21.02.2024р.
Тема програми № 3. Напівпровідникові
прилади.
Урок № 6. Лабораторна робота №1 «Зняття вольт-амперної характеристики напівпровідникового діоду».
Мета роботи: вивчення принципу дії напівпровідникового діода й одержання його вольт-амперної характеристики.
Прилади та матеріали: германієвий діод, міліамперметр, мікроамперметр, два вольтметри, джерело ЕРС, перемикач, з'єднувальні провідники.
Працюємо з підручником:
Гуржій А. М. Електротехніка та основи
електроніки : підручник для здобувачів професійної (професійно-технічної)
освіти / А. М. Гуржій,
С. К. Мещанінов, А. Т. Нельга, В. М.
Співак. – Київ : Літера ЛТД, 2020. – 288 с.
Контрольні питання для підготовки до лабораторної роботи
1. Види провідності в напівпровідниках (електронна та діркова, власна і домішкова).
2. Напівпровідники n- та p-типу
1. Поясніть фізичні процеси, які відбуваються в р-n-переході за відсутності зовнішнього електричного поля.
2. Перерахуйте способи увімкнення діода в електричне коло. Намалюйте схеми.
3. Які фізичні процеси лежать в основі роботи діода як випрямляча?
4. За якими характеристиками і параметрами оцінюється діод?
5. Які характеристики діода є нелінійними і чому?
6. У чому полягає подібність характеристик діодів та біологічних тканин?
7. Як впливає підвищення температури на концентрацію вільних носіїв?
Короткі теоретичні відомості
Тонкий шар напівпровідника, в якому має місце просторова зміна типу провідності від електронної до діркової, називається електронно-дірковим або р-п-переходом. Електропровідність p-n-переходу залежить від напрямку струму: в одному напрямку (прямому) вона велика, в іншому (зворотному) - мала.
Розглянемо р-n-перехід за відсутності зовнішнього поля. Вільні електрони дифундують із n-області в р-область, де їх концентрація набагато менша і там рекомбінують з дірками. В результаті цього в р-області залишаються негативно заряджені акцепторні атоми, в n-області - позитивно заряджені донорні атоми. Оскільки акцепторні та донорні атоми нерухомі, на межі p-n-переходу виникає подвійний шар просторового електричного заряду (рис. 1), який називають запираючим шаром. Він створює контактне електричне поле
яке протидіє подальшій дифузії основних носіїв.
Рис. 1.
Різниця потенціалів, якою характеризується контактне поле, має величину кілька десятків мілівольт, її називають контактною різницею потенціалів або висотою потенціального бар'єра. В умовах теплової рівноваги і при відсутності зовнішнього електричного поля струм через р-n-перехід дорівнює нулю: існує динамічна рівновага між струмом неосновних і основних носіїв. Зовнішнє електричне поле змінює висоту бар'єра і порушує рівновагу потоків основних та неосновних носіїв. Якщо зовнішнє електричне поле має напрямок, протилежний до контактного то висота потенціального бар'єра зменшується (рис. 2.).
Рис. 2.
Через контакт йтиме струм, величина якого залежить від величини зовнішнього поля Цей напрям називається прямим або пропускним.
Якщо напрямок зовнішнього електричного поля
збігається з напрямком 
то модулі їхніх напруженостей додаються, що й приводить до збільшення контактної різниці потенціалів. За цієї умови струм основних носіїв через контакт буде дорівнюватиме нулю. Такий напрямок поля і відповідний спосіб підключення називають зворотним.
На рис. 2. показана залежність сили струму від напруги. Кривій ОА відповідає прямий струм, а кривій ОB -незначний обернений струм, що обумовлений рухом неосновних носіїв електричного заряду.
Як видно з графіка, сила прямого струму залежить від напруги - вона збільшується із збільшенням напруги. Сила зворотного струму від напруги практично не залежить. Вона визначається кількістю неосновних носіїв, які виникають за одиницю часу.
Рис. 3.
