Экспериментальное исследование, страница 184 - гдз по физике 8 класс учебник Хижнякова, Синявина

Глава 10. Электрический ток в газах, вакууме и полупроводниках. Параграф 50. Электрический ток в полупроводниках. Полупроводниковые приборы - страница 184.

Условие.

Экспериментальное исследование

На рис. 158 изображена установка для исследования зависимости электрического сопротивления полупроводника от температуры. Она состоит из источника тока, терморезистора, миллиамперметра, ключа. Терморезистор помещён в стакан с водой, которую нагревают на пламени спиртовки.

Как изменяются (увеличиваются или уменьшаются) при повышении температуры воды: а) сила тока в цепи; б) сопротивление терморезистора?

Рис. 158

Решение.

Решение

Данная установка предназначена для демонстрации зависимости сопротивления полупроводника от температуры. При нагревании стакана с водой на спиртовке, температура воды повышается. Вместе с водой нагревается и помещенный в нее терморезистор, который представляет собой полупроводниковый резистор.

а) сила тока в цепи;

Сила тока в электрической цепи связана с напряжением и сопротивлением законом Ома: $I = \frac{U}{R_{общ}}$, где $\text{U}$ — напряжение источника тока (оно постоянно), а $R_{общ}$ — общее сопротивление цепи. Основной вклад в сопротивление цепи вносит терморезистор. Как будет показано в пункте б), сопротивление терморезистора при нагревании уменьшается. Следовательно, уменьшается и общее сопротивление цепи $R_{общ}$. Поскольку в формуле закона Ома сопротивление находится в знаменателе, его уменьшение при постоянном напряжении $\text{U}$ приводит к увеличению силы тока $\text{I}$. Показания миллиамперметра увеличатся.

Ответ: сила тока в цепи увеличивается.

б) сопротивление терморезистора?

Терморезистор изготовлен из полупроводникового материала. Ключевым свойством полупроводников является сильная зависимость их электрического сопротивления от температуры. С ростом температуры увеличивается кинетическая энергия атомов в кристаллической решетке, что приводит к разрыву ковалентных связей и появлению большего числа свободных носителей заряда (электронов и дырок). Увеличение концентрации свободных носителей заряда значительно повышает проводимость полупроводника, а значит, его сопротивление падает. Таким образом, при повышении температуры сопротивление терморезистора уменьшается.

Ответ: сопротивление терморезистора уменьшается.