Näiteid füüsika testimisest keskkoolis. Sisseastumiseksam füüsikas

Sisseastumiseksam füüsikas (kirjalikult) eesmärk on hinnata sisseastujate teadmisi füüsikas.

Küsimuste raskused eksamiülesanded vastab aastal õpitud füüsikaprogrammide keerukusele haridusorganisatsioonid keskharidus.

Enne eksamite algust peetakse kandideerijatega konsultatsioone, selgitatakse eksamite läbiviimise korda ja nõudeid.

sekretär vastuvõtukomisjon 20 minutit enne eksami algust annab aine juhataja eksamikomisjon eksamiülesanded.

Eksamil peab taotleja näitama enesekindlaid teadmisi ja oskusi, mida programm pakub. Eksamineerija peab oskama arvutustes kasutada SI-süsteemi ja teadma füüsikaliste põhisuuruste ühikuid.

Kõik sissekanded ülesande sooritamise ajal tehakse ainult spetsiaalsetele vormidele, mis väljastatakse taotlejale eksami alguses.

Füüsikaülesande täitmiseks on aega 60 minutit. Tööde tegemisel on lubatud kasutada kalkulaatorit. Kõigi ülesannete puhul, välja arvatud juhul, kui tingimus on konkreetselt ette nähtud, tuleks tähelepanuta jätta õhutakistus kehade liikumise ajal ja kiirendus vabalangus eeldame 10 m/s2.

Jooksul sisseastumiskatse Taotlejad peavad järgima järgmisi käitumisreegleid:

vaikima;

töötada iseseisvalt;

ära kasuta ühtegi võrdlusmaterjalid (õppejuhendid, teatmeteosed jne, samuti igasugune petuleht);

ära räägi teiste eksaminandidega;

ei abista teisi eksamineeritavaid ülesannete täitmisel;

ei kasuta operatiivseid sidevahendeid;

mitte lahkuda territooriumilt, mille on moodustanud sisseastumiskatse valikukomisjon.

Käitumisreeglite rikkumise eest eemaldatakse taotleja sisseastumiskatselt tehtud töö eest 0 punktiga, olenemata õigesti täidetud ülesannete arvust, mille kohta koostatakse akt, mille kinnitab valikukomisjoni esimees.

Iga ülesanne sisaldab 10 ülesannet erinevatest füüsika osadest. Ülesande lehel on tabel, kuhu on vaja sisestada vastused, mis näitavad mõõtühikuid.

TÄITUD ÜLESANNE HINDAMISE SKAALA

SISSEASTUKSAMITE VALIKUD

Maksimaalne punktisumma on 100.

Minimaalne nõutav summa punktid - 36.

Näidisülesannete valikud:

Valik number 01

1 . Puhkeseisundist ühtlase kiirendusega liikunud auto läbis 100 m distantsi 10 sekundiga. Leidke auto kiirenduse väärtus.

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

2. Kõigi 4 kg massiga kehale rakendatavate jõudude resultantmoodul on 10N. Mis on võrdne absoluutväärtus kiirendus, millega keha liigub?

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

3. 1000 kg koorem tuleb tõsta 12 m kõrgusele 1 minutiga. Määrake mootori minimaalne võimsus selleks otstarbeks.

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

4 . Millise jõuga mõjub 1,5 T induktsiooniga magnetväli 30 cm pikkusele juhile, mis asub risti magnetinduktsiooni joontega? Juhis voolab vool 2A.

Vastused: 1) 0,9 N; 2) 9 N; kolmkümmend.

5. Määrake 12 mH induktiivsusega ahelaga ühendatud magnetvoo suurus, kui seda läbib vool 5 A.

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

6. 500J soojust antud gaas on teinud 200J tööd. Määrake gaasi siseenergia muutus.

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

7. Määrake ahela kogutakistus, mis koosneb kolmest paralleelselt ühendatud 30-oomisest takistist ja ühest nendega järjestikku ühendatud 20-oomisest takistist.

Vastused: 1) 50 oomi; 2) 30 oomi; 3) 110 oomi.

8. Kui suur on lainepikkus, kui selle kiirus on 330 m/s ja periood on 2 s?

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

9. Võrrand harmoonilised vibratsioonid tundub, et . Määrake võnkumiste sagedus.

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

10. Kirjutage järgmise tuumareaktsiooni jaoks puuduv märge:

Vastused: 1) ; 2) ; 3) .

Valik number 02

1 . Keha liikumise võrrandil on järgmine vorm: . Määrake keha algkiirus.

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

2. 1 kg kaaluv keha visatakse vertikaalselt ülespoole kiirusega 8 m/s. Määrake keha kineetiline energia viskehetkel?

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

3. Määrake tehtud töö, tõstes keha massiga 3 kg 15 m kõrgusele.

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

4 . Ideaalses soojusmasinas gaas annab külmikule 70% küttekehast saadavast soojusest. Mis on külmiku temperatuur, kui küttekeha temperatuur on 430 K?

ÜLDTEAVE FÜÜSIKA SISSEASTUMISEKSITE KOHTA

RTU MIREA-s toimub sisseastumiseksam füüsikas kirjutamine(taotlejatele, kes ei sooritanud eksamit). Eksamipilet sisaldab kahte teoreetilist küsimust ja viit ülesannet. aasta füüsika sisseastumiseksamite ülevenemaalise programmi alusel on moodustatud eksamikaartide teoreetilised küsimused. tehnikaülikoolid. Selliste küsimuste täielik loetelu on esitatud allpool.

Tuleb märkida, et eksami ajal keskendutakse materjali mõistmise sügavusele, mitte selle mehaanilisele reprodutseerimisele. Seetõttu on soovitav teoreetiliste küsimuste vastuseid maksimaalselt illustreerida selgitavate jooniste, graafikute jms abil. Antud analüütilistes väljendites on vaja märkida füüsiline tähendus igast valikust. Eksperimente ja katseid, mis seda või teist füüsikaseadust kinnitavad, ei tohiks üksikasjalikult kirjeldada, vaid võib piirduda ainult nende põhjal tehtud järelduste väljatoomisega. Kui seadusel on analüütiline rekord, siis tuleb see anda, ilma sõnalist sõnastust andmata. Ülesannete lahendamisel ja teoreetilistele küsimustele vastamisel tuleks vektorsuurused varustada vastavate ikoonidega ning taotleja töö põhjal peaks inspektoril olema selge arvamus, et taotleja teab skalaari ja vektori erinevust.

Esitatava materjali sügavuse määrab standardsete õpikute sisu Keskkool ja toetused ülikooli sisseastujatele.
Probleemide lahendamisel on soovitatav:

• juhtima skemaatiline joonis, mis peegeldab probleemi tingimusi (enamiku jaoks füüsilised ülesanded see on lihtsalt kohustuslik)
• tutvustage nende parameetrite nimetusi, mis on selle probleemi lahendamiseks vajalikud (unustamata märkida nende füüsilist tähendust);
• kirjuta üles valemid, mis väljendavad selle ülesande lahendamiseks kasutatud füüsikaseadusi;
• vajalikku läbi viima matemaatilised teisendused ja esitada vastus analüütilises vormis;
• vajadusel teha arvulisi arvutusi ja saada vastus SI-süsteemis või nendes ühikutes, mis on ülesande tingimuses märgitud.

Probleemile analüütilises vormis vastuse saamisel on vaja kontrollida saadud avaldise dimensiooni ning loomulikult on teretulnud uurida selle käitumist ilmselgetel või piiravatel juhtudel.

Toodud näidetest sissejuhatavad ülesanded on näha, et iga variandi puhul pakutavad ülesanded on keerukuselt üsna erinevad. Seetõttu ei ole õigesti lahendatud ülesande ja teoreetilise küsimuse eest saadav maksimaalne punktide arv sama ja on võrdne: teoreetiline küsimus - 10 punkti, ülesanne nr 3 - 10 punkti, ülesanded nr 4, 5, 6 - 15 punkti ja ülesanne nr 7 - 25 punkti .

Seega saab ülesande täielikult täitnud taotleja koguda maksimaalselt 100 punkti. Kui teisendatakse 10 punktiks, mis pannakse sisse eksamitöö taotleja, hetkel kehtib järgmine skaala: 19 punkti või vähem - "kolm", 20÷25 punkti - "neli", 26÷40 punkti - "viis", 41÷55 punkti - "kuus", 56÷65 punkti - "seitse", 66÷75 punkti - "kaheksa", 76÷85 punkti - "üheksa", 86÷100 punkti - "kümme". Minimaalne positiivne hinnang vastas hindele "neli". Pange tähele, et ümberarvutamise skaala võib ühes või teises suunas muutuda.

Taotleja tööd kontrollides ei ole õpetajal kohustust eelnõusse uurida ja ta teeb seda sisse erandjuhtudel selleks, et selgitada teatud probleeme, mis puhtast koopiast piisavalt selged ei ole.

Füüsikaeksamil on lubatud kasutada mitteprogrammeeritavat kalkulaatorit. Kõikide sidevahendite ja pihuarvutite kasutamine on rangelt keelatud.

Füüsika kirjaliku eksami kestus on neli astronoomilist tundi (240 minutit).

KÜSIMUSED FÜÜSIKA SISSEASTUMISEKSIMIKS

*
Adobe Reader

Küsimused koostati ülevenemaalise ülikoolide füüsika sisseastumiseksamite programmi alusel.

1. Võrdlussüsteem. Materiaalne punkt. Trajektoor. Tee ja liikumine. Kiirus ja kiirendus.
2. Materjali punkti kiiruste liitmise seadus in erinevaid süsteeme viide. Materjali punkti kiiruse ja koordinaatide sõltuvus ajast ühtlaselt kiirendatud liikumise korral.
3. Ühtlane ringliikumine. Lineaar- ja nurkkiirused ning nendevaheline seos. Kiirendus kl ühtlane liikumine keha ringis (tsentripetaalne kiirendus).
4. Newtoni esimene seadus. Inertsiaalsed referentssüsteemid. Galilei relatiivsusprintsiip. Kaal. Jõud. Sellest tulenev jõud. Newtoni teine ​​seadus. Newtoni kolmas seadus.
5. Jõu õlg. Võimu hetk. Kehade tasakaalu seisund.
6. Elastsusjõud. Hooke'i seadus. Hõõrdejõud. Hõõrdumine puhkeolekus Libmishõõrdumine. Libisemishõõrdetegur.
7. Seadus gravitatsiooni. Gravitatsioon. Kehakaal. Kaalutus. Esimene kosmiline kiirus (väljund).
8. keha hoog. Jõuimpulss. Keha impulsi muutumise ja jõu impulsi vaheline seos.
9. Suletud süsteem tel. Impulsi jäävuse seadus. Reaktiivjõu kontseptsioon.
10. Mehaaniline töö. Jõud, jõu jõud. Kineetiline energia. Töö seos keha kineetilise energia muutustega.
11. potentsiaalsed jõud. Potentsiaalne energia. Potentsiaalsete jõudude töö ja potentsiaalse energia vaheline seos. Potentsiaalne gravitatsioonienergia ja elastsusjõud. Mehaanilise energia jäävuse seadus.
12. Surve. Pascali seadus vedelike ja gaaside kohta. Suhtlevad laevad. Hüdraulilise pressi põhimõte. Archimedese seadus vedelike ja gaaside kohta. Vedeliku pinnal hõljuvate kehade seisund.
13. Molekulaarkineetilise teooria põhisätted ja nende eksperimentaalne põhjendus. Molaarmass. Avogadro number. Aine kogus. Ideaalne gaas.
14. Molekulaarkineetilise teooria põhivõrrand ideaalne gaas. Temperatuur ja selle füüsikaline tähendus. Absoluutse temperatuuri skaala.
15. Ideaalse gaasi olekuvõrrand (Clapeyron-Mendelejevi võrrand). Isotermilised, isohoorilised ja isobaarsed protsessid.
16. Sisemine energia. Soojuse kogus. Töö termodünaamikas. Energia jäävuse seadus soojusprotsessides (termodünaamika esimene seadus).
17. Aine soojusmahtuvus. Aine faasimuutused. Eriline aurustumissoojus ja eriline sulamissoojus. Soojusbilansi võrrand.
18. Soojusmasinate tööpõhimõte. termiline efektiivsus mootor ja selle maksimaalne väärtus. Carnot' tsükkel.
19. Aurustumine ja kondenseerumine. Keev vedelik. Küllastunud ja küllastumata aurud. Õhuniiskus.
20. Coulombi seadus. pinget elektriväli. Punktlaengu elektrostaatiline väli. Väljade superpositsiooni printsiip.
21. Töö elektrostaatiline väli laengu liigutamisel. Potentsiaalne ja potentsiaalne erinevus. Punktlaengu välja potentsiaal. Homogeense elektrostaatilise välja tugevuse ja potentsiaalide erinevuse seos.
22. Elektriline võimsus. Kondensaatorid. Lamekondensaatori mahtuvus. Kondensaatorisse salvestatud energia on elektrivälja energia.
23. Jada- ja paralleelühendusega kondensaatorite aku mahutavus (väljund).
24. Elekter. Praegune tugevus. Ohmi seadus vooluringi sektsiooni jaoks. Metalljuhtide takistus. Järjepidev ja paralleelühendus juhid (väljund).
25. Elektromotoorjõud (EMF). Ohmi seadus tervikliku vooluringi jaoks. Töö ja voolujõud – Joule-Lenzi seadus (järeldus).
26. Magnetvälja induktsioon. Magnetväljas voolu juhtivale juhile mõjuv jõud. Ampere'i seadus.
27. Magnetvälja toime liikuvale laengule. Lorentzi jõud. Laetud osakese liikumise olemus ühtlases magnetväljas (osakeste kiirus on orienteeritud induktsioonivektoriga risti).
28. Magnetvälja toime liikuvale laengule. Lorentzi jõud. Laetud osakese liikumise olemus ühtlases magnetväljas (osakeste kiirus moodustab magnetvälja induktsioonivektoriga teravnurga).
29. Elektromagnetilise induktsiooni nähtus. magnetvoog. Elektromagnetilise induktsiooni seadus. Lenzi reegel.
30. Eneseinduktsiooni fenomen. EMF-i iseinduktsioon. Induktiivsus. Voolu kandvas ahelas salvestatud energia.
31. Vabad elektromagnetvõnked LC-ahelas. Energia muundamine võnkeahelas. Võnkumiste loomulik sagedus ahelas.
32. Vahelduv elektrivool. Vahelduvvoolu vastuvõtmine. Pinge ja voolu efektiivväärtus. Trafo, selle tööpõhimõte.
33. Valguse peegelduse ja murdumise seadused. murdumisnäitaja. Täielik sisemine peegeldus, piirnurk täielik peegeldus. Kujutise konstrueerimine lamepeeglis.
34. Lähenevad ja lahknevad läätsed. Kiirte kulg läätsedes. Õhuke läätse valem. Pildikonstruktsioon koonduvates ja lahknevates objektiivides (üks tüüpiline ümbris iga teie valitud objektiivi jaoks).
35. valguse kvantid. Fotoelektrilise efekti nähtus. Einsteini võrrand fotoelektrilise efekti jaoks.
36. Rutherfordi katsed alfaosakeste hajumise kohta. Aatomi tuumamudel. Bohri postulaadid.
37. Aatomi tuumamudel. Aatomi tuuma koostis. Isotoobid. Radioaktiivsus. Alfa-, beeta- ja gammakiirgus.

NÄITED EKSIPILETITEST

*
*Faili allalaadimiseks paremklõpsake lingil ja valige "Save Target As..."
Faili lugemiseks peate programmi alla laadima ja installima

Sissejuhatavad küsimused füüsikas SSAU-sse astuvatele osakoormusega üliõpilastele.

1. Trajektoor. Materiaalne punkt. Tee ja liikumine.

keha trajektoor nimetatakse sirgeks, mida ruumis kirjeldab liikuv ainepunkt. Trajektoorid. Mõtteline joon, mida mööda see liigub materiaalne punkt, nimetatakse trajektooriks. Üldiselt on trajektoor keeruline kolmemõõtmeline kõver. Eelkõige võib see olla ka sirgjoon. Seejärel on liikumise kirjeldamiseks vaja ainult ühte koordinaatide telge, mis on suunatud piki liikumise trajektoori. Tuleb silmas pidada, et trajektoori kuju sõltub võrdlussüsteemi valikust, s.t. trajektoori kuju on suhteline mõiste. Seega on sõukruvi otste trajektoor lendava lennukiga seotud võrdlussüsteemi suhtes ring ja Maaga seotud võrdlussüsteemis on see spiraal.

Nimetatakse keha, mille kuju ja mõõtmeid saab antud tingimustel tähelepanuta jätta materiaalne punkt. See tähelepanuta jätmine on lubatav, kui keha mõõtmed on väikesed võrreldes selle läbitava vahemaa või antud keha kaugusega teiste kehadega. Keha liikumise kirjeldamiseks peate igal ajal teadma selle koordinaate.

liigub nimetatakse vektoriks, mis on tõmmatud materiaalse punkti algpositsioonist lõppasendisse. Materjali punkti poolt trajektooril läbitud lõigu pikkust nimetatakse teekonnaks või teepikkuseks. Neid mõisteid ei tohiks segi ajada, kuna nihe on vektor ja tee on skalaar.

liigub on ajas läbitud trajektoorilõigu algus- ja lõpp-punkti ühendav vektor.

Tee on trajektoorilõigu pikkus materiaalse punkti algsest nihkest lõpliku nihkeni. Raadiusvektor - vektor, mis ühendab lähtepunkti ja ruumipunkti.

Liikumise suhtelisus- see on keha liikumine ja kiirus erinevate võrdlussüsteemide suhtes (näiteks inimene ja rong). Keha kiirus fikseeritud koordinaatsüsteemi suhtes on võrdne keha kiiruste geomeetrilise summaga liikuva süsteemi suhtes ja liikuva koordinaatsüsteemi kiiruse fikseeritud süsteemi suhtes. (V 1 - rongis viibiva inimese kiirus, V 0 - rongi kiirus, siis V \u003d V 1 + V 0).

Võrdlussüsteem. mehaaniline liikumine, nagu selle määratlus viitab, on suhteline. Seetõttu saab kehade liikumisest rääkida ainult siis, kui on näidatud referentssüsteem. Viitesüsteem sisaldab: 1) Võrdluskogu, s.o. keha, mida peetakse liikumatuks ja mille suhtes vaadeldakse teiste kehade liikumist. Võrdluskeha on seotud koordinaatsüsteemiga. Kõige sagedamini kasutatav Descartes'i (ristkülikukujuline) koordinaatsüsteem

2) Seade aja mõõtmiseks.

2. Ühtlane ja ühtlaselt kiirendatud liikumine. Kiirendus, tee, kiirus.

Konstantse mooduli ja suunakiirusega liikumist nimetatakse ühtlaseks sirgjooneliseks liikumiseks. Nimetatakse liikumist, mille puhul keha kiirus on suuruse ja suuna poolest konstantne sirgjooneline ühtlane liikumine. Sellise liikumise kiirus leitakse valemiga V= S/ t.

Ühtlase sirgjoonelise liikumise korral läbib keha mis tahes võrdsete ajavahemike jooksul võrdse vahemaa. Kui kiirus on konstantne, arvutatakse läbitud vahemaa järgmiselt. Klassikaline kiiruste liitmise seadus on sõnastatud järgmiselt: materiaalse punkti kiirus võrdlussüsteemi suhtes fikseerituna võetuna võrdub liikuva süsteemi punkti kiiruste ja kiiruse vektorsummaga. liikuvast süsteemist fikseeritud süsteemi suhtes.

Liikumist, mille käigus keha teeb võrdsete ajavahemike järel ebavõrdseid liigutusi, nimetatakse ebaühtlaseks liikumiseks. Materiaalse punkti kiirus võib ajas muutuda. Sellise muutuse kiirust iseloomustab kiirendus. Olgu kiiruse muutumise kiirus lühikese aja jooksul praktiliselt muutumatuna At ja kiiruse muutus võrdne DV-ga. Seejärel leiame kiirenduse valemiga: a=DV/Dt

Seega on kiirendus ajaühikuga seotud kiiruse muutus, s.o. kiiruse muutus ajaühiku kohta, olenevalt selle püsivusest selle aja jooksul. SI ühikutes mõõdetakse kiirendust m/s 2 .

Kui kiirendus a on samas suunas kui alguskiirus, siis kiirus suureneb ja liikumine kutsutakse ühtlaselt kiirendatud.

Ebaühtlase translatsioonilise liikumise korral muutub keha kiirus aja jooksul. Kiirendus (vektor) – füüsiline kogus, mis iseloomustab kiiruse mooduli ja suuna muutumise kiirust. Hetkeline kiirendus (vektor) – kiiruse esimene tuletis aja suhtes. . Ühtlaselt kiirendatud on liikumine kiirendusega, muutumatu suuruse ja suunaga. Kiirus kl ühtlaselt kiirendatud liikumine arvutatud kui.

Siit tuletatakse ühtlaselt kiirendatud liikumisega tee valem järgmiselt:

Kehtivad ka ühtlaselt kiirendatud liikumise kiiruse ja teekonna võrranditest tuletatud valemid.

Kiirus– füüsiline suurus, mis iseloomustab liikumise kiirust ja suunda Sel hetkel aega.keskmine kiirus kindlaks määratud

nagu. Keskmine maakiirus on võrdne keha poolt teatud aja jooksul läbitud vahemaa ja selle intervalli suhtega. . Hetkeline kiirus (vektor) on liikuva punkti raadiusvektori esimene tuletis. . Vahetu kiirus suunatud tangentsiaalselt trajektoorile, keskmine - piki sekanti. Hetkekiirus (skalaar) – teekonna esimene tuletis aja suhtes, mis on suuruselt võrdne hetkekiirusega

Kiirused on: kiire ja keskmine. Hetkekiirus on kiirus antud ajahetkel trajektoori antud punktis. Hetkekiirus on suunatud tangentsiaalselt. (V =DS/Dt,Dt → 0). Keskmine kiirus – kiirus, mis on määratud ebaühtlase liikumise ajal toimunud liikumise ja selle liikumise toimumise perioodi suhtega.

3. Ühtlane liikumine ringis. Lineaarne ja nurkkiirus.

Iga liikumist trajektoori piisavalt väikesel lõigul võib ligikaudselt pidada ühtlaseks liikumiseks mööda ringi. Ringjoonel ühtlase liikumise käigus jääb kiiruse väärtus konstantseks ja kiirusvektori suund muutub. . . Kiirendusvektor mööda ringi liikudes on suunatud kiirusvektoriga risti (suunatud tangentsiaalselt), ringi keskpunkti. Ajavahemikku, mille jooksul keha teeb ringis täieliku pöörde, nimetatakse perioodiks. . Perioodi pöörete arvu, mis näitab pöörete arvu ajaühikus, nimetatakse sageduseks. Neid valemeid rakendades saame järeldada, et või. Nurkkiirus(pöörlemiskiirus) on määratletud kui. Nurkkiirus kõik keha punktid on ühesugused ja iseloomustab pöörleva keha liikumist tervikuna. Sel juhul liini kiirus keha väljendatakse kui ja kiirendus - kui.

Liikumiste sõltumatuse põhimõte käsitleb keha mis tahes punkti liikumist kahe liigutuse - translatsiooni ja pöörlemise - summana.

4. Kiirendus keha ühtlasel liikumisel ringjoonel.

5. Newtoni esimene seadus. Inertsiaalne võrdlussüsteem.

Keha kiiruse säilitamise nähtust välismõjude puudumisel nimetatakse inertsiks. Newtoni esimene seadus, tuntud ka kui inertsiseadus, ütleb: "On olemas sellised tugisüsteemid, mille suhtes järk-järgult liikuvad kehad hoiavad oma kiirust konstantsena, kui teised kehad neile ei mõju." Võrdlusraame, mille suhtes kehad välismõjude puudumisel sirgjooneliselt ja ühtlaselt liiguvad, nimetatakse inertsiaalsed referentssüsteemid. Maaga seotud võrdlussüsteeme peetakse inertsiaalseteks eeldusel, et maa pöörlemist eiratakse.

Keha kiiruse muutmise põhjuseks on alati tema koostoime teiste kehadega. Kahe keha vastasmõjul muutuvad alati kiirused, s.t. kiirendid omandatakse. Kahe keha kiirenduste suhe on mis tahes vastastikmõju korral sama. Keha omadust, millest tema kiirendus teiste kehadega suhtlemisel sõltub, nimetatakse inertsiks. Inertsi kvantitatiivne mõõt on kehamass.

6. Tugevus. Jõudude koosseis. Võimu hetk. Kehade tasakaalu tingimused. Missakeskus.

Newtoni teine ​​seadus loob seose liikumise kinemaatilise karakteristiku – kiirenduse – ja interaktsiooni dünaamiliste omaduste vahel. jõud. , ehk täpsemalt s.t. . materiaalse punkti impulsi muutumise kiirus on võrdne sellele mõjuva jõuga. Samaaegse toimega ühele kehale mitu jõudu keha liigub kiirendusega, mis on kõigi nende jõudude mõjul tekkivate kiirenduste vektorsumma. Kehale mõjuvad jõud, mis on rakendatud ühte punkti, liidetakse vastavalt vektorite liitmise reeglile. Seda sätet nimetatakse jõudude sõltumatuse põhimõtteks. raskuskese sellist jäiga keha või süsteemi punkti nimetatakse tahked ained, mis liigub samamoodi nagu massiga materiaalne punkt, võrdne summaga kogu süsteemi kui terviku massid, millele mõjub sama resultantjõud, mis kehale. . Raskuskese- kõigi selle keha osakestele mõjuvate gravitatsioonijõudude resultandi rakenduspunkt ruumi mis tahes kohas. Kui keha lineaarsed mõõtmed on Maa mõõtmetega võrreldes väikesed, siis massikese ühtib raskuskeskmega. Kõigi raskuskeset läbiva telje ümber avalduvate elementaarsete gravitatsioonijõudude momentide summa on võrdne nulliga.

7. Newtoni teine ​​seadus. Newtoni kolmas seadus.

Newtoni teine ​​seadus loob seose liikumise kinemaatilise karakteristiku – kiirenduse ja interaktsiooni dünaamiliste omaduste – jõudude vahel. , ehk täpsemalt s.t. . materiaalse punkti impulsi muutumise kiirus on võrdne sellele mõjuva jõuga. Samaaegse toimega ühele kehale mitu jõudu keha liigub kiirendusega, mis on kõigi nende jõudude mõjul tekkivate kiirenduste vektorsumma.

Kahe keha mis tahes vastasmõju korral on saadud kiirenduste moodulite suhe konstantne ja võrdne masside pöördsuhtega. Sest kui kehad interakteeruvad, on kiirendusvektoritel vastupidine suund, võime seda kirjutada. Kõrval Newtoni teine ​​seadus esimesele kehale mõjuv jõud on võrdne teisele kehale mõjuva jõuga. Seega,. Newtoni kolmas seadusühendab jõud, millega kehad üksteisele mõjuvad. Kui kaks keha interakteeruvad üksteisega, siis nende vahel tekkivad jõud rakenduvad erinevatele kehadele, on suuruselt võrdsed, vastassuunalised, toimivad mööda sama sirget ja omavad sama olemust.

8. Elastsusjõud. Hooke'i seadus. Hõõrdejõud. Libisemishõõrdetegur.

Keha deformatsioonist tekkivat jõudu, mis on suunatud selle deformatsiooni käigus kehaosakeste nihkele vastupidises suunas nimetatakse nn. elastsusjõud. Katsed vardaga näitasid, et väikeste deformatsioonide korral võrreldes keha mõõtmetega on elastsusjõu moodul otseselt võrdeline varda vaba otsa nihkevektori mooduliga, mis projektsioonis välja näeb. See ühendus loodi R.Hook, on tema seadus sõnastatud järgmiselt: keha deformeerumisel tekkiv elastsusjõud on võrdeline keha pikenemisega kehaosakeste liikumissuunale vastupidises suunas deformatsiooni ajal. Koefitsient k nimetatakse keha jäikuseks ja see sõltub keha kujust ja materjalist. Seda väljendatakse njuutonites meetri kohta. Elastsusjõud on tingitud elektromagnetilistest vastasmõjudest.

Jõudu, mis tekib kehade vastastikmõju piiril kehade suhtelise liikumise puudumisel nimetatakse staatiline hõõrdejõud. Staatiline hõõrdejõud on absoluutväärtuselt võrdne kehade kokkupuutepinnale tangentsiaalselt ja sellele suunalt vastupidise välisjõuga. Kui üks keha liigub välisjõu mõjul ühtlaselt üle teise pinna, mõjub kehale absoluutväärtuselt võrdne jõud. edasiviiv jõud ja vastupidises suunas. Seda jõudu nimetatakse libisev hõõrdejõud. Libmishõõrdejõu vektor on suunatud kiirusvektori vastu, mistõttu see jõud viib alati keha suhtelise kiiruse vähenemiseni. Hõõrdejõud, nagu ka elastsusjõud, on elektromagnetilise iseloomuga ja tekivad kokkupuutel olevate kehade aatomite elektrilaengute vastastikmõju tõttu. Eksperimentaalselt on kindlaks tehtud, et staatilise hõõrdejõu mooduli maksimaalne väärtus on võrdeline survejõuga. Samuti on staatilise hõõrdejõu ja libiseva hõõrdejõu maksimaalne väärtus ligikaudu võrdne, nagu ka proportsionaalsuskoefitsiendid hõõrdejõudude ja keha surve vahel pinnale.

9 Gravitatsiooniseadus. Gravitatsioon. Kehakaal.

Sellest, et kehad, sõltumata nende massist, langevad ühesuguse kiirendusega, järeldub, et neile mõjuv jõud on võrdeline keha massiga. See Kõigile Maa kehadele mõjuvat gravitatsioonijõudu nimetatakse gravitatsiooniks.. Raskusjõud mõjub kehade vahel mis tahes kaugusel. Kõik kehad tõmbuvad üksteise poole, universaalse gravitatsiooni jõud on võrdeline masside korrutisega ja pöördvõrdeline nendevahelise kauguse ruuduga. Universaalse gravitatsioonijõu vektorid on suunatud mööda sirgjoont, mis ühendab kehade massikeskmeid. , G on gravitatsioonikonstant, on võrdne. kehakaal nimetatakse jõuks, millega keha raskusjõu mõjul toele mõjub või vedrustust venitab. Kehakaal võrdne absoluutväärtuselt ja vastupidine toe elastsusjõule vastavalt Newtoni kolmandale seadusele. Newtoni teise seaduse järgi, kui kehale ei mõju ükski muu jõud, siis keha raskusjõudu tasakaalustab elastsusjõud. Selle tulemusena on keha kaal fikseeritud või ühtlaselt liikuval horisontaalsel toel võrdne gravitatsioonijõuga. Kui tugi liigub kiirendusega, siis Newtoni teise seaduse järgi, kust see tuleneb. See tähendab, et keha mass, mille kiirenduse suund langeb kokku vaba langemise kiirenduse suunaga, on väiksem kui puhkeasendis oleva keha kaal.

10. Keha hoog. Impulsi jäävuse seadus. Newtoni teine ​​seadus.

Newtoni teise seaduse järgi olenemata sellest, kas keha oli puhkeasendis või liikus, saab selle kiiruse muutus toimuda ainult teiste kehadega suhtlemisel. Kui massilisel kehal m mõnda aega t mõjub jõud ja selle liikumise kiirus muutub vahemikust kuni, siis on keha kiirendus võrdne. Newtoni teise seaduse alusel saab kirjutada jõu. Füüsiline kogus, võrdne tootega jõudu selle toimeaja jooksul nimetatakse jõu impulsiks. Jõuimpulss näitab, et on olemas suurus, mis muutub samade jõudude mõjul kõikide kehade jaoks võrdselt, kui jõu kestus on sama. Seda väärtust, mis võrdub keha massi ja selle liikumiskiiruse korrutisega, nimetatakse keha impulsiks. Keha impulsi muutus on võrdne selle muutuse põhjustanud jõu impulsiga. Võtame kaks keha, massid ja, liikudes kiirustega ja. Newtoni kolmanda seaduse järgi on kehadele nende vastasmõju ajal mõjuvad jõud absoluutväärtuselt võrdsed ja suunalt vastupidised, s.t. neile võib viidata kui . Impulsi muutuste jaoks interaktsiooni ajal saab kirjutada. Nendest avaldistest saame, et kahe keha momentide vektorsumma enne vastastikmõju on võrdne vastasmõju järgse momentide vektorsummaga. Rohkem üldine vaade Impulsi jäävuse seadus on: kui, siis.

11. Mehaaniline töö. Võimsus. Tõhusus.

tööd AGA konstantne jõud on füüsikaline suurus, mis on võrdne jõu ja nihke moodulite korrutisega, mis on korrutatud vektorite vahelise nurga koosinusega ja. . Töö on skalaarväärtus ja sellel võib olla negatiivne väärtus, kui nurk nihke- ja jõuvektorite vahel on suurem. Tööühikut nimetatakse džauliks, 1 džauliks võrdub tööga sooritatakse jõuga 1 njuuton selle rakenduspunkti nihutamisel 1 meetri võrra. Võimsus on füüsikaline suurus, mis võrdub töö ja selle töö tegemise ajaperioodi suhtega. . Võimsuse ühikut nimetatakse vatiks, 1 vatt võrdub võimsusega, mille juures tehakse 1 sekundi jooksul 1 džauli. Tõhusus - võrdne suhtega kasulikku tööd, kulutatud tööle või energiale.

12. Kineetiline ja potentsiaalne energia. Energia jäävuse seadus.

Füüsikalist suurust, mis võrdub poolega keha massi ja kiiruse ruudu korrutisest, nimetatakse kineetiliseks energiaks. Kehale rakendatavate resultantjõudude töö on võrdne kineetilise energia muutumisega. Füüsikalist suurust, mis võrdub kehamassi korrutisega vabalangemise kiirendusmooduli ja kõrguse, milleni keha on nullpotentsiaaliga pinnast kõrgemale tõstetud, korrutisega nimetatakse keha potentsiaalseks energiaks. Potentsiaalse energia muutumine iseloomustab gravitatsiooni tööd keha liigutamisel. See töö on võrdne potentsiaalse energia muutusega, mis on võetud vastupidise märgiga. Maapinna all oleval kehal on negatiivne potentsiaalne energia. Mitte ainult kõrgendatud kehadel pole potentsiaalienergiat. Võtke arvesse elastsusjõu poolt tehtud tööd vedru deformeerumisel. Elastsusjõud on otseselt võrdeline deformatsiooniga ja selle keskmine väärtus on võrdne, töö on võrdne jõu ja deformatsiooni korrutisega või muidu. Füüsikalist suurust, mis võrdub poolega keha jäikuse ja deformatsiooni ruudu korrutisest, nimetatakse deformeerunud keha potentsiaalseks energiaks. Potentsiaalse energia oluline omadus on see, et keha ei saa seda omada ilma teiste kehadega suhtlemata.

Potentsiaalne energia iseloomustab vastastikku toimivaid kehasid, kineetiline - liikuvaid kehasid. Nii see kui ka teine ​​tekib kehade vastasmõju tulemusena. Kui mitu keha interakteeruvad üksteisega ainult gravitatsioonijõudude ja elastsusjõudude mõjul ning neile ei mõju ükski välisjõud (või nende resultant on null), siis kehade mis tahes vastastikmõju korral on elastsus- või gravitatsioonijõudude töö võrdne muutusega. potentsiaalses energias, võetud vastupidise märgiga . Samas kineetilise energia teoreemi järgi (keha kineetilise energia muutus võrdub tööga välised jõud) samade jõudude töö on võrdne kineetilise energia muutumisega.

Sellest võrdsusest järeldub, et kineetilise ja potentsiaalsed energiad kehad, mis moodustavad suletud süsteemi ja interakteeruvad üksteisega gravitatsiooni- ja elastsusjõudude mõjul, jäävad konstantseks. Kehade kineetilise ja potentsiaalse energia summat nimetatakse mehaaniliseks koguenergiaks.Üksteisega gravitatsiooni- ja elastsusjõudude toimel interakteeruvate kehade suletud süsteemi mehaaniline koguenergia jääb muutumatuks. Gravitatsiooni- ja elastsusjõudude töö on võrdne ühelt poolt kineetilise energia suurenemisega ja teiselt poolt potentsiaalse energia vähenemisega, see tähendab, et töö on võrdne pöördunud energiaga. ühest vormist teise.

13. Surve. Pascali seadus vedelike ja gaaside kohta. Suhtlevad laevad.

Füüsikalist suurust, mis võrdub pinnaga risti mõjuva jõu mooduli suhtega selle pinna pindalaga, nimetatakse rõhuks. Rõhu ühik - pascal võrdne jõu poolt avaldatava rõhuga 1 njuuton 1 ala kohta ruutmeeter . Kõik vedelikud ja gaasid edastavad neile tekitatud rõhu igas suunas. Silindrilises anumas on anuma põhja mõjuv survejõud võrdne vedelikusamba massiga. Rõhk anuma põhjas on võrdne rõhuga sügavusel h võrdub. Sama rõhk mõjub anuma seintele. Vedeliku rõhkude võrdsus samal kõrgusel viib selleni, et mis tahes kujuga suhtlevates anumates on puhkeseisundis oleva homogeense vedeliku vabad pinnad samal tasemel (oluliselt väikeste kapillaarjõudude korral). Ebahomogeense vedeliku korral on tihedama vedeliku kolonni kõrgus väiksem kui vähemtiheda vedeliku kolonni kõrgus.

14. Archimedese jõud vedelikele ja gaasidele. Sõidutingimused tel.

Vedeliku ja gaasi rõhu sõltuvus sügavusest põhjustab üleslükkejõu tekkimise, mis mõjutab mis tahes vedelikku või gaasi sukeldatud keha. Seda jõudu nimetatakse Archimedese jõuks. Kui keha on sukeldatud vedelikku, siis rõhud anuma külgseintele on omavahel tasakaalustatud ning alt ja ülalt tulevate rõhkude resultant on Archimedese jõud.

need. Jõud, mis tõukab vedelikku (gaasi) sukeldatud keha, on võrdne keha poolt väljatõrjutud vedeliku (gaasi) massiga. Archimedese jõud on suunatud gravitatsioonijõule vastupidiselt, seetõttu on vedelikus kaalumisel keha kaal väiksem kui vaakumis. Vedelikus olevat keha mõjutavad gravitatsioon ja Archimedese jõud. Kui gravitatsioonijõu moodul on suurem - keha vajub, kui väiksem - hõljub, võrdne - võib see olla tasakaalus igal sügavusel. Need jõudude suhted on võrdsed keha ja vedeliku (gaasi) tiheduse suhetega.

15. Molekulaar-kineetilise teooria põhisätted ja nende eksperimentaalne põhjendus. Browni liikumine. Kaal ja suurus molekulid.

Molekulaarkineetiline teooria on aine struktuuri ja omaduste uurimine, kasutades kontseptsiooni aatomite ja molekulide kui aine väikseimate osakeste olemasolust. MKT põhisätted: aine koosneb aatomitest ja molekulidest, need osakesed liiguvad juhuslikult, osakesed interakteeruvad üksteisega. Aatomite ja molekulide liikumine ning nende vastastikmõju alluvad mehaanika seadustele. Alguses domineerivad molekulide vastasmõjus üksteisele lähenedes atraktiivsed jõud. Teatud kaugusel nende vahel tekivad tõukejõud, mis absoluutväärtuses ületavad tõmbejõudu. Molekulid ja aatomid tekitavad juhuslikke vibratsioone kohtades, kus tõmbe- ja tõukejõud tasakaalustavad üksteist. Vedelikus molekulid mitte ainult ei võngu, vaid hüppavad ka ühest tasakaaluasendist teise (voolavus). Gaasides on aatomite vahelised kaugused palju suuremad kui molekulide mõõtmed (kokkusurutavus ja venitatavus). R. Brown avastas 19. sajandi alguses, et tahked osakesed liiguvad vedelikus juhuslikult. Seda nähtust sai seletada vaid MKT. Juhuslikult liikuvad vedeliku või gaasi molekulid põrkuvad kokku tahke osakesega ning muudavad selle liikumise suunda ja kiiruse moodulit (muutades muidugi nii oma suunda kui kiirust). Mida väiksem on osakeste suurus, seda märgatavamaks muutub impulsi muutus. Iga aine koosneb osakestest, seetõttu loetakse aine kogust võrdeliseks osakeste arvuga. Aine koguseühikut nimetatakse mooliks. Mool võrdub aine kogusega, mis sisaldab nii palju aatomeid kui on 0,012 kg süsinikus 12 C. Molekulide arvu ja aine koguse suhet nimetatakse Avogadro konstandiks:. Aine koguse võib leida molekulide arvu ja Avogadro konstandi suhtena. molaarmass M nimetatakse suurust, mis võrdub aine massi suhtega m aine hulgale. Molaarmassi väljendatakse kilogrammides mooli kohta. Molaarmassi saab väljendada molekuli massina m 0 : .

16. Ideaalne gaas. Ideaalse gaasi olekuvõrrand.

Ideaalse gaasi mudelit kasutatakse aine omaduste selgitamiseks gaasilises olekus. See mudel eeldab järgmist: gaasimolekulid on anuma ruumalaga võrreldes tühised, molekulide vahel ei ole tõmbejõude ning nende üksteise ja anuma seintega kokkupõrkel mõjuvad tõukejõud. Gaasirõhu fenomeni kvalitatiivne seletus seisneb selles, et ideaalse gaasi molekulid, põrkudes kokku anuma seintega, interakteeruvad nendega elastsete kehadena. Molekuli põrkumisel anuma seinaga muutub kiirusvektori projektsioon seinaga risti olevale teljele vastupidiseks. Seetõttu muutub kokkupõrke ajal kiiruse projektsioon – mv x enne mv x, ja impulsi muutus on võrdne. Kokkupõrke ajal mõjub molekul seinale jõuga, mis on Newtoni kolmanda seaduse kohaselt võrdne vastassuunalise jõuga. Molekule on palju ja üksikutele molekulidele mõjuvate jõudude geomeetrilise summa keskmine väärtus moodustab anuma seintele mõjuva gaasirõhu jõu. Gaasi rõhk võrdub survejõu mooduli ja anuma seina pindala suhtega: lk= F/ S.

W . Ideaalse gaasi molekulaarkineetilise teooria põhivõrrandit nimetatakse tavaliselt seos gaasi rõhu ja kineetilise energia vahel edasi liikumine ruumalaühikus sisalduvad molekulid Kirjutame võrrandi ilma tuletamata.

need. gaasirõhk on võrdne kahe kolmandikuga molekulide translatsioonilise liikumise kineetilisest energiast ruumalaühikus.

17. Isotermilised, isohoorilised ja isobaarsed protsessid.

Termodünaamilise süsteemi üleminekut ühest olekust teise nimetatakse termodünaamiliseks protsessiks (või protsessiks). See muudab süsteemi olekut. Siiski on protsesse, mida nimetatakse isoprotsessideks, mille puhul üks olekuparameetritest jääb muutumatuks. On kolm isoprotsessi: isotermiline, isobaarne (isobaarne) ja isohooriline (isohooriline). Isotermiline on protsess, mis toimub konstantsel temperatuuril (T \u003d const); isobaarne protsess - konstantsel rõhul (P = const), isohooriline - konstantsel mahul (V = const).

Isobaarne protsess on protsess, mis toimub gaasi konstantsel rõhul, massil ja koostisel.

Isobaarse protsessi jaoks kehtib Gay-Lussaci seadus. See tuleneb Mendelejevi-Clapeyroni võrrandist. Kui gaasi mass ja rõhk on konstantsed, siis

Seost nimetatakse Gay-Lussaci seaduseks: antud gaasi massi korral konstantsel rõhul on gaasi maht võrdeline selle temperatuuriga. Joonisel fig. 26.2 näitab mahu ja temperatuuri graafikut.

Isohooriline protsess on protsess, mis toimub gaasi konstantse mahu, massi ja koostise juures.

Isohoorilise protsessi puhul kehtib Charlesi seadus. Mendelejevi-Clapeyroni võrrandist järeldub, et. Kui gaasi mass ja maht on konstantsed, siis

Võrrandit nimetatakse Charlesi seaduseks: antud gaasi massi korral konstantse ruumala juures on gaasi rõhk võrdeline selle temperatuuriga.

Graafik: isokoor.

18. Soojuse hulk. Aine soojusmahtuvus.

Soojuse ülekandmist ühelt kehalt teisele ilma tööd tegemata nimetatakse soojusülekandeks. Soojusülekande tulemusena kehale ülekantavat energiat nimetatakse soojushulgaks. Kui soojusülekande protsessiga ei kaasne tööd, siis termodünaamika esimese seaduse alusel. Keha siseenergia on võrdeline keha massi ja temperatuuriga, seega. Väärtus Koos nimetatakse erisoojusvõimsuseks, ühikuks on . Erisoojus näitab, kui palju soojust tuleb üle anda 1 kg aine kuumutamiseks 1 kraadi võrra. Erisoojusmaht ei ole üheselt mõistetav ja sõltub keha tööst soojusülekande ajal.

19. Termodünaamika esimene seadus, selle rakendamine erinevatele protsessidele.

Soojusvahetuse teostamisel kahe keha vahel välisjõudude töö nulliga võrdsetes tingimustes ja soojusisolatsioonis teistest kehadest vastavalt energia jäävuse seadusele. Kui siseenergia muutusega ei kaasne töö, siis, või, kus . Seda võrrandit nimetatakse soojusbilansi võrrandiks.

Termodünaamika esimese seaduse rakendamine isoprotsessidele.

Üks peamisi protsesse, mis enamikus masinates töötab, on gaasi paisumine töö tegemiseks. Kui gaasi isobaarsel paisumisel mahust V 1 kuni helitugevuseni V 2 silindri kolvi töömaht oli l, siis tööta A täiuslik gaas on võrdne või kui V on const, siis Δ U=Δ K. Kui võrrelda isobaari ja isotermi all olevaid alasid, mis on tööd, siis võib järeldada, et gaasi sama paisumisel samal algrõhul tehakse isotermilise protsessi korral vähem tööd. Lisaks isobaarilistele, isohoorilistele ja isotermilistele protsessidele on olemas nn. adiabaatiline protsess.

20. Adiabaatiline protsess. Adiabaatiline eksponent.

Protsessi peetakse adiabaatiliseks, kui soojusülekanne puudub. Gaasi kiire paisumise või kokkusurumise protsessi võib pidada adiabaatilisele lähedaseks. Selles protsessis tehakse tööd siseenergia muutumise tõttu, s.t. , seetõttu adiabaatilise protsessi käigus temperatuur langeb. Kuna gaasi temperatuur tõuseb gaasi adiabaatilisel kokkusurumisel, suureneb gaasi rõhk ruumala vähenemisel kiiremini kui isotermilise protsessi käigus.

Soojusülekande protsessid toimuvad spontaanselt ainult ühes suunas. Soojus kandub alati külmemale kehale. Termodünaamika teine ​​seadus ütleb, et see on võimatu termodünaamiline protsess, mille tulemusena kanduks soojus ilma muude muutusteta ühelt kehalt teisele, kuumemale. See seadus välistab teist tüüpi igiliikuri loomise.

Adiabaatiline eksponent. Olekuvõrrand on kujul PVγ = konst.,

kus γ = Cp /Cv – adiabaatiline indeks.

Gaasi soojusmahtuvus oleneb kuumuse tingimustest...

Kui gaasi kuumutatakse konstantsel rõhul P, tähistatakse selle soojusmahtuvust kui CV.

Kui - konstandi V juures, siis tähistatakse Cp.

21. Aurustumine ja kondenseerumine. Keev vedelik. Õhuniiskus.

1. Aurustumine ja kondenseerumine . Aine teisaldamise protsess vedel olek gaasilisse olekusse viimist nimetatakse aurustumiseks, aine gaasilisest olekust vedelikuks muutmise vastupidist protsessi nimetatakse kondenseerumiseks. Aurustamist on kahte tüüpi - aurustamine ja keetmine. Mõelge kõigepealt vedeliku aurustumisele. Aurustumine on aurustumisprotsess, mis toimub vedeliku avatud pinnalt mis tahes temperatuuril. Molekulaar-kineetilise teooria seisukohalt selgitatakse neid protsesse järgmiselt. Soojusliikumises osalevad vedeliku molekulid põrkuvad üksteisega pidevalt kokku. See paneb mõned neist omandama piisavalt kineetilist energiat, et ületada molekulaarne külgetõmme. Sellised molekulid, mis asuvad vedeliku pinnal, lendavad sellest välja, moodustades vedeliku kohal auru (gaasi). Aurumolekulid ~ juhuslikult liikudes tabavad vedeliku pinda. Sel juhul võivad mõned neist vedelaks minna. Need kaks vedelikumolekulide väljutamise protsessi ja nende tagasipöördumine vedelikku toimuvad samaaegselt. Kui väljuvate molekulide arv on suurem kui tagasipöörduvate molekulide arv, siis vedeliku mass väheneb, s.t. vedelik aurustub, kui vastupidi, siis vedeliku hulk suureneb, st. tekib aurude kondenseerumine. Võimalik on juhtum, kui vedeliku ja selle kohal oleva auru massid ei muutu. See on võimalik, kui vedelikust lahkuvate molekulide arv on võrdne sinna tagasi pöörduvate molekulide arvuga. Seda seisundit nimetatakse dünaamiliseks tasakaaluks ja aur, mis on oma vedelikuga dünaamilises tasakaalus, helistas rikas . Kui auru ja vedeliku vahel puudub dünaamiline tasakaal, siis seda nimetatakse küllastumata. Ilmselgelt on küllastunud aurul teatud temperatuuril teatud tihedus, mida nimetatakse tasakaaluks.

See põhjustab küllastunud auru tasakaalutiheduse ja sellest tulenevalt ka rõhu muutumatuks selle mahust konstantsel temperatuuril, kuna selle auru mahu vähenemine või suurenemine põhjustab vastavalt auru kondenseerumist või vedeliku aurustumist. Isoterm küllastunud aur mingil temperatuuril sisse koordinaattasand P, V on V-teljega paralleelne sirgjoon.. Termodünaamilise süsteemi vedeliku – küllastunud auru temperatuuri tõusuga ületab vedelikust mõneks ajaks väljuvate molekulide arv aurust vedelikku tagasi pöörduvate molekulide arvu. See jätkub seni, kuni aurutiheduse suurenemine viib dünaamilise tasakaalu saavutamiseni kõrgemal temperatuuril. Samal ajal suureneb ka küllastunud aurude rõhk. Nii et surve küllastunud aurud oleneb ainult temperatuurist. Küllastunud auru rõhu selline kiire tõus on tingitud asjaolust, et temperatuuri tõusuga ei suurene mitte ainult molekulide translatsioonilise liikumise kineetiline energia, vaid ka nende kontsentratsioon, s.o. molekulide arv mahuühiku kohta

Aurustumise käigus väljuvad vedelikust kiireimad molekulid, mille tulemusena väheneb ülejäänud molekulide translatsiooniliikumise keskmine kineetiline energia ning sellest tulenevalt langeb vedeliku temperatuur (vt § 24). Seega, et aurustuva vedeliku temperatuur püsiks konstantsena, tuleb sellele pidevalt anda teatud kogus soojust.

Soojushulka, mis tuleb anda vedeliku massiühikule, et see muutuks konstantsel temperatuuril auruks, nimetatakse erisoojus aurustamine. Aurustumise erisoojus sõltub vedeliku temperatuurist, vähenedes selle tõustes. Kondenseerumisel eraldub vedeliku aurustamisele kulunud soojushulk. Kondensatsioon on protsess, mis muutub gaasilisest olekust vedelaks.

2. Õhuniiskus. Atmosfäär sisaldab alati veidi veeauru. Niiskusaste on ilmastiku ja kliima üks olulisi omadusi ning paljudel juhtudel on sellel praktiline tähtsus. Jah, ladustamine erinevaid materjale(sealhulgas tsement, kips ja muud ehitusmaterjalid), tooraine, tooted, seadmed jne. peaks toimuma teatud niiskuse juures. Ruumidele kehtivad olenevalt otstarbest ka vastavad niiskusnõuded.

Niiskuse iseloomustamiseks kasutatakse mitmeid koguseid. Absoluutne niiskus p on õhu ruumalaühikus sisalduva veeauru mass. Tavaliselt mõõdetakse seda grammides kuupmeetri kohta (g/m3). Absoluutne niiskus on seotud veeauru osarõhuga P Mendelejevi-Claipeyroni võrrandiga, kus V on auru poolt hõivatud ruumala, m, T ja m on mass, absoluutne temperatuur ja molaarmass veeaur, R on universaalne gaasikonstant (vt (25.5)). Osaline rõhk nimetatakse rõhku, mida veeaur avaldab, võtmata arvesse erinevat tüüpi õhumolekulide toimet. Seega, kuna p \u003d m / V on veeauru tihedus.

Teatud õhuhulga juures antud tingimustes ei saa veeauru hulk lõputult suureneda, kuna on mingi piirav aurukogus, mille järel aur hakkab kondenseeruma. Siit pärineb ka maksimaalse õhuniiskuse mõiste. Maksimaalset õhuniiskust Pm nimetatakse suurim arv veeaur grammides, mis antud temperatuuril võib sisalduda 1 m 3 õhus (tähenduslikult on tegemist absoluutse niiskuse erijuhtumiga). Õhu temperatuuri langetades on võimalik saavutada selline temperatuur, millest alates hakkab aur muutuma veeks – kondenseeruma. Seda temperatuuri nimetatakse kastepunktiks. Õhu veeauruga küllastumise astet iseloomustab suhteline niiskus. Suhteline õhuniiskus b on absoluutse niiskuse p suhe maksimaalsesse Pm s.t. b = P/Pm. Suhtelist õhuniiskust väljendatakse sageli protsentides.

Olemas erinevaid meetodeid niiskuse määramine.

1. Kõige täpsem on kaalumeetod. Õhu niiskuse määramiseks juhitakse see läbi ampullide, mis sisaldavad hästi niiskust imavaid aineid. Teades ampullide massi suurenemist ja läbitud õhu mahtu, määrake absoluutne niiskus.

2. Hügromeetrilised meetodid. On kindlaks tehtud, et mõned kiud, sealhulgas inimese juuksed, muudavad oma pikkust sõltuvalt õhu suhtelisest niiskusest. Sellel omadusel põhineb instrument, mida nimetatakse hügromeetriks. Hügromeetreid on ka teist tüüpi, sealhulgas elektrilisi.

3. Psühromeetriline meetod on kõige levinum mõõtmismeetod. Selle olemus on järgmine. Olgu kaks identset termomeetrit samades tingimustes ja samade näidudega. Kui ühe termomeetri silinder on niisutatud, näiteks mähitud märja riide sisse, on näidud erinevad. Kangast vee aurustumise tõttu näitab nn märgtermomeeter rohkem madal temperatuur kui kuiv. Mida madalam on välisõhu suhteline õhuniiskus, seda intensiivsem on aurustumine ja seda madalam on märgkolbi näit. Termomeetrite näitude järgi määratakse temperatuuride erinevus ja spetsiaalse tabeli järgi, mida nimetatakse psühromeetriliseks tabeliks, määratakse õhu suhteline niiskus.

22. Elektrilaengud. Coulombi seadus. Laengu jäävuse seadus.

Plaatide elektrifitseerimise kogemus tõestab, et hõõrdumise teel elektrifitseerimisel jaotuvad olemasolevad laengud ümber esimesel hetkel neutraalsete kehade vahel. Väike osa elektronidest liigub ühest kehast teise. Sel juhul uusi osakesi ei teki ja varem olemasolevad ei kao. Kehade elektrifitseerimisel elektrilaengu jäävuse seadus. See seadus on selleks suletud süsteem. Suletud süsteemis jääb kõigi osakeste laengute algebraline summa muutumatuks. Kui osakeste laenguid tähistatakse q 1 , q 2 jne, siis q 1 , +q 2 + q 3 +…+q n = konst

Laengu jäävuse seaduse kehtivust kinnitavad vaatlused tohutul hulgal elementaarosakeste teisendustest. See seadus väljendab elektrilaengu üht põhiomadust. Laengu säilimise põhjus on siiani teadmata.

Coulombi seadus. Coulombi katsed viisid seaduse kehtestamiseni, mis meenutas hämmastavalt universaalse gravitatsiooni seadust. Kahe punktis liikumatu laetud keha vastastikmõju vaakumis on võrdeline laengumoodulite korrutisega ja pöördvõrdeline nendevahelise kauguse ruuduga. Seda jõudu nimetatakse Coulomb.

Kui määrame tasumoodulid | q 1 | ja | q 2 |, ja nendevaheline kaugus

läbi r, siis Coulombi seadus saab kirjutada järgmisel kujul:

kus k - proportsionaalsuse koefitsient, mis on arvuliselt võrdne ühiklaengute vastasmõju jõuga pikkuseühikuga võrdsel kaugusel. Selle väärtus sõltub ühikute süsteemi valikust.

23. Elektrivälja tugevus. Punktlaengu väli. Elektriväljade superpositsioonide põhimõte.

Elektrivälja põhiomadused. Elektrivälja peamine omadus on selle mõju teatud jõuga elektrilaengutele.

Statsionaarsete laengute elektrivälja nimetatakse elektrostaatiliseks. See ei muutu ajaga. Elektrostaatilise välja tekitavad ainult elektrilaengud.

Elektrivälja tugevus. Elektrivälja tuvastatakse laengule mõjuvate jõudude abil.

Kui asetada vaheldumisi välja samasse punkti väikesed laetud kehad ja mõõta jõude, selgub, et väljalt tulevale laengule mõjuv jõud on selle laenguga otseselt võrdeline. Tõepoolest, las luuakse väli punktlaengu abil q 1 . Vastavalt Coulombi seadusele tasu eest q 2 on laenguga võrdeline jõud q 2 . Niisiis sisse asetatud objektile mõjuva jõu suhe antud punkt väljalaeng, see laeng välja iga punkti kohta ei sõltu laengust ja seda võib pidada välja tunnuseks. Seda funktsiooni nimetatakse elektrivälja tugevus. Nagu jõud, väljatugevus- vektorkogus; seda tähistatakse tähega E. Kui väljale pandud tasu on tähistatud q

selle asemel q 2 siis pinge saab olema:

Väljatugevus võrdub jõu suhtega, millega väli punktlaengule mõjub, ja selle laengu suhtega.

Sellest ka laengule mõjuv jõud q elektrivälja küljelt on võrdne:

Väljatugevust SI-ühikutes saab väljendada njuutonites ripatsi kohta (N/C).

Väljade superpositsiooni printsiip.

Kui kehale mõjub mitu jõudu, siis mehaanikaseaduste kohaselt on tekkiv jõud võrdne jõudude geomeetrilise summaga:

Elektrilaengutele mõjuvad elektriväljast lähtuvad jõud. Kui mitme laengu väljade rakendamisel need väljad üksteisele mingit mõju ei avalda, peab kõigist väljadest tulenev jõud olema võrdne iga välja jõudude geomeetrilise summaga. Kogemus näitab, et just nii ka tegelikkuses juhtub. See tähendab, et väljatugevused liidetakse geomeetriliselt.

See on mis väljade superpositsiooni põhimõte mis on sõnastatud järgmiselt: kui antud ruumipunktis tekivad erinevad laetud osakesed

elektriväljad, mille intensiivsus

jne, siis selle punkti väljatugevus on järgmine:

24. Juhid ja dielektrikud elektriväljas.

dirigendid- kehad, milles on vabu laenguid, mis ei ole aatomitega seotud. Mõjul e. laenguväljad võivad liikuda, tekitades elektrivoolu. Kui juht sisestada elektrivälja, siis positiivselt laetud laengud liiguvad intensiivsusvektori suunas ja negatiivselt laetud laengud vastupidises suunas. Selle tulemusena ilmuvad keha pinnale induktiivsed laengud:

Väljatugevus juhi sees = 0. Juht justkui katkeb jõujooned elektrivälja tugevus.

Dielektrikud- ained, milles positiivsed ja negatiivsed laengud on omavahel ühendatud ja tasuta tasusid pole. Elektriväljas on dielektrik polariseeritud.

Dielektriku sees on elektriväli, kuid see on väiksem kui vaakumelektriväli E sisse ε üks kord. Söötme dielektriline konstant ε võrdne elektrivälja tugevuse suhtega vaakumis dielektrikus oleva elektrivälja suunaga ε= E0/ E

25. Potentsiaal. Punktlaengu välja potentsiaal.

Töötage laengu liigutamisel ühtlases elektrostaatilises väljas.Ühtlase välja loovad näiteks suured vastandlaengutega metallplaadid. See väli mõjub laengule püsiva jõuga F= qE.