А ця кількість незмінна при фіксованих зовнішніх умовах (температура, освітленість тощо). Умовне зображення напівпровідникового діода показано на рис. 3. Якість напівпровідникового діода оцінюється коефіцієнтом випрямлення k, який дорівнює відношенню сили прямого струму до зворотного, виміряних при однаковій напрузі
При роботі з діодом необхідно враховувати значення найбільшої зворотної напруги, яка може бути прикладена до діода без порушення його нормальної роботи.
Порядок виконання роботи
1. Зібрати електричне коло за схемою, показаною на рис. 4.
2. З'єднати за допомогою провідників зібране коло з джерелом живлення.
3. Поставити повзунок реостата в крайнє положення (як зображено на схемі).
4. Подати напругу на реостат (потенціометр) замкнутого кола за допомогою ключа К.
5. Переміщуючи повзунок вздовж реостата, спостерігати за показниками вольтметра і міліамперметра. Записати 5-6 показників вольтметра і відповідних їм показників міліамперметра. Дані занести в таблицю 1.
6. Змінити полярність напруги, яка подається на діод (витягнути вилку з діодом із гнізда, повернути її на 180° і знову увімкнути).
7. Дії п. 5 повторити.
8. За знятими показниками вольтметра і міліамперметра побудувати вольт-амперну характеристику.
9. Обчислити коефіцієнт випрямлення для максимального значення напруги, яка використовується в роботі.
Рис. 4.
07.02.2024 р.
Тема програми № Напівпровідникові прилади.
Тема уроку№ 4. Напівпровідникові діоди, будова, робота і параметри. Правила зображення на схемах.
Працюємо з підручником:
Гуржій А. М. Електротехніка та основи електроніки : підручник для здобувачів професійної (професійно-технічної) освіти / А. М. Гуржій,
С. К. Мещанінов, А. Т. Нельга, В. М. Співак. – Київ : Літера ЛТД, 2020. – 288 с. Стор.183-188.
Опрацювати матеріал.
Д.З. Дати відповідь на питання.
1. Що називають напівпровідником?
2. Що називають напівпровідниковим діодом?
3. Як класифікують діоди?
4. Поясніть правила маркування діодів.
5. Замалюйте умовне графічне позначення діодів та підпишіть їх.
Напівпровідниковим діодом називається пристрій, що складається із кристала напівпровідника, що містить один р-n перехід і має два виводи.
Класифікація діодів здійснюється за наступними ознаками:
- За конструкцією: площинні діоди, точкові діоди, мікросплавні діоди;
- За потужністю: малопотужні, середньої потужності, потужні;
- За частотою: низькочастотні, високочастотні, НВЧ;
- За функціональним призначенням: випрямляючі діоди; імпульсні діоди; стабілітрони; варикапи; світлодіоди, фотодіоди, тунельні діоди.
Відповідно до діючої системи маркування напівпровідникові діоди позначають чотирма елементами.
Першим елементом (буквою або цифрою) позначають вихідний матеріал:
- Г або 1 - германій;
- К або 2 - кремній;
- А або 3 - арсенід галію.
Другим елементом (буквою) позначають тип напівпровідникового діода:
- Д - випрямляючі, універсальні, імпульсні діоди;
- Ц - випрямляючі стовпи і блоки;
- А - надвисокочастотні діоди;
- С - стабілітрони; И - тунельні діоди;
- В - варикапи;
- Ф - фотодіоди;
- Л - світло діоди.
Третій елемент - число, що вказує на призначення та електричні властивості діода:
а) діоди низької частоти: випрямляючі - від 101 до 399; універсальні - від 401 до 499; імпульсні - від 501 до 599; варикапи - від 101 до 999;
б) надвисокочастотні діоди - від 101 до 699; фотодіоди - від 101 до 199;
в) тунельні діоди: підсилювальні - від 101 до 199; генераторні - від 201 до 299; перемикаючі - від 301 до 399;
г) стабілітрони - від 101 до 999.
Четвертим елементом (буквою) позначають різновиди типів з даної групи приладів. Для напівпровідникових діодів, які не мають різновидів типу, четвертого елемента немає.
