Vakuumda va yarim o‘tkazgichlarda elektr tokiga doir virtual masala
O‘rtacha qiyinchilik darajasi • vakuum diodi va yarim o‘tkazgich • animatsiya • grafik • avtomatik hisob
Masala sharti
Bir tajribada vakuum diodi va yarim o‘tkazgichli namunaga bir xil U kuchlanish beriladi.
Vakuum diodida anod-katod oralig‘i d, elektron emissiyasi uchun shartli Child–Langmuir koeffitsiyenti
K bilan tavsiflanadi va anod toki Iv = K·U3/2 qonun bo‘yicha o‘zgaradi.
Yarim o‘tkazgichning qarshiligi Rs bo‘lib, undan o‘tuvchi tok Is = U/Rs.
Ikkala holat uchun tok kuchini, vakuumdagi elektr maydon kuchlanganligini, yarim o‘tkazgichdagi quvvatni va
toklar nisbatini aniqlang. Virtual modelda parametrlarni o‘zgartirib, elektronlarning vakuumdagi erkin harakati
va yarim o‘tkazgichdagi drift harakatini kuzating.
1. Berilgan parametrlar
40 V
4.0 mm
2.0 ×10⁻⁶ A/V³ᐟ²
300 Ω
Parametrlar o‘zgartirilganda formulalar, animatsiya, grafik va yakuniy natijalar avtomatik yangilanadi.
2. Virtual jarayon
elektronmusbat zaryadli soha / anodelektr maydonyarim o‘tkazgichdagi drift
3. Formulalar ketma-ketligi
Vakuumdagi tok
1-qadam. Vakuum oralig‘ini SI ga o‘tkazish
d = m
Nazariy izoh: elektr maydon kuchlanganligini hisoblash uchun anod-katod oralig‘i metrda olinadi.
2-qadam. Vakuumdagi elektr maydon
Ev = U / d = V/m
Nazariy izoh: anod va katod orasidagi maydon bir jinsli deb qaralsa, elektr maydon kuchlanganligi kuchlanishning masofaga nisbatiga teng.
3-qadam. Vakuum diodidagi tok
Iv = K·U3/2 = A
Nazariy izoh: vakuumda elektronlar anod tomon tezlanadi. Soddalashtirilgan Child–Langmuir tipidagi modelda tok kuchi kuchlanishning 3/2-darajasiga proporsional.
Yarim o‘tkazgichdagi tok
4-qadam. Yarim o‘tkazgichdagi tok
Is = U / Rs = A
Nazariy izoh: ushbu masalada yarim o‘tkazgichning qarshiligi berilgan va ish rejimi chiziqli deb olinadi. Tok Om qonuni orqali aniqlanadi.
5-qadam. Yarim o‘tkazgichdagi quvvat
Ps = U·Is = U² / Rs = W
Nazariy izoh: yarim o‘tkazgichda elektr energiyasi issiqlik va boshqa energiya turlariga aylanishi mumkin. Quvvat vaqt birligidagi energiya sarfini ifodalaydi.
6-qadam. Toklar nisbatini aniqlash
Iv / Is =
Nazariy izoh: bu nisbat bir xil kuchlanishda vakuum diodi va yarim o‘tkazgichdan o‘tuvchi toklarning qanchalik farq qilishini ko‘rsatadi.
4. I(U) grafigi
Vakuum diodida tok I∝U³ᐟ² qonun bo‘yicha nolinear ortadi, yarim o‘tkazgichning ushbu soddalashtirilgan modelida esa I=U/Rₛ chiziqli bog‘lanish kuzatiladi.
5. Yakuniy natija
Vakuumdagi elektr maydon kuchlanganligi:
Ev = V/m
Vakuum diodidagi tok:
Iv = A
Yarim o‘tkazgichdagi tok:
Is = A
Yarim o‘tkazgichdagi quvvat:
Ps = W
Toklar nisbati:
Iv/Is =