Набатова Анна

Версия 09:04, 22 октября 2012

Полупроводники

Вещество, внесенное в электрическое поле, может существенно изменить его. Это связано с тем, что вещество состоит из заряженных частиц. В отсутствие внешнего поля частицы распределяются внутри вещества так, что создаваемое ими электрическое поле в среднем по объемам, включающим большое число атомов или молекул, равно нулю. При наличии внешнего поля происходит перераспределение заряженных частиц, и в веществе возникает собственное электрическое поле. Полное электрическое поле складывается в соответствии с принципом суперпозиции из внешнего поля и внутреннего поля создаваемого заряженными частицами вещества. Вещество многообразно по своим электрическим свойствам. Наиболее широкие классы вещества составляют полупроводники и диэлектрики. Полупроводники – это вещества, электропроводность которых при комнатной температуре имеет промежуточное значение между электропроводностью металлов и диэлектриков, обусловлена переносом электронов и возрастает при повышении температуры. Основная особенность полупроводников – наличие свободных зарядов (электронов), которые участвуют в тепловом движении и могут перемещаться по всему объему проводника. Типичные проводники – металлы. В отсутствие внешнего поля в любом элементе объема проводника отрицательный свободный заряд компенсируется положительным зарядом ионной решетки. В проводнике, внесенном в электрическое поле, происходит перераспределение свободных зарядов, в результате чего на поверхности проводника возникают нескомпенсированные положительные и отрицательные заряды (рис. 1). Этот процесс называют электростатической индукцией, а появившиеся на поверхности проводника заряды –индукционными зарядами. Индукционные заряды создают свое собственное поле которое компенсирует внешнее поле во всем объеме проводника: (внутри проводника). Полное электростатическое поле внутри проводника равно нулю, а потенциалы во всех точках одинаковы и равны потенциалу на поверхности проводника. Все внутренние области проводника, внесенного в электрическое поле, остаются электронейтральными. Если удалить некоторый объем, выделенный внутри проводника, и образовать пустую полость, то электрическое поле внутри полости будет равно нулю. На этом основана электростатическая защита– чувствительные к электрическому полю приборы для исключения влияния поля помещают в металлические ящики. Так как поверхность проводника является эквипотенциальной, силовые линии у поверхности должны быть перпендикулярны к ней.

Этот опыт можно показать на уроке физики в 10 классе, на тему «Проводники в электрическом поле».

В том, что в проводниках помещенных в электрическое поле происходит разделение зарядов можно убедиться на опыте с двумя электрометрами, соединенных проводником на моделирующей ручке.

Проверка знака заряда, подтверждает это при приближении отрицательно заряженной палочки, угол отклонения электрометра уменьшается, если подносить отрицательно заряженную палочку ко второму электрометру, то угол увеличится. Это говорит о том, что действительно второй электрометр заряжен отрицательно. Знаки зарядов противоположны, но модулю равны. Если соединить проводником электрометры, происходит их полная нейтрализация, что возможно при зарядах равных по модулю, но противоположных по знаку.Знаки зарядов противоположны, но модулю равны. Если соединить проводником электрометры, происходит их полная нейтрализация, что возможно при зарядах равных по модулю, но противоположных по знаку.