Electron versus flux convențional

Basic Electricity - Resistance and Ohm's law (Iunie 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Electron versus flux convențional

Dispozitive și circuite semiconductoare discrete


Intrebarea 1

În acest circuit electric, urmăriți direcția curentului prin fire:

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Aceasta este o întrebare "truc", deoarece există două modalități acceptate de a indica direcția curentului electric: fluxul convențional (denumit uneori fluxul gaurii ) și fluxul de electroni .

Note:

Această întrebare încalcă unul dintre subiectele mai controversate din domeniul energiei electrice / electronice: în ce mod vom desemna direcția actuală a "panoului de lucru panou panou panou implicit" itemscope>

intrebarea 2

Afișați direcțiile în care s-ar muta aceste ioni flotanți liberi, dacă sunt expuși la un câmp electric cu polaritatea prezentată:

Notă: ionul "H + " este un atom de hidrogen încărcat pozitiv, în timp ce ionul ÖH - "este un ion hidroxilic încărcat negativ.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Următoarea întrebare: care dintre aceste plăci de metal aș numi catodul și pe care le-am numi anodul "note ascunse"> Note:

Scenariul arătat nu este academic - este ceea ce se întâmplă atunci când se aplică un câmp electric pe apă. Ionii disociați se mișcă în direcții opuse, eliberând gazul hidrogen la electrodul negativ și gazul oxigen la pozitiv.

Întrebarea 3

Etichetați direcțiile fluxului de electroni și ale fluxului convențional în acest circuit simplu:

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Note:

În cazul în care cineva întreabă, cercurile mici cu litera "e" din interior ar trebui să reprezinte electroni. Un fel de prostie, știu, dar căutam un fel de distincție clară între cele două direcții, fără a se baza doar pe etichetele textului.

Întrebarea 4

În conductorii metalici, purtătorii dominanți ai încărcăturii electrice sunt electronii liberi, care, desigur, sunt încărcați negativ. Există exemple de conducție electrică în care încărcarea electrică este purtată de particule încărcate pozitiv "# 4"> Răspuns dezvăluiți Ascunde răspunsul

Un exemplu este conducerea într-o soluție de electroliți lichizi, unde adesea aveți atât ioni încărcați pozitiv, cât și ioni încărcați negativ (care se deplasează în direcții opuse!) Care constituie mișcarea încărcăturii electrice.

Note:

Există alte exemple, deci nu acceptați răspunsul dat ca singurul răspuns!

Notă: unii studenți pot sugera găuri în semiconductori ca un exemplu de încărcătoare pozitive. Acest lucru nu este din punct de vedere tehnic, totuși. O "gaură" nu există ca o particulă reală de materie. Este o abstracție utilizată de fizicienii și inginerii de soliditate pentru a diferenția mișcarea electronică a benzii de conducere ("electronii") de mișcarea electronică a benzii de valență ("găuri").

Întrebarea 5

Explicați, prin propriile cuvinte, cum am ajuns să avem două notații complet opuse pentru etichetarea direcției curentului electric. Ce evenimente istorice au dus la această confuzie și de ce mai există și astăzi?

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Vă voi lăsa să cercetați asta singură!

Note:

Există o mulțime de surse de informare pentru studenți pentru a cerceta acest subiect. Întrebați-i unde își găsesc faptele!

Întrebarea 6

Când vedeți un simbol al unui dispozitiv electronic, cum ar fi oricare dintre acestea, în ce direcție sunt reprezentate săgețile intrinseci ale simbolurilor, fluxul de electroni sau convențional?

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Capul săgeții reprezintă prezența unei joncțiuni PN, direcția acelei săgeți indicând întotdeauna direcția în care ar merge fluxul convențional dacă joncțiunea ar fi fost înclinată înainte.

Situația este un pic mai complexă decât pur și simplu spunând că săgețile indică direcția fluxului convențional (răspunsul standard). Pentru un dispozitiv semiconductor (diodă, tranzistor, tiristor, etc.), o săgeată reprezintă o joncțiune PN, capătul grăsimii vârfului săgeții reprezentând partea "P" și capătul ascuțit reprezentând partea "N". Acest lucru este neechivoc:

Cu toate acestea, există cel puțin un dispozitiv a cărui direcție normală de curent (în flux convențional) merge împotriva acestei săgeți: dioda zener.

Acest exemplu poate fi destul de confuz, deoarece dioda este concepută pentru a se descompune în modul invers. Diodele Zener pot și se vor comporta atunci când sunt înclinate în față, la fel ca orice altă diodă, dar ceea ce le face utile este comportamentul lor de inversare. Așadar, deși este cu siguranță mai ușor ca curentul să meargă în mod corect prin dioda zener (vârful săgeții în direcția curentului convențional), direcția normală de funcționare a curentului este opusă.

Unele dispozitive semiconductoare utilizează săgeți pentru a denota prezența unei joncțiuni PN neconductoare. Exemple de acest lucru includ JFETs și MOSFETs:

Ca și dioda zener, joncțiunile PN indicate de către săgețile în săgeți din aceste simboluri sunt proiectate să funcționeze în modul de părtinire inversă. Spre deosebire de dioda zener, cu toate acestea, joncțiunile PN în cadrul acestor dispozitive nu ar trebui să se descompună și, prin urmare, poartă în mod normal un curent neglijabil. Aici, săgețile reprezintă direcția în care ar merge fluxul convențional, cu condiția ca tensiunile aplicate necesare să se deplaseze înaintea acestor joncțiuni, chiar dacă aceste dispozitive nu funcționează în mod normal în acel mod.

