1. Механическое движение. Материальная точка.
Механическим движением тела называется изменение его положения в
пространстве относительно других тел с течением времени. Изучает
движение тел механика. Движение абсолютно твердого тела (не
деформирующегося при движении и взаимодействии), при котором все его
точки в данный момент времени движутся одинаково, называется
поступательным движением, для его описания необходимо и достаточно
описать движение одной точки тела. Движение, при котором траектории всех
точек тела являются окружностями с центром на одной прямой и все
плоскости окружностей перпендикулярны этой прямой, называется
вращательным движением. Тело, формой и размерами которого в данных
условиях можно пренебречь, называется материальной точкой. Это
пренебрежение допустимо сделать тогда, когда размеры тела малы по
сравнению с расстоянием, которое оно проходит или расстоянием данного
тела до других тел. Чтобы описать движение тела, нужно знать его
координаты в любой момент времени. В этом и залючается основная задача
механики.
2. Относительность движения. Система отсчета. Единицы измерения.
периодам излучения атома цезия-133.
3. Траектория. Путь и перемещение. Мгновенная скорость.
4. Равномерное прямолинейное движение. Графики зависимости
кинематических величин от времени в равномерном движении. Сложение
скоростей.
5. Ускорение. Равноускоренное прямолинейное движение. Графики
зависимости кинематических величин от времени в равноускоренном
движении.
.
Отсюда формула для пути при равноускоренном движении выводится как
, выводимая из уравнений скорости и пути при равноускоренном движении.
6. Свободное падение тел. Ускорение свободного падения.
7. Равномерное движение по окружности. Ускорение при равномерном
движении тела по окружности (центростремительное ускорение)
.
8. Первый закон Ньютона. Инерциальная система отсчета.
Явление сохранения скорости тела при отсутствии внешних воздействий
называется инерцией. Первый закон Ньютона, он же закон инерции, гласит:
“существуют такие системы отсчета, относительно которых поступательно
движущиеся тела сохраняют свою скорость постоянной, если на них не
действуют другие тела”. Системы отсчета, относительно которых тела при
отсутствии внешних воздействий движутся прямолинейно и равномерно,
называются инерциальными системами отсчета. Системы отсчета, связанные с
землей считают инерциальными, при условии пренебрежения вращением земли.
9. Масса. Сила. Второй закон Ньютона. Сложение сил. Центр тяжести.
. Проинтегрировав это выражение по времени, можно получить выражения
для координат центра масс. Центр тяжести – точка приложения
равнодействующей всех сил тяжести, действующих на частицы этого тела при
любом положении в пространстве. Если линейные размеры тела малы по
сравнению с размером Земли, то центр масс совпадает с центром тяжести.
Сумма моментов всех сил элементарных тяжести относительно любой оси,
проходящей через центр тяжести, равна нулю.
10. Третий закон Ньютона.
. Третий закон Ньютона связывает между собой силы, с которыми тела
действуют друг на друга. Если два тела взаимодействуют друг с другом, то
силы, возникающие между ними приложены к разным телам, равны по
величине, противоположны по направлению, действуют вдоль одной прямой,
имеют одну и ту же природу.
11. Силы упругости. Закон Гука.
. Эту связь установил Р.Гук, его закон формулируется так: сила
упругости, возникающая при деформации тела, пропорциональна удлинению
тела в сторону, противоположную направлению перемещения частиц тела при
деформации. Коэффициент k называется жесткостью тела, и зависит от формы
и материала тела. Выражается в ньютонах на метр. Силы упругости
обусловлены электромагнитными взаимодействиями.
12. Силы трения, коэффициент трения скольжения. Вязкое трение (???)
Сила, возникающая на границе взаимодействия тел при отсутствии
относительного движения тел, называется силой трения покоя. Сила трения
покоя равна по модулю внешней силе, направленной по касательной к
поверхности соприкосновения тел и противоположна ей по направлению. При
равномерном движении одного тела по поверхности другого под воздействием
внешней силы на тело действует сила, равная по модулю движущей силе и
противоположная по направлению. Эта сила называется силой трения
скольжения. Вектор силы трения скольжения направлен против вектора
скорости, поэтому эта сила всегда приводит к уменьшению относительной
скорости тела. Силы трения также, как и сила упругости, имеют
электромагнитную природу, и возникают за счет взаимодействия между
электрическими зарядами атомов соприкасающихся тел. Экспериментально
установлено, что максимальное значение модуля силы трения покоя
пропорционально силе давления. Также примерно равны максимальное
значение силы трения покоя и сила трения скольжения, как примерно равны
и коэффициенты пропорциональности между силами трения и давлением тела
на поверхность.
13. Гравитационные силы. Закон всемирного тяготения. Сила тяжести. Вес
тела.
. Это означает, что вес тела, направление ускорения которого совпадает
с направлением ускорения свободного падения, меньше веса покоящегося
тела.
14. Движение тела под действием силы тяжести по вертикали. Движение
искусственных спутников. Невесомость. Первая космическая скорость.
орбита становится параболической.
15. Импульс тела. Закон сохранения импульса. Реактивное движение.
.
16. Механическая работа. Мощность. Кинетическая и потенциальная энергия.
. Физическая величина, равная половине произведения жесткости тела на
квадрат деформации называется потенциальной энергией деформированного
тела. Важной характеристикой потенциальной энергии является то, что тело
не может обладать ею, не взаимодействуя с другими телами.
17.Законы сохранения энергии в механике.
. Из этого равенства следует, что сумма кинетической и потенциальной
энергий тел, составляющих замкнутую систему и взаимодействующих между
собой силами тяготения и упругости, остается постоянной. Сумма
кинетической и потенциальной энергий тел называется полной механической
энергией. Полная механическая энергия замкнутой системы тел,
взаимодействующих между собой силами тяготения и упругости, остается
неизменной. Работа сил тяготения и упругости равна, с одной стороны,
увеличению кинетической энергии, а с другой – уменьшению потенциальной,
то есть работа равна энергии, превратившейся из одного вида в другой.
18. Простые механизмы (наклонная плоскость, рычаг, блок) их применение.
раз. Этот результат является следствием закона сохранения энергии, так
как работа силы тяжести не зависит от траектории подъема тела.
.
Блок позволяет изменять направление действия силы. Плечи сил,
приложенных к разным точкам неподвижного блока, одинаковы, и поэтому
выигрыша в силе неподвижный блок не дает. При подъеме груза с помощью
подвижного блока получается выигрыш в силе в два раза, т.к. плечо силы
тяжести вдвое меньше плеча силы натяжения троса. Но при вытягивании
троса на длину l груз поднимается на высоту l/2, следовательно,
неподвижный блок также не дает выигрыша в работе.
19. Давление. Закон Паскаля для жидкостей и газов.
Физическая величина, равная отношению модуля силы, действующей
перпендикулярно поверхности к площади это поверхности, называется
давлением. Единица давления – паскаль, равный давлению, производимому
силой в 1 ньютон на площадь в 1 квадратный метр. Все жидкости и газы
передают производимое на них давление во все стороны.
20. Сообщающиеся сосуды. Гидравлический пресс. Атмосферное давление.
Уравнение Бернулли.
. Гидравлическая машина дает выигрыш в силе во столько раз, во сколько
площадь ее большого поршня больше площади малого.
.
21. Опыт Торричелли. Изменение атмосферного давления с высотой.
Под действием силы тяжести верхние слои атмосферы давят на нижележащие.
Это давление согласно закону Паскаля передается по всем направлениям.
Наибольшее значение это давление имеет у поверхности Земли, и
обусловлено весом столба воздуха от поверхности до границы атмосферы.
При увеличении высоты уменьшается масса слоев атмосферы, давящих на
поверхность, следовательно, атмосферное давление с высотой понижается.
На уровне моря атмосферное давление равно 101 кПа. Такое давление
оказывает столб ртути высотой 760 мм. Если в жидкую ртуть опустить
трубку, в которой создан вакуум, то под действием атмосферного давления
ртуть поднимется в ней на такую высоту, при которой давление столба
жидкости станет равным внешнему атмосферному давлению на открытую
поверхность ртути. При изменении атмосферного давления высота столба
жидкости в трубке также изменится.
22. Архимедова сила дня жидкостей и газов. Условия плавания тел.
, т.е. силы, выталкивающая погруженное в жидкость (газ) тело, равна
весу жидкости (газа), вытесненной телом. Архимедова сила направлена
противоположно силе тяжести, поэтому при взвешивании в жидкости вес тела
меньше, чем в вакууме. На тело, находящееся в жидкости, действует сила
тяжести и архимедова сила. Если сила тяжести по модулю больше – тело
тонет, меньше – всплывает, равны – может находиться в равновесии н любой
глубине. Эти отношения сил равны отношениям плотностей тела и
жидкости(газа).
23. Основные положения молекулярно-кинетической теории и их опытное
обоснование. Броуновское движение. Масса и размер молекул.
.
24. Идеальный газ. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории
идеального газа.
.
25. Температура, ее измерение. Абсолютная температурная шкала. Скорость
молекул газа.
. Это уравнение показывает, что при одинаковых значениях температуры и
концентрации молекул давление любых газов одинаково.
