Концентрация свободных электронов в металле составляет 10^20 1/м³, а в полупроводнике при 20 °C — 10^17 1/м³. Во сколько раз сопротивление полупроводника меньше сопротивления металла, если геометрические размеры проволок, сделанных из этих материалов, одинаковы?

Физика 11 класс Сопротивление проводников и полупроводников сопротивление полупроводника сопротивление металла концентрация свободных электронов физика геометрические размеры проволок Новый

Для того чтобы ответить на этот вопрос, нам нужно использовать закон Ома и формулу для сопротивления проводника. Сопротивление R проводника можно выразить через его сопротивление материала ρ, длину L и площадь поперечного сечения S:

R = ρ * (L / S)

Где:

• R — сопротивление проводника;
• ρ — удельное сопротивление материала;
• L — длина проводника;
• S — площадь поперечного сечения.

Сопротивление металла и полупроводника будет зависеть от их удельного сопротивления, которое связано с концентрацией свободных электронов. Для металлов удельное сопротивление обычно значительно меньше, чем у полупроводников. Приблизительно можно сказать, что удельное сопротивление зависит от концентрации свободных электронов:

ρ = k / n

Где:

• k — константа, зависящая от материала;
• n — концентрация свободных электронов.

Теперь подставим значения концентрации свободных электронов:

• Для металла: n_металл = 10^20 1/м³;
• Для полупроводника: n_полупроводник = 10^17 1/м³.

Теперь найдем отношение удельных сопротивлений:

1. Удельное сопротивление металла: ρ_металл = k / (10^20).
2. Удельное сопротивление полупроводника: ρ_полупроводник = k / (10^17).

Теперь найдем отношение сопротивлений:

1. R_металл = ρ_металл * (L / S) = (k / (10^20)) * (L / S);
2. R_полупроводник = ρ_полупроводник * (L / S) = (k / (10^17)) * (L / S).

Теперь найдем отношение R_полупроводник к R_металл:

R_полупроводник / R_металл = (k / (10^17)) / (k / (10^20)) = (10^20) / (10^17) = 10^3.

Таким образом, сопротивление полупроводника меньше сопротивления металла в 1000 раз.

Ответ: Сопротивление полупроводника меньше сопротивления металла в 1000 раз.