Ответы к экзаменационным билетам по физике 11 класс (ответы к 29 билетам)

Билет№1

1. Механическоедвижение– это изменениеположения телав пространствес течениемвремени относительнодругих тел.

Извсех многообразныхформ движенияматерии этотвид движенияявляется самымпростым.

Например:перемещениестрелки часовпо циферблату,идут люди, колышутсяветки деревьев,порхают бабочки,летит самолети т.д.

Определениеположения телав любой моментвремени являетсяосновной задачеймеханики.

Движениетела, при которомвсе точки движутсяодинаково,называетсяпоступательным.

• Материальнаяточка – этофизическоетело, размерамикоторого вданных условияхдвижения можнопренебречь,считая, чтовся его массасосредоточенныв одной точке.

• Траектория– это линиякоторую описываетматериальнаяточка при своемдвижении.

• Путь– это длинатраекториидвиженияматериальнойточки.

• Перемещение– это направленныйотрезок прямой(вектор), соединяющийначальноеположение телас его последующимположением.

• Системаотсчета – это:тело отсчета,связанная сним системакоординат, атакже прибордля отсчетавремени.

Важнаяособенностьмех. движения– его относительность.

Относительностьдвижения– это перемещениеи скорость телаотносительноразных системотсчета различны(например, человеки поезд). Скоростьтела относительнонеподвижнойсистемы координатравна геометрическойсумме скоростейтела относительноподвижнойсистемы и скоростиподвижнойсистемы координатотносительнонеподвижной.(V₁– скоростьчеловека впоезде, V₀-скорость поезда,то V=V₁+V₀).

Классическийзакон сложенияскоростейформулируетсяследующимобразом: скоростьдвижения материальнойточки по отношениюк системе отсчета,принимаемойза неподвижную,равна векторнойсумме скоростейдвижения точкив подвижнойсистеме и скоростидвижения подвижнойсистемы относительнонеподвижной.

Характеристикимеханическогодвижения связанымежду собойосновнымикинематическимиуравнениями.

s= v_0t+ at²/2;

v= v₀+ at.

Предположим,что тело движетсябез ускорения(самолет намаршруте), егоскорость втечение продолжительноговремени неменяется, а= 0, тогда кинематическиеуравнения будутиметь вид: v= const,s = vt.

Движение,при которомскорость телане меняется,т. е. тело за любыеравные промежуткивремени перемещаетсяна одну и ту жевеличину, называютравномернымпрямолинейнымдвижением.

Вовремя стартаскорость ракетыбыстро возрастает,т. е. ускорениеа > О, а== const.

Вэтом случаекинематическиеуравнениявыглядят так:v= v₀+ at, s= V_0t+ at²/2.

Притаком движениискорость иускорение имеютодинаковыенаправления,причем скоростьизменяетсяодинаково залюбые равныепромежуткивремени. Этотвид движенияназываютравноускоренным.

Приторможенииавтомобиляскорость уменьшаетсяодинаково залюбые равныепромежуткивремени, ускорениеменьше нуля;так как скоростьуменьшается,то уравненияпринимают вид:v= v₀+ at, s= v_0t- at²/2.Такоедвижение называютравнозамедленным.

2.Магнитнаяпроницаемость.Постоянныемагниты могутбыть изготовленылишь из немногихвеществ, но всевещества, помещенныев магнитноеполе, намагничиваются,т. е. сами создаютмагнитное поле.Благодаря этомувектор магнитнойиндукции Вв однороднойсреде отличаетсяот вектора Вов той же точкепространствав вакууме.

О

тношение характеризующеемагнитныесвойства среды,получило названиемагнитной проницаемостисреды.

В однороднойсреде магнитнаяиндукция равна: где —магнитнаяпроницаемостьданной средыбезразмернаявеличина,показывающаяво сколько разμв данной среде,больше μв вакууме.

Магнитныесвойства любоготела определяютсязамкнутымиэлектрическимитоками внутринего.

Парамагнетикаминазываютсявещества, которыесоздают слабоемагнитное поле,по направлениюсовпадающеес внешним полем.Магнитнаяпроницаемостьнаиболее сильныхпарамагнетиковмало отличаетсяот единицы:1,00036- у платины и1,00034- у жидкогокислорода.Диамагнетиками называютсявещества, которыесоздают поле,ослабляющеевнешнее магнитноеполе. Диамагнитнымисвойствамиобладают серебро,свинец, кварц.Магнитнаяпроницаемостьдиамагнетиковотличаетсяот единицы неболее чем надесятитысячныедоли.

Ферромагнетикии их применение.Вставляя железныйили стальнойсердечник вкатушку, можново много разусилить создаваемоеею магнитноеполе, не увеличиваясилу тока вкатушке. Этоэкономитэлектроэнергию.Сердечникитрансформаторов,генераторов,электродвигателейи т. д. изготовляютиз ферромагнетиков.

Привыключениивнешнего магнитногополя ферромагнетикостаетсянамагниченным,т. е. создаетмагнитное полев окружающемпространстве.Упорядоченнаяориентацияэлементарныхтоков не исчезаетпри выключениивнешнего магнитногополя. Благодаряэтому существуютпостоянныемагниты.

Постоянныемагниты находятширокое применениев электроизмерительныхприборах,громкоговорителяхи телефонах,звукозаписывающихаппаратах,магнитныхкомпасах и т.д.

Большоеприменениеполучили ферриты— ферромагнитныематериалы, непроводящиеэлектрическоготока. Они представляютсобой химическиесоединенияоксидов железас оксидамидругих веществ.Первый из известныхлюдям ферромагнитныхматериалов—магнитныйжелезняк —является ферритом.

ТемператураКюри.При температуре,большей некоторойопределеннойдля данногоферромагнетика,ферромагнитныесвойства егоисчезают. Этутемпературуназывают температуройКюри.Если сильнонагреть намагниченныйгвоздь, то онпотеряет способностьпритягиватьк себе железныепредметы. ТемператураКюри для железа753 °С, для никеля365 °С, а для кобальта1000°С. Существуютферромагнитныесплавы, у которыхтемператураКюри меньше100°С.

Билет№ 10

Переменныйток как вынужденныеэлектромагнитныеколебания.Действующиезначения силыпеременноготока и напряжения.Сила трения.Коэффициенттрения скольжения.Учет и использованиятрения в бытуи технике. Тренияв жидкостяхи газах

1. Сила,возникающаяна границевзаимодействиятел при отсутствииотносительногодвижения тел,называетсясилой тренияпокоя. Силатрения покояравна по модулювнешней силе,направленнойпо касательнойк поверхностисоприкосновениятел и противоположнаей по направлению.При равномерномдвижении одноготела по поверхностидругого подвоздействиемвнешней силына тело действуетсила, равнаяпо модулю движущейсиле и противоположнаяпо направлению.Эта сила называетсясилой тренияскольжения.Вектор силытрения скольжениянаправленпротив вектораскорости, поэтомуэта сила всегдаприводит куменьшениюотносительнойскорости тела.Силы трениятакже, как исила упругости,имеют электромагнитнуюприроду, и возникаютза счет взаимодействиямежду электрическимизарядами атомовсоприкасающихсятел. Экспериментальноустановлено,что максимальноезначение модулясилы тренияпокоя пропорциональносиле давления.Также примерноравны максимальноезначение силытрения покояи сила тренияскольжения,как примерноравны и коэффициентыпропорциональностимежду силамитрения и давлениемтела на поверхность.Сила трения– механическаясила, в земныхусловиях трениеи сила трениявсегда сопутствуютлюбому движениютел. Сила трениявозникает принепосредственномсоприкосновениител и всегданаправленавдоль поверхностисоприкосновения.

Трениепокоя. Силатрения покояравна по модулюи направленапротивоположносиле, приложеннойк покоящемусятелу параллельноповерхностисоприкосновенияего с другимтелом. Силатрения покоямешает сдвинутьс места тяжёлыйпредмет. Максимальнаясила тренияпокоя пропорциональнасиле нормальногодавления. Силатрения покояне только мешаеттелу начатьдвигаться, нои служит причинойначала движения.

Трениескольжения.На движущеесятело действуетсила тренияскольжения( по модулю почтиравна максимальнойсие тренияпокоя), направленавсегда в сторону,противоположнуюнаправлениюдвижения (напр– ию вектораскорости) телаотносительнотого тела, скоторым оносоприкасается.Значит ускорение,сообщаемоесилой трениятелу, направленопротив движениятела. Сила тренияскольженияпропорциональнасиле давления.Коэффициенттрения характеризуетне тело, на котороедействует силатрения, а сразуна два соприкасающихсятела. Значениекоэффициентазависит отматериала,обработкиповерхноститела, относительнойскорости (приизменениинаправленияскорости изменяетсяи направлениесилы трения)…не зависитот площади, иотносительногоположения тел.Трение междутвердыми телами– сухое трение.

Жидкоетрение. Силажидкого трениямного меньшесилы сухоготрения. В жидкостии газе нет силытрения покоя(даже самаямалая сила,приложеннаяк телу в жидкостиили газе, сообщаетему ускорение.Сила жидкоготрения завистиот направлениядвижения, значенияскорости (принебольшихскоростях онапропорциональнаскорости тела,а при больших– квадратускорости). Силасопротивлениязависит отформы тела.Форма тела, прикоторой сопротивлениемало называютобтекаемойформой.

2.Устройства,полностьюпреобразующиеэлектрическуюэнергию в другиевиды энергии,называют активнойнагрузкой, аих сопротивление– активнымсопротивлением.Предположим,что напряжениена концах цепименяется погармоническомузакону u=Umcoswt.Как и в случаепостоянноготока, мгновенноезначение силытока пропорциональномгновенномузначению напряжения.Поэтому применяетсязакон Ома дляучастка цепи:i=U/R=Umcoswt/R= Imcoswt.На активномсопротивленииколебания силытока совпадаютпо фазе с колебанияминапряжения.Сила тока влюбой моментвремени пропорциональнаЭДС источникатока (закон Омадля полнойцепи). Если ЭДСисточника неизменяетсясо временеми остаютсянеизменнымипараметры цепи,то через некотороевремя послезамыкания цепиизменения силытока прекращаются,в цепи течетпостоянныйток., но в техникешироко применяютсяразличныегенераторыэлектрическоготока, в которыхЭДС периодическиизменяется.При подключениив электрическуюцепь генераторапеременнойЭДС в цепи возникаютвынужденныеэлектромагнитныеколебания.Вынужденнымиэлектромагнитнымиколебанияминазываютпериодическиеизменения силытока и напряженияв электрическойцепи, происходящиепод действиемпеременнойЭДС от внешнегоисточника.Электромагнитныеколебания вэлектрическихцепях создаютсягенераторомпеременноготока, работающимна электростанции.(Ф = BScosα= BScosωt;e =BSωsinωt– измененияЭДС индукциисо временемпроисходитпо этому законуили e= ε_msinωt,где ε_m= BSωамилитуда ЭДС).Если с помощьюконтактныхколец и скользящихпо ним щетоксоединить концывитка с электрическойцепью, то поддействием ЭДСиндукции,изменяющейсясо временемпо гармоническомузакону, в электрическойцепи возникнутвынужденныеэлектрическиеколебания силытока – переменныйток. На практикесинусоидальнаяЭДС возбуждаетсяне путем вращениявитка в магнитномполе, а путемвращения магнитаили электромагнита(ротора)внутри статора– неподвижнойобмотки, навитойна стальнойсердечник. Этопозволяетизбежать снятиянапряженияс помощью контактныхколец, что невозможнопри большихзначенияхамплитудынапряжения.U =U_mcosωt; i= I_mcosωt; I_m= U_m/R; p= iu= I_mU_mcos²ωtтак как среднеезначение квадратакосинуса запериод равно0,5, то среднеезначение мощностиравно: P= I_mU_m/2= I²_mR/2 Из равенствамощностейполучим I²R= I²_mR/2; I²= I²_m/2.Действующимзначением силытока называютвеличину, в √2раз меньшуюее амплитудногозначения: I= I_m/√2.Действующеезначение силытока равно силетакого постоянноготока, при которомсредняя мощность,выделяющаясяв проводникев цепи переменноготока, равнамощности,выделяющейсяв том же проводникев цепи постоянноготока. Децствующеезначение переменногонапряженияв √2 раз меньшеего амплитудного:U =U_m/√2.Средняя мощностьпеременноготока при совпадениифаз колебанийсилы тока инапряженияравна произведениюдействующихзначений силытока и напряжения:P =IU.P =I²R; R= P/I²(активноесопротивление).U_m= I_mLω;X_l= U_m/I_m= Lω I_m= U_mωC;X_c= U_m/I_m= 1/ωC

Билет№11

1

.Второй законНьютона устанавливаетсвязь междукинематическойхарактеристикойдвижения –ускорением,и динамическимихарактеристикамивзаимодействия– силами. ,или, в болееточном виде, ,т.е. скоростьизмененияимпульса материальнойточки равнадействующейна него силе.При одновременномдействии наодно тело несколькихсил телодвижется сускорением,являющимсявекторнойсуммой ускорений,которые возниклибы при воздействиикаждой из этихсил в отдельности.Действующиена тело силы,приложенныек одной точке,складываютсяпо правилусложения векторов.Это положениеназывают принципомнезависимостидействия сил.Центроммасс называетсятакая точкатвердого телаили системытвердых тел,которая движетсятак же, как иматериальнаяточка массой,равной суммемасс всей системыв целом, на которуюдействуют таже результирующаясила, что и натело. .Центр тяжести– точка приложенияравнодействующейвсех сил тяжести,действующихна частицыэтого тела прилюбом положениив пространстве.Если линейныеразмеры теламалы по сравнениюс размеромЗемли, то центрмасс совпадаетс центром тяжести.Сумма моментоввсех сил элементарныхтяжести относительнолюбой оси, проходящейчерез центртяжести, равнанулю.

2

.Аппараты,преобразующиепеременныйток одногонапряженияв другое – называютсяэлектрическимитрансформаторами.Состоит изнесколькихкатушек изолированногопровода, размещенныхна магнитопроводеиз тонких пластинспециальноэлектротехническойстали. Переменныйток, текущийпо одной изобмоток (первичной).Создает вокругнее и в магнитопроводепеременноймагнитное поле,пересекающеевитки другой(вторичной),возбуждаетв ней переменнуюэлектродвижущуюсилу. Если обеобмотки имеютравное количествовитков, то вней наведетсятакое же напряжение,какое в первичной.Если не равноеколичество,то трансформаторможет бытьповышающим(во вторичнойобмотке большевитков), понижающим– наоборот.Действие основанона явленииэлектромагнитнойиндукции. Припрохождениипеременноготока по первичнойобмотке в сердечникепоявляетсяпеременныймагнитныйпоток, которыйвозбуждаетЭДС индукциив каждой обмотке.Сердечник изтрансформаторнойстали концентрируетмагнитное поле,так что магнитныйпоток практическисуществуеттолько внутрисердечникаи одинаков вовсех его сечениях.

U1/U2= I2/I1,U1/U2= E1/E2= n1/n2= К, где К – коэффициенттрансформации,при к>0 –понижающий….Пир разомкнутойвторичнойобмотки трансформаторс малым активнымсопротивлениемпервичнойобмотки почтине потребляетэнергию изсети, так каквелико индуктивноесопротивлениененагруженнойобмотки трансформатора.Если к концамвторичнойобмотки присоединитьцепь, то силатока во вторичнойобмотке ужене будет равна0. Появившийсяток создаетв сердечникесвой переменныймагнитныйпоток, которыйпо правилуЛенца долженуменьшитьизменениямагнитногопотока в сердечнике.Но уменьшениеамплитудыпотока должноуменьшить ЭДС.Однако этоневозможно,так как модулиU1=e1.Поэтому призамыкании цепивторичнойобмотки автоматическиувеличиваетсясила тока впервичной.Увеличениесилы тока впервичной цепи(по закону сохраненияэнергии) увеличитсилу тока вовторичной.

Трансформаторынаходят широкоеприменениев промышленностии быту. Силовыеэлектрическиетрансформаторыдают возможностьпередаватьпеременныйтоком линиямэлектропередачина большиерасстоянияс малыми потерямиэнергии. Дляэтого напряжениепеременноготока, вырабатываемогогенераторамиэлектростанции,с помощьютрансформаторовповышают донесколькихсотен тысячвольт и посылаютпо ЛЭП. В местепотреблениянапряжениепонижаюттрансформаторами.1-оеУсловиеравновесия М- моментсилы – физич.величина, харак-ующая степень вращениятела. Численно= произвед. силына плечо.

2)

-плечосилы- кратчайшеерасст-ние отточки оси вращениядо линии действиясилы.

F2>0,

т.кповорот почасовой стрелке.

Условиеравновесиятел (№2), имеющихось вращения:суммымоментов сил= 0

Аесли тело неимеет оси вращения,то условиеравновесия:сема сил, приложенныхк телу=0

Равновесие– это либо состояниепокоя, либоравномерноедвижение.

Принципминимумапотенциальнойэнергии.Одномерноедвижение частицывдоль оси 0хможет бытьограниченоследующимобразом. В области

частицадвижется свободно.За пределыобласти 0Lона выйти неможет. На границахобласти 0L,в точках х=0 их=L,потенциальнаяэнергия П частицыстановитсяравной бесконечности.Такое движениечастицы наз-сядвижением впрямоугольнойодномернойпотенциальнойяме.

Билет№ 12

1.Элементарнойработой силына элементарномперемещенииматериальнойточки называетсяскалярнаяфизическаявеличина. Значениеэлементарнойработы силызависит отвыбора системыотсчета. Единицаработы – Дж.Потенциальныминазываютсясилы, работакоторых зависитот начальногои конечногоположениядвижущейсяматериальнойточки или телаи не зависитот формы траектории.При замкнутойтраекторииработа потенциальнойсилы всегдаравна 0. К потенциальнымсилам относятсясилы тяготения,силы упругостии электрическиесилы. Быстротувыполненияработы в техникехарактеризуютмощностью. Онапоказыввает,какая работасовершаетсятелом в еденицувремени. Этоскорость совершенияработы N=A/t.Измеряетсяв ваттах (за 1с выполняетсяработы в 1 Дж).

Закон сохранениямеханическойэнергии: механическаяэнергия системы,в которой действуютпотенциальныесилы, сохраняетсяпостояннойв процесседвижения системы.

E1+E2=E1’+Е2’

2. Электромагнитныеволны – этопроцесс распространенияэлектромагнитныхколебаний впространствес конечнойскоростью.Представьтесебе, что электрическийзаряд приведенв быстрые колебаниявдоль некоторойпрямой. Тогданачнет периодическиизменятьсяи электрическоеполе вокругзаряда. Причемпериод измененийбудет равенпериоду колебанийзаряда. Переменноеэлектрическоеполе будетпорождатьпериодическименяющеесямагнитное поле,а последнеевызовет появлениеэлектрическогополя уже набольшем расстоянииот заряда.

Условиемвозникновенияэлектромагнитныхволн являетсяускоренноедвижениеэлектрическихзарядов. Так,изменениемагнитногополя происходитпри изменениитока в проводнике,а изменениетока происходитпри изменениискорости зарядов,т. е. при движенииих с ускорением.Скоростьраспространенияэлектромагнитныхволн в вакуумепо расчетамМаксвелладолжна бытьприблизительноравна300 000 км/с.

Впервыеопытным путемполучил электромагнитныеволны физикГенрих Герц,использовавприэтом высокочастотныйискровой разрядник(вибратор Герца).Герц опытнымпутем определилтакже скоростьэлектромагнитныхволн. Она совпалас теоретическимопределениемскорости волнМаксвеллом.Простейшиеэлектромагнитныеволны— это волны,в которыхэлектрическоеи магнитноеполя совершаютсинхронныегармоническиеколебания.

Конечно,электромагнитныеволны обладаютвсеми основнымисвойствамиволн.

Они подчиняютсязакону отраженияволн:

угол паденияравен углуотражения.При переходеиз одной средыв другую преломляютсяи подчиняютсязакону преломленияволн: отношениесинуса углападения к синусуугла преломленияесть величинапостояннаядля двух данныхсред и равнаяотношениюскоростиэлектромагнитныхволн в первойсреде к скоростиэлектромагнитныхволн во второйсреде иназываетсяпоказателемпреломлениявторой средыотносительнопервой.

Явлениедифракцииэлектромагнитныхволн, т. е. отклонениенаправленияих распространенияот прямолинейного,наблюдаетсяу края преградыили при прохождениичерез отверстие.Электромагнитныеволны способнык интерференции.Интерференция— это способностькогерентныхволн к наложению,в результатечего волны водних местахдруг другаусиливают, ав других местах— гасят.(Когерентныеволны— это волны,одинаковыепо частоте ифазе колебания.)Электромагнитныеволны обладаютдисперсией,т. е. когда показательпреломлениясреды дляэлектромагнитныхволн зависитот их частоты.Опыты с пропусканиемэлектромагнитныхволн черезсистему из двухрешеток показывают,что эти волныявляются поперечными.

Билет№13

1. Физическаявеличина, равнаяотношениюмодуля силы,действующейперпендикулярноповерхностик площади этоповерхности,называетсядавлением.Единица давления– паскаль,равный давлению,производимомусилой в 1ньютон на площадьв 1 квадратныйметр. Всежидкости и газыпередают производимоена них давлениево все стороны.В цилиндрическомсосуде силадавления надно сосударавна весустолба жидкости.Давление надно сосударавно

,откуда давлениена глубине hравно .На стенки сосудадействует такоеже давление.Равенстводавлений жидкостина одной и тойже высоте приводитк тому, что всообщающихсясосудах любойформы свободныеповерхностипокоящейсяоднороднойжидкости находятсяна одном уровне(в случае пренебрежимомалости капиллярныхсил). В случаенеоднороднойжидкости высотастолба болееплотной жидкостибудет меньшевысоты менееплотной.

Зависимостьдавления вжидкости и газеот глубиныприводит квозникновениювыталкивающейсилы, действующейна любое тело,погруженноев жидкость илигаз. Эту силуназывают архимедовойсилой. Еслив жидкостьпогрузить тело,то давленияна боковыестенки сосудауравновешиваютсядруг другом,а равнодействующаядавлений снизуи сверху являетсяархимедовойсилой.

т.е. силы,выталкивающаяпогруженноев жидкость(газ) тело, равнавесу жидкости(газа), вытесненнойтелом. Архимедовасила направленапротивоположносиле тяжести,поэтому привзвешиваниив жидкости вестела меньше,чем в вакууме.На тело, находящеесяв жидкости,действует силатяжести и архимедовасила. Еслисила тяжестипо модулюбольше – телотонет, меньше– всплывает,равны – можетнаходитьсяв равновесиина любой глубине.Эти отношениясил равны отношениямплотностейтела и жидкости(газа).

2.Важнейшимэтапом в развитиирадиосвязибыло созданиев 1913 году генераторанезатухающихэлектромагнитныхколебаний).Кроме передачителеграфныхсигналов, состоящихиз короткихи более продолжительныхимпульсовэлектромагнитныхволн, сталавозможна надежнаяи высококачественнаярадиотелефоннаясвязь – передачаречи или музыкис помощьюэлектромагнитныхволн. Принципрадиосвязизаключаетсяв следующем.Переменныйэлектрическийток высокойчастоты, созданныйв передающейантенне, вызываетв окружающемпространствебыстро меняющеесяэлектрическоеполе, котороераспространяетсяв виде электромагнитнойволны. Достигаяприемной антенны,электромагнитнаяволна вызываетв ней переменныйток той же частоты,на которойработает передатчик.

Прирадиотелефоннойсвязи колебаниядавления воздухав звуковойволне с помощьюмикрофонапревращаютсяв электрическиеколебания тойже формы. Колебаниязвуковой частотыпредставляютсобой сравнительномедленныеколебания, аэлектромагнитныеволны низкой(звуковой) частотыпочти совсемне излучаются.

Обнаружитьрадиоволныи извлечь изних передаваемуюинформациюможно с помощьюрадиоприемника.

Достигаяантенны приемника,радиоволныпересекаютее провод ивозбуждают(индуцируют)в ней оченьслабые радиочастоты.В приемнойантенне одновременнонаходятсявысокочастотныеколебания отмногих радиопередатчиков.Поэтому одиниз важнейшихэлементоврадиоприемника– селективное(избирательное)устройство,которое из всехпринятых сигналовможет отобратьнужные. Такимустройствомявляетсяколебательныйконтур, позволяющийнастраиватьприемник нарадиоволныопределеннойдлины.

Колебаниятока в контуребудут наиболеесильными, есличастота колебанийподведенногосигнала совпадаетс частотойколебанийконтура. Назначениедругих элементоврадиоприемниказаключаетсяв том, что быусилить принятыеили отраженныеколебательнымконтуромвысокочастотныемодулированныеколебания,выделить изних колебаниязвуковой частоты,уменьшить ихи преобразоватьв сигналы информации.Первую из этихфункций выполняетусилительколебанийрадиочастоты,вторую – детектор,третью – усилительколебанийзвуковой частоты,четвертую –динамическаяголовка громкоговорителяили приемныйтелеграфныйаппарат. Вгидроаэростатикерассматриваютсяусловия изакономерностиравновесияжидкостей игазов подвоздействиемприложенныхк ним сил и, крометого, условияравновесиятвердых тел,находящихсяв жидкостяхили газах.

Вотличие оттвердых тел,жидкости и газыне сохраняютсвоей формы,а принимаютформу тогососуда, в которыйзаключены.Отличительнойспособностьюжидкостей игазов являетсяих текучесть,которая связанас малыми силамитрения приотносительномдвижениисоприкасающихсяслоев.

2)Радиолокациейназ-ся обнаружениеи определениеместонахожденияразличныхобъектов спомощью радиоволн.Радиок основанана явленииотражения ирассеяниярадиоволнтелами. В радиолокационнойастрономииметоды радиолокациииспользуютсядля уточнениядвижения планетСолнечнойсистемы и ихспутников.

Телевидиние.С помощью радиоволносуществляетсяпередача нарасстояниезвук. сигалови изображенийпредметов.

Втелевизионномприемнике–телевизоре–имеется электронно-лучевая трубкас магнитнымуправлением,называемаякинескопом.В кинескопеэлектрон пушкасоздает электронныйпучок, которыйфокусируетсяна экране, покрытомкристаллами,способнымисветиться подударами быстродвижущихсяэлектронов,-люминофорами.На пути к экрануэлектроныпролетаяютчерез магнитныеполя двух паркатушек, расположенныхснаружи трубки.О развитиесредств связисам наговоришь–нет нигде.(нутам про оптоволокно…)

Билет№15

ОпытЮнга

Определение колебательного движения. 2.Свободныеколебания. 3.Превращенияэнергии. 4. Вынужденныеколебания.

М

еханическимиколебанияминазывают движениятела, повторяющиесяточно илиприблизительночерез одинаковыепромежуткивремени. Основнымихарактеристикамимеханическихколебанийявляются: смещение,амплитуда,частота, период.Смещение —это отклонениеот положенияравновесия.Амплитуда —модуль максимальногоотклоненияот положенияравновесия.Частота — числополных колебаний,совершаемыхв единицу времени.Период — времяодного полногоколебания, т.е. минимальныйпромежутоквремени, черезкоторый происходитповторениепроцесса. Периоди частота связанысоотношением:v = 1/T.

Гармоническиминазывают колебания,при которыхкакая-либофизическаявеличина, описывающаяпроцесс, изменяетсясо временемпо закону косинусаили синуса:

С

вободными— называютколебания,которые совершаютсяза счет первоначальносообщеннойэнергии припоследующемотсутствиивнешних воздействийна систему,совершающуюколебания.Например,колебания грузана нити (рис.9).

Рассмотримпроцесс превращенияэнергии напримере колебанийгруза на нити(см. рис. 9).

При отклонениимаятника отположенияравновесияон поднимаетсяна высоту hотносительнонулевого уровня,следовательно,в точке А маятникобладаетпотенциальнойэнергией mgh.При движениик положениюравновесия,к точке О, уменьшаетсявысота до нуля,а скоростьгруза увеличивается,и в точке О всяпотенциальнаяэнергия mghпревратитсяв кинетическуюэнергию mv^г/2.В положенииравновесиякинетическаяэнергия имеетмаксимальноезначение, апотенциальнаяэнергия минимальна.После прохожденияположенияравновесияпроисходитпревращениекинетическойэнергии впотенциальную,скорость маятникауменьшаетсяи при максимальномотклоненииот положенияравновесиястановитсяравной нулю.При колебательномдвижении всегдапроисходятпериодическиепревращенияего кинетическойи потенциальнойэнергий.

При свободныхмеханическихколебанияхнеизбежнопроисходитпотеря энергиина преодолениесил сопротивления.Если колебанияпроисходятпод действиемпериодическидействующейвнешней силы,то такие колебанияназываютвынужденными.Например,родители раскачиваютребенка накачелях, поршеньдвижется вцилиндре двигателяавтомобиля,колеблютсянож электробритвыи игла швейноймашины. Характервынужденныхколебанийзависит отхарактерадействия внешнейсилы, от ее величины,направления,частоты действияи не зависитот размерови свойствколеблющегосятела. Например,фундаментмотора, на которомон закреплен,совершаетвынужденныеколебания счастотой,определяемойтолько числомоборотов мотора,и не зависитот размеровфундамента.

2. .Интерференциейсветаназываютпространственноеперераспределениесветовогопотока приналожениидвух (или нескольких)когерентныхсветовых волн(Когерентныеволны— этоволны, одинаковыепо частоте ифазе колебания.),в результатечего в однихместах возникаютмаксимумы, ав других минимумыинтенсивности(интерференционнаякартина). Интерференциейсвета объясняетсяокраска мыльныхпузырей и тонкихмасляных пленокна воде, хотямыльный раствори масло бесцветны.Световые волнычастично отражаютсяот поверхноститонкой пленки,частично проходятв нее. На второйгранице пленкивновь происходитчастичноеотражение волны(рис.34). Световыеволны, отраженныедвумя поверхностямитонкой пленки,распространяютсяв одном направлении,но проходятразные пути.При разностиходаI,кратной целомучислу длин волнl= 2kλ/2.

При разностихода, кратнойнечетному числуполуволн l= (2k+ 1)λ/2, наблюдаетсяинтерференционныйминимум. Когдавыполняетсяусловие максимумадля одной длинысветовой волны,то оно не выполняетсядля другихволн. Поэтомуосвещеннаябелым светомтонкая цветнаяпрозрачнаяпленка кажетсяокрашенной.Явление интерференциив тонких пленкахприменяетсядля контролякачества обработкиповерхностейпросветленияоптики. Припрохождениисвета черезмалое круглоеотверстие наэкране вокругцентральногосветлого пятнанаблюдаютсячередующиесятемные и светлыекольца; еслисвет проходитчерез узкующель, то получаетсякартина изчередующихсясветлых и темныхполос.

Интерференциюсвета удалосьнаблюдать спомощью установки,предложеннойЮнгом. Он былодним из первых,кто понял, чтоот двух независимыхисточниковсвета интерференционнаякартина неполучится.Поэтому онпропустил втёмную комнатусолнечный светчерез узкоеотверстие,затем с помощьюдвух другихотверстийразделил этотпучок на два.Эти два пучка,накладываясьдруг на друга,образовалив центре экранабелую полосу,а по краям –радужные. Такимобразом, в опытеЮнга интерференционнаякартина получиласьпутем деленияфронта волны,исходящей изодного источника,при ее прохождениичерез два близкорасположенныхотверстия

Билет№16

Механическиеволны и их свойства.Распространениеколебаний вупругих средах

. Зоны Френеля.Дифракционнаярешетка какспектральныйприбор.

Акустическийрезонанс.

1. Мирнаполнен самымиразнообразнымизвуками: тиканьемчасов и гуломмоторов, шелестомлистов и завываниемветра, пениемптиц и голосамилюдей. О том,как рождаютсязвуки и что онисобой представляют,люди началидогадыватьсяочень давно.Достигая уха,звук воздействуетна барабанныеперепонки ивызывает ощущениезвука. На слухчеловек воспринимаетупругие волны, имеющие частотув переделахот 16 Гц до 20 кГц(1 Гц – одно колебаниев секунду). Вотпочему упругиеволны в любойсреде, частотыкоторых лежатв указанныхпределах, называютзвуковымиволнами илипросто звуком.В воздухе притемпературе0 и нормальноматмосферномдавлении звукраспространяетсясо скоростью330 м/с, а в морскойводе – около1500 м/с, а в некоторыхметаллах егоскорость достигает700 м/с. Упругиеволны с частотойменьше 16 Гц называютинфразвуком,а с частотойпревышающей20 кГц – ультразвуком.Звук можетраспространятьсяв виде продольныхи поперечныхволн. В газообразномсостояниивозникаюттолько продольные волны, когдаколебательноедвижение частицпроисходитлишь в томнаправлении,в которомраспространяетсяволна. В твердыхтела помимопродольныхвозникает ипоперечные,когда частицысреды колеблютсяв направлении,перпендикулярныхнаправлениюволны. Звуковыеволны несутс собой энергию,которую сообщаютим источникзвука. Величинукинетическойэнергии, протекающейза оду секундучерез квадратныйсантиметрповерхности,перпендикулярнойнаправлениюраспространенияволны, вычислилНиколай АлексеевичНаумов. Этувеличину назвалипотоком энергии.Она выражаетмеру интенсивности,или, как ещеговорят, силызвука. Всякийреальный звук– это непростогармоническоеколебание, асвоеобразнаясмесь многихгармоническихколебаний сопределеннымнабором частот.Музыкальныйзвук характеризуетсятремя качествами:высотой (определяюще2йсячистом колебанийв секунду –частотой), громкостью(зависящей отинтенсивностиколебаний) итембром – окраскойзвука (зависящейот формы колебаний).Из –за конечнойскорости звукапоявляетсяэхо. Чтобы егоуслышать, можнопроизнестигромкий звукперед крупнымзданием, отстоящимот вас на 20 –30метров. Распространяющаясязвуковая волна,встретив насвоем путибольшую преграду– стену здания,отражаетсяот нее. Когдаотраженнаяволна достигаетнашего уха, мыслышим отголосокили эхо. Эхо –это звуковаяволна, отраженнаякакой – либопреградой ивозвратившаясяв то место, откудаона началараспространяться.Легко понять,что мы слышимэхо через такойпромежутоквремени. В течениикоторого звуковаяволна проходитпуть до преградыи обратно, тепроходит двойноерасстояниемежду источникомзвука и преградой.S=V*t/2.Излучая короткиеимпульсы волни улавливаяих эхо, измеряютвремя движенияволны от преградыи обратно, апотом определитрасстояниедо преграды.В этом сутьэхолокации.Волна – распространениеколебаний впространстве… от точки кточке от частицык частице. Скоростьраспространенияволны – скоростьволны, котораяравна произведениючастоты колебанийв волне на длинуволны. Волна,в которой колебанияпроисходятвдоль той жепрямой, что иих распространение,называют продольнойволной. Волна,распространяющаясяв направлении,перпендикулярномнаправлениюколебанийчастиц в волне,называетсяпоперечной.

Энергияпропорциональнаквадрату амплитудыколебаний.Звуковые колебания,переносимыезвуковой волной,могут служитьвынуждающей,периодическиизменяющейсясилой дляколебательныхсистем и вызвать в этих системахявление резонанса(этоакустическийрезонанс).

Длязвучания –резонаторы.

2. Явлениеотклонениясвета от прямолинейногонаправленияраспространенияпри прохожденииу края преградыназываютдифракциейсвета.Дифракцияобъясняетсятем, что световыеволны, приходящиев результатеотклоненияиз разных точекотверстияв одну точкуна экране,интерферируютмежду собой.Дифракция светаиспользуетсяв спектральныхприборах, основнымэлементом вкоторых являетсядифракционнаярешетка.Дифракционнаярешеткапредставляетсобой прозрачнуюпластинку снанесеннойна ней системойпараллельныхнепрозрачныхполос, расположенныхна одинаковыхрасстоянияхдруг от друга.

П

устьна решетку(рис.35) падаетмонохроматический(определеннойдлины волны)свет. В результатедифракции накаждой щелисвет распространяетсяне только впервоначальномнаправлении,

нои по всем другимнаправлениям.Если за решеткойпоставитьсобирающуюлинзу, то наэкране в фокальнойплоскости вселучи будутсобиратьсяв одну полоску.

Параллельныелучи, идущиеот краев соседнихщелей, имеютразность хода l=dsinφ, гдеd— постояннаярешетки— расстояниемежду соответствующимикраями соседнихщелей, называемоепериодомрешетки,(φ —угол отклонениясветовых лучейот перпендикулярак плоскостирешетки. Приразности хода,равной целомучислу длин волнdsinφ = kλ,наблюдаетсяинтерференционныймаксимум дляданной длиныволны. Условиеинтерференционногомаксимумавыполняетсядля каждойдлины волныпри своем значениидифракционногоугла φ. В результатепри прохождениичерез дифракционнуюрешетку пучокбелого светаразлагаетсяв спектр. Уголдифракции имеетнаибольшеезначение длякрасного света,так как длинаволны красногосвета большевсех остальныхв области видимогосвета. Наименьшеезначение угладифракции дляфиолетовогосвета. Для нахождениярезультатаинтерференцииколебаний отвторичныхисточниковФренель предложилметод разбиенияволновогофронта на зоны,называемызонами Френеля.Обозначимрасстояниеот точки 0 додо ближайшейточки волновойповерхностиD через r0. Перваязона Френеляограничиваетсяточками волновойповерхности,расстояниеот которых доточки 0 равноr1= r0 + λ/2. Эти точкирасполагаютсяна окружности.Вторая зонаФренеля находитсямежду краемпервой зоныи точками волновойповерхности,расстояниеот которых доточки 0 равноr2 = r1 + λ/2 = r0 + λ. Все зоныФренеля имеютодинаковуюплощадь, ноесли так, тоони должны былибы возбуждатьв точке наблюденияколебания содинаковойамплитудой,но это условиене выполняетсявследствиетого, что у каждойпоследующейзоны угол αмежду лучом,проведеннымв точку наблюдения,и нормалью кфронту волнынесколькобольше, чем упредыдущейзоны, а с увеличениемэтого углаамплитудаколебанийуменьшается.Разность ходадвух соседнихзон равна λ/2,следовательноколебания отних приходятв точку наблюденияв противоположныхфазах, так чтоволны от любыхдвух соседнихзон Френеляпочти гасятдруг друга.Суммарнаяамплитудаколебаний вточке наблюденияменьше амплитудыколебаний,которые вызвалабы одна перваязона Френеля.Пока радиусотверстияменьше радиусапервой зоныФренеля, увеличениеширины отверстияприводит кувеличениюамплитудыколебаний вточке 0 (так какразность ходадля колебаний,пришедших отразличных точекпервой зоныне превышаетλ/2). Максимальногозначения амплитудадостигает приравенстверадиуса отверстиярадиусу первойзоны Френеля.При дальнейшемувеличениирадиуса отверстияамплитудаколебаний вточке 0 уменьшаетсяв результатеинтерференцииколебаний,приходящихот первой ивторой зон; онастановитсяминимальнойпри равенстверадиуса отверстиярадиусу второйзоны. При дальнейшемувеличениирадиуса отверстияамплитудаколебанийпринимаетмаксимальныезначения, когдав отверстииукладываетсянечетное числозон Френеля,и минимальныезначения причетном их числе.

Дифракционнаярешетка –спектральныйприбор, служащийдля разложениясвета в спектри измерениядлины волны.Решетки в зависимостиот применениябывают металлическимии стеклянными.Наблюденияпроводятсяна металлическихрешетках тольков отраженномсвете, а настеклянных– чаще всегов проходящемсвете. Главнаяхарактеристикарешетки – постояннаярешетки d = a + b, гдеb – ширина щели,а – ширинанепрозрачногоучастка. В технаправлениях,для которыхразность ходаравна четномучислу полуволн,наблюдаетсяинтерференционныймаксимум, инаоборот. Послепадения плоскойволны на дифракционнуюрешетку происходитинтерференцияволн, дифрагировавшихна щелях решетки.Различнымдлинам волнсоответствуютразные углы

dsinα = kλ, на которыхнаблюдаетсяинтерференционныемаксимумы. Наэтом основаноглавное свойстворешетки – разложениепадающего нанее немонохроматическогосвета, в спектр.

Билет№17

поглощениесвета

1. Можновыделить триосновных положениямолекулярно-кинетическойтеории, котораяобъясняетсвойства тел,состоящих изогромного числамолекул, а такжеособенноститепловых процессов,в них протекающих:

1. веществосостоит изотдельныхмельчайшихчастиц, называемыхмолекулами;молекула – этонаименьшаяэлектрическинейтральнаячастица вещества,обладающаявсеми егохимическимисвойствамии могущаясуществоватьсамостоятельно;

2. молекулынаходятся вбеспристрастном,хаотическомдвижении;

3. молекулывзаимодействуютдруг с другом.

Реальноесуществованиемолекул подтверждаетогромное количествоэкспериментальныхфактов. Так,всем известно,что твердоевещество можнораздробитьлибо растворитьв воде или другихрастворителях.Мы знаем чтогазы могутрасширятсяили сжиматься.Броуновскоедвижение илидиффузиясвидетельствуюто том. Что междумолекуламиодного и тогоже веществаесть промежутки.

Молекулыв веществевзаимодействуютдруг с другом:наличие силпритяженияподтверждаеттот факт, чтотела сами посебе не распадаютсяна молекулы,а для разрыва,например, твердоготела требуетсяусилие. О наличиисил притяженияможно судитьпо тому, чтодве близкорасположенныекапли жидкостислипаются.