Note:

Studenții dvs. văd cât de confuză poate fi aceasta, cu săgețile de săgeată reprezentând uneori direcția curentului și uneori nu. Într-un dispozitiv semiconductor, un cap de săgeată reprezintă pur și simplu o joncțiune PN, cu direcția acelui vârf de săgeată reprezentând modul în care fluxul convențional ar merge dacă joncțiunea PN a fost orientată înainte.

Apoi, desigur, avem simbolul unei surse de curent, a cărei săgeată întotdeauna indică direcția fluxului convențional.

Ar trebui să devină evident că fluxul convențional este cea mai ușoară abordare atunci când lucrați cu dispozitive semiconductoare. Există mulți oameni (în special tehnicieni) care aplică cu succes fluxul de electroni la analiza dispozitivelor semiconductoare, dar trebuie să se antreneze pentru a gândi "împotriva săgeții". Acest lucru adaugă un nivel de confuzie la un subiect deja (potențial) confuz, motiv pentru care eu personal aleg să predau fluxul convențional când expuneți elevii la dispozitivele semiconductoare.

Orice modalitate de abordare a acestui subiect este o stare de tristă afecțiune!

Întrebarea 7

Două persoane dezbat fluxul de electroni față de fluxul convențional. Unul dintre ei spune că veți obține rezultate diferite care prezică polaritatea căderilor de tensiune într-un circuit rezistiv în funcție de convenția pe care o utilizați. Cealaltă persoană spune că convenția privind etichetarea curentului nu contează deloc și că polaritățile corecte vor fi prezise în orice fel.

Care dintre aceste două persoane este corect "# 7"> Răspuns dezvălui Ascunde răspunsul

Voi permite fotografiilor să răspundă la această întrebare:

Note:

Este important să rețineți că există o singură convenție pentru utilizarea simbolurilor "+" și "-" pentru a desemna polaritatea unei căderi de tensiune (din fericire!).

Întrebarea 8

Să presupunem că o persoană este mai familiarizată cu notația convențională de flux decât cu notarea fluxului de electroni. Dacă această persoană se află într-o situație în care trebuie să atragă direcția curentului în conformitate cu notația fluxului de electroni, ce sfat le-ați da pentru efectuarea tranziției.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Începeți prin tragerea tuturor curenților în notația mai familiară a fluxului convențional, apoi inversați fiecare săgeată!

Note:

O strategie bună ar putea fi folosirea unui creion și desenați ușor săgețile în direcția fluxului convențional, apoi extindeți acele săgeți în direcția inversă folosind mai multă presiune a mâinii (făcând o linie mai întunecată).

Ar fi de la sine înțeles că această tehnică funcționează la fel de bine pentru persoana care este mai confortabilă cu notația fluxului de electroni, dar trebuie să treacă de la un anumit motiv la fluxul convențional.

Întrebarea 9

Un tub catodic, sau CRT, este inima unui osciloscop analogic. Funcționează prin direcționarea unui fascicul concentrat de electroni la un ecran fosforescent, provocând lumină în punctul de impact:

Ce stil de notație curentă (electron sau convențional) ar corespunde cel mai bine descrierii pentru funcționarea unui CRT "# 9"> Răspuns dezvăluiți Ascunde răspunsul

Ca și în cazul majorității tuburilor electronice, fluxul de electroni face cel mai bun simț al funcționării CRT.

Note:

Răspunsul dat oferă un indiciu cu privire la motivul pentru care notația fluxului de electroni este încă populară între tehnicieni și instituțiile care le instruiesc. Există o moștenire a instrucțiunilor bazate pe fluxul de electroni provenite din zilele în care tuburile vid au fost componentul activ predominant în circuitele electronice. Dacă predați funcționarea acestor dispozitive în termeni simpli, astfel încât non-inginerii să le poată înțelege, ar fi mai logic să se standardizeze pe o notație de curent care urmează electronilor reali. Inginerii electrici, pe de altă parte, și-au stabilit propria convenție pentru a desemna direcția curentului înainte ca electronul să fie chiar descoperit, de aceea acea ramură a științei electrice încă indică direcția curentului vizavi de direcția mișcării electronilor.

Întrebarea 10

În graficul următor, veți vedea direcțiile curenților etichetați cu săgeți pentru fiecare componentă semiconductor. Unele dintre aceste săgeți indică direcția fluxului convențional, în timp ce altele indică direcția fluxului de electroni. Determinați ce convenție este utilizată pentru etichetarea curenților pentru fiecare componentă (nota: am folosit doar o convenție pentru fiecare componentă - nu am amestecat fluxul de electroni convenționali și electroni în timp ce etichetează mai multe curenți pe aceeași componentă!).

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Note:

Singurele indicii despre notație sunt săgețile. Este posibil ca studenții să nu se afle în punctul în care pot recunoaște direcțiile adecvate ale curentului pentru terminalele componente non-săgeată, dar cel puțin ar trebui să poată compara săgețile actuale cu săgețile simbolului componente și să vadă dacă există un acord ) sau dezacord (flux de electroni).

  • ← Foaia de lucru anterioară

  • Fișa foilor de lucru

  • Foaia de lucru următoare →