25. Amperomierz i woltomierz- jak włączamy w obwód?

- Amperomierz włączamy szeregowo

-Woltomierz włączamy równolegle

Gdyby włączyć amperomierz równolegle, to na bardzo małym oporze (tak są robione amperomierze) byłby duży spadek napięcie i popłynąłby wielki prąd - spaliłby się amperomierz.

Woltomierz ma ogromny opór i po prostu prąd w obwodzie by nie popłynął, a jak już coś, to bardzo mały.

26. Pół przewodniki (kryształy, ciała metaliczne, kryształy atomowe)

Półprzewodniki to materiały, których opór elektryczny jest dużo mniejszy od izolatorów, lecz większy od przewodników. Nośnikami ładunków
w półprzewodnikach są elektrony i dziury (puste miejsca po elektronach).

Opór elektryczny półprzewodników maleje wraz ze wzrostem temperatury - przeciwnie niż w typowych przewodnikach

Typowymi przedstawicielami półprzewodników są german (Ge) i krzem (Si). Pierwiastki te należą

do IV grupy układu okresowego, mają po cztery elektrony walencyjne i każdy z tych elektronów

tworzy wiązanie z jednym z czterech najbliższych sąsiednich atomów.

27. Półprzewodniki samoistne

 Jest to monokryształ półprzewodnika pozbawionego defektów sieci krystalicznej i domieszek, czyli nie zawierają obcych atomów w sieci krystalicznej.
W półprzewodnikach już w temperaturze 300 K (a nawet niższej) pewna część elektronów przechodzi do pasma przewodnictwa, pozostawiając miejsca nie obsadzone w paśmie podstawowym. Miejsca te mogą być zajmowane przez elektrony usytuowane na niższych poziomach w tym paśmie (po otrzymaniu z zewnątrz odpowiedniej energii. Na skutek dostarczonej energii cieplnej elektrony uwalniają się ze swoich wiązań i podążają 
w kierunku dodatniego potencjału, zaś pozostałe po nich dziury poruszają się w kierunku przeciwnym. Prąd płynący w półprzewodniku samoistnym jest sumą prądu elektronowego i dziurowego.
Podsumowanie: jeśli mamy do czynienia z półprzewodnikiem czystym i bez defektów wewnętrznych, to koncentracja dziur i elektronów swobodnych jest taka sama i przewodnictwo, w tym przypadku, nazywane jest przewodnictwem samoistnym. Koncentracja nośników samoistnych w półprzewodniku jest

niewielka i ulega istotnej zmianie ze zmianą warunków zewnętrznych, takich jak temperatura czy oświetlenie.

28. Póprzewodniki domieszkowe

Dzielimy ze względu na dwa rodzaje domieszek: donorową N i akceptorową P

PÓŁPRZEWODNIK TYPU N uzyskuje się przez dodanie - w procesie wzrostu kryształu krzemu - domieszki pierwiastka pięciowartościowego (np. antymon, fosfor). Niektóre atomy krzemu zostaną zastąpione w sieci krystalicznej atomami domieszki, zwanymi donorami

Każdy atom domieszki ma pięć elektronów walencyjnych, z których cztery są związane z sąsiednimi atomami krzemu. A piąty elektron jest wolny i może być łatwo oderwany od atomu domieszki - jonizując dodatnio. większościowych, a te drugie nośników mniejszościowych.

PÓŁPRZEWODNIK TYPU P uzyskuje się przez zastąpienie niektórych atomów krzemu atomami pierwiastków trójwartościowych (np. glinu, galu).

Na rysunku powyżej przedstawiono model sieci krystalicznej krzemu z domieszką atomów indu.

Atom tej domieszki ma trzy elektrony walencyjne, związane z sąsiednimi atomami krzemu. Do wypełnienia czwartego wiązania sąsiadującego krzemu, brakuje w sieci krystalicznej jednego elektronu i zostaje on uzupełniony przez pobranie elektronu z jednego z sąsiednich wiązań, w którym powstaje dziura. Atom pierwiastka trójwartościowego, zwanego akceptorem, po uzupełnieniu elektronu w "nieprawidłowym" wiązaniu (na skutek niedostatku ładunków dodatnich w jądrze) staje się jonem ujemnym, wywołując lokalną polaryzację kryształu.

