Экзаменационные вопросы по естествознанию физика (стр. 8 из 13)
Для выполнения второй задачи на пластины вертикального отклонения подается первое напряжение, а на пластины горизонтального отклонения второе, на экране возникает фигура Лиссажу в виде эллипса, если поданы оба напряжения, имеют синусоидальную форму и одинаковую частоту; эллипс может иметь вид от прямой линии до окружности в зависимости от соотношения фаз синусоид: в виде двух петель, если соотношение частот равно двум., три петли, если соотношение частот равно трем и т. д.
Широкое распространение получили многолучевые осциллографы и осциллографы с памятью (запоминающие). Запоминание сигнала в таких осциллографах производится на специальном запоминающем экране или в электронной памяти.
15. Основные законы цепей постоянного тока.
Техническое использование постоянного тока
Электрическим токам называется всякое упорядоченное движение электрических зарядов в пространстве.
Упорядоченное движение свободных зарядов, возникающее в проводнике под действием электрического поля называется током проводимости.
Упорядоченное движение электрических зарядов путем перемещения в пространстве заряженного тела называется конвекционным электрическим током.
За направление электрического тока принимается движение положительных зарядов. В действительности в металлических проводниках электрический ток создается движением электронов в противоположном направлении.
Силой тока называется количество электричества, проходящее через поверхность за единицу времени:
( 30)Плотностью тока называется величина тока, проходящего через единичную площадь:
(31)Ток называется постоянным, если его сила и направление не меняются с течением времени. Для постоянного тока
Носителями тока в металлах являются электроны проводимости. В классическом приближении эти электроны рассматриваются как электронный газ.
Законы постоянного тока.
Закон Ома.
Напряжение на участке цепи равно произведению его сопротивления R [Ом] на силу тока I, [А]:
U=RI,B. (32)
При последовательном соединении резисторов
R=R1+R2; (33)
при параллельном соединении:
(34)Мощность, выделяемая в проводнике равна:
Вт. (35)Энергия, выделяющаяся за время Т, равна:
(36)Правило Кирхгофа первое.
Алгебраическая сумма токов, сходящихся в узле, равна нулю:
. (37)Правило Кирхгофа второе (правило контуров).
В любом замкнутом контуре сумма произведений сил токов на сопротивления соответствующих участков этого контура равна алгебраической сумме приложенных в нем э.д.с.
(38)Емкость конденсатора равна:
(39)где e0 = 8,85 • 10-12 Ф/м — диэлектрическая проницаемость вакуума, e — относительная диэлектрическая проницаемость изолятора между пластинами, S — площадь пластин, d — расстояние между ними.
При параллельном соединении конденсаторов:
С = С1 + С2. (40)
При последовательном соединении:
(41)Заряд, накопленный в конденсаторе:
Q=CU=IT, (42)
где Q — заряд, Кл; С — емкость конденсатора, Ф; U — напряжение, В; I — зарядный ток, А; T — время заряда, с.
Энергия, запасенная в конденсаторе:
(43)Величина индуктивности равна:
(44)где m0= 1,25 • 10~6, Гн/м — магнитная проницаемость вакуума; m — относительная магнитная проницаемость сердечника; S — площадь сердечника, м2; l — длина магнитной силовой линии, м; w — число витков провода на сердечнике.
При последовательном соединении индуктивностей:
L=L1+L2. (45)
При параллельном соединении:
(46)Э.д.с самоиндукции:
(47)Энергия, запасенная в индуктивности:
(48)Постоянный ток используется в промышленности для силовых транспортных электродвигателей (электропоезда, трамвай, троллейбус, электрокары) в связи с возможностью широкого регулирования скорости вращения и изменения момента на валу ротора двигателя, а электролитических технологиях (производство алюминия, меди, нанесение покрытий).
16. Основные закономерности цепей переменного тока.
Техническое использование переменного тока
Переменный ток — это ток, сила и направление которого изменяются во времени. Переменный ток получают, используя явление электромагнитной индукции, при котором в проводнике, пересекающем магнитное поле, возникает электродвижущая сила. Э.д.с, переменного тока определяется выражением:
E=Em sin(wt+j), (49)
гае Em, — максимальное или амплитудное значение э.д.с., w = 2pf — круговая частота, f == 1/T — частота изменения направления тока в секунду, Т — период колебания, j — фаза относительно некоторого начального момента времени.
Различают мгновенное и действующее значения напряжения и тока, имеющие соотношение:
(50)Мощность в цели переменного тока равна
, (51)где Em, и 1m — амплитудные значения напряжения и тока в электрической цепи, j — сдвиг фазы между ними.
Любой проводник электрической цепи обладает тремя видами сопротивления:
— активным — R = U/I; реактивным индуктивным — ХL, =wL; и реактивным емкостным Хс = 1/wС.
В активном сопротивлении ток и напряжение совпадают по фазе, в индуктивном ток отстает по фазе на 90о, в емкостном — опережает по фазе на 90о. Поэтому общее сопротивление цепи, в которой имеются сопротивление (резистор), индуктивность и емкость, будет определяться выражением:
(52)При равенстве wД= 1/wС в цепи наступает резонанс.
В связи с удобством преобразования из высокого напряжения, необходимого для передачи электроэнергии на большие расстояния, а низкое, необходимое для непосредственного использования в быту и в технике, переменный ток нашел широкое применение в промышленности и в быту. В промышленности переменный ток используется для литания электромоторов, в основном. асинхронного типа, в быту — для питания электронагревательных приборов, освещения, холодильников, бытовых электромоторов и т. п.
17. Выделение информации на фоне помех. Явление
резонанса, его сущность. Примеры использования
резонансных явлений в электро- и радиотехнике
Всякая информация должна быть выражена каким-нибудь физическим сигналом. Однако всякий полезный сигнал сопровождается другими сигналами, представляющими собой для полезного сигнала помеху. Поэтому возникает проблема выделения полезного сигнала на фоне помех. Примером является вся радиотехника, поскольку в эфире одновременно присутствует множество электромагнитных волн, но нужную информацию несет лишь одна из них, все остальные по отношению к ней являются помехами.
Существует несколько способов выделения полезного сигнала на фоне помех. Одним из них является использование резонанса.
Явление резонанса характерно для так называемых колебательных контуров, в которых энергия способна преобразовываться из одного вида в другой — из потенциальной энергии в кинетическую и обратно. В электрических колебательных контурах энергия преобразуется из потенциальной энергии электростатического поля конденсатора в кинетическую энергию электрического тока в индуктивности.
Колебательный контур состоит из последовательно включенных емкости С и индуктивности L, но кроме того в цепи всегда присутствует активное сопротивление R, поскольку индуктивность изготавливается в виде катушки провода, а провод всегда обладает активным сопротивлением.