skanuj0001

Pol itccl i nika Szczecinska Insljłnl Elektrotechniki Zaldad Elektrotechniki Przemysłowej

POMOCE DYDAKTYCZNE

REZYSTANCJA W OBWODACH ELEKTRYCZNYCH PRĄDU STAŁEGO

Ćwiczenie 0.2

Opracował : DR INŻ. ARTUR DZWONKO'WSKI Recenzent: PROF. DR HAH. INŻ. JANUSZ MICHALSKI

SZCZECIN 2001

REZYSTANCJA W OBWODACH ELEKTRYCZNYCH PRĄDU STAŁEGO

1. BUDOWA J WŁAŚCIWOŚCI CIAŁ LI. Wstęp

Dla potrzeb elektrotechniki stosuje się materiały o określonych właściwościach magnetycznych i elektrycznych Właściwości tc są zależne od struktury atomowej, rodzajów cząstek elementarnych materii oraz ich wzajemnego oddziaływania na siebie. Wszystkie ciała, z uwagi na stan skupienia, dzielą się na ciała stałe, ciekle i gazowe.

Ciała stule znalazły największe zastosowanie praktyczne w elektrotechnice (np. jako przewodniki). Charakteryzują się one regularną budową atomową. Przewodnictwo prądu w tych ciałach jest uzależnione od liczby i ruchliwości elektronów swobodnych występujących w ich wnętrzu.

Ciała ciekłe występują w elektrotechnice w postaci dwóch stanów nieprzewodząee - zwane cieczami dielektrycznymi; przewodzące - zwane elektrolitami. Prąd elektryczny w cieczach związany jest z jednoczesnym ruchem jonów dodatnich i ujemnych. Przykładem zastosowania ciał ciekłych są ogniwa elektrolityczne (akumulatory) oraz wanny elektrolityczne (urządzenia galwanostegii).

Ciała gazowe, które w normalnych warunkach są dielektrykami (np. powietrze), mogą być w określonych stanach, gdy gaz jest zjonizowany, przewodnikami. Prąd elektryczny w gazach jest najczęściej wynikiem jednoczesnego ruchu jonów dodatnich i ujemnych. Przepływ prądu elektrycznego przez ośrodek gazowy wykorzystuje się np : w lampach jarzeniowych (neonowych), lampach z parami rtęci i sodu (wyładowania w gazach rozrzedzonych) oraz w licznikach Geigera * Mullera (lawinowa jonizacja gazu).

1.2.    Dielektryki

Dielektryki są to ciała, które nie mają zdolności przewodzenia prądu elektrycznego. Pozbawione są całkowicie swobodnych elektronów (idealny izolator). W rzeczywistych dielektrykach występuje pewna liczba swobodnych elektronów, dająca minimalne własności przewodzące. Do dielektryków zalicza się szereg ciał stałych , jak np. porcelana, szkło, papier, bawełna, tworzywa sztuczne, itp. Ponadto ciecze nieprzewodzące, jak np. woda destylowana, olej izolacyjny oraz niektóre gazy, jak np powietrze suche.

1.3.    Przewodniki

Przewodniki są to ciała, które posiadają zdolność przewodzenia prądu elektrycznego. Do nu li zalicza się metale oiaz ciecze przewodzące. Mechanizm przewodzenia prądu w metalach polega na mchu swobodnych elektronów, zaś w cieczach - na ruchu jonów. Najczęściej stosowane metale juko przewodniki, to: stal, aluminium, miedź i rzadziej srebro. Jako ciecze przewodzące stosowane są roztwory wodne kwasów, zasad i soli, zwane elektrolitami.

1.4.    Półprzewodniki

Półprzewodniki są to ciała krystaliczne, które posiadają właściwości elektryczne pośrednie między dielektrykami a przewodnikami. Przewodność półprzewodników zależna jest od liczby elektronów swobodnych oraz dz.iur (traktowanych umownie jako ładunki dodatnie). Nośniki ładunku elektrycznego, klon: głównie decydują o prądzie w półprzewodnikach , noszą nazwę nośników większości owych. Do nośników większościowych, w zależności od technologii wykonania półprzewodników, zaliczamy elektrony lub dziu.v Półprzewodniki dzielimy na samoistne i niesamoistne (domieszkowane). Do samoistnych zalicza się kryształy pierwiastków takich, jak; węgiel, krzem, german oraz niektóre związki chemiczne (GaSb, GaAs. InSb, i inne i Półprzewodniki domieszkowane posiadają właściwości zależne od rodzaju i koncentracji lioniii-s/.łi Domieszkami mogą być pierwiastki jiięciowartościowo, zwane domieszkami donorowymi, luli pierwiastki trójwartościowe, zwane domieszkami akceptorowymi. W przypadku domieszek donorowych nośnikami większościowymi są elektrony, a półprzewodnik nazywa się. półprzewodnikiem typu n. Pólpr/cwodtul posiadający domieszkę akceptorową , w którym nośnikami większościowymi są dziury, nazywa i., półprzewodnikiem typu |> Półprzewodniki domieszkowane, mające największe znaczenie praktyczno, >ią stosowane do wytwarzania takich elementów elektronowych, jak np diod. li.mz.Ysinuiw, tyrystorów itp.