Твердыетела и жидкостипрактическинесжимаемы.Само же существованиетвердых те ижидкостейсвидетельствуето том, что силыотталкиванияубывают с увеличениемрасстояниябыстрее, чемсилы притяжения.Если бы последниеубывали быстреесил отталкивания,то в природепросто не былобы большихустойчивыхсовокупностеймолекул, таккак молекулыразлетелисьбы под действиемпод действиемсил отталкивания.

Молекула– это наименьшаячастица вещества,обладающаявсеми его химическимисвойствами.Молекула способнас самостоятельномусуществованию.Она может состоятьиз одинаковыхатомов и различных.Сущность молекулыможно описатьи с другой точкизрения: молекула-–это устойчиваясистема, состоящаяиз атомных ядери окружающихэлектронов,причем химическиесвойства молекулопределяютсяэлектронамивнешних оболочек в атомах. Атомыобъединяютсяв молекулы вбольшинствеслучаев химическимисвязями. Обычнотакая связьсоздаетсяодной, двумяили тремя парамиэлектронов,которыми владеютсообща дваатома. Молекулыхарактеризуютсяопределеннымразмером иформой. Еслиизвестны молекулярныйвес и плотностьданного вещества.То вычислитьразмер егомолекул несложно.Для этого надообъем, занимаемыйграмм – молекулойвещества, разделитьна число Авогадро(6,02*10^23 1/моль). Знаядиаметр молекулыи плотностьвещества можноопределитьмассу молекулыm=p*V

2. Дисперсиясвета.Явлениезависимостипоказателяпреломлениявещества отчастоты светаназываетсядисперсиейсвета.Установлено,что с возрастаниемчастоты светапоказательпреломлениявеществаувеличивается.Пусть на трёхграннуюпризму падаетузкий параллельныйпучок белогосвета на которомпоказано сечениепризмы плоскостьючертежа и однииз лучей). Припрохождениичерез призмуон разлагаетсяна пучки светаразного цветаот фиолетовогодо красного.Цветную полосуна экране называютсплошным спектром.Нагретые телаизлучают световыеволны со всевозможнымичастотами,лежащими винтервалечастот от

до Гц. При разложенииэтого светаи наблюдаетсясплошной спектр.Возникновениесплошногоспектра объясняетсядисперсиейсвета. Наибольшеезначение показательпреломленияимеет для фиолетовогосвета, наименьшее— для красного.Это приводитк тому, что сильнеевсего будетпреломлятьсяфиолетовыйсвет и слабеевсего —красный.Разложениесложного светапри прохождениичерез призмуиспользуетсяв спектрометрах.Поглощениесвета. Явлениепоглощениясвета объясняетклассическаяэлектроннаятеория. Объяснениесостоит в следующем.Электроныатомов и молекулсовершаютвынужденныеколебания поддействиемэлектрическогополя с частотой,равной частотесвета. Есличастота световойволны приближаетсяк частоте собственныхколебаний, товозникаетявление резонанса,обуславливающеепоглощениесвета. Поглощеннаяэнергия можетпереходитьв другие виды,в частности,она можетпревращатьсяв энергиюхаотического,тепловогодвижения частицвещества.

Билет№18

Естественныйсвет. Поляризатор.

1. Дляобъяснениясвойств веществав газообразномсостояниииспользуетсямодель идеальногогаза. Идеальнымпринято считатьгаз, если:

а) междумолекуламиотсутствуютсилы притяжения,т. е. молекулыведут себя какабсолютноупругие тела;

б) газочень разряжен,т. е. расстояниемежду молекуламинамного большеразмеров самихмолекул;

в) тепловоеравновесиепо всему объемудостигаетсямгновенно.Условия, необходимыедля того, чтобыреальный газобрел свойстваидеального,осуществляютсяпри соответствующемразряженииреального газа.Некоторыегазы даже прикомнатнойтемпературеи атмосферномдавлении слабоотличаютсяот идеальных.

Основнымипараметрамиидеальногогаза являютсядавление, объеми температура.

Однимиз первых иважных успеховМКТ было качественноеи количественноеобъяснениедавления газана стенки сосуда.Качественноеобъяснениезаключаетсяв том, что молекулыгаза при столкновенияхсо стенкамисосуда взаимодействуютс ними по законаммеханики какупругие телаи передают своиимпульсы стенкамсосуда.

На основаниииспользованияосновных положениймолекулярно-кинетическойтеории былополученоосновное уравнениеМКТ идеальногогаза, котороевыглядит так:р = 1/3 т₀пv².

Здесьр — давлениеидеальногогаза, m₀ —

массамолекулы, п— концентрациямолекул, v²— средний квадратскорости молекул.

Обозначивсреднее значениекинетическойэнергии поступательногодвижения молекулидеальногогаза Е_k получимосновное уравнениеМКТ идеальногогаза в виде: р= 2/3nЕ_k.

Однако,измерив толькодавление газа,невозможноузнать ни среднеезначение кинетическойэнергии молекулв отдельности,ни их концентрацию.Следовательно,для нахождениямикроскопическихпараметровгаза нужноизмерениекакой-то ещефизическойвеличины, связаннойсо среднейкинетическойэнергией молекул.Такой величинойв физике являетсятемпература.Температура— скалярнаяфизическаявеличина, описывающаясостояниетермодинамическогоравновесия(состояния, прикотором непроисходитизменениямикроскопическихпараметров).Как термодинамическаявеличина температурахарактеризуеттепловое состояниесистемы и измеряетсястепенью егоотклоненияот принятогоза нулевое, какмолекулярно-кинетическаявеличинахарактеризуетинтенсивностьхаотическогодвижения молекули измеряетсяих среднейкинетическойэнергией.

E_k =3/2 kT, гдеk = 1,38 • 10^-23Дж/К и называетсяпостояннойБольцмана.

Температуравсех частейизолированнойсистемы, находящейсяв равновесии,одинакова.Измеряетсятемпературатермометрамив градусахразличныхтемпературныхшкал. Существуетабсолютнаятермодинамическаяшкала (шкалаКельвина) иразличныеэмпирическиешкалы, которыеотличаютсяначальнымиточками. Довведения абсолютнойшкалы температурв практикеширокое распространениеполучила шкалаЦельсия (за О°С принята точказамерзанияводы, за 100 °С принятаточка кипенияводы при нормальноматмосферномдавлении).

2. Опытпоказывает,что интенсивностьсветовогопучка, проходящегочерез некоторыекристаллы,например,исландскогошпата, зависитот взаимнойориентациидвух кристаллов.При одинаковойориентациикристалловсвет проходитчерез второйкристалл безослабления.

Если жевторой кристаллповернут на90°, тосвет через негоне проходит.Происходитявлениеполяризации,т. е. кристаллпропускаеттолько такиеволны, в которыхколебаниявектора напряженностиэлектрическогополя совершаютсяв одной плоскости,плоскостиполяризации.Явление поляризациидоказываетволновую природусвета и поперечностьсветовых волн.

Световаяволна – поперечнаяи основнаяхарактеризующаяее векторнаявеличина совершаетколебания вплоскости,перпендикулярнойнаправлениюраспространенияволны. Основнойхар – ой световойволны являетсяэлектр – ийвектор Е, поэтомуего называютсветовым вектором.Плоскостьюколебанийназывают плоскость,в которой колеблетсясветовой вектор.Эта плоскостьколебаний длякаждого излучающегозаряда не можетбыть произвольной,она определяетсянаправлениемраспространенияволны и векторомускорениязаряда. Плоскость,в которой совершаетколебаниявектор индукциимагнитногополя В, называютплоскостьюполяризации(дляописания степениполяризациидостаточнозадать плоскостьколебаний).Свет, у которогосветовой векторколеблетсябеспорядочноодновременново всех направлениях,перпендикулярныхлучу, называетсяестественнымили неполяризованным.

Поляризатор– устройство,выделяющееодно из всехнаправленийколебанийвектора Е. Свет,у которогонаправлениеколебанийвектора Е строгофиксировано,называетсялинейнополяризованным.Под поляризациейсвета понимаютвыделение изестественногосвета световыхколебаний сопределеннымнаправлением.Поляризаторомможет служитьпластина турмалина,вырезаннаяиз кристаллапараллельноего оптическойоси. Действиетурмалиновойпластинкизаключаетсяв том, что онапропускаетколебания,электр – ийвектор которыхпараллеленоптическойоси (колебания,вектор которыхперпендикуляреноптическойоси, почти полностьюпоглощаются.Зависимостьпоказателяпоглощениявещества отнаправленияколебанийвектора Е называетсядихроизмом.Устройство,которое позволяетвыяснить, каковаплоскостьколебанийсвета, называетсяанализатором,который ничемпо конструкциине отличаетсяот поляризатора(разницав функциях).Поляризаторыи анализаторыназывают поляроидами.Если плоскостьколебанийэлектр – оговектора совпадетс оптическойосью поляризатора,то наблюдательувидит свет,в противномслучае светполностьюпоглощаетсякристаллом.

Оптическиактивные вещества– это вещества,проходя черезкоторые у светапроисходитповорот плоскости,зависящий отконцентрацииэтого веществав растворе.

Билет№19

Кипение.Критическаятемпература

1. Испарение— парообразование,происходящеепри любой температуресо свободнойповерхностижидкости.Неравномерноераспределениекинетическойэнергии тепловогодвижения молекулприводит ктому, что прилюбой температурекинетическаяэнергия некоторыхмолекул жидкостиили твердоготела можетпревышатьпотенциальнуюэнергию ихсвязи с другимимолекулами.Большей кинетическойэнергией обладаютмолекулы, имеющиебольшую скорость,а температуратела зависитот скоростидвижения егомолекул, следовательно,испарениесопровождаетсяохлаждениемжидкости. Скоростьиспарениязависит: отплощади открытойповерхности,температуры,концентрациимолекул вблизижидкости.Конденсация— процесс переходавещества изгазообразногосостояния вжидкое. Испарениежидкости взакрытом сосудепри неизменнойтемпературеприводит кпостепенномуувеличениюконцентрациимолекул испаряющегосявещества вгазообразномсостоянии.Через некотороевремя посленачала испаренияконцентрациявещества вгазообразномсостояниидостигнеттакого значения,при которомчисло молекул,возвращающихсяв жидкость,становитсяравным числумолекул, покидающихжидкость зато же время.Устанавливаетсядинамическоеравновесиемежду процессамииспаренияи конденсациивещества. Веществов газообразномсостоянии,находящеесяв динамическомравновесиис жидкостью,называютнасыщеннымпаром. (Паромназывают совокупностьмолекул, покинувшихжидкость впроцессе испарения.)Пар, находящийсяпри давленииниже насыщенного,называютненасыщенным.

Вследствиепостоянногоиспарения водыс поверхностейводоемов, почвыи растительногопокрова, а такжедыхания человекаи животных ватмосферевсегда содержитсяводяной пар.Поэтому атмосферноедавление представляетсобой суммудавления сухоговоздуха инаходящегосяв нем водяногопара. Давлениеводяного парабудет максимальнымпри насыщениивоздуха паром.Насыщенныйпар в отличиеот ненасыщенногоне подчиняетсязаконам идеальногогаза. Так, давлениенасыщенногопара не зависитот объема, нозависит оттемпературы.Эта зависимостьне может бытьвыражена простойформулой,поэтому наоснове экспериментальногоизучения зависимостидавления насыщенногопара от температурысоставленытаблицы, покоторым можноопределитьего давлениепри различныхтемпературах.Давление водяногопара, находящегосяв воздухе приданной температуре,называютабсолютнойвлажностью,или упругостьюводяного пара.Посколькудавление парапропорциональноконцентрациимолекул, можноопределитьабсолютнуювлажностькак плотностьводяного пара,находящегосяв воздухе приданной температуре,выраженнуюв килограммахна метр кубический(р). Большинствоявлений, наблюдаемыхв природе,например быстротаиспарения,высыханиеразличныхвеществ, увяданиерастений, зависитне от количестваводяного парав воздухе, а оттого, насколькоэто количествоблизко к насыщению,т. е. от относительнойвлажности,которая характеризуетстепень насыщениявоздуха водянымпаром.

Принизкой температуреи высокой влажностиповышаетсятеплопередачаи человекподвергаетсяпереохлаждению.При высокихтемпературахи влажноститеплопередача,наоборот, резкосокращается,что ведет кперегреваниюорганизма.Наиболееблагоприятнойдля человекав среднихклиматическихширотах являетсяотносительнаявлажность40—60%. Относительнойвлажностьюназывают отношениеплотностиводяного пара(или давления),находящегосяв воздухе приданной температуре,к плотности(или давлению)водяного парапри той жетемпературе,выраженноев процентах,т. е. = р/р₀ • 100%, или(р = р/р₀ • 100%.Относительнаявлажностьколеблетсяв широкихпределах. Причемсуточный ходотносительнойвлажностиобратен суточномуходу температуры.Днем, с возрастаниемтемпературы,и следовательно,с ростом давлениянасыщенияотносительнаявлажностьубывает, а ночьювозрастает.Одно и то жеколичествоводяного параможет либонасыщать, либоне насыщатьвоздух. Понижаятемпературувоздуха, можнодовести находящийсяв нем пар донасыщения.Точкой росыназывают температуру,при которойпар, находящийсяв воздухе, становитсянасыщенным.При достиженииточки росы ввоздухе илина предметах,с которыми онсоприкасается,начинаетсяконденсацияводяного пара.Для определениявлажностивоздуха используютсяприборы, которыеназываютсягигрометрамии психрометрами.

При кипениипо всему объемужидкости образуютсябыстро растущиепузырьки пара,которые всплываютна поверхность.Температуракипения жидкостиостается постоянной.Это происходитпотому, что всяподводимаяк жидкостиэнергия расходуетсяна превращениеее в пар. В жидкостивсегда присутствуютрастворенныегазы, которыевыделяютсяна дне и стенкахсосуда, а также на взвешенныхв жидкостипылинках. Парыжидкости, которыенаходятсявнутри пузырьков,являютсяненасыщенными.С увеличениемтемпературыдавление насыщенныхпаров возрастаети пузырькиувеличиваютсяв размерах. Поддействиемвыталкивающейсилы они всплывают.Если верхниеслои жидкостиимеют болеенизкую температуру,то в этих слояхпроисходитконденсацияпара в пузырьках.Давление стремительнопадает и пузырькизахлопываются.Захлопываниепроисходитнастолькобыстро, стостенки пузырька,сталкиваясь,производятнечто вродевзрыва. Когдажидкость достаточнопрогреется,пузырьки перестанутзахлопыватьсяи всплывут наповерхность.Жидкость закипит.Зависимостьдавления насыщенногопара от температурыобъясняет,почему температуракипения жидкостизависти отдавления наее поверхность.Кипение начинаетсяпри температуре,при которойдавление насыщенногопара в пузырькахсравниваетсяс давлениемв жидкости. Чембольше внешнеедавление, темвыше температуракипения. У каждойжидкости своятемпературакипения, котораязависит отдавления насыщенногопара. Чем вышедавление насыщенногопара, тем нижетемпературакипения. Критическаятемпература– это температура,при которойисчезают различияв физическихсвойствах междужидкостью иее насыщеннымпаром. Прикритическойтемпературеплотность идавление насыщенногопара становятсямаксимальными,а плотностьжидкости ,находящейсяв равновесиис паром, - минимальной.Особое значениекритическойтемпературысостоит в том,что при температуревыше критическойни при какихдавлениях газанельзя обратитьв жидкость.Газ, имеющийтемпературуниже критической,представляетсобой ненасыщенныйпар.

2. . В однороднойсреде светраспространяетсяпрямолинейно.Об этом свидетельствуютрезкие тени,отбрасываемыенепрозрачнымипредметамипри освещенииих точечнымиисточникамисвета.

уголпадения равенуглу отражения.При переходеиз одной средыв другую преломляютсяи подчиняютсязакону преломленияволн: отношениесинуса углападения к синусуугла преломленияесть величинапостояннаядля двух данныхсред и равнаяотношениюскоростиэлектромагнитныхволн в первойсреде к скоростиэлектромагнитныхволн во второйсредеи называетсяпоказателемпреломлениявторой средыотносительнопервой.

2. Линзойназываетсяпрозрачноетело, ограниченноедвумя сферическимиповерхностями.

Тонкой,если ее толщинамала по сравнениюс радиусамикривизны ееповерхностей,в противномслучае – толстой.

Оптическаясила – это величина,обратная фокусномурасстоянию

D=1/F

Измеряетсяв диоптриях.1 диоптрий –это оптическаясила такойлинзы, фокусноерасстояниекоторой 1 м.

Билет№2

Равноускореннымназываетсядвижение сускорением,постояннымпо модулю инаправлению.Скорость приравноускоренномдвижении вычисляетсякак

.

Отсюдаформула дляпути при равноускоренномдвижении выводитсякак:

Такжесправедливыформулы

,выводимая изуравненийскорости и путипри равноускоренномдвижении.

П

риравномерномпрямолинейномдвижении спостояннойскоростью U вектор скоростив каждой точкенаправлен вдольтраектории.

С

редняяскорость ичисленноезначение мгновенной– равны, притаком движенииускорение аостается величинойпостоянной,причем нормальнаясоставляющаяравна 0.

Еслинаправлениеускорениясовпадает снаправлениемскорости, тодвижение называется- равноускоренным,а если не совпадает– то, равнозамедленным.

• Прямолинейноедвижение, прикотором скоростьтела за любыеравные промежуткивремени изменяетсяна одинаковуювеличину, называетсяравноускореннымпрямолинейнымдвижением.

О

нологичнодля равнозамедленногодвижения сускорениема

2.Явление электромагнитнойиндукции заключаетсяв возникновенииэлектрическоготока в замкнутомэлектропроводящемконтуре приизменениимагнитногопотока черезплощадь этогоконтура. Поправилу Ленца,возникающийв замкнутомконтуре индукционныйток направлентак, что создаваемыйим магнитныйпоток черезплощадь, ограниченнуюконтуром, стремитьсяпрепятствоватьтому изменениюпотока, котороевызывает данныйток. ЯвлениеЭИ находитширокое применениев технике. Оноиспользуетсяв индукционныхгенераторахтока, индукционныхплавильныхпечах, трансформаторах,в счетчикахэлектроэнергиии др

Законэлектромагнитнойиндукции. ПравилоЛенца Мызнаем, чтоэлектрическийток создаётмагнитное поле.Естественновозникаетвопрос: «Возможноли появлениеэлектрическоготока с помощьюмагнитногополя?». Эту проблемурешил Фарадей,открывшийявление электромагнитнойиндукции, котороезаключаетсяв следующем:при всякомизмененииМагнитногопотока, пронизывающегоплощадь, охватываемуюпроводящимконтуром, в нёмвозникаетэлектродвижущаясила, называемаяэ.д.с. индукции.Если контурзамкнут, то поддействием этойэ.д.с. появляетсяэлектрическийток, названныйиндукционньм.Фарадей установил,что э.д.с. индукциине зависит отспособа изменениямагнитногопотока и определяетсятолько быстротойего изменения,т.е.

,ЭДС может возникатьпри изменениимагнитнойиндукции В,приповороте плоскостиконтура, относительномагнитногополя. Знак минусв формуле объясняетсяпо ПравилуЛенца: Индуктивныйток направлентак, что своиммагнитным полемпрепятствуетизменениювнешнего магнитногопотока, порождающегоиндукционныйток. Соотношениеназываетсязаконом электромагнитнойиндукции: ЭДСиндукции впроводникеравна быстротеизменениямагнитногопотока, пронизывающегоплощадь, охватываемуюпроводником.

Явлениесамоиндукции.Явление возникновенияэ.д.с. в том жепроводнике,по которомутечёт переменныйток, называетсясамоиндукцией,а саму э.д.с.называют э.д.с.самоиндукции.Это явлениеобъясняетсяследующим.Переменныйток, проходящийпо проводнику,порождаетвокруг себяпеременноемагнитное поле,которое, в своюочередь, создаётмагнитныйпоток, изменяющийсясо временем,через площадь,ограниченнуюпроводником.Согласно явлениюэлектромагнитнойиндукции, этоизменениемагнитногопотока и приводитк появлениюэ.д.с. самоиндукции.

Найдёмэ.д.с. самоиндукции.Пусть по проводникус индуктивностьюL течёт электрическийток. В моментвремени t₁силаэтого токаравна I₁,а к моментувремени t₂онастала равнойI₂.Тогда магнитныйпоток, создаваемыйтоком черезплощадь ограниченнуюпроводником,в моменты времениt₁ иt₂ соответственноравен Ф1=LI₁и Ф₂=LI₂, а изменениеФмагнитногопотока равноФ= LI₂ —LI₁ =L(I₂ —I₁)= LI,где I=I₂—I₁— изменениесилы тока запромежутоквремени t= t₂ -t₁.Согласно законуэлектромагнитнойиндукции, э.д.с.самоиндукцииравна:

Подставляяв это выраженияпредыдущуюформулу,

Получаем

Итак, э.д.с.самоиндукции,возникающаяв проводнике,пропорциональнабыстроте изменениясилы тока, текущегопо нему. Соотношение представляетсобой законсамоиндукции.

Под действиемэ.д.с. самоиндукциисоздаётсяиндукционныйток, называемыйтоком самоиндукции.Этот ток, согласноправилу Ленца,противодействуетизменению силытока в цепи,замедляя еговозрастаниеили убывание.

Энергиямагнитногополя. Припротеканииэлектрическоготока по проводникувокруг неговозникаетмагнитное поле.Оно обладаетэнергией. Можнопоказать, чтоэнергия магнитногополя, возникающеговокруг проводникас индуктивностьюL, по которомутечёт постоянныйток силой I,равна

Билет№20

Смачиваниеи не смачивание.Капиллярныеявления.

Элементыфотометрии:энергетическиеи фотометрическиевеличины. Законыосвещенности.

Давление.Закон Паскалядля жидкостейи газов. Сообщающиесясосуды.

Физическаявеличина, равнаяотношениюмодуля силы,действующейперпендикулярноповерхностик площади этоповерхности,называетсядавлением.Единица давления– паскаль,равный давлению,производимомусилой в1 ньютон на площадьв 1 квадратныйметр.Все жидкостии газы передаютпроизводимоена них давлениево все стороны.В цилиндрическомсосуде силадавления надно сосударавна весустолба жидкости.Давление надно сосударавно

,откуда давлениена глубине hравно .На стенки сосудадействует такоеже давление.Равенстводавлений жидкостина одной и тойже высоте приводитк тому, что всообщающихсясосудах любойформы свободныеповерхностипокоящейсяоднороднойжидкости находятсяна одном уровне(в случае пренебрежимомалости капиллярныхсил). В случаенеоднороднойжидкости высотастолба болееплотной жидкостибудет меньшевысоты менееплотной.Характернаяособенность,отличающаяжидкость отгаза, состоитв том, что жидкостьна границе сгазом образуетсвободнуюповерхность.Именно по этомувода в сосудезанимает невесть объемсосуда , а газпо всему объёму.Жидкость принимаетформу, при которойплощ её поверхоказываетсяминимальной.Избыточнуюпотенциалэнергию, которойобладают молекулына поверхностижидкости, наз-ютповерхностнойэнергией Отношениеповерхнстнойэнергии к площадиповерхностиназ-ся удельнойповерхностнойэнергией

.В состоянииустойчивогоравновесияпотенциалэнергия минимальна

Сила ,касательнаяк поверхностии перпендикулярнаяучастку периметра.Огранич поверхжидкости-силаповерхностногонатяженияОтношениемодуля силыповерхностногонатяжения кдлине периметра,ограничивающегоповерхностьжидкости, наз-сяповерхностнымнатяжением.

-удельнаяповерхностнаяэнергия, илиже поверхностноенатяжение(где

)

Смачиви несмачив.Жидкость, котораярастекаетсятонкой пленкойпо твердомутелу, наз-ютсмачивающейданное тело.Жидкость, котораяне растекается,а стягиваетсяв каплю, наз-ютне смачивающейэто тело.

С

илаповерхностногонатяженияжидкости награнице с газом ,сила поверхностногонатяженияжидкости награнице с твердымтелом ,сила поверхностногонатяжениятвердого телана границе сгазом .Растеканиежидкости поповерхноститвердого телапроизойдет,если ≥ + ,где -проекциясилы поверхностногонатяжения нагоризонтальнуюповерхность.Уголθ, образованныйнаправлениемсилы поверхнатяж ,действующейпо касательнойк поверх жидкости,с поверх твер.тела, наз-сякраевымуглом.Как видно. Еслиповерх натяжна границежидкость-твердтело меньше,чем на границетв. тело – газ(т.е. ) то

>0, краевойугол острыйи жидкостьсмачивает твердтело. И наоборот.Если же

- > ,то условиеравновесияне может бытьвыполнено, ибоконус не можетбыть большеединицы.Этозначит что жидкполность смачиваеттверд тело.Явление смачиви несмачившироко применяетсяв технике.

Капиллярявления.

-формулавысоты подъемажидкости вкапилляре

-плотностьжидкости, r-радиус капилляра,g-ускорен свобпад,

2)Элементыфотометрии.Потоком излученияназ –ся средняямощность излученияза время, значительнобольшее периодаэлектромагнитныхколебаний.Ф_е=W/t=P

СИ –в ат т

Поверхностнаяплотностьпотока излученияравна отношениюпотока излученияк площади пов-ти,через которуюпроходит этотпоток: I_e=Ф_е/S=P/S=W/(St).Часто эту величинуназ-ют облученностьюи обозначаютE_e.

ТерминПоверхностнаяплотностьпотока излученияаналогичентермину интенсивностьволны, или вастрономии–светимость(Вт/м²)

Фотометрическиевеличины:Световойпоток –мощностьоптическогоизлучения,оцениваемаяпо вызываемомуим световомуощушению.

-свпоток.СИ –люмен.СиласветаI_v–определяетсяотношениемсветовогопотока к телесномууглу ,внутри которогоэтот потокраспространяется .СИ –кандела.

ОсвещенностьE_vсвязываетсветовой потокс площадью тойповерхности,на которую этотпоток падает.Освещенностьв данной точкеповерхностиравна отношениюсветовогопотока, падающегона элементпов-ти, к площадиэтого элемента:

.СИ –люкс

Зак.Освещенности:1)Освещенностьпов-ти, создаваемаяточечным источникомсвета, обратнопропорциональнаквадрату расстоянияот источника

2)Освещенностьповерхностипрямо пропорциональнакосинусу углападения лучей

3) Освещенностьповерхности,создаваемаяточечным источником,прямо пропорциональнасиле светаисточника,косинусу углападения лучейи обратно пропорцквадрату расстоянияот источникадо освещаемойпов-ти(обобщ.зак освещенности)

Билет№21

Оптическиеприборы: лупа,микроскоп,телескоп. Разрешающаяспособностьтелескопа.Фотоаппарат.Диа-, эпи-, и кинопроекты

1

.Каждыйможет легкоразделить телана твердыеи жидкие. Однакоэто делениебудет толькопо внешнимпризнакам. Длятого чтобывыяснить, какимиже свойствамиобладают твердыетела, будем ихнагревать. Однитела начнутгореть (дерево,уголь) — этоорганическиевещества. Другиебудут размягчаться(смола) дажепри невысокихтемпературах— это аморфные.Третьи будутизменять своесостояние принагреваниитак, как показанона графике(рис. 12). Это и естькристаллическиетела. Такоеповедениекристаллическихтел при нагреванииобъясняетсяих внутреннимстроением.Кристаллическиетела— это такиетела, атомы имолекулы которыхрасположеныв определенномпорядке, и этотпорядок сохраняетсяна достаточнобольшом расстоянии.Пространственноепериодическоерасположениеатомов илиионов в кристалленазываюткристаллическойрешеткой.Точки кристаллическойрешетки, в которыхрасположеныатомы или ионы,называютузламикристаллическойрешетки.

Кристаллическиетела бываютмонокристалламии поликристаллами.Монокристаллобладает единойкристаллическойрешеткой вовсем объеме.

Анизотропиямонокристалловзаключаетсяв зависимостиих физическихсвойств отнаправления.Поликристаллпредставляетсобой соединениемелких, различнымобразом ориентированныхмонокристаллов(зерен) и не обладаетанизотропиейсвойств.

Большинствотвердых телимеют поликристаллическоестроение (минералы,сплавы, керамика).

Основнымисвойствамикристаллическихтел являются:определенностьтемпературыплавления,упругость,прочность,зависимостьсвойств отпорядка расположенияатомов, т. е. оттипа кристаллическойрешетки.

Аморфныминазывают вещества,у которых отсутствуетпорядок расположенияатомов и молекулпо всему объемуэтого вещества.В отличие откристаллическихвеществ аморфныевеществаизотропны.Это значит, чтосвойства одинаковыпо всем направлениям.Переход изаморфногосостояния вжидкое происходитпостепенно,отсутствуетопределеннаятемператураплавления.Аморфные телане обладаютупругостью,они пластичны.В аморфномсостояниинаходятсяразличныевещества: стекла,смолы, пластмассыи т. п.

У

пругость— свойство телвосстанавливатьсвою форму иобъем послепрекращениядействия внешнихсил или другихпричин, вызвавшихдеформациютел. Для упругихдеформацийсправедливзакон Гука,согласно которомуупругие деформациипрямо пропорциональнывызывающимих внешнимвоздействиям, где — механическоенапряжение,

— относительноеудлинение, Е— модульЮнга (модульупругости).Упругостьобусловленавзаимодействиеми тепловымдвижениемчастиц, из которыхсостоит вещество.

Пластичность— свойствотвердых телпод действиемвнешних силизменять, неразрушаясь,свою форму иразмеры и сохранятьостаточныедеформациипосле того, какдействие этихсил прекратится.

Лупы-короткофокусныедвояковыпуклыелинзы, сделанныеиз стекла илипластмассы.

f-фокуснрасстоян лизы,D-расстояндо предмета

Микроскоп.Микроскопомназывают оптическийприбор, служащийдля рассматриваниямелких предметов, невидимыхневооруженнымглазом. Микроскопсостоит из двухсобирающихлинз - короткофокусногообъективаи длиннофокусногоокуляра,расстояниемежду которымиможно изменятьпри настройкена резкость.Объектив создаетдействительное,перевернутое,увеличенноепромежуточноеизображение.Окуляр действуеткак лупа, создаваямнимое увеличенноеизображение.

-угловоеувеличениемикроскопа, -расстоян м\узад фокусомобъектива ипередним фокусомокуляра

Телескоп:а)рефлекторы,б)рефракторы

Действиерефлектора-отражающеготелескопа-основано наиспользованиизеркального,отражающегообъектива.Впервыесоздал Ньютон.Ньютон стремилсяустранитьхроиатическуюаберрацию.Свойственнуюлинзам.

В

рефракторе-линзовом телескопеиспользуютсядве системылинз. Оптическуюсистему телескопадля получениямаксимальногоуглового увеличенияконструируюттак. Чтобы заднийфокус объективасовпадал спередним фоуксомокуляра

ДляхарактеристикиобъективателескопавводятвеличинуА, обратнуюпредельномууглу(ее наз-ютразрешающейсилой телескопа)

.Для увеличенияразрешающейспособностителескопа надобрать объективыбольшого диаметра.Другой путь—уменьшениедлины волнырегистрируемогоизлучения.Фотоаппаратпредставляетсобой закрытуюсветонепроницкамеру и системулинз, называемуюобъективом.(состоитиз 2-3х линз, навороченные7-9)Диафрагма—приее помощи получаетсячеткое изображениепредметов,находящихсяна разных расстоянияхот фотоаппарата. Диапроектор-назначениесоздавать наэкране увеличенныеизображенияпрозрачныхрисунков илифоток, зафиксированныхна кадре диафильма.Эпипроектор-получениеизображениязафиксированногона бумаге.(тематакая как вцнире стоит).Кинопроекторотличаетсяот диапроекторалишь тем, чтов нем имеетсямеханическийпрерыватель(обтюратор),который заслоняетобъектив в тотмомент, когдакинопленкапродергиваетсяна 1 кадр. Т.к. сменакадров происходит24 раза в 1с. Глазэти прерыванияне замечает.

Билет№ 22

Элементыспециальнойтеории относительности.Постулаты СТО.Конечностьи предельностьскорости света.Релятивистскийзакон преобразованиескоростей.Релятивистскаядинамика.

1.Каждоетело имеетвполне определеннуюструктуру, оносостоит изчастиц, которыехаотическидвижутся ивзаимодействуютдруг с другом,поэтому любоетело обладаетвнутреннейэнергией. Внутренняяэнергия— это величина,характеризующаясобственноесостояние тела,т. е. энергияхаотического(теплового)движения микрочастицсистемы (молекул,атомов, электронов,ядер и т. д.) иэнергия взаимодействияэтих частиц.Внутренняяэнергия одноатомногоидеальногогаза определяетсяпо формулеU=3/2• т/М• RT.

Внутренняяэнергия теламожет изменятьсятолько в результатеего взаимодействияс другими телами.Существуютдва способаизменениявнутреннейэнергии: теплопередачаи совершениемеханическойработы (например,нагреваниепри трении илипри сжатии,охлаждениепри расширении).

Теплопередача— это изменениевнутреннейэнергии безсовершенияработы: энергияпередаетсяот более нагретыхтел к менеенагретым.Теплопередачабывает трехвидов: теплопроводность(непосредственныйобмен энергиеймежду хаотическидвижущимисячастицамивзаимодействующихтел или частейодного и тогоже тела); конвекция(перенос энергиипотоками жидкостиили газа) иизлучение(перенос энергииэлектромагнитнымиволнами). Меройпереданнойэнергии притеплопередачеявляетсяколичествотеплоты(Q).

Эти способыколичественнообъединеныв закон сохраненияэнергии, которыйдля тепловыхпроцессовчитается так.Изменениевнутреннейэнергии замкнутойсистемы равносумме количестватеплоты, переданнойсистеме, и работы,внешних сил,совершеннойнад системой.U= Q +А, где U— изменениевнутреннейэнергии, Q— количествотеплоты, переданнойсистеме, А— работавнешних сил.Если системасама совершаетработу, то ееусловно обозначаютА'. Тогдазакон сохраненияэнергии длятепловых процессов,который называетсяпервым закономтермодинамики,можно записатьтак: Q = Α'+ U, т. е. количествотеплоты, переданноесистеме, идетна совершениесистемой работыи изменениеее внутреннейэнергии.

При изобарномнагреваниигаз совершаетработу надвнешними силамиΑ' =p(V₁-V₂)= pΔV,где

V₁,и V₂— начальныйи конечныйобъем газа.Если процессне являетсяизобарным,величина работыможет бытьопределенаплощадью фигуры,заключенноймежду линией,выражающейзависимостьp(V)и начальными конечнымобъемом газа(рис. 13).

Рассмотримприменениепервого законатермодинамикик изопроцессам,происходящимс идеальнымгазом.

В

изотермическомпроцессетемпературапостоянная,следовательно,внутренняяэнергия неменяется. Тогдауравнениепервого законатермодинамикипримет вид: Q= А',т. е. количествотеплоты, переданноесистеме, идетна совершениеработы приизотермическомрасширении,именно поэтомутемпературане изменяется.

В изобарномпроцессе газрасширяетсяи количествотеплоты, переданноегазу, идет наувеличениеего внутреннейэнергии и насовершениеим работы:Q = U +А'.

При изохорномпроцессе газне меняет своегообъема, следовательно,работа им несовершается,т. е., А= О,и уравнениепервого законаимеет вид:

Q = U,т. е. переданноеколичествотеплоты идетна увеличениевнутреннейэнергии газа.

Адиабатнымназывают процесс,протекающийбез теплообменас окружающейсредой.Q= 0, следовательно,газ при расширениисовершаетработу за счетуменьшенияего внутреннейэнергии, следовательно,газ охлаждается,Α' =U.Кривая, изображающаяадиабатныйпроцесс, называетсяадиабатой.

Адиабатныйпроцесс. Показательадиабаты.

Адиабатнымназываетсяпроцесс, происходящийпри условииотсутствиятеплообмена.Близким к адиабатномуможет считатьсяпроцесс быстрогорасширенияили сжатиягаза. При этомпроцессе работасовершаетсяза счет изменениявнутреннейэнергии, т.е.

,поэтому приадиабатномпроцессе температурапонижается.Поскольку приадиабатномсжатии газатемпературагаза повышается,то давлениегаза с уменьшениемобъема растетбыстрее, чемпри изотермическомпроцессе.

Процессытеплопередачисамопроизвольноосуществляютсятолько в одномнаправлении.Всегда передачатепла происходитк более холодномутелу. Второйзакон термодинамикигласит, чтонеосуществимтермодинамическийпроцесс, в результатекоторого происходилабы передачатепла от одноготела к другому,более горячему,без каких-либодругих изменений.Этот законисключаетсоздание вечногодвигателявторого рода.

Показательадиабаты. Уравнениесостояния имеетвид PVγ = const.,

где γ = Cp/Cv– показательадиабаты.

Теплоемкостьгаза зависитот условий, прикоторых тепло…

Если газнагреть припостоянномдавлении P,то его теплоемкостьобозначаетсяСV.

Если - припостоянномV,то обозначаетсяCp.

Это значит,что поля покоящихсяи движущихсязарядов, в частностидвижущихсяравномернои прямолинейно,неравноценны.Если обратитьсяк классическомупринципуотносительности,то мы здесьприходим кпротиворечию.Действительно,рассмотримдве инерциальныесистемы отсчетаК и К0, причемпоследняясвязана с движущимсяравномернои прямолинейнозарядом. Согласнопринципуотносительностимы уверены вих механическомравноправии.Но кажетсясомнительнойсимметриясистем отсчетаК и К0 в отношенииэлектромагнитныхявлений, таккак в системеотсчета К есть,кроме электрического,еще и магнитноеполе. Идея эфираоказаласьнесостоятельной.Если бы скоростьсвета былаотносительнойи подчиняласьклассическомузакону сложенияскоростей, тосуществовалбы в вакуумесвет медленныйи быстрый –свет от источников,по-разномудвижущихсяв данной системеотсчета. Ноэкспериментальноизвестно, чтосвет распространяетсяв вакууме содной скоростью,каковы бы нибыли его источники– земные иликосмические,движущиесяили находящиесяв покое относительнолаборатории.Таким образом,следует признатьконечностьи абсолютностьскорости света.Никогда неудавалосьразогнатьчастицы досветовой скорости,несмотря назначительныезатраты энергии.Превращениеэлементарныхчастиц. Установлено,что суммарнаямасса системыисходных элементарныхчастиц не равнасуммарнойсистеме новыхчастиц, образовавшихсяпосле столкновения.Два постулатаСТО: принципотносительностии абсолютнойскорости.

Все инерциальныесистемы отсчетафизическиравноправны– любые физическиепроцессы протекаютв них одинаково(при одних итех же начальныхусловиях). Любаясистема отсчета,которая движетсяотносительноИСО равномернои прямолинейно,так же являетсяинерциальной.ИСО ничем неотличаютсядруг от друга,они полностьюфизическитождественны,и какие бы физическиеопыты ни былипоставленыв данной ИСО,они дадут совершеннотакие же результатыв любой другойИСО. Не существуетабсолютнопокоящейсяИСО или абсолютноравномернодвижущейся,речь может идтитолько о движениии покое относительнодругой ИСО.

Основныепонятия: событиеи ИСО. Событие– физическоеявление, происходящеев какой-либопространственнойточке в некоторыймомент временив избраннойсистеме отсчета.Relativity(от англотносительность).Умножив неравенствоV' ≤ c на выражение1 – V/c, положительноет.к. V

(v' + V/(1 + v'V/c2))≤c. В левойчасти этогонеравенствастоит величинас размерностьюскорости, обладающаяследующимисвойствами:при v'

т.к Е2 – р2с2 =Е02. р = Еv/с2 (релятивистскийимпульс) подставимв предыдущее:Е = γmc2 =

= mc2/√(1 – v2/c2). Следовательноформула длярелятивистскогоимпульса массовойчастицы:

p = γmv = mv/√(1 – v2/c2). Применениеновой, болееобщей физическойтеории к предметнойобласти, гдесправедливаменее общаятеория, должнодать те жерезультаты,что и при использованиирасчетныхсоотношенийпоследней.Единой физическойреальностьюявляетсяэлектромагнитноеполе, а не отдельноэлектр – ое имагнитное поля.

Билет№ 23

устройство

фотоэффекта.

Квантоваягипотеза Планка

Квантоваятеория

Необратимостьтепловых процессов.Второй законтермодинамикии его статическийсмысл. Тепловыемашины и проблемыэкологии.

1.Принцип действиятепловых двигателей.КПД тепловогодвигателя. Рольтепловых машин.

Тепловымдвигателяминазывают машины,в которых внутренняяэнергия топливапревращаетсяв механическуюэнергию. Сегодняодин из самыхраспространенныхтепловых двигателейявляется ДВС.Принцип действиязаключаетсяв том, что энергиятоплива переходитво внутреннююэнергию пара,а пар, расширяясь,совершаетработу. Таквнутренняяэнергия парапревращаетсяв кинетическуюэнергию поршня.

2.Тольков идеальныхусловиях понаяработа равнаработе полезной.Отношениеполезной работык полной называетсяКПД. КПД любогомханизма всегдаменьше 100%.
Прираспространениисвета проявляютсяего волновыесвойства, а привзаимодействиис веществомобнаруживаетсяего прерывистаяструктура,проявляемая,например, прифотоэффекте.Фотоэффектомназываетсявырываниеэлектронавещества поддействиемсвета. Различаютдва вида: внешнийзаключаетсяв испусканииэлектроновс поверхностивещества, внутреннийсвязан с перераспределениемэлектроноватомов по ихсостоянию втвердом теле,при поглощенииим электромагнитногоизлучения.Установлензакон: максимальнаяскорость вылетающихэлектроновзависит отчастоты колебанийэлектромагнитнойволны и растетс увеличениемчастоты. Hv=Aвых+ mV^2/2,где hпостояннаяПланка.

Прииспусканиисвет ведет себяподобно потокучастиц с энергиейE=hv,зависящей отчастоты испускания.Сама световаячастица получиланазвание фотон,или световойквант. Энергияфотона частовыражаетсячерез циклическуючастоту w=2Пv h-=h/2п=1.05*10^-34Дж*с Тогда E= hv=h-w E=mc^2 Тогда m=hv/c^2/Фотон не имеетмассы. Такимобразом p=mc=hv/c=h/лямда.

Наоснове внешнего фотоэффектаработают фотоэлементы(турникет вметро)Фотодиодыдля измеренияраспределениетемпературыслабо нагретыхтел. Солнечныебатареи в космическихаппаратах.

Всемакроскопическиепроцессы вприроде протекаюттолько в одномнаправлении.В обратномнаправленииони самопроизвольнопротекать немогут. Необратимымипроцессаминазываютсятакие процессы,которые могутсамопроизвольнопротекатьтолько в одномнаправлении;в обратномнаправленииони могут протекатьтолько как одноиз звеньевболее сложногопроцесса. Второйзакон термодинамикиуказываетнаправлениевозможныхэнергетическихпревращенийи тем самымвыражаетнеобратимостьпроцессов вприроде. Второйзакон ТД: невозможноперевеститеплоту отболее холоднойсистемы к болеегорячей приотсутствиидругих одновременныхизменений вобеих системахили в окружающихтелах (теплотасама собойпереходитвсегда от горячихтел к болеехолодным). Вхолодильникахохлаждениедостигаетсяза счет совершенияработы. Важностьэтого законасостоит в том,что из негоможно вывестизаключениео необратимостине только процессатеплопередачи,но и другихпроцессов вприроде.

ГипотезаПланка. Планквысказал гипотезуо том , что абсолютночерное телоиспускает ипоглощает светопределеннымипорциями –квантами(quantum –количество).Значение минимальнойпорции энергии– кванта – потеории Планкапрямо пропорциональночастоте света.

Энергиякванта равна:ε γ = hυ. Планкполучил формулуспектральнойсветимости:rυ = (2πυ2/c2)*(hυ/ehυ/(kT) –1).

Билет № 24

Опыты Франкаи Герца. Принципсоответствия.

1. Законывзаимодействияатомов и молекулудается понятьи объяснитьна основе знанийо строенииатома, используяпланетарнуюмодель егостроения. Вцентре атоманаходитсяположительнозаряженноеядро, вокругкоторого вращаютсяпо определенныморбитам отрицательнозаряженныечастицы. Взаимодействиемежду заряженнымичастицаминазываетсяэлектромагнитным.Интенсивностьэлектромагнитноговзаимодействияопределяетсяфизическойвеличиной —электрическимзарядом,который обозначаетсяq.Единица измеренияэлектрическогозаряда — кулон(Кл). 1 кулон — этотакой электрическийзаряд, который,проходя черезпоперечноесечение проводниказа 1 с, создаетв нем ток силой1 А. Способностьэлектрическихзарядов какк взаимномупритяжению,так и к взаимномуотталкиваниюобъясняетсясуществованиемдвух видовзарядов. Одинвид заряданазвали положительным,носителемэлементарногоположительногозаряда являетсяпротон. Другойвид заряданазвали отрицательным,его носителемявляется электрон.Элементарныйзаряд равене=1,6•10^-19Кл.Заряд телавсегда представляетсячислом, кратнымвеличинеэлементарногозаряда:q=e(N_p-N_e)где N_p— количествоэлектронов,N_e— количествопротонов.Полныйзаряд замкнутойсистемы(в которуюне входят зарядыизвне), т. е.алгебраическаясумма зарядоввсех тел остаетсяпостоянной:q₁+ q₂+ ...+q_n=const.Электрическийзаряд не создаетсяи не исчезает,а только переходитот одного телак другому. Этотэкспериментальноустановленныйфакт называетсязаконом сохраненияэлектрическогозаряда.Никогда и нигдев природе невозникает ине исчезаетэлектрическийзаряд одногознака. Появлениеи исчезновениеэлектрическихзарядов нателах в большинствеслучаев объясняетсяпереходамиэлементарныхзаряженныхчастиц— электронов— от однихтел к другим.

Электризация— это сообщениетелу электрическогозаряда. Электризацияможет происходить,например, присоприкосновении(трении) разнородныхвеществ и приоблучении. Приэлектризациив теле возникаетизбыток илинедостатокэлектронов.Вслучае избыткаэлектроновтело приобретаетотрицательныйзаряд, в случаенедостатка— положительный.

Законывзаимодействиянеподвижныхэлектрическихзарядов изучаетэлектростатика.Основнойзакон электростатикибыл экспериментальноустановленфранцузскимфизиком ШарлемКулоном и читаетсятак. Модульсилы взаимодействиядвух точечныхнеподвижныхэлектрическихзарядов в вакуумепрямо пропорционаленпроизведениювеличин этихзарядов и обратнопропорционаленквадрату расстояниямежду ними.

F= k• q₁q₂/r²,где q₁и q₂—модули зарядов,r— расстояниемежду ними,k —коэффициентпропорциональности,зависящий отвыбора системыединиц, в СИk= 9 • 10⁹Н •м²/Кл².Величина,показывающаяво сколько разсила взаимодействиязарядов в вакуумебольше, чем всреде, называетсядиэлектрическойпроницаемостьюсреды ε.Для среды сдиэлектрическойпроницаемостьюε законКулона записываетсяследующимобразом: F=k• q₁q₂/(ε•r²)

Вместо коэффициентаkчасто используетсякоэффициент,называемыйэлектрическойпостоянной ε₀.Электрическаяпостояннаясвязана скоэффициентомkследующимобразомk =1/4πε₀и численноравна ε₀=8,85• 10^-12Кл/Н •м².

Сиспользованиемэлектрическойпостояннойзакон Кулонаимеет вид:F=(1/4πε₀ )•(q₁q₂/r²)Взаимодействиенеподвижныхэлектрическихзарядов называютэлектростатическим,или кулоновским,взаимодействием.Кулоновскиесилы можноизобразитьграфически(рис. 14, 15).

Кулоновскаясила направленавдоль прямой,соединяющейзаряженныетела. Она являетсясилой

притяженияпри разныхзнаках зарядови силой отталкиванияпри одинаковыхзнаках.

2.Слово «атом»в переводе сгреческогоозначает«неделимый».Под атомомдолгое время,вплоть до началаXX в., подразумевалимельчайшиенеделимыечастицы вещества.К началуXX в. внауке накопилосьмного фактов,говорившихо сложном строенииатомов.

Большиеуспехи в исследованиистроения атомовбыли достигнутыв опытах английскогоученого ЭрнестаРезерфордапо рассеяниюа- частиц припрохождениичерез тонкиеслои вещества.В этих опытахузкий пучокα-частиц,испускаемыхрадиоактивнымвеществом,направлялсяна тонкую золотуюфольгу. За фольгойпомещалсяэкран, способныйсветиться подударами быстрыхчастиц. Былообнаружено,что большинствоα-частицотклоняетсяот прямолинейногораспространенияпосле прохожденияфольги, т. е.рассеивается,а некоторыеα-частицывообще отбрасываютсяназад. Рассеяниеα-частицРезерфордобъяснил тем,что положительныйзаряд нераспределенравномернов шаре радиусом10^-10 м,как предполагалиранее, а сосредоточенв центральнойчасти атома— атомномядре. При прохожденииоколо ядраα-частица,имеющая положительныйзаряд, отталкиваетсяот него, а припопаданиив ядро— отбрасываетсяв противоположномнаправлении.Так ведут себячастицы, имеющиеодинаковыйзаряд, следовательно,существуетцентральнаяположительнозаряженнаячасть атома,в которойсосредоточеназначительнаямасса атома.Расчеты показали,что для объясненияопытов нужнопринять радиусатомного ядраравным примерно10^-15μ.Резерфордпредположил,что атом устроенподобно планетарнойсистеме. Сутьмодели строенияатома по Резерфордузаключаетсяв следующем:в центре атоманаходитсяположительнозаряженноеядро, в которомсосредоточенався масса, вокругядра по круговыморбитам набольших расстоянияхвращаютсяэлектроны (какпланеты вокругСолнца). Зарядядра совпадаетс номеромхимическогоэлемента втаблицеМенделеева.Планетарнаямодель строенияатома по Резерфордуне смогла объяснитьряд известныхфактов:электрон,имеющий заряд,должен за счеткулоновскихсил притяженияупасть на ядро,а атом— это устойчиваясистема; придвижении покруговой орбите,приближаяськ ядру, электронв атоме долженизлучатьэлектромагнитныеволны всевозможныхчастот, т. е.излучаемыйсвет должениметь непрерывныйспектр, на практикеже получаетсяиное:электроныатомов излучаютсвет, имеющийлинейчатыйспектр. Разрешитьпротиворечияпланетарнойядерной моделистроения атомапервым попыталсядатский физикНильс Бор.Воснову своейтеории Борположил двапостулата.Первый постулат:атомная системаможет находитьсятолько в особыхстационарныхили квантовыхсостояниях,каждому изкоторых соответствуетсвоя энергия;в стационарномсостоянии атомне излучает.

Это означает,что электрон(например, ватоме водорода)может находитьсяна несколькихвполне определенныхорбитах. Каждойорбите электронасоответствуетвполне определеннаяэнергия.

Второй постулат:при переходеиз одногостационарногосостояния вдругое испускаетсяили поглощаетсяквант электромагнитногоизлучения.Энергияфотона равнаразности энергийатома в двухсостояниях:hv= Е_m– Ε_n;h= 6,62 • 10^-34Дж •с, где h— постояннаяПланка.

При переходеэлектрона сближней орбитына более удаленную,атомная системапоглощаетквант энергии.При переходес более удаленнойорбиты электронана ближнююорбиту по отношениюк ядру атомнаясистема излучаетквант энергии.Принципсоответствия:применениеновой, болееобщей физическойтеории к предметнойобласти, гдесправедливаменее общаяфизическаятеория, должнодать те жерезультаты,что и при использованиирасчетныхсоотношенийпоследней.

ОпытФранка и Герца.В1913г., исследовалисьстолкновенияэлектроновс атомами ртути.В стекляннойтрубке находилисьпары ртути.Электроны, вылетевшиеиз катода ,нагреваемогоЭл. Током, ускоряютсяэл. полем м\укатодом К исеткой С. Ихкинетическаяэнергия придостижениясетки равнаработе эл поляeU (e-зарядэлектрона, U-ускоряющеенапряжение).М\у сеткой Си анодом А электронытормозятсяэл полем, созданнымбатарее G2.Напряжением\у сеткой С ианодом А =0,5в.

Пока напряжением\у сеткой икатодом непревосходит4,9в, возрастаниенапряжениясопровождаетсяувеличениемсилы тока вцепи. Резкоеуменьшениесилы тока вцепи анода придостижениинапряж 4,9в, м\укатодом и сеткойзаставляетсделать выводо том , что электроны,обладающиекинетич энергией4,9в, полностьютеряют ее врезультатестолкновенийс атомами ртути.Исходя из этихрезультатовможно сделатьвывод, что разностьэнергий первоговозбужденногостационарногосостояния аомартути Е₂и основногостацион состоянияЕ₁ равна4,9в Е₂-Е₁=4.9в

Наблюденияпоказали, чтопока напряжением\у катодом исеткой

Билет№ 25

Нет ЛиниинапряженностиСпонтанноеи индуцированноеизлучение.Лазеры и ихприменение.

1. Главноесвойствоэлектрическогополя — действиеего на электрическиезаряды с некоторойсилой.

Электрическоеполе неподвижныхзарядов называютэлектростатическим.Оно не меняетсясо временем.Электростатическоеполе создаетсятолько электрическимизарядами.

Напряженностьэлектрическогополя. Электрическоеполе обнаруживаетсяпо силам, действующимна заряд.

Е

слипоочереднопомещать в однуи ту же точкуполя небольшиезаряженныетела и измерятьсилы, то обнаружится,что сила, действующаяна заряд состороны поля,прямо пропорциональнаяэтому заряду.Действительно,пусть полесоздаетсяточечным зарядомq₁.Согласно законуКулона на зарядq₂действует сила,пропорциональнаязаряду q₂.Поэтому отношениесилы, действующейна помещаемыйв данную точкуполя заряд, кэтому зарядудля каждойточки поля независит отзаряда и можетрассматриватьсякак характеристикаполя. Этухарактеристику называют напряженностьюэлектрическогополя. Подобносиле, напряженностьполя—векторнаявеличина;ее обозначаютбуквой Е.Если помещенныйв поле зарядобозначитьчерез q

вместо q₂тонапряженностьбудет равна:

Напряженностьполя равнаотношению силы,с которой поледействует наточечный заряд,к этому заряду.

О

тсюдасила, действующаяна заряд qсо стороныэлектрическогополя, равна:

Напряженность поля в единицахСИ можно выразить,в ньютонах накулон (Н/Кл).

.Излучение,испускаемоепри самопроизвольномпереходе атомаиз одного состоянияв другое, называетсяспонтанным(спонтанноеизлучениеразных атомовнекогерентное).Переход электронас верхнегоэнергетическогоуровня на нижнийс излучениемкванта можетпроисходитьпод влияниемвнешнегоэлектромагнитногополя с частотой,равной собственнойчастоте перехода– индуцированноеизлучение.Вероятностьиндуцированногоизлучения резковозрастаетпри совпадениичастоты электромагнитногополя с собственнойчастотой атома,возникающегопри переходена более низкийуровень. Значит, в результатевзаимодействиявозбужденногоатома с фотоном,частота которогоравна частотеперехода, получаетсядва совершенноодинаковыхпо энергии инаправлениюдвижения фотона.В итоге получаетсярезультирующаяволна с амплитудойбольшей, чему падающей.Особенностьюиндуцированногоизлученияявляется то,что оно монохроматичнои когерентно.Именно этосвойствоиндуцированногоизлученияположено воснову устройствалазеров. Длятого, что бымощность излученияувеличиласьпосле прохождениячерез вещество,больше половиныатомов веществадолжно находитьсяв возбужденномсостоянии.Состояниевещества, вкотором меньшеполовины атомовнаходится ввозбужденномсостоянии,называетсясостояниемс нормальнойнаселенностьюэнергетическихуровней. Состояние,при которомбольше половиныатомов находитсяв возбужденномсостоянии,называют состояниемс инверснойнаселенностьюэнергетическихуровней. Оптическийквантовыйгенератор –лазер. Системаатомов с инверснойнаселенностьюэнергетическихуровней способнане только усиливать,но и генерироватьэлектромагнитноеизлучение. Дляработы в режимегенераторанужна положительнаяобратная связь,при которойчасть сигналас выхода подаетсяна вход. Дляэтого активнаясреда, в которойсоздаетсяинверснаянаселенностьуровней, располагаетсяв резонаторе,состоящем издвух параллельныхзеркал. Процессперевода атомовиз основногов возбужденноесостояниеназывают накачкой,используемуюдля этого лампу– лампой накачки.Лазеры используютсядля обработкиматериаловв хирургии, новый методполученияголографии,в связи, участиев термоядерномсинтезе, лазернаялокация.

Билет№ 26

Эквипотенциальныеповерхности.Связь междунапряженностьюи разностьюпотенциалов

Ядерныесилы. Энергиясвязи ядра.Удельная энергиясвязи и прочностьядер

1.Пустьв электрическомоднородномполе с напряженностьювектор Е происходитперемещениезаряда по линиинапряженностина расстояниедельта d=d1-d2,тогда работаравна A=F(d1-d2)=qE(d1-d2).Из механикиизвестно, чтопри перемещениимежду двумяточками вгравитационномполе работасилы тяжестине зависит оттраекториидвижения тела.Силы гравитационногои электростатическоговзаимодействийимеют одинаковуюзависимостьот расстояния.Векторы силынаправленыпо прямой,соединяющейточечные тела.Отсюда следует,что и при перемещениизаряда в электрическомполе из однойточки в другуюработа силэлектрическогополя не зависитот траекториидвижения. Работысил электростатическогополя по замкнутойтраекторииравна нулю.Поле, работасил которогопо замкнутойтраекторииравна нулю,называетсяпотенциальным.И гравитационноеполе, и полеэлектростатическоеявляютсяпотенциальнымиполями.

При перемещенииэлектрическогозаряда в электростатическомполе работасил равнапроизведениюзаряда на разностьпотенциаловначальной иконечной точектраекториидвижения заряда..Так как работасил электростатическогополя при перемещениизаряда из однойточки пространствав другую независит оттраекториидвижения зарядамежу этимиточками, торазность потенциаловявляется величиной,не зависящейот траекториидвижения заряда.Следовательно,разность потенциаловможет служитьэнергетическойхарактеристикойэлектростатическогополя. Единицаразности потенциаловназываетсявольтом. Еслипотенциалэлектростатическогополя на бесконечнобольшом расстоянииот точечногоэлектрическогозаряда в вакуумепринимаетсяравным нулю,то на расстоянииrот заряда онопределяетсяпо формулефи=k/q/r.Отношениеработы А, совершаемыйлюбым электрическимполем при перемещениизаряда из однойточки поля вдругую, к значениюэтого заряданазываетсянапряжениемежду этимиточками U=A/q.Отсюда работасил электрическогополя при перемещениизаряда равнапроизведениюнапряженияUмежду точкамина заряд qА=q*U.В электростатическомполе напряжениемежду двумялюбыми точкамиравно разностипотенциаловэтих точек.U12=фи1-фи2.Напряжениехарактеризуетэлектрическоеполе, котороесоздает ток.Напряжениепоказывает,какую работусовершитэлектрическоеполе при перемещениимежу точкамиполя заряда.N=A/t A=N*t U=N*t/q = N/I. Связьнапряженияс напряженностьюполя. При перемещенииположительногозаряда по линиинапряженностиоднородногополя на в 1 Клрасстояниед кулоновскаясила совершаетработу A-F*d=qEd A=U*q qEd=Uq U=Ed E=U/d.Потенциал.Потенциал поляточечногозаряда.

Р

аботапри перемещениизаряда в однородномэлектростатическомполе. Однородноеполе создают,например, большие металлическиепластины, имеющиезаряды противоположногознака. Это поледействуетна заряд спостояннойсилой F=qE.

Пустьпластины расположенывертикальнолевая пластинаВзаряженаотрицательно, а правая D— положительно.Вычислим работу,совершаемуюполем при перемещенииположительногозаряда qиз точки1, находящейсяна расстоянииd₁ отпластины В,в точку 2, расположенную на расстоянииd₂d₁от тойже пластины.

Т

очки1 и2лежат на однойсиловой линии.На участке пути∆d=d₁—d₂электрическоеполе совершитположительную работу: A=qE(d₁—d₂).Этаработа не зависитот формы траектории.Потенциаломэлектростатическогополя называютотношение

потенциальнойэнергии зарядав поле к этомузаряду.

Согласноданному определениюпотенциалравен:

Разностьпотенциалов.Подобно потенциальнойэнергии, значениепотенциалав данной точкезависит отвыбора нулевогоуровня дляотсчета потенциала.Практическоезначение

имеетне сам потенциалв точке, а изменениепотенциала,которое независит отвыбора нулевогоуровня отсчетапотенциала.Таккак потенциальнаяэнергия

W

_p=qφто работа равна:

Р

азностьпотенциаловравен:

Разностьпотенциалов(напряжение)между двумяточками равнаотношениюработы поляпри перемещениизаряда из начальнойточки в конечнуюк этому заряду. Разностьпотенциаловмежду двумяточками равнаединице, еслипри перемещениизаряда в1 Кл изодной точкив другую электрическоеполе совершаетработу в 1Дж. Эту единицуназывают вольтом(В).

2. Ядернаямодель атома.Опыты Резерфордапо рассеяниюα – частиц.

Составатомного ядра.ЭкспериментыРезерфордапоказали, чтоатомы имеюточень малоеядро, вокругкоторого вращаютсяэлектроны. Посравнению сразмерами ядра,размеры атомовогромны и, посколькупрактическився масса атомазаключена вего ядре, большаячасть объёмаатома фактическиявляется пустымпространством.Атомное ядросостоит изнейтронов ипротонов.Элементарныечастицы, образующиеядра (нейтроныи протоны) —называютсянуклонами.Протон (ядроатома водорода)обладаетположительнымзарядом +е, равнымзаряду электронаи имеет массув 1836 раз большемассы электрона.Нейтрон —злектрическинейтральнаячастица с массойпримерно равной1839 масс электрона.

Количествопротонов Z вядре нейтральногоатома равночислу электроновв его электроннойоболочке иопределяетего заряд, равный+Ze. Число Z называетсязарядовымчислом и определяетпорядковыйномер химическогоэлементапериодическойсистемы Менделеева.N — число нейтроновв ядре, А — массовоечисло, равноесуммарномуколичествупротонов Z инейтронов N вядре. Ядро атомаобозначаетсятем же символом,что и химическийэлемент, снабжаясьдвумя индексами(например,

),из которыхверхний обозначаетмассовое, анижний зарядовоечисло.

