A ruler drops under free fall. The distance travelled by this ruler is 21 cm. Estimate the reaction time in seconds.
Model Answer
Comparative Classification of Conductors, Semiconductors, and Insulators (Energy Band Theory):
| Parameter | Conductors | Semiconductors | Insulators |
|---|---|---|---|
| Forbidden Energy Gap (Eg) | Zero (Valence and conduction bands overlap). | Narrow bandgap (Eg ≈ 1.1 eV for Silicon). | Very wide bandgap (Eg > 5 eV). |
| Electrical Conductivity | Very high due to abundant free conduction electrons. | Intermediate; increases exponentially with temperature. | Negligible / zero under standard conditions. |
| Temperature Coefficient | Positive (Resistance increases with heat). | Negative (Resistance decreases with heat). | Negative / Breakdown only at dielectric limit. |
| Examples | Silver (Ag), Copper (Cu), Aluminum. | Silicon (Si), Germanium (Ge), GaAs. | Quartz, Diamond, Mica, Rubber. |
हिंदी में प्रश्न एवं आदर्श उत्तर
एक रूलर को मुक्त-पतन के तहत गिराया जाता है। इस रूलर द्वारा 21 सेमी की दूरी तय की जाती है। प्रतिक्रिया समय को सेकण्ड में ज्ञात कीजिए।
चालक, अचालक एवं अर्धचालक में तुलनात्मक अंतर (ऊर्जा बैंड सिद्धान्त अनुसार):
| गुणधर्म | चालक (Conductors) | अर्धचालक (Semiconductors) | अचालक/कुचालक (Insulators) |
|---|---|---|---|
| वर्जित ऊर्जा अंतराल (Eg) | शून्य (संयोजी व चालन बैंड अतिव्याप्त / Overlap होते हैं)। | अति सूक्ष्म (लगभग Eg ≈ 1 eV, Si = 1.1 eV)। | अत्यधिक चौड़ा (Eg > 5 eV से 6 eV)। |
| विद्युत चालकता | अत्यधिक उच्च (मुक्त इलेक्ट्रॉनों की प्रचुरता)। | चालक और अचालक के मध्यवर्ती (ताप बढ़ने पर बढ़ती है)। | नगण्य / शून्य (मुक्त इलेक्ट्रॉन अनुपस्थित)। |
| ताप का प्रभाव | ताप बढ़ने पर प्रतिरोध बढ़ता है (चालकता घटती है)। | ताप बढ़ने पर सहसंयोजक बंध टूटते हैं और चालकता बढ़ती है। | ताप का कोई विशेष प्रभाव नहीं पड़ता। |
| उदाहरण | तांबा (Cu), एल्युमिनियम, चांदी। | सिलिकॉन (Si), जर्मेनियम (Ge)। | कांच, रबर, प्लास्टिक, सूखी लकड़ी। |