W półprzewodniku domieszkowym dominuje jeden rodzaj

nośników. Jeśli to elektrony - półprzewodnik typu n, jeśli dziury - półprzewodnik typu p.

29. Model pasmowy ciał stałych:

W ciele stałym, poziomy energetyczne elektronów ulegają rozszczepieniu, tworząc pasma energii dozwolonych rozdzielone pasmami zabronionymi. Elektrony mogą posiadać wyłącznie energie leżące w zakresie pasm dozwolonych.

Poziomy walencyjne tworzą pasmo walencyjne lub inaczej pasmo podstawowe, a powyżej tego pasma utworzone zostaje pasmo przewodnictwa. Pasma te rozdzielone są pasmem wzbronionym, nazywanym przerwą energetyczną Eg.

Przewodnictwo prądu elektrycznego związane jest z obecnością elektronów w paśmie przewodnictwa. Jeżeli w danym

materiale pasmo to jest puste, a pasmo walencyjne pełne, to taki materiał jest izolatorem . Dobre przewodniki, jakimi są metale, charakteryzują się tym, że pasma walencyjne i przewodnictwa stykają się ze sobą, lub nawet zachodzą na siebie
Jeżeli odległość między pasmem podstawowym a pasmem przewodnictwa nie jest zbyt duża, to przy podwyższaniu temperatury część elektronów będzie mogła przejść z pasma podstawowego do pasma przewodnictwa, gdzie może poruszać się swobodnie. Dlatego kryształy o stosunkowo wąskim paśmie zabronionym już w temperaturze pokojowej wykazują zjawisko przewodzenia prądu elektrycznego. Materiały takie, o właściwościach pośrednich między właściwościami metali i izolatorów, nazwano półprzewodnikami. Energia potrzebna elektronowi do przeskoku z pasma podstawowego do pasma przewodnictwa nazywa się energią aktywacji przewodnictwa samoistnego.

30. Termisor:

Termistor jest to opornik półprzewodnikowy którego oporność zależy w głównym stopniu od temperatury. Wykonuje się je z tlenków: manganu, niklu, kobaltu, miedzi, glinu, wanadu i litu. Od rodzaju i proporcji użytych tlenków zależą właściwości termistora.

Półprzewodnik ten jest stosowany głównie jako czujnik temperatury, np.: w elektronicznych przyrządach pomiarowych, które można spotkać w samochodach, pralkach bądź piekarnikach.

31. Złącza p-n (napięcie przewodnictwa, napięcie zaporowe)

Złącze p-n inaczej dioda - powstaje z połączenia warstwy półprzewodnika typu p z warstwą półprzewodnika typu n. Jeżeli do takiego złącza nie jest przyłożone zewnętrzne napięcie, to elektrony dyfundują do obszaru p i ulegają rekombinacji z dziurami (obydwa typy ładunków zobojętniają się).

W podobny sposób dziury dyfundują do obszaru n i ulegają rekombinacji z elektronami. W obszarze p, przy granicy obu warstw powstaje nadmiar nośników ujemnych, zaś w obszarze n - dodatnich.

W obszarze złącza powstaje więc pole elektryczne przeciwdziałające dalszej dyfuzji, które powoduje powstanie warstwy zaporowej.

-Jeżeli obszar n połączymy teraz z dodatnim biegunem źródła napięcia, zaś obszar p z ujemnym, warstwa zaporowa zwiększy się i dioda nie będzie przewodzić prądu. Ten kierunek polaryzacji nazywamy zaporowym.


-Jeżeli obszar n połączymy z ujemnym biegunem źródła napięcia, zaś obszar p z dodatnim, warstwa zaporowa zmniejszy się i dioda zacznie przewodzić. Ten kierunek polaryzacji nazywamy kierunkiem przewodzenia.

32.Diody, prostowanie prądu:

 Dioda  jest elementem dwukońcówkowym, przy czym końcówka dołączona do obszaru n nazywa się katodą, a do obszaru p - anodą. Element ten charakteryzuje się jednokierunkowym przepływem prądu - od anody do katody, w drugą stronę prąd nie płynie (zawór elektryczny).

