Фізика

9

Розв’язування задач�на розрахунок електричних�кіл із напівпровідниковими діодами

Емоційне налаштування «Який я сьогодні автомобіль?»

У якому ви зараз стані? Чи налаштовані на процес навчання?

2

Гоночний болід �на старті

​

Електромобіль �із повною батареєю

Надійний позашляховик

Старенький дизель, що довго прогрівається

​

Автомобіль �із порожнім баком на узбіччі

​

Повний / повна енергії, готовий / готова до швидкого ривка й нових знань!

Заряджений / заряджена, готовий / готова до довгої �та продуктивної поїздки.

​

​

Готовий / готова долати будь-які труднощі та складні завдання, нічого �не боюсь.

​

​

Трохи повільно «вмикаюсь» �у роботу, але потім набираю обертів.

​

​

Утомився / утомилася, енергія закінчилася, потрібна «дозаправка» (відпочинок).

Фізика. 9 клас

3

Актуалізація і корекція опорних знань

Фронтальна бесіда

3

1. Як і чому зміниться опір чистого напівпровідника, якщо до нього додати домішку?
2. Яку домішку називають донорною?
3. Як називають напівпровідник із донорною домішкою? Чому він так називається?
4. Яку домішку називають акцепторною?
5. Як називають напівпровідник з акцепторною домішкою? Чому?
6. Як утворюється p-n-перехід?
7. Що таке напівпровідниковий діод і для чого він використовується?
8. У якому випадку в електричному колі діод вважають увімкненим (відкритим), а в якому — замкненим (закритим)?

Фізика. 9 клас

4

Актуалізація і корекція опорних знань

Завдання на розпізнавання

4

9. Розглянь подані умовні графічні позначення. Яке позначення відповідає напівпровідниковому діоду?

Фізика. 9 клас

10. У якому колі струм іде через діод?

Розв’язування задач на розрахунок електричних кіл �із напівпровідниковими діодами

Урок 16

Фізика. 9 клас

​

• Який напрямок струму в колі?
• Якими резисторами й чому йде �струм у зображеному колі?
• Якими резисторами піде струм і чому, �якщо полярність приєднання джерела струму �змінити на протилежний?
• Чи зміниться сила струму в колі, якщо напругу на виході джерела залишити сталою, але змінити полярність приєднання джерела? Якщо зміниться, то як? Обґрунтуйте відповідь.

Задача 1. На рисунку зображено електричне коло, що складається із джерела постійної напруги, чотирьох однакових резисторів і двох ідеальних діодів, увімкнених у протилежних напрямках.

6

Фізика. 9 клас

Учимося розв’язувати якісні задачі

​

• Струм напрямлений від позитивного �полюса джерела живлення до негативного.
• До зміни полярності струм іде ділянкою �з діодом Д₂ через резистори 2, 3, 4, з’єднані послідовно.
• Після зміни полярності струм іде ділянками з діодом Д₁ через послідовно з’єднані резистори 1, 4.
• Відповідно до закону послідовного з’єднання після зміни полярності опір ділянки кола зменшиться: до зміни полярності , після зміни полярності� .

Відповідно до закону Ома сила струму збільшиться.

Задача 1.

7

Фізика. 9 клас

Перевірте себе

Задача 2. На рисунку зображено електричне коло, що складається із джерела постійної напруги, двох резисторів, опори яких зазначено на рисунку, і двох ідеальних діодів. Визначте силу струму в колі, якщо напруга на ділянці дорівнює 6 В. Як зміниться сила струму в колі, якщо змінити полярність діода 1?

8

Фізика. 9 клас

План розв’язування

1. Установіть напрямок струму.
2. Дізнайтеся, чи пропускають діоди електричний струм (увімкнення діодів пряме чи зворотне).
3. Накресліть еквівалентну схему.
4. Виконайте розрахунки, спираючись на закон Ома й закони послідовного �та паралельного з’єднань.

Учимося розв’язувати розрахункові задачі

Задача 2. Частина 1. Визначте силу струму в колі, якщо напруга на ділянці дорівнює 6 В.

9

Розв’язання

До зміни полярності обидва діоди ввімкнені �в прямому напрямку. Діоди ідеальні, отже їхній �опір у прямому напрямку дорівнює нулю. Еквівалентна схема має такий вигляд:

Резистори з’єднані паралельно, отже:

За законом Ома для ділянки кола:

Фізика. 9 клас

Учимося розв’язувати розрахункові задачі

Задача 2. Частина 2. Як зміниться сила струму �в колі, якщо змінити полярність діода 1?

10

Розв’язання

Якщо полярність діода 1 змінити, то він буде ввімкнений у зворотному напрямку і струм �не йтиме ділянкою, що містить резистор 1.

Еквівалентна схема має такий вигляд:

За законом Ома для ділянки кола:

Фізика. 9 клас

Учимося розв’язувати розрахункові задачі

Задача 3. Визначте силу струму в ділянці кола, якщо напруга на ділянці становить 3,6 В, опір резистора 1 дорівнює 4 Ом, резистора 2 — 7 Ом, �а резистора 3 — 5 Ом. Якою стане сила струму, якщо змінити полярність напруги? Діоди вважайте ідеальними.

11

Фізика. 9 клас

Аналіз фізичної проблеми

Для розв’язування задачі скористаємося законом Ома для ділянки кола й законами послідовного та паралельного з’єднань провідників. Урахуємо, що діоди ідеальні, отже, за прямого ввімкнення їхній опір дорівнює нулю, за зворотного ввімкнення їхній опір �є нескінченно великим, тобто струм через діод не йде. Задачу розв’язуватимемо �в одиницях СІ.

Учимося розв’язувати розрахункові задачі

12

Частина 1. А «+», В «–».

Струм іде лише ділянкою, яка містить діод Д₁; діодом Д₂, а отже, �і резистором 2 струм не йде; опір діода Д₁ дорівнює нулю, тому �він не впливає на струм. Накреслимо еквівалентну схему.

​

Дано:

Знайти:

Фізика. 9 клас

Задача 3. Визначте силу струму в ділянці кола, якщо напруга на ділянці становить 3,6 В, опір резистора 1 дорівнює 4 Ом, резистора 2 — 7 Ом, �а резистора 3 — 5 Ом. Якою стане сила струму, якщо змінити полярність напруги? Діоди вважайте ідеальними.

Учимося розв’язувати розрахункові задачі

Задача 3. Частина 1. А «+», В «–».

13

Резистори 1 і 3 з’єднані послідовно, тому загальний

опір кола становить:

За законом Ома для ділянки кола маємо:

Дано:

Знайти:

Фізика. 9 клас

Учимося розв’язувати розрахункові задачі

Задача 3. Частина 2. А «–», В «+».

14

Струм іде лише ділянкою, яка містить діод Д₂; діодом Д₁, а отже,�і резистором 1 струм не йде. Еквівалентна схема має такий вигляд:

Резистори 2 і 3 з’єднані послідовно, �тому:

За законом Ома для ділянки кола:

Дано:

Знайти:

Учимося розв’язувати розрахункові задачі

Задача 4. Електричне коло складається з п’яти однакових резисторів опором 2 Ом, двох ідеальних діодів і джерела струму. Визначте загальний опір кола до й після зміни полярності підключення джерела струму.

15

Фізика. 9 клас

Аналіз фізичної проблеми.

Усі резистори однакові, . Діоди ідеальні, отже, за прямого ввімкнення , �за зворотного ввімкнення , тобто струм через діод не йде. Для розв’язування задачі скористаємося законами послідовного й паралельного з’єднань провідників.

Учимося розв’язувати розрахункові задачі

Задача 4. Електричне коло складається з п’яти однакових резисторів опором 2 Ом, двох ідеальних діодів і джерела струму. Визначте загальний опір кола до й після зміни полярності підключення джерела струму.

16

Частина 1. До зміни полярності підключення джерела струму струм проходить через ділянку кола з діодом Д₂. Через діод Д₁, а відповідно й через резистор , струм у цей момент не протікає.

Дано:

Знайти:

Пошук математичної моделі, розв’язання:

Резистори 3 та 5 з’єднані паралельно:

Резистори R₁,R₂ й ділянка R₃₅ з’єднані послідовно:

Задача 4. Частина 2. Визначаємо загальний опір кола після зміни полярності підключення джерела струму.

17

Струм іде ділянкою, яка містить діод Д₁; діодом Д₂, �а отже й резистором 3 струм не йде.

Фізика. 9 клас

Рефлексія «Який я автомобіль після уроку?»

Чи змінився ваш стан протягом уроку? Наскільки вам вистачило енергії �та чи готові ви вирушати далі?

18

Гоночний болід �на старті

​

Електромобіль �із повною батареєю

Надійний позашляховик

Старенький дизель, що довго прогрівається

​

Автомобіль �із порожнім баком на узбіччі

​

Повний / повна енергії, готовий / готова до швидкого ривка й нових знань.

​

Заряджений / заряджена, готовий / готова до довгої �та продуктивної поїздки.

​

​

Готовий / готова долати будь-які труднощі та складні завдання, нічого �не боюсь.

​

​

Трохи повільно «вмикаюсь» �у роботу, але потім набираю обертів.

​

​

Утомився / утомилася, енергія закінчилася, потрібна «дозаправка» (відпочинок).

Фізика. 9 клас

1. Повторіть теоретичний матеріал на с. 74–75 у підручнику [1].

2. Заповніть узагальнювальну таблицю.

​

Домашнє завдання

Фізика. 9 клас

19

20

Фізика. 9 клас

Сенсорний екран телефона

Екран працює на основі напівпровідникових сенсорів.

Якщо ви користуєтеся сенсорним телефоном у рукавичках, екран може не реагувати, бо для роботи потрібен дотик пальця (через провідність шкіри). Лайфхак: �є «сенсорні» рукавички �зі спеціальною ниткою, яка проводить електричний сигнал.

«Лайфхаки від юного фізика»

Банківська картка

У банківській картці �є напівпровідниковий чип.

Не зберігайте її біля магнітів (біля динаміків, магнітів �на холодильнику, у сумці �з магнітною застібкою) чи �в умовах високої температури — це може пошкодити чип або магнітну стрічку.

21

Фізика. 9 клас

Турнікет у метро

Датчики турнікетів працюють завдяки напівпровідниковим сенсорам.

Валізу краще тримати щільно біля себе: якщо вона задалеко від вас, сенсор може «подумати», ніби ви проходите вдвох, і заблокує прохід.

Навушники й мікрофони

У мікрофонах і навушниках використано напівпровідникові підсилювачі сигналу. Якщо звук у навушниках тихий — спробуйте перевірити їх �на іншому пристрої: проблема може бути не в «динаміку», �а в напівпровідниковому підсилювачі вашого телефона.

«Лайфхаки від юного фізика»

1. Фізика : навч. посіб. для 9 кл. закл. загал. серед. освіти. Ч. 1 / �В. Г. Бар’яхтар, Ф. Я. Божинова, С. О. Довгий, М. М. Кірюхін, �О. О. Кірюхіна ; за ред. С. О. Довгого. — Х. : Вид-во «Ранок«, 2025.

​

Список використаних джерел

Фізика. 9 клас

22