1911г.-физик Камерлинг Онес открыл явления сверхпроводимости. Явление сверхпроводимости наблюдается при понижении температуры до абсолютного ноля(ноль Кельвина).
Ноль Кельвина - температура, при которой прекращается поступательное движение молекул.
23) Последовательное соединение потребителей- соединение, при котором все потребители обтекаются одним током.
| R3 |
| R2 |
| R1 |
Uобщ=U1+U2+U3+…..
Rобщ=R1+R2+R3+…
Параллельное соединение потребителей – соединение, при котором все потребители находятся под одним напряжением.
Uобщ=U1=U2=U3=….
Iобщ=I1+I2+I3+…
1/Rобщ=1/R1+1/R2+1/R3+….
R1,2=(R1*R2)/(R1+R2)
24) Работа электрического тока.
A=U*I*t – работа электрического тока равна произведению напряжения, силы тока и времени прохождения тока по проводнику(измеряется в Джоулях).
Мощность электрического тока.
P=U*I – мощность электрического тока равна произведению напряжения на силу тока(измеряется в Ваттах).
Закон Джоуля-Ленца.
A=Q=I2*R*t U=I*R
Количество теплоты, выделенное током в проводнике прямо пропорциональна квадрату силы тока, сопротивлению и времени прохождения тока в проводнике.
Режим короткого замыкания – режим, при котором в полной цепи отсутствует внешнее сопротивление. I=E/r
25) Электрический ток в металлах – направленное движение свободных электронов под действием сил электрического поля. Электроны обладаю кинетической энергией(движения) и потенциальной(взаимодействия).
Контактная разность потенциалов – разность потенциалов, возникающая на контакте двух проводников с разными работами выходи или концентрацией электрона.
Термопары - устройство, состоящее из двух проводников с разными работами выхода.
Явление Пельтье – охлаждение или нагревание контактов(1834).Обратный процесс – термо-ЭДС.
Работа выхода – наибольшая работа, которую совершает электрон для того, чтобы преодолеть потенциальное взаимодействие, покинуть проводник и вернуться в него.
Aв=l*∆φ e=1,6*10-19Кл 1 э.в.=1,6*10-19 Дж
Термоэлектронная эмиссия – покидание электронов поверхности проводника при нагревании. Наблюдается при 10000 К.(гальванометр).
26) Электролитическая диссоциация – распад молекулы на ионы под действием растворителя(обратный процесс – молизация).
Жидкий проводник – электролит.
Электрический ток в жидкостях обусловлен движением электронов и ионов.
Электролиз – выделение химически чистого вещества на электроде при прохождении тока через электролиты.
Законы электролиза:
· m=kq=RIt( масса вещества, выделившегося на электроде при электролиза, прямо пропорциональна заряду, прошедшему через электролит) k -электрохимический эквивалент(табл.величина)
· k=M/n*1/F ( электрохимический эквивалент прямо пропорционален химическому эквиваленту. M-молярная масса n-валентность
F=e*Na=9,6*104 –Постоянная Фарадея.
27) Электрический ток в газах:
-в обычных условия газы-отличные изоляторы;
-для того, чтобы газ стал проводить электрический ток нужно создать условия для появления в нем свободных носителей заряда;
Разряд – электрический ток в газах.
· Самостоятельный(происходит под действием электрического поля и напряженности),например – искровая молния.
· Несамостоятельный(происходит под действием ионизаторов),например – рентген, радиоактивное излучение, ультрафиолетовое излучение.
Плазма – полностью ионизированный газ.
Свойства плазмы: электропроводимость,теплопроводимость,электронейтральность,управляются магнитным и электрическим полем.
28) Вакуум – состояние газа, при котором в 1 кубическом метре число молекул меньше числа Лошмидта.
Электрический ток в вакууме – проводимость межэлектродного промежутка в состоянии вещества(холодное свечение).
