Экзаменационные вопросы по естествознанию физика (стр. 10 из 13)
где S — площадь пластин, а d — расстояние между ними, то емкость конденсатора будет тем больше, чем больше диэлектрическая проницаемость диэлектрика, расположенного между пластинами.
Пьезоэлектриками называется группа кристаллических диэлектриков, у которых в отсутствие внешнего электрического поля при механических деформациях в определенных направлениях на гранях кристаллов возникают электрические заряды противоположных знаков. Обратный пьезоэлектрический эффект заключается в изменении линейных размеров под действием электрического поля. Пьезоэлектрическим эффектом обладают кварц, турмалин и ряд других веществ. Широко используются искусственные пьезоэлектрики на керамиках — титанат бария и цирконат титанат свинца (ЦТС). Эффект широко используется в радиотехнике в генераторах высоких частот высокой стабильности и точности, в которых кварцевые или керамические пластины с металлизированными обкладками используются в качестве стабилизаторов частоты. Прямой пьезоэффект используется в пьезозажигалках, в звукоснимателях электропроигрывателей грампластинок, в эхолокаторах и во взрывателях. Обратный пьезоэффект используется а излучателях ультразвука или звуку. Ультразвук широко используется в медицине, в морской технике и в промышленности.
22. Взаимодействие вещества и полей.
Поведение веществ в магнитных полях.
Ферромагнетики и ферриты, их применение
Всякое вещество, помещенной в магнитное и электрическое поле испытывает воздействие со стороны этого поля. Это воздействие для разных веществ различно, соответственно различна и реакция веществ на поле.
Магнитиками называются все среды, способные намагничиваться в магнитном поле, т. е. сознавать собственное магнитное поле. По магнитным свойствам магнетики разделяются на диамагнетики, парамагнетики и ферромагнетики.
Для характеристики намагничивания вещества— вводится вектор интенсивности намагничения, пропорциональный векторной сумме магнитных моментов молекул, находящихся в единице объема:
I=cmH (67)
где , cm — магнитная восприимчивость вещества, H — напряженность магнитного поля. У диамагнетиков cm < 0, у парамагнетиков cm > 0. Внесение диамагнетиков в магнитное поле ослабляет его, внесение парамагнетиков усиливает магнитное поле. К диамагнетикам относятся инертные газы, некоторые металлы (цинк, золото, ртуть), кремний, фосфор и многие органические соединения. К парамагнетикам — газы (кислород, окись азота), платина, палладий, соли железа, кобальта и никеля и сами эти металлы.
Ферромагнетизм заключается в способности вещества реже усиливать магнитное поле, добавляя к внешнему полю поле своих молекул за счет их ориентации по внешнему полю. К ферромагнетикам относятся железо, никель, кобальт и некоторые сплавы.
Магнитная индукция В характеризует величину магнитного поля и связана с напряженностью Н выражением:
(68)где m0— магнитная проницаемость вакуума, m — относительная магнитная проницаемость вещества.
В отличие от обычных парамагнетиков, незначительно усиливающих внешнее магнитное поле, ферромагнетики изменяют его в сотни и тысячи раз, что объясняется наличием у них молекулярных токов, которые, ориентируясь по нолю, усиливают его многократно.
Ферромагнетики широко используются в катушках индуктивности для увеличения значения индуктивности при малых габаритах, поскольку индуктивность
(69)гае S — сечение сердечника, l — длина магнитной силовой линии.
Ферромагнетики широко используются в трансформаторах, электромагнитах и обычных магнитах.
Ферриты — это порошкообразные ферромагнетики, спрессованные совместно с диэлектрическим наполнителем в твердое состояние. Обладают пониженными потерями на вихревые токи и используются поэтому в высокочастотных индуктивностях. Явлением магнитострикции называется изменения формы и объема ферромагнетика при его намагничивании. Используется в ультразвуковых магнитострикционных вибраторах.
23. Электромагнитное излучение и его природа.
