Лекции по "Физике"

                                           ЛЕКЦИЯ № 1

                                   Введение

Развитие электротехники, радиотехники, электроники требует использования материалов, обладающих определенными свойствами и качествами. Для того, чтобы правильно использовать эти материалы,  необходимо знание их физических, механических и химических характеристик.

Материалы, используемые в различных отраслях электротехники, можно подразделить на конструкционные и электротехнические.

Из конструкционных материалов изготовляют вспомогательные детали и элементы радиоприборов, выполняющих в основном роль механических нагрузок 6 корпуса, шасси, шкалы, элементы управления и т.д.

Электрорадиоматериалы необходимы для изготовления проводов, кабелей, волноводов, антенн, изоляторов, конденсаторов, резисторов, катушек индуктивности, трансформаторов, электродвигателей, магнитопроводов, диодов, транзисторов, электронных ламп, приемников света и т.д. От их свойств зависит работа электрической схемы прибора: генерация, передача, выпрямление, усиление и модуляция электрического тока, образование электрической изоляции и др.

В различных случаях при работе приборов на электрорадиоматериалы воздействуют электрическое и магнитное поля. По поведению в электрическом поле электротехнические материалы подразделяются на проводниковые, полупроводниковые и диэлектрические. По поведению в магнитном поле на магнитные и немагнитные.

Основным свойством вещества по отношению к электрическому полю является электропроводность, то есть способность проводить электрический ток под воздействием постоянного, то есть не изменяющегося во времени электрического напряжения. Если вещество находится в электрическом поле напряженностью Е, то имеющиеся в веществе свободные заряженные частицы – носители заряда – под действием силы поля F = qE, где q – заряд частицы, приобретают ускорение в направлении вектора поля Е (положительные заряды) или противоположное (отрицательные заряды). Упорядоченное в пространстве движение электрических зарядов представляет собой электрический ток в веществе.

Для носителей заряда одного вида плотность тока J, то есть электрический заряд, переносимый за единицу времени через единицу площади, перпендикулярной к Е определится как:

                                   J = qNvэ,                                                 (1)

Где N – концентрация носителей заряда м-3, vэ – средняя скорость упорядоченного движения носителей.

Обычно скорость пропорциональна напряженности поля:

                                     vэ = μE                                                  (2)

где μ - подвижность носителей м2/Вс.

С учетом выражения (2) плотность тока можно представить:

                                   J = qNμE = γE = E/ρ                           (3)

Где γ =qNμ - удельная электрическая проводимость См/м,  ρ = 1/γ - удельное электрическое сопротивление Ом/м.    

Выражение (3) представляет собой закон Ома в дифференциальной форме.

Параметры γ и ρ определяют также рассеяние электрической энергии в веществе. Закон Джоуля-Ленца в дифференциальной форме определяет количество энергии электрического поля, превращающегося в тепло за единицу времени в единице объема вещества: