ГДЗ · Фізика · 9 клас

Сторінка 64

Фізика, Бар’яхтар В. Г., Божинова Ф. Я., Довгий С. О., Кірюхін М. М., Кірюхіна О. О., за ред. Довгого С. О., 2026 · № 1–5 (с. 64) · 5 завдань

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

§ 8. Домішкова провідність напівпровідників. Електронно-дірковий перехід

Завдання 1

Електричний струм у металах та електролітах

Опишіть природу вільних носіїв заряду, відомості про зміну опору металів і електролітів залежно від температури, а також визначте поняття електролізу.

Розв’язання

Встановлюємо, що в металах рухаються вільні електрони, а в електролітах — позитивні та негативні йони.
Записуємо залежність опору металів від температури ( $R = R_{0} (1 + α t)$ ) та електролітів (опір зменшується при нагріванні).
Пояснюємо електроліз як процес виділення речовин на електродах під дією струму.

Відповідь:

В металах носіями є вільні електрони, у електролітах — йони; опір металів зростає, а електролітів зменшується із підвищенням температури; електроліз — це виділення речовин на електродах.

Завдання 2 (с. 64)

Електроліти та електроліз

Поясніть, що відбувається з провідністю розчинів або розплавів електролітів при їх нагріванні, і охарактеризуйте процес електролізу.

Розв’язання

Аналізуємо умову для розчинів/розплавів: зазвичай з ростом температури рухливість йонів зростає, тому опір зменшується (на відміну від металів).
Описуємо суть електролізу: струм проходить через середовище, на електродах відбувається виділення речовин (відновлення або окиснення).

Відповідь:

При розчиненні чи розплавленні електролітів вони стають провідниками завдяки вільним йонам. Зі збільшенням температури їхній опір зменшується. Електроліз — це процес виділення речовин на електродах, пов'язаний з окисно-відновними реакціями.

Завдання 3 (с. 64)

Загальний опір та сила струму в колі з діодами

Напруга між точками А і В становить $16 В$ . Діоди вважаються ідеальними. Опори резисторів: $R_{1} = 4 Ом$ , $R_{2} = 3 Ом$ , $R_{3} = 1 Ом$ , $R_{4} = 5 Ом$ . Потрібно знайти силу струму для прямого ввімкнення (А «+», В «–») та зворотного (полярність змінилася).

Розв’язання

При полярності А «+», В «–» діод $Д_{1}$ відкритий (опір $0 Ом$ ), а діод $Д_{2}$ закритий (струм через нього $0$ ). Струм тече лише через резистори $R_{1}$ , $R_{3}$ та $R_{4}$ .
Опір резистора $R_{2}$ не впливає на струм, оскільки діод $Д_{2}$ перериває цю гілку. Загальний опір кола: $R_{заг} = R_{1} + R_{3} + R_{4} = 4 Ом + 1 Ом + 5 Ом = 10 Ом$ .
Сила струму: $I = \frac{U}{R _{заг}} = \frac{16 В}{10 Ом} = 1, 6 А$ .
При зміні полярності (А «–», В «+») відкривається діод $Д_{2}$ , а $Д_{1}$ замикає гілку з $R_{1}$ . Струм тече через $R_{2}$ , $R_{3}$ та $R_{4}$ .
Новий загальний опір: $R_{заг}^{'} = R_{2} + R_{3} + R_{4} = 3 Ом + 1 Ом + 5 Ом = 9 Ом$ .
Нова сила струму: $I^{'} = \frac{U}{R _{заг}^{'}} = \frac{16 В}{9 Ом} \approx 1, 78 А$ .

Відповідь:

$I = 1, 6 А$ (при А «+»); $I^{'} \approx 1, 78 А$ (при зміні полярності).

Завдання 4 (с. 64)

Загальний опір кола з п'ятьма резисторами та двома діодами

Коло складається з п'яти однакових резисторів опором $2 Ом$ , двох ідеальних діодів ( $Д_{1}$ , $Д_{2}$ ) та джерела струму. Потрібно знайти загальний опір кола при прямому ввімкненні (А «+», В «–») та після зміни полярності.

Розв’язання

Розглянемо схему (рис. 3): резистори $R_{1}$ та $R_{2}$ знаходяться паралельно до діода $Д_{1}$ , а $R_{3}$ та $R_{4}$ — паралельно до діода $Д_{2}$ . Резистор $R_{5}$ з'єднує ці частини послідовно.
При полярності А «+», В «–» (прямий ввімкнення для $Д_{1}$ ): діод $Д_{1}$ відкритий, струм йде через $R_{1}$ і $R_{2}$ . Діод $Д_{2}$ закритий, гілка з $R_{3}$ та $R_{4}$ не працює.
Еквівалентний опір паралельного з'єднання $R_{1}$ і $R_{2}$ : $\frac{1}{R _{12}} = \frac{1}{2} + \frac{1}{2}$ , отже $R_{12} = 1 Ом$ .
Загальний опір кола: $R_{заг} = R_{12} + R_{5} = 1 Ом + 2 Ом = 3 Ом$ .
При зміні полярності (А «–», В «+»): діод $Д_{1}$ замикає гілку, а $Д_{2}$ відкривається. Струм йде через $R_{3}$ і $R_{4}$ , а гілка з $R_{1}$ і $R_{2}$ не працює.
Еквівалентний опір паралельного з'єднання $R_{3}$ і $R_{4}$ : $\frac{1}{R _{34}} = \frac{1}{2} + \frac{1}{2}$ , отже $R_{34} = 1 Ом$ .
Загальний опір кола: $R_{заг}^{'} = R_{5} + R_{34} = 2 Ом + 1 Ом = 3 Ом$ .

Відповідь:

Загальний опір кола становить $3 Ом$ у обох випадках (при прямому та зворотному ввімкненні).

Завдання 5 (с. 64)

Розв'язування задачі на діоди та резистори

Дано коло з трьома резисторами ( $R_{1} = 4 Ом$ , $R_{2} = 7 Ом$ , $R_{3} = 5 Ом$ ) та двома ідеальними діодами. Напруга на ділянці кола $U = 3, 6 В$ . Потрібно знайти силу струму в двох випадках: а) коли позитивний полюс джерела приєднаний до точки А (діод Д1 прямий, Д2 зворотний); б) коли полярність змінена (діод Д2 прямий, Д1 зворотний).

Розв’язання

Випадок а): Позитивний полюс приєднаний до точки А. Діод Д1 відкритий (опір $0 Ом$ ), діод Д2 закритий (струм не йде). Струм протікає тільки через резистори 1 та 3, які з'єднані послідовно.
Обчислюємо загальний опір кола: $R_{заг} = R_{1} + R_{3} = 4 Ом + 5 Ом = 9 Ом$ . Знаходимо силу струму: $I = \frac{3 , 6 В}{9 Ом} = 0, 4 А$ .
Випадок б): Полярність змінена (позитивний полюс до точки В). Тепер діод Д2 відкритий, а Д1 закритий. Струм протікає через резистори 2 та 3, які з'єднані послідовно.
Обчислюємо загальний опір кола: $R_{заг} = R_{2} + R_{3} = 7 Ом + 5 Ом = 12 Ом$ . Знаходимо силу струму: $I = \frac{3 , 6 В}{12 Ом} = 0, 3 А$ .

Відповідь:

Сила струму у першому випадку дорівнює $0, 4 А$ , у другому — $0, 3 А$ .