Приклади маркування:
КС156А - кремнієвий стабілітрон, різновидність типу А;
1И302В - германієвий тунельний діод, різновидність типу Г
Умовне графічне позначення діодів на принципових електричних схемах
а) випрямляючі, високочастотні, НВЧ, імпульсні й діоди Гана;
б) стабілітрони;
в) варикапи;
г) тунельні діоди;
д) діоди Шотткі;
е) світлодіоди;
ж) фотодіоди;
з) випрямляючі блоки.
31.01.2024 р.
Тема програми № 3. Напівпровідникові прилади.
Тема уроку №3. Електричні властивості напівпровідників.
Працюємо з підручником:
Гуржій А. М. Електротехніка та основи
електроніки : підручник для здобувачів професійної (професійно-технічної)
освіти / А. М. Гуржій,
С. К. Мещанінов, А. Т. Нельга, В. М.
Співак. – Київ : Літера ЛТД, 2020. – 288 с. Стор.180-182.
Опрацювати матеріал.
Д.З. Відповісти на питання:
1. Що називають напівпровідниками?
2. Призначення напівпровідників.
3. Що називають діодом?
4. Поясніть принцип дії діоду.
5. Що означає р-n-перехід.
6. Які бувають типи діодів?
Діоди широко застосовуються в електроніці та електронної промисловості. Вони використовуються як самостійно, так і в якості pn-переходу транзисторів і багатьох інших пристроїв. Як дискретний компонент діоди є ключовою частиною багатьох електронних схем. Вони знаходять безліч застосувань, починаючи від малопотужних додатків до випрямлячів струму.
Що таке діод? У перекладі з грецької назва даного електронного елемента буквально означає «два висновки». Вони називаються анодом і катодом. У ланцюзі струм проходить від анода до катода. Напівпровідниковий діод є одностороннім елементом, і рух струму в протилежному напрямку блокується.
Принцип дії. Пристрій напівпровідникових діодів дуже різний. Це є причиною того, що існує багато їх типів, які різняться як за номіналом, так і по виконуваним ними функціям. Проте в більшості випадків основний принцип роботи напівпровідникових діодів однаковий. Вони містять р-n-перехід, який і забезпечує їх базову функціональність. Цей термін зазвичай використовується по відношенню до стандартної форми діода. Насправді ж він застосовний практично до будь-якого їх типу. Діоди складають основу сучасної електронної промисловості. Все - від простих елементів і транзисторів до сучасних мікропроцесорів - базується на напівпровідниках. Принцип дії напівпровідникового діода заснований на властивостях напівпровідників. Технологія спирається на групу матеріалів, внесення домішок в кристалічну решітку яких дозволяє отримати ділянки, в яких носіями заряду є дірки і електрони.
Р-n-перехід. Діод р-n-типу отримав свою назву тому, що в ньому використовується р-n-перехід, який дозволяє току текти тільки в одному напрямку. Елемент володіє і іншими властивостями, які також знаходять широке застосування. Напівпровідникові діоди, наприклад, мають здатність випромінювати та реєструвати світло, змінювати ємність і регулювати напругу.
Pn-перехід є базовою напівпровідникової структурою. Як випливає з назви, він являє собою з'єднання між областями p- і n-типу. Перехід дозволяє носіям заряду рухатися тільки в одному напрямку, що, наприклад, дає можливість перетворювати змінний струм в постійний. Стандартні діоди зазвичай виробляються з кремнію, хоча також використовується германій та інші напівпровідникові матеріали, в основному для спеціальних цілей.
Вольт-амперна характеристика. Діод характеризується вольт-амперної кривої, яку можна розділити на 2 гілки: пряму і зворотну. У зворотному напрямку струм витоку близький до 0, але з ростом напруги він повільно збільшується і при досягненні напруги пробою починає різко зростати. У прямому напрямку струм швидко наростає зі збільшенням прикладеної напруги вище порога провідності, який становить 0, 7 В для діодів з кремнію і 0, 4 В з германію. Елементи, в яких використовуються інші матеріали, мають інші вольт-амперні характеристики і напруги порога провідності і пробою.
Діод c р-n-переходом можна розглядати як пристрій базового рівня. Він широко використовується в багатьох додатках - від сигнальних ланцюгів і детекторів до обмежувачів або заглушувачів перехідних процесів в індукційних або релейних котушках і випрямлячів високої потужності.
Характеристики та параметри. Специфікації діодів надають великий обсяг даних. При цьому точні пояснення того, що вони собою являють, не завжди доступні. Нижче наведені докладні відомості про різні характеристики і параметри діода, які наводяться в специфікаціях.
Матеріал напівпровідника. Матеріал, що використовується в р-n-переходах, має першорядне значення, оскільки він впливає на багато основні характеристики напівпровідникових діодів. Найбільш широко застосовується кремній, оскільки він відрізняється високою ефективністю і низькими виробничими витратами. Ще одним часто використовуваним елементом є германій. Інші матеріали, як правило, застосовуються в діодах спеціального призначення. Вибір напівпровідникового матеріалу важливий, оскільки від нього залежить поріг провідності - близько 0, 6 В для кремнію і 0, 3 В для германію.
Падіння напруги в режимі прямого струму (U пр.). Будь-який електричний ланцюг, через яку проходить струм, викликає падіння напруги, і цей параметр напівпровідникового діода має велике значення, особливо для випрямлення, коли втрати потужності пропорційні U пр. Крім того, електронні елементи часто повинні забезпечувати невелике падіння напруги, оскільки сигнали можуть бути слабкими, але їм все ж необхідно подолати його. Це відбувається з двох причин.
Перша полягає в самій природі р-n-переходу і є результатом напруги порога провідності, яке дозволяє току подолати збіднений шар.
Друга складова - нормальні резистивні втрати.
Показник має велике значення для випрямних діодів, за якими можуть проходити великі струми.
Пікова зворотня напруга (U обр. Max). Це найбільше зворотне напруга, яке напівпровідниковий діод може витримати. Його не можна перевищувати, інакше елемент може вийти з ладу. Це не просто середньоквадратичне напруга вхідного сигналу. Кожна ланцюг повинна розглядатися по суті, але для простого випрямляча з одного півхвилею зі сглаживающим конденсатором слід пам'ятати, що конденсатор буде утримувати напругу, рівну піку вхідного сигналу. Потім діод буде піддаватися дії піку вхідного сигналу в зворотному напрямку, і тому в цих умовах буде мати місце максимальне зворотне напруга, рівне пікового значення хвилі.
Максимальний прямий струм (U пр. Max). При проектуванні електричного кола необхідно упевнитися в тому, що ні перевищуються максимальні рівні струму діода. У міру збільшення сили струму виділяється додаткове тепло, яке необхідно відводити.
Струм витоку (I обр.). В ідеальному діоді зворотного струму не повинно бути. Але в реальних р-n-переходах він є через присутність в напівпровіднику неосновних носіїв заряду. Сила струму витоку залежить від трьох чинників. Очевидно, що найбільш значущим з них є зворотна напруга. Також струм витоку залежить від температури - з її ростом він значно підвищується. Крім того, він сильно залежить від типу напівпровідникового матеріалу. В цьому відношенні кремній набагато краще германію.
Струм витоку визначається при певному зворотній напрузі і конкретної температурі. Зазвичай він вказується в мікроамперах (μA) або пікоампер (pA).
Ємність переходу. Всі напівпровідникові діоди мають ємністю переходу. Збіднена зона являє собою діелектричний бар'єр між двома пластинами, які формуються на краю збідненого ділянки і області з основними носіями заряду. Фактичне значення ємності залежить від зворотного напруги, що призводить до зміни перехідної зони. Його збільшення розширює обедненную зону і, отже, зменшує ємність. Цей факт використовується в варакторов або варикапах, але для інших застосувань, особливо радіочастотних, цей ефект необхідно звести до мінімуму. Параметр зазвичай вказується в pF при заданій напрузі. Для багатьох радіочастотних застосувань доступні спеціальні низькоомні діоди.