Изотопаминазываютсяядра с одними тем же зарядовымчислом и различнымимассовымичислами.Большинствохимическихэлементов имеетнесколькоизотопов. Ониобладают одинаковымихимическимисвойствамии занимают одноместо в таблицеМенделеева.Например, водородимеет три изотопа:протий (

),дейтерий (

)и тритий (

).У кислородавстречаютсяизотопы с массовымичислами А = 16, 17,18. В подавляющембольшинствеслучаев изотопыодного и тогоже химическогоэлемента обладаютпочти одинаковымифизическимисвойствами(исключениесоставляют,например, изотопыводорода)

Приближённоразмеры ядрабыли определеныв опытах Резерфордапо рассеянию-частиц.Наиболее точныерезультатыполучаютсяпри изучениирассеяниябыстрых электроновна ядрах. Оказалось,что ядра имеютпримерно сферическуюформу и её радиусзависит отмассового числаА по формуле

м.

Эквипотенциальныеповерхности.Поверхность,во всех точкахкоторой потенциалэл. поля имеетодинаковоезначение, наз-сяэквипотенциальнойповерхностью.Междудвумя любымиточками наэквипот. поверхностиразность потенциалов=0, поэтому работасил электрическогополя при любомперемещ зарядапо эквипотпов-ти =0. Эквипот пов-ти однородногоэлектирческогополя представляютсобой плоскости,перпендикулярныелиниям напряженности.

2)Фактсуществованияустойчивыхатомных ядерсвидетельствуето действиивнутри атомныхядер могучихсил притяжения–ядерныесилы.Ядерные силыне зависят отналичия илиотсутствияэлектрич зарядау частиц.

Суммаэнергий свободныхпротонов инейтроновбольше энергиисоставленногоиз них ядраm_яp+Nm_n.Минимальнаяэнергия Е_СВ,которуюнужно затратитьдля разделенияатомного ядрана сост егонуклоны, наз-сяэнергиейсвязи ядра.Е_СВ=(Zm_p+Nm_n-M)*931,5

Отношениеэнергии связиядра Е_СВк массовомучислу А наз-сяудельнойэнергиейсвязинуклонов вядре. Удельнаяэнергия связинуклолнов вядре в сотнитысяч раз превосходитэнергию связиэлектроновв атомах.Связь междунапряженностьюи разностьюпотенциалов.

Воднородномполе

может быь любым.Если ,то

Билет №27

Закон радиоактивногораспада.

1.Проводникии диэлектрикив электрическомполе.

Проводники– тела, вкоторых существуютсвободныезаряды, не связанныес атомами. Подвоздействиемэл. поля зарядымогут двигаться,порождая электроток.Если проводниквнести в электрическоеполе, то положительнозаряды движутсяпо направлениювектора напряженности,а отрицательнозаряженныев противоположномнаправлении.В результатена поверхноститела появляютсяиндуктивныезаряды:

Напряженностьполя внутрипроводника= 0. Проводниккак бы разрываетсиловые линиинапряженностиэлектрическогополя. Диэлектрики-вещества, вкоторых положительныеи отрицательныезаряды связанымежду собойи нет свободныхзарядов. Вэлектрическомполе диэлектрикполяризуется.

Внутри диэлектрикасуществуетэлектрическоеполе, но ономеньше электрическогополя вакуумаEв ε раз.Диэлектрическаяпроницаемостьсреды εравна отношениюнапряженностиэлектрическогополя в вакуумек направлениюэлектрическогополя в диэлектрикеε=E0/E

2. Радиоактивностьпредставляетсобой самопроизвольныйпроцесс, происходящийв атомах радиоактивныхэлементов. Этоявление определяетсякак самопроизвольноепревращениенеустойчивогоизотопа одногохимическогоэлемента визотоп другого;при этом происходитиспусканиеэлектронов,протонов, нейтроновили ядер гелия.Виды: гамма-лучи – это оченькороткиеэлектромагнитныеволны. Их длинаот 10^-10 до 10^-13 м. Скоростьих распространенияоколо скоростисвета. Бета –лучи. Природабета лучей былаустановленараньше всех– в 1899 году. По ихотклонениюв электрическоми магнитныхполях был измеренудельный заряд.Оказалось, чтоон такой же каку электрона.Значит беталучи -–это электроны,движущиесяс огромнымискоростями,очень близкимик скоростисвета. Альфа– частицы. Знакзаряда у нихположительный.Это ядро атомовгелия. Значитее заряд 2е, амасса 4 а.е.м.Вылетающиеиз радиоактивныхядер альфачастицы имеютбольшие скорости,достигающиедесятых долейскорости света,значит обладаютбольшой энергией.Их свойства– это проникающаяи ионизирующая.

Излучениевызывает ионизациюатомов и молекули это приводитк изменениюих химическойактивности.Для харак4теристикивоздействияизлучениявводится понятиепоглощеннаядоза излучения.D=E/m.(грей). Самойпервой единицейдозы излучениябыл рентген,он определяетсяпо ионизации,производимойизлучением.1 рентген определяютсякак дозу рентгеновскогоили гамма –излучения прикоторой 1 кгвоздуха поглощаетэнергию 0,878 * 10^-2.1Р=0,01 Гр.

-законрадиоактивногораспада. N₀-начальноекол-во радиоактивныхядер, t-некоторыйпроизвольныймомент времени,N-числоядер не испытавшихрас

пад,Т_1/2-постояннаявеличина, зависящаяот свойстврадиоактивногоизотопа- наз-сяпериодом полураспада.АктивностьюобразцаА наз-ся числораспадов атомныхядер, происходящихза 1с

. СИ –беккерель=активностирадионуклида,в котором за1с происходитодин акт распада.

Билет №28

1.Электроемкость.Конденсаторы.Емкость плоскогоконденсатора.

Напряжение между двумяпроводникамипропорциональноэлектрическимзарядам, которыенаходятся напроводниках.Если зарядыудвоить, тонапряженностьэлектрическогополя станетв 2 раза больше,следовательно,в 2 раза увеличитсяи работа, совершаемаяполем приперемещениизаряда, т. е. в2 раза увеличитсянапряжение.Поэтому отношениезаряда одногоиз проводников к разностипотенциаловмежду этимпроводникоми соседним независит отзаряда. Оноопределяетсягеометрическимиразмерамипроводников,их формой ивзаимнымрасположением,а также электрическимисвойствамиокружающейсреды (диэлектрическойпроницаемостьюε). Этопозволяетввести понятиеэлектроемкостидвух проводников.

Э

лектроемкостьюдвух проводниковназывают отношениезаряда одногоиз проводниковк разностипотенциаловмежду этимпроводникоми соседним:

Иногдаговорят обэлектроемкостиодного проводника.Это имеет смысл,если проводникявляется уединенным,т. е. расположенна большом посравнению сего размерамирасстоянииот другихпроводников.Так говорят,например, оемкости проводящегошара. При этомподразумевается,что роль другогопроводникаиграют удаленныепредметы,расположенныевокруг шара.

Электроемкостьдвух проводниковравна единице,если при сообщенииим зарядов1Кл междуними возникаетразность потенциалов1 В. Этуединицу называютфарад(Ф);

1 Ф=1 Кл/В.

Конденсатор.Большой электроемкостьюобладают системыиз двух проводников,называемыеконденсаторами.Конденсаторпредставляетсобой двапроводника,разделенныеслоем диэлектрика,толщина которогомала по сравнениюс размерамипроводников.Проводникив этом случаеназываютсяобкладкамиконденсатора.

2.Емкостьплоскогоконденсатора.Рассмотримплоский конденсатор,заполненныйоднороднымизотропнымдиэлектрикомс диэлектрическойпроницаемостью,у которогоплощадь каждойобкладки S ирасстояниемежду ними d.Емкость такогоконденсаторанаходится поформуле:

гдеε –диэлектрическаяпроницаемостьсреды, S– площадь обкладок,d– расстояниемежду обкладками.Из этогоследует, чтодля изготовленияконденсаторовбольшой ёмкостинадо увеличитьплощадь обкладоки уменьшатьрасстояниемежду ними.

ЭнергияWзаряженногоконденсатор:

или

Конденсаторыприменяютсядля накопленияэлектроэнергиии использованияеё при быстромразряде (фотовспышка),для разделенияцепей постоянногои переменноготоков, в выпрямителях,колебательныхконтурах идругих радио-электронныхустройствах.В зависимостиот типа диэлектрикаконденсаторыбывают воздушные,бумажные,слюдяные.Применениеконденсаторов.Энергия конденсатораобычно не оченьвелика — неболее сотенджоулей. К томуже она не сохраняетсядолго из-занеизбежнойутечки заряда.Поэтому заряженныеконденсаторыне могут заменить,например,аккумуляторыв качествеисточниковэлектрическойэнергии.

Ониимеют одно исвойство:конденсаторымогут накапливатьэнергию болееили менее длительноевремя, а приpазрядке через цепьмалого coпpoтивления они отдаютэнергию почтимгновенно.Именно этосвойствоиспользуютсяшироко на практике.Лампа-вспышка,применяемаяв фотографии,питаетсяэлектрическимтоком разрядаконденсатор.Возбуждениеатома–в результатевзаимодействияс быстрой заряженнойчастицей электронполучаетдополнительнуюэнергию и переходитна один из удаленныхот ядра энергетическихуровней, илисовсем покидаетатом –ионизацияатома Длиннапробегачастицы зависитот её заряда,массы, начальнойэнергии, а такжеот свойствсредыПроникающуюспособностьбета- частицобычно характеризуютминимальнойтолщиной слоявещества, полностьюпоглощающеговсе бета- частицыАльфа-частицы, обладающиезначительнобольшей массой,чем бета- частицы,при столкновенияхс электронамиатомных оболочекиспытываюточень небольшиеотклонения от своего первонычнаправления.Пробеги альфа-частиц в еществеочень малы.Нейтроны,не имеющие элзаряда, придвижении ввещстве невзаимодействуютс электроннымиоболочкамиатомов.Гамма-кванты взаимодействуютв основном сэлектроннымиоболочкамиатомов, передаваячасть своейэнергии электронам–это явленияфотоэффекта,эффекта Комптона,ил рождениеэлетронно-позитронныхпар. Потокигамма- квантови нейтронов–наиболеепроникающиевиды ионизирующихизлучений,поэтому привеншнем облученииони представляютдля человеканаиб опасность.Поглощеннаядоза излучения,равная отношениюэнергии, переданнойионизир излучениемвеществу, кмассе вещ-ва:D=E/m.СИ –1грей=1дж/кг.Отношениепоглощеннойдозы излученияко времениоблученияназ-ся мощностьюдозыизлучения:D=d=D/t.СИ – Грей в секундуПоглощеннаядоза D,умноженнаяна коэффициенткачества k,характеризуетбиологическоедействие поглощдозы и наз-сяэквивалентнойдозойH: H=DkСИ –зивертМетодфотоэмульсий.Быстрая заряженнаячастица придвижении вслое фотоэмульсиив результатеионизациисоздает вдольтраекториисвоего движенияцентры скрытогоизображения.По толщинеследа в фотоэмульсиии его длинеможно определитьзаряд частицыи её энергиюСцинтилляционныесчетчики.Процесс преобразованиякинетическойэнергии быстройзаряженнойчастицы в энергиюсветовой вспышкиназ-ся сцинилляциейВ совремменыхсцинт счетчикахрегистрациясветовых вспышекпроизводитсяс помощью приборов,в которых засчет использованияявления фотоэффектаэнергиясветовойвспышки в кристаллепреобоазуетсяв импульс элтока. КамераВильсона.Для выполненияточечных измеренийфизическиххарактеристикрегистрируемыхчастиц камеруВильсона помещаютв постоянноемагнитноеполе, Трекичастиц,движв маг поле,оказываютсяискривленными.Радиус кривизнытрека зависитот скоростидвижения частиы,ее массы и заряда.При известнойиндукции магполя эти хар-кичсиц могутбыть определеныпо радийсамкривизны треков.

Пузырьковаякамера.В камере находитсяжидкость(жидкийводород, пропан,ксеон) притемпературеблизкой к кипению.Быстрые заряжчастицы черезмаленькое встенке камерыпроникают вее рабочийоюъем и образуютна своем путицепочку иоеов.И в этот моментдавление резкопонижают ижидкость переходитв перегретоесостояние.Ионы, вдольпути частицы,обладают избыточкинетич энергией,за счет которойтемпературав микроскопичобъеме вблизикаждого ионаповышается,вскипает, иобразуютсяпузырьки паравдоль траектории.Пуз камеруобычно помещаютв постоян магполе. Газоразрядныесчетчики.Для регистрациибыстрых заряж.частиц и гамма-квантов применяютсчетчики Гейгера–Мюллера.Ионизационнаякамера представляетсобой цилиндрическийконденсатор,между электродамикоторого находитсявоздух илидругой газ. Спомощью ионкамер можнорегистрироватьлюбые видыядерных излучений.Для измерениядоз гамма- квантовполуч человекомиспользуютдозиметры, поформе и размерам–авторучка.

Билет№ 29

Электрическимтоком называютупорядоченное(направленное) движение заряженныхчастиц.

Электрическийток возникаетпри упорядоченномперемещениисвободныхэлектроновили ионов. Еслиперемещатьнейтральноев целом тело,то, несмотряна упорядоченноедвижение огромногочисла электронови атомных ядер,электрическийток не возникнет.Полный заряд,переносимыйчерез любоесечение проводника,будет при этомравным нулю,так как зарядыразных знаковперемещаютсяс одинаковойсредней скоростью.

Электрическийток имеетопределенноенаправление.Занаправлениетока принимаютнаправлениедвижения положительнозаряженныхчастиц.Если ток образовандвижениемотрицательнозаряженныхчастиц, тонаправлениетока считаютпротивоположнымнаправлениюдвижения частиц.

Электродвижущаясила в замкнутомконтуре представляетсобой отношениеработы стороннихсил при перемещениизаряда вдольконтура к заряду:

Э

лектродвижущуюсилу выражаютв вольтах.

Электродвижущаясила гальваническогоэлементаесть работасторонних силпри перемещенииединичногоположительногозаряда внутриэлемента отодного полюсак другому.

Сопротивлениеисточника частоназываютвнутреннимсопротивлениемв отличие отвнешнегосопротивленияRцепи.В генератореr— этосопротивлениеобмоток, а вгальваническомэлементе —сопротивлениераствора электролитаи электродов.ЗаконОма для замкнутойцеписвязываетсилу тока вцепи, ЭДС и полноесопротивлениеR+rцепи.

Произведениесилы тока исопротивленияучастка цепичасто называютпадениемнапряженияна этом участке.Таким образом,ЭДС равна суммепадений напряженийна внутреннеми внешнем участкахзамкнутойцепи. Обычнозакон Ома длязамкнутойцепи записываютв форме:

где R– сопротивлениенагрузки, ε–эдс, r-внутреннеесопротивление.

Силатока в полнойцепи равнаотношению ЭДСцепи к ее полномусопротивлению.

Сила токазависит от трехвеличин: ЭДСε, сопротивленийRи rвнешнего ивнутреннегоучастков цепи.Внутреннеесопротивлениеисточникатока не оказываетзаметноговлияния на силутока, если ономало по сравнениюс сопротивлениемвнешней частицепи (R>>r).При этом напряжениена зажимахисточникаприблизительноравно ЭДС:

U=IR≈ε.

При короткомзамыкании,когда R→0,сила тока вцепи определяетсяименно внутреннимсопротивлениемисточника ипри электродвижущейсиле в нескольковольт можетоказаться оченьбольшой, еслиrмало (например,у аккумулятораr≈0,1—0,001Ом). Проводамогут расплавиться,а сам источниквыйти из строя.

Если цепьсодержит несколько

последовательносоединенныхэлементовс ЭДС ε₁, ε₂,ε₃и т.д., тополная ЭДС цепиравна алгебраическойсумме ЭДС отдельныхэлементов.

Если приобходе цепипереходят ототрицательногополюса источникак положительному,то ЭДС >0.

2.Реакция происходитпод действиеммедленныхнейтронов. Унее две важныхособенности:1. При делениикаждого ядравыделяетсязначительнаяэнергия. 2. Каждыйакт делениясопровождаетсявылетом 2- 3 вторичныхнейтронов, тесделать реакциюцепной –самоподдерживающейся.Управляемыецепные ядерныереакции осуществляютсяв ядерных реакторах.В них используютсяне чистые изотопы,а их смеси, напримерприродный уран,обогащенныйизотопами урана235. С помощьюспециальныхпоглотителейнейтронов числоделений в единицуобъема в единицувремени поддерживаетсяна заданномуровне. Дляреакции пригоднытолько ядраизотопов уранас массовымчислом 235. Ядраделятся поддействием какбыстрых, таки медленныхнейтронов. Дляее осуществлениянеобходимо,чтобы среднеечисло высвободившихсяв данной массенейтронов неуменьшалосьс течениемвремени. Важноезначение имеетне вызывающийделения захватнейтроновядрами изотопа238. После захватаобразуетсярадиоактивныйизотоп 239/92 с периодомполураспада23 минуты. Распадпроисходитс испусканиемэлектрона иобразованиемпервого заурановогоэлемента –нептуния:239/92U-239/93Np+ 0/-1 eНептуний в своюочередь бета– радиоактивенс периодомполураспадаоколо двухдней. Образуетсяплутоний.239/93Ne-239/94Pu+ 0/-1 e.Плутоний относительностабилен, таккак его периодполураспадаоколо 24000 лет.Подобно тому,как в пространстве,окружающемнеподвижныеэлектрическиезаряды, возникаетэлектрическоеполе, в пространстве,окружающемпроводникис током, возникаетмагнитное поле.Магнитное полепредставляетсобой особыйвид материи,посредствомкоторогоосуществляетсявзаимодействиемежду движущимисяэлектрическимизаряженнымичастицами.Основные свойствамагнитногополя: магнитноеполе порождаетсяэлектрическимполем. Магнитноеполе обнаруживаетсяпо действиюна ток. Магнитноеполе материально,оно действуетна тела, а следовательно,обладает энергией.Экспериментальнымдоказательствомреальностимагнитногополя являетсяфакт существованияэлектромагнитныхволн. Сила, скоторой магнитноеполе действуетна проводникс током, называетсясилой Ампера.Для характеристикиспособностимагнитногополя оказыватьсиловое воздействиена проводникс током вводитсявекторнаявеличина –магнитнаяиндукция векторВ [Тл]. F=BILsin(альфа).Силу,действующуюна движущуюсязаряженнуючастицу состороны магнитногополя, называют– силой Лоренца.F=B*q*V*sin(альфа).Условиясуществованияэлектрическоготока.Для того чтобы ток не прекращался,необходимо,чтобы на заряды,кроме электростатическихсил, должныдействоватьсторонни силы,направленныепротивоположноэлектростатическимсилам.( Химическиереакции –ваккумуляторе,гальвоничэлементе, свет–в фотоэлементе)

2)Ядерныереакции бываютдвух типов:происходитвыделениеэнергии, требуетсязатратитьэнергию. Используюзакон взаимосвязимассы и энергии,можно по разностимасс частиц,вступающихв реакцию , имасс частиц,являющихсяпродуктамиядерной реакции,найти изменениеэнергии системычастиц (E₀=mc²)Если сумма массисходного ядраи частиц, вступившихв ядерную реакцию,больше суммымасс ядра- продуктаи испускаемыхчастиц, т.е разностьмасс положительна,то энергиявыделяется.Отрицательныйзнак разностимасс свидетельствуето поглощенииэнергии.

Цепныеядерные реакции.Частицами,способнымик осуществлениюцепных реакций,оказалисьнейтроны. Еслисоздать условия,при которыхвторичныенейтроны невылетают измассы урана,а вызываетдругие актыделения, точисло раздеоившихсяядер растетпо законугеометрическойпрогрессии.В результатеможно реализоватьцепнуюядерную реакцию.Минимальнаямасса урана,достаточнаядля осуществленияцепной реакции,наз –ся критическоймассой. Еслизаставить ядрадейтерия итрития слитьсяпри колоссальныхтемпературахи давлениях,то в результатеобразуютсяядро гелия инейтрон. Приэтом их суммарнаямасса будетменьше, чемсуммарная массаисходных ядер.Потеря массыпреобразуетсяв энергию – этои есть ядерныйсинтез. Ядерныйсинтез, происходящийв Солнце: 4 ядраводорода притемпературе15 миллионовградусов идавлении 200миллиардоватмосфер сливаются в ядро гелияс потерей массыи выделениеогромной энергии.Проблемы ядерногосинтеза: высокаятемператураи давление, апреимуществав том, что этотисточник энергиипочти неисчерпаем.Если решитсяпроблема управляемогоядерного синтеза,то будет решенаэнергетическаяпроблема (переработка1кг дейтериидала бы 24 миллионакВт/ч энергии= 3 миллионамтонн угля). Проблемыядерной энергетики:проблема захороненияи переработкиядерных отходов,аварии на АЭС,но АЭС не представляютопасностиядерного взрываи почти не загрязняютокружающуюсреду, т.к. онинамного экологичнейЭС, работающихна угле и другихвидах топлива.

Билет№3

1. Материальнаяточка – этофизическоетело, размерамикоторого вданных условияхдвижения можнопренебречь,считая, что всяего массасосредоточенныв одной точке.

Равномерноедвижение поокружности.Линейная иугловая скорость.

Любоедвижение надостаточномалом участкетраекториивозможно приближеннорассматриватькак равномерноедвижение поокружности.В процессеравномерногодвижения поокружностизначение скоростиостается постоянным,а направлениевектора скоростиизменяется..

.Вектор ускоренияпри движениипо окружностинаправленперпендикулярновектору скорости(направленномупо касательной),к центру окружности.Промежутоквремени, закоторый телосовершаетполный оборотпо окружности,называетсяпериодом. .Величина, обратнаяпериоду, показывающаяколичествооборотов вединицу времени,называетсячастотой .Применив этиформулы, можновывести, что ,или .Угловаяскорость(скорость вращения)определяетсякак .Угловая скоростьвсех точек телаодинакова, ихарактеризуетдвижения вращающегосятела в целом.В этом случаелинейнаяскоростьтела выражаетсякак ,а ускорение– как .

Принципнезависимостидвиженийрассматриваетдвижение любойточки тела каксумму двухдвижений –поступательногои вращательного.

2. Всеметаллы в твердоми жидком состоянииявляются проводникамиэлектрическоготока. При прохожденииэлектрическоготока по проводникуего масса неменяется. Ионыметалла непринимаютучастия в переносеэлектрическогозаряда. В созданииэлектрическоготока участвуюттолько электроны.Было обнаружено,что при резкойостановкебыстро вращающейсякатушки в еепроводе возникаетэлектрическийток, создаваемыйэлектронами.В отсутствииэлектрическогополя свободныеэлектроныперемещаютсяв кристаллеметалла хаотически.Под действиемэлектрическогополя свободныеэлектроныобретаютупорядоченноедвижение водном направлении,и в проводникахвозникаетэлектрическийток.

Закон Ома.Наиболее простойвид имеетвольт-ампернаяхарактеристикаметаллическихпроводникови растворовэлектролитов.Впервые (дляметаллов) ееустановилнемецкий ученыйГеорг Ом, поэтомузависимостьсилы тока отнапряженияносит названиезаконаОма.

З

аконОма для участкацепи: сила токапрямо пропорциональна

напряжению и обратнопропорциональнасопротивлению:

Принагреванииудельноеэлектрическоесопротивлениепроводникаувеличиваетсяро=ро нулевое*(1-альфаt),где ро – удельноеэлектрическоесопротивлениепри температуреt,ро нулевое притемпературе0, альфа – температурныйкоэффициентсопротивления.С приближениемтемпературык абсолютномунулю удельноесопротивлениемонокристалловстановитсяочень маленьким.

R=роl/s,где ро – удельноесопративлени5епроводника(Ом*м).

Явлениеуменьшенияудельногосопротивлениядо нуля притемпературе,отличной отнуля, называетсясверхпроводимостью.Прохождениетока в сверхпроводникепроисходитбез потерьэнергии, поэтомуоднажды возбужденныйв сверхпроводящемкольце электрическийток можетсуществоватьнеограниченнодолго без изменений.

Билет №4

1.I закон Ньютона

• Всякое телосохраняетсостояниепокоя илиравномерногопрямолинейногодвижения дотех пор покавнешнее воздействиене заставитего изменитьэто состояние.

• Инерция –стремлениетела сохранятьсостояниепокоя илиравномерногопрямолинейногодвижения.

• Инерциальныесистемы отсчета– системы поотношению ккоторым выполняетсяI закон Ньютона.

I закон Ньютонаутверждаетсуществованиеи с.о.

! М.т. сохраняетсостояние покояили равномерногопрямолинейногодвижения дотех пор, покавнешнее воздействиене выведет егоиз этого состояния.

Инерциальнойсистемой отсчетаможно считатьгемеоцентрическуюс.о.

Всякое изменениесостояния,любое ускорение,есть результатдействия надвижущеесятело со стороныдругих тел.

• Сила – этовекторнаяфизическаявеличина, являющаясямерой механическоговоздействияна тело со стороныдругих тел илиполей, в результатекоторого телоприобретаетускорение илиизменяет своюформу и размеры.

• Масса тела– физическаявеличина, являющаясяодной из основныххарактеристикматери, определяющаяее инерциальныеи гравитационныесвойства.

4 вида воздействия.

1. Гравитационное(обусловленноевсемирнымтяготением)

2. Электромагнитное(осуществляетсячерез магнитноеили электрическоеполе)

3. Сильное илиядерное (обеспечивающеесвязь частив атомном ядре)

4. Слабоевзаимодействие(ответственныеза многие процессыраспада элемент.частиц).

• Физическоеполе – особаяформа материи,связывающаячастицы веществав единые системыи передающиесяс конечнойскоростьюдействия однихчастиц на другие.

С

илаF полностьюзадана, еслиуказаны еемодуль, направлениев пространствеи точки приложения.Прямая вдолькоторой направленасила, называетсялинией действиясилы.

• П

  оле,действующеена мт с силойF, называетсястационарнымполем, еслионо не изменяетсяс течениемвремени.

Длястационарногополя необходимо,чтобы создающиеего тела покоилисьотносительноинерциальнойсистемы отсчета,использованнойв данной задаче.

2. Электрическийток в растворахи расплавовэлектролитов.Закон электролиза.Применениеэлектролизав технике.

Вещества,которые проводятэлектрическийток называютсяэлектролитами.Изменениехимическогосостава раствораили расплавапри прохождениичерез негоэлектрическоготока. Обусловленноепотерей илиприсоединенииэлектроновионами, называютэлектролизом.

Майкл Фарадейустановил, чтопри прохожденииэл. Тока черезэлектролитмасса веществаm, выделившегосяна электроде,пропорциональназаряду q, прошедшегочерез электролит:

m=k*q илиm=k*I*t.

Зависимость,полученнуюФарадеем, называютзаконом электролиза.Коэффициентпропорциональностиk называетсяэлектрохимическимэквивалентом.

k=1/e*N_a* M/n ==> m=1/e*N_a* M/n *I *t.

Коэффициентk численно равенмассе выделившегосяна электродахвещества припереносе ионамизаряда в 1 Кл:

k=m/q; [k]=кг/Кл.

Произведениезаряда электронана число Авогадроназываетсячислом Фарадея:96500 Кл/моль.

Число Фарадеяэто электрическийзаряд, переносимыйвеществом вколичестве1 моль при электролизе.

В электрическомполе ионы электролитаприходят вдвижение:положительныеионы движутсяк катоду, аотрицательныек аноду. Таквозникаетэлектрическийток в электролите.При встречиположительногои отрицательногоионов, происходитих соединение– рекомбинация.

С помощьюэлектролизаиз солей и оксидовполучают многиеметаллы. Электролитическийспособ даетвозможностьполучать веществас малым количествомпримесей. Путемэлектролизаможно наноситьтонкие слоиметаллов, этислои могутслужить защитойизделия отокисления.Такой способназывается– гальваностегией.

При длительномпропусканиитока, получаетсятолстый слойметалла, которыйможет бытьотделен с сохранениемформы – гальванопластика.Явление электролизалежит в основепринципа действиякислотных ищелочныхаккумуляторов,где используют обратимостьпроцесса электролиза.

Билет№ 5

1.Второйзакон Ньютонаустанавливаетсвязь междукинематическойхарактеристикойдвижения –ускорением,и динамическимихарактеристикамивзаимодействия– силами.

,или, в болееточном виде,

,т.е. скоростьизмененияимпульса материальнойточки равнадействующейна него силе.При одновременномдействии наодно тело несколькихсил телодвижется сускорением,являющимсявекторнойсуммой ускорений,которые возниклибы при воздействиикаждой из этихсил в отдельности.

Прилюбом взаимодействиидвух тел отношениемодулей приобретенныхускоренийпостоянно иравно обратномуотношению масс.Т.к. при взаимодействиител векторыускорений имеютпротивоположноенаправление,можно записать,что

.По второмузакону Ньютонасила, действующаяна первое телоравна ,а на второе .Таким образом, .

2. Законывзаимодействияатомов и молекулудается понятьи объяснитьна основе знанийо строенииатома, используяпланетарнуюмодель егостроения. Вцентре атоманаходитсяположительнозаряженноеядро, вокругкоторого вращаютсяпо определенныморбитам отрицательнозаряженныечастицы. Взаимодействиемежду заряженнымичастицаминазываетсяэлектромагнитным.Интенсивностьэлектромагнитноговзаимодействияопределяетсяфизическойвеличиной —электрическимзарядом,который обозначаетсяq.Единица измеренияэлектрическогозаряда — кулон(Кл). 1 кулон — этотакой электрическийзаряд, который,проходя черезпоперечноесечение проводниказа 1 с, создаетв нем ток силой1 А. Способностьэлектрическихзарядов какк взаимномупритяжению,так и к взаимномуотталкиваниюобъясняетсясуществованиемдвух видовзарядов. Одинвид заряданазвали положительным,носителемэлементарногоположительногозаряда являетсяпротон. Другойвид заряданазвали отрицательным,его носителемявляется электрон.Элементарныйзаряд равене=1,6•10^-19Кл.

Магнитноеполе представляетсобой особуюформу материи,посредствомкоторой осуществляетсявзаимодействиемежду движущимисяэлектрическизаряженнымичастицами.

Свойствамагнитногополя:

1. Магнитноеполе порождаетсяэлектрическимтоком (движущимисязарядами).

2. Магнитноеполе обнаруживаетсяпо действиюна электрическийток (движущиесязаряды).

Подобноэлектрическомуполю, магнитноеполе существуетреально, независимоот нас, от нашихзнаний о нем.

С

илаАмпера равнапроизведениювектора магнитнойиндукции насилу тока, длинуучастка проводникаи на синус угламежду магнитнойиндукцией иучастком проводника.

гдеl– длинапроводника,B– вектормагнитнойиндукции.

Силу Ампераприменяют вгромкоговарителях,динамиках.

Силу, действующуюна движущуюсязаряженнуючастицу состороны магнитногополя, называюсилой Лоренца.

Сила Лоренца.Модуль F_Lсилы находитсяпо формуле

где В —модуль индукциимагнитногополя, в которомдвижется заряд,q и v — абсолютнаявеличина зарядаи его скорость,- угол междувекторами vи В. Эта силаперпендикулярнак векторам vи В, её направлениенаходится поправилу левойруки: если рукурасположитьтак, чтобы четыревытянутыхпальца совпадалис направлениемдвиженияположительногозаряда, линиииндукции магнитногополя входилив ладонь, тоотставленныйна 90⁰большой палецпоказываетнаправлениесилы. В случаеотрицательнойчастицы направлениесилы противоположное.

Так каксила Лоренцаперпендикулярнаскорости частицы,то. она не совершаетработу.

Билет№6

1. Третийзакон Ньютона. В инерциальнойсистеме отсчетасилы взаимодействиядвух тел равныпо модулю инаправленыв противоположныестороны. Третийзакон отражаетфакт равноправиявзаимодействующихтел.

Свойствотела сохранятьсвою скоростьпри отсутствиивзаимодействийс другими теламиназываетсяинертностью.Физическаявеличина, являющаясямерой инертноститела в поступательномдвижении, называетсяинертноймассой.В механикеНьютона считается,что: а) массатела равнасумме масс всехчастиц (илиматериальныхточек), из которыхоно состоит;б) для даннойсовокупностител выполняетсязакон сохранениямассы: при любыхпроцессах,происходящихв системе тел,ее масса остаетсянеизменной.

Силойназываетсявекторнаяфизическаявекторнаявеличина, являющаясямерой механическоговоздействияна тело со стороныдругих тел илиполей.

2. Явлениевыхода электроновиз металла приего нагреванииназываетсятермоэлектроннойэмиссией. Этоявление используетсяв различныхэлектронныхприборах. Простейший– электровакуумныйдиод. Этот приборсостоит изстеклянногоболона, в которомнаходятся дваэлектрода:катод и анод.Анод изготовлениз металлическойпластины, катод– из тонкойметаллическойпроволоки,свернутой вспираль. Концыспирали укрепленына металлическихстержнях, имеющихдва вывода дляподключенияв электрическуюцепь. Соединиввыводы катодас источникомтока, можновызвать нагреваниепроволочнойспирали катодапроходящимтоком до высокойтемпературы.Проволочнуюспираль нагреваемуюэлектрическимтоком, называютнитью накалалампы.

Е

слив аноде электроннойлампы сделатьотверстие, точасть электронов,ускоренныхэлектрическимполем, пролетитв это отверстие,образуя заанодом электронныйпучок. Электронныйпучок, попадаяна тело, вызываетих нагревание.При торможениибыстрых электронов,разогнанныхдо большихскоростейэлектрическимполем и попадающихна вещество.Возникаетрентгеновскоеизлучение.Некоторыевещества,бомбардируемыеэлектронамисветятся(люминофоры).Электронныепучки откланяютсяэлектрическимии магнитнымиполями. Электронно– лучевая трубка– это вакуумныйэлектронныйприбор, позволяющийпреобразовыватьэлектрическиесигналы в видимоеизображение.В длинном баллонетрубки созданвысокий вакуум.Внутри баллонаимеется системаэлектродов.Позволяющаяполучать оченьтонки и оченьдлинный пучокэлектронов.Эту совокупностьэлектродовназывают электроннойпушкой (прожектором).Она состоитиз подогреваемогокатода, управляющегоэлектрода,первого и второгоанодов. Катодпредставляетсобой узкийцилиндр, внутрикоторого находитсянагреватель.Снаружи катодпокрыт специальнымвеществом смалой работойвыхода электронов.Управляющийэлектродомпредназначендля регулировкиинтенсивностиэлектронногопучка. Он имеетцилиндрическуюформу и окружаеткатод. Черезотверстие восновании этогоцилиндра пролетаютэлектроны.Испускаемыекатодом. Науправляющийэлектрод попадаетнебольшойотрицательныйпотенциал.Изменяя потенциалуправляющегоэлектрода и,следовательно,изменяя яркостьпятна на экране.Также имеютсявертикальныеи горизонтальныеотклоняющиепластины.

Билет№7

1. Импульсомтеланазывают векторнуюфизическуювеличину, являющуюсяколичественнойхарактеристикойпоступательногодвижения тел.Импульс обозначаетсяр.Единица измеренияимпульса Р— кг• м/с. Импульстела равенпроизведениюмассы телана его скорость:р = mv.Направлениевектора импульсарсовпадает снаправлениемвектора скороститела v(рис. 4).

Дляимпульса телвыполняетсязакон сохранения,который справедливтолько длязамкнутыхфизическихсистем. В общемслучае замкнутойназываютсистему, котораяне обмениваетсяэнергией имассой с теламии полями, невходящими внее. В механикезамкнутойназывают систему,на которуюне действуютвнешние силыили действиеэтих сил скомпенсировано.В этом случаер₁= р₂где р₁— начальныйимпульс системы,а р₂— конечный.В случае двухтел, входящихв систему, этовыражениеимеет вид m₁v₁+ т₂v₂= m₁v₁'+ т₂v₂'где т₁и т₂— массытел, а v₁и v₂,— скоростидо взаимодействия,v₁'иv₂'— скоростипосле взаимодействия.Эта формулаи являетсяматематическимвыражениемзакона сохраненияимпульса:импульс замкнутойфизическойсистемы сохраняетсяпри любыхвзаимодействиях,происходящихвнутри этойсистемы.

Единицаимпульсав СИ — Н • с.

Законсохраненияимпульса лежитв основе реактивногодвижения.Реактивноедвижение— это такоедвижение тела,которое возникаетпосле отделенияот тела егочасти.

Пустьтело массойтпокоилось. Оттела отделиласькакая-то егочасть т₁со скоростьюv₁.Тогда

оставшаясячасть придетв движение впротивоположнуюсторону соскоростью v₂,масса оставшейсячасти т₂Действительно,сумма импульсовобоих частейтела до отделениябыла равна нулюи после разделениябудет равнанулю:

т₁v₁+m₂v₂= 0, отсюда v₁=-m₂v₂/m₁.

Большаязаслуга в развитиитеории реактивногодвижения принадлежитК. Э. Циолковскому.

Он разработалтеорию полетатела переменноймассы (ракеты)в однородномполе тяготенияи рассчиталзапасы топлива,необходимыедля преодолениясилы земногопритяжения;основы теориижидкостногореактивногодвигателя, атак же элементыего конструкции;теорию многоступенчатыхракет, причемпредложил дваварианта:параллельный(несколькореактивныхдвигателейработаютодновременно)и последовательный(реактивныедвигателиработают другза другом). К.Э. Циолковскийстрого научнодоказал возможностьполета в космосс помощью ракетс жидкостнымреактивнымдвигателем,предложилспециальныетраекториипосадки космическихаппаратов наЗемлю, выдвинулидею созданиямежпланетныхорбитальныхстанций и подробнорассмотрелусловия жизнии жизнеобеспеченияна них. Техническиеидеи Циолковскогонаходят применениепри созданиисовременнойракетно-космическойтехники. Движениес помощью реактивнойструи, по законусохраненияимпульса, лежитв основе гидрореактивногодвигателя. Воснове движениямногих морскихмоллюсков(осьминогов,медуз, кальмаров,каракатиц)также лежитреактивныйпринцип.

2. Полупроводники— этовещества, удельноесопротивлениекоторых убываетс повышениемтемпературы,наличия примесей,измененияосвещенности.Типичнымиполупроводникамиявляются кристаллыгермания икремния, в которыхатомы объединеныковалентнойсвязью. Природаэтой связипозволяетобъяснитьуказанные вышехарактерныесвойства. Принагреванииполупроводникових атомы ионизируются.Освободившиесяэлектроны немогут бытьзахваченысоседнимиатомами, таккак все их валентныесвязи насыщены.Свободныеэлектроны поддействиемвнешнегоэлектрическогополя могутперемещатьсяв кристалле,создавая токпроводимости.Удаление электронас внешней оболочкиодного из атомовв кристаллическойрешетке приводитк образованиюположительногоиона. Этот ионможет нейтрализоваться,захватив электрон.Далее, в результатепере-

ходовот атомов кположительнымионам происходитпроцесс хаотическогоперемещенияв кристаллеместа с недостающимэлектроном.Внешне этотпроцесс хаотическогоперемещениявоспринимаетсякак перемещениеположительногозаряда, называемого«дыркой». Припомещениикристалла вэлектрическоеполе возникаетупорядоченноедвижение «дырок»— токдырочнойпроводимости.

В идеальномкристалле токсоздаетсяравным количествомэлектронови «дырок». Такойтип проводимостиназывают собственнойпроводимостьюполупроводников.При повышениитемпературы(или освещенности)собственнаяпроводимостьпроводниковувеличивается.

На проводимостьполупроводниковбольшое влияниеоказываютпримеси. Примесибывают до-норныеи акцепторные.Донорная примесь— этопримесь с большейвалентностью.При добавлениидонорной примесив полупроводникеобразуютсялишние электроны.Проводимостьстанет электронной,а полупроводникназываютполупроводникомn-типа.Например, длякремния свалентностьюп=4 донорнойпримесью являетсямышьяк с валентностьюп= 5. Каждыйатом примесимышьяка приведетк образованиюодного электронапроводимости.

Акцепторнаяпримесь— этопримесь с меньшейвалентностью.При добавлениитакой примесив полупроводникеобразуетсялишнее количество«дырок». Проводимостьбудет «дырочной»,а полупроводникназываютполупроводником p-типа.Например, длякремния акцепторнойпримесью являетсяиндий с валентностью n= 3. Каждыйатом индияприведет кобразованиюлишней «дырки».

Принципдействия большинстваполупроводниковыхприборов основанна свойствахр-пперехода. Приприведениив контакт двухполупроводниковыхприборов р-типаи n-типав месте контактаначинаетсядиффузия электроновиз n-областив p-область,а «дырок»— наоборот,из р-в n-область.Этот процессбудет не бесконечныйво времени, таккак образуетсязапирающийслой,который будетпрепятствоватьдальнейшейдиффузии электронови «дырок».

р

-пконтакт полупроводников,подобно вакуумномудиоду, обладаетодностороннейпроводимостью:если к р-областиподключить«+»источника тока,а к n-области«-»источника тока,то запирающийслой разрушитсяи р-пконтакт будетпроводить ток,электроны изобласти n-пойдут в р-область,а «дырки» изp-области в n-область(рис.23). В первомслучае ток неравен нулю, вовтором токравен нулю. Т.е., если к p-областиподключить«-»источника, ак n-области— «+»источникатока, то запирающийслой расширитсяи тока не будет.

