Номер 2, страница 337 - гдз по физике 10 класс учебник Кабардин, Орлов

2. Солнечные батареи.

1. Применение транзисторов

Транзистор — это полупроводниковый радиоэлектронный компонент, обычно с тремя выводами, позволяющий управлять током, протекающим через него, с помощью входного сигнала. Он является основополагающим элементом практически всей современной электроники. Основные функции и области применения транзисторов включают:

1. Усиление электрических сигналов. В аналоговой технике транзисторы используются в качестве усилителей. Слабый входной сигнал (например, от микрофона, антенны радиоприемника или звукоснимателя) подается на один из выводов транзистора (базу или затвор), что вызывает пропорционально большее изменение тока в его основной цепи (коллектор-эмиттер или сток-исток). Это позволяет многократно усилить сигнал. Такие усилительные каскады являются основой радиоприемников, телевизоров, аудиоаппаратуры и средств связи.

2. Работа в качестве электронного ключа. В цифровой технике транзистор используется как сверхбыстрый переключатель. В зависимости от наличия или отсутствия управляющего напряжения, транзистор может находиться в двух состояниях: полностью «открытом» (пропускает ток, что соответствует логической «1») или полностью «закрытом» (не пропускает ток, что соответствует логическому «0»). Миллиарды таких транзисторов-ключей, объединенных в интегральные схемы (микросхемы), формируют логические элементы, триггеры, ячейки памяти и процессоры, которые являются «мозгом» компьютеров, смартфонов, контроллеров и любых других цифровых устройств.

3. Стабилизация напряжения и тока. Транзисторы являются ключевыми компонентами в схемах линейных и импульсных стабилизаторов напряжения (блоков питания), обеспечивая стабильное и качественное электропитание для различных электронных устройств.

4. Генерация электрических колебаний. В составе генераторов транзисторы используются для создания незатухающих электрических колебаний заданной частоты. Это необходимо для работы радиопередатчиков, кварцевых резонаторов в часах, синтезаторов частот и многих других устройств.

Таким образом, от простейших бытовых приборов до сложнейших вычислительных систем — все они функционируют благодаря транзисторам.

Ответ: Транзисторы применяются для усиления и переключения электрических сигналов. В качестве усилителей они используются в аудио- и радиотехнике. В качестве сверхбыстрых электронных ключей они являются основой всей цифровой техники, включая процессоры и память компьютеров. Также они используются в блоках питания и для генерации электрических колебаний.

2. Солнечные батареи

Солнечная батарея, или фотоэлектрический модуль, — это устройство, которое преобразует энергию света (чаще всего солнечного) непосредственно в электрическую энергию. В основе её работы лежит фотоэлектрический эффект, возникающий в полупроводниковых материалах.

Принцип действия:

Основным элементом солнечной батареи является фотоэлектрический преобразователь (солнечный элемент), который чаще всего изготавливается из кремния. Он состоит из двух слоев полупроводника с разными типами проводимости: n-типа (с избытком электронов) и p-типа (с недостатком электронов, т.е. с избытком «дырок»). На границе этих двух слоев образуется так называемый p-n-переход.

Когда фотоны солнечного света попадают на поверхность солнечного элемента, они передают свою энергию электронам в атомах кремния. Если энергия фотона достаточна, он может выбить электрон со своего места, создавая пару свободных носителей заряда: отрицательно заряженный электрон и положительно заряженную «дырку».

Внутреннее электрическое поле, существующее в области p-n-перехода, разделяет эти носители заряда: электроны стягиваются в n-область, а дырки — в p-область. В результате на n-слое накапливается отрицательный заряд, а на p-слое — положительный. Между ними возникает разность потенциалов, то есть напряжение. Если к этим слоям подключить внешнюю цепь (нагрузку), по ней потечет постоянный электрический ток.

Конструкция и применение:

Один солнечный элемент генерирует небольшое напряжение (около 0.5-0.6 В). Для получения требуемой мощности и напряжения элементы соединяют последовательно и параллельно, герметично упаковывая их в единый модуль (панель) для защиты от внешних воздействий.

Области применения солнечных батарей:

• Космонавтика: электроснабжение искусственных спутников, орбитальных станций (например, МКС) и межпланетных аппаратов.
• Крупная энергетика: строительство солнечных электростанций (СЭС) для выработки электроэнергии в промышленных масштабах и подачи её в общую сеть.
• Частные домохозяйства: установка панелей на крышах для обеспечения автономного или резервного электроснабжения и для продажи излишков энергии в сеть.
• Автономные системы: питание оборудования в удаленных от электросетей районах — систем связи, уличного освещения, насосов для воды, метеостанций.
• Портативная электроника: зарядка аккумуляторов мобильных телефонов, ноутбуков, а также питание калькуляторов, часов и туристических гаджетов.

Ответ: Солнечные батареи — это устройства, преобразующие световую энергию в электрическую на основе фотоэлектрического эффекта в полупроводниках. При попадании света в солнечном элементе генерируется электрический ток. Применяются для электроснабжения космических аппаратов, в промышленных и частных солнечных электростанциях, для питания автономных устройств и портативной электроники.