2.1 Structura atomică a materiei. Electron și proprietățile sale.
2.2. Diagrame energetice ale diferitelor substanțe. Diviziunea de substanțe în conductori, semiconductori, dielectrice.
2.3. Funcția de lucru a electronilor. Tipuri de emisii de electroni.
2.4. Mișcarea electronilor în câmpurile electrice și magnetice.
Dispozitivele electronice, ionice și semiconductoare pot fi clasificate în funcție de diferite caracteristici. Deja în numele acestor dispozitive, clasificarea acestora este clasificată în funcție de natura fluxului curent. De exemplu, electronicele sunt numite dispozitive electrovacuum, în care trecerea curentului se datorează mișcării electronilor în vid; Sunt numite dispozitive ionice în care trecerea curentului este cauzată de mișcarea electronilor și a ionilor într-un mediu al unui gaz descărcat; Sunt cunoscute dispozitivele semiconductoare în care trecerea curentului este asociată cu mișcarea încărcărilor electrice într-un solid.
Electronic, ionică și semiconductori, de asemenea, pot fi clasificate în funcție de natura conversiei energiei, în funcție de scopul propus, caracteristicile de proiectare, date operaționale (intervalul de funcționare a frecvențelor, putere și așa mai departe. D.).
Cea mai importantă caracteristică de clasificare este natura conversiei de energie, care determină aplicarea practică a dispozitivului. distinge:
1. Dispozitive de electroconversie care asigură conversia energiei electrice de același tip în energie electrică de altă natură. Aceste dispozitive includ redresoare electronice, ionice și semiconductoare concepute pentru a transforma AC în DC; dispozitive generatoare care convertesc un curent direct în curent alternativ sau alternativ într-o frecvență într-un curent alternativ de altă frecvență.
2. Dispozitive electrice de iluminat care asigură transformarea energiei electrice în lumină (lămpi cu incandescență, lămpi cu gaz).
3. Dispozitive fotovoltaice care transformă energia luminii în energie electrică curentă.
4. Dispozitive cu fascicul de electroni și electronoscopice care permit conversia reciprocă a semnalelor electrice și a semnalelor vizibile de imagine. Industria produce, de asemenea, o serie de dispozitive auxiliare electronice, ionice și semiconductoare destinate să stabilizeze tensiunea sau curentul de ieșire din sarcină, să protejeze echipamentul de supratensiune etc.
Atomul (în greacă "indivizibil") este cea mai mică particulă a unui element chimic care posedă proprietățile acestui element. Toate elementele chimice cunoscute sunt enumerate în tabelul lui DI Mendeleyev, reflectând caracteristicile și proprietățile fizico-chimice ale atomului.
În 1913, omul de știință danez Bohr, folosind teoria cuantică a radiațiilor introduse în știință de către cercetătorul german Planck, a propus o teorie a structurii atomului. Teoria lui Bohr se bazează pe mai multe ipoteze, a cărei esență constă în faptul că un atom al oricărui element chimic este alcătuit dintr-un miez dur având o sarcină pozitivă (nucleu atomic conține protoni și neutroni), în jurul căruia electronii la orbite stabile foarte specifice. În acest caz, electronii nu radiază energia.
Atomul conține același număr de protoni și electroni. Numărul ordinal al elementului din tabelul periodic corespunde numărului de electroni și, în consecință, numărului de protoni conținute într-un atom dat. Dimensiuni atom calculat în angstromi (1 A = 10 „8 cm). Valoarea taxelor pozitive și negative ale atomului este zero, deci este electric neutru.
Teoria lui Bohr, care determină structura atomilor, legătura dintre ele, a facilitat descoperirea legilor spectroscopiei și explicarea mecanicii radiației. Cu toate acestea, mai târziu sa constatat că legile mecanicii newtoniene nu determină mișcarea electronilor într-un atom (deoarece electronii au o masă foarte mică). Mișcarea specifică a electronilor într-un atom este acum explicată prin mecanica cuantică (val), care afirmă că legile mișcării electronilor dintr-un atom au multe în comun cu legile propagării valurilor.
Of. teoria mecanicii cuantice, rezultă că numai orbitele bine definite sunt stabile pentru electroni. Termenul "orbită stabilă" în mecanica valurilor este înțeleasă ca sfera care înconjoară miezul în care este localizat cel mai adesea electronul mobil. Un electron cu rotație rapidă formează în jurul nucleului un nor "murdar" de încărcare electrică negativă. În acest caz, sfera cu cea mai mare densitate cuantică corespunde cu "numărul cuantului principal". Principalul număr cuantic determină nivelul energiei unei orbite date și distanța acesteia de nucleu. De exemplu, atomul de hidrogen de electroni minge sferă cu număr cuantic principal egal cu unitatea, este determinată de raza r = 0,53 A (care corespunde razei primei orbitei Bor).
Astfel, în general, electronii care orbitează nucleele atomului, formează o serie de cochilii sferice cu o densitate maximă de sarcină electrică se află la o anumită distanță de nucleu. Pe fiecare coajă a atomului există un anumit număr de electroni, iar electronii localizați pe carcasele interioare sunt mai bine conectați cu miezul decât electronii cochiliei exterioare. Sub influența factorilor externi, expunerea la câmpuri electrice și magnetice, coliziuni cu alți atomi, etc. - .. Atomul neutru poate fi fie ion pozitiv (din cauza pierderii de electroni) sau ioni negativi (după adăugarea de electroni).