Laske plaadid paigutada vertikaalselt vasakule plaadile AT negatiivselt laetud ja õige D - positiivselt. Arvutage välja kolimisel tehtud tööd positiivne laeng q punktist 1, mis asub eemal d 1 taldrikult AT, punktini 2, mis asub eemal d 2 < d 1 samalt plaadilt.

punktid 1 ja 2 asetsevad samal jõujoonel. Teel ∆ d= d 1 - d 2 elektriväli teeb positiivset tööd: A= qE(d 1 - d 2 ). See töö ei sõltu trajektoori kujust.

Elektrostaatilise välja potentsiaal on suhe

väljas oleva laengu potentsiaalne energia sellele laengule.

(Potentsiaalne erinevus. Nagu potentsiaalne energia, sõltub potentsiaali väärtus antud punktis valikust null tase potentsiaali lugeda. Praktiline väärtus

ei oma punktis potentsiaali ennast, vaid võimalik muutus, mis ei sõltu valikust nulltaseme võrdluspotentsiaal. Kuna potentsiaalne energia

Wp= qφ siis töö on järgmine:

Potentsiaalne erinevus on järgmine:

Kahe punkti vaheline potentsiaalide erinevus (pinge) võrdub välja töö suhtega laengu liigutamisel lähtepunktist lõpp-punkti sellesse laengusse. P kahe punkti potentsiaalide erinevus on võrdne ühega, kui laengu liigutamisel 1 cl ühest punktist teise töötab elektriväli 1-s J. Seda mõõtühikut nimetatakse voltiks (V).

26. Elekter. Kondensaatorid. Lamekondensaatori mahtuvus.

Kahe juhi vaheline pinge on võrdeline juhtidel olevate elektrilaengutega. Kui laengud kahekordistada, siis elektrivälja tugevus muutub 2 korda suuremaks, seega suureneb ka laengu liigutamisel välja tehtav töö 2 korda ehk pinge tõuseb 2 korda. Niisiis ühe juhi laengusuhe selle juhi ja naaberjuhi potentsiaalide erinevus ei sõltu laengust. Selle määravad juhtide geomeetrilised mõõtmed, nende kuju ja vastastikune kokkulepe, samuti keskkonna elektrilisi omadusi ( lubatavus ε ). See võimaldab meil tutvustada kahe juhi elektrilise mahtuvuse kontseptsiooni.

Kahe juhi elektriline läbilaskevõime on ühe juhi laengu suhe selle ja naaberjuhi vahelise potentsiaalide erinevusse:

Mõnikord räägitakse ühe juhi elektrilisest võimsusest. See on mõttekas, kui juht on üksildane, see tähendab, et see asub teistest juhtidest oma suuruse poolest suurel kaugusel. Nii räägivad nad näiteks juhtiva palli mahtuvuse kohta. See tähendab, et teise dirigendi rolli mängivad palli ümber asuvad kauged objektid.

Kahe juhi mahtuvus on võrdne ühtsusega, kui nad annavad laenguid±1 C nende vahel on potentsiaalne erinevus 1 V. Seda üksust nimetatakse faraadiks.(F);

Kondensaator. Kahe juhi süsteemid, nn kondensaatorid. Kondensaator koosneb kahest dielektrilise kihiga eraldatud juhist, mille paksus on juhtide mõõtmetega võrreldes väike. Juhte nimetatakse sel juhul kondensaatori plaadid.

2. Lamekondensaatori mahtuvus. Vaatleme lamedat kondensaatorit, mis on täidetud homogeense isotroopse dielektrikuga läbilaskvusega e, milles iga plaadi S pindala ja nendevaheline kaugus on d. Sellise kondensaatori mahtuvus leitakse järgmise valemi abil:

kus ε on meediumi läbilaskvus,S - kaante pindala,d - plaatide vaheline kaugus.

Sellest järeldub, et suure võimsusega kondensaatorite valmistamiseks on vaja suurendada plaatide pindala ja vähendada nendevahelist kaugust.

Energia W laetud kondensaator: või

Kondensaatoreid kasutatakse elektrienergia salvestamiseks ja kasutamiseks kiirlahenduse (sähvatus) ajal, vahelduv- ja alalisvooluahelate eraldamiseks, alaldites, võnkeahelates ja muudes raadioelektroonilistes seadmetes. Sõltuvalt dielektriku tüübist on kondensaatorid õhk, paber, vilgukivi.

Kondensaatorite kasutamine. Kondensaatori energia ei ole tavaliselt väga kõrge - mitte rohkem kui sadu džaule. Lisaks ei kesta see kaua vältimatu laengulekke tõttu. Seetõttu ei saa laetud kondensaatorid elektrienergia allikana asendada näiteks akusid.

Neil on üks omadus: kondensaatorid suudavad energiat salvestada enam-vähem pikka aega ning läbi madala takistusega ahela tühjendades vabastavad nad energiat peaaegu koheselt. Seda omadust kasutatakse praktikas laialdaselt.

Fotograafias kasutatav välklambi toiteallikaks on kondensaatorist tühjendatud elektrivool.

27. Elektrivool. Praegune tugevus. Ohmi seadus vooluringi sektsiooni jaoks.

Kui laetud osakesed liiguvad juhis, kandub elektrilaeng ühest kohast teise. Kui aga laetud osakesed sooritavad juhuslikku soojusliikumist, nagu näiteks vabad elektronid metallis siis tasu ülekandmist ei toimu. Elektrilaeng liigub läbi ristlõige juht ainult siis, kui koos juhusliku liikumisega osalevad järjestuses elektronid sisse ja zheniya.

Elektrivoolu nimetatakse laetud osakeste korrapäraseks (suunatud) liikumiseks.

Tellitud liikumise ajal tekib elektrivool vabad elektronid või ioonid. Kui liigutada neutraalset keha tervikuna, siis vaatamata tohutu hulga elektronide korrapärasele liikumisele ja aatomi tuumad, elektrivoolu ei tule. Läbi juhi mis tahes lõigu kantud kogulaeng on siis võrdne nulliga, kuna erineva märgiga laengud liiguvad sama keskmise kiirusega.

Elektrivoolul on kindel suund. Voolu suunaks võetakse positiivselt laetud osakeste liikumissuund. Kui vool tekib negatiivselt laetud osakeste liikumisel, siis loetakse voolu suunda vastupidiseks osakeste liikumissuunale.

Praegune tugevus - füüsikaline suurus, mis määrab ajaühikus läbi ohjaja ristlõike liikuva elektrilaengu hulga

Kui voolutugevus aja jooksul ei muutu, nimetatakse voolu konstantseks.

Voolutugevus, nagu laeng, on skalaarne suurus. Ta võib olla nagu positiivne nii negatiivne. Voolutugevuse märk sõltub sellest, milline suund piki juhti võetakse positiivseks. Voolutugevus I>0, kui voolu suund langeb kokku tinglikult valitud positiivse suunaga piki juhti. Muidu ma<0.

Voolu tugevus sõltub iga osakese laengust, osakeste kontsentratsioonist, nende suunatud liikumise kiirusest ja juhi ristlõike pindalast. Mõõdetud punktis (A).

Konstantse elektrivoolu tekkimiseks ja olemasoluks aines on esiteks vajalik vabade laetud osakeste olemasolu. Kui positiivsed ja negatiivsed laengud on aatomites või molekulides üksteisega ühendatud, ei too nende liikumine kaasa elektrivoolu ilmnemist.

Laetud osakeste korrapärase liikumise tekitamiseks ja säilitamiseks on teiseks vaja neile teatud suunas mõjuvat jõudu. Kui see jõud lakkab töötamast, lakkab laetud osakeste järjestatud liikumine takistuse tõttu, mida nende liikumine avaldab metallide või neutraalsete elektrolüüdi molekulide kristallvõre ioonide poolt.

Nagu me teame, mõjutab laetud osakesi elektriväli jõuga F= qE. Tavaliselt põhjustab ja hoiab laetud osakeste korrapärast liikumist juhi sees olev elektriväli. Ainult staatilisel juhul, kui laengud on puhkeolekus, on juhi sees olev elektriväli null.

Kui juhi sees on elektriväli, siis on juhi otste vahel potentsiaalide erinevus. Kui potentsiaalide erinevus aja jooksul ei muutu, tekib juhis konstantne elektrivool.

Ohmi seadus. Lihtsaim vorm on metalljuhtide ja elektrolüütide lahuste volt-amperkarakteristik. Esmakordselt (metallide puhul) kehtestas selle Saksa teadlane Georg Ohm, seega nimetatakse voolu sõltuvust pingest. Ohmi seadus.

Ohmi seadus vooluringi sektsiooni jaoks: voolutugevus on otseselt võrdeline

pinge ja pöördvõrdeline takistusega:

Ohmi seaduse kehtivust on raske katseliselt tõestada.

28. Juhtide takistus. Juhtide jada- ja paralleelühendus.

Vastupidavus. Juhi peamine elektriline omadus on takistus. Sellest väärtusest sõltub voolu tugevus juhis antud pinge juures. Juhi takistus on justkui juhi takistuse mõõt selles elektrivoolu tekke suhtes.

Ohmi seaduse abil saate määrata juhi takistuse:,

Selleks peate mõõtma pinget ja voolu.

sektsioon S Takistus sõltub juhtme materjalist ja selle geomeetrilised mõõtmed. Konstantse ristlõikepindalaga l pikkuse juhtme takistus on:

kus R- väärtus, mis sõltub aine tüübist ja olekust (eelkõige temperatuurist). väärtust R helistas juhi eritakistus. Takistus on arvuliselt võrdne 1 m servaga kuubikujulise juhi takistusega, kui vool on suunatud piki normaaljoont kuubi kahele vastasküljele.

Juhil on takistus 1 oomi kui potentsiaalse erinevusega 1 V voolu selles 1 A.

Takistuse ühik on 1 oomi.

Juhtide jadaühendus. Jadamisi ühendamisel pole elektriahelal harusid. Kõik juhtmed on ahelasse lülitatud vaheldumisi taga sõber.

Voolutugevus mõlemas juhtmes on sama, s.o. I 1 \u003d I 2 \u003d I, kuna juhtides alalisvoolu korral elektrilaeng ei kogune ja üks ja sama laeng läbib teatud aja jooksul juhi mis tahes ristlõike.

Pinge vaadeldava ahelaosa otstes on esimese ja teise juhtme pingete summa: U \u003d U 1 + U 2

Kogu vooluringi sektsiooni kogutakistus järjestikku ühendamisel on:R= R 1 + R 1

Juhtide paralleelühendus.

29. Elektromotoorjõud. Ohmi seadus tervikliku vooluringi jaoks.

Elektromotoorjõud suletud ahelas on välisjõudude töö suhe, kui laeng liigub mööda ahelat, laengusse:

Elektromotoorjõudu väljendatakse voltides.

Galvaanielemendi elektromotoorjõud on kolmanda osapoole töö

jõud ühikulise positiivse laengu liigutamisel elemendi sees ühelt pooluselt teisele.

Allikatakistust nimetatakse sageli kui sisemine takistus erinevalt välisest takistusestRketid. Generaatoris r - see on mähiste takistus ja galvaanilises elemendis - elektrolüüdi lahuse ja elektroodide takistus. Ohmi seadus suletud ahela jaoks ühendab voolutugevuse ahelas, EMF-i ja impedants R + r ketid.

Sageli nimetatakse vooluahela ja vooluahela takistuse korrutist pinge langus selles piirkonnas. Seega on EMF võrdne suletud ahela sisemise ja välise sektsiooni pingelanguste summaga. Tavaliselt kirjutatakse suletud ahela Ohmi seadus järgmisel kujul:

kus R - koormustaluvus, ε -ems , r- sisemine takistus.

Voolutugevus terviklikus vooluringis on võrdne vooluringi EMF ja selle kogutakistuse suhtega.

Voolutugevus sõltub kolmest suurusest: EMF ε, takistus R ja r keti välised ja sisemised sektsioonid. Vooluallika sisetakistus ei avalda märgatavat mõju voolutugevusele, kui see on väike võrreldes vooluahela välisosa takistusega (R>>r). Sel juhul on allika klemmide pinge ligikaudu võrdne EMF-iga:

U=IR≈ε.

Lühise korral, kui R → 0, määrab vooluahela voolu täpselt allika sisetakistus ja mitmevoldise elektromotoorjõu korral võib see olla väga suur, kui r on väike (näiteks aku jaoks r ≈ 0,1-0,001 oomi). Juhtmed võivad sulada ja allikas ise ebaõnnestub.

EMF-iga järjestikku ühendatud elemendid ε 1 , ε 2 , ε 3 jne, siis ahela kogu EMF on võrdne üksikute elementide EMF algebralise summaga.

Kui vooluringist mööda minnes lähevad need allika negatiivsest poolusest positiivsesse, siis EMF> 0.

30. Töö- ja vooluvõimsus. Joule-Lenzi seadus.

Praegune töö on võrdne: A=IU∆t või A=qU, kui vool on konstantne, siis Ohmi seaduse järgi:

Voolu töö vooluringi osas võrdub voolutugevuse, pinge ja töö tegemise aja korrutisega.

Kuumutamine toimub siis, kui traadi takistus on kõrge

Praegune võimsus. Iga elektriseade (lamp, elektrimootor) on ette nähtud tarbima teatud kogust energiat ajaühikus.

Voolu võimsus võrdub voolu töö suhtega aja jooksul ∆ tselle ajaintervallini . Selle määratluse järgi:

Soojuse hulk määratakse Joule-Lenzi seadusega:

Kui elektrivool voolab ahelas, kus keemia. Reaktsioonid ja mitte pühendunud mehaaniline töö, siis muundub elektrivälja energia juhi siseenergiaks ja selle temperatuur tõuseb. Soojusvahetuse kaudu kandub see energia ümbritsevatesse külmematesse kehadesse. Energia jäävuse seadusest järeldub, et soojushulk võrdub elektrivoolu tööga:

(valem)

Seda seadust nimetatakse seaduseks Joule-Lenz.

31. Magnetväli. Magnetvälja induktsioon. Ampere'i seadus.

Nimetatakse juhtmete vastastikmõju vooluga, st liikuvate elektrilaengute vahelisi koostoimeid magnetiline. Jõud, millega voolu juhtivad juhid üksteist mõjutavad, nimetatakse magnetjõududeks.

Magnetväli. Lühimaa teooria kohaselt ei saa vool ühes juhtmes olla otse toimima teises juhis oleva voolu järgi.

Liikumatuid elektrilaenguid ümbritsevas ruumis tekib elektriväli, voolusid ümbritsevas ruumis on väli, mida nimetatakse magnetiliseks.

Elektrivool ühes juhis loob enda ümber magnetvälja, mis mõjutab teises juhis olevaid voolu. Ja teise juhi elektrivoolu tekitatud väli mõjub esimesele.

Magnetväli on eriline vorm aine, mille kaudu toimub liikuvate elektriliselt laetud osakeste vaheline interaktsioon.

Magnetvälja omadused:

1. Magnetvälja tekitab elektrivool (liikuvad laengud).

2. Magnetväli tuvastatakse elektrivoolule (liikuvatele laengutele) avalduva mõju järgi.

Nagu elektriväli, eksisteerib ka magnetväli, meist sõltumatult, meie teadmistest selle kohta.

