Где А' – работа внутренних сил, Дж

(пример: чайник на эл.плите – передается чайнику некоторое количество теплоты, тем самым изменяется его внутренняя энергия и пар заставляет крышку чайника подпрыгивать.)

Билет19-1 Электризация тел. Два рода зарядов в природе. Объяснение электризации

Электризация – процесс получения электрически заряженных макроскопических тел из электронейтральных

Тела построены из мельчайших частиц, которые неделимы и поэтому называются элементарными. Существует два рода электрических зарядов, условно названных положительными и отрицательными.

Заряд элементарных частиц – протонов, положительный q = 1,6 х 10 ^-19 Кл, а заряд электронов – отрицательный q = -1,6 х 10 ^-19 Кл.

При электризации трением электроны с одного Макротела переходят на другое

Закон сохранения электрического заряда.

В изолированной системе алгебраическая сумма зарядов всех тел остается постоянной:

Q₁+ Q₂ + Q₃ + …+ Q_n=const

Билет 20-1 Взаимодействие заряженных тел.Закон Кулона (формулировка).

Взаимодействия между заряженными частицами носят название электромагнитных.

 

Основной закон электростатики – закон взаимодействия двух неподвижных точечных заряженных тел или частиц.

Этот закон экспериментально был установлен Шарлем Кулоном и носит его имя.

Закон Кулона: сила взаимодействия двух точечных неподвижных заряженных тел в вакууме прямопропорциональна произведению модулей зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. F =к

где F– сила взаимодействия, Н, q – электрический заряд, Кл

R - расстояние, м; k=9·10⁹ - коэффициент пропорциональности

\Билет 21-1 Электрическое поле. Силовая и энергетическая характеристики эл. поля

Электрическое поле – пространство вокруг заряженной частицы (тела)
Эл поле материально. Определяют поле по действию на электрический заряд.

Напряженность -силовая характеристика электрического поля, по напряженности можно судить о силе действующей на заряд помещенный в данную точку поля

Напряженность обозначается , измеряется в

За направление вектора напряженности принимают направление вектора кулоновской силы, действующей на положительный заряд

В поле одного заряда напряженность измеряется как: Е= =к

где F– сила действующая на заряд q, Н

Q– электрический заряд, создающий эл поле (Кл)

R – расстояние до заряда Q, м

k=9·10⁹ - коэффициент пропорциональности

Линии напряженности вводятся для наглядного изображения электрического поля введены

Линии напряженности – это такие линии, в каждой точке которых вектор напряженности направлен по касательной к этой линии.

Линии напряженности электростатического поля не замкнуты: они начинаются в положительных электрических зарядах (или в бесконечности) и заканчиваются в отрицательных электрических зарядах (или в бесконечности).

Линии напряженности не пересекаются и не имеют общих точек (за исключением точек, где напряженность равна нулю)

Если на точку пространства действуют одновременно электрические поля нескольких источников, то напряженность оказывается равной векторной сумме напряженностей, создаваемых каждым зарядом

Потенциал-энергитическая характеристика элюполя. С точки зрения теории близкодействия, непосредственно на заряд действует электрическое поле, в которое он внесен. При перемещении заряда это поле совершает работу, поэтому можно говорить о том, что заряженное тело (или заряд) в электрическом поле обладает энергией.

Потенциал в данной точке электрического поля – физическая величина численно равная отношению потенциальной энергии, которой обладает пробный заряд, помещенный в данную точку электрического поля к величине этого заряда. Потенциал – величина скалярная.

Для поля, образованного одним точечным зарядом формула потенциала будет выглядеть следующим образом:φ=к

Если электрическое поле задается не одним, а рядом электрических зарядов, то в этом случае потенциал равен алгебраической сумме потенциалов, создаваемыми всеми электрическими зарядами в данной точке, то есть:

Разностью потенциалов называют алгебраическую разность потенциалов двух точек пространства.

Билет 22-1 Конденсаторы. Электроемкость конденсатора

Конденсатор представляет собой два проводника разделенных слоем диэлектрика.

Основное назначение конденсаторов - накопление электрического заряда.

Диэлектриком в конденсаторе служит керамика, воздух, слюда, парафиновая бумага

Величина, характеризующая способность конденсатора накапливать электрический заряд, называется электроемкостью.

Электроемкость конденсатора – это физическая величина, равная отношению заряда, одного из проводников, к разности потенциалов между этими проводниками: С=

Где, C – электроемкость, Ф (фарад)

q – электрический заряд, Кл (Кулон)

U – напряжение, В (Вольт)

Конденсаторы бывают постоянной емкости и переменной емкости

 

Емкость плоского конденсатора зависит от С=

- площади обкладок S

- расстояния между обкладками d

- диэлектрической проницаемости среды

Энергия заряженного конденсатора равна: W =

Применение конденсаторов: в лампе-вспышке, в приемниках, колебательном контуре, возбуждение квантовых источников света (лазеров) и др.

Билет 23-1 Электрический ток. Условия необходимые для протекания эл. тока.

Слово «ток» означает движение или течение чего-то. Электричес-ким током называется упорядоченное (направленное) движение заряженных частиц.

Чтобы получить электрический ток в проводнике необходимо

1)наличие свободных электрических зарядов

2) создать в проводнике электрическое поле.

Е

 

 

беспорядочное (тепловое) движение электронов в металле

Под действием электрического поля электроны наряду с тепловым движением участвуют в упорядоченном движении

 

За направление эл тока принято направление движения положительных зарядов

Количественной мерой электрического тока служит сила тока I – скалярная физическая величина, равная отношению заряда Δq, переносимого через поперечное сечение проводника за интервал времени Δt, к этому интервалу времени:

Если сила тока и его направление не изменяются со временем, то такой ток называется постоянным

Билет 24-1 Закон Ома для участка цепи. Сопротивление
Немецкий физик Г. Ом в 1826 году экспериментально установил, что сила тока I, текущего по однородному металлическому проводнику пропорциональна напряжению U на концах проводника: I=

Величину R принято называть электрическим сопротивлением. Проводник, обладающий электрическим сопротивлением, называется резистором. В СИ единицей электрического сопротивления проводников служит ом (Ом).

Сопротивление проводника зависит от его геометрии и материала R=

Где R-сопротивление проводника,

сопротивление проводника, зависит от материала проводника (Ом·м)

(м),

Билет 25-1 Электрическая цепь, элементы электрической цепи.

Любая Электрическая цепь состоит из

- источника электрического тока (гальвонический элемент или аккумулятор, генератор…)

- приемника(потребителя) эл энергии (эл лампочка, холодильнике,станки, тяговые двигатели…)

- коммутационная аппаратура (рубильники, выключатели, кнопки,реле…)

- соединительные провода

- измерительные приборы (амперметры, вольтметры…)
Чтобы электрический ток в проводнике существовал длительное время, необходимо все это время поддерживать в нем электрическое поле. Электрическое поле в проводниках создается и может длительное время поддерживаться источниками электрического тока Если полюсы соединить проводником, то под действием поля свободные заряженные частицы в проводнике будут двигаться, возникнет элек­трический ток.

Амперметр предназначен для измерения силы тока (I)в цепи. Амперметр включается последовательно в разрыв электрической цепи, чтобы через него проходил весь измеряемый ток. Амперметр обладает малым сопротивлением

Вольтметр предназначен для измерения напряжения (разности потенциалов) приложенной к его клеммам. Он подключается параллельно участку цепи, на котором производится измерение разности потенциалов. Любой вольтметр обладает большим внутренним сопротивлением R_B.

Чертежи на которых изображены способы соединения эл приборов наываются схемами

Схемы простейшей электрической цепи

Билет 26-1 Последовательное и параллельное соединение проводников

Для двух параллельно соединенных проводников R=

Билет 27-1 Работа и мощность постоянного тока.

При прохождении тока по проводнику проводник нагревается т.е. в окружающую среду

выделяется энергия (Q). эта энергия выделяется за счет совершением током работы

где А- работа тока (Дж_

I – сила тока (А)

U – напряжение (В)

Δt – время протекания тока (с)

Р- мощность тока (Вт)

Используя закон сохранения энергии получаем А=Q

А= I ·U·Δt, по закону Ома U=I·R А=I²·R· Δt

по закону Ома l=

А= I ·U·Δt=I²·R· Δt= =Q

Закон джоуля Ленца Q=I²·R· Δt

Мощность постоянного тока (работа в единицу времени) Р =

Р= I ·U = I ²·R =

Билет 28-1 Электродвижущая сила. Закон Ома для полной цепи

Любой источник тока характеризуется электродвижущейся силой (ЭДС). ЭДС представляет собой отношение работы сторонних сил при перемещении заряда вдоль цепи, к величине этого заряда. ε= - ЭДС, В (Вольт)

где А_ст - работа сторонних сил, Дж; q - заряд, Кл (Кулон)

(сторонними называют любые силы, действующие на электрически заряженные частицы, за исключением кулоновских сил)

ЭДС можно измерить с помощью вольтметра при разомкнутом ключе.

Закон Ома для замкнутой цепи связывает силу тока в цепи,

ЭДС и полное сопротивление цепи: I = – сила тока, А (Ампер)

где, ε - ЭДС, В (Вольт)

R – внешнее сопротивление, Ом

r – внутреннее сопротивление, Ом

Преобразуя уравнение можно записать: ε = I R + I r

I R, I r – произведение силы тока на сопротивление называют падением напряжения

Из уравнения видно, что ЭДС равна сумме падений напряжения на внешнем и внутреннем участках цепи.

Билет 29-1 Электрическая проводимость различных веществ

Вещество

Проводники Хорошо проводят эл ток

Полупроводники Проводят эл ток при определенных условиях

Диэлектрики Практически не проводя тэл ток

Металлы

Электролиты

Элементы 4 гр таблицы Д.И.Мендилеева

Фаянс, слюда, пластмассы ….

Свободные заряды-электроны

Свободные заряды-ионы (+,-)

Свободные заряды-электроны и дырки

Практически нет свободных зарядов

Электронная проводимость

Ионная проводимость

Электронно- дырочная Проводимость

Используется в ж.д отрасли в основном медь

Полупроводниковые приборы в схемах управления

Изоляция –фаянс, слюда, пластмассы ….

Билет 30- 1 Полупроводники. Собственная и примесная проводимость полупроводников.

Полупроводники - это вещества, которые по своей проводимости занимают промежуточное положение между проводниками и диэлектриками и проводимость которых зависит от внешних условий (температуры, освещенности)

К полупроводникам относятся элементы 4-ой группы таблицы Менделеева (кремний и другие). На внешнем энергетическом уровне этих элементов находится 4 электрона для связи с соседними атомами. Такие полупроводники обладают собственной проводимостью. Носителями зарядов служат электроны и дырки (электронно-дырочная проводимость).

Если полупроводник поместить в электрическое поле, то в упорядоченное движение вовлекаются не только свободные электроны, но и дырки, которые ведут себя как положительно заряженные частицы. Поэтому ток I в полупроводнике складывается из электронного I_n и дырочного I_p токов

Качественное отличие полупроводников от металлов проявляется прежде всего в зависимости удельного сопротивления от температуры. С понижением температуры сопротивление металлов падает

У полупроводников, напротив, с понижением температуры сопротивление возрастает и вблизи абсолютного нуля они практически становятся изоляторами

Чтобы увеличить проводимость полупроводников необходимо ввести примеси.

Проводимость полупроводников при наличии примесей называется примесной проводимостью. Различают два типа примесной проводимости – электронную и дырочную.

Примесь из атомов с валентностью, превышающей валентность основных атомов полупроводникового кристалла, называется донорной примесью проводимость называется электронной, а полупроводник полупроводником n-типа. Носители – электроны (-)
Акцепторная примесь -примесь из атомов с валентностью, меньше валентностиосновных атомов полупроводникового кристалла, называется(например, атомы индия, In). Проводимость называется дырочной, а полупроводник полупроводником р-типа. Носители -дырки (+)