1

1.Закон збереження енергії

Закон збереження енергії - закон, який стверджує, що повна енергія в ізольованих системах не змінюється з часом. Проте енергія може перетворюватися з одного виду в інший. У термодинаміці закон збереження енергії відомий також під назвою першого закону термодинаміки. Закон збереження енергії є, мабуть, найважливішим із законів збереження, які застосовуються в фізиці.

У механіці, закон збереження енергії стверджує, що в замкненій системі часток, повна енергія, що є сумою кінетичної і потенціальної енергії не залежить від часу, тобто є інтегралом руху.
Закон збереження енергії справедливий тільки для замкнених систем, тобто за умови відсутності зовнішніх полів чи взаємодій.

Енергія одного виду може перетворюватися в енергію іншого виду, наприклад, хімічна енергія може перетворюватися в теплову, а теплова енергія в механічну тощо.

В молекулі хімічної сполуки атоми зв'язані між собою хімічними зв'язками. Для того, щоб розірвати хімічний зв'язок потрібно затратити певну енергію, значення якої визначається типом зв'язку. В одних молекулах енергія зв'язку більша, в інших менша. Так, енергія зв'язку в молекулі вуглекислого газу СО2 більша, ніж сумарна енергія атома карбону у вугіллі й атомів оксигену в молекулі кисню O2. Тому можлива хімічна реакція горіння, внаслідок якої утворюється вуглекислий газ, а залишки хімічної енергії передаються поступальному, тепловому руху молекул, тобто перетворюються в тепло. Виділене внаслідок горіння тепло можна використати, наприклад, для нагріву пари в паровій турбіні, яка, обертаючись, створює електрорушійну силу в генераторі, продукуючи електроенергію. Електроенергія може, в свою чергу використовуватися для виконання механічної роботи, наприклад, підйому ліфта, або ж для освітлення, де електрична енергія перетворюється в енергію електромагнітних хвиль - світла.

2.Як впливає на провідність н/п внесення в їх кристали відповідні домішки

Електропровідність речовин характеризується наявністю великої кількості вільних зарядів та їх рухливістю.
В провідниках є величезна кількість вільних зарядів немає, які мають хорошу рухливість.

В діелектриках немає (майже) вільних зарядів.

Провідність речовин залежить від температури наявності домішок та освітленості, так як ці фактори впливають на кількість вільних зарядів та їх рухливість.
Розрізняють власну і домішкову провідність напівпровідників.
Якщо напівпровідник нагріти або опромінити, то електрони почнуть відриватись від своїх атомів, а на їх місці виникне дірка (фактично позитивний іон), якій приписують позитивний заряд. Таким чином в напівпровіднику відбувається генерація (утворення) пар зарядів “електрон – дірка”, яких є однакова кількість.
Провідність, створена власними носіями заряду, називається власною. Якщо електрон попадає в дірку, то відбувається рекомбінація, тобто зникнення пари зарядів.
Провідність створена зарядами домішок називається домішковою.

3.Напівпровідники

Напівпровідни́к — матеріал, електропровідність якого має проміжне значення між провідностями провідника та діелектрика.

Напівпровідники мають повністю заповнену валентну зону, відділену від зони провідності неширокою забороненою зоноюХарактерна риса напівпровідників — зростання електропровідності зі зростанням температури; при низьких температурах електропровідність мала. При температурі близькій до абсолютного нуля напівпровідники мають властивості ізоляторів. Кремній, наприклад, при низькій температурі погано проводить електричний струм, але під впливом світла, тепла чи напруги електропровідність зростає.

Ще більше на електропровідність напівпровідників впливають домішки — донори й акцептори. Завдяки доволі великій діелектричній проникності домішкові рівні в забороненій зоні розташовані дуже близько до зони провідності чи до валентної зони (< 0.5 еВ), й легко іонізуються, віддаючи електрони в зону провідності чи забираючи їх із валентної зони. Леговані напівпровідники мають значну електропровідність.

Характерна риса напівпровідників — зростання електропровідності зі зростанням температури; при низьких температурах електропровідність мала. При температурі близькій до абсолютного нуля напівпровідники мають властивості ізоляторів. Кремній, наприклад, при низькій температурі погано проводить електричний струм, але під впливом світла, тепла чи напруги електропровідність зростає.

Кремній найчастіше використовується в діодах, світлодіодах, транзисторах, випрямлячах і інтегральних схемах (чіпах), сонячних елементах. Окрім кремнію широко використовуються арсенід галію, арсенід алюмінію, германій та багато інших. В останні роки дедалі популярніші органічні напівпровідники, які застосовуються, наприклад, у копіювальній техніці.

4.Плазма

Пла́зма — у фізиці та хімії іонізований, електрично квазінейтральний стан речовини. Плазма вважається четвертим (після твердого, рідкого і газоподібного) агрегатним станом речовини. Слово «іонізований» означає, що від значної частини атомів або молекул відокремлений принаймні один електрон. Слово «квазінейтральний» означає, що незважаючи на наявність вільних зарядів (електронів і іонів) сумарний електричний заряд плазми дорівнює нулю. Присутність вільних електричних зарядів робить плазму провідним середовищем, що зумовлює її значно більшу (у порівнянні з іншими агрегатними станами речовини) взаємодію з магнітним і електричним полями. «Четвертий стан речовини» відкрив Вільям Крукс у 1879, а назву «плазма» запропонував Ірвінг Ленгмюр у 1928.

Як і речовина в будь-якому іншому агрегатному стані плазма є зовні нейтральною, оскільки є сумішшю позитивних та негативних іонів в такій кількості та концентрації, що їх заряди компенсують один одного. Плазма має властивості схожі як на газоподібний стан речовини (частинки рухаються вільно та відстань між частинками значно більша за розмір частинок)так і на рідкий (велика в'язкість) та твердий (електрони рухаються вільно від ядер атомів).

Інтерес до плазми виник у зв'язку з дослідженнями газового розряду (використовується, зокрема, у люмінесцентних лампах). Робота над проблемою керованого термоядерного синтезу підвищила цей інтерес, оскільки будь-яка речовина за умови досягнення її частинками енергій, достатніх для термоядерних реакцій, переходить до стану плазми. В зв'язку з перспективним використанням плазми в ядерному синтезі важливе значення має проблема її утримання в обмеженому об'ємі за допомогою зовнішнього магнітного поля.

Плазма зазвичай поділяється на ідеальну і неідеальну, низькотемпературну і високотемпературну, рівноважну і нерівноважну, при цьому досить часто холодна плазма буває нерівноважною, а гаряча рівноважною.

Плазму застосовують також у термоелектронних і магнетоплазмодинамічних (МПД) генераторах — перетворювачах тепла безпосередньо на електричну енергію (минаючи перетворення в механічну).

5))). Сила є векторною величиною — крім числа, що позначає більшу чи меншу дію, вона характеризується ще й напрямком дії. Силу здебільшого позначають латинською літерою  (від англ. force), де жирний шрифт вказує, що це вектор. Вектор також позначають стрілочкою . Абсолютна величина сили позначається нежирним шрифтом: F.

Сили можуть діяти на тіло вздовж однієї прямої в одному напрямку і у протилежних напрямках.

1. F = F1 + F2  - рівнодійна двох сил, що діють в одному напрямку

F = F1 – F2  - рівнодійна двох сил, що діють у різних напрямках

Сила, що дорівнює геометричній сумі всіх діючих сил, називають рівнодіючою або рівнодійною силою.

Види сил.

1. Сили тяжіння. A = mgh
2. Сили пружності. F = kx

F — сила пружності,

k — коефіцієнт жорсткості. Жорсткість залежить від розмірів тіла, його форми і матеріалу, з якого виготовлене тіло.

3. Сили тертя. F_тертя =µ* N , де µ - коефіцієнт тертя, N – сила нормального тиску.

Си́ла тертя́ у фізиці — це непотенційна сила, яка протидіє рухові фізичного тіла, розсіюючи його механічну енергію в тепло.

6))). Електронно-променевою трубкою називається вакуумний електронний прилад, який дозволяє перетворювати електричні сигнали у видиме зображення. Трубка являє собою вакуумний балон, одна із стінок якого є екраном.               Коли говорять про вакуум, то мають на увазі високий вакуум. Для створення такого вакууму необхідне розрідження, за якого в газі, що залишився, середня довжина вільного пробігу молекул більша за розміри посудини або відстані між електродами в посудині. Отже, якщо в посудині створений вакуум, то молекули в ньому майже не стикаються між собою й пролітають вільно міжелектродний простір. При цьому вони зазнають зіткнення лише з електродами або зі стінками посудини.
7))) ТЕРМІСТОР– пристрій, опір якого змінюється з температурою. Термістори є в значній мірі нелінійними приладами і найчастіше мають параметри з великим розмахом. Саме тому багато хто, навіть досвідчені інженери і розроблювачі схем випробують незручності при роботі з цими приладами. Однак, познайомивши ближче з цими пристроями, можна бачити, що термістори насправді є цілком простими пристроями. Принцип дії термометрів опору базується на властивості провідників і напівпровідників змінювати свій електричний опір при зміні температури. Залежність опору провідника від його температури у найпростішому випадку виражається лінійною залежністю:

де:

R_T — електричний опір при температурі T [Ом];

R₀ — електричний опір при початковій температурі T₀ [Ом];

α — температурний коефіцієнт електричного опору [K^-1];

ΔT — зміна температури, що становить T-T₀ [K].

8))) У фізиці робота – сили і залежить від величини, напрямку цієї сили та переміщення точки її прикладання. Поняття роботи застосовують також у термодинаміці, інших галузях науки і техніки, зокрема у гірничій науці. У Міжнародній системі CI одиниць роботу вимірюють у джоулях.    

9))

 Електропровідність — здатність речовини проводити електричний струм.

Електропровідність виникає в електричному полі.

Електропровідність властива усім речовинам, але для того, щоб вона була значною, необхідно, щоб в речовині були вільні заряди.

Електропровідність зумовлена переважним рухом заряджених часток, носіїв заряду в напрямку електричного поля. Носіями заряду можуть бути електрони, дірки або йони. Для забезпечення провідності носії заряду повинні бути вільними.

У металах є вільні носії зарядів - електрони. Зонна структура металів характеризується наполовину заповненою валентною зоною. Проте лише електрони із енергіями близькими до рівня хімічного потенціалу можуть прискорюватися електричним полем. На заваді прискорення електронів з меншою енергією стає принцип виключення Паулі. Таким чином, в провідність вносять вклад лише електрони із енергіями, що лежать у проміжку  ( k< - стала Больцмана, Т - температура ) від рівня Фермі. Провідність металів обмежена актами розсіяння прискорених електронів у результаті зіткнення з іншими електронами, розсіяння на коливаннях кристалічної ґратки, домішках тощо. Провідність металів зменшується із збільшенням температури завдяки тому, що при вищих температурах посилюються коливання атомів кристалічної ґратки й акти розсіяння частішають.

10))

Електроліти – провідники  другого порядку  - розчини солей,кислот,лугів у вод. Молекули цих речовин у воді

Дисоціюють,розпадаються на позитивні негативні іони,цей процес  називається електричною дисоціацією. Ступінь дисоціації залежить від діелектричної провідності розчинника,концентрації і температури розчину.

Більшість рідин не мають вільних носіїв заряду і є діелектриками. Виняток становлять електроліти, наприклад вода чи розчини солей у воді. В електролітах частина нейтральних молекул дисоціює, утворюючи негативно й позитивно заряджені йони. Електропровідність електролітів зумовлена рухом цих йонів до аноду й катоду, відповідно. На аноді й катоді йони відновлюються чи окислюються, вступають в хімічні реакції. Усе це призводить до виникнення різноманітних гальванічних ефектів

13.)))Рівність дії та протидій.  Взаємодіючі тіла діють одне на одне з однаковими  за модулем  силами напрямленими протилежно вздовж  прямої. Кожна з сил,що виникають під час взаємодії двох тіл,надає тілу,до якого вона прикладена,прискорення,при чому не однакового,оскільки прискорення ще залежить і від маси тіла.Масивніше тіло дістане не значне прискорення,а легше – значно більше.Застосовуючи 3 закон Нютона,важливо завжди пам’ятати,що рівні за модулем і протилежно напрямлені сили дії та протидії прикладені до різних тіл і тому не можуть зрівноважити одна одну.

14))).яку роль відіграє розріджений газ при створенні катодних променів у трубці. При тліючому розряді позитивних іонів з катода вибивається велика кількість електронів.Якщо розряд виникає в трубці при  дуже великих розрідженнях то середня довжина вільного пробігу електронів збільшується і катодний темний простір розширюється.Електрони вибиті з катода позитивними іонами,рухаються без зіткнень і утворюють катодні промені. При розрідженому газі збільшується відстань між сусідніми електронами,а відповідно,збільшується довжина вільного пробігу електронів.

