температурный коэффициент сопротивления ∆t-разность температур

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

I_общ=I₁=I₂=I₃=…

U_общ=U₁+U₂+U₃+…..

R_общ=R₁+R₂+R₃+…

Параллельное соединение потребителей – соединение, при котором все потребители находятся под одним напряжением.

U_общ=U₁=U₂=U₃=….

I_общ=I₁+I₂+I₃+…

1/R_общ=1/R₁+1/R₂+1/R₃+….

R_1,2=(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*N_a=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/ϻ_c

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

31) Сила Ампера. Направление силы Ампера определяется правилом левой руки. F_A=B*I*l*sinα

I

FA

 

 

32) Сила Лоренца – сила, которая действует на движущийся заряд в магнитном поле. F_л=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+y_o)

I=Im*sin(wt+y_o)

U=Um*sin(wt+y_o)

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.

 

X_L=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.

_ZX^A 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-m_o E=∆m*c² ∆m – дефект масс.

Гамма-лучи

Бета-лучи

60) Радиоактивность – явление самопроизвольного превращения неустойчивых ядер в устойчивые, сопровождающееся испусканием частиц и излучением энергии(1896 г. – Анри Беккерель).

С

Уран

U235

Ю

Альфа-лучи

 

 

Виды излучений:

· Естественная

· Искусственная

Альфа-лучи – поток дважды ионизированных атомов гелия

Бета-лучи – поток электронов

лантан

Гамма-лучи – коротковолновое электромагнитное излучение

барий

0n1---92U235 0n1---92U235

61) ₀n¹à₉₂U²³⁵

 

 

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)ಳ⁹Pu

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: