Întrebări și răspunsuri

Am selectat intrebări din carea "ELECTRONICA FIZICA Intrebări si raspunsuri", de T. Wilmore (1971), apărută în România la Editura Tehnică, an 1975.

Răspunsurile sunt la final.

I) Când un electron se mișcă într-un câmp magnetic invariabil în timp:

a) pierde întotdeauna energie;

b) câștigă întotdeauna energie;

c) uneori câștigă, iar alteori pierde energie;

d) nu câștigă și nu pierde energie.

Forță produsă de un câmp magnetic asupra unui electron în mișcare este în totdeauna perpendiculară pe direcția de mișcare.

Prin urmare ea poate produce numai o schimbare a direcției nu și a vitezei sau a energiei.

II) Microscopul electronic realizează o putere de rozoluție superioară microscopului optic, deoarece:

a) funcționează în vid;

b) electronii se deplasează mai încet decât lumina;

c) lungimea de undă a fasciculului de electroni este mult mai mică decât cea a luminii vizibile;

d) lentilele magnetice nu suferă de aberații de sfericitate.

Puterea de separație a unui element dintr-un element optic este limitată de difracție. Într-un microscop această difracție are loc la deschiderea lentilei obiectivului. Cu toate că un microscop electronic nu este un sistem optic normal, el funcționează în mod similar deoarece electronii au proprietăți de undă. Undele electronice sunt supuse de asemenea aceluiași fenomen de difracție dar efectul lui este mai mic și puterea de rezoluție este în mod corespunzător mai mare deoarece lungimile lor de undă sunt mici în comparație cu cea a luminii vizibile.

III) După accelerarea printr-o diferența de potențial V, o particulă încărcată electric este deflectată de un câmp magnetic perpendicular pe traiectoria ei, cu un unghi:

a) independent de masă ei;

b) direct proporțional cu masă ei;

c) invers proporțional cu masă ei;

d) invers proporțional cu rădăcina pătrată a masei.

Dacă o particula având sarcina electrică q C și masă m kg suferă acțiunea unei forțe datorate unui câmp magnetic uniform, cu o densitate a fluxului cu BT, pe o distanță Lm de-a lungul traiectoriei ei deflexia ei unghiulară este dată de relația fi = Lqb/mv rad, unde v m/s este viteza particulelor.

IV) Pentru a avea loc oscilații întreținute într-un clistron reflex, electronii trebuie:

a) să treacă prin cavitate cu suficientă energie pentru a ciocni reflectorul;

b) să se reântoarcă spre cavitate când câmpul ei, alternativ variabil, are faza corectă, pentru a-i întârzia;

c) să facă prima lor traversare a cavitații când intensitatea câmpului electric, alternativ variabil, este zero;

d) să se reântoarcă spre cavitate când intensitatea câmpului electric, alternativ variabil este zero.

Dacă la reântoarcerea electronilor în cavitate ei sunt întârziați, va avea loc o pierdere a energiei lor cinetice. Această energie se regăsește în creșterea energiei din câmpului din cavitate, oscilațiile întreținute putând avea astfel loc.

V) Dacă energia totală a unui electron aflat în repaus la o distanță infinită față de nucleul unui atom este definită că fiind zero, atunci când electronul este în starea energetică cea mai joasă energia lui este:

a) negativă;

b) zero;

c) pozitivă pentru metale și negativă pentru nemetale;

d) pozitivă.

Forța dintre un electron și atomul lui corespunzător este o forță de atracție. Dacă electronul se deplasează din poziția de energie zero (definită ca poziție de repaus, de la infinit) spre starea de energie minimă din atom, forța de atracție va determina electronul să efectueze un lucru mecanic, astfel ca energia sa potențială trebuie să scadă la o valoare mai mică decât valoarea inițială zero. Energia cinetică a electronului va trebui să fie numeric mai mică decât cea potențială altfel electronul ar putea ieși din sfera de atracție a nucleului. Rezultă așa dar că energia totală a electronului trebuie să fie negativă.

VI) O joncțiune pn constă dintr-o regiune de tip n de mare conductivitate și o regiune de tip p de conductivitate scăzută. Curentul care traversează joncțiunea va consta în principal din:

a) electroni pentru orice tensiune de polarizare directă și goluri pentru orice tensiune de polarizare inversă;

b) goluri pentru orice tensiune de polarizare directă și electroni pentru orice regiune de polarizare inversă;

c) electroni, atât pentru tensiuni de polarizare directe cât și pentru tensiuni de polarizare inverse;

d) goluri, atât pentru tensiuni de polarizare directe cât și pentru tensiuni de polarizare inverse.

 

Deoarece materialul de tip n are o conductivitate mai mare decât cel de tip p el va avea o densitate de dopare mai mare și de asemenea o mai mare densitate a purtătoprilor majoritari. În cazul polarizării directe când curentul este asigurat de purtătorii majoritari injectați prin joncțiune curentul va fi purtat în principal de electroni. În cazul polarizării inverse când curentul este asigurat de purtatătorii minoritari care se mișcă dirijat peste joncțiune, curentul va fi purtat în principal de electroni deoarece densitatea purtătorilor minoritari va fi cu mult mai mare în regiunea de tip p decât în cea de tip n.

VII) În orice atom:

a) numai păturile ocupate sunt separate în subpături (substari);

b) toate păturile sunt separate într-un număr egal de subpături;

c) numărul de subpături pentru o pătură crește de la nivelele de energie joasă la cele de energie mai înaltă;

d) numărul de subpături pentru o pătură se micșorează de la nivelele de energie joasă la cele de energie mai înaltă.

Păturile electronice ale unui atom sunt definite de numărul cuantic n iar subpăturile (substarile) de numărul cuantic l. O pătură cu numărul cuantic n are următoarele l valori posibile 0,1,2, ... (n-2), (n-1), respectiv n valori posibile. Cu cât este mai mare energia corespunzătoare păturii, cu atât este mai mare valoarea lui n, cu atât este mare numărul de valori posibile ale lui l și prin urmare cu atât este mai mare numărul de substări (subpături).

VIII) Intervalul energetic între benzile de conducere și de valență (banda interzisă) ale unui izolator este de ordinul:

a) 0.1 eV;

b) 7 eV;

c) 70 eV;

d) 7000 eV.

IX) Electronii din banda de valență completă a unui izolator nu pot lua parte la procesul de conducție electrică deoarece:

a) toți electronii sunt atașați unor atomi individuali și nu se pot deplasa;

b) când un electron se mișcă de la un atom la altul alți electroni trebuie să se deplaseze astfel încât să nu existe un transfer net de sarcină;

c) în bandă de valență nu pot există electroni ci numai goluri;

d) electronii din banda de valență au numai energie potențială și nu și energie cinetică.

 

X) Când un conductor din cupru pur este conectat la bornele unei baterii energia potențială medie a electronilor în conductor este:

a) uniformă și neschimbată prin tot conductorul;

b) crește uniform prin conductor;

c) mai mare la capătul conductorului conectat la borna negativă a bateriei;

d) mai mare la capătul conductorului conectat la borna pozitivă a bateriei.

Când conductorul este conectat la bornele bateriei, în interiorul lui se va stabili un câmp electric orientat dinspre extremitatea conectată la borna pozitvă a bateriei spre cea conectată la bornă negativă. Pentru a deplasa un electron în acel câmp, de la extremitatea pozitivă la cea negativă, trebuie efectuat un lucru mecanic împotriva acestui câmp; prin urmare, electronii de la extremitatea negativă trebuie să aibă o energie potențială mai mare.

XI) Masa efectivă a unui electron într-un cristal este:

a) în totdeauna pozitivă;

b) în totdeauna negativă;

c) zero;

d) uneori pozitivă uneori negativă,

Masa efectivă a unui electron într-un cristal se definește prin ecuația: Forța aplicată extern = masa efectivă X accelerația. Există și alte forțe care accționează asupra electronului. Acestea se datoresc altor particule încărcate din rețeaua cristalină și vor influența comportarea electronului sub acțiunea forțelor externe. Toate aceste forțe externe sunt incluse în masa efectivă și deoarece forțele interne depind de energia electronului și direcția lui de mișcare, masa lui efectivă nu este constantă, putând fi pozitivă sau negativă în funcție de condițiile concrete.

XII) Mobilitatea electronică definită ca viteza medie a mișcării dirijate raportată la unitatea de câmp aplicat:

a) crește odată cu creșterea temperaturii;

b) nu este afectată de temperatură;

c) în unele materiale crește odată cu creșterea temperaturii iar în altele descrește cu temperatura;

d) descrește cu creșterea temperaturii.

Rzistența întâmpinată de un electron la mișcarea lui printr-un material care se află într-un câmp electric se datorește ciocnirilor cu rețeaua. Probabilitatea ca astfel de ciocniri să aibă loc crește în cazul când rețeaua este deformată de la periodicitatea perfectă și în consecință mobilitatea purtătorilor scade. Efectul creșterii temperaturii este mărirea vibrațiilor și deformărilor rețelei.

XIII) Electronii emiși pe cale termoelectrica (termoelectronii):

a) au toți o energie cinetica zero;

b) au toți aceeași energie, diferită de zero;

c) au energiile distribuite după o curbă care are maximul la energia zero;

d) au energiile distribuite după o curbă care are maximul de valoare a energiei mai mare decât zero.

Electronii care sunt emiși sunt acei care au energiile cele mai mari în metal și provin prin urmare din "coada" curbei de distribuție Fermi. Energia lor de emisie este distribuită aproximativ după o funcție cu Maxwell-Boltzmann.

XIV) Fotoemisia electronilor poate avea loc numai dacă:

a) lungimea de undă a luminii este mai mare decât o lungime de undă critică;

b) lungimea de undă a luminii este mai mică decât o lungime de undă critică;

c) este aplicat un cămp electric lângă suprafața, care accelerează electronii îndepărtându-i de suprafața emițătoare;

d) materialul fotoemisiv este la o temperatură de câteva sute de grade C.

Fotoemisia electronică depinde de lumina incidentă care are suficientă energie pentru a excita electroni în metal la astfel de energii încât aceștia să depășească lucrul de extracție și să părăsească metalul. Energia cuantică a radiației electromagnetice este dată de E=hf, unde H este constanta lui Planck iar f este frecvența radiației. Aceasta înseamnă că pentru a produce o fotoemisie lumina trebuie să aibă o frecvență mai mare decât o frecvența critică sau, echivalent, o lungime de undă mai mică decât o lungime de undă critică.

Raspunsuri:

I    = d

II   = c

III  = d

IV   = d

V    = a

VI   = c

VII  = c

VIII = d

IX   = b

X    = c

XI   = d

XII  = d

XIII = d

XIV  = b