Тип корпусу. Залежно від призначення напівпровідникові діоди виробляються в корпусах різного типу і форми. У деяких випадках, особливо при використанні в схемах обробки сигналів, корпус є ключовим елементом у визначенні загальних характеристик цього електронного елемента. У силових ланцюгах, в яких важливо розсіювання тепла, корпус може визначати багато загальні параметри діода. Пристроїв великої потужності необхідно мати можливість кріплення до радіатора. Невеликі елементи можуть проводитися в свинцевих корпусах або в якості пристроїв для поверхневого монтажу.
Типи діодів. Іноді буває корисно ознайомитися з класифікацією напівпровідникових діодів. При цьому деякі елементи можуть ставитися до декількох категорій.
Звернений діод. Хоча він і не так широко використовується, є різновидом елемента р-n-типу, який за своєю дією дуже схожий на тунельний. Відрізняється низьким падінням напруги в відкритому стані. Знаходить застосування в детекторах, випрямлячах і високочастотних перемикачах.
Інжекційно-пролітний діод. Має багато спільного з більш поширеним лавинно-пролітних. Використовується в СВЧ-генераторах і системах сигналізації.
Діод Ганна. Не відноситься до р-n-типу, але є напівпровідниковий пристрій з двома висновками. Він зазвичай використовується для генерації і перетворення сигналів НВЧ в діапазоні 1-100 ГГц.
Діоди або світлодіод - один з найбільш популярних типів електронних елементів. При прямому зміщенні струм, що протікає через перехід, викликає випромінювання світла. У них використовуються складові напівпровідники (наприклад, арсенід галію, фосфід галію, фосфід індію), і вони можуть світитися різними кольорами, хоча спочатку обмежувалися тільки червоним. Існує безліч нових розробок, які змінюють спосіб функціонування і виробництва дисплеїв, прикладом яких є OLED-світлодіоди.
Фотодіод. Використовується для виявлення світла. Коли фотон потрапляє на pn-перехід, він може створювати електрони і дірки. Фотодіоди зазвичай працюють в умовах зворотного зсуву, при яких можна легко виявити навіть невеликий струм, що виникає в результаті дії світла.
Фотодіоди можна використовувати для генерації електроенергії. Іноді в якості фотоприймачів застосовуються елементи pin-типу.
Pin-діод. Назва електронного елемента добре описує пристрій напівпровідникового діода. У нього стандартні області р-і n-типу, але між ними існує внутрішня область без домішок. Вона надає ефект збільшення площі області виснаження, яка може бути корисна для перемикання, а також в фотодиодах і т.л.
Стандартний р-n-перехід можна розглядати як звичайний або стандартний тип діода, який використовується сьогодні. Вони можуть застосовуватися в радіочастотних або інших низьковольтних пристроях, а також в високовольтних і надпотужних випрямлячах.
Діоди Шотткі. Мають нижчий пряме падіння напруги, ніж стандартні кремнієві напівпровідники р-n-типу. При малих токах воно може становити від 0, 15 до 0, 4 B, a НЕ 0, 6 В, як у кремнієвих діодів. Для цього вони виготовляються не як зазвичай - в них використовується контакт метал-напівпровідник. Вони широко застосовуються в якості обмежувачів, випрямлячів і в радіоапаратурі.
Діод з накопиченням заряду. Являє собою різновид СВЧ-діода, використовуваного для генерації і формування імпульсів на дуже високих частотах. Його робота заснована на дуже швидкої характеристиці відключення.
Лазерний діод. Відрізняється від звичайного светоизлучающего, оскільки виробляє когерентний світло. Лазерні діоди застосовуються в багатьох пристроях - від DVD і CD-приводів до лазерних вказівок. Вони набагато дешевше інших форм лазерів, але значно дорожче світлодіодів. Відрізняються обмеженим терміном експлуатації.
Тунельний діод. Хоча сьогодні він широко не використовується, раніше застосовувався в підсилювачах, генераторах і перемикаючих пристроях, схемах синхронізації осцилографів, коли він був ефективнішим інших елементів.
