Primjeri testiranja fizike u srednjoj školi. Prijemni ispit iz fizike

Prijemni ispit fizike (pismeno) ima za cilj procjenu znanja kandidata iz fizike.

Teškoća pitanja u ispitnih zadataka odgovara složenosti programa fizike koji se proučavaju obrazovne organizacije srednje obrazovanje.

Prije početka ispita, održavaju se konsultacije sa kandidatima, objašnjava se postupak polaganja ispita i uslovi.

sekretar prijemna komisija 20 minuta prije početka ispita daje katedru predmeta ispitna komisija ispitnih zadataka.

Na ispitu kandidat mora pokazati pouzdano znanje i vještine predviđene programom. Ispitivač mora biti sposoban da koristi SI sistem u proračunima i poznaje jedinice osnovnih fizičkih veličina.

Svi upisi u toku zadatka vrše se samo na posebnim obrascima koji se podnosiocu izdaju na početku ispita.

Imate 60 minuta da završite zadatak iz fizike. Prilikom izvođenja radova dozvoljeno je korištenje kalkulatora. U svim zadacima, osim ako neki uslov nije izričito propisan, otpor vazduha pri kretanju tela treba zanemariti, a ubrzanje slobodan pad pretpostaviti da je jednako 10 m/s 2.

U toku prijemni test Kandidati se moraju pridržavati sljedećih pravila ponašanja:

tišina;

raditi samostalno;

nemojte koristiti nijednu referentni materijali (studijski vodiči, priručnike, itd., kao i bilo koju vrstu varalica);

ne razgovarati sa drugim ispitanicima;

ne pružaju pomoć u izvršavanju zadataka drugim ispitanicima;

ne koriste sredstva operativne komunikacije;

da ne napušta teritoriju, koju utvrđuje komisija za izbor za prijemni ispit.

Za povredu pravila ponašanja, kandidat se uklanja sa prijemnog ispita sa 0 bodova za obavljeni rad, bez obzira na broj pravilno obavljenih zadataka, o čemu se sastavlja akt koji odobrava predsjednik komisije za izbor.

Svaki zadatak sadrži 10 zadataka iz različitih dijelova fizike. List sa zadatkom sadrži tabelu u koju je potrebno upisati odgovore sa naznakom mjernih jedinica.

SKALA ZA OCJENU IZVRŠENIH ZADATAKA

OPCIJE PRIJEMNIH ISPITA

Maksimalni rezultat je 100.

Minimum potreban iznos bodova - 36.

Primjeri opcija zadatka:

Opcija broj 01

1 . Automobil, koji se kretao ujednačenim ubrzanjem iz stanja mirovanja, prešao je put od 100 m za 10 sekundi. Pronađite vrijednost ubrzanja automobila.

odgovori: 1) 2 m/s 2; 2) 0,2 m/s 2; 3) 20 m/s 2 .

2. Rezultantni modul svih sila primijenjenih na tijelo mase 4 kg je 10N. Šta je jednako apsolutna vrijednost ubrzanje kojim se tijelo kreće?

odgovori: 1) 5 m/s 2; 2) 0,2 m/s 2; 3) 2,5 m/s 2 .

3. Teret od 1000 kg mora se podići na visinu od 12 m za 1 minut. Odredite minimalnu snagu koju motor mora imati u tu svrhu.

odgovori: 1) 2 10 2 W; 2) 2 kW; 3) 2,5 kW.

4 . Kojom silom djeluje magnetsko polje indukcije od 1,5 T na provodnik dužine 30 cm, koji se nalazi okomito na linije magnetske indukcije? U provodniku teče struja od 2A.

odgovori: 1) 0,9 N; 2) 9 N; trideset.

5. Odredite veličinu magnetskog fluksa spojenog na kolo s induktivnošću od 12 mH, kada kroz njega teče struja od 5 A.

odgovori: 1) 6 Wb; 2) 0,06 Wb; 3) 60 Wb.

6. Gas kome je dato 500J toplote izvršio je 200J rada. Odredite promjenu unutrašnje energije plina.

odgovori: 1) 300J; 2) 700J; 3) 350J.

7. Odredite ukupni otpor kola koje se sastoji od tri paralelno povezana otpornika od 30 oma i jednog serijski spojenog otpornika od 20 oma.

odgovori: 1) 50 Ohm; 2) 30 Ohm; 3) 110 Ohma.

8. Kolika je talasna dužina ako je njena brzina 330 m/s, a period 2 s?

odgovori: 1) 66 m; 2) 165 m; 3) 660 m.

9. Jednačina harmonijske vibracije izgleda kao . Odredite frekvenciju oscilacija.

odgovori: 1) 2 Hz; 2) 100 Hz; 3) 4 Hz.

10. Napišite notaciju koja nedostaje za sljedeću nuklearnu reakciju:

odgovori: 1) ; 2) ; 3) .

Opcija broj 02

1 . Jednačina kretanja tijela ima oblik: . Odredite početnu brzinu tijela.

odgovori: 1) 5 m/s; 2) 10 m/s; 3) 2,5 m/s.

2. Tijelo mase 1 kg bačeno je okomito naviše brzinom od 8 m/s. Odredite kinetičku energiju tijela u trenutku bacanja?

odgovori: 1) 8 J; 2) 32 J; 3) 4 J.

3. Odrediti rad koji je obavljen podizanjem tijela mase 3 kg na visinu od 15 m.

odgovori: 1) 450 J; 2) 45 J; 3) 250 J.

4 . Plin u idealnom toplotnom motoru daje hladnjaku 70% topline primljene od grijača. Kolika je temperatura frižidera ako je temperatura grijača 430 K?

OPŠTI PODACI O PRIJEMNIM ISPITIMA IZ FIZIKE

U RTU MIREA održava se prijemni ispit iz fizike pisanje(za kandidate koji nisu položili ispit). Ispitna karta uključuje dva teorijska pitanja i pet zadataka. Teorijska pitanja ispitnih kartica formiraju se na osnovu sveruskog programa prijemnih ispita iz fizike u tehnički univerziteti. Potpuna lista takvih pitanja nalazi se u nastavku.

Treba napomenuti da je tokom ispita fokus na dubini razumijevanja gradiva, a ne na njegovoj mehaničkoj reprodukciji. Stoga je poželjno odgovore na teorijska pitanja u najvećoj mjeri ilustrirati crtežima objašnjenja, grafikonima itd. U datim analitičkim izrazima potrebno je naznačiti fizičko značenje svaku od opcija. Ne treba detaljno opisivati ​​eksperimente i eksperimente koji potvrđuju ovaj ili onaj fizički zakon, već se možemo ograničiti samo na iznošenje zaključaka iz njih. Ako zakon ima analitički zapis, onda ga je potrebno dati, bez davanja verbalne formulacije. Prilikom rješavanja zadataka i odgovaranja na teorijska pitanja vektorske veličine treba da budu opremljene odgovarajućim ikonama, a iz rada podnosioca zahtjeva verifikator treba da ima jasno mišljenje da podnosilac zahtjeva zna razliku između skalara i vektora.

Dubina prezentiranog materijala određena je sadržajem standardnih udžbenika za srednja škola i naknade za studente.
Prilikom rješavanja problema preporučuje se:

• olovo šematski crtež, odražavajući uslove problema (za većinu fizički zadaci to je jednostavno obavezno)
• uvesti oznake za one parametre koji su potrebni za rješavanje ovog problema (ne zaboravljajući navesti njihovo fizičko značenje);
• zapišite formule koje izražavaju fizičke zakone korištene za rješavanje ovog problema;
• sprovesti neophodno matematičke transformacije i predstaviti odgovor u analitičkom obliku;
• ako je potrebno, uradite numeričke proračune i dobijete odgovor u SI sistemu ili u onim jedinicama koje su naznačene u uslovu zadatka.

Prilikom dobijanja odgovora na problem u analitičkom obliku, potrebno je provjeriti dimenziju rezultirajućeg izraza, a, naravno, dobrodošlo je i proučavanje njegovog ponašanja u očiglednim ili ograničavajućim slučajevima.

Iz navedenih primjera uvodni zadaci može se vidjeti da se zadaci predloženi u svakoj opciji dosta razlikuju po složenosti. Dakle, maksimalni broj bodova koji se može dobiti za tačno riješen zadatak i teorijsko pitanje nije isti i jednak je: teorijsko pitanje - 10 bodova, zadatak br. 3 - 10 bodova, zadaci br. 4, 5, 6 - 15 bodova i zadatak br. 7 - 25 bodova.

Dakle, kandidat koji je u potpunosti obavio zadatak može osvojiti najviše 100 bodova. Kada se pretvori u rezultat od 10 bodova, koji se upisuje ispitni list aplikanta, trenutno je na snazi ​​sljedeća skala: 19 bodova ili manje - “tri”, 20÷25 bodova - “četiri”, 26÷40 bodova - “pet”, 41÷55 bodova - “šest”, 56÷65 bodova - “sedam”, 66÷75 bodova - “osam”, 76÷85 bodova - “devet”, 86÷100 bodova - “deset”. Minimum pozitivna ocjena odgovara rezultatu "četiri". Imajte na umu da se skala ponovnog izračunavanja može promijeniti u jednom ili drugom smjeru.

Prilikom provjere rada podnosioca prijave, nastavnik nije u obavezi da pregleda nacrt, a to čini u izuzetni slučajevi kako bi se razjasnila određena pitanja koja nisu dovoljno jasna iz čiste kopije.

Na ispitu iz fizike je dozvoljena upotreba neprogramiranog kalkulatora. Strogo je zabranjeno korištenje bilo kakvih sredstava komunikacije i ručnih računara.

Pismeni ispit iz fizike traje četiri astronomska sata (240 minuta).

PITANJA ZA PRIJEMNI ISPIT IZ FIZIKE

*
Adobe Reader

Pitanja su sastavljena na osnovu sveruskog programa prijemnih ispita iz fizike na univerzitete.

1. Referentni sistem. Materijalna tačka. Putanja. Put i kretanje. Brzina i ubrzanje.
2. Zakon sabiranja brzina materijalne tačke u razni sistemi referenca. Zavisnost brzine i koordinata materijalne tačke o vremenu za slučaj jednoliko ubrzanog kretanja.
3. Ujednačeno kružno kretanje. Linearne i ugaone brzine i odnos između njih. Ubrzanje na ravnomerno kretanje tijelo u krugu (centripetalno ubrzanje).
4. Prvi Newtonov zakon. Inercijski referentni sistemi. Galilejev princip relativnosti. Težina. Snaga. Rezultirajuća sila. Njutnov drugi zakon. Njutnov treći zakon.
5. Rame snage. Trenutak snage. Stanje ravnoteže tela.
6. Sile elastičnosti. Hookeov zakon. Sila trenja. Trenje u mirovanju Trenje klizanja. Koeficijent trenja klizanja.
7. Zakon gravitacije. Gravitacija. Tjelesna težina. bestežinsko stanje. Prva kosmička brzina (izlaz).
8. zamah tijela. Impuls sile. Odnos između promjene količine gibanja tijela i količine gibanja sile.
9. Zatvoreni sistem tel. Zakon održanja impulsa. Koncept mlaznog pogona.
10. Mehanički rad. Moć, moć sile. Kinetička energija. Odnos rada i promjena kinetičke energije tijela.
11. potencijalne sile. Potencijalna energija. Odnos između rada potencijalnih sila i potencijalne energije. Potencijalna energija gravitacije i elastične sile. Zakon održanja mehaničke energije.
12. Pritisak. Pascalov zakon za tečnosti i gasove. Plovila za komunikaciju. Princip rada hidraulične prese. Arhimedov zakon za tečnosti i gasove. Stanje tijela koja plutaju na površini tekućine.
13. Glavne odredbe molekularne kinetičke teorije i njihove eksperimentalno potkrepljenje. Molarna masa. Avogadrov broj. Količina supstance. Idealan gas.
14. Osnovna jednadžba molekularne kinetičke teorije idealan gas. Temperatura i njeno fizičko značenje. Apsolutna temperaturna skala.
15. Jednačina stanja idealnog gasa (Clapeyron-Mendelejev jednačina). Izotermni, izohorni i izobarični procesi.
16. Unutrašnja energija. Količina toplote. Rad u termodinamici. Zakon održanja energije u toplotnim procesima (prvi zakon termodinamike).
17. Toplotni kapacitet supstance. Fazne transformacije materije. Specifična toplota isparavanja i specifična toplota fuzije. Jednačina toplotnog bilansa.
18. Princip rada toplotnih motora. termička efikasnost motor i njegovu maksimalnu vrijednost. Carnot ciklus.
19. Isparavanje i kondenzacija. Kipuća tečnost. Zasićena i nezasićene pare. Vlažnost vazduha.
20. Coulombov zakon. tenzija električno polje. Elektrostatičko polje tačkastog naboja. Princip superpozicije polja.
21. Posao elektrostatičko polje prilikom pomeranja punjenja. Razlika potencijala i potencijala. Potencijal polja tačkastog naboja. Odnos između jačine homogenog elektrostatičkog polja i razlike potencijala.
22. Električni kapacitet. Kondenzatori. Kapacitet ravnog kondenzatora. Energija pohranjena u kondenzatoru je energija električnog polja.
23. Kapacitet baterije serijski i paralelno povezanih kondenzatora (izlaz).
24. Struja. Snaga struje. Ohmov zakon za dio kola. Otpornost metalnih provodnika. Dosljedno i paralelna veza provodnici (izlaz).
25. Elektromotorna sila (EMF). Ohmov zakon za kompletno kolo. Rad i trenutna moć - Joule-Lenzov zakon (zaključak).
26. Indukcija magnetnog polja. Sila koja djeluje na provodnik sa strujom u magnetskom polju. Amperov zakon.
27. Djelovanje magnetskog polja na pokretni naboj. Lorencova sila. Priroda kretanja nabijene čestice u jednoličnom magnetskom polju (brzina čestice je orijentirana okomito na vektor indukcije).
28. Djelovanje magnetskog polja na pokretni naboj. Lorencova sila. Priroda kretanja nabijene čestice u jednoličnom magnetskom polju (brzina čestice čini oštar ugao sa vektorom indukcije magnetskog polja).
29. Fenomen elektromagnetne indukcije. magnetni fluks. Zakon elektromagnetne indukcije. Lenzovo pravilo.
30. Fenomen samoindukcije. EMF samoindukcija. Induktivnost. Energija pohranjena u strujnom kolu.
31. Slobodne elektromagnetne oscilacije u LC kolu. Konverzija energije u oscilatornom kolu. Prirodna frekvencija oscilacija u kolu.
32. Naizmjenična električna struja. Prijem naizmjenične struje. RMS vrijednost napona i struje. Transformator, princip njegovog rada.
33. Zakoni refleksije i prelamanja svjetlosti. indeks prelamanja. Završeno unutrašnja refleksija, granični ugao puna refleksija. Konstrukcija slike u ravnom ogledalu.
34. Konvergentna i divergentna sočiva. Tok zraka u sočivima. Formula tankih sočiva. Konstrukcija slike u konvergentnim i divergentnim sočivima (jedna tipična kutija za svaki objektiv po vašem izboru).
35. kvanti svetlosti. Fenomen fotoelektričnog efekta. Einsteinova jednadžba za fotoelektrični efekat.
36. Rutherfordovi eksperimenti o raspršenju alfa čestica. Nuklearni model atoma. Borovi postulati.
37. Nuklearni model atoma. Sastav jezgra atoma. Izotopi. Radioaktivnost. Alfa, beta i gama zračenje.

PRIMJERI ISPITNIH ULAZNICA

*
*Da preuzmete fajl, kliknite desnim tasterom miša na link i izaberite "Sačuvaj cilj kao..."
Da biste pročitali datoteku, morate preuzeti i instalirati program

Uvodna pitanja iz fizike za vanredne studente koji upisuju SSAU.

1. Putanja. Materijalna tačka. Put i kretanje.

putanja tela naziva se linija opisana u prostoru pokretnom materijalnom tačkom. Trajektorije. Imaginarna linija duž koje se kreće materijalna tačka, naziva se putanja. Općenito, putanja je složena trodimenzionalna kriva. Konkretno, to može biti i ravna linija. Tada je za opisivanje kretanja potrebna samo jedna koordinatna os, usmjerena duž putanje kretanja. Treba imati na umu da oblik putanje zavisi od izbora referentnog sistema, tj. oblik putanje je relativan koncept. Dakle, trajektorija propelera se završava u odnosu na referentni sistem povezan sa letećim avionom kružnica, au referentnom sistemu koji je povezan sa Zemljom, to je spirala.

Tijelo čiji se oblik i dimenzije pod datim uslovima mogu zanemariti nazivamo materijalna tačka. Ovo zanemarivanje je dozvoljeno kada su dimenzije tijela male u odnosu na udaljenost koju pređe ili udaljenost datog tijela do drugih tijela. Da biste opisali kretanje tijela, u svakom trenutku morate znati njegove koordinate.

kreće se naziva se vektor povučen od početne pozicije materijalne tačke do konačne. Dužina dionice koju prijeđe materijalna tačka duž putanje naziva se putanja ili dužina putanje. Ove koncepte ne treba miješati, jer je pomak vektor, a putanja skalar.

kreće se je vektor koji povezuje početnu i krajnju tačku segmenta trajektorije koji je prošao u vremenu.

Put je dužina dionice trajektorije od početnog do konačnog pomaka materijalne točke. Radijus vektor - vektor koji povezuje ishodište i tačku u prostoru.

Relativnost kretanja- ovo je kretanje i brzina tijela u odnosu na različite referentne sisteme različite (na primjer, osoba i voz). Brzina tijela u odnosu na fiksni koordinatni sistem jednaka je geometrijskom zbiru brzina tijela u odnosu na pokretni sistem i brzini pokretnog koordinatnog sistema u odnosu na fiksni. (V 1 - brzina osobe u vozu, V 0 - brzina voza, zatim V \u003d V 1 + V 0).

Referentni sistem. mehaničko kretanje, kao što njegova definicija implicira, je relativno. Stoga se o kretanju tijela može govoriti samo u slučaju kada je naznačen referentni sistem. Referentni sistem obuhvata: 1) Referentno tijelo, tj. tijelo koje se smatra nepomično i u odnosu na koje se razmatra kretanje drugih tijela. Referentno tijelo je povezano s koordinatnim sistemom. Najčešće korišćeni kartezijanski (pravougaoni) koordinatni sistem

2) Uređaj za mjerenje vremena.

2. Ravnomerno i ravnomerno ubrzano kretanje. Ubrzanje, putanja, brzina.

Kretanje sa konstantnim modulom i brzinom u smjeru naziva se ravnomjerno pravolinijsko kretanje. Zove se kretanje u kojem je brzina tijela konstantna po veličini i smjeru pravolinijsko ravnomjerno kretanje. Brzina takvog kretanja nalazi se po formuli V= S/ t.

U ravnomjernom pravolinijskom kretanju, tijelo prelazi jednake udaljenosti u bilo kojim jednakim vremenskim intervalima. Ako je brzina konstantna, tada se pređeni put računa kao. Klasični zakon sabiranja brzina formuliše se na sledeći način: brzina materijalne tačke u odnosu na referentni sistem, uzeta kao fiksni, jednaka je vektorskom zbiru brzina tačke u pokretnom sistemu i brzine pokretnog sistema u odnosu na fiksni.

Kretanje u kojem tijelo čini nejednake pokrete u jednakim vremenskim intervalima naziva se neravnomjerno kretanje. Brzina materijalne tačke može se mijenjati s vremenom. Brzinu takve promjene karakterizira ubrzanje. Neka brzina promjene brzine bude praktično nepromijenjena za kratak vremenski period At, a promjena brzine jednaka DV. Tada nalazimo ubrzanje po formuli: a=DV/Dt

Dakle, ubrzanje je promjena brzine vezana za jedinicu vremena, tj. promjena brzine u jedinici vremena, ovisno o njenoj konstantnosti tokom ovog vremena. U SI jedinicama, ubrzanje se mjeri u m/s 2 .

Ako je ubrzanje a u istom smjeru kao startna brzina, tada će se brzina povećati i kretanje se zove jednoliko ubrzano.

Kod neravnomjernog translacijskog kretanja, brzina tijela se mijenja tokom vremena. Ubrzanje (vektorsko) – fizička količina, koji karakterizira brzinu promjene brzine po modulu i smjeru. Trenutačno ubrzanje (vektor) - prvi izvod brzine u odnosu na vrijeme. . Ravnomjerno ubrzano je kretanje sa ubrzanjem, konstantne veličine i smjera. Brzina pri ravnomerno ubrzano kretanje izračunato kao.

Odavde se formula za putanju sa jednoliko ubrzanim kretanjem izvodi kao:

Vrijede i formule izvedene iz jednačina brzine i putanje za jednoliko ubrzano kretanje.

Brzina– fizička veličina koja karakterizira brzinu i smjer kretanja u ovog trenutka vrijeme.prosječna brzina odlučan

kako. Prosječna brzina tla jednak je omjeru udaljenosti koju tijelo pređe u određenom vremenskom periodu i ovog intervala. . Trenutna brzina (vektor) je prva derivacija radijus vektora pokretne tačke. . Instant Speed usmjerena tangencijalno na putanju, srednja - duž sekante. Trenutačna brzina tla (skalar) - prva derivacija putanje u odnosu na vrijeme, jednaka po veličini trenutnoj brzini

Brzine su: trenutne i prosječne. Trenutačna brzina je brzina u datom trenutku u datoj tački putanje. Trenutna brzina je usmjerena tangencijalno. (V=DS/Dt,Dt→0). Prosječna brzina - brzina određena omjerom kretanja tokom neravnomjernog kretanja i vremenskog perioda tokom kojeg se ovo kretanje dogodilo.

3. Ujednačeno kretanje u krugu. Linearna i ugaona brzina.

Svako kretanje na dovoljno malom dijelu putanje može se približno smatrati ravnomjernim kretanjem duž kružnice. U procesu ravnomjernog kretanja u krugu, vrijednost brzine ostaje konstantna, a smjer vektora brzine se mijenja. . . Vektor ubrzanja pri kretanju duž kružnice usmjeren je okomito na vektor brzine (usmjeren tangencijalno), na centar kružnice. Vremenski interval tokom kojeg tijelo napravi potpuni okret u krugu naziva se period. . Recipročna vrijednost perioda, koja pokazuje broj okretaja po jedinici vremena, naziva se frekvencija. Primjenom ovih formula možemo zaključiti da, ili. Ugaona brzina(brzina rotacije) je definisana kao. Ugaona brzina sve tačke tela su iste, i karakteriše kretanje rotirajućeg tela kao celine. U ovom slučaju linijska brzina tijelo se izražava kao, a ubrzanje - kao.

Načelo neovisnosti pokreta smatra kretanje bilo koje tačke tijela zbirom dvaju pokreta - translatornog i rotacijskog.

4. Ubrzanje ravnomjernim kretanjem tijela u krugu.

5. Prvi Newtonov zakon. Inercijski referentni sistem.

Fenomen održavanja brzine tijela u odsustvu vanjskih utjecaja naziva se inercija. Prvi Newtonov zakon, također poznat kao zakon inercije, kaže: “postoje takvi referentni okviri u odnosu na koje tijela koja se progresivno kreću održavaju svoju brzinu konstantnom ako nijedno drugo tijelo ne djeluje na njih.” Referentni okviri, u odnosu na koje se tijela u nedostatku vanjskih utjecaja kreću pravolinijski i jednoliko, nazivaju se inercijski referentni sistemi. Referentni sistemi povezani sa zemljom smatraju se inercijskim, pod uslovom da se zanemari rotacija Zemlje.

Razlog za promjenu brzine tijela uvijek je njegova interakcija sa drugim tijelima. Kada se dva tijela međusobno djeluju, brzine se uvijek mijenjaju, tj. akceleratori su nabavljeni. Omjer ubrzanja dvaju tijela je isti za svaku interakciju. Svojstvo tijela od kojeg ovisi njegovo ubrzanje pri interakciji s drugim tijelima naziva se inercija. Kvantitativna mjera inercije je tjelesne mase.

6. Snaga. Sastav snaga. Trenutak snage. Uslovi za ravnotežu tijela. Center of Mass.

Drugi Newtonov zakon uspostavlja vezu između kinematičke karakteristike kretanja - ubrzanja i dinamičkih karakteristika interakcije - snage. , ili, tačnije, tj. . brzina promjene impulsa materijalne tačke jednaka je sili koja djeluje na nju. Sa istovremenim djelovanjem na jedno tijelo višestruke sile tijelo se kreće ubrzanjem, što je vektorski zbir ubrzanja koja bi nastala pod utjecajem svake od ovih sila posebno. Sile koje djeluju na tijelo, primijenjene na jednu tačku, sabiraju se prema pravilu sabiranja vektora. Ova odredba se naziva principom nezavisnosti djelovanja snaga. centar gravitacije takva tačka krutog tijela ili sistema naziva se čvrste materije, koji se kreće na isti način kao materijalna tačka s masom, jednak zbiru mase čitavog sistema kao celine, na koje deluje ista rezultujuća sila kao i na telo. . Centar gravitacije- tačka primjene rezultante svih sila gravitacije koje djeluju na čestice ovog tijela u bilo kojoj poziciji u prostoru. Ako su linearne dimenzije tijela male u odnosu na veličinu Zemlje, tada se centar mase poklapa sa centrom gravitacije. Zbir momenata svih elementarnih sila gravitacije oko bilo koje ose koja prolazi kroz centar gravitacije jednak je nuli.

7. Newtonov drugi zakon. Njutnov treći zakon.

Drugi Newtonov zakon uspostavlja vezu između kinematičke karakteristike kretanja – ubrzanja i dinamičkih karakteristika interakcije – sila. , ili, tačnije, tj. . brzina promjene impulsa materijalne tačke jednaka je sili koja djeluje na nju. Sa istovremenim djelovanjem na jedno tijelo višestruke sile tijelo se kreće ubrzanjem, što je vektorski zbir ubrzanja koja bi nastala pod utjecajem svake od ovih sila posebno.

U bilo kojoj interakciji dvaju tijela, omjer modula stečenih ubrzanja je konstantan i jednak je inverznom omjeru masa. Jer kada su tijela u interakciji, vektori ubrzanja imaju suprotan smjer, možemo to napisati. By Njutnov drugi zakon sila koja djeluje na prvo tijelo jednaka je onoj na drugo. Na ovaj način, . Njutnov treći zakon povezuje sile kojima tijela djeluju jedno na drugo. Ako dva tijela međusobno djeluju, tada se sile koje nastaju između njih primjenjuju na različita tijela, jednake su po veličini, suprotnog smjera, djeluju duž iste prave linije i imaju istu prirodu.

8. Sile elastičnosti. Hookeov zakon. Sile trenja. Koeficijent trenja klizanja.

Sila koja proizlazi iz deformacije tijela i usmjerena je u smjeru suprotnom od pomicanja čestica tijela tokom te deformacije naziva se elastična sila. Eksperimenti sa štapom su pokazali da je za male deformacije u odnosu na dimenzije tijela, modul elastične sile direktno proporcionalan modulu vektora pomaka slobodnog kraja štapa, koji u projekciji izgleda. Ova veza je uspostavljena R.Hook, njegov zakon je formuliran na sljedeći način: sila elastičnosti koja proizlazi iz deformacije tijela proporcionalna je istezanju tijela u smjeru suprotnom od smjera kretanja čestica tijela tokom deformacije. Koeficijent k naziva se krutost tijela, a ovisi o obliku i materijalu tijela. Izražava se u njutnima po metru. Elastične sile nastaju zbog elektromagnetnih interakcija.

Sila koja nastaje na granici međudjelovanja tijela u odsustvu relativnog kretanja tijela naziva se statička sila trenja. Statička sila trenja je po apsolutnoj vrijednosti jednaka vanjskoj sili usmjerenoj tangencijalno na dodirnu površinu tijela i suprotno od nje u smjeru. Kada se jedno tijelo ravnomjerno kreće po površini drugog, pod utjecajem vanjske sile na tijelo djeluje sila jednake apsolutne vrijednosti pokretačka snaga i suprotnog smera. Ova sila se zove sila trenja klizanja. Vektor sile trenja klizanja usmjeren je prema vektoru brzine, pa ova sila uvijek dovodi do smanjenja relativne brzine tijela. Sile trenja, kao i sila elastičnosti, su elektromagnetne prirode, a nastaju zbog interakcije između električnih naboja atoma tijela u kontaktu. Eksperimentalno je utvrđeno da je maksimalna vrijednost modula sile statičkog trenja proporcionalna sili pritiska. Također, maksimalne vrijednosti statičke sile trenja i sile trenja klizanja su približno jednake, kao i koeficijenti proporcionalnosti između sila trenja i pritiska tijela na podlogu.

9 Zakon gravitacije. Gravitacija. Tjelesna težina.

Iz činjenice da tijela, bez obzira na njihovu masu, padaju istom akceleracijom, slijedi da je sila koja djeluje na njih proporcionalna masi tijela. Ovo Gravitaciona sila koju zemlja vrši na sva tijela naziva se gravitacija.. Sila gravitacije djeluje na bilo kojoj udaljenosti između tijela. Sva tijela se privlače jedno prema drugom, sila univerzalne gravitacije je direktno proporcionalna proizvodu masa i obrnuto proporcionalna kvadratu udaljenosti između njih. Vektori sila univerzalne gravitacije usmjereni su duž prave linije koja povezuje centre mase tijela. , G je gravitaciona konstanta, jednaka je. tjelesne težine naziva se sila kojom tijelo zbog gravitacije djeluje na oslonac ili rasteže ovjes. Tjelesna težina jednaka po apsolutnoj vrijednosti i suprotna po smjeru od elastične sile oslonca prema trećem Newtonovom zakonu. Prema drugom Newtonovom zakonu, ako nijedna druga sila ne djeluje na tijelo, tada je sila gravitacije tijela uravnotežena silom elastičnosti. Kao rezultat toga, težina tijela na fiksnom ili ravnomjerno pokretnom horizontalnom nosaču jednaka je sili gravitacije. Ako se oslonac kreće ubrzano, onda prema drugom Newtonovom zakonu, odakle je izveden. To znači da je težina tijela čiji se smjer ubrzanja poklapa sa smjerom ubrzanja slobodnog pada manja od težine tijela u mirovanju.

10. Zamah tijela. Zakon održanja impulsa. Njutnov drugi zakon.

Prema drugom Newtonovom zakonu bez obzira da li je tijelo mirovalo ili se kretalo, promjena njegove brzine može nastati samo u interakciji s drugim tijelima. Ako je na tijelu mase m na neko vrijeme t sila djeluje i brzina njenog kretanja se mijenja od do, tada je ubrzanje tijela jednako. Na osnovu drugog Newtonovog zakona može se napisati sila. fizička količina, jednak proizvodu sila za vrijeme njenog djelovanja naziva se impuls sile. Impuls sile pokazuje da postoji veličina koja se jednako mijenja za sva tijela pod utjecajem istih sila, ako je trajanje sile isto. Ova vrijednost, jednaka proizvodu mase tijela i brzine njegovog kretanja, naziva se impulsom tijela. Promjena količine gibanja tijela jednaka je impulsu sile koja je izazvala ovu promjenu. Uzmimo dva tijela, mase i, krećući se brzinama i. Prema trećem Njutnovom zakonu, sile koje deluju na tela tokom njihove interakcije su jednake po apsolutnoj vrednosti i suprotne po smeru, tj. mogu se nazvati . Za promjene u impulsu tokom interakcije može se napisati. Iz ovih izraza dobijamo da je vektorski zbir impulsa dvaju tijela prije interakcije jednak vektorskom zbiru impulsa nakon interakcije. U više opšti pogled Zakon održanja impulsa je: Ako, onda.

11. Mašinski rad. Snaga. Efikasnost.

rad ALI konstantna sila je fizička veličina jednaka proizvodu modula sile i pomaka, pomnoženog kosinusom ugla između vektora i. . Posao jeste skalarnu vrijednost i može imati negativnu vrijednost ako je ugao između vektora pomaka i sile veći. Jedinica rada se zove džul, 1 džul jednako radu vrši sila od 1 njutna pri pomicanju tačke njegove primjene za 1 metar. Snaga je fizička veličina jednaka odnosu rada i vremena tokom kojeg je ovaj rad obavljen. . Jedinica snage naziva se vat, 1 vat je jednak snazi ​​pri kojoj se rad od 1 džula obavi u 1 sekundi. Efikasnost - jednaka omjeru koristan rad, na utrošeni rad ili energiju.

12. Kinetička i potencijalna energija. Zakon o očuvanju energije.

Fizička veličina jednaka polovini proizvoda mase tijela i kvadrata brzine naziva se kinetička energija. Rad rezultantnih sila primijenjenih na tijelo jednak je promjeni kinetičke energije. Fizička veličina jednaka proizvodu mase tijela modulom ubrzanja slobodnog pada i visine na koju je tijelo podignuto iznad površine s nultim potencijalom naziva se potencijalna energija tijela. Promjena potencijalne energije karakterizira rad gravitacije pri kretanju tijela. Ovaj rad je jednak promjeni potencijalne energije, uzete sa suprotnim predznakom. Tijelo ispod površine zemlje ima negativnu potencijalnu energiju. Ne samo podignuta tijela imaju potencijalnu energiju. Razmotrite rad elastične sile kada je opruga deformisana. Sila elastičnosti je direktno proporcionalna deformaciji, a njena prosječna vrijednost će biti jednaka, rad je jednak proizvodu sile i deformacije, ili inače. Fizička veličina jednaka polovini proizvoda krutosti tijela i kvadrata deformacije naziva se potencijalna energija deformiranog tijela. Važna karakteristika potencijalne energije je da je tijelo ne može posjedovati bez interakcije s drugim tijelima.

Potencijalna energija karakterizira tijela u interakciji, kinetička - kretanje. I to i drugo nastaju kao rezultat interakcije tijela. Ako nekoliko tijela međusobno djeluju samo gravitacijskim i elastičnim silama, a na njih ne djeluju vanjske sile (ili je njihova rezultanta nula), tada je za bilo koju interakciju tijela rad elastičnih ili gravitacijskih sila jednak promjeni u potencijalnoj energiji, uzetoj sa suprotnim predznakom. Istovremeno, prema teoremi kinetičke energije (promjena kinetičke energije tijela jednaka je radu spoljne sile) rad istih sila jednak je promjeni kinetičke energije.

Iz ove jednakosti slijedi da je zbir kinetičkih i potencijalne energije tijela koja čine zatvoreni sistem i međusobno djeluju silama gravitacije i elastičnosti, ostaje konstantna. Zbir kinetičke i potencijalne energije tijela naziva se ukupna mehanička energija. Ukupna mehanička energija zatvorenog sistema tijela koja međusobno djeluju gravitacijskim i elastičnim silama ostaje nepromijenjena. Rad sila gravitacije i elastičnosti jednak je, s jedne strane, povećanju kinetičke energije, as druge strane smanjenju potencijalne energije, odnosno rad je jednak energiji koja se pretvorila iz jednog oblika u drugi.

13. Pritisak. Pascalov zakon za tečnosti i gasove. Plovila za komunikaciju.

Fizička veličina jednaka omjeru modula sile koja djeluje okomito na površinu i površine ove površine naziva se tlak. Jedinica pritiska - pascal jednak pritisku koji vrši sila 1 njutn po površini od 1 kvadratnom metru . Sve tekućine i plinovi prenose pritisak koji se na njih stvara u svim smjerovima. U cilindričnoj posudi, sila pritiska na dno posude jednaka je težini stupca tečnosti. Pritisak na dno posude jednak je pritisku na dubini h jednaki. Isti pritisak djeluje i na zidove posude. Jednakost pritisaka fluida na istoj visini dovodi do toga da su u komunikacionim sudovima bilo kog oblika slobodne površine homogenog fluida u mirovanju na istom nivou (u slučaju zanemarljivo malih kapilarnih sila). U slučaju nehomogene tečnosti, visina stuba gušće tečnosti biće manja od visine manje guste tečnosti.

14. Arhimedova sila za tečnosti i gasove. Uslovi plovidbe tel.

Ovisnost pritiska u tečnosti i gasu o dubini dovodi do pojave uzgonske sile koja deluje na bilo koje telo uronjeno u tečnost ili gas. Ova sila se naziva Arhimedova sila. Ako je tijelo uronjeno u tekućinu, tada su pritisci na bočnim stijenkama posude međusobno uravnoteženi, a rezultanta pritisaka odozdo i odozgo je Arhimedova sila.

one. Sila koja gura tijelo uronjeno u tečnost (gas) jednaka je težini tečnosti (gasa) koju je tijelo istisnulo. Arhimedova sila je usmjerena suprotno sili gravitacije, pa je pri vaganju u tekućini težina tijela manja nego u vakuumu. Na tijelo u tečnosti djeluju gravitacija i Arhimedova sila. Ako je sila gravitacije veća u modulu - tijelo tone, ako je manja - pluta, jednaka - može biti u ravnoteži na bilo kojoj dubini. Ovi omjeri sila jednaki su odnosima gustoće tijela i tekućine (gasa).

15. Osnovne odredbe molekularno-kinetičke teorije i njihovo eksperimentalno utemeljenje. Brownovo kretanje. Težina i veličina molekule.

Molekularno-kinetička teorija je proučavanje strukture i svojstava materije, koristeći koncept postojanja atoma i molekula kao najmanjih čestica materije. Glavne odredbe MKT-a: tvar se sastoji od atoma i molekula, te se čestice kreću nasumično, čestice međusobno djeluju. Kretanje atoma i molekula i njihova interakcija podliježu zakonima mehanike. U početku, u interakciji molekula kada se međusobno približavaju, prevladavaju privlačne sile. Na određenoj udaljenosti između njih nastaju odbojne sile, koje premašuju silu privlačenja u apsolutnoj vrijednosti. Molekuli i atomi prave nasumične vibracije oko položaja u kojima sile privlačenja i odbijanja uravnotežuju jedna drugu. U tečnosti, molekuli ne samo da osciliraju, već i skaču iz jednog ravnotežnog položaja u drugi (fluidnost). U plinovima su udaljenosti između atoma mnogo veće od dimenzija molekula (stisljivost i rastezljivost). R. Brown je početkom 19. vijeka otkrio da se čvrste čestice kreću nasumično u tečnosti. Ovu pojavu može objasniti samo MKT. Molekuli tečnosti ili gasa koji se nasumično kreću sudaraju se sa čvrstom česticom i menjaju smer i modul brzine njenog kretanja (pri čemu, naravno, menjaju i smer i brzinu). Što je manja veličina čestica, to je primjetnija promjena momenta. Svaka tvar se sastoji od čestica, pa se smatra da je količina tvari proporcionalna broju čestica. Jedinica za količinu supstance naziva se mol. Mol je jednak količini tvari koja sadrži onoliko atoma koliko ih ima u 0,012 kg ugljika 12 C. Omjer broja molekula i količine tvari naziva se Avogadrova konstanta:. Količina supstance može se naći kao omjer broja molekula i Avogadrove konstante. molarna masa M naziva se količina jednaka omjeru mase tvari m na količinu materije. Molarna masa se izražava u kilogramima po molu. Molarna masa se može izraziti u smislu mase molekula m 0 : .

16. Idealan plin. Jednačina stanja za idealni gas.

Model idealnog gasa se koristi za objašnjenje svojstava materije u gasovitom stanju. Ovaj model pretpostavlja sljedeće: molekule plina su zanemarljive u odnosu na volumen posude, između molekula nema privlačnih sila, a sile odbijanja djeluju kada se sudare jedna s drugom i zidovima posude. Kvalitativno objašnjenje fenomena pritiska gasa je da molekuli idealnog gasa, kada se sudaraju sa zidovima posude, stupaju u interakciju sa njima kao elastična tela. Kada se molekul sudari sa stijenkom posude, projekcija vektora brzine na os okomitu na zid mijenja se u suprotnu. Stoga, tokom sudara, projekcija brzine se mijenja od – mv x prije mv x, a promjena momenta je jednaka. Prilikom sudara, molekul djeluje na zid sa silom jednakom, prema trećem Newtonovom zakonu, sili suprotnog smjera. Molekula je mnogo, a prosječna vrijednost geometrijskog zbira sila koje djeluju na dio pojedinačnih molekula formira silu pritiska plina na stijenke posude. Tlak plina jednak je omjeru modula sile pritiska i površine zida posude: str= F/ S.

W . Osnovna jednadžba molekularno-kinetičke teorije idealnog plina se obično naziva odnos između pritiska gasa i kinetičke energije kretanje napred molekuli sadržani u jediničnoj zapremini Zapišimo jednačinu bez izvođenja.

one. pritisak gasa jednak je dve trećine kinetičke energije translacionog kretanja molekula u jedinici zapremine.

17. Izotermni, izohorni i izobarični procesi.

Prelazak termodinamičkog sistema iz jednog stanja u drugo naziva se termodinamički proces (ili proces). Ovo mijenja stanje sistema. Međutim, postoje procesi, koji se nazivaju izoprocesi, u kojima jedan od parametara stanja ostaje nepromijenjen. Postoje tri izoprocesa: izotermni, izobarični (izobarični) i izohorni (izohorni). Izotermni je proces koji se odvija na konstantnoj temperaturi (T = const); izobarni proces - pri konstantnom pritisku (P = const), izohorni - pri konstantnoj zapremini (V = const).

Izobarski proces je proces koji se odvija pri konstantnom pritisku, masi i sastavu gasa.

Za izobarni proces važi Gay-Lussacov zakon. To slijedi iz Mendeljejev-Klapejronove jednačine. Ako su masa i pritisak gasa konstantni, onda

Relacija se zove Gay-Lussacov zakon: za datu masu gasa pri konstantnom pritisku, zapremina gasa je proporcionalna njegovoj temperaturi. Na sl. 26.2 prikazuje grafikon zapremine u odnosu na temperaturu.

Izohorni proces je proces koji se odvija pri konstantnoj zapremini, masi i sastavu gasa.

U slučaju izohoričnog procesa važi Charlesov zakon. Iz Mendeljejev-Klapejronove jednačine sledi da. Ako su masa i zapremina gasa konstantne, onda

Jednačina se zove Čarlsov zakon: za datu masu gasa pri konstantnoj zapremini, pritisak gasa je proporcionalan njegovoj temperaturi.

Grafikon: izohora.

18. Količina toplote. Toplotni kapacitet supstance.

Proces prenošenja toplote sa jednog tela na drugo bez vršenja rada naziva se prenos toplote. Energija koja se prenosi na tijelo kao rezultat prijenosa topline naziva se količina topline. Ako proces prijenosa topline nije praćen radom, onda na osnovu prvog zakona termodinamike. Dakle, unutrašnja energija tijela je proporcionalna masi tijela i njegovoj temperaturi. Vrijednost OD se zove specifični toplinski kapacitet, jedinica je . Specifična toplota pokazuje koliko toplote treba preneti da se 1 kg supstance zagreje za 1 stepen. Specifični toplotni kapacitet nije jednoznačna karakteristika i zavisi od rada tela tokom prenosa toplote.

19. Prvi zakon termodinamike, njegova primjena na različite procese.

U sprovođenju razmene toplote između dva tela pod uslovima jednakosti nuli rada spoljnih sila iu toplotnoj izolaciji od drugih tela, prema zakonu održanja energije. Ako promjena unutrašnje energije nije praćena radom, onda, ili, gdje . Ova jednačina se zove jednačina toplotnog bilansa.

Primjena prvog zakona termodinamike na izoprocese.

Jedan od glavnih procesa koji rade u većini mašina je širenje gasa za obavljanje posla. Ako tokom izobarnog širenja gasa iz zapremine V 1 do jačine V 2 pomak klipa cilindra je bio l, pa posao A savršeni gas je jednak, ili ako je V konstantan, onda Δ U=Δ Q. Ako uporedimo površine ispod izobare i izoterme, koje su radovi, možemo zaključiti da će se pri istom širenju gasa pri istom početnom pritisku, u slučaju izotermnog procesa, obaviti manji rad. Pored izobarnih, izohornih i izotermnih procesa, postoji i tzv. adijabatski proces.

20. Adijabatski proces. Adijabatski eksponent.

Za proces se kaže da je adijabatski ako nema prijenosa topline. Proces brzog širenja ili kompresije plina može se smatrati bliskim adijabatskom. U ovom procesu rad se obavlja zbog promjene unutrašnje energije, tj. , dakle, tokom adijabatskog procesa temperatura opada. Pošto temperatura gasa raste tokom adijabatske kompresije gasa, pritisak gasa raste brže sa smanjenjem zapremine nego tokom izotermnog procesa.

Procesi prijenosa topline spontano se odvijaju samo u jednom smjeru. Toplota se uvijek prenosi na hladnije tijelo. Drugi zakon termodinamike kaže da je to nemoguće termodinamički proces, usled čega bi se toplota prenosila sa jednog tela na drugo, toplije, bez ikakvih drugih promena. Ovaj zakon isključuje stvaranje perpetualnog motora druge vrste.

Adijabatski eksponent. Jednačina stanja ima oblik PVγ = const.,

gdje je γ = Cp /Cv – adijabatski indeks.

Toplotni kapacitet gasa zavisi od uslova pod kojima se toplota ...

Ako se plin zagrijava pri konstantnom tlaku P, tada se njegov toplinski kapacitet označava kao CV.

Ako je - na konstanti V, onda je Cp označen.

21. Isparavanje i kondenzacija. Kipuća tečnost. Vlažnost vazduha.

1. Isparavanje i kondenzacija . Proces premještanja tvari iz tečno stanje u gasovito stanje naziva se isparavanje, a obrnuti proces pretvaranja supstance iz gasovitog u tečno stanje naziva se kondenzacija. Postoje dvije vrste isparavanja - isparavanje i ključanje. Razmotrimo prvo isparavanje tečnosti. Isparavanje je proces isparavanja koji se odvija s otvorene površine tekućine na bilo kojoj temperaturi. Sa stanovišta molekularno-kinetičke teorije, ovi procesi se objašnjavaju na sljedeći način. Molekuli tečnosti, koji učestvuju u toplotnom kretanju, neprekidno se sudaraju. To uzrokuje da neki od njih steknu dovoljno kinetičke energije da prevladaju molekularnu privlačnost. Takvi molekuli, koji se nalaze na površini tečnosti, izlete iz nje, formirajući paru (gas) iznad tečnosti. Molekuli pare ~ krećući se nasumično, udaraju o površinu tečnosti. U ovom slučaju, neki od njih mogu preći u tečnost. Ova dva procesa izbacivanja tečnih molekula i njihov obrnuti povratak u tečnost odvijaju se istovremeno. Ako je broj odlazećih molekula veći od broja povratnih, tada se masa tekućine smanjuje, tj. tečnost isparava, ako je obrnuto, onda se količina tečnosti povećava, tj. dolazi do kondenzacije pare. Moguć je slučaj kada se mase tečnosti i pare iznad nje ne menjaju. Ovo je moguće kada je broj molekula koji izlaze iz tečnosti jednak broju molekula koji se vraćaju u nju. Ovo stanje se naziva dinamička ravnoteža, i pare, koji je u dinamičkoj ravnoteži sa svojim fluidom, pozvao bogat . Ako ne postoji dinamička ravnoteža između pare i tečnosti, onda se to naziva nezasićeni. Očigledno, zasićena para na datoj temperaturi ima određenu gustinu, koja se zove ravnoteža.

To uzrokuje da ravnotežna gustoća i, posljedično, pritisak zasićene pare ostane nepromijenjen u odnosu na njen volumen na konstantnoj temperaturi, jer smanjenje ili povećanje volumena ove pare dovodi do kondenzacije pare, odnosno isparavanja tekućine. Izoterma zasićena para na nekoj temperaturi u koordinatna ravan P, V je prava linija paralelna osi V. Sa porastom temperature termodinamičkog sistema tečnost – zasićena para, broj molekula koji napuštaju tečnost neko vreme prelazi broj molekula koji se vraćaju iz pare u tečnost. To se nastavlja sve dok povećanje gustine pare ne dovede do uspostavljanja dinamičke ravnoteže na višoj temperaturi. Istovremeno se povećava i pritisak zasićenih para. Dakle, pritisak zasićene pare zavisi samo od temperature. Tako brzo povećanje tlaka zasićene pare posljedica je činjenice da se s povećanjem temperature povećava ne samo kinetička energija translacijskog kretanja molekula, već i njihova koncentracija, tj. broj molekula po jedinici zapremine

Tokom isparavanja, najbrži molekuli napuštaju tečnost, usled čega se prosečna kinetička energija translacionog kretanja preostalih molekula smanjuje, a samim tim i temperatura tečnosti (videti § 24). Stoga, da bi temperatura tekućine koja isparava ostala konstantna, mora joj se kontinuirano dovoditi određena količina topline.

Količina toplote koja se mora preneti jedinici mase tečnosti da bi se ona pretvorila u paru pri konstantnoj temperaturi naziva se specifična toplota isparavanje. Specifična toplota isparavanja zavisi od temperature tečnosti i opada sa njenim porastom. Prilikom kondenzacije oslobađa se količina topline koja se troši na isparavanje tekućine. Kondenzacija je proces prelaska iz gasovitog u tečno stanje.

2. Vlažnost vazduha. Atmosfera uvijek sadrži malo vodene pare. Stepen vlažnosti je jedna od bitnih karakteristika vremena i klime, au mnogim slučajevima je od praktične važnosti. Da, skladište razni materijali(uključujući cement, gips i ostalo građevinski materijal), sirovine, proizvodi, oprema itd. treba da se odvija na određenoj vlažnosti. Prostorije, u zavisnosti od namjene, podliježu i odgovarajućim zahtjevima za vlažnost.

Za karakterizaciju vlažnosti koriste se brojne količine. Apsolutna vlažnost p je masa vodene pare sadržana u jedinici zapremine vazduha. Obično se mjeri u gramima po kubnom metru (g/m3). Apsolutna vlažnost je povezana sa parcijalnim pritiskom P vodene pare Mendeljejev-Claipejronovom jednačinom, gde je V zapremina koju zauzima para, m, T i m su masa, apsolutna temperatura i molarna masa vodena para, R je univerzalna plinska konstanta (vidi (25.5)). Parcijalni pritisak naziva se pritisak koji vodena para vrši bez uzimanja u obzir djelovanja molekula zraka različite vrste. Dakle, budući da je p \u003d m / V gustoća vodene pare.

U određenoj zapremini vazduha pod datim uslovima, količina vodene pare ne može da se povećava beskonačno, jer postoji neka granična količina pare, nakon čega para počinje da se kondenzuje. Odatle dolazi koncept maksimalne vlažnosti. Maksimalna vlaga Pm se naziva najveći broj vodena para u gramima, koja se može sadržati u 1 m 3 vazduha na datoj temperaturi (u smislu, ovo je poseban slučaj apsolutne vlažnosti). Snižavanjem temperature vazduha moguće je dostići takvu temperaturu, počevši od koje će para početi da se pretvara u vodu – da se kondenzuje. Ova temperatura se naziva tačka rose. Stepen zasićenosti zraka vodenom parom karakterizira relativna vlažnost. Relativna vlažnost b je omjer apsolutne vlažnosti p i maksimalnog Pm tj. b=P/Pm. Relativna vlažnost se često izražava u postocima.

Postoji razne metode određivanje vlažnosti.

1. Najpreciznija je metoda težine. Da bi se odredila vlažnost zraka, propušta se kroz ampule koje sadrže tvari koje dobro upijaju vlagu. Znajući povećanje mase ampula i volumena propuštenog zraka, odredite apsolutnu vlažnost.

2. Higrometrijske metode. Utvrđeno je da neka vlakna, uključujući i ljudsku kosu, mijenjaju svoju dužinu u zavisnosti od relativne vlažnosti zraka. Instrument koji se zove higrometar zasniva se na ovoj osobini. Postoje i druge vrste higrometara, uključujući i električne.

3. Psihrometrijska metoda je najčešća metoda mjerenja. Njegova suština je sljedeća. Neka dva identična termometra budu u istim uslovima i imaju ista očitavanja. Ako se cijev jednog od termometara navlaži, na primjer, umotana u mokru krpu, očitanja će biti drugačija. Zbog isparavanja vode iz tkanine, tzv. mokri termometar pokazuje više niske temperature nego suva. Što je niža relativna vlažnost okolnog vazduha, to je intenzivnije isparavanje i niže je očitavanje vlažnog termometra. Iz očitavanja termometara utvrđuje se temperaturna razlika i, prema posebnoj tablici koja se naziva psihrometrijska tablica, određuje se relativna vlažnost zraka.

22. Električni naboji. Coulombov zakon. Zakon održanja naboja.

Iskustvo s elektrifikacijom ploča dokazuje da se naelektrizirani trenjem, postojeći naboji preraspodijele između tijela koja su u prvom trenutku neutralna. Mali dio elektrona prelazi s jednog tijela na drugo. U tom slučaju se nove čestice ne pojavljuju, a prethodno postojeće ne nestaju. Prilikom naelektrisanja tijela, zakon održanja električnog naboja. Ovaj zakon je za zatvoreni sistem. U zatvorenom sistemu, algebarski zbir naelektrisanja svih čestica ostaje nepromenjen. Ako su naboji čestica označeni sa q 1 , q 2, itd., zatim q 1 , +q 2 + q 3 +…+q n = konst

Valjanost zakona održanja naelektrisanja potvrđena je opažanjima ogromnog broja transformacija elementarnih čestica. Ovaj zakon izražava jedno od najosnovnijih svojstava električnog naboja. Razlog za očuvanje naboja još uvijek nije poznat.

Coulombov zakon. Coulombovi eksperimenti doveli su do uspostavljanja zakona koji upadljivo podsjeća na zakon univerzalne gravitacije. Sila interakcije dva točkasta nepokretna nabijena tijela u vakuumu direktno je proporcionalna proizvodu modula naboja i obrnuto proporcionalna kvadratu udaljenosti između njih. Ova sila se zove Coulomb.

Ako module punjenja označimo kao | q 1 | i | q 2 |, i udaljenost između njih

onda kroz r Coulombov zakon može se napisati u sljedećem obliku:

gdje k - koeficijent proporcionalnosti, numerički jednak sili interakcije jediničnih naboja na udaljenosti jednakoj jedinici dužine. Njegova vrijednost ovisi o izboru sistema jedinica.

23. Jačina električnog polja. Polje tačkastog naboja. Princip superpozicije električnih polja.

Osnovna svojstva električnog polja. Glavno svojstvo električnog polja je njegovo djelovanje na električne naboje određenom silom.

Električno polje stacionarnih naelektrisanja naziva se elektrostatičko. Ne mijenja se s vremenom. Elektrostatičko polje stvaraju samo električni naboji.

Jačina električnog polja. Električno polje se detektira silama koje djeluju na naboj.

Ako se, pak, mala nabijena tijela postave u istu tačku polja i izmjere sile, ustanovit će se da je sila koja djeluje na naboj iz polja direktno proporcionalna ovom naboju. Zaista, neka polje bude stvoreno tačkastim nabojem q 1 . Prema Coulombovom zakonu za naplatu q 2 postoji sila proporcionalna naelektrisanju q 2 . Zbog toga omjer sile koja djeluje na predmet postavljen u dati poen poljski naboj, ovo naelektrisanje za svaku tačku polja ne zavisi od naelektrisanja i može se smatrati karakteristikom polja. Ova funkcija se zove jačina električnog polja. Kao sila, jačina polja- vektorska količina; označava se slovom E. Ako je punjenje postavljeno u polje označeno sa q

umjesto q 2 onda napetost će biti:

Jačina polja jednaka je omjeru sile kojom polje djeluje na tačkasti naboj i ovog naboja.

Otuda sila koja djeluje na naboj q sa strane električnog polja, jednaka je:

Jačina polja u SI jedinicama može se izraziti u njutnima po privjesku (N/C).

Princip superpozicije polja.

Ako na tijelo djeluje više sila, tada je prema zakonima mehanike rezultujuća sila jednaka geometrijskom zbiru sila:

Na električne naboje djeluju sile iz električnog polja. Ako, kada se primjenjuju polja iz više naboja, ova polja nemaju nikakvog utjecaja jedno na drugo, tada rezultirajuća sila iz svih polja mora biti jednaka geometrijskom zbiru sila iz svakog polja. Iskustvo pokazuje da se u stvarnosti dešava upravo to. To znači da se jačine polja zbrajaju geometrijski.

Ovo je šta princip superpozicije polja koji je ovako formulisan: ako se u datoj tački prostora stvaraju različite nabijene čestice

električna polja, čiji intenzitet

itd., tada je rezultujuća jačina polja u ovoj tački:

24. Provodniki i dielektrici u električnom polju.

provodnici- tijela u kojima postoje slobodni naboji koji nisu povezani s atomima. Pod uticajem e. polja naelektrisanja se mogu kretati, stvarajući električnu struju. Ako se provodnik uvede u električno polje, tada se pozitivno nabijeni naboji kreću u smjeru vektora intenziteta, a negativno nabijeni u suprotnom smjeru. Kao rezultat, na površini tijela se pojavljuju induktivni naboji:

Jačina polja unutar provodnika = 0. Provodnik se, takoreći, puca linije sile jačina električnog polja.

Dielektrici- supstance u kojima su pozitivni i negativnih naboja su međusobno povezani i nema besplatnih naknada. U električnom polju, dielektrik je polarizovan.

Unutar dielektrika postoji električno polje, ali ono je manje od električnog polja vakuuma E in ε jednom. Dielektrična konstanta medija ε jednak omjeru jakosti električnog polja u vakuumu i smjera električnog polja u dielektriku ε= E0/ E

25. Potencijal. Potencijal polja tačkastog naboja.

Rad pri pomicanju naboja u jednoličnom elektrostatičkom polju. Ujednačeno polje stvaraju, na primjer, velike metalne ploče koje imaju suprotan naboj. Ovo polje djeluje na naboj konstantnom silom F= qE.

Ploče neka budu raspoređene okomito lijevo ploča AT negativno nabijena i u pravu D - pozitivno. Izračunajte rad polja pri kretanju pozitivan naboj q od tačke 1, koja se nalazi na udaljenosti d 1 sa tanjira AT, do tačke 2, koja se nalazi na udaljenosti d 2 < d 1 sa iste ploče.

bodova 1 i 2 leže na istoj liniji sile. Na stazi ∆ d= d 1 - d 2 električno polje će obaviti pozitivan rad: A= qE(d 1 - d 2 ). Ovaj rad ne zavisi od oblika putanje.

Potencijal elektrostatičkog polja je omjer

potencijalna energija naboja u polju prema ovom naboju.

(Potencijalna razlika. Kao i potencijalna energija, vrijednost potencijala u datoj tački ovisi o izboru nulti nivo da pročitate potencijal. Praktična vrijednost

nema sam potencijal u ovom trenutku, ali potencijalna promjena,što ne zavisi od izbora referentni potencijal nulte razine. Budući da je potencijalna energija

Wp= qφ onda je posao:

Razlika potencijala je:

Razlika potencijala (napon) između dvije tačke jednaka je omjeru rada polja pri pomicanju naboja od početne do krajnje tačke na ovo naelektrisanje. P razlika potencijala između dvije tačke jednaka je jednoj, ako se pri pomicanju naboja unutra 1 cl od jedne do druge tačke električno polje radi u 1 J. Ova jedinica se zove volt (V).

26. Električna energija. Kondenzatori. Kapacitet ravnog kondenzatora.

Napon između dva vodiča proporcionalan je električnim nabojima koji su na provodnicima. Ako se naboji udvostruče, tada će jačina električnog polja postati 2 puta veća, pa će se rad koji vrši polje pri pomicanju naboja također povećati 2 puta, odnosno napon će se povećati 2 puta. Zbog toga odnos naelektrisanja jednog od provodnika potencijalna razlika između ovog i susjednog vodiča ne ovisi o naboju. Određuje se geometrijskim dimenzijama provodnika, njihovim oblikom i međusobnog dogovora, kao i električna svojstva okoline ( permitivnost ε ). Ovo nam omogućava da uvedemo koncept električnog kapaciteta dva vodiča.

Električni kapacitet dva vodiča je omjer naboja jednog od vodiča i razlike potencijala između ovog vodiča i susjednog vodiča:

Ponekad govore o električnom kapacitetu jednog vodiča. Ovo ima smisla ako je provodnik usamljen, odnosno nalazi se na velikoj udaljenosti od drugih vodiča u odnosu na njegovu veličinu. Tako kažu, na primjer, o kapacitetu provodne lopte. To implicira da ulogu drugog dirigenta imaju udaljeni objekti koji se nalaze oko lopte.

Kapacitet dva provodnika jednak je jedinici ako, kada daju naboje±1 C postoji potencijalna razlika između njih 1 V. Ova jedinica se zove farad.(F);

Kondenzator. Sistemi od dva provodnika, tzv kondenzatori. Kondenzator se sastoji od dva provodnika odvojena dielektričnim slojem čija je debljina mala u odnosu na dimenzije vodiča. Provodnici se u ovom slučaju nazivaju kondenzatorske ploče.

2. Kapacitet ravnog kondenzatora. Zamislite ravni kondenzator ispunjen homogenim izotropnim dielektrikom sa permitivnošću e, u kojoj je površina svake ploče S i udaljenost između njih d. Kapacitet takvog kondenzatora nalazi se po formuli:

gdje ε je permitivnost medija,S - površina pokrivača,d - razmak između ploča.

Iz ovoga slijedi da je za proizvodnju kondenzatora velikog kapaciteta potrebno povećati površinu ploča i smanjiti razmak između njih.

Energija W napunjenog kondenzatora: ili

Kondenzatori se koriste za skladištenje električne energije i njeno korištenje prilikom brzog pražnjenja (foto blic), za razdvajanje AC i DC kola, u ispravljačima, oscilirajućim kolima i drugim radioelektronskim uređajima. Ovisno o vrsti dielektrika, kondenzatori su zračni, papirni, liskun.

Upotreba kondenzatora. Energija kondenzatora obično nije jako visoka - ne više od stotine džula. Osim toga, ne traje dugo zbog neizbježnog curenja naboja. Stoga, napunjeni kondenzatori ne mogu zamijeniti, na primjer, baterije kao izvore električne energije.

Imaju jedno svojstvo: kondenzatori mogu pohranjivati ​​energiju duže ili manje dugo, a kada se isprazne kroz kolo niskog otpora, oslobađaju energiju gotovo trenutno. Ovo svojstvo se široko koristi u praksi.

Blic koji se koristi u fotografiji napaja se električnom strujom koju prazni kondenzator.

27. Električna struja. Snaga struje. Ohmov zakon za dio kola.

Kada se nabijene čestice kreću u provodniku, električni naboj se prenosi s jednog mjesta na drugo. Međutim, ako nabijene čestice vrše nasumično toplinsko kretanje, kao npr. slobodnih elektrona u metalu tada nema prijenosa naknade. Električni naboj se kreće poprečni presjek provodnik samo ako, zajedno sa nasumičnim kretanjem, elektroni učestvuju u uređenom u i zheniya.

Električna struja se naziva uređeno (usmjereno) kretanje nabijenih čestica.

Električna struja nastaje tokom uređenog kretanja slobodnih elektrona ili joni. Ako pomaknemo neutralno tijelo u cjelini, tada, uprkos urednom kretanju ogromnog broja elektrona i atomska jezgra, neće biti električne struje. Ukupni naboj koji se prenosi kroz bilo koji dio provodnika bit će tada jednak nuli, jer se naelektrisanja različitih predznaka kreću istom prosječnom brzinom.

Električna struja ima određeni smjer. Smjer kretanja pozitivno nabijenih čestica uzima se kao smjer struje. Ako struja nastaje kretanjem negativno nabijenih čestica, tada se smjer struje smatra suprotnim smjeru kretanja čestica.

Snaga struje - fizička veličina koja određuje količinu električnog naboja koji se kreće u jedinici vremena kroz poprečni presjek uzde

Ako se jačina struje ne mijenja s vremenom, tada se struja naziva konstantnom.

Snaga struje, kao i naboj, je skalarna veličina. Ona može biti kao pozitivno tako negativan. Predznak jačine struje ovisi o tome koji se od smjerova duž vodiča uzima kao pozitivan. Jačina struje I>0, ako se smjer struje poklapa sa uslovno odabranim pozitivnim smjerom duž vodiča. Inače ja<0.

Jačina struje ovisi o naboju koji nosi svaka čestica, koncentraciji čestica, brzini njihovog usmjerenog kretanja i površini poprečnog presjeka vodiča. Izmjereno u (A).

Za nastanak i postojanje stalne električne struje u supstanci potrebno je, prije svega, prisustvo slobodnih nabijenih čestica. Ako su pozitivni i negativni naboji međusobno povezani u atomima ili molekulama, tada njihovo kretanje neće dovesti do pojave električne struje.

Za stvaranje i održavanje uređenog kretanja nabijenih čestica potrebno je, drugo, da na njih djeluje sila u određenom smjeru. Ako ta sila prestane djelovati, tada će prestati uređeno kretanje nabijenih čestica zbog otpora iona kristalne rešetke metala ili neutralnih molekula elektrolita njihovom kretanju.

Kao što znamo, na nabijene čestice djeluje električno polje sa silom F= qE. Obično je električno polje unutar vodiča ono koje uzrokuje i održava uređeno kretanje nabijenih čestica. Samo u statičkom slučaju, kada naelektrisanja miruju, električno polje unutar provodnika je nula.

Ako unutar vodiča postoji električno polje, onda postoji razlika potencijala između krajeva vodiča. Kada se razlika potencijala ne mijenja s vremenom, tada se u vodiču uspostavlja stalna električna struja.

Ohmov zakon. Najjednostavniji oblik je volt-amperska karakteristika metalnih vodiča i otopina elektrolita. Po prvi put (za metale) ju je ustanovio nemački naučnik Georg Ohm, pa se zavisnost struje od napona naziva Ohmov zakon.

Ohmov zakon za dio kola: jačina struje je direktno proporcionalna

napon i obrnuto proporcionalan otporu:

Teško je eksperimentalno dokazati validnost Ohmovog zakona.

28. Otpor provodnika. Serijsko i paralelno povezivanje provodnika.

Otpor. Glavna električna karakteristika vodiča je otpor. Jačina struje u vodiču pri datom naponu ovisi o ovoj vrijednosti. Otpor provodnika je, takoreći, mjera otpora provodnika uspostavljanju električne struje u njemu.

Koristeći Ohmov zakon, možete odrediti otpor provodnika:

Da biste to učinili, morate izmjeriti napon i struju.

presjek S Otpor zavisi od materijala provodnika i njegovog geometrijske dimenzije. Otpor provodnika dužine l sa konstantnom površinom poprečnog presjeka je:

gdje R- vrijednost koja ovisi o vrsti tvari i njenom stanju (prije svega o temperaturi). vrijednost R pozvao specifični otpor provodnika. Otpornost je brojčano jednaka otporu provodnika oblika kocke s rubom od 1 m, ako je struja usmjerena duž normale na dvije suprotne strane kocke.

Provodnik ima otpor 1 ohm ako sa potencijalnom razlikom 1 V struja u njemu 1 A.

Jedinica otpornosti je 1 ohm.

Serijsko povezivanje provodnika. Kada je spojen u seriju, električni krug nema grana. Svi provodnici su uključeni u krug naizmjenično per prijatelju.

Jačina struje u oba provodnika je ista, tj. I 1 \u003d I 2 \u003d I budući da se u vodičima električni naboj u slučaju jednosmjerne struje ne akumulira i isti naboj prolazi kroz bilo koji poprečni presjek vodiča u određenom vremenu.

Napon na krajevima dijela kruga koji se razmatra je zbir napona na prvom i drugom vodiču: U = U 1 + U 2

Ukupni otpor cijelog dijela kola kada je spojen u seriju je:R= R 1 + R 1

Paralelno spajanje provodnika.

29. Elektromotorna sila. Ohmov zakon za kompletno kolo.

Elektromotorna sila u zatvorenoj petlji je omjer rada vanjskih sila kada se naboj kreće duž petlje do naboja:

Elektromotorna sila se izražava u voltima.

Elektromotorna sila galvanske ćelije postoji posao treće strane

sile pri pomicanju jediničnog pozitivnog naboja unutar elementa s jednog pola na drugi.

Otpor izvora se često naziva unutrašnji otpor za razliku od spoljašnjeg otporaRlancima. U generatoru r - ovo je otpor namotaja, au galvanskoj ćeliji - otpor otopine elektrolita i elektroda. Ohmov zakon za zatvoreno kolo povezuje jačinu struje u kolu, EMF i impedansa R + r lancima.

Umnožak struje i otpora dijela kola se često naziva pad napona u ovoj oblasti. Dakle, EMF je jednak zbiru padova napona u unutrašnjem i vanjskom dijelu zatvorenog kola. Obično se Ohmov zakon za zatvoreno kolo piše u obliku:

gdje R – otpornost na opterećenje, ε –ems , r- unutrašnji otpor.

Jačina struje u kompletnom kolu jednaka je omjeru EMF kola i njegovog ukupnog otpora.

Jačina struje zavisi od tri veličine: EMF ε, otpora R i r vanjske i unutrašnje dijelove lanca. Unutrašnji otpor izvora struje nema primjetan uticaj na jačinu struje, ako je mali u odnosu na otpor vanjskog dijela kola (R>>r). U ovom slučaju, napon na terminalima izvora je približno jednak EMF:

U=IR≈ε.

U slučaju kratkog spoja, kada je R → 0, struja u kolu je određena upravo unutrašnjim otporom izvora, a sa elektromotornom silom od nekoliko volti može biti vrlo velika ako je r malo (npr. za bateriju r ≈ 0,1-0,001 ohma). Žice se mogu istopiti, a sam izvor pokvari.

serijski spojeni elementi sa EMF ε 1 , ε 2 , ε 3 itd., tada je ukupna EMF kola jednaka algebarskom zbiru EMF pojedinačnih elemenata.

Ako pri zaobilaženju kruga prelaze s negativnog pola izvora na pozitivni, tada je EMF> 0.

30. Rad i strujna snaga. Joule-Lenzov zakon.

Trenutni rad je jednako: A=IU∆t ili A=qU, ako je struja konstantna, onda iz Ohmovog zakona:

Rad struje u dijelu kola jednak je proizvodu jačine struje, napona i vremena tokom kojeg je rad obavljen.

Do zagrijavanja dolazi ako je otpor žice visok

Trenutna snaga. Bilo koji električni uređaj (lampa, elektromotor) je dizajniran da troši određenu količinu energije u jedinici vremena.

Snaga struje jednaka je omjeru rada struje za vrijeme ∆ tdo ovog vremenskog intervala . Prema ovoj definiciji:

Količina topline određena je Joule-Lenzovim zakonom:

Ako električna struja teče u strujnom kolu u kojem se hemij. Reakcije i nisu počinili mehanički rad, tada se energija električnog polja pretvara u unutrašnju energiju provodnika i njegova temperatura raste. Izmjenom topline ova energija se prenosi na okolna, hladnija tijela. Iz zakona održanja energije slijedi da je količina topline jednaka radu električne struje:

(formula)

Ovaj zakon se zove zakon Joule-Lenz.

31. Magnetno polje. Indukcija magnetnog polja. Amperov zakon.

Interakcije između vodiča sa strujom, odnosno interakcije između pokretnih električnih naboja, nazivaju se magnetna. Sile kojima provodnici sa strujom djeluju jedan na drugog nazivaju se magnetske sile.

Magnetno polje. Prema teoriji kratkog dometa, struja u jednom od provodnika ne može direktno djeluju na struju u drugom provodniku.

U prostoru koji okružuje nepomične električne naboje nastaje električno polje, u prostoru koji okružuje struje postoji polje koje se zove magnetno.

Električna struja u jednom od vodiča stvara oko sebe magnetsko polje koje djeluje na struju u drugom vodiču. A polje koje stvara električna struja drugog vodiča djeluje na prvi.

Magnetno polje je poseban obrazac materije, kroz koju se vrši interakcija između pokretnih električno nabijenih čestica.

Svojstva magnetnog polja:

1. Magnetno polje stvara električna struja (pokretni naboji).

2. Magnetno polje se detektuje dejstvom na električnu struju (pokretni naboji).

Kao i električno polje, magnetno polje zaista postoji, nezavisno od nas, od našeg znanja o njemu.

Magnetna indukcija - sposobnost magnetnog polja da djeluje silom na provodnik sa strujom (vektorska veličina). Mjereno u Tl.

Smjer vektora magnetske indukcije je smjer od južnog pola S prema sjevernom N magnetne igle, koja je slobodno instalirana u magnetskom polju. Ovaj smjer se poklapa sa smjerom pozitivne normale na zatvorenu petlju sa strujom.

Smjer vektora magnetske indukcije je postavljen sa koristeći pravilo gimleta:

ako se smjer translacijskog kretanja gimleta poklapa sa smjerom struje u provodniku, tada se smjer rotacije ručke gimleta poklapa sa smjerom vektora magnetske indukcije.

Magnetne linije indukcija.

Prava, u bilo kojoj tački na kojoj je vektor magnetske indukcije usmjeren tangencijalno – linije magnetne indukcije. Homogeno polje - paralelne linije, nehomogeno polje - krive linije. Što je više linija, veća je snaga ovog polja. Polja sa zatvorenim linijama sile nazivaju se vrtlozi. Magnetno polje je vrtložno polje.

magnetni fluks– vrijednost jednaka proizvodu modula vektora magnetske indukcije i površine i kosinusa ugla između vektora i normale na površinu.

Amperova sila jednaka je proizvodu vektora magnetske indukcije puta jačine struje, dužine presjeka provodnika i sinusa ugla između magnetne indukcije i dijela provodnika.

gdje l - dužina provodnika, B je vektor magnetne indukcije.

Amperska sila se koristi u zvučnicima, zvučnicima.

Princip rada: Kroz zavojnicu teče naizmjenična električna struja frekvencije jednake audio frekvencija sa mikrofona ili sa radio izlaza. Pod dejstvom Amperove sile, zavojnica osciluje duž ose zvučnika u vremenu sa fluktuacijama struje. Ove vibracije se prenose na dijafragmu, a površina dijafragme emituje zvučne talase.

32. Djelovanje magnetskog polja na naboj koji se kreće. Lorencova sila.

Sila koja djeluje na pokretnu nabijenu česticu iz magnetskog polja naziva se Lorentzova sila.

Lorencova sila. Budući da je struja uređeno kretanje električnih naboja, prirodno je pretpostaviti da je Amperova sila rezultanta sila koje djeluju na pojedinačna naelektrisanja koja se kreću u vodiču. Eksperimentalno je utvrđeno da sila zapravo djeluje na naboj koji se kreće u magnetskom polju. Ova sila se zove Lorentzova sila. Modul F L sile se nalazi po formuli

gdje je B modul magnetnog polja u kojem se naboj kreće, q i v su apsolutna vrijednost naboja i njegova brzina, a je ugao između vektora v i B. Ova sila je okomita na vektore v i B , njegov smjer se nalazi prema pravilu lijeve ruke: ako je ruka postavljena tako da se četiri ispružena prsta poklapaju sa smjerom kretanja pozitivnog naboja, linije indukcije magnetskog polja ulaze u dlan, a zatim se postavlja palac po strani za 90 0 pokazuje smjer sile. U slučaju negativne čestice, smjer sile je suprotan.

Pošto je Lorentzova sila okomita na brzinu čestice, onda. ona ne radi posao.

Lorencova sila koristi se u televizorima, masenom spektrografu.

Princip rada: Vakuumska komora uređaja postavljena je u magnetno polje. Nabijene čestice (elektroni ili ioni) ubrzane električnim poljem, opisujući luk, padaju na fotografsku ploču, gdje ostavljaju trag, što omogućava mjerenje polumjera putanje s velikom preciznošću. . Specifični naboj jona određuje se iz ovog radijusa. Poznavajući naboj jona, lako je odrediti njegovu masu.

33. Magnetna svojstva materije. Magnetna permeabilnost. feromagnetizam.

Magnetna permeabilnost. trajni magneti mogu se napraviti od samo nekoliko supstanci, ali sve tvari smještene u magnetsko polje su magnetizirane, odnosno same stvaraju magnetsko polje. Zbog toga je vektor magnetne indukcije B in homogena sredina se razlikuje od vektora U u istoj tački u prostoru u vakuumu.

Stav koja karakteriše magnetna svojstva medija, naziva se magnetna permeabilnost medija.

U homogenom mediju, magnetna indukcija je: gdje m - magnetna permeabilnost datog medija je bezdimenzionalna veličina koja pokazuje koliko puta μ u ovom okruženju, više μ u vakuumu.

Magnetska svojstva bilo kojeg tijela određuju zatvorene električne struje unutar njega.

Paramagneti su tvari koje stvaraju slabo magnetsko polje koje se poklapa u smjeru s vanjskim poljem. Magnetna permeabilnost najjačih paramagneta malo se razlikuje od jedinice: 1,00036 za platinu i 1,00034 za tečni kiseonik. Dijamagneti su tvari koje stvaraju polje koje slabi vanjsko magnetsko polje. Srebro, olovo, kvarc imaju dijamagnetna svojstva. Magnetska permeabilnost dijamagneta razlikuje se od jedinice za najviše desethiljaditih dijelova.

Feromagneti i njihova primjena. Umetanjem željeznog ili čeličnog jezgra u zavojnicu moguće je višestruko pojačati magnetsko polje koje stvara bez povećanja struje u zavojnici. Ovo štedi električnu energiju. Jezgra transformatora, generatora, elektromotora itd. su napravljena od feromagneta.

Kada je vanjsko magnetsko polje isključeno, feromagnet ostaje magnetiziran, odnosno stvara magnetsko polje u okolnom prostoru. Uređena orijentacija elementarnih struja ne nestaje kada se eksterno magnetsko polje isključi. Zbog toga postoje trajni magneti.

Trajni magneti se široko koriste u električnim mjernim instrumentima, zvučnicima i telefonima, snimačima zvuka, magnetni kompasi itd.

Feriti se široko koriste - feromagnetni materijali koji ne provode električnu struju. Oni predstavljaju hemijska jedinjenja oksidi željeza sa oksidima drugih tvari. Prvi od poznat ljudima feromagnetni materijali - magnetna željezna ruda - je ferit.

Curie temperatura. Na temperaturi većoj od neke specifične za dati feromagnet, njegova feromagnetna svojstva nestaju. Ova temperatura se zove Curie temperatura. Ako se magnetizirani nokat jako zagrije, izgubit će sposobnost da privuče željezne predmete na sebe. Curie temperatura za gvožđe je 753°C, za nikl 365°C, a za kobalt 1000°C. Postoje feromagnetne legure čija je Curie temperatura manja od 100°C.

34. Elektromagnetna indukcija. magnetni fluks.

Elektromagnetna indukcija. Zakon elektromagnetne indukcije. Lenzovo pravilo Znamo da električna struja stvara magnetno polje. Naravno, postavlja se pitanje: "Da li je moguće generirati električnu struju uz pomoć magnetskog polja?". Ovaj problem je riješio Faraday, koji je otkrio fenomen elektromagnetne indukcije, a to je sljedeće: sa bilo kojom promjenom magnetskog fluksa koja prodire u područje koje pokriva provodni krug, u njemu nastaje elektromotorna sila zvana emf. indukcija. Ako je krug zatvoren, onda pod djelovanjem ove emf. postoji električna struja, koja se zove indukcija. Faraday je otkrio da emf. indukcija ne zavisi od načina promene magnetnog fluksa i određena je samo brzinom njegove promene, tj.

EMF može nastati kada se magnetska indukcija promijeni AT, pri okretanju ravnine konture, u odnosu na magnetsko polje. Znak minus u formuli je objašnjen prema Lenzovom zakonu: Induktivna struja je usmjerena tako da njeno magnetsko polje sprječava promjenu vanjskog magnetskog fluksa koji stvara indukciona struja. Omjer se naziva zakon elektromagnetne indukcije: EMF indukcije u vodiču jednak je brzini promjene magnetskog fluksa koji prodire u područje pokriveno vodičem.

magnetni fluks . Magnetski tok kroz površinu je broj linija magnetske indukcije koje prodiru kroz nju. Neka postoji ravna površina površine S u jednoličnom magnetskom polju, okomita na linije magnetske indukcije. (Homogeno magnetno polje je takvo polje, u čijoj je tački indukcija magnetnog polja ista po veličini i smjeru). U ovom slučaju, normala n na površinu poklapa se sa smjerom polja. Budući da broj linija magnetske indukcije prolazi kroz jediničnu površinu lokacije, jednak modulu B indukcije polja, broj linija koje prodiru u ovo mjesto bit će S puta veći. Dakle, magnetni fluks je:

Razmotrimo sada slučaj kada se ravna površina nalazi u jednoličnom magnetskom polju, koja ima oblik pravokutnog paralelepipeda sa stranicama a i b, čija je površina S = ab. Normalno n na mjesto čini ugao a sa smjerom polja, tj. sa vektorom indukcije B. Broj linija indukcije koje prolaze kroz mjesto S i njegova projekcija Spr na ravan okomitu na ove linije je isti. Prema tome, tok F indukcije magnetnog polja kroz njih je isti. Koristeći izraz, nalazimo F = VSpr Sa sl. može se vidjeti da je Spr = ab * cos a = Scosa. Zbog toga f = BScos a .

U SI jedinicama, magnetni fluks se mjeri u webers (Wb). Proizlazi iz formule tj. 1 Wb je magnetni tok kroz površinu od 1 m2, smješten okomito na linije magnetske indukcije u jednoličnom magnetskom polju s indukcijom od 1 T. Pronađite Weberovu dimenziju:

Poznato je da je magnetni fluks algebarska veličina. Uzmimo magnetni tok koji prodire u područje konture kao pozitivan. Sa povećanjem ovog protoka, z.d.s. indukcije, pod čijom se akcijom pojavljuje indukcijska struja koja stvara svoje magnetsko polje usmjereno prema vanjskom polju, tj. magnetni tok indukcijske struje je negativan.

Ako se protok koji prodire u područje konture smanji (), tada, tj. smjer magnetskog polja indukcijske struje poklapa se sa smjerom vanjskog polja.

35. Zakon elektromagnetne indukcije. Lenzovo pravilo.

Ako je krug zatvoren, onda pod djelovanjem ove emf. postoji električna struja, koja se zove indukcija. Faraday je otkrio da emf. indukcija ne zavisi od načina promene magnetnog fluksa i određena je samo brzinom njegove promene, tj.

Omjer se naziva zakon elektromagnetne indukcije: EMF indukcije u vodiču jednak je brzini promjene magnetskog fluksa koji prodire u područje pokriveno vodičem. Znak minus u formuli je matematički izraz Lenzovog pravila. Poznato je da je magnetni fluks algebarska veličina. Magnetski tok koji prodire u područje kruga prihvaćamo kao pozitivan. Kako se ovaj protok povećava

z.d.s. indukcije, pod čijom se akcijom pojavljuje indukcijska struja koja stvara svoje magnetsko polje usmjereno prema vanjskom polju, tj. magnetni tok indukcijske struje je negativan.

Ako se protok koji prodire u područje konture smanji, tada, tj. smjer magnetskog polja indukcijske struje poklapa se sa smjerom vanjskog polja.

Razmotrimo jedan od eksperimenata koje je proveo Faraday da bi otkrio indukcijsku struju, a time i emf. indukcija. Ako se magnet umetne ili produži u solenoid zatvoren na vrlo osjetljivi električni mjerni uređaj (galvanometar), tada kada se magnet pomiče, uočava se otklon igle galvanometra, što ukazuje na pojavu indukcijske struje. Isto se opaža kada se solenoid pomiče u odnosu na magnet. Ako su magnet i solenoid nepomični jedan u odnosu na drugi, tada se indukcijska struja ne javlja. Iz navedenog iskustva proizilazi da pri međusobnom kretanju ovih tijela dolazi do promjene magnetskog fluksa kroz navoje solenoida, što dovodi do pojave indukcijske struje uzrokovane emf koji se pojavljuje. indukcija.

2. Smjer indukcijske struje određen je Lenzovim pravilom: indukovana struja uvijek ima ovaj smjer. da magnetsko polje koje stvara sprečava promjenu magnetnog fluksa koji uzrokuje ovu struju. Iz ovog pravila slijedi da s povećanjem magnetskog fluksa, rezultirajuća induktivna struja ima takav smjer da je magnetsko polje koje njome generira usmjereno protiv vanjskog polja, suprotstavljajući se povećanju magnetskog fluksa. Smanjenje magnetskog toka, naprotiv, dovodi do pojave indukcijske struje koja stvara magnetsko polje koje se poklapa u smjeru s vanjskim poljem. Neka se, na primjer, kvadratni žičani okvir probijen magnetnim poljem nalazi u uniformnom magnetskom polju. Pretpostavimo da se magnetsko polje povećava. To dovodi do povećanja magnetnog toka kroz područje okvira. Prema Lenzovom pravilu, magnetsko polje nastale induktivne struje će biti usmjereno protiv vanjskog polja, tj. vektor B 2 ovog polja je suprotan vektoru E. Primjenjujući pravilo desnog zavrtnja (vidi § 65, paragraf 3), nalazimo smjer indukcione struje I i.

36. Fenomen samoindukcije. Induktivnost. Energija magnetnog polja.

Fenomen samoindukcije . Fenomen pojave emf. u istom provodniku kroz koji teče naizmjenična struja, naziva se samoindukcija, a sama emf. zove se emf. samoindukcija. Ovaj fenomen se objašnjava na sljedeći način. Izmjenična struja koja prolazi kroz provodnik stvara naizmjenično magnetsko polje oko sebe, koje zauzvrat stvara magnetni tok koji se mijenja s vremenom kroz područje ograničeno vodičem. Prema fenomenu elektromagnetne indukcije, ova promjena magnetskog fluksa dovodi do pojave emf. samoindukcija.

Nađimo emf samoindukcija. Neka električna struja teče kroz provodnik induktivnosti L. U trenutku t 1 jačina ove struje je I 1 , a do trenutka t 2 je postala jednaka I 2 . Tada je magnetni tok stvoren strujom kroz područje ograničeno vodičem, u trenucima t 1 i t 2, respektivno, jednak F1 = LI 1 i F 2 = LI 2, a promjena DF magnetskog fluksa jednak je DF = LI 2 - LI 1 = L (I 2 - I 1) = LDI, gdje je DI = I 2 - I 1 - promjena jačine struje tokom vremenskog perioda Dt = t 2 - t 1. Prema zakonu elektromagnetne indukcije, emf. samoindukcija je: Zamjena prethodne formule u ovaj izraz,

Dobijamo Dakle, e.m.f. samoindukcija koja se javlja u vodiču proporcionalna je brzini promjene jačine struje koja teče kroz njega. Omjer je zakon samoindukcije.

Pod dejstvom emf. samoindukcije, stvara se indukcijska struja, koja se naziva struja samoindukcije. Ova struja, prema Lenzovom pravilu, suprotstavlja promjenu jačine struje u kolu, usporavajući njeno povećanje ili smanjenje.

1. Induktivnost. Pustite da teče u zatvorenoj petlji D.C. sila I. Ova struja stvara magnetno polje oko sebe, koje prožima područje pokriveno provodnikom, stvarajući magnetni fluks. Poznato je da je magnetni fluks F proporcionalan modulu indukcije magnetnog polja B, a indukcioni modul magnetnog polja koje nastaje oko provodnika sa strujom proporcionalan je jačini struje 1. Iz ovoga slijedi

Koeficijent proporcionalnosti L između jačine struje i magnetskog toka koji stvara ova struja kroz područje ograničeno vodičem naziva se induktivitet vodiča.

