovei ne tik įšyla, bet ir chemiškai skyla į sudėtines dalis.
Aukštoje temperatūroje dujų molekulės įgyja tokią didelę energiją, kad susidurdamos išmuša elektronus – jonizuoja viena kitą. Netekusios elektronų molekulės tampa teigiamais jonais. Atskilę elektronai sudaro neigiamus jonus. Dujų elektrinis laidumas yra mišrus: joninis ir elektroninis. Dujas galima jonizuoti švitinant oro tarpą ultravioletiniais, Rentgeno arba radioaktyviųjų medžiagų skleidžiamais spinduliais.
Giliame vakuume elektros srovė nutrūksta. Inde molekulių lieka tiek mažai, kad jos juda beveik nesusidurdamos. Srovei reikalinga smūginė jonizacija. Smarkiai įkaitintas metalas pradeda spinduliuoti elektronus. Šis procesas vadinamas termoelektrine emisija, o atsiradę elektronai – termoelektronais. Išlėkę elektronai kaupiasi prie jo paviršiaus ir sudaro neigiamą tūrinį krūvį – elektronų debesėlį, kuris stabdo elektronų “garavimą”. Sudarius priešingos krypties elektrinį lauką, bus iš debesėlio išsiurbiami termoelektronai ir judės kryptingai vakuumu – tekės srovė.Naudota literatūra
Ambrasas, V. Fizikos pagrindai. – Kaunas: “Šviesa”, 1990
Fizikos vadovėlis 11 kl.

Leave a Comment