15))).Чому вільні носії зарядів не можуть утриматись в області п\нпереходу.Є два види носіїв заряду:електрони і дірки.Провідність,обумовлена рухом дірок,називається дірковою або електропровідністю р-типу.Провідність,обумовлена рухом вільних електронів,називається електроною,або провідністю н-типу. Якщо деякий електрон дістає ззовні енергію,достатньо ,щоб розірвати парно –електронний зв'язок між атомами то він стає вільним. А вивільнене місце називають діркою і на це місце може перейти інший електрон,який розірвав зв'язок з атомом і утворив нову дірку.Таке послідовне заміщення із звільнення електронами місць розглядається як рух дірок.Швидкість руху електронів значно перевищує швидкість дірок,тому електропровідність є в основному електронною.

16))).Рівняння динаміки матеріальної точки. Другий закон Нютона формулюють так:Сила,яка діє на тіло дорівнює добутку його маси і прискорення F=ma.Цей закон можна трактувати й інакше : прискорення тіла,обумовлене дією на нього сили,пропорційне до прикладеної сили і обернено пропорційне до маси тіла : а= F/м.Рівняння,яка виражає 2 закон Нютона ,називають рівнянням руху(динаміки)

17.))) Р-ня динаміки матеріальної точки

Прискорення матеріальної точки прямо пропорційне силі, яка на неї діє, та направлене в сторону дії цієї сили

Математично це формулювання може бути записано так:

або

  , якщо m — константа.

де

F — сила, яка діє на тіло

m — маса тіла

a — прискорення

v — швидкість

mv — імпульс, який також позначається як

Це рівняння фактично означає, що чим більша за абсолютним значенням сила буде прикладена до тіла, тим більшим буде його прискорення. Параметр m або маса в цьому рівнянні — це насправді коефіцієнт пропорційності, який характеризує інерційні властивості об'єкта.

У рівнянні F=ma прискорення може бути безпосередньо виміряне, на відміну від сили. Тому цей закон має сенс, якщо ми можемо визначити силу F безпосередньо. Одним з таких законів, який визначає правило обчислення гравітаційної сили, є закон всесвітнього тяжіння.

У загальному випадку, коли маса та швидкість об'єкта змінюються з часом, отримаємо:

Рівняння із змінною масою описує реактивний рух.

Важливе фізичне значення цього закону полягає в тому, що тіла взаємодіють, обмінюючись імпульсами й роблять це за допомогою сил.

18.))) Опишіть залежність ємності  плоского конденсатора від діелектричної провідності діелектриками між обкладками.

Основною характеристикою конденсатора є його електрична ємність (точніше номінальна ємність), яка визначає накопичений заряд. Типові значення ємності конденсаторів складають від одиниць пікофарад до сотень мікрофарад. Але існують конденсатори з ємністю десятків фарад

Ємність плоского конденсатора, яка складається з двох паралельних металічних пластин площиною S кожна, які розташовані на відстані d одна від одної, в системі СІ виражена формулою

,

де ε — відносна діелектрична проникність середовища, яке заповнює простір між пластинами. Ця формула справедлива лише при малих d.

Для отримання великих ємностей конденсатори з`єднують паралельно. Загальна ємність батареї паралельно з`єднаних конденсаторів дорівнює сумі ємностей всіх конденсаторів, які входять у батарею.

При послідовному з`єднанні конденсаторів заряди усіх конденсаторів однакові. Загальна ємність батареї послідовно з`єднаних конденсаторів дорівнює

Ця ємність завжди менша мінімальної ємності конденсатора, який входить в батарею. Але при послідовному з’єднанні зменшується загроза пробою конденсаторів, оскільки на кожний конденсатор надходить лише частина різниці потенціалів джерела напруги.

19.))

Якщо діелектрик з полярними молекулами не перебуває у зовнішньому електричному полі, то внаслідок хаотичного теплового руху молекул вектори їхніх дипольних моментів орієнтовані хаотично (рис. 83). Тому векторна сума дипольних моментів всіх молекул, які перебувають у довільному об'ємі  діелектрика, дорівнює нулю.

Якщо діелектрик з полярними молекулами внести в електричне поле, то під дією поля полярні молекули діелектрика намагаються повернутись так, щоб вектори їх дипольних моментів збігалися з напрямком вектора напруженості поля  (рис. 84).