Induktivnost provodnika zavisi od njegovih geometrijskih dimenzija i oblika, kao i od magnetna svojstva okruženje u kojem se nalazi. unutar njega. Treba napomenuti da ako magnetska permeabilnost medija koji okružuje provodnik ne zavisi od indukcije magnetskog polja stvorenog strujom koja teče kroz provodnik, onda je induktivnost ovog vodiča konstantna vrednost za bilo koju struju koja teče u njemu. . Ovo se događa kada je provodnik u mediju sa dijamagnetnim ili paramagnetnim svojstvima. U slučaju feromagneta, induktivnost zavisi od jačine struje koja prolazi kroz provodnik.

U SI sistemu, induktivnost se mjeri u henrima (H). L \u003d F / I i 1 Gn \u003d 1 V6 / 1A, tj. 1 H je induktivnost takvog vodiča, kada kroz njega teče struja od 1A, nastaje magnetni tok koji prodire u područje pokriveno vodičem, jednako 1Wb.

Energija magnetnog polja . Kada električna struja teče kroz provodnik, oko njega se razvija magnetsko polje. Ima energiju. Može se pokazati da je energija magnetnog polja koje nastaje oko provodnika induktivnosti L, kroz koji teče jednosmjerna struja sile I, jednaka

37. Harmonične vibracije. Amplituda, period i frekvencija oscilacija.

Oscilacije se nazivaju procesi koje karakteriše određena ponovljivost tokom vremena. Proces širenja oscilacija u prostoru naziva se talas. Bez pretjerivanja se može reći da živimo u svijetu vibracija i valova. Zaista, živi organizam postoji zahvaljujući periodičnom otkucaju srca, naša pluća fluktuiraju kada dišemo. Osoba čuje i govori zbog vibracija bubnih opna i glasnih žica. Svetlosni talasi (fluktuacije u električnim i magnetnim poljima) nam omogućavaju da vidimo. Moderna tehnologija također izuzetno široko koristi oscilatorne procese. Dovoljno je reći da su mnogi motori povezani sa oscilacijama: periodično kretanje klipova u motorima sa unutrašnjim sagorevanjem, kretanje ventila itd. Drugi važni primjeri su naizmjenična struja, elektromagnetne oscilacije u oscilatornom kolu, radio valovi itd. Kao što se može vidjeti iz gornjih primjera, priroda oscilacija je drugačija. Međutim, oni se svode na dvije vrste - mehaničke i elektromagnetne oscilacije. Ispostavilo se da uprkos razlici fizičke prirode vibracije, one su opisane istim matematičkim jednačinama. To omogućava izdvajanje doktrine oscilacija i valova kao jedne od grana fizike, u kojoj se provodi jedinstven pristup proučavanju oscilacija različite fizičke prirode.

Svaki sistem koji može oscilirati ili u kojem se mogu pojaviti oscilacije naziva se oscilatornim. Oscilacije koje se javljaju u oscilatornom sistemu, izvučenom iz ravnoteže i predstavljenom samom sebi, nazivaju se slobodnim vibracijama. Besplatne vibracije su prigušeni, jer energija koja se prenosi oscilatornom sistemu stalno opada.

Oscilacije se nazivaju harmonijskim, u kojima se svaka fizička veličina koja opisuje proces mijenja s vremenom prema zakonu kosinusa ili sinusa:

Hajde da saznamo fizičko značenje konstanti A, w, a koje ulaze u ovu jednačinu.

Konstanta A naziva se amplituda oscilacije. Amplituda je najveća vrijednost, koji može imati promjenjivu vrijednost. Po definiciji je uvijek pozitivno. Izraz wt + a, koji je pod znakom kosinusa, naziva se faza oscilovanja. Omogućava vam da izračunate vrijednost fluktuirajuće količine u bilo kojem trenutku. Konstantna vrijednost a je vrijednost faze u trenutku t =0 i stoga se naziva početna faza oscilacije. Vrijednost početne faze određena je izborom početka odbrojavanja. Vrijednost w naziva se ciklička frekvencija, čije je fizičko značenje povezano s konceptima perioda i frekvencije oscilacija. Period neprigušenih oscilacija se naziva najkraći vremenski period nakon kojeg fluktuirajuća veličina poprima svoju prijašnju vrijednost, ili ukratko - vrijeme jedne potpune oscilacije. Broj oscilacija u jedinici vremena naziva se frekvencija oscilovanja. Frekvencija v je povezana sa periodom T oscilacija relacijom v=1/T

Frekvencija oscilovanja se meri u hercima (Hz). 1 Hz je frekvencija periodičnog procesa u kojem se jedna oscilacija javlja u 1 s. Nađimo odnos između frekvencije i ciklične frekvencije oscilacije. Koristeći formulu, nalazimo vrijednosti fluktuirajuće veličine u trenucima vremena t=t 1 i t=t 2 =t 1 +T, gdje je T period oscilovanja.

Prema definiciji perioda oscilovanja, ovo je moguće ako je kosinus periodična funkcija sa periodom od 2p radijana. Odavde. Primamo. Iz ove relacije slijedi fizičko značenje ciklične frekvencije. Pokazuje koliko oscilacija se napravi u 2p sekunde.

Slobodne vibracije oscilatornog sistema su prigušene. Međutim, u praksi postoji potreba za stvaranjem neprigušenih oscilacija, kada se gubici energije u oscilatornom sistemu kompenzuju vanjski izvori energije. U ovom slučaju dolazi do prisilnih oscilacija u takvom sistemu. Prisilne oscilacije su one koje nastaju pod uticajem periodično promenljivog uticaja, a asovi uticaja se nazivaju forsiranjem. Prisilne oscilacije se javljaju sa frekvencijom koja je jednaka frekvenciji silnih djelovanja. Amplituda prisilnih oscilacija se povećava kako se frekvencija prisilnih djelovanja približava prirodnoj frekvenciji oscilatornog sistema. Dostiže svoju maksimalnu vrijednost kada su naznačene frekvencije jednake. Fenomen naglog povećanja amplitude prisilnih oscilacija, kada je frekvencija prisilnih djelovanja jednaka prirodnoj frekvenciji oscilatornog sistema, naziva se rezonancija.

Fenomen rezonancije se široko koristi u tehnici. Može biti i korisno i štetno. Na primjer, igra se fenomen električne rezonancije korisna uloga pri podešavanju radio prijemnika na željenu radio stanicu, promjenom vrijednosti induktivnosti i kapacitivnosti, moguće je osigurati da prirodna frekvencija oscilatorno kolo poklapa se sa frekvencijom elektromagnetnih talasa koje emituje bilo koja radio stanica. Kao rezultat toga, u krugu će biti rezonantne vibracije date frekvencije, amplitude oscilacija koje stvaraju druge stanice će biti male. Ovo će podesiti radio na željenu stanicu.

38. Matematičko klatno. Period oscilovanja matematičkog klatna.

39. Fluktuacija opterećenja na oprugu. Transformacija energije tokom vibracija.

40. Talasi. Poprečni i uzdužni talasi. Brzina i talasna dužina.

41. Slobodne elektromagnetne oscilacije u kolu. Konverzija energije u oscilatornom kolu. Energetska transformacija.

Periodične ili gotovo periodične promjene naboja, struje i napona nazivaju se električne oscilacije.

Dobivanje električnih vibracija je gotovo jednako jednostavno kao osciliranje tijela tako što ga okačite na oprugu. Ali promatranje električnih vibracija više nije tako jednostavno. Uostalom, ne vidimo direktno ni punjenje kondenzatora ni struju u zavojnici. Osim toga, oscilacije se obično javljaju na vrlo visokoj frekvenciji.

Posmatrajte i istražujte električne oscilacije pomoću elektronskog osciloskopa. Horizontalno otklone ploče katodne cijevi osciloskopa se napajaju naizmjeničnim sweep naponom Up u obliku zuba. Napon raste relativno sporo, a zatim vrlo naglo opada. Električno polje između ploča uzrokuje da snop elektrona prolazi kroz ekran u horizontalnom smjeru konstantna brzina a onda se skoro istog trenutka vrati. Nakon toga se cijeli proces ponavlja. Ako sada pričvrstimo vertikalne otklonske ploče na kondenzator, tada će fluktuacije napona tokom njegovog pražnjenja uzrokovati osciliranje zraka u vertikalnom smjeru. Kao rezultat, na ekranu se formira vremenski "zamah" oscilacija, prilično sličan onom koji klatno sa kutijom za pijesak crta na pokretnom listu papira. Fluktuacije opadaju tokom vremena

Ove vibracije su besplatne. Oni nastaju nakon što se kondenzatoru da naboj koji dovodi sistem iz ravnoteže. Punjenje kondenzatora je ekvivalentno odstupanju klatna od ravnotežnog položaja.

AT električni krug mogu se dobiti i prisilne električne oscilacije. Takve oscilacije se javljaju u prisustvu periodike elektromotorna sila. Promjenjiva emf indukcije javlja se u žičanom okviru od nekoliko zavoja kada se rotira u magnetskom polju (slika 19). U tom slučaju se magnetski fluks koji prodire u okvir periodično mijenja, au skladu sa zakonom elektromagnetne indukcije, periodično se mijenja i rezultirajući EMF indukcije. Kada se krug zatvori, kroz galvanometar će teći naizmjenična struja i igla će početi oscilirati oko ravnotežnog položaja.

2.Oscilatorno kolo. Najjednostavniji sistem u kojem se mogu javiti slobodne električne oscilacije sastoji se od kondenzatora i zavojnice pričvršćene na ploče kondenzatora (slika 20). Takav sistem se naziva oscilatorno kolo.

Razmotrite zašto se u krugu javljaju oscilacije. Kondenzator punimo tako što ga neko vrijeme spojimo na bateriju pomoću prekidača. U ovom slučaju, kondenzator će dobiti energiju:

gdje je qm napunjenost kondenzatora, a C njegov kapacitet. Između ploča kondenzatora postojat će razlika potencijala Um.

Prebacimo prekidač u položaj 2. Kondenzator će se početi prazniti, a električna struja će se pojaviti u krugu. Struja ne dostiže odmah svoju maksimalnu vrijednost, već se postepeno povećava. To je zbog fenomena samoindukcije. Kada se pojavi struja, stvara se naizmjenično magnetno polje. Ovo naizmjenično magnetsko polje stvara vrtložno električno polje u vodiču. Vrtložno električno polje tokom rasta magnetnog polja usmereno je protiv struje i sprečava njeno trenutno povećanje.

Kako se kondenzator prazni, energija električnog polja opada, ali istovremeno raste energija magnetskog polja struje, što je određeno formulom: sl.

gdje je i snaga struje,. L je induktivnost zavojnice. U trenutku kada se kondenzator potpuno isprazni (q=0), energija električnog polja će postati nula. Energija struje (energija magnetskog polja) prema zakonu održanja energije bit će maksimalna. Stoga će u ovom trenutku i struja dostići svoju maksimalnu vrijednost

Unatoč činjenici da do tog vremena razlika potencijala na krajevima zavojnice postaje jednaka nuli, električna struja ne može odmah prestati. Ovo se sprečava fenomenom samoindukcije. Čim jačina struje i stvoreno magnetsko polje počnu opadati, nastaje vrtložno električno polje koje je usmjereno duž struje i podržava je.

Kao rezultat toga, kondenzator se puni sve dok struja, koja se postepeno smanjuje, ne postane jednaka nuli. Energija magnetskog polja u ovom trenutku također će biti jednaka nuli, a energija električnog polja kondenzatora ponovno će postati maksimalna.

Nakon toga, kondenzator će se ponovo napuniti i sistem će se vratiti u prvobitno stanje. Da nema gubitaka energije, onda bi se ovaj proces nastavio u nedogled. Oscilacije bi bile neprigušene. U intervalima jednakim periodu oscilovanja, stanje sistema bi se ponavljalo.

Ali u stvarnosti, gubici energije su neizbježni. Tako, posebno, zavojnica i spojne žice imaju otpor R, a to dovodi do postupne transformacije energije elektromagnetno polje u unutrašnju energiju provodnika.

Uz oscilacije koje se javljaju u kolu, postoji konverzija energije magnetno polje u energiju električnog polja i obrnuto. Stoga se ove vibracije nazivaju elektromagnetnim. Period oscilatornog kruga se nalazi po formuli:

42. Zakoni refleksije i prelamanja svjetlosti. indeks prelamanja. Fenomen totalne unutrašnje refleksije svjetlosti.

43. Difrakcija svjetlosti. disperzija svetlosti. Smetnje svetlosti.

Difrakcija svjetlosti. U homogenom mediju, svjetlost se širi pravolinijski. O tome svjedoče oštre sjene koje bacaju neprozirni objekti kada su osvijetljeni tačkastim izvorima svjetlosti. Međutim, ako dimenzije prepreka postanu uporedive sa talasnom dužinom, tada se narušava pravost prostiranja talasa. Fenomen savijanja talasa oko prepreka naziva se difrakcija. Zbog difrakcije, svjetlost prodire u područje geometrijske sjene. Pojave difrakcije u bijeloj svjetlosti praćene su pojavom prelivne boje zbog razlaganja svjetlosti na sastavne boje. Na primjer, boja sedefa i bisera objašnjava se difrakcijom bijele svjetlosti na njenim najmanjim inkluzijama.

Difrakcijske rešetke, koje su sistem uskih paralelnih proreza iste širine, smještenih na istoj udaljenosti, imaju široku primjenu u naučnim eksperimentima i tehnologiji. d jedno od drugog. Ova udaljenost se naziva konstanta rešetke. Neka paralelni snop monokromatske svjetlosti (ravni monokromatski svjetlosni val) pada na DR difrakcijsku rešetku, okomito na nju. Da bi se posmatrala difrakcija, iza nje se postavlja sabirna leća L, u čijoj je žižnoj ravni postavljen ekran E, na kojem se prikazuje pogled u ravni povučenoj preko proreza okomitih na difrakcionu rešetku, a samo zrake na prikazane su ivice proreza. Zbog difrakcije, svjetlosni valovi izlaze iz proreza u svim smjerovima. Odaberimo jedan od njih, koji čini ugao j sa smjerom upadne svjetlosti. Ovaj ugao se naziva ugao difrakcije. Svjetlost koja dolazi iz proreza difrakcijske rešetke pod uglom p sakuplja se sočivom u tački P (tačnije, u traci koja prolazi kroz ovu tačku). Geometrijska razlika putovanja D l između odgovarajućih greda koje izlaze iz susjednih proreza, kao što se vidi sa Sl. 84,1 je jednako A! = d~sip 9 . Prolazak svjetlosti kroz sočivo ne unosi dodatnu razliku putanje. Dakle, ako A! jednak je cijelom broju talasnih dužina, tj. , tada se u tački P talasi međusobno pojačavaju. Ovaj odnos je uslov za takozvane glavne maksimume. Cijeli broj m naziva se redom glavnih maksimuma.

Ako bijela svjetlost pada na rešetku, tada je za sve valne dužine položaj maksimuma nulti red(m = O) podudaranje; položaji maksimuma viših redova su različiti: što je veći l,????// veći je j za datu vrijednost m. Stoga središnji maksimum ima oblik uske bijele trake, a glavni maksimumi ostalih redova predstavljaju višebojne trake konačne širine - difrakcijski spektar. Dakle, difrakciona rešetka razlaže složenu svjetlost u spektar i stoga se uspješno koristi u spektrometrima.

disperzija svetlosti. Fenomen zavisnosti indeksa prelamanja supstance o frekvenciji svetlosti naziva se disperzija svetlosti. Utvrđeno je da se sa povećanjem frekvencije svjetlosti povećava indeks prelamanja tvari. Neka uski paralelni snop bijele svjetlosti padne na trodjelnu prizmu, koja pokazuje presjek prizme ravninom crteža i jednom od zraka). Prilikom prolaska kroz prizmu, raspada se na snopove svjetlosti različitih boja od ljubičaste do crvene. Traka boja na ekranu se naziva kontinuirani spektar. Zagrijana tijela zrače svjetlosne valove sa svim mogućim frekvencijama koje se nalaze u opsegu frekvencija od do Hz. Kada se ovo svjetlo razloži, uočava se kontinuirani spektar. Pojava kontinuiranog spektra objašnjava se disperzijom svjetlosti. Indeks prelamanja je najveći za ljubičastu svjetlost, a najmanji za crvenu svjetlost. To dovodi do činjenice da će se ljubičasta svjetlost najviše lomiti, a crvena najslabija. U spektrometrima se koristi dekompozicija složene svjetlosti koja prolazi kroz prizmu

3. Interferencija talasa. Interferencija talasa je pojava pojačanja i slabljenja talasa u određenim tačkama u prostoru kada se oni superponiraju. Samo koherentni talasi mogu interferisati. Takvi valovi (izvori) se nazivaju koherentni, čije su frekvencije iste, a fazna razlika oscilacija ne ovisi o vremenu. Lokus tačaka u kojima dolazi do pojačanja, odnosno slabljenja talasa, naziva se maksimum interferencije ili minimum interferencije, a njihova kombinacija se naziva interferencijski obrazac. S tim u vezi, možemo dati drugačiju formulaciju fenomena. Interferencija talasa je fenomen superpozicije koherentnih talasa sa formiranjem interferentnog uzorka.

Fenomen svjetlosne interferencije koristi se za kontrolu kvaliteta površinske obrade, optičkog premaza, mjerenja indeksa prelamanja tvari itd.

44. Fotoelektrični efekat i njegovi zakoni. kvanti svetlosti. Ajnštajnova jednačina.

1.Fotoelektrični efekat. Fenomen izvlačenja elektrona iz tvari pod djelovanjem elektromagnetnog zračenja (uključujući svjetlost) naziva se fotoelektrični efekat. Postoje dvije vrste fotoelektričnog efekta: vanjski i unutrašnji. S vanjskim fotoelektričnim efektom, izbačeni elektroni napuštaju tijelo, a unutrašnjim fotoelektričnim efektom ostaju unutar njega. Treba napomenuti da se unutrašnji fotoelektrični efekat primećuje samo u poluprovodnicima i dielektricima. Zaustavimo se samo na vanjskom fotoefektu. za proučavanje spoljašnjeg fotoelektričnog efekta koristi se šema prikazana na slici 1. 87.1. Anoda A i katoda K stavljaju se u posudu u kojoj se stvara visoki vakuum. Takav uređaj se naziva fotoćelija. Ako svjetlo ne padne na fotoćeliju, tada u krugu nema struje, a ampermetar pokazuje nulu. Kada je osvijetljen svjetlom dovoljno visoke frekvencije, ampermetar pokazuje da struja teče u kolu. Empirijski utvrđeni zakoni fotoelektričnog efekta:

1. Broj elektrona izbačenih iz tvari proporcionalan je intenzitetu svjetlosti.

2. Najveća kinetička energija emitovanih elektrona proporcionalna je frekvenciji svetlosti i ne zavisi od njenog intenziteta.

3. Za svaku supstancu postoji crvena granica fotoelektričnog efekta, tj. najniža frekvencija svjetlosti na kojoj je fotoelektrični efekat još uvijek moguć.

Talasna teorija svjetlosti nije u stanju da objasni zakone fotoelektričnog efekta. Poteškoće u objašnjavanju ovih zakona navele su Einsteina da stvori kvantnu teoriju svjetlosti. Došao je do zaključka da je svjetlost struja posebne čestice koji se nazivaju fotoni ili kvanti. Energija fotona e je e= hn, gdje je n frekvencija svjetlosti, h je Plankova konstanta.

Poznato je da da bi se izvukao elektron, mora mu se dati minimalna energija, nazvana radna funkcija A elektrona. Ako je energija fotona veća ili jednaka radnoj funkciji, tada elektron izlazi iz supstance, tj. dolazi do fotoelektričnog efekta. Emitirani elektroni imaju različite kinetičke energije. Elektroni izbačeni sa površine supstance imaju najveću energiju. Elektroni istrgnuti iz dubine prije nego što dođu do površine gube dio svoje energije u sudaru s atomima materije. Najveća kinetička energija Wk koju elektron dobije može se naći korištenjem zakona održanja energije,

gdje su m i Vm masa i maksimalna brzina elektrona. Ovaj omjer se može napisati na drugi način:

Ova jednačina se naziva Einsteinova jednačina za vanjski fotoelektrični efekat. Formulisan je: energija apsorbovanog fotona se troši na rad elektrona i njegovo sticanje kinetičke energije.

Ajnštajnova jednačina objašnjava sve zakone spoljašnjeg fotoelektričnog efekta. Neka monohromatska svjetlost pada na supstancu. Prema kvantnoj teoriji, intenzitet svjetlosti je proporcionalan energiji koju prenose fotoni, tj. proporcionalno broju fotona. Stoga, s povećanjem intenziteta svjetlosti, povećava se broj fotona koji upadaju na tvar, a samim tim i broj izbačenih elektrona. TO JE prvi zakon eksterni fotoelektrični efekat. Iz formule (87.1) slijedi da maksimalna kinetička energija fotoelektrona ovisi o frekvenciji v svjetlosti i o radnoj funkciji A, ali ne ovisi o intenzitetu svjetlosti. Ovo je drugi zakon fotoelektričnog efekta. I, konačno, iz izraza (87.2) slijedi zaključak da vanjski fotoelektrični efekat je moguć ako je hv³ O. Energija fotona bi barem trebala biti dovoljna da barem izvuče elektron bez davanja kinetičke energije. Tada se crvena granica v 0 fotoelektričnog efekta nalazi iz uslova hv 0 = A ili v 0 = A/h. Ovo objašnjava treći zakon fotoelektričnog efekta.

45. Nuklearni model atoma. Rutherfordovi eksperimenti o rasejanju α-čestica.

Sastav atomskog jezgra. Rutherfordovi eksperimenti su pokazali da atomi imaju vrlo malo jezgro oko kojeg se vrte elektroni. U poređenju sa veličinom jezgra, veličina atoma je ogromna, a budući da je gotovo sva masa atoma sadržana u njegovom jezgru, većina zapremine atoma je zapravo prazan prostor. Atomsko jezgro se sastoji od neutrona i protona. Elementarne čestice koji formiraju jezgra (neutrone i protone) nazivaju se nukleoni. Proton (jezgro atoma vodika) ima pozitivan naboj + e, jednak naboju elektrona i ima masu 1836 puta veću od mase elektrona. Neutron je električki neutralna čestica čija je masa približno jednaka 1839 masa elektrona.

izotopi Zovu se jezgra s istim brojem naboja i različitim masenim brojevima. Većina hemijskih elemenata ima nekoliko izotopa. Imaju ista hemijska svojstva i zauzimaju jedno mesto u periodnom sistemu. Na primjer, vodonik ima tri izotopa: protij (), deuterijum () i tricijum (). Kiseonik ima izotope sa masenim brojevima A = 16, 17, 18. U ogromnoj većini slučajeva, izotopi istog hemijskog elementa imaju skoro iste fizička svojstva(izuzetak su, na primjer, izotopi vodika)

Približne dimenzije jezgra određene su u Rutherfordovim eksperimentima na raspršivanju a-čestica. Većina tačne rezultate dobiveni su proučavanjem raspršenja brzih elektrona jezgrama. Pokazalo se da jezgra imaju približno sferni oblik i da njihov polumjer ovisi o masenom broju A prema formuli m.

46. ​​Emisija i apsorpcija svjetlosti atomima. Neprekidni linijski spektar.

Prema klasičnoj elektrodinamici, nabijene čestice koje se brzo kreću zrače elektromagnetnih talasa. U atomu, elektroni koji se kreću oko jezgra imaju centripetalno ubrzanje. Stoga bi trebali zračiti energiju u obliku elektromagnetnih valova. Kao rezultat toga, elektroni će se kretati po spiralnim putanjama, približavajući se jezgru i, konačno, pasti na njega. Nakon toga, atom prestaje da postoji. Zapravo, atomi su stabilne formacije.

Poznato je da nabijene čestice, krećući se u krug, emituju elektromagnetne valove frekvencije jednake frekvenciji rotacije čestice. Elektroni u atomu, krećući se po spiralnoj putanji, mijenjaju frekvenciju rotacije. Dakle, frekvencija emitovanih elektromagnetnih talasa se glatko menja, a atom treba da emituje elektromagnetne talase u određenom frekventnom opsegu, tj. spektar atoma će biti kontinuiran. U stvari, to je linearno. Kako bi otklonio ove nedostatke, Bohr je došao do zaključka da je potrebno napustiti klasične ideje. On je postavio niz principa, koji su nazvani Borovim postulatima.

linijski spektar . Ako svjetlost koju emituje zagrijani plin (na primjer, cilindar vodika kroz koji prolazi električna struja), razgradi se pomoću grating(ili prizme) u spektar, ispada da je ovo spektar se sastoji od više linija. Dakle, ovaj spektar pozvao vladao . Linearnost znači da spektar sadrži samo u potpunosti određene dužine talasi itd., a ne svi, kao što je slučaj sa svetlošću električne sijalice.

47. Radioaktivnost. Alfa, beta, gama zračenje.

1. Radioaktivnost. Proces spontanog raspada atomskih jezgara naziva se radioaktivnost. radioaktivnog raspada jezgra je praćeno transformacijom nekih nestabilnih jezgara u druge i emisijom različitih čestica. Utvrđeno je da ove transformacije jezgara ne zavise od spoljašnjih uslova: osvetljenja, pritiska, temperature itd. Postoje dvije vrste radioaktivnosti: prirodna i umjetna. Prirodna radioaktivnost je uočena u hemijskim elementima koji se nalaze u prirodi. Obično se odvija u teška jezgra nalazi se na kraju periodnog sistema, iza olovke. Međutim, postoje i lagana prirodno radioaktivna jezgra: izotop kalija, izotop ugljika i drugi. Umjetna radioaktivnost je uočena u jezgrima dobivenim u laboratoriju pomoću nuklearnih reakcija. Međutim, među njima nema suštinske razlike.

To je poznato prirodnu radioaktivnost teških jezgara prati zračenje koje se sastoji od tri vrste:a-, b-, g-zraci. a-zraci je potok jezgra helijuma sa visokom energijom, koje imaju diskretne vrijednosti. b-zraci - protok elektrona, čije energije poprimaju različite vrijednosti od vrijednosti blizu nule do 1,3 MeV. gZraci su elektromagnetski talasi veoma kratke talasne dužine.

Radioaktivnost se široko koristi u naučno istraživanje i tehnologije. Razvijena je metoda za kontrolu kvaliteta proizvoda ili materijala – detekcija nedostataka. Gama detekcija grešaka vam omogućava da odredite dubinu i ispravnu lokaciju armature u armiranom betonu, da identifikujete školjke, šupljine ili površine betona neujednačene gustine, slučajeve labavog kontakta između betona i armature. Transiluminacija zavarenih spojeva omogućava vam da identifikujete različite nedostatke. Prozirni uzorci poznate debljine određuju gustinu različitih građevinskih materijala; gustoću koja se postiže prilikom formiranja betonskih proizvoda ili prilikom polaganja betona u monolit mora se kontrolisati kako bi se postigla željena čvrstoća cijele konstrukcije. Stepen zbijenosti tla i podloge puteva je važan pokazatelj kvaliteta radova. Stepen apsorpcije visokoenergetskih g-zraka može se koristiti za procjenu sadržaja vlage u materijalima. Radioaktivni instrumenti su napravljeni za mjerenje sastava plina, a izvor zračenja u njima je vrlo mala količina izotopa koji daje g-zrake. Radioaktivni signalni uređaj omogućava vam da odredite prisustvo malih nečistoća plinova nastalih tijekom sagorijevanja bilo kojeg materijala. Daje alarm u slučaju požara u prostoriji.

48. Protoni i neutroni. Energija vezivanja atomskih jezgara.

Za proučavanje nuklearnih sila, čini se da se mora znati njihova ovisnost o udaljenosti između nukleona. Međutim, proučavanje veze između nukleona može se provesti i energetskim metodama.

Jačina formacije se procjenjuje prema tome koliko je lako ili teško uništiti: što je teže uništiti, to je jača. Ali uništiti jezgro znači prekinuti veze između njegovih nukleona. raskinuti ove veze, tj. da bi se jezgro podijelilo na sastavne nukleone, potrebno je potrošiti određenu energiju, koja se naziva energija vezivanja jezgra.

Procijenimo energiju veze atomskih jezgara. Neka masa mirovanja nukleona od kojih se formira jezgro bude, Prema specijalnoj teoriji relativnosti, odgovara energiji izračunatoj formulom, gdje je c brzina svjetlosti u vakuumu. Jednom formirano, jezgro ima energiju. Ovdje je M masa jezgra. Mjerenja pokazuju da je masa mirovanja jezgra uvijek manja od mase mirovanja čestica u slobodnom stanju koje čine dato jezgro. Razlika između ovih masa naziva se defekt mase. Stoga, kada se formira jezgro, energija se oslobađa. Iz zakona održanja energije možemo zaključiti da se ista energija mora potrošiti na cijepanje jezgra na protone i neutrone. Dakle, energija veze je jednaka. Ako se jezgro mase M formira od Z protona mase I od N = A - Z neutrona mase, tada je defekt mase jednak

Imajući to na umu, energija vezivanja se nalazi po formuli:

Stabilnost jezgara se procjenjuje po prosječnoj energiji vezivanja po nukleonu jezgra, koja se naziva specifična energija vezivanja. Ona je jednaka