Electronii pot trece de la o cochilie la alta, adică de la un nivel de energie la altul. Pentru a transfera electronii din cochilie mai aproape de nucleu, este necesar să consumăm energia pe o cochilie mai îndepărtată. Când electronul revine pe orbita sa anterioară, atunci, dimpotrivă, energia este eliberată sub formă de oscilații electromagnetice cu o anumită frecvență. În acest caz, se emite un foton (foton) de lumină. Cu cât este mai mare frecvența luminii emise, cu atât este mai mare energia fotonului.
Un electron este o particulă încărcată negativ elementar. încărcătura E = 1,6h10 "19 / s, masa T = 9.1 10" 28 G. Raportul dintre sarcina electronului la masa este egal 1,8-108 K / g.
Nici o altă particulă cunoscută în prezent nu are un raport mare de încărcare-masă. Prin urmare, electronul are cea mai mare mobilitate. Când doi electroni se apropie unul de altul, forțele repulsive acționează și cu cât sunt mai mult, cu atât distanța dintre electroni este mai mică. Sub acțiunea unui câmp electric, electronii se mișcă într-o direcție opusă direcției liniilor de forță ale câmpului electric. Fluxul de electroni în mișcare formează un curent electric. Acest flux, ca un curent electric într-un conductor, creează un câmp magnetic.
Un electron în mișcare are o energie cinetică. La o viteză suficient de mare de mișcare, energia cinetică a unui electron se poate dovedi a fi suficientă pentru ionizarea atomilor învecinați. Atunci când un electron în mișcare se ciocnește cu un corp nemișcat, energia sa cinetică se transformă într-una termică.
Mișcarea electronilor într-un solid
In conductori metalici, electroni, dispuse pe nivelele de energie exterioare ale atomului (electroni de valență) este ușor detașat de miez și liber umbla peste masa de metal. Acești electroni liberi sunt caracterizate printr-o mobilitate ridicată și sunt în mod aleatoriu de mișcare (termică), se deplasează în toate direcțiile la viteze care se extind până la milioane de metri pe secundă.
Numărul de electroni liberi pe unitatea de volum dintr-un metal este egal cu numărul de atomi pe unitate de volum înmulțit cu valența unui metal dat. Un centimetru cub de metal conține n • 1023 de electroni liberi (n este valența metalului).
Grinzile de cristal ale metalului sunt construite din ioni, mișcarea termică a acestora se manifestă prin oscilații mici în jurul pozițiilor de echilibru. Cu o temperatură în creștere, vibrațiile termice ale ionilor cresc, iar amplitudinile oscilațiilor lor cresc. În schimb, cu scăderea temperaturii, vibrațiile termice scad.
Curentul electric într-un metal provine din mișcarea ordonată a electronilor liberi sub acțiunea unui câmp electric. ioni pozitivi care au mișcare de masă mai mare în această direcție nu este implicat, și, prin urmare, fluxul de curent în substanța conductor nu este însoțit de conductori de transfer.
O creștere a vitezei de mișcare direcționată a electronilor într-un metal poate fi realizată prin creșterea intensității câmpului electric. Cu toate acestea, viteza medie a mișcării direcționate a electronilor este mult mai mică decât viteza termică a mișcării lor haotice și este estimată cu zeci de metri pe secundă. Apariția rapidă a curentului în linii lungi se explică prin viteza mare de propagare a câmpului electric, care fixează instantaneu în mișcare electroni liberi de-a lungul întregii linii de transmisie. Numărul de electroni liberi determină proprietățile electrice ale metalului. Cu cât mai mulți electroni liberi, cu atât conductivitatea electrică este mai mare reciproc de rezistivitate.
Mișcarea electronilor în câmpuri electrice și magnetice
Dacă doi electrod plat, paralel pus în vid, și conectat la o sursă de forță electromotoare, spațiul dintre electrozii unui câmp electric ale cărui linii de câmp sunt rectilinii, paralele și perpendiculare pe suprafețele ambelor electrozi.
În Fig. 1 literă A Electrodul conectat la bateria "+" EB este marcat, iar litera K este electrodul conectat la bateria "-" EB. În cazul în care o astfel de sarcină electrică câmp plasat -R, nu se schimba configurația câmpului, atunci această taxă va fi o forță P> este egal cu produsul dintre intensitatea câmpului E cu privire la taxa pe valoarea -R:
Semnul minus indică faptul că forța F care acționează asupra încărcării negative -e, iar intensitatea câmpului E are direcții opuse.
Pentru un câmp electric omogen, produsul rezistenței sale E Distanța dintre electrozii H este egală cu diferența de potențial aplicată între electrozii:
În cazul în care UK și Ua sunt potențialele electrozilor k și a.
Forța F care acționează asupra unui electron plasat într-un câmp electric omogen, care ia în considerare formula (1), va fi determinată prin exprimare
Fig.1. Propunerea unui electron într-un câmp electric omogen.
Munca făcută de câmp atunci când electronul se deplasează de la un electrod la celălalt, respectiv, va fi egal cu
Electronul captează energia cinetică și se va deplasa de la electrodul K la electrod în mod egal. Viteza V, cu care electronul ajunge la electrod a, poate fi determinat din ecuație
Unde T este masa de electroni;
va este viteza electronului la electrodul A;
VK este viteza electronului la electrodul K (viteza inițială).
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: