TALLINNA TEHNIKAKÕRGKOOL Triin Pille DIELEKTRIKUD JA NENDE KASUTAMINE REFERAAT Õppeaines: ELEKTRIMATERJALID Mehaanikateaduskond Õpperühm KTI 11/21 Juhendaja: Uuno Muiste Tallinn 2009 Sisukord Sissejuhatus Elektriseadmete ühikvõimsuse ja nimipingete pidev kasv energeetikas, seadmete mõõtmete ja massi vähendamine sides ja infotehnoloogias, töötamine raskendatud tingimustes
Tallina Polütehnikum ELEKTER JUHID, POOLJUHID, DIELEKTRIKUD Referaat Koostanud Margit Kauge KNE-11 Juhendaja Krusell Tallinn 2012.a. SISUKORD: 1. ELEKTER 3 1.1 Ajalugu 3 1.2 Elektrivool 4 1.2.1 Elektrivoolu iseloomulikud jooned 5
elektroinlaineid. Elektronid ei saa omada selliseid energiaid, mis jäävad antud tsooni Enerigatsoonid: 1.Valentsitsoon 2.keelutsoon 3.Juhtivustsoon METALLID. Metallides on valentselektronide energiatsoon vaid osaliselt elektronide poolt hõivatud. Vabade tasemete olemasolu tõttu saavad elektronid tõusta tsooni hõivamata ossa, võttes selleks elektriväljalt lisaenergiat. Nii saavad elektronid liikuda ja põhjustada elektrijuhtivust. DIELEKTRIKUD. Dielektrikutes on valentselektronide energiatsoon elektronide poolt täielikult hõivatud. Elektronide liikumisvabadus puudub, pole vabu naabertasemeid. Järgmine lubatud energiatsoon paikneb laia(10 eV) keelutsooni taga. Elektronied ei suuda seda keelutsooni ületada. Elektrivoolu ei teki. POOLJUHID. Madalala temperatuuril on valentselektronide energiatsoon täielikult hõivatud. Keelutsoon on oluliselt kitsam kui dielektrikutel. Seetõttu suudavad elektronid
docstxt/122606099516522.txt
1.kuidas muunduvad aatomid kõrgemate energiatasemed, kui aatomid ühinevad kristalliks? Kristallides muunduvadatomite ioonide väliselektronide energiatasemed mitmede eV laiusteks energiatsoonideks, mille hõivamine elektronide poolt järgib tõrjutusprintsiipi ja mis on ühised kogu kristallile. 2.mille poolest erinevad metalli pooljuhi ja dielektriku energiatsoon? Metallides on kõrgeim hõivatud energiatsoon ainult osaliselt elektronidega asendunud. Dielektrikus on, aga kõrgeim hõivatud energiatsoon-valentsitsoon elektronidega täidetud.metallides saavad elektronid tsooni hõivamata ossa tõustes ammutada elektriväljalt energiat ja liikuda.dielektrikus liikumisvabadus puudub,elektrivool ei pääse läbi///valentsitsooni täituvuse ja keelutsooni laiuse poolest. 3.selgita mõisted: keelutsoon, valentsitsoon, juhtivustsoon. Keelutsoon-vahemikku, kus elektronide laineomaduste tõttu ei saa nad omandada energiaid, mis jäävad pilusse deltaE täidetud ja tü...
radioakt.), elektromagneetiline(elektr. magnet nähtused) elektrijaamad: Tuumajaam(kallis hooldada odav energia), hüdro(hävitab kalu) elektrilaeng-kui tugevasti keha osaleb elektromagneetilises vastastikmõjus. Pos- tõukuvad, neg- tõukuvad, eri- tõmbuvad. Elektronide lisandumisel aatomisse moodustub neg ioon lahknemisel pos. Voolu tekkimiseks on vajalik vabasid laengukandjaid ja nende jõudu. Pooljuht- laengukandjad pole vabad, kasutatakse elektroonikas. Dielektrikud- dest vesi, paber. Voolutugevus- kui suur laeng läbib ajaühikus juhi ristlõiget. I-voolutugevus(A)=q-laeng(C)/t-aeg(s) coulombi 2 punktlaengut mõjutavad teineteist jõuga, mis on võrdeline laengute korrutisega sõltub keskkonnast, milles laengud asuvad. F=k*q1*q2/E*r2 F-jõud, k-9*109Nm2/C2 , elektriväli- näitab kui suur jõud mõjub selles väljas pos laenguga kehale. È=`F/q `F-jõud N, È- elektrivälja tugevus N/C, q-laeng C Jõujooned- mõttelised jooned mis annavad ülevaate
1. Tsooniteooria järgi põhjendada, miks metallid on head soojusjuhid. Kuna elektronid suudavad soojusliikuvusest omandada piisavalt energiat, et hüpata üle keelutsooni ja muutuda vabaks. 2. Miks on dielektrikud läbipaistvad? Dielektrikud on läbipaistvad, järelikult ei neela valguskvante (metallid ja pooljuhid neelavad) Ei neela valguskvante sest, nähtava footoni energia kvandid on E=1.8- 3.1eV, Elektronide ergastumiseks on vaja 5-10 eV 3. Dielektrikud on läbipaistvad, ei neela valguskvante. Metallid ja pooljuhid neelavad valguskvante seega on läbipaistmatud. Dielektrikutes on keelutsoon lai (5-10eV), soojusenergiast ei piisa juhtivuselektronide tekitamiseks. Tavatemperatuuridel ergastab soojusliikumine pooljuhtides elektrone üle kitsa (1eV) keelutsooni kõrgemasse tsooni juhtivustsooni, jättes valentstsooni auke. Kuna metallides on kõrgeim
C = q/U Kondensaator laengu kogumiseks ja säilitamiseks. (plaatkondensaator) Juhid on sellised ained, kus on väga palju vabu laengukandjaid. Välise elektriväljamõjul (nähtus elektrostaatiline induktsioon) juhis jaotuvad vabad laengukandjad ümber. Selle tulemusena tekitavad vabad laengukandjad oma elektrivälja, mis on vastassuunaline välisele el.väljale ja kustutab selle juhi sees. Juhi sees el.väli puudub. Kasutamine: varjestus. Dielektrikud on ained, kus praktiliselt puuduvad vabad elektrikandjad. Polarisatsioon kui dielektrik satub välisesse elektrivälja, siis molekulid orienteeruvad kindlas suunas. Dielektrikus elektriväli nõrgeneb. Dielektrikuid iseloomustatakse dielektriku läbitavusega. = E0/E Plaatkondensaatori mahtuvuse arvutamise valem: C= S / 4kd (k=9*109) Kui mahtuvus on 3F, siis see näitab seda, et 1V pinge saavutamiseks tuleb kondensaatorile anda 3C suurune laeng.
alati kindla suuruse ja suunaga elektrijõud. Et kindlaks teha, kas ruumis on elektriväli kasutatakse teist laetud keha Elektroskoop - Seade, mis näitab, kas kehal on elektrilaeng. Ei näita laengu suurust. Elektroskoobi töö põhineb samanimeliste laengute tõukumisel. Sama suured erinimelised laengud neutraliseerivad teineteist. Elektrijuhid - Ained ja ainete segud, mida mööda laeng kandub edasi. ( head juhid on näiteks vask ja metallid, halvad juhid aga õhk, klaas jms ) Dielektrikud ehk mittejuhid - Ained ja ainetesegud, mida mööda laeng ei kandu edasi. Väga halvad elektrijuhid ! Elementaarlaeng - Elementaarlaengu väärtus on 1.6*10^-19 C ( ^ = astmes ) Elementaarlaeng on prootoni või elektroni elektrilaeng. Elementaarlaengu tähis on e. -ELEKTRONID ON ALATI NEGATIIVSE, EHK (-) LAENGUGA, PROOTONID ON ALATI POSITIIVSE, EHK (+) LAENGUGA, NEUTRONID ON LAENGUTA ! -LAENGU JÄÄVUSE SEADUS- ELEKTRILISELT ISOLEERITUD SÜSTEEMI KOGULAENG ON JÄÄV SUURUS ! 1
1)Rutherfordi aatomi mudel ja selle vastuolud. Aatomi suurusjärk on Tuuma läbimõõt on Tuuma mass on ligikaud võrdna aatomi massiga. Tuumal on positiivne laeng. Laeng q=Z*e z-järjekorranr. Tuuma ümber tiirleb Z elektroni Vastuolu:on teada, et võnkuvad elektrilaengud kiirgavad elektromagnetlaineid. Siis peaks tiirlevad elektronid kiirgama elektromagnetlaineid. Need kannavad ära energiat ja E jäävuse seaduse jörgi peaks elektroni energia koguaeg vähenema. Ühtlasi vähenebka orbiidi raadius, lõpuks langeb ta tuumale ja aatomit polegi enam. See juhtub kiiresti. 2)Bohri postulaadid I- Aatom võib olla ainult erilistes statsionaarsetes ehk kvantolekutes, millest igaühele vastab kindel energia E. Statsionaarses olekus aatom ei kiirga. II-Statsionaarses olekus olevas aatomis on elektronid kindlatel lubatud orbiitidel III-Kiiratakse või neelatakse elektromagnetlaineid aatomi üleminekul ühest statsionaarsest olekust teise. Hf= Ek- Em 3)Juhtivustsoon...
Elektronid suudavad minna valentsitsoonist järgmisse lubatud tsooni ehk juhtivustsooni, jättes valentsitsooni maha täitmata elektronseisundeid ehk auke, mis käituvad nagu positiivse laenguga osakesed, st võtavad ka osa elektrijuhtivusest. Paar elektron-auk võib pooljuhis tekkida näiteks pealelangeva valguse footoni arvel. Sellest ka nimetus pooljuht, sest tema elektrijuhtivus on muudetav mingi välisteguri (valgus, temperatuur) mõjul. Dielektrikud ehk isolaatorid: on valentselektronide energiatsoon elektronidega täielikult hõivatud. Elektronidel puudub liikumisvabadus, sest pole vabu naabertasemeid. Järgmine lubatud energiatsoon paikneb lootusetult laia (kuni 10 eV) keelutsooni taga. Elektrivoolu ei saa tekkida. 5. Juhtivus-ja valentsitsoonid: Mida kõrgem on pooljuhi temperatuur, seda rohkem elektrone satub juhtivustsooni ja rohkem auke jääb valentstsooni. Pooljuhtide juhtivus kasvab temperatuuri tõustes hüppeliselt.
*Sõnaga ,,laeng" tähistatakse ka tihti keha omadust või ka keha enda tähisena. *Laeng ei ole lõpmatuseni jagatav. *Vähimat looduses vabalt eksisteerivat laengut nim. Elementaarlaenguks. q laeng (C-kulon) ; e elementaarlaeng ; e = 1,6*10-19C *Ioon on selline aatom, mis on juurde võtnud või ära andnud elektrone. *Kehtib laengu jäävuse seadus : isoleeritud süsteemi kogu laeng on jääv. *Kogulaeng süsteemi kõikide kehade laengu summa. ELEKTRIVOOL(Juhid, dielektrikud ja pooljuhid) *Juhid on sellised ained, mida mööda saab laeng kanduda ühelt kehalt teisele. *Juhtiv aine sisaldab palju vabasi laengukandjaid. *Juhtivad materjalid: grafiit, metall, elektrolüüdide vesilahused (nt.soolvesi) *Dielektrikuid mööda ei saa kandud ühelt kehalt teisele, sest nad sisaldavad väga vähe vabu laengukandjaid. *Dielektrikud : vesi, kumm, plastmass, õhk jne. *Kahe nende rühma vahele jäävad sellised ained, mida kutsutakse pooljuhtideks. *Pooljuhid : räni
25.11.2012 Töö nr. 7 Dielektrikute läbilöök Koostasid 1) Teravik ja elektrood h, mm U1, V u2, v U3, V 6 21,6 21 21,4 12 34 34 33 18 44 41,5 41,5 Valemid: Ull= (U1+U2+U3) / 3 (V) Ull(kV) = Ull(V) * 35(kV) / 110(V) U10= U11 / = 0,00289p / 273+t Tulemused: Ull Ull(kV) U10(kV) 21,33333 6,787879 6,074955 33,66667 10,71212 9,587038 42,33333 13,4697 12,05499 =1,117355 2) Kaks elektroodi h, mm U1, V U2, V U3, V 6 42,5 40 40,5 12 65,5 76,5 77 18 102 105 109 Õhutemperatuur: t=21'C Õhurõhk: p=99,75 kPa Valemid: Ull= (U1+U2+U3) / 3 (V) Ull(kV) = Ull(V) * 35(kV) / 110(V) U10= U11 / = 0,00289p / 273+t Tulemused: Ull U...
Töö nr. 3 Dielektriline läbitavus Koostasid Mõõtmisel saadud algandmed: Pooli sagedusriba sagedus f MHz Q1 C1 Q2 C2 50-140 kHz 0,1 188 93 95 51 150-450 kHz 0,3 220 96 99 54 500-1400 kHz 1 220 99 92 62 1,5-4,5 MHz 3 260 106 101 66 5-14 MHz 10 230 88 50 46 12-30 MHz 20 165 142 58 98 d= 0,049 m D= 0,00079 M 0 = 8,85E-12 F/m S= 0,001886 m2 kus: D elektroodi läbimõõt d dielektriku paksus 0 elektriline konstant (8,85*10-12 [F/m]) S elektroodi pindala Erinevad valemite abil leidsime: ...
25.11.2012 Töö nr. 1 Dielektrikute elektrijuhtivus Koostasid 1 Mõõtmisel saadud algandmed: plaadi nr D1, m D2, m h, m Rv, Rs, 9 0,05 0,058 0,0023 0,8 0,4 6 0,046 0,057 0,0044 0,6 0,8 10 0,045 0,052 0,0082 0,36 0,45 10 0,045 0,057 0,005 0,04T 0,038 4 0,049 0,057 0,0054 0,4 0,65 3 0,049 0,058 0,0049 2,3 1,7 Qs = Rs* (d / l) - mahueritakistus Qv = Rv* (S / h) - pinnaeritakistus S elektroodi pind, m2 h katsekeha paksus m Rv on katsekeha mahutakistus ...
http://www.abiks.pri.ee METALLID, POOLJUHID, DIELEKTRIKUD Kristallides muunduvad aatomite/ioonide väliselektronide energiatasemed mitme eV laiusteks energiatsoonideks. Energitasemete teisenemine energiavööndeiks tsoonideks aatomite liitumisel kristalliks ( joonis P aatomi põhitase, Epõhitasemele järgnev ergastustase, Ekeelutsoon) Kuna metallides on kõrgeim hõivatud energiatsoon ainult osaliselt elektronidega asustatud, on nad
Mõisted: Laeng-iseloomustab keha aktiivsust elektri-ja magnetnähtuvustes. Laengud looduses-positiivsed(prootonid)negatiivsed(elektronid) Elementaarlaeng-vähim võimalik laengu väärtus Juhid-kõik metallid,neil on vabu elektrone ja sp.juh.hästi voolu. Pooljuhid-elektrijuhtivuselt metallide ja isolaatorite vahepeal, nad ei juhi voolu nii hästi nagu metallid ega ole päris isolaatorid. Dielektrikud-isolaatorid ehk mittejuhid ei juhi voolu-kumm,klaas. Coulombi seadus-2 laengut mõjutavad teineteist jõuga,mis on võrdeline nende laengute korrutisega ja pöördvõrdeline nende laengutevahelise kauguse ruuduga. Punktlaengud-laetud keha,mille mõõtmeid võib mitte arvestada. Erinimelised tõmbuvad,samanimelised tõukuvad. Dielektriline läbitavus näitab mitu korda on antud keskkonnas laengute vastastikune mõju väiksem võrreldes vaakumiga.
või lõpmatuses. Jõujooned ei lõiku. Homogeenne elektriväli - elektriväli, mille tugevus on igas ruumipunktis suuruselt kui ka suunalt ühesugune. Jõujooned on sellel paralleelsed. (NT kae eriinim. metallplaadi vaheline elektriväli on homogeenne). Juhtides eelkõige metallides on vabad laengud elektronid (laetud osakesed mis võivad elektrivälja mõjul juhi sees vabalt ümber paikneda). Dielektrikud elektriväljas - vabu laenguid on vähe, seega ümberpaiknemist-liikumist toimuda ei saa kogu keha ulatuses. Kui dielektrik paigutada elektrivälja, siis hakkavad tema molekulide pos ja neg. osakestele mõjuma vastassuunalised jõud, selle mõjul molekulid venivad pikemaks ja asetuvad suunaga piki välja jõujoont. sellist laengute nihkumist dielektrikus nim. polarisatsiooniks. Kui dielektrikus puudub väli, siis tema
2. Milliseid aineid nimetatakse juhtideks, milliseid dielektrikuteks? Juht aine milles vabade laengukandjate arv ei erine oluliselt aatomite ( v molekulide) üldarvust ... lühidalt: aine mis omab vabu laengukandjaid. Juhtides saab nende osakeste liikuma panemisel teel tekitada elektri voolu. elektrolüüdid - osakesteks on ioonid (soolad, happed ja leelised ) metallid vabadeks laengukandjateks on elektronid Dielektrikud vabu laengu kandjaid ei ole (isolaatorid) 3. Kuidas mõjutab väline elektriväli juhis olevaid laengukandjaid? Mis toimub selle tagajärjel? Juhis kutsub elektriväli esile laengukandjate ümberpaiknemise ja seega juhi eri osade laadumise. Laengud paiknevad ümber seni kuni väline elektriväli (E) on tasakaalustatud (jõu suunalt vastupidine) juhi siseelektrivälja poolt (Ej). - Ej = E Selle tagajärjel puudub juhis elektriväli (varjestamine).
6 * 10 astmes -19). Elementaarlaeng on prootoni (positiivne) või elektroni (negatiivne) elektrilaeng. SUURUS iga keha laengu suurus on algosakeste laengute summa PIDEVUS-elektriliselt isoleeritud süsteemi kogulaeng on jääv suurus 7. ELEKTRILAENG (q, 1C) füüsikaline suurus, mis näitab, kui tugevasti laetud kehad osalevad vastastikmõjus. Samamärgilised laengud tõmbuvad, erimärgilised tõukuvad. Valem q= I * t ( voolutugevus * aeg) 8. ELEKTRIVOOL.JUHID.DIELEKTRIKUD.POOLJUHID Elektrivool on positiivse või negatiivse elektrilaenguga laengukandjate korrapärane liikumine. Voolutugevus näitab, kui suur laeng läbib ajaühikus juhi ristlõiget. Juhid on ained, milles vabade laengukandjate arv on väga suur. ( metallid Dielektrikud on isoleerivad ehk elektrit mittejuhtivad ained. ( mittemetallid) Pooljuht on elektronjuhtivusega keemiline aine, mis juhib elektrit paremini kui dielektrikud ja halvemini kui elektrijuhid
Elektrostaatiline väli- Väli, mille tekitab paigalseisev elektrilaeng Ekvipotentsiaalpind- ühesugust elektrilist potentsiaali omavate väljapunktide kogum 2) laengu jäävuse seadus- elektriliselt isoleeritud süsteemi kogulaeng on jääv Isoleeritud süsteem on termodünaamiline süsteem, millel puudub ümbritsevaga energia- ja ainevahetus 3) Juhid on ained, milles vabade laengukandjate arv on väga suur (kraanivesi, metallid) 4) Dielektrikud on isoleerivad, ehk elektrit mitte juhtivad ained(kummi, klaas, õhk) 5) Pooljuhid on vahepealsed juhid juhtide ja dielektrikute ehk kahe äärmuse vahel(mineraalid, räni) 6) Voolutugevus näitab, kui suur laeng läbib ajaühikus juhi ristlõiget I= q/t I- voolutugevus (A) q- laeng (C) t- aeg (s) 7) Culoni seadus kaks punktlaengut mõjutavad teineteist jõuga, mis on võrdeline nende laengute suurusega ja pöördvõrdeline nende vahelise kauguse ruuduga
laengut ümbritsevad kontsentrilised kerapinnad. Homogeense elektriväljaekvipotentsiaalpinnad on jõujoontega ristuvad tasandid. Elektrivälja tugevuse ja pingevaheline seos: Olgu meil 2 tasaparalleelse terasplaadi vahel homogeenne elektriväli. Olgu nende plaatide vaheline kaugus d, arvutame millega võrdub elektrivälja töö laengu q nihutamisel ühelt plaadilt teisele, plaatidevaheline pinge olgu u=fii1-fii2 A=q0*u, sama töö võime väljendada ka mehaanikas, A=F*d=q0*E*d q0*u=q0*E*d Dielektrikud elektriväljas: Dielektrikus ei saa laengukandjad vabalt liikuda(va kõrge pinge puhul). Nad võivad vaid pisut nihkuda asendist, milles nad olid elektrivälja puudumisel. Dielektrik on aine, milles elektrivälja mõjul toimub seotud laengukandjate nihkumine oma tasakaaluasendi suhtes. See on dielektrikute polarisatsioon. Dipool- dielektriku aatom, mis koosneb kahest ühesuurusest, kuid erimärgilisest laengust.
me 9,1 10-31 kg Iga keha laengu suurus algosakeste langute summa Prooton, neutron kvargist +( - Aatom + elektorn = neg ioon Keha + = keha laadub neg e jagamatus algosakeste terviklikkust. Laeng ei teki ega kao kehade süst laeng saab muutuda ss kui süst +/- osakesi. q = l t (elektriliselt isol süst kogulaeng on jääv suurus). Laengukandjate suunatud liikumine elektrivool. Laengukandjate sisalduse alus 1. Juhid vabad laengu kandjaid palju (metall) 2. Dielektrikud vähe vabu laengukandjaid 3. Pooljuhid Puuduvad kindlad piirid rühmade vahel. Voolutug (l) näit, laengu suurust, mis läbib ajaühik juht ristlõiget. l= voolu suund - pos laengukandjale suund voolutugevus 1 A 1A=1C Mahutavus vooluallika max laeng
1. Elektrilaeng. -Füüsikaline suurus, mis iseloomustab kui tugevasti keha osaleb elektrilistes vastastikmõjudes 2. Mõiste ,,laeng" kolm tähendust. -füüsikaline suurus -keha omadus -osakeste kogum 3. Elektrilaengute liigitamine. - positiivne ja negatiivne 4. Elementaarlaeng. -Vähim looduses eksisteeriv laeng 5. Elektrilaengu jäävuse seadus. -Elektriliselt isoleeritud süsteemi kogulaeng on jääv 6. Juhid, pooljuhid ja dielektrikud. - Juhid-palju vabasid laengukadjaid, neid saab elektriliste jõudude abil liikuma panna. Pooljuhid-On olemas laengukandjad, kuid nad ei ole vabad, neid saab muuta soojendades. Dielektrikud-Ainel vabad laengukandjad puuduvad 7. Elektrivool. Voolutugevus. Elektrivool- laengukandjate suunatud liikumine Voolutugevus- Laenguosakeste kiirus ühik-A(amper) I=q/t 8. Coulomb'i seadus. Punktlaeng. Coulomb'i seadus- Kirjeldab kahe laetud keha vahel olevaid jõudusid.
Keemiline side on vastastiktoime aatomite vahel molekulides ja ioonide vahel kristallides 9.Energiatsoon- Elektronide lubatud energiate vahemik. 10.Miks metallid on head elektrijuhid-metalli korral on pooltäidetud juhtivus ja valentsoon, on piisavalt elektrone ja alamtasemeid, mille arvel energia saab kasvada. 11.Mida kujutab endast keelutsoon? 12.Selgita doonor ja aktseptorlisandi olemust. 13.Iseloomusta dielektrikuid. on väga väikese elektrijuhtivusega aine või ainete segu. Dielektrikud võivad olla nii tahked, vedelad kui gaasilised. Elektriväli tekitab dielektrikusdielektrilise polarisatsiooni. Dielektrikute tähtsaimateks omadusteks on dielektriline vastuvõtlikkus, läbitavus ja läbilöögitugevus. Näiteks kasutatakse dielektrikuna kummit, klaasi ja õhku. 14. Elementide keemilised ja füüsikalised omadused on määratud elektronide arvuga väliskihil SIIT ALATES ON LAUSED VIHIKUST 15.Bohri aatomiteooria statsionaarsete olekute postulaat väidab, et aatom võib
5.Millal on keha elektriseeritud? Keha on elektriseeritud siis, kui ta omab elektrilaengut.6.Miks on keha laeng elementaarlaengu täisarvkordne? Keha laeng on alati elementaarlaengu täisarvkordne, sest tema elektrilaeng on tema koosseisus olevate elementaarlaenguga või selle vastandväärtusega osakeste elektrilaengute algebraline summa.7.Sõnasta laengu jäävuse seadus. Elektriliselt isoleeritud süsteemi kogulaeng on jääv suurus.8.Mis on juhid, pooljuhid ja dielektrikud? Juhid on ained, milles vabade laengukandjate arv on väga suur (juhivad väga hästi elektrit). Pooljuhid on ained, milles vabade laengukandjate arv keskmine. Dielektrikud on ained, milles vabade laengutekandjate arv on väga väike (isoleerivad ehk elektrit mittejuhtivad ained).9.Mis on elektrivool, voolutugevus? Valem, ühik. Elektrivool on laengukandjate suunatud liikumine. Voolutugevus näitab, kui suur laeng läbib ajaühikus juhi ristlõiget. Valem l = q/t, ühik A - amper. 10
Nt 2he erinimeliselt laetud metallplaadi vaheline elektriväli on homogeenne. Homogeense elektrivälja jõujooned on üksteisega paralleelsed. Juhid elektriväljas Juhtides (eelkõige metallides) esineb laetud osakesi, mis võivad elektrivälja mõjul juhi sees vabalt umber paikneda. Need on vabad laengud. Metallides on need elektronid. Elektriväljas asetsev juht elektriseerub, juhi sees tekib elektriväli, mis on vastupidine põhi-elektrivälja suunale. Resulteeriv väli juhis nõrgeneb. Dielektrikud elektriväljas Erinevalt juhtidest, ei ole neid vabu laenguid. Dielektriku laengud on seotud ja elektronid ning teised laetudosakesed kogu keha ulatuses liikuda ei saa. Kui dielektrik paigutada elektrivälja, siis hakkavad tema molekulide POS ja NEG laengutele mõjuma vastassuunalised jõud. Nende jõudude toimel nihkuvad iga molekuli laengud. Molekulid venivad pikemaks ja asetuvad suunaga piki välja jõujooni. Niisugune laengute nihkumine on polarisatsioon.
Neutraalses aatomis on elektrone ja prootoneid ühepalju. E lisandumisel aatomisse moodustub negatiivne ioon, e lahkumisel positiivne ioon. Keha, mis saab elektrone juurde, laadub negatiivselt. Keha, mis eraldab elektrone, laadub positiivselt. Jäävuse seadus- elektriliselt isoleeritud süsteemi kogulaeng on jääv suurus Vaba laengukandja- liikumisvõimelised laetud osakesed Elektrivool- laengukandjate suunatud liikumine Juhid on ained, milles vabade laengukandjate arv on väga suur. Dielektrikud on isoleeritavad e. Elektrit mittejuhtivad ained. Sisaldavad väga vähe vabu laengukandjaid. Pooljuhid- vahepealsed elektrijuhid Voolutugevus näitab kui suur laeng läbib ajaühikus juhi ristlõiget I=Q/t ühikuks on 1A Voolu suund- positiivsete laengukandjate liikumise suund Kui voolutugevus juhis on 1A, siis läbib 1s jooksul juhi ristlõiget laeng suurusega 1 kulon. 1C=1A.1s Vooluallika mahutavus- max laeng, mille vooluallikas suudab vooluringist läbi viia
mille puutuja siht mis tahes punktis ühtib elektrivälja tugevuse vektori sihiga antud punktis. Omadused: I elektrostaatilise välja korral elektriväljajõujooned ekvipotensiaalpind ja seega summaarne elektriväli väljaspool juhti on niisugune et tema elektriväljajõujooned on risti juhi pinnaga. saavad alguse püstlaengult või lõpmatusest ja lõpevad kus2 miinus laenguga või lõpmatuses. II ei lõiku kunagi. III mida tihedamini paiknevad seda tugevam on Dielektrikud jaotatakse polaarseks ja mittepolaarseks ja mitte polaarseks. Polaarse dielektrikulid on dipoolid st nende plusslaengu kese ja elektriväli. Punktlaengu elektriväljatugevus:E= k*q/Er =q//4piEE0r2. E-elektriväljatugevus (V/m) q=laeng(c) E- ainedielektriline läbitavus. E 0- 8,85* 10-12 F/m. miinuslaengukese ei ühti. Kui polaarne dielektrik panna elektrivälja, siis hakkavad dipoolid orienteeruma välise välja sihis ja nõrgestavad k- 9*109 N*m2/c2. F-k*q1/Er 2
välja sihis (positiivsed välja suunas, negatiivsed vastassuunas. Seda nim. elektrivooluks. Elektrivoolu iseloomustatakse tugevusega. Voolutugevus on võrdne ajaühikus juhi ristlõiget läbiva laenguga. I = dq / dt Voolutugevuse ühikuks on amper ( A ). Voolutihedus on antud kohas vooluga risti asuvat pindalaühikut läbiv voolutugevus. j = dI / dS ; j = e n v , kus e - laengukandjate laeng n - laengukandjate arv v - laengukandjate suunatud liikumise kiirus. 3.Dielektrikud ehk isolaatorid- on väga väikese elektrijuhtivusega aine või ainete segu. Dielektrikud võivad olla nii tahked, vedelad kui gaasilised. Elektriväli tekitab dielektrikus dielektrilise polarisatsiooni. Dielektrikute tähtasimateks omadusteks on dielektriline vastuvõtlikkus, läbitavus ja läbilöögitugevus. Näiteks kasutatakse dielektrikuna kummit, klaasi ja õhku. 4.Valguse dispersioon, valguse hajumine- Dispersiooniks nimetatakse aine murdumisnäitaja olenevust elektromagnetlaine
3 1. laengute vastastikkune toime(coulomb) 2. elektrivool 3. dielektrikud 4. elektrolüüs(faraday seadused) 5. valguse dispersioon 1. Jõud, millega üks laeng mõjub teisele on võrdeline nedne laengute suurusega ja pöördvõrdeline nende langute vahekauguse ruuduga. Ühenimeliste laengute korral on jõud positiivne (tõukuvad) ja erinimeliste puhul negatiivne(tõmbuvad) 2. Asetades elektrijuhi elektrivälja hakkab juhis olevatele vabadele laengutele mõjuma elektriline jõud f=qE See tekitab laengute
liikumise tõttu Laetud kehad mõjutavad- erinimelised tõmbuvad, samanimelised tõukuvad. Columbi seadus-Kahe laetud keha vahel mõjuv jõud on võrdeline kummagi keha laenguga ja pöördvõrdeline kehade vahekauguse ruuduga K näitab seda kui kaks 1c suurust laengut, mis on teineteisest 1m kaugusel mõjutavad jõuga 9*109. Dielektriku dielektriline läbitavus näitab, mitu korda on elektrivälja tugevus homogeenses materjalis väiksem väljatugevusest vaakumis. Dielektrikud on isoleerivad ehk elektrit mittejuhtuvad ained. Sisaldavad vähe vabu laengukandjaid. Tekkiv elektrivool on nõrk või olematu. Elementaarlaeng on laeng, mida omavad elementaarosakesed prooton ja neutron. Elektronidel on elem.laeng -1,6*10-19 C. Ja prootonitel+1,6*10-19 C. C-üks kulon on laeng, mida , mis läbib elektrijuhtme ristlõiget 1s jooksul, kui voolutugevus juhtmes on 1A. Elektrivooluks nimetatakse elektrilaenguga osakeste suunatud liikumist.
välgutabamuse välgu tabamuse kohale lähemal kui teine, seda suurem pinge tekib kahe jala vahel. 15. Kuidas käitub juht elektriväljas, milline on väljatugevus sellise juhi sees? Kus leiab see omadus kasutamist? Juhi paigutamisel elektrivälja hakkavad vabad elektronid liikuma väliste väljajoontega vastassuunas, seda nähtust nimetatakse elektrostaatiliseks induktsiooniks. 16. Nimeta kahte tüüpi dielektrikuid. Mille poolest nad erinevad? Polaarsed dielektrikud ja mittepolaarsed dielektrikud. Polaarsed dielektrikud koosnevad dipoolidest, mille üks pool on + teine laenguga aga mittepolaarsel dielektrikul muutuvad aatomid ise dipoolideks. 17. Mis juhtub dielektrikuga elektriväljas, kuidasd mõjutab ta välist elektrivälja ja kus leiavad dielektrikud kasutamist Dielektrik elektriväljas vähendab elektrivälja tugevust. Seda vähendamise suurust iseloomustab suhteline dielektriline läbitavus. Kasutatakse mikrolaineahjudes.
Negatiivne ioon - Negatiivse elektrilaenguga iooni nimetatakse aniooniks ja sellel on elektronkattes rohkem elektrone kui tuumas prootoneid. Laeng - Laeng on füüsikaline suurus, mis iseloomustab keha osalemist vastastikmõjus. Elektrilaengut kannavad kõik elektriliselt laetud osakesed (elektronid, prootonid, ioonid). Laengu jäävuse seadus Elektriliselt isoleeritud süsteemi kogulaeng on jääv suurus. 3) Kuidas erinevad üksteisest juhid, dielektrikud ja pooljuhid. Juhid Elektrijuhid on ained, millel on väga palju vabasid laengukandjaid. Elektronid on laengukandjad. Dielektrikud ained, mis ei sisalda vabasid laengukandjaid. Pooljuhid ained, mis juhivad elektrit mingisuguse mõjutamise tagajärjel. 4) Mida nim. voolutugevuseks füüsikaline suurus, mis näitab, kuid suur laengu hulk läbib juhtme ristlõiget ühes ajaühikus. 5)
o. süsteemis, kuhu ei tule elektrilaenguid juurde ja kust neid ei lahku) on elektrilaengute algebraline summa jääv. q1+q2...+qn=const Elektriväli(välja kujutamine jõujoontega/joonis) Elektriväli-Laengu elektriväli on materiaalne objekt, ta on ruumiliselt pidev ja võib mõjutada teisi elektrilaenguid." Elektrivälja tugevus(valemid ja mõõtühikud) Elektrivälja tugevus = väljapunkti asetatud ühiklaengule (q 0=1C) mõjuv jõud 2)Elektriväli aines-dielektrikud Polaarne ja mittepolaarne dielektrik, dielektrikd välises elektriväljas(joonis) Mittepolaarse dielektriku aatomid (molekulid) näevad normaaltingimustel neutraalseks tänu mõlema laengu (+ ja ) "raskuskeskmete" kokkulangemiseleb(Klaasid / Keraamika · Kummid · Parafiin · Õhk) Polaarse dielektriku aatomite (molekulide) erimärgiliste laengute raskuskeskmed ei lange kokku (Distsilleeritud vesi · Piiritus)' Indutseeritud ja summaarne väli elektriku sees, dielektriline
3 1. laengute vastastikkune toime(coulomb) 2. elektrivool 3. dielektrikud 4. elektrolüüs(faraday seadused) 5. valguse dispersioon 1. Jõud, millega üks laeng mõjub teisele on võrdeline nedne laengute suurusega ja pöördvõrdeline nende langute vahekauguse ruuduga. Ühenimeliste laengute korral on jõud positiivne (tõukuvad) ja erinimeliste puhul negatiivne(tõmbuvad) 2. Asetades elektrijuhi elektrivälja hakkab juhis olevatele vabadele laengutele
Küsimused: 1.Mida nim. elektrivooluks? V:Elektrivooluks nim. laetud osakeste korrapärast, suunatud liikumist. 2.Mis on vaba laeng? V:Vaba laeng- laetud osake, mis võib kogu aine ulatuses ringi liikuda. 3.Mis on juhid, mis dielektrikud? V:Juhid- aine mille kaudu saab elektrivool edasi kanduda, dielektrikud- aine mille kaudu ei saa elektrivool edasi kanduda, dielektrikel pole vabu laenguid. 4.Elektrivoolu tekkimise tingimused? V:Tingimused 1)Peab olema laetud osakesi mis saavad liikuda 2)Laetud osakesele peab mõjuma kindlasuunaline jõud. 5.Mis on vooluallikas? V:Seadeldis, mis tekitab juhis püsiva püsiva elektrivälja nim. vooluallikaks. 6.Kuidas on määratud elektrivoolu suund? V:Elektrivoolu suund on määratud kokkuleppeliselt ja selle suunaks loetakse
edasi juhid) 2. Mis on elementaarlaeng ja kui suur see on ? · Elementaarlaeng kõige väiksem jagamatu laeng looduses. · e = 1,6 * 10-19C 4. Culoni seadus, valem, tähistused? · Kaks punktlaengut mõjutavad teineteist vaakumis jõuga mis on võrdeline nende laengute korrutisega ja pöördvõrdeline nendevahelise kauguse ruuduga. · F= k*q1*q2/r2 k-elektriline konstant, q-elektrilaeng, r-laetud kehade vaheline kaugus. 5. Mille poolest erinevad juhid, pooljuhid ja dielektrikud? Juhid-laengud liiguvad, vabade laengute arv on suur. (inimese nahk, hõbe, vask, soolalahused) Dielektrikud(isolaatorid) mittejuhid mille mööda laengud ei liigu edasi, vabade laengute arv on väike. Pooljuhid -Laengukandjad ei ole küll alati vabad kuid neid saab suhteliselt kergelt vabadeks muuta.(sõltub temperatuurist, valgusest-räni kristall töötab arvutites) Mittemetallid ei saa hõõrdumisega elektriseerida ( läheb maasse) 7. Elektrivälja tugevuse mõiste, valemid, ühikud
Kontrolltöö: elektriväli ja selle tugevus 1. Mis on elektromagnetiline vastastikmõju? 2. Kus kasutatakse elektromagnetilist vastastikmõju? 3. Mida näitab elektrilaeng ja kuidas laetud kehad teineteist mõjutavad? 4. Kirjelda aatomi osakeste laenguid. Mis on elektrilaeng? 5. Mida ütleb laengu jäävuse seadus? 6. Defineeri elektrijuhid, dielektrikud ja pooljuhid. Too näiteid. 7. Mida näitab voolutugevus? 8. Kirjuta Coulomb-i seadus ja valem. 9. Kuidas defineeritakse välja? 10 .Lähimõju ja kaugmõju teooria. 11. Mille poolest erinevad aine ja väli? 12. Mida näitab elektrivälja tugevus? 13. Joonista positiivse ja negatiivse punktlaengu jõujooned. 14. Joonista positiivse ja negatiivse laengu vastastikusemõju elektrivälja jõujooned. 15 .Joonista samamärgiliste punktlaengute vastastikmõju elektrivälja jõujooned. 16
plusslaengud ühte otsa ja miinuslaengud teise otsa. Siis summaarne e-vä = 0. Summaarne elektriväli väljaspool juhti moondub nii, et tema elektrivälja jõujooned on juhi pinnaga risti. Dielektrikuid on kahte liiki: 1)polaarsed ja 2)mittepolaarsed. Polaarsete dielektrite molekulid on diipolid- molekulide plusslaengu ja miinuslaengu kese ei ühti. Need on orienteeritud väljasihis. - E0/E. -mitu korda on elektrivälja tugevus vaakumist tugevam, kui dielektrikus. Mittepolaased dielektrikud hakkavad välise välja toimel polariseerima ja seda enam, mida tugevam on väline väli ja järelikult ka sellised dielektrikud hakkavad nõrgendama väljast välja.
Negatiivne ioon - Negatiivse elektrilaenguga iooni nimetatakse aniooniks ja sellel on elektronkattes rohkem elektrone kui tuumas prootoneid. Laeng - Laeng on füüsikaline suurus, mis iseloomustab keha osalemist vastastikmõjus. Elektrilaengut kannavad kõik elektriliselt laetud osakesed (elektronid, prootonid, ioonid). Laengu jäävuse seadus Elektriliselt isoleeritud süsteemi kogulaeng on jääv suurus. 3) Kuidas erinevad üksteisest juhid, dielektrikud ja pooljuhid. Juhid Elektrijuhid on ained, millel on väga palju vabasid laengukandjaid. Elektronid on laengukandjad. Dielektrikud ained, mis ei sisalda vabasid laengukandjaid. Pooljuhid ained, mis juhivad elektrit mingisuguse mõjutamise tagajärjel. 4) Mida nim. voolutugevuseks füüsikaline suurus, mis näitab, kuid suur laengu hulk läbib juhtme ristlõiget ühes ajaühikus.
14. Homogeenne EV: selline EV, mille elektrivälja tugevus on välja igs punktis suuruselt js suunalt ühesugune. 15. Ühtlaselt laetud kera elektriväli: JOONIS! E=kq/r2 r-väljapunkti ja kera keskpunkti vaheline kaugus. 16. Lõpmatu tasandi EV: JOONIS! Laneguga tasand, mille mõõtmed on küllalt suured võrreldes vaadeldava punkti kaugusega tasandist E=k - pindtihedus 17. Laengu pindtihedus: laengu suursu pindalaühiku kohta 19. Polaarne dielektrik: polaarsed dielektrikud koosnevad molekulidest, mille pos. ja neg. laengu kese ei ühti. 20. Mittepolaarne dielektrik: mittepolaarsed dielektrikud koosnevad molekulidest, mille pos. ja neg. laengu kese ühtib. 22. Keskkonna dielektriline läbitavus: näitab, mitu korda laetud kehade vaheline vastasmõju jõud antud keskkonnas väiksem vastasmõju jõust vaakumis 23. Valem töö arvutamiseks laetud keha nihutamisel tehtava töö nihutamiseks homogeenses elektriväljas: A=qEd 24
Laeng Laeng on omadus. Laeng näitab, kui tugevasti osaleb keha elektromagnetilises vatastikmõjus. Vektoriaalne suurus. q [1C]=[1A*s] Kui kehas tekitatakse laengu puudujääk (nt. soojuslikult, hõõrdumise, kiirgusega jne), siis omandab ta vastupidise laengu. Kehas on alati täisarv elementaarlaenguid. q=+/-N*e Neutraalne aine Neutraalne aine on selline, kus kõigi laengute summa on 0. Voolujuhid, pooljuhid, dielektrikud Voolujuhid – laeng kandub hästi üle ühelt kehalt teisele Pooljuhid – teatud tingimustel kannavad (isolaatorid) Dielektrikud – ei juhi/ei kanna laenguid Anioon, katioon. Anioon – kaotanud elektroni, positiivne Katioon – saanud elektroni, negatiivne Punktlaeng Laetud keha, mille mõõtmed võib jätta arvestamata. Elektrivälja tugevus Elektrivälja tugevus näitab, kui suur jõud mõjub selles väljas ühikulise positiivse laenguga kehale
Juhtivustsoon valentstsoonile järgnev lubatud tsoon, mis on elektronidega täitmata või osaliselt täidetud Hübriidtsoon kaks viimast tsooni täituvad 5. Valentselektron väliskihi elektron ,,Auk" - elektronist vabanenud koht valentstsoonis 6. Kristallide liigitus: Juhid (metallid) olemas kristallstruktuur, mille moodustavad positiivsed ioonid, mida ümbritsevad vaba elektronid (kusjuures nende leiuala hõlmab kogu kristallstruktuuri Dielektrikud olemas kristallstruktuur, mille moodustavad ioonid või aatomid; puuduvad vabad laengukandjad Pooljuhid olemas kristallstruktuur, mille moodustavad aatomid/ioonid; osa elektrone on liikunud leiualasse 7. Kristallide liigitus vastavalt energiatsoonidele: Juhid (metallid) pooltäidetud on nii juhtivus- kui ka valentstsoon Dielektrikud täielikult täidetud ja päris tühjad energiatsoonid ning keelutsooni ala on piisavalt lai (5 eV)
Mis on elektrilaeng? Laeng näitab, kui tugevasti keha osaleb elektromagnetilises vastastikmõjus. e= 1,6x Mis on elemnetaarlaeng? Vähim katseliselt tuvastatud laengu väärtus Seleta laengu jäävuse seadus. Elektriliselt isoleeritud süsteemi kogulaeng on jääv suurus. Juhid. on ained, milles vabade laengukandjate arv on väga suur. Dielektrikud ehk mittejuhid. sisaldavad väga vähe vabu laengukandjaid. Pooljuhid. Laengukandjaid ei ole pooljuhtides küll alati vabad, kuid neid saabsuhteliselt kergesti vabadeks muuta. Mis on elektrivool ja voolutugevus? Laengukandjate suunatud liikumine; näitab, kui suur laeng läbib ajaühikus juhi ristlõiget. Voolu suund. Positiivsete laengukandjate liikumise suund. Coulomb’I seadus
Elektrivool elektrolüütides Elektrolüüdid liigitatakse: juhid ( aluste ,- hapete ,- soolade vesilahused), pooljuhid ( sulaseleen, sulfiidid) , dielektrikud ( destilleeritud vesi ) soolade vaba vesi. Lisades veele lahustuvat soola , alust või hapet , siis need ained lahustuvad ja lagunevad elektrolüütiliselt laetud ioonideks, sellist protsessi nimetatakse elektrolüütiliseks dissotsiatsiooniks. Asetades elektrolüüti elektroodid ( metallvardad ) ja juhtida neist läbi elektrivool, hakkavad ioonid korrapäraselt liikuma, vastavalt iooni teooriale 1833 a
ALALISVOOL ALALISVOOL Elektrivool Elektrilaengute suunatud liikumine I, A 1A – voolutugevus mille korral juhi ristlõiget läbib sekundis elektrihulk 1 q. Juhid Dielektrikud ALALISVOOL Elektromotoorjõud (emj) ja pinge Elektrilaengute ümberpaigutamise töö U, V 1V – pinge, mille puhul tehakse laengu 1C ümberpaigutamisel tööd 1J. emj allikad: aku, generaator, foto- ja termoelement ALALISVOOL Elektritakistus Juhtme omadus takistada laengu liikumist R, Ω Oomtakistus Juhtivus ALALISVOOL Elektritakistus
Eristatakse tarbekeraamikast ja ehituskeraamikast NaCl aatomstruktuur Konstruktsioonikeraamika Kuumuskindel keraamika Kulumiskindel keraamika Antifriktsioonkeraamika Poorne keraamika Sitke keraamika Biokeraamika Kasutatakse autotööstuses,kosmosetööstuses, tekstiilitööstuses, printerites,metallilõikamise tehnikas Tööriistakeraamika Ülikõva keraamika Lõike keraamika Kermised Elektrokeraamika Dielektrikud Pooljuhid Ülijuhid Raadiotehniline keraamika mikroskeemide alused, kondensaatorite ja takistite korpused jne. Mitteoksiidikeraamika Karbiidikeraamika (MeC) (SiC, TiC, WC, Cr2C3) Nitriidikeraamika (MeN) (Si3N4, AlN, BN) Kaltsium karbiit Boriidikeraamika (MeB) (TiB2, ZrB2, WB2) Silitsiidikeraamika (MeSi) (MoSi2, WSi2) Ränikarbiidist vaht filtrid Oksiidikeraamika Al2O3-keraamika MgO-keraamika ZrO2-keraamika jt.
omandada ja loovutada kindlate portsjonite kaupa · Elektronid võivad aatomis liikuda ainult kindlatel statsionaarsetel orbiitidel. Sellisel orbiidil liikudes elektron ei kiirga. · Elektroni üleminekul suurema energiaga orbiidilt väiksema energiaga orbiidile aatom kiirgab kvandi, üleminekul väiksema energiaga orbiidilt suurema energiaga orbiidile aga neelab selle · Ainete liigid energiatasemete järgi a) Metallid b) Dielektrikud c) Pooljuhid · Pooljuhis on elektrijuhtivus on muudetav mingi välisteguri (valgus, temperatuur) mõjul · Pooljuhtide juhtivuse iseloomu saab muuta sobivate lisandainete lisamisel kristallide kasvatamisel · Kui lisandaines on elektrone vähem kui põhiaines, saadakse nn. Aukjuhtivusega pooljuht e. p tüüpi pooljuht ja vastupidi.
7)Elementaarlaeng-vähimat loduses eksisteerivat elektrilaengut; 2.Elektrijõud on jõud millega üks , eriliigilised tõmbuvad; 4.Elektroskoobi töö põhineb samaliigilise elektrilaenguga kehade tõukumisel ;5.Juhid-ained või ainete segud, mis juhivad elektri voolu hästi ja sisaldavad palju vabasid laengute kandjaid. Nt:Vask, soolvesi; 6.Pooljuhid-mis sisaldavad keskmiselt vabasid laengu kandjaid ja juhivad elektrivoolu mingitel tingimustel. Nt:Räni,germaanium; 7.Dielektrikud-ained või ainete segud, mis sisaldavad vähe vabasid laengu kandjaid ja juhivad elektrivoolu halvasti. Nt:Kumm, plastmassid; 8.q=+-ne q-keha elektrilaeng, e-elementaarlaeng,n-elektronide arv; 9.Elektrilaengu jäävuse seadus,isoleeritud süsteem-elektriliselt isoleeritud süsteemi kogulaeng on muutumatu; 10.Positiivne ioon on ioon millel on positiivne laeng; 11.Negatiivne ioon on ioon millel on negatiivne laeng;
annaabi.ee 