Варактор або варікап. Використовується в багатьох радіочастотних пристроях. У даного діода зворотне зміщення змінює ширину шару виснаження в залежності від прикладеної напруги. У цій конфігурації він діє як конденсатор з областю виснаження, яка виконує роль ізолюючого діелектрика, і пластинами, освіченими проводять областями. Застосовується в генераторах, керованих напругою, і радіочастотних фільтрах.
Стабілітрон. Є дуже корисним типом діода, оскільки забезпечує стабільну опорна напруга. Завдяки цьому стабілітрон використовується в величезних кількостях. Працює в умовах зворотного зсуву і пробивається при досягненні певної різниці потенціалів. Якщо струм обмежений резистором, то це забезпечує стабільну напругу. Широко використовується для стабілізації джерел харчування. У стабілітронах мають місце 2 види зворотного пробою: розкладання Зинера і ударна іонізація.
Таким чином, різні типи напівпровідникових діодів включають елементи для малопотужних і надпотужних застосувань, що випромінюють і які виявляють світло, з низьким прямим падінням напруги і змінної ємністю. На додаток до цього існує ряд різновидів, які використовуються в НВЧ-техніці.
24.01.2024 р.
Опрацювати матеріал, словник з Фізики за 10 клас розділ електростатика
https://shkolnik.in.ua/slovnyk/fizyka-10-klas/elektrostatyka.html
Д.З. дати відповіді на питання:
1. Чим вимірюється електричний заряд.
2. Якщо тіло має надлишкові (зайві) електрони, то тіло заряджене…
3. Якщо у тіла недолік електронів, то тіло заряджене…
4. Записати визначення Закону Кулона.
5. Дати відповідь, де починаються лінії напруженості електростатичного поля (силові лінії) і чи перетинаються вони.
6. Що називають провідниками?
7.Що називають діелектриком?
8. Назвіть основні типи діелектриків та дайте їм визначення.
9. Чому дорівнює потенціал?
10. Що називають конденсатором?.
11. Які види з’єднань конденсаторів ви знаєте.
12. Намалюйте схему з’єднань конденсаторів та напишіть що можна отримати при цьому.
Якщо тіло має надлишкові (зайві) електрони, то тіло заряджене негативно, якщо у тіла недолік електронів, то тіло заряджене позитивно.
Закон збереження електричного заряду - при будь-яких процесах в замкнутій системі її повний електричний заряд залишається незмінним.
Закон Кулона - сила електричної взаємодії F двох нерухомих точкових зарядів у вакуумі прямо пропорційна добутку модулів цих зарядів (q₁; q₂) і обернено пропорційна квадрату відстані r між ними.
Сили електростатичного взаємодії направлені вздовж лінії, що з'єднує взаємодіючі точкові заряди.
Напруженість електричного поля - силова характеристика електричного поля. Напруженість - векторна фізична величина, чисельно рівна відношенню сили F, що діє на заряд, поміщений у дану точку даного поля, до величини цього заряду q. Позначається (Е), одиниця виміру ньютон на кулон, або вольт на метр (Н/Кл = В/м).
• Якщо заряд q> 0, то напруженість поля направлена в ту ж сторону, що
і сила, з якою електричне поле діє на цей заряд.
• Якщо заряд q <0, то напруженість поля спрямована в протилежний бік напрямку сили, з якою електричне поле діє на цей заряд.
Принцип суперпозиції полів - напруженість електричного поля 
системи точкових зарядів у певній точці простору дорівнює геометричній сумі напруженостей полів, створюваних кожним з цих зарядів окремо в тій же точці.
Лінії напруженості електричного поля (електричні силові лінії) - лінії, дотичні до яких в кожній точці збігаються з напрямом вектора напруженості в цій точці.
Властивості електричного поля:
• Починаються на позитивних і закінчуються на негативних зарядах.
• Не перетинаються.
• Силові лінії перпендикулярні поверхні.
• Густота ліній тим більше, чим більше напруженість. Тобто напруженість поля прямо пропорційна кількості силових ліній, що проходять через одиницю площі поверхні.
Однорідне поле - це поле, вектор напруженості якого в кожній точці простору однаковий (по модулю і напрямку). Графічно однорідне поле являє собою набір паралельних рівновіддалених один від одної силових ліній.
Провідники - речовини, що містять вільні заряджені частинки, тобто частинки, здатні переміщатися по всьому об'єму речовини під дією якого завгодно слабкого електричного поля. Поділ зарядів у провіднику під впливом зовнішнього електричного поля називається електризацією через вплив, або електростатичною індукцією, а заряди на провіднику - індукованими зарядами. Електричне поле всередині провідника відсутнє!
Діелектрики - речовини, що не містять вільних заряджених частинок.У електротехніці діелектрики часто називають ізоляторами, так як вони практично не проводять електричний струм. Проникнувши в діелектрик, електричне поле в ньому послаблюється.
Поляризація діелектриків - зміщення в протилежні сторони позитивних і негативних зарядів у діелектрику, викликане дією на нього електричного поля.
Діелектрична проникність (ε) - фізична величина, що показує, у скільки разів послаблюється електричне поле після заповнення всього простору однорідним діелектриком. Одиниця виміру - безрозмірна.
Потенційна енергія зарядів - прямо пропорційна добутку модулів цих зарядів і обернено пропорційна відстані між ними. Позначається (Wр), одиниця виміру Джоуль (Дж).
Потенціал 𝜑 - фізична величина, яка дорівнює відношенню потенціальної енергії електричного заряду (Wр) в електростатичному полі до величини цього заряду (q). Потенціал φ є енергетичною характеристикою електростатичного поля. Одиницею потенціалу в СІ є вольт (В).
Різниця потенціалів φ1 - φ2 - різниця значень потенціалу в початковій φ1 і кінцевій φ2 точках траєкторії, вимірюється в вольтах (В).
Напруга - чисельно дорівнює роботі електростатичного поля (А) при переміщенні одиничного позитивного заряду (q) уздовж силових ліній цього поля. Позначається U, одиниця виміру вольт В.
Різницю потенціалів (φ1 - φ2 ) часто називають електричною напругою між даними точками поля: φ1 - φ2 = U
Еквіпотенціальною називається уявна поверхня, в кожній точці якої потенціал однаковий.
Зв’язок між напругою і напруженістю однорідного електричного поля. Напруга U між двома точками в однорідному електричному полі, розташованими на одній лінії напруженості, дорівнює добутку модуля вектора напруженості поля Е на відстань d між цими точками.
Робота електричного поля при переміщенні заряду - робота, яку здійснюють електростатичні сили при переміщенні зарядженої частинки із однієї точки поля в іншу. Робота сил електростатичного поля не залежить від форми траєкторії, а визначається тільки положенням початкової та кінцевої точок і величиною заряду. Робота сил поля (А) дорівнює добутку заряду (q) на різницю потенціалів (φ1 - φ2) початкової та кінцевої точок траєкторії руху заряду.
Електроємність - скалярна, фізична величина, що характеризує здатність провідника або системи провідників накопичувати електричний заряд.
Електричною ємністю провідника називається відношення заряду провідника (q) до його потенціалу (𝜑). Позначається - С. У СІ одиниця електроємності - фарад (Ф).
Конденсатори - система з двох провідників (обкладок), розділених тонким шаром діелектрика, товщина якого мала в порівнянні з розмірами обкладок.
Електроємність плоского конденсатора (С) - прямо пропорційна площі обкладок S, діелектричної проникності ε речовини між обкладками, і обернено пропорційна відстані між ними d.
З'єднання конденсаторів
При паралельному з'єднанні конденсаторів одні обкладки
всіх конденсаторів з'єднуються в одній точці, а інші - в іншій. Загальний заряд (q) дорівнює алгебраїчній сумі зарядів кожної з обкладок окремих конденсаторів. Напруга (U) між обкладками всіх конденсаторів однакова. Ємність батареї (С) паралельно з'єднаних конденсаторів дорівнює сумі ємностей окремих конденсаторів.