П

олупроводниковыйдиод состоитиз контактадвух полупроводниковр-и n-типа.Достоинствомполупроводниковогодиода являютсямалые размерыи масса, длительныйсрок службы,высокая механическаяпрочность,высокий коэффициентполезногодействия, анедостатком— зависимостьих сопротивленияот температуры.

В радиоэлектроникеприменяетсятакже еще одинполупроводниковыйприбор: транзистор,который былизобретен в1948 г. Воснове триодалежит не один,а два р-пперехода. Основноеприменениетранзистора— этоиспользованиеего в качествеусилителяслабых сигналовпо току и напряжению,а полупроводниковыйдиод применяетсяв качествевыпрямителятока. Послеоткрытия транзисторанаступилкачественноновый этапразвития электроники—микроэлектроники,поднявший накачественноиную ступеньразвитие электроннойтехники, системсвязи, автоматики.Микроэлектрониказанимаетсяразработкойинтегральныхмикросхем ипринципов ихприменения.

Билет№8

1. Законвсемирноготяготения:

Всетела притягиваютсядруг к другус силой, прямопропорциональнойпроизведениюих масс и обратнопроп. Квадратурасстояниямежду ними. Этусилу называютсилой тяготения.

F=G*m1*m2/r^2,где G- коэффициентпропорциональности-гравитационнаяпостоянная.[G]=6.67 * 10^-11 Н*м^2/кг^2.

Границыприменимости:

1. толькодля м.т.

2. тел,имеющих формушара

3. шарабольшого радиуса,взаимодействующегос телами, размерыкоторых многоменьше размеровшара.

Законнеприменим,например, длявзаимодействиябесконечногостержня и шара.

Силатяжести – этосила с которойЗемля притягиваетк себе тело.Пропорциональнамассе тела исообщает емуускорениесвободногопадения.

g=G*M/r^2,те g не зависитот массы, нозависит отвысоты теланад Землей, отшироты места(Земля не инерциальнаясистема отсчета,от породы земнойкоры, от формыЗемли.

Силатяготения исила тяжестиносят гравитационныйхарактер.

С

вободноепадение телаявляется частнымслучаем равноускоренногодвижения, приусловии, чтоускорение а

• Свободнымпаденим называетсятакое движениетела, при которомм.т. (тело) движетсяпод действующейтолько силытяжести, приэтом сопротивлениевоздуха неучитывается.

Придвижении телавверх применимывсе формулыдля равнозамедленногодвижения; всегдаесть начальнаяскорость, аконечная притаком движенииобращаетсяв О.

Вестела – это сила.С которой телодействует наопору или подвес,вследствиепритяженияего к Земле.

Напокоящеесятело действуетсила тяжестии сила реакцииопоры, эта силаупругости иесть вес тела(по третьемуз-н Ньютона).

Когдатело совершаетсвободноепадение (a=g), товзаимодействиемежду теломи опорой отсутствуети вес тела равен0. Это случайполной невесомости.

Можетнаблюдатьсяв следующихслучаях:

1.при движениикогда совпадаютнаправленияначальнойскорости иускорения

2. придвижении, когданачальнаяскорость иускорениепротивоположны

3.движение спутникапо орбите

4. когдатело находитсямежду Землейи Луной

5. лженевесомостьнаблюдаетсяв воде.

2.

Электромагнитныеколебания— этоколебанияэлектрическихи магнитныхполей, которыесопровождаютсяпериодическимизменениемзаряда, токаи напряжения.Простейшейсистемой, гдемогут возникнутьи существоватьэлектромагнитныеколебания,являетсяколебательныйконтур.Колебательныйконтур— этосистема, состоящаяиз катушкииндуктивностии конденсатора(рис.30, а). Есликонденсаторзарядить изамкнуть накатушку, то покатушке потечетток (рис.30, б).Когда конденсаторразрядится,ток в цепи непрекратитсяиз-за самоиндукциив катушке.Индукционныйток, в соответствиис правиломЛенца, будеттечь в ту жесторону иперезарядитконденсатор(рис.30, в).Ток в данномнаправлениипрекратится,и процесс повторитсяв обратномнаправлении(рис.30, г).Таким образом,в колебательномконтуре будутпроисходитьэлектромагнитныеколебания из-запревращенияэнергии электрическогополя конденсатора(Wэ= = CU²/2)в энергию магнитногополя катушкис током (w_m=LI²/2)и наоборот.

Периодэлектромагнитныхколебаний видеальномколебательномконтуре (т. е.в таком контуре,где нет потерьэнергии) зависитот индуктивностикатушки и емкостиконденсатораи находитсяпо формулеТомпсона Т= 2π√LC.Частота с периодомсвязана обратнопропорциональнойзависимостьюν=1/Т.

В реальномколебательномконтуре свободныеэлектромагнитныеколебания будутзатухающимииз-за потерьэнергии нанагреваниепроводов. Дляпрактическогопримененияважно получитьнезатухающиеэлектромагнитныеколебания, адля этого необходимоколебательныйконтур пополнятьэлектроэнергией,чтобы скомпенсироватьпотери энергии.Для получениянезатухающихэлектромагнитныхколебанийприменяютгенераторнезатухающихколебаний,который являетсяпримеромавтоколебательнойсистемы.

Билет№ 9

Автоколебания.Автоколебательнаясистема. Генераторнезатухающихэлектромагнитныхколебаний.

1. Деформацияэто процессизменения формыи размеровтела. ДеформацияЕ – это безразмернаявеличина, равнаяотношениюразмера изделиядельта эль кисходномуразмеру эльнулевое. Механическоенапряжение– величина,характеризующаяупругие силына единицуплощади, численнораная отношениюсилы упругостик площади поперечногосечения образца.

ЗаконГука. Рядрастяженияили сжатия,характеризующегосявекторомдеформации(удлинения илисжатия) дельтаl:сила упругостипропорциональнавектору деформациии противоположна ему по направлению.Механическоенапряжениевозникающаяв образцепропорциональнаотносительномуудлинениюсигма=EE.

σ=F/S, F/S=E*дельтаl/l0 F=(ES/l0)*дельтаl. F=k*дельтаl.

ЖесткостьK=ES/l0.Упругая деф.– деф, при которомпри снятиинагрузки образецвосстанавливаетсвою форму.Пластичнаянаоборот. Пластичнаядеформацияпроисходитпутем взаимныхсдвигов соседнихслоев материала,причем этисдвиги имеютнеобратимыйхарактер. Запаспрочностивеличина,показывающаяво сколько разпредел прочностибольше допустимойнагрузки. Деформация:растяжение,сжатие, сдвиг,изгиб, кручение.

КоэффициентпропорциональностиЕ называютмодулем Юнгаи определяютпо формулеσ=Е│ε│

Юнгана площадьпоперечногосечения стержняи обратнопропорциональнаего длине.

Пределыпропорциональностии упругости.Закон Гука

выполняетсяпри небольшихдеформациях,а, следовательно,при напряжениях,не

превосходящихнекоторогопредела. Максимальноенапряжениеsп (см. Рис. 7), при

которомещё выполняетсязакон Гука,называют пределомпропорциональности.

Еслиувеличиватьнагрузку, тодеформациястановитсянелинейной,напряжение

перестанетбыть прямопропорциональнымотносительномуудлинению. Темне менее,

принебольшихнелинейныхдеформацияхпосле снятиянагрузки формаи размеры тела

практическивосстанавливаются.Максимальноенапряжение,при которомещё не

возникаютзаметные остаточныедеформации(относительнаяостаточнаядеформацияне

превышает0,1%), называютпределом упругостиsуп. Предел упругостипревышает

пределпропорциональностилишь на сотыедоли процента.

Рис.7

d

E

dпч K

C D

dуп

B

dп A

O Q P e

2. Вынужденныеколебания этонезатухающиеколебания.Неизбежныепотери энергиина трениекомпенсируютсяподводом энергииот внешнегоисточникапериодическидействующейсилы. Существуютсистемы, в которыхнезатухающиеколебаниявозникают неза счет периодическоговнешнего воздействия,а в результатеимеющейся утаких системспособностисамой регулироватьпоступлениеэнергии отпостоянногоисточника.Такие системыназываютсяавтоколебательными,а процесснезатухающихколебаний втаких системахавтоколебаниями.В автоколебательнойсистеме можновыделить трихарактерныхэлемента -колебательнаясистема, источникэнергии и устройствообратной связимежду колебательнойсистемой иисточником.В качествеколебательнойсистемы можетбыть использованалюбая механическаясистема, способнаясовершатьсобственныезатухающиеколебания(например, маятникнастенныхчасов).

Источникомэнергии можетслужить энергиядеформацияпружины илипотенциальнаяэнергия грузав поле тяжести.Устройствообратной связипредставляетсобой некоторыймеханизм, спомощью которогоавтоколебательнаясистема регулируетпоступлениеэнергии отисточника. Нарис.2.5.3

изображенасхема взаимодействияразличныхэлементовавтоколебательнойсистемы.

Примероммеханическойавтоколебательнойсистемы можетслужить часовоймеханизм санкерным ходом(рис.2.5.4). Ходовоеколесо с косымизубьями жесткоскреплено сзубчатым барабаном,через которыйперекинутацепочка с гирей.На верхнемконце маятниказакреплен анкер(якорек) с двумяпластинкамииз твердогоматериала,изогнутымипо дуге окружностис центром наоси маятника.В ручных часахгиря заменяетсяпружиной, амаятник балансироммаховичком,скрепленнымсо спиральнойпружиной. Балансирсовершаеткрутильныеколебаниявокруг своейоси. Колебательнойсистемой вчасах являетсямаятник илибалансир. Источникомэнергии поднятаявверх гиря илизаведеннаяпружина. Устройством,с помощью которогоосуществляетсяобратная связь,является анкер,позволяющийходовому колесуповернутьсяна один зубецза один полупериод.Обратная связьосуществляетсявзаимодействиеманкера с ходовымколесом. Прикаждом колебаниимаятника зубецходового колесатолкает анкернуювилку в направлениидвижения маятника,передавая емунекоторуюпорцию энергии,которая компенсируетпотери энергиина трение. Такимобразом, потенциальнаяэнергия гири(или закрученнойпружины) постепенно,отдельнымипорциями передаетсямаятнику.Механическиеавтоколебательныесистемы широкораспространеныв окружающейнас жизни и втехнике. Автоколебаниясовершаютпаровые машины,двигателивнутреннегосгорания,электрическиезвонки, струнысмычковыхмузыкальныхинструментов,воздушныестолбы в трубахдуховых инструментов,голосовыесвязки приразговоре илипении и т.д.

Автоколебания,автоколебательнаясистема, генераторнезатухающихэлектромагнитныхколебаний.Для поддержаниянезатухающихэлектромагнитныхколебаний вконтуре необходимопополнятьзапасы энергиив нём. Это можносделать, периодическиподключаяконденсаторконтура к источникупостоянноготока. Трудностьзаключаетсяв том, что элек-еколебания вконтурах обычнопроисходятс большой частотой,и с такой жечастотой конденсаторнужно подключатьк источникупостоянноготока и отключатьего, согласуямоменты подключенийконденсаторак источникус моментамипоявления наего обкладкахзарядов, совпадающихпо знаку сознаками полюсовподключаемогоисточника тока.В качествебыстродействующегоключа можетиспользоватьсятранзистор(Пока на базутранзисторане подаетсясигнал, токчерез него непроходит, конденсаторотключен отисточника…Приподаче на базууправляющегосигнала черезтранзисторпротекает Эл-ийток, и конденсаторзаряжаетсяот источника).Для согласованиямоментов подключенияколебательногоконтура к источникупостоянноготока с соответствующимимоментамиизменениянапряженияна конденсатореиспользуетсяпринцип обратнойсвязи(катушкаобр-ой связи).Катушка обр-ойсвязи подключенатак, что привозрастаниисилы тока вцепи коллекторана базе оказываетсяпотенциал,отпирающийтранзистор,а при уменьшенииколлекторноготока – потенциал,запирающий(положительнаяобр-я связь).Рассмотренныйгенераторнезатухающихэлектромаг-ыхколебанийявляется примеромавтоколебательнойсистемы. Автоколебательнойсистем- система,состоящая изустройства,в котором могутпроисходитьсвободныеколебании,источникаэнергии и элемента,управляющегопоступлениемэнергии отисточника кколеб-ой системе,и устройства,обеспечивающегоположительнуюобратную связьколеб-ой системыс управляющимэлементом.Особенностьюавтоколеб-ойсистемы явл-яспособностьподдерживатьколебанияпостояннойамплитуды засчет автоматическогопополненияэнергии системыот внутреннегоисточника.(Такиеколебания-автоколебания)

Билетыпо самому логичномуи простомупредмету

Билет№1

1.Механическоедвижение.Относительностьмеханическогодвижения.(01) Законсложения скоростейв классическоймеханике. Кинематикапрямолинейногодвижения материальнойточки.

2. Магнитноеполе в веществе(15).Магнитнаяпроницаемость.Природа ферромагнетизма.ТемператураКюри.

Билет №2

1. Равноускоренноепрямолинейноедвижение.Аналитическоеи графическоеописаниеравноускоренногопрямолинейногодвижения. (01)

2. Явлениеэлектромагнитнойиндукции. Законэлектромагнитнойиндукции. ПравилоЛенца. Самоиндукция.ЭДС самоиндукции.Энергия магнитногополя катушкис током.

Билет № 3

1. Движениематериальнойточки по окружности.Центростремительноеускорение.Угловая скорость.Связь линейнойи угловой скоростей.

2.Электрическийток в металлах.Природа электрическоготока в металлах.Закон Ома дляучастка цепи.Зависимостьсопротивленияметаллов оттемпературы.Сверхпроводимость.

Билет № 4

1. Первый законНьютона. Инерциальныесистемы отсчета.Принцип относительностив классическоймеханике и вспециальнойтеории относительности.

2.Электрическийток в растворахи расплавахэлектролитов.Законы электролиза.Определениезаряда электрона

Билет № 5

1. Второй законНьютона и границыего применимости.

2. Магнитноевзаимодействиетоков. Магнитноеполе и егохарактеристики.Сила Ампера.Сила Лоренца.Движение заряженныхчастиц в однородноммагнитном поле.

Билет № 6

1. Третий законНьютона. Свойствасил действияи противодействия.Границы применимоститретьего законаНьютона

2. Электрическийток в вакууме.Электровакуумныеприборы и ихприменения.

Билет№7

1. Импульс.Закон сохраненияимпульса. Реактивноедвижение.

2. Электрический ток в проводниках. Собственная и примесная проводимостьполупроводников,р-н переход.Полупроводниковыйдиод. Транзистор.

Билет №8

1. Закон всемирноготяготения.Гравитационнаяпостояннаяи ее измерения.Сила тяжести.Вес тела. Невесомость.Движение телпод действиемсилы тяжести.(04)

2. Свободныеэлектрическиеколебания.Колебательныйконтур. Превращениеэнергии вколебательномконтуре. Затуханиеколебаний.Формула Томсона.

Билет№9

1. Силаупругости. Видыупругих деформаций.Закон Гука.Модуль Юнга.Диаграммарастяжения.(10)

2. Автоколебания.Автоколебательнаясистема. Генераторнезатухающихэлектромагнитныхколебаний.

Билет № 10

1.Сила трения.Коэффициенттрения скольжения.Учет и использованиятрения в бытуи технике. Тренияв жидкостяхи газах.

2. Переменныйток как вынужденныеэлектромагнитныеколебания.Действующиезначения силыпеременноготока и напряжения.Активное иреактивноесопротивление.Закон Ома дляэлектрическойцепи переменноготока

Билет № 11

1. Равновесиетвердого тела.Момент силы.Условия равновесиятвердого тела.Виды равновесия.Принцип минимумапотенциальнойэнергии.

2. Трансформатор.Устройстваи принцип действиятрансформатора.Передачаэлектроэнергии.

Билет№ 12

1. Механическаяработа и мощность.Энергия: Законсохраненияэнергии вмеханическихпроцессах.

2. Электромагнитныеволна и их свойства.Скоростьраспространенияэлектромагнитныхволн. ОпытыГерца

Билет№13

1. Гидро иаэростатика.Общие свойстважидких и газообразныхтел. Закон Паскаля.Сила Архимеда.Условия плаваниятел.

2. Принципрадиосвязи.Изобретениерадио. Радиолокация.Телевидение.Развитие средствсвязи.

Билет № 14

1. Гидро иаэродинамика.УравнениеБернулли. Движениетел в жидкостяхи газах.

2. Электромагнитнаяприрода света(21).Методы измеренияскорости света.Шкала электромагнитныхволн. Уравнениеволны.

Билет№ 15

1. Механическиеколебания.Уравнениегармоническихколебаний.Свободные ивынужденныеколебания.Период колебанийгруза на пружинеи математическогомаятника. Превращениеэнергии приколебательномдвижении.

2. Интерференциясвета. ОпытЮнга. Когерентныеволны. Цветатонких пленоки применениеинтерференции.

Билет № 16

1. Механическиеволны и их свойства.Распространениеколебаний вупругих средах.Длина волны.Звуковые волныи их свойства.Эхо. Акустическийрезонанс.

2. Явлениедифракциисвета. ЗоныФренеля. Дифракционнаярешетка какспектральныйприбор.

Билет№17

1. Основныеположениямолекулярно-кинетическойтеории и ихопытные обоснования.Размеры и массамолекул.(06)

2. Дисперсияи поглощениесвета

Билет№ 18

1. Идеальныйгаз. Вывод основногоположениямолекулярно-кинетическойтеории идеальногогаза. Температуракак мера среднейкинетическойэнергии молекул.(07)

2. Поляризациясвета. Естественныйсвет. Поляризатор.

Билет № 19

1. Насыщенныйи ненасыщенныйпар.(09) Зависимостьдавления насыщенногопара от

температуры.Кипение. Критическаятемпература.Относительнаявлажностьвоздуха и ееизмерение.

2. Законпрямолинейногораспространениясвета. Законыпреломленияи отражениясвета. Полноеотражение.Линзы. Формулатонкой линзы.

Билет №20

1. Свойстваповерхностижидкостей.Поверхностноенатяжение.Смачиваниеи не смачивание.Капиллярныеявления.

2. Элементыфотометрии:энергетическиеи фотометрическиевеличины. Законыосвещенности.

Билет № 21

1. Кристаллическиетела и их свойства.Монокристаллыи поликристаллы.Аморфные тела.

2. Оптическиеприборы: лупа,микроскоп,телескоп. Разрешающаяспособностьтелескопа.Фотоаппарат.Диа-, эпи-, и кинопроекты.

Билет №22

1. Внутренняяэнергия и способыее изменения.Первый законтермодинамики.Внутренняяэнергия идеальногогаза. Применениепервого законатермодинамикик изопроцессами адиабатномупроцессу.

2. Элементыспециальнойтеории относительности.Постулаты СТО.Конечностьи предельностьскорости света.Релятивистскийзакон преобразованиескоростей.Релятивистскаядинамика.

Билет № 23

1. Тепловыемашины, их устройствои принцип действия.Необратимостьтепловых процессов.Второй законтермодинамикии его статическийсмысл. Тепловыемашины и проблемыэкологии.

2. Квантоваягипотеза Планка.Фотоэффект.Законы фотоэффекта.Квантоваятеория фотоэффекта.Фотоэлементыи их применение.

Билет№ 24

1. Электрическоевзаимодействиеи электрическийзаряд. Законсохраненияэлектрическогозаряда. ЗаконКулона.

2. Строениеатома. ОпытыРезерфорда.Квантовыепостулаты Бора.Опыты Франкаи Герца. Принципсоответствия.

Билет№ 25

1. Электрическоеполе. Напряженностьэлектрическогополя. Линиинапряженности.

2. Спонтанноеи индуцированноеизлучение.Лазеры и ихприменение.

Билет№ 26

1. Работасил электрическогополя. Потенциали разностьпотенциалов.Эквипотенциальныеповерхности.Связь междунапряженностьюи разностьюпотенциалов.

2. Атомноеядро. Строениеатомного ядра.Ядерные силы.Энергия связиядра. Удельнаяэнергия связии прочностьядер

Билет№27

1.Проводникии диэлектрикив электрическомполе.

2. Радиоактивность.Свойстварадиоактивныхизлучений.Закон радиоактивногораспада.

Билет № 28

1. Электроемкость.Электроемкостьконденсатора.Энергия заряженногоконденсатора.

2. Свойстваионизирующихизлучений.Взаимодействиеионизирующихизлучений свеществом.Методы регистрацииионизирующихизлучений.

Билет № 29

1. Электрическийток и условияего существования.ЭДС источникатока. Закон Омадля однородногои неоднородногоучастка электрическойцепи. Закон Омадля полнойцепи. Короткоезамыкание.

2. Ядерныереакции. Выделениеи поглощениеэнергии в ядерныхреакциях. Цепныеядерные реакции.Термоядерныереакции. Проблемыядерной энергетики.

5