Але тепловий рух молекул хаотично розкидає диполі і заважає орієнтації всіх векторів  (дипольних моментів) вздовж поля. Внаслідок спільної дії цих двох факторів в діелектрику переважає орієнтація дипольних моментів молекул вздовж поля. Ця орієнтація буде тим повнішою, чим сильніше електричне поле в діелектрика і чим слабший тепловий рух молекул, тобто, чим нижча температура. Цей процес називають орієнтаційною поляризацією діелектрика.

Поляризованість молекули залежить тільки від обсягу молекули. Істотно, що a не залежить від температури.

20))

Перший закон Ньютона (закон інерції) Цей закон також має назву закону інерції або принципу Галілея. Строге його формулювання в сучасному викладі таке: Існують такі системи відліку, в яких центр мас будь-якого тіла, на яке не діють ніякі сили або рівнодійна діючих на нього сил дорівнює нулю, зберігає стан спокою або рівномірного прямолінійного руху, допоки цей стан не змінять сили, застосовані до нього .

Цей закон є спеціальним випадком другого закону Ньютона (дивись нижче), але його значення полягає в тому, що він визначає системи відліку, в яких справедливі наступні два закони. Ці системи відліку мають назву інерційних або Галілеєвих, тобто таких, які рухаються зі сталою швидкістю одна відносно іншої.

22.Фіз.змістшвидкості та прискорення

Шви́дкість — фізична величина, що відповідає відношенню переміщення тіла до проміжку часу, за якийцепереміщеннявідбувалось. Швидкість — величина векторна, тобто вона має абсолютну величину і напрямок.Швидкістьздебільшогопозначаєтьсялітерою   

Середня швидкість Vсер за проміжок часу ▲t=t2-t1 наз.фіз величина, яка дорівнює відношенню вектора переміщення ▲r=r2-r1 точки до тривалості проміжку часу є відношення ▲Vc=▲r /▲t

Приско́ренням називаєтьсязміна швидкості тіла за одиницю часу. Математичноприскореннявизначається як похідна від швидкостіза часом.

Оскількишвидкість - похіднавід координати, то прискоренняможназаписати, як другу похіднувідкоординати.

Рух тіла, при якомуприскорення не змінюєтьсяні за величиною, ні за напрямком, називається рівноприскоренимрухом. У фізицітермінприскореннявикористовується і в тих випадках, коли швидкістьтіла не збільшується, а зменшується, тобтотілосповільнюється. При сповільненні вектор прискорення направлений протируху, тобтопротилежний вектору швидкості.

23Чомупрямий струм p-n переході значно більший зворотного при однаковому значені напруги

В області p-n-переходу, як і в нейтральних областях напівпровідника, відбувається рекомбінація носіїв. Електрони n-області, які мають велику енергію, можуть попадати в збіднений шар і рекомбінувати там з дірками, які рухаються із p-області. При цьому електрони рухаються із n-області, а дірки – із p-області. Внаслідок такого руху носіїв виникає додатковий прямий струм, який називають струмом рекомбінації. Повний прямий струм p-n-переходу складається із струму інжекції , і струму рекомбінації . Відповідно, в реальному p-n-переході прямий струм більший, чим в ідеальному.

24Як впливають домішки на ел.опір провідників та діалектриків

У діелектриках на явище пробою впливаєнаявністьдомішок, все залежить від домішок. наприклад Вода у виглядікрапельок в трансформаторному маслі, при нормальнійтемпературізначнознижує  провідність . Підвпливомелектричного поля сферичнікрапельки води поляризуються, набуваючи форму еліпсоїдів і, притягаючиміж собою різнойменнимикінцями, створюютьміжелектродамиланцюжка з підвищеноюпровідністю, по яких і відбуваєтьсяелектричнийпробій. Сажа і обривки волокон спотворюють електричне поле всерединірідини і такожпризводять до зниженняелектричноїміцностірідкихдіелектриків. Очищеннярідкихдіелектриківвіддомішокзначнопідвищує електричнуміцність

На опір металів істотно впливають домішки та структурні дефекти кристалічної градки. Це пояснюється значним скороченням довжини вільного пробігу електронів….у зв’язку з порушенням періодичності електричного поля кристалічної грати.Якщо додати домішку у метал, електрони зазнають додаткове розсіяння на статичних дефектах кристалічної гратки . яке не залежить від температури. Тому в міру наближення температури до абсолютного нуля опір металів прямує до певного сталого значення, називається залишковим опором. Звідси випливає правило Маттісена про адитивність питомого опору

Pпр=Рт+Рзал