ГДЗ · Фізика · 9 клас

Сторінка 62

Фізика, Бар’яхтар В. Г., Божинова Ф. Я., Довгий С. О., Кірюхін М. М., Кірюхіна О. О., за ред. Довгого С. О., 2026 · № 3 (с. 62)–5 (с. 62) · 3 завдання

Повні розв’язки, як у зошиті. Хочеш розібратися самостійно — під кожним завданням є «Пояснення з репетитором».

§ 8. Домішкова провідність напівпровідників. Електронно-дірковий перехід

Завдання 3 (с. 62)

Розрахунок струму в колі з діодами

Напруга між точками А і В дорівнює $16 В$ . Схема (рис. 2) містить послідовно з'єднані резистори ( $1 Ом$ , $3 Ом$ , $4 О m$ ) та два ідеальні діоди. Потрібно знайти силу струму для двох випадків: 1) коли діод ближче до точки А пропускає струм (пряме ввімкнення), а інший — ні; 2) коли полярність джерела змінена і працює інший діод. Діоди вважаються ідеальними (їхній опір у прямому напрямку $0 Ом$ , у зворотному — нескінченно великий).

Розв’язання

Проаналізуйте схему (рис. 2). При полярності «+» у точці А струм може проходити лише через верхню гілку, оскільки нижній діод з'єднаний у зворотному напрямку і перекриває шлях струму.
У верхній гілці діод є ідеальним ( $R = 0$ ), тому загальний опір складається лише з резисторів $1 Ом$ , $3 Ом$ та $4 Ом$ .
Обчислюємо загальний опір: $R_{заг} = 1 + 3 + 4 = 8 Ом$ . Знаходимо силу струму: $I = \frac{16 В}{8 Ом} = 2 А$ .
Змінюємо полярність джерела (плюс до точки В). Тепер працює нижній діод, а верхній — перекриває шлях. Струм йде через гілку з резисторами $1 Ом$ , $3 Ом$ та $4 Ом$ (вони залишаються в ланцюзі).
Загальний опір у другому випадку також становить $R_{заг} = 1 + 3 + 4 = 8 Ом$ . Сила струму: $I = \frac{16 В}{8 Ом} = 2 А$ .

Відповідь:

$I = 2 А$ (у обох випадках).

Завдання 4

Визначення загального опору складного кола

Коло (рис. 3) складається з п'яти однакових резисторів, кожен з яких має опір $2 Ом$ , та двох ідеальних діодів ( $Д_{1}$ та $Д_{2}$ ). Діоди розташовані так: $Д_{1}$ у нижній гілці між точками 4 і 5 (або схожою позицією), $Д_{2}$ — у верхній. Потрібно знайти загальний опір кола для двох випадків полярності джерела струму.

Розв’язання

Розглянемо перший випадок (плюс джерела приєднаний до лівої частини схеми, де знаходиться $Д_{1}$ ). Струм пройде через діод $Д_{1}$ , який має опір $0 Ом$ .
Після діода $Д_{1}$ струм розділяється на гілки з резисторами 4 та 5, але далі вони з'єднуються і йдуть до правої частини схеми (резистори 3 та 2). Залежно від точної топології рисунка, якщо $Д_{1}$ замкнений, то в ланцюг увійдуть резистори, що знаходяться на шляху струму. Припустимо, що при правильному підключенні струм проходить через послідовне з'єднання двох резисторів (наприклад, 4 і 5 або іншої комбінації).
Оскільки всі резистори однакові ( $2 Ом$ ), а діод не додає опору, загальний опір кола дорівнює сумі опорів резисторів, що входять у ланцюг. Якщо струм проходить через дві гілки послідовно (наприклад, 4 і 5), то $R_{заг} = 2 + 2 = 4 Ом$ .
Тепер змінюємо полярність джерела (плюс до правої частини). Працюватиме діод $Д_{2}$ . Струм пройде через нього ( $0 Ом$ ) і потім через інші резистори, що увійдуть у ланцюг.
Оскільки схема симетрична щодо діодів і всі резистори однакові, загальний опір кола не зміниться при зміні полярності. Струм все одно пройде через два послідовно з'єднані резистори (або іншу кількість залежно від схеми, але за умовою «п'яти однакових» і типової схеми такого типу).

Відповідь:

Загальний опір кола до зміни полярності — $4 Ом$ ; після зміни полярності — $4 Ом$ . (Примітка: точна кількість резисторів у ланцюзі залежить від схеми, але за типовою схемою з двома гілками і двома діодами опір залишається однаковим).

Завдання 5 (с. 62)

Сонячна енергетика та напівпровідники

У червні 2015 р. сонячна енергія в ЄС забезпечила $22, 1 %$ споживання, випередивши атомну. Потрібно дізнатися зв'язок сонячної енергетики з напівпровідниками.

Розв’язання

Сонячна енергетика базується на використанні фотопанелей (сонячних батарей).
Фотопанель складається з великої кількості сонячних елементів, які виготовляються з напівпровідникових матеріалів (найчастіше кремнію).
У кожному елементі створено p-n-перехід. Під дією світла в цьому переході виникає електрорушійна сила, що дозволяє генерувати постійний струм.
Таким чином, напівпровідники є ключовим матеріалом для виробництва сонячних батарей, які забезпечують відновлювану енергію.

Відповідь:

Сонячна енергетика тісно пов'язана з напівпровідниками, оскільки основні пристрої для її генерації — це фотопанелі (сонячні батареї), які виготовляються з напівпровідникових кристалів (наприклад, кремнію) і працюють за принципом p-n-переходу.