Кинетическая и потенциальная энергия. Закон сохранения энергии механических процессов.
Если тело или система тел могут совершить работу, то они обладают энергией.
Энергия – это физическая величина, показывающая, какую работу может совершить тело.
Энергия обозначается буквой Е, измеряется в Джоулях (Дж).
Механическая энергия бывает двух видов: кинетическая и потенциальная.
Кинетической энергией называется величина, равная половине произведения массы тела на квадрат его скорости.
Кинетическая энергия – это энергия движения. Например, кинетической энергией обладает двигающаяся машина, летящий воздушный шарик и т.д.
Потенциальная энергия определяется положением тела по отношению к другим телам или взаимным расположением частей одного и того же тела.
Величину, равную произведению массы тела на ускорение свободного падения и на высоту тела над поверхностью Земли, называют потенциальной энергией взаимодействия тела и Земли.
Величину, равную половине произведения коэффициента упругости на квадрат деформации, называют потенциальной энергией упруго деформированного тела.
|
|
Например, потенциальной энергией обладает подброшенный на высоту мяч или сжатая пружина.
Для замкнутой системы тел выполняется закон сохранения энергии: полная механическая энергия тела или замкнутой системы тел остаётся постоянной (если не действуют силы трения).
Полупроводники – это вещества, занимающие промежуточное положение между веществами, хорошо проводящими электрический ток (проводниками), и веществами, практически не проводящими тока (диэлектриками).
К полупроводникам относятся кремний Si, германий Ge, селен Se и соединения (Pb, CdS и др.).
Свойства полупроводников:
1.С ростом температуры их сопротивление резко падает.
2.Наличие примесей приводит к значительному уменьшению их удельного сопротивления.
3.Электрический ток переносится в них не только отрицательными зарядами – электронами, но и равными им по величине положительными зарядами – дырками.
Атомы в кристалле кремния (IV группа табл. Менделеева) связаны между собой ковалентными связями. Эти связи достаточно прочны и при низких температурах не разрываются. При нагревании кремния наступает разрыв отдельных связей, и некоторые электроны становятся свободными. В электрическом поле они перемещаются между узлами решётки, образуя электрический ток.
При разрыве связи образуется вакантное место с недостающим электроном. Его называют дыркой. Дырка несёт положительный заряд.
В чистых полупроводниках электрический ток создаётся движением отрицательно заряженных электронов и положительно заряженных дырок. Такая проводимость называется собственной проводимостью полупроводников.
|
|
При добавлении примесей к полупроводнику резко увеличивается его проводимость.
Примеси бывают донорные и акцепторные.
Донорная примесь – это примесь с большей, чем у кристалла, валентностью.
При добавлении такой примеси в полупроводнике образуются дополнительные свободные электроны. Полупроводник с донорной примесью называется полупроводником n-типа.
Например, для кремния с валентностью равной 4 донорной примесью является мышьяк с валентностью равной 5.
Каждый атом примеси мышьяка приведёт к образованию одного электрона проводимости.
Акцепторная примесь – это примесь с меньшей, чем у кристалла, валентностью.
При добавлении такой примеси в полупроводнике образуется лишнее количество «дырок». Полупроводник с акцепторной примесью называется полупроводником p-типа.
Например, для кремния акцепторной примесью является индий с валентностью равной 3.
Каждый атом примеси индия приведёт к образованию лишней дырки.