Шкала электромагнитных волн, области применения
различных частотных диапазонов. Параметры вели
Источником электромагнитного излучения всегда является вещество. Но разные уровни организации материи в веществе имеют различный механизм возбуждения электромагнитных волн.
Так электромагнитные волны имеют своим источником токи, протекающие в проводниках, электрические переменные напряжения на металлических поверхностях (антеннах) и т. п. Инфракрасное излучение имеет своим источником нагретые предметы и генерируются колебаниями молекул тел. Оптическое излучение происходит в результате перехода электронов атомов с одних орбит возбужденных) на другие (стационарные). Рентгеновские лучи имеют в своей основе возбуждение электронных оболочек атомов внешними воздействиями, например, бомбардировкой электронными лучками. Гамма-излучение имеет источником возбужденные ядра атомов, возбуждение может быть природным, а может явиться результатом наведенной радиоактивности.
Шкала электромагнитных волн:
| от1011-103 мкм 103-0,74 мкм 0,74--0,4 мкм 0,4мкм- 0,004 мкм 0,01-5 ×10 -6 мкм 5×105-10-6 мкм и далее |
| - электромагнитные волны; - инфракрасное излучение (ИКИ); - видимый свет; - ультрафиолетовое излучение (УФИ); - рентгеновские лучи; - гамма-лучи. |
Электромагнитные волны иначе называются радиоволнами. Радиоволны делятся на поддиапазоны (см. таблицу).
| Название поддиапазона | Длина волны, м | Частота колебаний, Гц. |
| Сверхдлинные волны | более 104 | менее 3•104 |
| Длинные волны | 104-103 | 3×104-3×105 |
| Средние волны | 103-102 | 3×105-3×106 |
| Короткие волны | 102-10 | 3×106-3×107 |
| Метровые волны | 10-1 | 3×107-3×108 |
| Дециметровые волны | 1-10-1 | 3×108-3×109 |
| Сантиметровые волны | 10-1-10-2 | 3×109-3×1010 |
| Миллиметровые волны | 10-2-10-3 | 3×1010-3×1011 |
| Субмиллиметровые волны | 10-3-5×10-5 | 3×1011-3×1012 |
Длинные и средние волны огибают поверхность, хороши для ближней и дальней радиосвязи, но обладают малой вместимостью;
короткие волны — отражаются от поверхности и обладают большей вместимостью, используются для дальней радиосвязи;
УКВ — распространяются только в зоне прямой видимости, используются для радиосвязи и в телевидении;
ИКИ — применяются для всякого рода тепловых приборов;
видимый свет — используется во всех оптических приборах;
УФИ — применяется в медицине;
Рентгеновское излучение используется в медицине и в приборах контроля качества изделий;
гамма-лучи — колебания поверхности нуклонов, входящих в состав ядра. используются в парамагнитном резонансе для определения состава и структуры вещества.
24. Изменение полей при движении объектов.
Эффект Доплера и его применение в технике
При движении объекта в каком-либо силовом поле — электрическом, магнитном или электромагнитном восприятие им действий этого поля изменяется. Это связано с тем, что взаимодействие объекта и поля зависит от относительной скорости движения материи поля и объекта, а поэтому не остается постоянной величиной. Наиболее ярко это проявляется в так называемом доплеровском эффекте.
Эффект Доплера — изменение частоты колебаний и длины волны, воспринимаемых приемником колебаний вследствие движения источника волн и наблюдателя относительно друг друга. Основная причина эффекта — изменение числа волн, укладывающихся на пути распространения между источником И приемником.
Доплеровский эффект для звуковых волн наблюдается непосредственно. Он проявляется в повышении тона (частоты) звука, когда источник звука и наблюдатель сближаются и соответственно в понижения тона звука, когда они удаляются.
Доплеровский эффект нашел применение для определения скорости движения объектов — при определении скорости движущейся автомашины, при измерении скорости самолетов, при измерении скоростей сближения или удаления самолетов друг от друга.
В первом случае регулировщик направляет луч переносного радиолокатора навстречу автомашине, и по разности частот посланного и отраженного луча определяет ее скорость.