· Ток в вакууме – напряженный поток электронов в свободном пространстве
· Напряженное перемещение всех электронов, попавших в электрическое поле.
Термоэлектронная эмиссия – покидание электронов поверхности проводника при нагревании. Наблюдается при 10000 К.
Катодные лучи – пучок электронов, летящий от катода к аноду.
Свойства катодных лучей:
· Обладают тепловыми действиями
· Откланяются электромагнитным полем
· Обладают механическим действием
· Вызывают свечение многих веществ(1913 г.-Н.Бор)
Применение: в усилителях, выпрямление переменного тока.
29)Полупроводниковые материалы – материалы, электропроводимость которых находится между проводниками и диэлектриками(зависит от температуры и освещенности).
Полупроводники бывают:
· Чистые(4 группы таблицы Менделеева) – проводимость обусловлена движением свободных электронов и дырок.
· Примесные:
-донорные (n-типа, 5-валентные) – проводимость обусловлена движением свободных электронов
-акцепторные (р-типа, 3-валентные)- проводимость обусловлена движением дырок.
Р-n переход – разность потенциалов на границе контактов P и n типа. Обладает односторонней проводимостью.
Применение перехода: в транзисторах, в усилителях.
30) Магнитное поле – особая форма материи, с помощью которой взаимодействуют проводники с током.
F=(ϻ*I1*I2*l)/2πa
| Притягивания отталкивания |
Характеристика магнитного поля:
· Магнитное поле существует всегда вокруг движущегося заряда;
· Вокруг проводника с током существует электромагнитное поле.
· Магнитная индукция - силовая характеристика. B=F/(I*l) [Тесла]
· Напряженность – силовая характеристика поля, характеризует магнитное поле, образованное макротоком. H=B/ϻc
Магнитные свойства вещества:
Вещества делятся на: парамагнетики, диамагнетики, ферромагнетики.
У парамагнетиков все направления магнитных элементов в пространстве равновероятны. Магнитный момент равен нулю.
Суммарный магнитный момент атома равен нулю у диамагнетиков.
Ферромагнетики: все виды железных руд и сплавов, никель и химические соединения.
| В |
| I |
| FA |
32) Сила Лоренца – сила, которая действует на движущийся заряд в магнитном поле. Fл=g*V*B*sinα
Если угол α=0, то частица будет параллельна
Если угол α=90 градусов, то частица будет двигаться вокруг
Если 0<α<90, то частица будет двигаться вдоль.
33) Электромагнитная индукция – возникновение электрического тока в проводнике, помещенное в переменное магнитное поле.
Правило Ленца – индукционный ток всегда имеет такое направление, при котором его магнитное поле направлено ПРОТИВ магнитного поля, вызвавшего этот ток.
Опыты Фарадея: 1831 г. – получил индукционный ток (ток, полученный при индукции).
34) Самоиндукция — возникновение ЭДС индукции в цепи, вызванное изменением магнитного поля тока, текущего в этой же цепи.
ЭДС самоиндукции E=L=(N*∆ф)/∆t
Индуктивность – физическая величина, равная ЭДС самоиндукции при изменении силы тока 1А в 1с. (L)
Энергия магнитного поля E=(L*I2)/2
35) Колебательное движение – периодически повторяющиеся движения около положения устойчивого равновесия.
Условия возникновения колебаний:
· Наличие избыточной энергии.
· Наличие возвращающей силы.
· Возвращающая сила не должна быть уравновешена силами сопротивления.
Виды колебаний:
· Собственные (под действием возвращающей силы)
· Свободные (под действием возвращающей силы и силы сопротивления)
· Вынужденные (под действием внешней силы)
Параметры колебательного движения:
a) Т – период [T]=[c]
b) ɤ частота ню=1/Т Герц
c) А – амплитуда (метры)
d) Смещение – мгновенный параметр, показывает отклонения в данный момент. А=Xmax
e) Y – фаза (мгновенный параметр, показывает какая доля периода прошла от начала колебания)
Волна – распространение колебаний в упругой среде.
Длина волны – расстояние между точками волны, колеблющихся в одинаковых фазах.
Виды волн: поперечная и продольная.
Электромагнитные волны – поперечные волны. Скорость электромагнитных волн зависит от электрических и магнитных свойств среды. Электромагнитные волны преломляются, поглощаются и отражаются.
36) Переменный эл. Ток – эл.ток меняющийся по величине и направлению.
Получение переменного тока: получается засчет явления электромагнитной индукции, при вращении рамки.
Генераторы переменного тока – устройства, в которых механическая энергия превращается в энергию электрическую. Может работать в режиме электродвигателя.
Основные части генератора: индуктор, якорь, кольца, щетки.
37) Значения в цепи переменного тока.
Мгновенное:
L=Em*sin(wt+yo)
I=Im*sin(wt+yo)
U=Um*sin(wt+yo)
Действующее – значение переменного тока, которое показывает в проводнике столько же тепла, сколько и постоянный ток.
I=Im/ 
=0.707*Im
U=Um/ =0.707*Um
E=Em/ =0.707*Em
38) Сопротивление в цепи переменного тока.
Активное - сопротивление, в котором энергия тока теряется на тепло. Ток и напряжение совпадают по фазе.
R=(Ƿ*l)/S I=U/R
Индуктивное – сопротивление, которое обусловлено явлением самоиндукции. Ток отстает от напряжения на 90 градусов.
XL=W*L
Емкостное – сопротивление в цепи переменного тока, обусловленное емкостью конденсатора. Напряжение отстает от тока на 90 градусов.
39) Трансформатор – прибор, для преобразования переменного тока и напряжения без изменения частоты.
1876 г. – Павел Яблочков разработал трансформатор.
· Замкнутый сердечник
· Первичная обмотка подключенная к источнику переменного тока(число витков n1)
· Вторичная обмотка (число витков n2)
n2> n1 – трансформатор повышающий
n2< n1 – трансформатор понижающий
Работа трансформатора основана на явлении электромагнитной индукции.
Электромагнитная индукция – возникновение электрического тока в проводнике, помещенное в переменное магнитное поле.
Есть 2 режима работы трансформатора:
· Рабочий (ко вторичной обмотке подключен потребитель)
· Холостой (вторичная обмотка – разомкнута)
Коэффициент трансформации k= n1/ n2
Свойства трансформатора для холостого хода U1/U2=n1/n2
Свойства трансформатора для рабочего хода I1/I2=n2/n1
| генератор |
| Повышающий трансформатор |
| ЛЭП |
| Понижающий трансформатор |
| потребитель |
P=U*I
40)
41) Электромагнитное поле – особая форма материи, посредством которой осуществляется взаимодействие между электрически заряженными частицами.
Теория Максвелла. Основные положения:
· При всяком изменении электрического поля в окружающем пространстве возникает магнитное поле, которое существует до тех пор пока изменяется эл.поле
· При всяком изменении магнитного поля возникает вихревое электрическое поле, которое существует до тех пор пока меняется магнитное поле
· Электрическое и магнитное поле находятся во взаимно перпендикулярных плоскостях
· Распространение электрического и магнитного поля в пространстве называется ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ВОЛНОЙ.(поперечная волна).
Открытый колебательный контур – от него можно получить электромагнитные волны в пространстве (1831 г.-А.Попов)
42)
43) Фотоэффект – явление вырывания электронов из материала под действием света. Доказательство корпускулярной теории света.
Внешний внутренний
(Электрон покидает материал) (электрон переходит в свободное состояние, но остается в материале)
1886-1889 г. – Герц обнаружил фотоэффект.
1887 г. – опыт Столетова.
Законы Столетова:
· Фототок насыщения прямо пропорционален падающему на электрон световому потоку(фототок насыщения – наибольший фототок, получаемы при постоянном световом потоке);
· Максимальная кинетическая энергия, выбиваемых светом электронов не зависит от интенсивности света, а определяется только его частотой;
· Красная граница фотоэффекта определяется только материалом электрода, и не зависит от интенсивности излучения.
Условие красной границы h*ню=Ab (h*c)/лямбда=Ab лямбда красная=(h*c)/Ab
44) h*лямбда=Ab+((m*U2max)/2)
45) Оптика – раздел физики, изучающий световые явления и законы распространения света.
1672 г.-Ньютон разработал первую теорию. Основные положения теории:свет-мельчайшие частицы разной массы-корпускулы, которые переносят энергию.
1690 г.-Гюгенс разработал вторую теорию света – волновую. Основные положения: свет – волны, распространяющиеся в эфире – специальной среде, которая пропитывает все пространство.
1865 г. – Максвелл – электромагнитная теория света. Основные положения: свет – электромагнитные волны с частотой 4*10-7*10 герц, вызывающие у человека зрительные ощущения.
1900 г. – Эйнштейн и Бор – квантовая теория света. Основные положения: свет – порция электромагнитной энергии(фотон).
46) Принцип Гюйгенса – каждая точка фронта волны является источником вторичной волны, огибающая этих вторичных волн дает новый фронт волны.
Фронт волны – геометрическое место точки, в котором частицы среды колеблются в одинаковой фазе.
47) Законы отражения:
· Угол падения равен углу отражения;
· Луч падающий, луч отраженный и перпендикуляр, восстановленный в точке падения всегда лежат в одной плоскости.
Закон преломления:
Отношения синуса угла падения к синусу угла преломления, величина постоянная равна относительному показателю преломления.
48) Законы освещенности:
· Освещенность точечного источника света прямо пропорциональна силе света и обратно пропорциональна квадрату расстояния от источника до освещаемой поверхности.
· Освещенность поверхности при наклонном падении лучей света пропорциональна косинусу угла падения.
· Освещенность поверхности, создаваемой несколькими источниками света равна сумме освещенностей от каждого источника в отдельности освещенности.
Фотометр – прибор для определения силы света.
49) Дисперсия света – разложение белого света на монохроматические цвета.(1666 г. – Ньютон).Зависимость показателя преломления от длины волны света.
| Белый свет |
Цвета тел:
· Спектральные(7). Основные – красный, зеленый, фиолетовый. Дополнительные – желтый, синий.
· Окрашенный(1000 оттенков). Например: желтый+синий=зеленый
Цвет непрозрачного тела определяется тенью лучами, которые данное тело поглощают.
Цвет прозрачного тела определяется лучами, которые данное тело пропускают.
50) Интерференция – усиление или ослабление света при наложении света от когерентных источников.
Условия: max ∆=2k*(лямбда/2) min ∆=(2k+1)*лямбда/2
Применение интерференции:
Для определения качества шлифовки. Для приготовления тонких нитей и пленок. Для измерения очень малых углов.
51) Сила света – величина, равная световому потоку внутри телесного угла(измеряется в канделах).
Телесный угол – часть пространства, ограниченная сферической поверхностью.(измеряется в стерадианах).
Световой поток – количество лучистой энергии, излучаемой источниками света в единицу времени внутри телесного угла. (измеряется в люменах).
Освещенность - величина, характеризующая видимость отдельных тел(измеряется в люксах).
Яркость – величина, характеризующая видимость отдельных участков освещенной поверхности.
52)
53) Рентгеновские лучи – электромагнитные волны, энергия фотонов которых лежит на шкале электромагнитных волн между ультрафиолетовыми лучами и гамма-излучением.
Свойства:
· Бактерицидны;
· Химически активны;
· Интерференция;
· Большая проникающая способность;
· Свечение веществ.
Применение: почернение фотопленки, рентгеновская съемка используется в медицине, в стоматологии, в промышленности. В химии для анализа соединений и в физике для исследования структуры кристаллов.
Источники: естественные(солнце, нейтронные звезды), искусственные(кинескоп монитора, рентгеновский аппарат, атомная электростанция).
54) Спектр – распределение лучей по длинам волн или частотам.
Спектры поглощения – спектры, состоящие из темных линий на фоне непрерывного спектра.
Спектры испускания:
· Непрерывные(дают все нагретые тела)
· Линейчатые(при свечении газов, паров)
· Полосатые(при излучении от молекулы)
Спектральный анализ – метод излучения вещества спектра.
Приборы для получения спектров: спектроскоп, спектрофотометр, монохроматор.
55) Инфракрасные лучи – лучи, расположенные перед красным излучением спектра с длиной волны.
Ультрафиолетовые лучи – длина волны от 389 до 10 нм.
Применение: медицина, криминалистика, тепловизоры.
56)
57) Способы наблюдения частиц:
· Счетчик Гейгера
· Камера Вильсона
· Пузырьковая камера
· Толстослойные фотоэмульсии
58) Состав атомного ядра.
ZXA A – массовое число (Z+N) Z – зарядное число (N=A-Z)
Протоны и нейтрона называются также нуклонами.
Изотопы – химические элементы, в ядрах которых содержится одинаковое число протонов, но разное число нейтронов. В настоящее время известны изотопы все химических элементов.
1Н1 – водород
1Н2 – дейтерий
1Н3 – тритий
2He4+2N14=2O17+1H1
59) Ядерные силы – силы, связывающие нуклоны в ядре.
В 1000 раз > электромагнитных
В 1039 раз > гравитационных
Ядерная реакция – при превращении одних химических элементов в ядра других химических элементов под действием элементарных частиц.
E=m*c2 – энергия связей нуклонов.
Дефекты масс. ∆m=m-mo E=∆m*c2 ∆m – дефект масс.
| Гамма-лучи |
| Бета-лучи |
| С |
| Уран |
| U235 |
| Ю |
| Альфа-лучи |
Виды излучений:
· Естественная
· Искусственная
Альфа-лучи – поток дважды ионизированных атомов гелия
Бета-лучи – поток электронов
| лантан |
| барий |
| 0n1---92U235 0n1---92U235 |
Цепная ядерная реакция – самопроизвольная реакция деления ядер урана под действием нейтронов.
Критическая масса – масса урана, в которой возможна цепная ядерная реакция(60 кг).
K=N2/N1 – коэффициент размножения нейтронов(отношение вторичных нейтронов к первичным).
К=1 - стабильная реакция
К<1 – затухающая реакция
к>1 – взрыв!!!
Ядерный реактор – устройство, в котором осуществляется управляемая цепная реакция.
235U(15%)+n(быстрый)à239Pu
1 кг 235Uà 1,5 кг 239Pu
Атомная бомба.
Горючее: 235 U, 238 U, 239 Pu
Крит.масса – 10-20 кг
Шар радиусом 4-6 см
Преимущества АЭС:
· Ядерные реакторы не потребляют кислород и органическое топливо;
· Не загрязняют окружающую среду золой и другими вредными для человека продуктами органического топлива;
· Биосфера надежно защищена от радиоактивного воздействия при нормальном режиме эксплуатации АЭС.
Недостатки АЭС:
· Необходимость захоронения радиоактивных отходов и демонтажа отслуживших срок реакторов;
· Опасность радиоактивного загрязнения местности при аварийных выбросах;
· Опасность экологических катастроф(1986 г. – Чернобыль).
62)Термоядерные реакции – синтез легких ядер.
Нужна высокая температура для преодоления кулоновских сил отталкивания.
Управляемый синтез – Токамак-10(13 млн К).
1 гà4,2*1011 Дж приблизительно 10 т бензина
1D3+1T2à2He4+0n1+17.5 МэВ
Проблемы термоядерной энергетики:
