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物理代写|电动力学代写electromagnetism代考|SOME APPLICATIONS

In general, electroconduction is the most familiar of all the field systems we have considered. Some typical applications include resistors, conducting wire, fuse wire and heating elements in electric fires, cookers and immersion heaters. As these examples are so familiar, we will not consider them. Instead, we will examine the formation of a resistor in semiconductor material.

When designing analogue circuits, resistors are often used. If the circuits are fabricated on printed circuit board, the designer can choose between wire-ended or surface-mount resistors. When producing an analogue integrated circuit, designers have no choice but to fabricate the resistors out of semi-conductor material.

Figure $4.8$ shows the basic form of an integrated circuit (i.c.) resistor. It is formed by depositing electrodes on to the silicon and doping the material to the required conductivity. (Doping involves diffusing impurities into the silicon to alter the material conductivity.)

When working with i.c. resistors, the surface resistance of the material is used. If we consider a square of material, with electrodes on opposite sides, the resistance will be given by
$$
R=\frac{l}{\sigma \times \text { area }}
$$
where $l$ is the length of one side of the square, $\sigma$ is the material conductivity and area is the cross-sectional area of the resistor.

物理代写|电动力学代写electromagnetism代考|FORCE FIELDS

In all the field systems we have considered, we started from the basic premise that like charges or poles repel and unlike charges or poles attract. This led to the observation that the force decreases as the square of the distance between the charges or poles, i.e.,
Electrostatics
$$
F=\frac{q_1 q_2}{4 \pi \varepsilon r^2}
$$
Magnetostatics
$$
F=\frac{p_1 p_2}{4 \pi \mu r^2}
$$
Electroconduction
$$
F=\frac{q_1 q_2}{4 \pi \varepsilon r^2}
$$
As we can see, there is a great deal of similarity in the general forms of these equations – they all describe a force field of some sort. We should note that these equations assume point sources and, as we have seen with magnetism, this can be open to question. In spite of this fact, this does help us to visualize the field systems.
Once we accept that we are studying a force field, it is a simple step forward to define field strength as the force on a unit charge or pole. Thus,
Electrostatics
$$
E=\frac{q_1}{4 \pi \varepsilon r^2}
$$

Magnetostatics
$$
H=\frac{p_1}{4 \pi \mu r^2}
$$
Electroconduction
$$
E=\frac{q_1}{4 \pi \varepsilon r^2}
$$
Let us take a moment to study these equations in detail. We should be fairly happy with the force field in an electrostatic system – we have all rubbed a balloon and felt the hairs on the back of our hands stand up. Anyone who has played with permanent magnets has seen the effect of the force field in a magnetic system. However, the idea of a force field in electroconductive systems is rather difficult to accept. This is because we are generally taught, at an early stage, a model of current flow that has the potential of a source as the force that drives current around a circuit. This idea is often reinforced by the term electromotive force for the potential of a source. (A water analogy is also often used. Although this analogy can be useful, its pull is very seductive and we must be very careful.) As this model is very simple, it is generally very hard to accept that it is wrong. Potential does not force current around a circuit: it is the electric field set up in a conductor that causes current to flow.

So, each field system has a force field that repels or attracts charges or poles. This raises the question of what radiates from the charge or pole generating the force field. This is where we introduce the ideas of flux and flux density.

物理代写|电动力学代写electromagnetism代考|ELEC3104

物理代写|电动力学代写electromagnetism代考|SOME APPLICATIONS

一般来说,导电是我们所考虑的所有现场系统中最熟悉的。一些典型应用包括电炉、炊具和浸入式加热器 中的电阻器、导线、保险丝和加热元件。由于这些例子非常熟悉,我们将不考虑它们。相反,我们将研究 半导体材料中电阻器的形成。
在设计模拟电路时,经常使用电阻器。如果电路是在印刷电路板上制造的,设计人员可以选择线端或表面 贴装电阻器。在生产模拟集成电路时,设计人员别无选择,只能用半导体材料制造电阻器。
数字 $4.8$ 显示了集成电路 (ic) 电阻器的基本形式。它是通过在硅上沉积电极并将材料掺杂到所需的导电性而 形成的。(掺杂涉及将杂质扩散到硅中以改变材料的导电性。)
使用 ic 电阻器时,会使用材料的表面电阻。如果我们考虑一个正方形的材料,电极在相反的两侧,电阻将 由下式给出
$$
R=\frac{l}{\sigma \times \text { area }}
$$
在哪里 $l$ 是正方形一侧的长度, $\sigma$ 是材料的电导率,面积是电阻器的横截面积。

物理代写|电动力学代写electromagnetism代考|FORCE FIELDS

在我们考虑过的所有场系统中,我们都是从同电荷或磁极排斥而异电荷或磁极相吸的基本前提开始的。这 导致观察到力随着电荷或极之间距离的平方而减小,即 静电
$$
F=\frac{q_1 q_2}{4 \pi \varepsilon r^2}
$$
静磁学
$$
F=\frac{p_1 p_2}{4 \pi \mu r^2}
$$
导电
$$
F=\frac{q_1 q_2}{4 \pi \varepsilon r^2}
$$
正如我们所看到的,这些方程的一般形式有很多相似之处一一它们都描述了某种力场。我们应该注意到, 这些方程假设点源,正如我们在磁性中看到的那样,这可能会受到质疑。尽管如此,这确实有助于我们可 视化现场系统。
一旦我们承认我们正在研究一个力场,将场强定义为单位电荷或磁极上的力是一个简单的步骤。因此, 静电
$$
E=\frac{q_1}{4 \pi \varepsilon r^2}
$$
静磁学
$$
H=\frac{p_1}{4 \pi \mu r^2}
$$
导电
$$
E=\frac{q_1}{4 \pi \varepsilon r^2}
$$
让我们花点时间详细研究这些方程。我们应该对静电系统中的力场相当满意一一我们都摩擦过气球,感觉 手背上的汗毛都坚起来了。任何玩过永磁体的人都见过磁系统中的力场效应。然而,导电系统中的力场的 想法是相当难以接受的。这是因为我们通常在早期阶段就被教导了一种电流模型,该模型具有源的潜力作 为驱动电路周围电流的力。这个想法经常被用于电源电位的术语电动势强化。(也经常用一个水的比喻。 这个比喻虽然有用,但它的拉力很诱人,我们必须非常小心。)因为这个模型很简单,通常很难接受这是 错误的。电势不会在电路周围施加电流:它是在导体中设置的电场导致电流流动。
因此,每个场系统都有一个排斥或吸引电荷或磁极的力场。这就提出了从产生力场的电荷或极点辐射出什 么的问题。这是我们介绍通量和通量密度概念的地方。

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