При послідовному з'єднанні конденсаторів кінець першого конденсатора з'єднують з початком другого, кінець другого з початком третього ... Загальний заряд (q) дорівнює заряду кожної з обкладок окремих конденсаторів. Напруга (U) на батареї дорівнює сумі напруг на всіх конденсаторах. Величина, зворотної ємності батареї (1/С) послідовно з'єднаних конденсаторів, дорівнює сумі величин, зворотних ємностей окремих конденсаторів.
Енергія електричного поля - потенційна енергія, запасена в зарядженому конденсаторі. Енергія зарядженого конденсатора дорівнює половині відношення квадрата електричного заряду (q²) конденсатора до його електроємності (С). Позначається Wр, вимірюється в Джоулях (Дж).
Електричну енергію, запасену в одиниці об'єму поля, називають об'ємною густиною енергії електричного поля. Позначається ω, вимірюється в (Дж/м3).
17.01.2024 р.
Тема програми №1. Вступ.
Тема уроку № 1. Вступ, значення електротехнічної підготовки СРСГМ 1-2 розряду.
Опрацювати матеріал.
Д.З. Завести конспект. Описати, де в сільському господарстві застосовується електрика
Електрообладнання сучасного автомобіля чи трактора є складною системою, що включає більше 100 виробів. Застосування електроніки на автомобілях та тракторах забезпечує автоматизацію робочих процесів, економію пального, безпеку руху, чистоту навколишнього середовища та поліпшує умови праці водія.
Застосування електроніки набуває темпів. Зараз з'явилися регулятори напруги на інтегральних схемах, мікропроцесорні системи запалювання, електронні пристрої керування гальмами і впорскування пального. Електронні системи використовуються також для діагностування технічного стану вузлів та агрегатів автомобілів та тракторів і можуть не тільки вказувати на несправність, а й повідомляти водієві про виниклі несправності в системах гальм, змащування та охолодження, про відчинені двері, затиснуте ручне гальмо тощо. Набули популярності серед водіїв радіоприймачі, магнітофони, кондиціонери, телефони.
Сільськогосподарські машини обладнані додатковими функціями які слідкують за внесенням добрив, засміченістю полів. Якістю та нормами висіву тощо.
Автомобіль чи трактор, який не має електронної системи запалювання, надійних джерел енергопостачання, точних контрольно-вимірювальних приладів, пристроїв, що запобігають забрудненню навколишнього середовища та зменшують до мінімуму витрату пального, не може бути конкурентоспроможним за ринкових умов України, а тим паче на світовому ринку.
Останні роки, коли Україна стала незалежною демократичною країною, автомобільний та тракторний парк став складатися не тільки з автомобілів та тракторів, що випускаються в Україні, а й з автомобілів та тракторів, що випускаються в інших розвинутих країнах світу (Німеччина, США, Японія, Італія, Франція і т.д.). Описати будову, конструкцію, потужність та розміри апаратів електрообладнання такої гами автобусів, вантажних, легкових автомобілів та тракторів в одній книзі практично неможливо. Тому використовують підручники, інструкції де перевагу віддано опису принципів дії та структурним схемам апаратів електрообладнання. Адже принцип дії та принципова конструктивна будова апаратів електрообладнання однакові в усьому світі і не залежать від країни виготовлення. Для кращого розуміння принципів дії генераторів, акумуляторів, стартерів тощо приводяться приклади конструкцій того чи іншого апарату системи електрообладнання.
Електрообладнання всього автомобіля чи трактора доцільно представити у вигляді ряду самостійних функціональних систем: енерго-постачання, пуску, запалювання, живлення, освітлення, сигналізації, інформації та діагностики, системи автоматичного керування двигуном та трансмісією, а також додаткового обладнання.
Велика насиченість автомобіля, трактора та сільськогосподарських машин електронними пристроями змінила й вимоги до його технічної експлуатації.
Технічне обслуговування, ремонт та діагностування сучасного автомобіля чи трактора та сільськогосподарської машини може виконувати лише висококваліфікований технічний персонал, який досконало знає його будову та правила експлуатації та електротехніку.
Немає коментарів:
Дописати коментар