Magnetinduktsioon - magnetvälja võime avaldada jõudu voolu juhtivale juhile (vektori suurus). Mõõdetud Tl.

Magnetilise induktsiooni vektori suund on magnetvälja vabalt paigaldatud magnetnõela suund lõunapoolusest S põhja N. See suund langeb kokku vooluga suletud ahela positiivse normaalse suunaga.

Magnetinduktsiooni vektori suund on seatud kasutades gimleti reeglit:

kui gimleti translatsioonilise liikumise suund langeb kokku juhis oleva voolu suunaga, siis katku käepideme pöörlemissuund langeb kokku magnetinduktsiooni vektori suunaga.

Magnetilised jooned induktsioon.

Sirg, mille mis tahes punkti on magnetinduktsiooni vektor suunatud tangentsiaalselt – magnetinduktsiooni jooned. Homogeenne väli - paralleelsed jooned, ebahomogeenne väli – kõverjooned. Mida rohkem jooni, seda suurem on selle välja tugevus. Suletud jõujoontega väljad nimetatakse keeristeks. Magnetväli on keerisväli.

magnetvoog– väärtus, mis võrdub magnetinduktsiooni vektori mooduli ning vektori ja pinnanormaali vahelise nurga pindala ja koosinuse korrutisega.

Amperjõud võrdub magnetilise induktsiooni vektori korrutisega voolutugevusega, juhi lõigu pikkusega ning magnetinduktsiooni ja juhi sektsiooni vahelise nurga siinusega.

kus l - juhi pikkus, B on magnetilise induktsiooni vektor.

Amperjõudu kasutatakse kõlarites, kõlarites.

Tööpõhimõte: Läbi mähise voolab vahelduv elektrivool sagedusega, mis on võrdne helisagedus mikrofonist või raadioväljundist. Amperjõu mõjul võngub mähis voolu kõikumisega ajas piki valjuhääldi telge. Need vibratsioonid kanduvad edasi diafragmale ja diafragma pind kiirgab helilaineid.

32. Magnetvälja toime liikuvale laengule. Lorentzi jõud.

Magnetväljast liikuvale laetud osakesele mõjuvat jõudu nimetatakse Lorentzi jõuks.

Lorentzi jõud. Kuna vool on elektrilaengute korrapärane liikumine, on loomulik eeldada, et amprijõud on juhis liikuvatele üksikutele laengutele mõjuvate jõudude resultant. Eksperimentaalselt on kindlaks tehtud, et magnetväljas liikuvale laengule mõjub tegelikult jõud. Seda jõudu nimetatakse Lorentzi jõuks. Jõu moodul F L leitakse valemiga

kus B on magnetvälja moodul, milles laeng liigub, q ja v on laengu absoluutväärtus ja selle kiirus, a on nurk vektorite v ja B vahel. See jõud on risti vektoritega v ja B , selle suund leitakse vasaku käe reegli järgi: kui käsi on paigutatud nii, et neli väljasirutatud sõrme langevad kokku positiivse laengu liikumissuunaga, sisenevad magnetvälja induktsioonijooned peopessa, siis pöidla komplekt kõrvale 90 0 näitab jõu suunda. Negatiivse osakese korral on jõu suund vastupidine.

Kuna Lorentzi jõud on osakese kiirusega risti, siis. ta ei tee tööd.

Lorentzi jõud kasutatakse televiisorites, massispektrograafis.

Tööpõhimõte: Seadme vaakumkamber asetatakse magnetvälja. Elektrivälja poolt kiirendatud laetud osakesed (elektronid või ioonid), mis on kirjeldanud kaare, langevad fotoplaadile, kuhu jätavad jälje, mis võimaldab suure täpsusega mõõta trajektoori raadiust. . Selle raadiuse järgi määratakse iooni erilaeng. Teades iooni laengut, on selle massi lihtne määrata.

33. Aine magnetilised omadused. Magnetiline läbilaskvus. Ferromagnetism.

Magnetiline läbilaskvus. püsimagnetid saab valmistada vaid mõnest ainest, kuid kõik magnetvälja asetatud ained on magnetiseeritud ehk nad ise tekitavad magnetvälja. Tänu sellele on magnetinduktsiooni vektor B sisse homogeenne keskkond erineb vektorist sisse samas ruumipunktis vaakumis.

Suhtumine kandja magnetilisi omadusi iseloomustades nimetatakse kandja magnetiliseks läbilaskvuseks.

Homogeenses keskkonnas on magnetinduktsioon: kus m - antud keskkonna magnetiline läbitavus on mõõtmeteta suurus, mis näitab mitu korda μ selles keskkonnas rohkemgi μ vaakumis.

Iga keha magnetilised omadused määravad selle sees olevad suletud elektrivoolud.

Paramagnetid on ained, mis loovad nõrga magnetvälja, mille suund langeb kokku välisväljaga. Tugevamate paramagnetite magnetiline läbilaskvus erineb ühtsusest vähe: plaatina puhul 1,00036 ja vedela hapniku puhul 1,00034. Diamagnetid on ained, mis loovad välja, mis nõrgendab välist magnetvälja. Hõbedal, pliil, kvartsil on diamagnetilised omadused. Diamagnetite magnetiline läbilaskvus erineb ühtsusest mitte rohkem kui kümnetuhandiku võrra.

Ferromagnetid ja nende rakendused. Sisestades raud- või terassüdamiku mähisesse, on võimalik selle tekitatavat magnetvälja mitmekordselt võimendada, ilma et mähises voolutugevus suureneks. See säästab elektrit. Ferromagnetitest on valmistatud trafode, generaatorite, elektrimootorite jms südamikud.

Kui väline magnetväli on välja lülitatud, jääb ferromagnet magnetiseerituks ehk loob ümbritsevasse ruumi magnetvälja. Elementaarvoolude korrastatud orientatsioon ei kao välise magnetvälja väljalülitamisel. Selle tõttu on püsimagnetid.

Püsimagneteid kasutatakse laialdaselt elektrilistes mõõteriistades, kõlarites ja telefonides, helisalvestites, magnetilised kompassid jne.

Laialdaselt kasutatakse ferriite – ferromagnetilisi materjale, mis ei juhi elektrivoolu. Nad esindavad keemilised ühendid raudoksiidid koos teiste ainete oksiididega. Esiteks inimestele teada ferromagnetilised materjalid – magnetiline rauamaak – on ferriit.

Curie temperatuur. Temperatuuril, mis on kõrgem kui antud ferromagneti oma, kaovad selle ferromagnetilised omadused. Seda temperatuuri nimetatakse Curie temperatuur. Kui magnetiseeritud naela tugevalt kuumutada, kaotab see võime rauast esemeid enda poole meelitada. Raua Curie temperatuur on 753 °C, nikli temperatuur 365 °C ja koobalti temperatuur 1000 °C. On ferromagnetilisi sulameid, mille Curie temperatuur on alla 100 °C.

34. Elektromagnetiline induktsioon. magnetvoog.

Elektromagnetiline induktsioon. Elektromagnetilise induktsiooni seadus. Lenzi reegel Teame, et elektrivool loob magnetvälja. Loomulikult tekib küsimus: "Kas magnetvälja abil on võimalik elektrivoolu tekitada?". Selle probleemi lahendas Faraday, kes avastas elektromagnetilise induktsiooni nähtuse, mis on järgmine: magnetvoo mis tahes muutusega, mis tungib juhtiva ahelaga kaetud piirkonda, tekib selles elektromotoorjõud, mida nimetatakse emf-iks. induktsioon. Kui ahel on suletud, siis selle emf toimel. on elektrivool, mida nimetatakse induktsiooniks. Faraday leidis, et emf. induktsioon ei sõltu magnetvoo muutmise meetodist ja selle määrab ainult selle muutumise kiirus, s.o.

EMF võib tekkida siis, kui magnetiline induktsioon muutub AT, kontuuri tasapinna pööramisel magnetvälja suhtes. Valemis olevat miinusmärki selgitatakse vastavalt Lenzi seadusele: induktiivne vool on suunatud nii, et selle magnetväli takistab välise magnetvoo muutumist, mis tekitab induktsioonivool. Suhet nimetatakse elektromagnetilise induktsiooni seaduseks: induktsiooni EMF juhis on võrdne juhiga kaetud ala läbiva magnetvoo muutumise kiirusega.

magnetvoog . Pinda läbiv magnetvoog on seda läbivate magnetinduktsiooni joonte arv. Olgu ala S tasane ala ühtlases magnetväljas, mis on risti magnetinduktsiooni joontega. (Homogeenne magnetväli on selline väli, mille igas punktis on magnetvälja induktsioon sama suuruse ja suunaga). Sel juhul langeb ala normaal n kokku välja suunaga. Kuna magnetilise induktsiooni joonte arv läbib saidi pindalaühikut, mis on võrdne välja induktsiooni mooduliga B, on seda kohta läbivate joonte arv S korda suurem. Seetõttu on magnetvoog:

Vaatleme nüüd juhtumit, kui tasane ala asub ühtlases magnetväljas, millel on ristkülikukujuline rööptahukas külgedega a ja b, mille pindala on S = ab. Saidi normaalne n moodustab välja suunaga nurga a, st. induktsioonivektoriga B. Induktsioonijoonte arv, mis läbivad ala S ja selle projektsioon Spr nende sirgetega risti olevale tasapinnale, on sama. Seetõttu on neid läbiva magnetvälja induktsiooni voog Ф sama. Kasutades avaldist, leiame Ф = ВSpr Joonisest fig. on näha, et Spr = ab * cos a = Scosa. Niisiis f = BScos a .

SI ühikutes mõõdetakse magnetvoogu weberites (Wb). See tuleneb valemist st. 1 Wb on magnetvoog läbi 1 m2 suuruse ala, mis asub risti magnetinduktsiooni joontega ühtlases magnetväljas, mille induktsioon on 1 T. Leidke Weberi mõõde:

On teada, et magnetvoog on algebraline suurus. Võtame positiivseks kontuuripiirkonda tungiva magnetvoo. Selle voolu suurenemisega tekib z.d.s. induktsioon, mille toimel tekib induktsioonivool, mis loob oma välisvälja poole suunatud magnetvälja, s.t. induktsioonivoolu magnetvoog on negatiivne.

Kui kontuuripiirkonda tungiv vool väheneb (), siis, s.o. induktsioonivoolu magnetvälja suund langeb kokku välisvälja suunaga.

35. Elektromagnetilise induktsiooni seadus. Lenzi reegel.

Kui ahel on suletud, siis selle emf toimel. on elektrivool, mida nimetatakse induktsiooniks. Faraday leidis, et emf. induktsioon ei sõltu magnetvoo muutmise meetodist ja selle määrab ainult selle muutumise kiirus, s.o.

Suhet nimetatakse elektromagnetilise induktsiooni seaduseks: induktsiooni EMF juhis on võrdne juhiga kaetud ala läbiva magnetvoo muutumise kiirusega. Miinusmärk valemis on Lenzi reegli matemaatiline avaldis. On teada, et magnetvoog on algebraline suurus. Aktsepteerime vooluringi piirkonda tungivat magnetvoogu positiivsena. Kuna see vool suureneb

z.d.s. induktsioon, mille toimel tekib induktsioonivool, mis loob oma välisvälja poole suunatud magnetvälja, s.t. induktsioonivoolu magnetvoog on negatiivne.

Kui kontuurialasse tungiv vool väheneb, siis s.o. induktsioonivoolu magnetvälja suund langeb kokku välisvälja suunaga.

Vaatleme üht Faraday tehtud katset induktsioonivoolu ja sellest tulenevalt ka emf tuvastamiseks. induktsioon. Kui magnet sisestatakse või pikendatakse väga tundliku elektrilise mõõteseadme (galvanomeetri) külge suletud solenoidi, siis magneti liikumisel täheldatakse galvanomeetri nõela läbipainet, mis näitab induktsioonvoolu tekkimist. Sama täheldatakse ka siis, kui solenoid liigub magneti suhtes. Kui magnet ja solenoid on üksteise suhtes paigal, siis induktsioonivoolu ei teki. Ülaltoodud kogemusest järeldub, et nende kehade vastastikusel liikumisel toimub magnetvoo muutus läbi solenoidkeermete, mis toob kaasa tekkiva emfi poolt põhjustatud induktsioonivoolu ilmnemise. induktsioon.

2. Induktsioonivoolu suund määratakse Lenzi reegliga: indutseeritud voolul on alati see suund. et selle tekitatav magnetväli takistab seda voolu tekitavat magnetvoo muutumist. Sellest reeglist järeldub, et magnetvoo suurenemisel on tekkiv induktiivne vool sellise suunaga, et selle tekitatud magnetväli on suunatud välisvälja vastu, neutraliseerides magnetvoo suurenemise. Vastupidi, magnetvoo vähenemine põhjustab induktsioonvoolu, mis loob magnetvälja, mis kattub välisväljaga. Olgu nt magnetvlja poolt läbistatud kandiline traatraam ühtlases magnetväljas Oletame, et magnetväli suureneb. See toob kaasa raami ala läbiva magnetvoo suurenemise. Lenzi reegli kohaselt suunatakse tekkiva induktiivvoolu magnetväli välisvälja vastu, st. selle välja vektor B 2 on vastupidine vektorile E. Rakendades parempoolse kruvi reeglit (vt § 65, lõige 3), leiame induktsioonivoolu I suuna i.

36. Eneseinduktsiooni fenomen. Induktiivsus. Magnetvälja energia.

Eneseinduktsiooni fenomen . Emf esinemise fenomen. samas juhis, mida läbib vahelduvvoolu, nimetatakse eneseinduktsiooniks ja emf-iks ennast. nimega emf. eneseinduktsioon. Seda nähtust selgitatakse järgmiselt. Juhti läbiv vahelduvvool tekitab enda ümber vahelduva magnetvälja, mis omakorda tekitab magnetvoo, mis ajas muutub läbi juhiga piiratud ala. Elektromagnetilise induktsiooni nähtuse kohaselt põhjustab see magnetvoo muutus emf-i ilmumist. eneseinduktsioon.

Leiame emf eneseinduktsioon. Laske elektrivoolul voolata läbi induktiivsusega L juhi. Ajahetkel t 1 on selle voolu tugevus I 1 ja ajahetkel t 2 on see võrdne I 2 -ga. Siis on voolu tekitatav magnetvoog läbi juhi poolt piiratud ala ajahetkedel t 1 ja t 2 vastavalt Ф1 = LI 1 ja Ф 2 = LI 2 ning magnetvoo muutus DF on võrdne kuni DF = LI 2 - LI 1 = L (I 2 - I 1) \u003d LDI, kus DI \u003d I 2 - I 1 on voolutugevuse muutus aja jooksul Dt \u003d t 2 - t 1. Vastavalt elektromagnetilise induktsiooni seadusele on emf. eneseinduktsioon on: eelmise valemi asendamine selle avaldisega,

Saame Nii, e.m.f. juhis esinev iseinduktsioon on võrdeline seda läbiva voolu tugevuse muutumise kiirusega. Suhe on eneseinduktsiooni seadus.

Tegevuse all emf. iseinduktsioon, tekib induktsioonivool, mida nimetatakse iseinduktsioonivooluks. See vool, vastavalt Lenzi reeglile, neutraliseerib voolutugevuse muutust ahelas, aeglustades selle suurenemist või vähenemist.

1. Induktiivsus. Laske sellel suletud ahelas voolata D.C. jõud I. See vool loob enda ümber magnetvälja, mis tungib läbi juhiga kaetud ala, tekitades magnetvoo. On teada, et magnetvoog Ф on võrdeline magnetvälja induktsioonimooduliga B ja voolu juhtiva juhtme ümber tekkiva magnetvälja induktsioonimoodul võrdeline voolutugevusega 1. Sellest järeldub, et

Voolutugevuse ja selle voolu poolt läbi juhiga piiratud ala tekitatud magnetvoo proportsionaalsustegurit L nimetatakse juhi induktiivsuseks.

Juhi induktiivsus sõltub selle geomeetrilistest mõõtmetest ja kujust, samuti magnetilised omadused keskkonda, kus see asub. selle sees. Tuleb märkida, et kui juhti ümbritseva keskkonna magnetiline läbilaskvus ei sõltu juhti läbiva voolu tekitatud magnetvälja induktsioonist, siis on selle juhi induktiivsus konstantne väärtus mis tahes selles voolava voolu jaoks. . See juhtub siis, kui juht on diamagnetiliste või paramagnetiliste omadustega keskkonnas. Ferromagnetite puhul sõltub induktiivsus juhti läbiva voolu tugevusest.

SI ühikute süsteemis mõõdetakse induktiivsust henrides (H). L \u003d F / I ja 1 Gn \u003d 1 V6 / 1A, s.o. 1 H on sellise juhi induktiivsus, kui seda läbib vool 1A, tekib magnetvoog, mis tungib läbi juhiga kaetud ala, mis võrdub 1Wb.

Magnetvälja energia . Kui elektrivool liigub läbi juhi, tekib selle ümber magnetväli. Sellel on energiat. Saab näidata, et induktiivsusega L juhi ümber tekkiva magnetvälja energia, mida läbib jõu I alalisvool, on võrdne

37. Harmoonilised vibratsioonid. Võnkumiste amplituud, periood ja sagedus.

Võnkumist nimetatakse protsessideks, mida iseloomustab teatud korratavus ajas. Võnkumiste levimise protsessi ruumis nimetatakse laineks. Liialdamata võib öelda, et me elame vibratsioonide ja lainete maailmas. Tõepoolest, elusorganism eksisteerib tänu perioodilisele südamepekslemisele, meie kopsud kõikuvad, kui me hingame. Inimene kuuleb ja räägib kuulmekilede ja häälepaelte vibratsiooni tõttu. Valguslained (elektri- ja magnetväljade kõikumised) võimaldavad meil näha. Moodne tehnoloogia kasutab äärmiselt laialdaselt ka võnkeprotsesse. Piisab, kui öelda, et paljud mootorid on seotud võnkumisega: kolbide perioodiline liikumine sisepõlemismootorites, ventiilide liikumine jne. teised olulisi näiteid on vahelduvvool, elektromagnetvõnked võnkeahelas, raadiolained jne. Nagu ülaltoodud näidetest näha, on võnkumiste olemus erinev. Kuid need on taandatud kahte tüüpi - mehaanilised ja elektromagnetilised võnked. Selgus, et hoolimata erinevusest füüsiline olemus vibratsioonid, kirjeldatakse neid samade matemaatiliste võrranditega. See võimaldab ühe füüsika haruna välja tuua võnkumiste ja lainete õpetuse, milles käsitletakse ühtset lähenemist erineva füüsikalise iseloomuga võnkumiste uurimisele.

Kõiki süsteeme, mis on võimelised võnkuma või milles võib esineda võnkumisi, nimetatakse võnkuvateks. Võnkumissüsteemis toimuvaid võnkumisi, mis on tasakaalust välja võetud ja esitatakse iseendale, nimetatakse vabavõnkudeks. Vaba vibratsioon on summutatud, kuna võnkesüsteemile antav energia väheneb pidevalt.

Võnkumisi nimetatakse harmoonilisteks, milles protsessi kirjeldav füüsikaline suurus muutub ajas vastavalt koosinuse või siinuse seadusele:

Uurime sellesse võrrandisse sisenevate konstantide A, w, a füüsikalist tähendust.

Konstanti A nimetatakse võnke amplituudiks. Amplituud on kõrgeim väärtus, mille väärtus võib olla kõikuv. Definitsiooni järgi on see alati positiivne. Koosinusmärgi all olevat avaldist wt + a nimetatakse võnkefaasiks. See võimaldab teil igal ajal arvutada kõikuva suuruse väärtuse. Konstantväärtus a on faasi väärtus ajahetkel t =0 ja seetõttu nimetatakse seda võnke algfaasiks. Algfaasi väärtuse määrab pöördloenduse alguse valik. W väärtust nimetatakse tsükliliseks sageduseks, mille füüsikalist tähendust seostatakse võnkeperioodi ja sageduse mõistetega. Amortiseerimata võnkumiste perioodi nimetatakse lühim ajavahemik, mille möödudes kõikuv suurus omandab oma endise väärtuse ehk lühidalt - ühe täieliku võnkumise aeg. Võnkumiste arvu ajaühikus nimetatakse võnkesageduseks. Sagedus v on seotud võnkumiste perioodiga T suhtega v=1/T

Võnkesagedust mõõdetakse hertsides (Hz). 1 Hz on perioodilise protsessi sagedus, kus üks võnkumine toimub 1 sekundi jooksul. Leiame seose võnkesageduse ja tsüklilise sageduse vahel. Valemi abil leiame kõikuva suuruse väärtused ajahetkedel t=t 1 ja t=t 2 =t 1 +T, kus T on võnkeperiood.

Võnkeperioodi definitsiooni kohaselt on See võimalik, kui koosinus on perioodiline funktsioon perioodiga 2p radiaani. Siit. Me saame. Sellest seosest tuleneb tsüklilise sageduse füüsiline tähendus. See näitab, kui palju võnkumisi tehakse 2p sekundis.

Võnkesüsteemi vabad vibratsioonid on summutatud. Praktikas on aga vajadus tekitada summutamata võnkumisi, kui energiakadusid võnkesüsteemis kompenseeritakse välistest allikatest energiat. Sellisel juhul tekivad sellises süsteemis sundvõnkumised. Sundvõnkumised on need, mis tekivad perioodiliselt muutuva mõju mõjul ja mõjuässasid nimetatakse sundimiseks. Sundvõnkumised tekivad sagedusega, mis on võrdne sundtoimingute sagedusega. Sundvõnkumiste amplituud suureneb, kui sundtoimingute sagedus läheneb võnkesüsteemi loomulikule sagedusele. See saavutab maksimaalse väärtuse, kui näidatud sagedused on võrdsed. Sundvõnkumiste amplituudi järsu suurenemise nähtust, kui sundtoimingute sagedus on võrdne võnkesüsteemi loomuliku sagedusega, nimetatakse resonantsiks.

Resonantsi fenomeni kasutatakse tehnikas laialdaselt. See võib olla nii kasulik kui ka kahjulik. Näiteks elektrilise resonantsi nähtus kasulikku rolli raadiovastuvõtja häälestamisel soovitud raadiojaamale, muutes induktiivsuse ja mahtuvuse väärtusi, on võimalik tagada, et loomulik sagedus võnkeahel langeb kokku mis tahes raadiojaama poolt kiiratavate elektromagnetlainete sagedusega. Selle tulemusena on vooluringis resonantsvibratsioonid antud sagedusel on teiste jaamade tekitatud võnkumiste amplituudid väikesed. See häälestab raadio soovitud jaamale.

38. Matemaatiline pendel. Matemaatilise pendli võnkeperiood.

39. Vedru koormuse kõikumine. Energia muundumine vibratsiooni ajal.

40. Lained. Rist- ja pikisuunalised lained. Kiirus ja lainepikkus.

41. Vabad elektromagnetvõnkumised vooluringis. Energia muundamine võnkeahelas. Energia muundamine.

Perioodilisi või peaaegu perioodilisi laengu, voolu ja pinge muutusi nimetatakse elektrilisteks võnkumisteks.

Elektrivibratsiooni saamine on peaaegu sama lihtne kui keha võnkuma panemine vedru külge riputades. Kuid elektrivibratsiooni jälgimine pole enam nii lihtne. Me ju ei näe otseselt ei kondensaatori laadimist ega voolutugevust mähises. Lisaks esinevad võnked tavaliselt väga suure sagedusega.

Jälgige ja uurige elektrilisi võnkumisi elektroonilise ostsilloskoobi abil. Ostsilloskoobi katoodkiiretoru horisontaalselt kõrvalekalduvad plaadid on varustatud "saehamba" kujuga vahelduva pühkimispingega Up. Pinge kasvab suhteliselt aeglaselt ja siis langeb väga järsult. Plaatide vaheline elektriväli paneb elektronkiire jooksma läbi ekraani horisontaalsuunas koos püsikiirus ja siis peaaegu kohe tagasi tulla. Pärast seda korratakse kogu protsessi. Kui nüüd kinnitada kondensaatori külge vertikaalsed kõrvalekalded, siis selle tühjenemise ajal tekkivad pinge kõikumised põhjustavad tala vertikaalsuunas võnkumise. Selle tulemusena moodustub ekraanil võnkumiste ajaline “pühkimine”, mis on üsna sarnane sellele, mida joonistab liikuvale paberilehele liivakastiga pendel. Kõikumised aja jooksul vähenevad

Need vibratsioonid on vabad. Need tekivad pärast seda, kui kondensaatorile on antud laeng, mis viib süsteemi tasakaalust välja. Kondensaatori laadimine võrdub pendli kõrvalekaldega tasakaaluasendist.

AT elektriahel võib saada ka sunnitud elektrilisi võnkumisi. Sellised võnked ilmnevad perioodilisuse juuresolekul elektromotoorjõud. Muutuva induktsiooni emf tekib mitme pöördega traatraamis, kui see pöörleb magnetväljas (joon. 19). Sel juhul muutub raami tungiv magnetvoog perioodiliselt.Vastavalt elektromagnetilise induktsiooni seadusele muutub perioodiliselt ka tekkiv induktsiooni EMF. Kui ahel on suletud, voolab galvanomeetrist läbi vahelduvvool ja nõel hakkab tasakaaluasendi ümber võnkuma.

2.Võnkuv ahel. Lihtsaim süsteem, milles võivad tekkida vabad elektrivõnked, koosneb kondensaatorist ja kondensaatori plaatidele kinnitatud mähist (joonis 20). Sellist süsteemi nimetatakse võnkeahelaks.

Mõelge, miks ahelas tekivad võnked. Kondensaatori laadime, ühendades selle mõneks ajaks lüliti abil akuga. Sel juhul saab kondensaator energiat:

kus qm on kondensaatori laeng ja C on selle mahtuvus. Kondensaatoriplaatide vahel on potentsiaalide erinevus Um.

Liigutame lüliti asendisse 2. Kondensaator hakkab tühjenema ja ahelasse ilmub elektrivool. Vool ei saavuta kohe maksimaalset väärtust, vaid suureneb järk-järgult. See on tingitud eneseinduktsiooni fenomenist. Kui vool ilmub, tekib vahelduv magnetväli. See vahelduv magnetväli tekitab juhis keerise elektrivälja. Magnetvälja kasvu ajal tekkiv keerise elektriväli on suunatud vastuvoolu ja takistab selle hetkelist suurenemist.

Kondensaatori tühjenemisel elektrivälja energia väheneb, kuid samal ajal suureneb voolu magnetvälja energia, mis määratakse valemiga: joon.

kus i on praegune tugevus,. L on pooli induktiivsus. Hetkel, mil kondensaator on täielikult tühjenenud (q=0), muutub elektrivälja energia nulliks. Voolu energia (magnetvälja energia) vastavalt energia jäävuse seadusele on maksimaalne. Seetõttu saavutab vool sel hetkel ka maksimaalse väärtuse

Hoolimata asjaolust, et selleks hetkeks muutub potentsiaalide erinevus pooli otstes võrdseks nulliga, ei saa elektrivool kohe peatuda. Seda hoiab ära eneseinduktsiooni fenomen. Niipea, kui voolutugevus ja selle tekitatav magnetväli hakkavad vähenema, tekib keeriselektriväli, mis on suunatud piki voolu ja toetab seda.

Selle tulemusena laetakse kondensaatorit seni, kuni vool, mis järk-järgult väheneb, muutub võrdseks nulliga. Magnetvälja energia on sel hetkel samuti võrdne nulliga ja kondensaatori elektrivälja energia muutub taas maksimaalseks.

Pärast seda laaditakse kondensaator uuesti ja süsteem naaseb algsesse olekusse. Kui energiakadusid poleks, jätkuks see protsess lõputult. Võnkumised oleksid summutamata. Võnkeperioodiga võrdsete intervallidega korduks süsteemi olek.

Kuid tegelikkuses on energiakadu vältimatu. Seega on mähise ja ühendusjuhtmete takistus R ja see toob kaasa energia järkjärgulise muundamise. elektromagnetväli juhi siseenergiasse.

Ahelas esinevate võnkumiste korral on olemas energia muundamine magnetväli elektrivälja energiaks ja vastupidi. Seetõttu nimetatakse neid vibratsioone elektromagnetilisteks. Võnkuahela periood leitakse järgmise valemiga:

42. Valguse peegelduse ja murdumise seadused. murdumisnäitaja. Valguse täieliku sisemise peegelduse nähtus.

43. Valguse difraktsioon. valguse hajumine. Valguse häired.

Valguse difraktsioon. Homogeenses keskkonnas levib valgus sirgjooneliselt. Sellest annavad tunnistust teravad varjud, mida heidavad läbipaistmatud objektid punktvalgusallikate valgustamisel. Kui aga takistuste mõõtmed muutuvad võrreldavaks lainepikkusega, siis rikutakse laine levimise sirgust. Takistuste ümber painduvate lainete nähtust nimetatakse difraktsiooniks. Difraktsiooni tõttu tungib valgus geomeetrilise varju piirkonda. Valge valguse difraktsiooninähtustega kaasneb sillerdava värvuse ilmumine valguse lagunemise tõttu komponentvärvideks. Näiteks pärlmutri ja pärlite värvust seletatakse valge valguse difraktsiooniga selle väikseimatel lisanditel.

Teaduslikes katsetes ja tehnoloogias kasutatakse laialdaselt difraktsioonvõresid, mis kujutavad endast sama laiusega kitsaste paralleelsete pilude süsteemi, mis asuvad samal kaugusel. düksteiselt. Seda kaugust nimetatakse võrekonstandiks. Laske DR-difraktsioonivõrele langeda paralleelne monokromaatilise valguse kiir (tasapinnaline monokromaatiline valguslaine), mis on sellega risti. Difraktsiooni vaatlemiseks asetatakse selle taha koguv lääts L, mille fookustasandisse asetatakse ekraan E, millel on vaade, mis on tõmmatud tasapinnal, mis on tõmmatud difraktsioonivõrega risti asetsevatest piludest, ja ainult kiired. on näidatud pilude servad. Difraktsiooni tõttu väljuvad valguslained piludest igas suunas. Valime neist ühe, mis moodustab langeva valguse suunaga nurga j. Seda nurka nimetatakse difraktsiooninurgaks. Difraktsioonvõre piludest nurga p all tuleva valguse kogub lääts punktis P (täpsemalt seda punkti läbivasse ribasse). Geomeetriline käiguvahe D l külgnevatest piludest väljuvate vastavate talade vahel, nagu on näha jooniselt fig. 84,1 on võrdne A-ga! = d~sip 9 . Valguse läbimine läbi läätse ei too kaasa täiendavat teeerinevust. Nii et kui A! on võrdne lainepikkuste täisarvuga, st. , siis punktis P tugevdavad lained üksteist. See suhe on nn peamiste maksimumide tingimus. Täisarvu m nimetatakse põhimaksimumide järjekorraks.

Kui võrele langeb valge valgus, siis kõikide lainepikkuste puhul maksimumide asukoht null järjekord(m = O) vaste; kõrgema järgu maksimumide asukohad on erinevad: mida suurem l,????// seda suurem j antud m väärtuse korral. Seetõttu on keskmaksimum kitsa valge riba kuju ja teiste järjestuste peamised maksimumid tähistavad mitmevärvilisi piiratud laiusega ribasid - difraktsioonispektrit. Seega lagundab difraktsioonvõre kompleksvalguse spektriks ja seetõttu kasutatakse seda edukalt spektromeetrites.

valguse hajumine. Aine murdumisnäitaja sõltuvust valguse sagedusest nimetatakse valguse dispersiooniks. On kindlaks tehtud, et valguse sageduse suurenemisega suureneb aine murdumisnäitaja. Kolmnurksele prismale langegu kitsas paralleelne valge valguskiir, mis näitab prisma lõiku joonise tasandi ja ühe kiirte järgi). Prismat läbides laguneb see erinevat värvi valguskiirteks lillast punaseni. Värviriba ekraanil nimetatakse pidevaks spektriks. Kuumutatud kehad kiirgavad valguslaineid kõigi võimalike sagedustega, mis jäävad sagedusvahemikku kuni Hz. Selle valguse lagunemisel täheldatakse pidevat spektrit. Pideva spektri ilmumist seletatakse valguse hajutamisega. Murdumisnäitaja on kõrgeim violetse valguse ja madalaim punase valguse puhul. See toob kaasa asjaolu, et violetne valgus murdub kõige rohkem ja punane valgus kõige nõrgemini. Spektromeetrites kasutatakse prismat läbiva kompleksvalguse lagunemist

3. Lainehäired. Lainete interferents on lainete võimendamine ja nõrgenemine teatud ruumipunktides, kui need on üksteise peale asetatud. Ainult koherentsed lained võivad segada. Koherentseteks nimetatakse selliseid laineid (allikaid), mille sagedused on samad ja võnkumiste faaside erinevus ei sõltu ajast. Nende punktide asukohta, kus lained vastavalt võimenduvad või nõrgenevad, nimetatakse interferentsi maksimumiks või interferentsi miinimumiks ja nende kombinatsiooni interferentsimustriks. Sellega seoses saame anda nähtuse teistsuguse sõnastuse. Laine interferents on koherentsete lainete superpositsioon koos interferentsimustri moodustumisega.

Valgushäirete fenomeni kasutatakse pinnatöötluse kvaliteedi kontrollimiseks, katteoptikaks, aine murdumisnäitajate mõõtmiseks jne.

44. Fotoelektriline efekt ja selle seadused. valguse kvantid. Einsteini võrrand.

1.Fotoelektriline efekt. Elektromagnetkiirguse (sh valguse) toimel ainest elektronide väljatõmbamise nähtust nimetatakse fotoelektriliseks efektiks. Fotoelektrilisi efekte on kahte tüüpi: väline ja sisemine. Välise fotoefekti korral väljuvad elektronid kehast ja sisemise fotoelektrilise efekti korral jäävad nad selle sisse. Tuleb märkida, et sisemist fotoelektrilist efekti täheldatakse ainult pooljuhtides ja dielektrikutes. Peatugem ainult välisel fotoefektil. välise fotoelektrilise efekti uurimiseks kasutatakse joonisel 1 näidatud skeemi. 87.1. Anood A ja katood K asetatakse anumasse, milles tekib kõrgvaakum. Sellist seadet nimetatakse fotoelemendiks. Kui valgust fotoelemendile ei lange, siis vooluringis pole voolu ja ampermeeter näitab nulli. Piisavalt kõrge sagedusega valgusega valgustamisel näitab ampermeeter, et vooluringis voolab vool. Empiiriliselt kindlaks tehtud fotoelektrilise efekti seadused:

1. Ainest väljutatavate elektronide arv on võrdeline valguse intensiivsusega.

2. Kiirgavate elektronide suurim kineetiline energia on võrdeline valguse sagedusega ega sõltu selle intensiivsusest.

3. Iga aine jaoks on fotoefekti punane piir, st madalaim valguse sagedus, mille juures fotoelektriline efekt on veel võimalik.

Valguse laineteooria ei suuda seletada fotoelektrilise efekti seaduspärasusi. Raskused nende seaduste selgitamisel viisid Einsteini valguse kvantteooria loomiseni. Ta jõudis järeldusele, et valgus on oja spetsiaalsed osakesed nimetatakse footoniteks või kvantideks. Footoni energia e on e= hn, kus n on valguse sagedus, h on Plancki konstant.

On teada, et elektroni väljatõmbamiseks tuleb anda sellele minimaalne energia, mida nimetatakse elektroni tööfunktsiooniks A. Kui footoni energia on suurem või võrdne tööfunktsiooniga, siis elektron pääseb ainest välja, s.t. tekib fotoelektriline efekt. Emiteeritud elektronidel on erinev kineetiline energia. Aine pinnalt väljutatud elektronidel on suurim energia. Enne pinnale jõudmist sügavusest välja rebitud elektronid kaotavad osa oma energiast kokkupõrgetes aine aatomitega. Suurima kineetilise energia Wk, mille elektron omandab, saab leida kasutades energia jäävuse seadust,

kus m ja Vm on elektroni mass ja maksimaalne kiirus. Selle suhte saab kirjutada muul viisil:

Seda võrrandit nimetatakse välise fotoelektrilise efekti Einsteini võrrandiks. See on sõnastatud: neeldunud footoni energia kulub elektroni tööfunktsioonile ja selle abil kineetilise energia omandamiseks.

Einsteini võrrand selgitab kõiki välise fotoelektrilise efekti seadusi. Laske monokromaatilisel valgusel langeda ainele. Kvantteooria järgi on valguse intensiivsus võrdeline energiaga, mida footonid kannavad, s.t. võrdeline footonite arvuga. Seetõttu suureneb valguse intensiivsuse suurenemisega ainele langevate footonite arv ja sellest tulenevalt ka väljutatavate elektronide arv. see on esimene seadus väline fotoelektriline efekt. Valemist (87.1) järeldub, et fotoelektroni maksimaalne kineetiline energia sõltub valguse sagedusest v ja tööfunktsioonist A, kuid ei sõltu valguse intensiivsusest. See on fotoelektrilise efekti teine ​​seadus. Ja lõpuks, avaldisest (87.2) järeldub, et väline fotoelektriline efekt on võimalik, kui hv³ V. Footoni energiast peaks piisama vähemalt elektroni väljatõmbamiseks, andmata sellele kineetilist energiat. Siis leitakse tingimusest hv 0 = A või v 0 = A/h fotoefekti punane piir v 0. See selgitab fotoelektrilise efekti kolmas seadus.

45. Aatomi tuumamudel. Rutherfordi katsed α-osakeste hajumise kohta.

Aatomituuma koostis. Rutherfordi katsed näitasid, et aatomitel on väga väike tuum, mille ümber elektronid tiirlevad. Tuuma suurusega võrreldes on aatomite suurus tohutu ja kuna peaaegu kogu aatomi mass sisaldub selle tuumas, on suurem osa aatomi mahust tegelikult tühi ruum. Aatomituum koosneb neutronitest ja prootonitest. Elementaarosakesed tuumasid (neutroneid ja prootoneid) moodustavaid nimetatakse nukleoniteks. Prootonil (vesinikuaatomi tuumal) on positiivne laeng + e, mis on võrdne elektroni laenguga ja selle mass on 1836 korda suurem kui elektroni mass. Neutron on elektriliselt neutraalne osake, mille mass on ligikaudu võrdne 1839 elektroni massiga.

isotoobid Nimetatakse sama laenguarvu ja erineva massiarvuga tuumasid. Enamikul keemilistel elementidel on mitu isotoopi. Neil on samad keemilised omadused ja nad hõivavad perioodilisuse tabelis ühe koha. Näiteks vesinikul on kolm isotoopi: protium (), deuteerium () ja triitium (). Hapniku isotoobid massiarvuga A = 16, 17, 18. Enamikul juhtudel on sama keemilise elemendi isotoobid peaaegu samad füüsikalised omadused(erandiks on näiteks vesiniku isotoobid)

Tuuma ligikaudsed mõõtmed määrati Rutherfordi a-osakeste hajumise katsetes. Enamik täpsed tulemused saadakse kiirete elektronide tuumade hajumise uurimisel. Selgus, et tuumad on ligikaudu sfäärilise kujuga ja selle raadius sõltub valemi m järgi massiarvust A.

46. ​​Valguse emissioon ja neeldumine aatomite poolt. Pidev joonspekter.

Klassikalise elektrodünaamika järgi kiirgavad kiiresti liikuvad laetud osakesed elektromagnetlained. Aatomis on ümber tuuma liikuvatel elektronidel tsentripetaalne kiirendus. Seetõttu peaksid nad kiirgama energiat elektromagnetlainete kujul. Selle tulemusena liiguvad elektronid mööda spiraalseid trajektoore, lähenedes tuumale ja lõpuks langevad sellele. Pärast seda aatom lakkab olemast. Tegelikult on aatomid stabiilsed moodustised.

On teada, et laetud osakesed, liikudes ringis, kiirgavad elektromagnetlaineid, mille sagedus on võrdne osakese pöörlemissagedusega. Aatomis olevad elektronid, liikudes mööda spiraali, muudavad pöörlemissagedust. Seetõttu muutub väljastatavate elektromagnetlainete sagedus sujuvalt ja aatom peaks kiirgama elektromagnetlaineid teatud sagedusvahemikus, s.o. aatomi spekter on pidev. Tegelikult on see lineaarne. Nende puuduste kõrvaldamiseks jõudis Bohr järeldusele, et klassikalistest ideedest on vaja loobuda. Ta postuleeris mitmeid põhimõtteid, mida nimetati Bohri postulaatideks.

joonspekter . Kui kuumutatud gaasi (näiteks vesiniku silindri, millest juhitakse läbi elektrivool) kiirgav valgus laguneb riiv(või prismad) spektrisse, selgub, et see spekter koosneb mitmest joonest. Nii et see spekter helistas valitses . Lineaarsus tähendab, et spekter sisaldab ainult täielikult teatud pikkused lained jne, ja mitte kõik, nagu elektripirni valguse puhul.

47. Radioaktiivsus. Alfa-, beeta-, gammakiirgus.

1. Radioaktiivsus. Aatomituumade spontaanse lagunemise protsessi nimetatakse radioaktiivsuseks. radioaktiivne lagunemine tuumadega kaasneb osade ebastabiilsete tuumade muundumine teisteks ja erinevate osakeste emissioon. Leiti, et need tuumade transformatsioonid ei sõltu välistingimustest: valgustusest, rõhust, temperatuurist jne. Radioaktiivsust on kahte tüüpi: looduslik ja kunstlik. Looduslikku radioaktiivsust täheldatakse looduses leiduvates keemilistes elementides. Tavaliselt toimub see aastal rasked tuumad asub perioodilisuse tabeli lõpus, juhtpositsiooni taga. Siiski on ka kergeid looduslikult radioaktiivseid tuumasid: kaaliumi isotoop, süsiniku isotoop jt. Tuumareaktsioonide abil laboris saadud tuumades täheldatakse kunstlikku radioaktiivsust. Põhimõttelist erinevust neil siiski pole.

On teada, et raskete tuumade loomuliku radioaktiivsusega kaasneb kiirgus, mis koosneb kolmest liigist:a-, b-, g-kiired. a-kiired on oja heeliumi tuumad kõrge energiaga, millel on diskreetsed väärtused. b-kiired – elektronide voog, mille energiad omandavad erinevaid väärtusi nullilähedasest väärtusest 1,3 MeV-ni. gKiired on väga lühikese lainepikkusega elektromagnetlained.

Radioaktiivsust kasutatakse laialdaselt teaduslikud uuringud ja tehnoloogia. Toodete või materjalide kvaliteedikontrolliks on välja töötatud meetod – vigade tuvastamine. Gamma defektide tuvastamine võimaldab määrata armatuuri sügavuse ja õige asukoha raudbetoonis, tuvastada kestad, tühimikud või ebaühtlase tihedusega betooni alad, betooni ja armatuuri vahelised lahtised kontaktid. Keevisõmbluste läbivalgustamine võimaldab tuvastada erinevaid defekte. Tuntud paksusega poolläbipaistvad proovid määravad erinevate ehitusmaterjalide tiheduse; betoontoodete valmistamisel või monoliiti betooni ladumisel saavutatud tihedust tuleb kontrollida, et saavutada kogu konstruktsiooni soovitud tugevus. Pinnase ja teealuste tihendusaste on oluline töö kvaliteedi näitaja. Materjalide niiskusesisalduse hindamiseks saab kasutada suure energiaga g-kiirte neeldumisastet. Gaasi koostise mõõtmiseks on ehitatud radioaktiivsed instrumendid, mille kiirgusallikaks on väga väike kogus g-kiirgust andvat isotoopi. Radioaktiivne signaalimisseade võimaldab teil määrata mis tahes materjalide põlemisel tekkinud gaaside väikeste lisandite olemasolu. Annab häire ruumis tulekahju korral.

48. Prootonid ja neutronid. Aatomituumade sidumisenergia.

Tuumajõudude uurimiseks näib olevat vaja teada nende sõltuvust nukleonide vahelisest kaugusest. Nukleonidevahelise seose uurimist saab aga läbi viia ka energiameetoditega.

Moodustise tugevust hinnatakse selle järgi, kui lihtne või raske on hävitada: mida raskem on hävitada, seda tugevam see on. Kuid tuuma hävitamine tähendab selle nukleonide vaheliste sidemete katkestamist. neid sidemeid lõhkuda, s.o. tuuma jagamiseks selle moodustavateks nukleoniteks on vaja kulutada teatud energiat, mida nimetatakse tuuma sidumisenergiaks.

Hinnakem aatomituumade sidumisenergiat. Olgu nukleonide puhkemass, millest tuum moodustub, Erirelatiivsusteooria järgi vastab see valemiga arvutatud energiale, kus c on valguse kiirus vaakumis. Kui tuum on moodustunud, on sellel energiat. Siin on M tuuma mass. Mõõtmised näitavad, et tuuma puhkemass on alati väiksem kui antud tuuma moodustavate vabas olekus olevate osakeste puhkemass. Nende masside erinevust nimetatakse massidefektiks. Seetõttu vabaneb tuuma moodustumisel energia. Energia jäävuse seadusest võime järeldada, et sama energia tuleb kulutada tuuma lõhestamiseks prootoniteks ja neutroniteks. Seetõttu on sidumisenergia võrdne. Kui Z massiga prootonitest ja massiga N = A - Z neutronitest moodustub tuum massiga M, siis on massidefekt võrdne

Seda silmas pidades leitakse sidumisenergia järgmise valemiga:

Tuumade stabiilsust hinnatakse keskmise sidumisenergia järgi tuuma nukleoni kohta, mis on nn. spetsiifiline sidumisenergia. Ta on võrdne