Dioda prostownicza - służąca do prostowania prądu przemiennego: dioda ta służy do przepuszczania przepływu prądu tylko w jednym kierunku, co czyni ją idealnym narzędziem m.in. do "prostowania" prądu, czyli zamiany przemiennego w stały.

34.Transformator (budowa, zasada działania, wzory)

1. budowa

Transformator składa się z dwóch uzwojeń — pierwotnego i wtórnego nawiniętych na wspólny rdzeń ze stali miękkiej, a więc z materiału o dużej przenikalności magnetycznej. Zadaniem rdzenia jest znaczne wzmocnienie strumienia magnetycznego przechodzącego przez uzwojenia. Rdzeń wykonany jest z odizolowanych od siebie blaszek — taka budowa utrudnia powstawanie w objętości rdzenia prądów wirowych, co zmniejsza straty energii spowodowane

nagrzewaniem się transformatora. Uzwojenie transformatora dołączone do źródła prądu zmiennego nosi nazwę uzwojenia pierwotnego, uzwojenie połączone z odbiornikiem energii elektrycznej nazywane jest uzwojeniem wtórnym.

2. zasada działania:

Istota działania transformatora polega na wykorzystaniu zjawiska indukcji elektromagnetycznej.

Zjawisko to polega na wzbudzaniu w obwodzie elektrycznym siły elektromotorycznej indukcji SEM, pod wpływem zmiany w czasie strumienia magnetycznego przenikającego ten obwód. Gdy obwód jest zamknięty, zaczyna w nim płynąć indukowanym prąd elektryczny.

Opisane zjawisko indukcji elektromagnetycznej wykorzystywane jest w transformatorach do podwyższania lub obniżania (transformowania) napięcia prądu zmiennego.

Jeśli w obwodzie wtórnym o oporze R2 płynie prąd I2, to napięcie na końcach tego uzwojenia wynosi

35.Przekładnia i sprawność transformatora

a) Przekładnia transformatora:
Stosunek liczby zwojów w obu uzwojeniach, równy stosunkowi napięć

b) Sprawność transformatora: współczynnik określający straty energii w transformatorze.

Sprawność transformatora jest to stosunek mocy prądu w uzwojeniu wtórnym

36.Samoindukcja cewki

Samoindukcja (indukcja własna) jest zjawiskiem elektromagnetycznym, szczególnym przypadkiem zjawiska indukcji elektromagnetycznej. Samoindukcja występuje, gdy siła elektromotoryczna wytwarzana jest w tym samym obwodzie, w którym płynie prąd powodujący indukcję, powstająca siła elektromotoryczna przeciwstawia się zmianom natężenia prądu elektrycznego

37.Obwody RLC

RLC jest skrótowym oznaczeniem dla obwodów elektrycznych (w tym elektronicznych) składających się tylko z trzech podstawowych elementów pasywnych:
-rezystora, oznaczanego przez R (rezystancja)
-cewki, oznaczanej przez L (indukcyjność)
-kondensatorów, oznaczanych przez C (pojemność)

38.Ciepło Joule'a

Prawo Joule'a, zwane również prawem Joule'a-Lenza, pozwala wyznaczyć ilość ciepła, które wydziela się podczas przepływu prądu elektrycznego przez przewodnik elektryczny

Ilość ciepła wydzielanego w czasie przepływu prądu elektrycznego przez przewodnik elektryczny jest wprost proporcjonalna do iloczynu oporu elektrycznego przewodnika, kwadratu natężenia prądu i czasu jego przepływu.

Zależność tę można wyrazić wzorem:

Zjawisko wydzielania się ciepła podczas przepływu prądu elektrycznego zaobserwowane zostało po raz pierwszy przez Jamesa Joule'a. Jest obecnie wykorzystywane do zamiany energii elektrycznej na energię wewnętrzną. Ma to miejsce we wszystkich urządzeniach wyposażonych w grzałki elektryczne np. czajniki elektryczne, pralki, zmywarki

Zjawisko to jest jednak często niepożądane, na przykład przy przesyłaniu energii. Wówczas wydzielane ciepło jest energią traconą. W urządzeniach elektronicznych zjawisko Joule'a powoduje wydzielanie się ciepła wewnątrz aparatury i wymaga usuwania go stamtąd, aby urządzenie mogło stabilnie pracować. Dlatego np. komputery wymagają chłodzenia.

---