Prąd elektryczny w ciałach stałych, cieczach i gazach

Przewodnictwo elektryczne ciał stałych, cieczy i gazów
( przewodniki, półprzewodniki i izolatory, diody, tranzystory, elektroliza, prawa
elektrolizy Faraday’a, ogniwa, akumulatory, przewodnictwo gazów, plazma)
W poniższych zadaniach prawdziwa jest tylko jedna odpowiedź
1. Nie jest całkowicie prawdziwe stwierdzenie, że:
a) prąd elektryczny w przewodnikach stałych to uporządkowany ruch elektronów
swobodnych prąd elektryczny
b) prąd elektryczny w cieczach to ruch jonów dodatnich i ujemnych w elektrolicie
c) prąd elektryczny w półprzewodnikach polega na ruchu elektronów swobodnych i dziur
d) prąd elektryczny w gazach to ruch jonów dodatnich
e) gaz w postaci plazmy jest dobrym przewodnikiem prądu elektrycznego
2. Prędkość uporządkowanego ruchu elektronów w przewodniku podczas przepływu prądu jest:
a) rzędu 1 mm/s i jest ponad milion razy mniejsza od prędkości ruchu termicznego
elektronów w temperaturze pokojowej,
b) jest taka jak prędkość prądu elektrycznego czyli 3108 m/s,
c) jest rzędu 105 m/s i jest porównywalna z prędkością ruchu termicznego w
temperaturze pokojowej,
d) jest wielokrotnie większa, około 105 razy, od prędkości ruchu termicznego elektronów
w temperaturze pokojowej
e) wypadkowa równa jest 0
3. Nieprawdą jest, że opór elektryczny (rezystancja):
a) przewodników rośnie wraz ze wzrostem ich temperatury
b) półprzewodników maleje wraz ze wzrostem temperatury jak i pod wpływem
promieniowania
c) izolatorów maleje w wysokich temperaturach
d) półprzewodników domieszkowych typu p rośnie, natomiast typu n maleje wraz ze
wzrostem temperatury,
e) gazów maleje w wysokich temperaturach
4. Nieprawdą jest, że :
a) w półprzewodnikach samoistnych liczba elektronów swobodnych równa jest liczbie
dziur
b) w półprzewodnikach typu n liczba elektronów znacznie przewyższa liczbę dziur,
c) w półprzewodnikach typu p liczba dziur znacznie przewyższa liczbę elektronów
swobodnych
d) aby w izolatorze elektrony z pasma walencyjnego stały się elektronami przewodnictwa
należy dostarczyć energię mniejszą niż 3 eV
e) w przewodniku pasmo walencyjne zachodzi na pasmo przewodnictwa, nie ma żadnej
przerwy energetycznej między tymi pasmami
I [A]
0,4
0,2
-
1
2
3
n
2
-
0
1
4
2
U [V]
p
~
- +
5
6
7
8
5. Na podstawie powyższych rysunków nie jest do końca prawdziwe stwierdzenie:
a) rysunek 5 przedstawia diodę prostująca jedno-połówkowo, rysunek 1 natomiast układ
Graetza umożliwiający prostowanie dwu-połówkowe
b) rysunek 2 przedstawia schemat tranzystora typu p-n-p, rysunek 3 tranzystora n-p-n, a
rysunek 7 schemat tranzystora polowego, tranzystory można używać do wzmacniania
sygnału
c) rysunek 6 przedstawia łącze p-n (diodę półprzewodnikową) przewodzące prąd tylko
wtedy gdy p spolaryzujemy dodatnio, a n ujemnie
d) rysunek 4 przedstawia charakterystykę łącza p-n czyli diody półprzewodnikowej
e) rysunek 8 przedstawia diodę półprzewodnikową, prąd w obwodzie nie popłynie gdyż
dioda jest spolaryzowana zaporowo
I[A]
6. Nie wszystkie materiały (np. półprzewodniki)
0,4
wykazują liniową zależność natężenia prądu od
napięcia. Oporniki liniowe stosują się do prawa
Ohma. Na podstawie „idealnej” charakterystyki
0,2
prądowo-napięciowej opornika można obliczyć
jego opór i jego wartość wynosi:
U[V]
a) 8 
b) 0,002 
0
10
20
c) 100 
Charakterystyka prądowo-napięciowa
d) 20 
opornika liniowego (omowego)
e) 50 
7. Podczas elektrolizy wodnego roztworu kwasu siarkowego, przepuszczano przez ten elektrolit
prąd o natężeniu 2A przez pół godziny. Na elektrodach wolframowych wydzieli się w
przybliżeniu (potrzebna znajomość tablicowych wartości równoważników
elektrochemicznych substancji) :
a) na katodzie 210,5 mg siarki, na anodzie 7,54 mg wodoru
b) na katodzie 37,4 mg wodoru, na anodzie 298,4 mg tlenu
c) na katodzie 29,8 mg tlenu, na anodzie 3,84 mg wodoru
d) na katodzie 29,8 mg dwutlenku siarki, na anodzie 3,84 mg wodoru
e) na katodzie 32,9 mg wodoru, na katodzie 985,6 mg tlenu
8. Ładunek o wartości F = 9600C nazywany również stałą Faradaya, przepływający przez
elektrolit powoduje wydzielenie z roztworu masy substancji równą jej gramorównoważnikowi
chemicznemu. Przepływ prądu o natężeniu I w czasie t przez wodny roztwór azotanu srebra
powoduje wydzielenie m srebra. Wynika z tego, że równoważnik chemiczny R srebra
obliczymy z wyrażenia:
I t
a) R 
mF
mF
b) R 
tI
m I t
c) R 
F
d) R  F  I  m  t
F  I t
e) R 
m
9. Podczas przepływu prądu o natężeniu 3A w ciągu 200 minut przez roztwór soli metalu
trójwartościowego wydzieliło się 3,36 g metalu. masa atomowa tego metalu wynosi:
a) jest to miedź, masa atomowa 63,5 u
b) jest to srebro, masa atomowa 108 u
c) jest to nikiel, masa atomowa 59 u
d) jest to glin, masa atomowa 27 u
e) jest to żelazo, masa atomowa 56 u
10. Przepływ prądu przez gaz zwany również wyładowaniem może przebiegać w różny sposób w
zależności od ciśnienia gazu, od sposobu zapłonu, napięcia itp. Nie jest prawdą natomiast, że:
a) gaz w temperaturze pokojowej jest dobrym izolatorem i charakteryzuje się znikomo
małym stopniem jonizacji
b) wysokie napięcie może spowodować przebicie izolatora jakim jest gaz powodując tzw.
wyładowanie iskrowe,
c) prąd płynący przez gaz o podwyższonym ciśnieniu nazywany jest wyładowaniem
jarzeniowym
d) łuk elektryczny to również jeden ze sposobów przepływu prądu przez gaz, można go
zainicjować np. przez podwyższenie temperatury gazu
e) różnego rodzaju promieniowanie jonizujące jak i podwyższone napięcie i wysoka
temperatura stanowią czynniki zwiększające jonizację i tym samym przewodnictwo
elektryczne gazu
11. Chemiczne (galwaniczne) źródła prądu elektrycznego czyli ogniwa i akumulatory
charakteryzują się następującymi właściwościami:
a) ogniwa Volty czy Leclanche’go nie są odnawialnymi źródłami prądu, nie można ich
ponownie naładować
b) akumulator jest odnawialnym źródłem energii tzn. po rozładowaniu akumulatora
można go ponownie naładować
c) nowoczesne „paluszki” AA tj. akumulatory niklowo-kadmowe, niklowo-wodorkowe,
litowo-jonowe czy litowo-polimerowe mają pojemność elektryczną bliską 3000 mAh
d) każde ogniwo czy akumulator musi mieć elektrody i elektrolit, w ogniwie suchym
Leclanchego elektrolitem jest wodny rozwór salmiaku zagęszczony skrobią
e) w elektrowni do produkcji prądu wykorzystuje się potężne akumulatory niklowokadmowe