26. Уравнение состояния идеального газа (уравнение
Менделеева-Клапейрона). Изотермический, изохорный и изобарный процессы.
. Это уравнение называют уравнением состояния идеального газа
(уравнение Менделеева-Клапейрона).
называют законом Бойля-Мариотта.
– температурный коэффициент давления газа. Это уравнение называется
законом Шарля. График уравнения изохорного процесса называется изохорой,
и представляет из себя прямую, проходящую через начало координат.
. Уравнение, описывающее этот процесс, называется законом Гей-Люссака.
График уравнения изобарного процесса называется изобарой, и представляет
из себя прямую, проходящую через начало координат.
27. Внутренняя энергия. Работа в термодинамике.
. Это означает, что любая машина может совершать работу над внешними
телами только за счет получения извне количества теплоты Q или
уменьшения внутренней энергии (U. Этот закон исключает создание вечного
двигателя первого рода.
28. Количество теплоты. Удельная теплоемкость вещества. Закон сохранения
энергии в тепловых процессах (первый закон термодинамики).
. Удельная теплоемкость показывает, какое количество теплоты необходимо
передать для нагревания 1 кг вещества на 1 градус. Удельная теплоемкость
не является однозначной характеристикой, и зависит от работы,
совершаемой телом при теплопередаче.
. Это уравнение называется уравнением теплового баланса.
29. Применение первого закона термодинамики к изопроцессам. Адиабатный
процесс. Необратимость тепловых процессов.
, поэтому при адиабатном процессе температура понижается. Поскольку при
адиабатном сжатии газа температура газа повышается, то давление газа с
уменьшением объема растет быстрее, чем при изотермическом процессе.
Процессы теплопередачи самопроизвольно осуществляются только в одном
направлении. Всегда передача тепла происходит к более холодному телу.
Второй закон термодинамики гласит, что неосуществим термодинамический
процесс, в результате которого происходила бы передача тепла от одного
тела к другому, более горячему, без каких-либо других изменений. Этот
закон исключает создание вечного двигателя второго рода.
30. Принцип действия тепловых двигателей. КПД теплового двигателя.
.
31. Испарение и конденсация. Насыщенные и ненасыщенные пары. Влажность
воздуха.
. Чем ниже температура, тем меньше давление насыщенного пара, таким
образом при охлаждении до некоторой температуры пар становится
насыщенным. Эта температура называется точкой росы tp.
32. Кристаллические и аморфные тела. Механические свойства твердых тел.
Упругие деформации.
.
Закон Гука выполняется только при небольших деформациях. Максимальное
напряжение, при котором он еще выполняется, называется пределом
пропорциональности. За этим пределом напряжение перестает расти
пропорционально. До некоторого уровня напряжение деформированное тело
восстановит свои размеры после снятия нагрузки. Эта точка называется
пределом упругости тела. При превышении предела упругости начинается
пластическая деформация, при которой тело не восстанавливает свою
прежнюю форму. В области пластической деформации напряжение почти не
увеличивается. Это явление называется текучестью материала. За пределом
текучести напряжение повышается до точки, называемой пределом прочности,
после которой напряжение уменьшается вплоть до разрушения тела.
33. Свойства жидкостей. Поверхностное натяжение. Капиллярные явления.
.
34. Электрический заряд. Взаимодействие заряженных тел. Закон Кулона.
Закон сохранения электрического заряда.
. Взаимодействие неподвижных электрических зарядов называется
электростатическим.
35. Электрическое поле. Напряженность электрического поля. Принцип
суперпозиции электрических полей.
.
36. Работа электростатического поля при перемещении заряда. Разность
потенциалов.
. Как и в случае с работой силы тяжести, работа кулоновской силы не
зависит от траектории перемещения заряда. При изменении направления
вектора перемещения на 1800 работа сил поля меняет знак на
противоположный. Таким образом, работа сил электростатического поля при
перемещении заряда по замкнутому контуру равна нулю. Поле, работа сил
которого по замкнутой траектории равна нулю, называется потенциальным
полем.
.
37. Напряжение. Электроемкость. Конденсаторы.
. Единицей напряженности электрического поля является вольт на метр
(в/м).
, т.е. электроемкость прямо пропорциональна площади обкладок и обратно
пропорциональна расстоянию между ними. При введении между пластинами
диэлектрика, его электроемкость повышается в ( раз, где ( –
диэлектрическая проницаемость вводимого материала.
38. Диэлектрическая проницаемость. Энергия электрического поля.
.
39. Электрический ток. Сила тока. Условия существования электрического
тока.
. Если сила тока со временем не изменяется, то ток называется
постоянным. Чтобы ток существовал проводнике в течение длительного
времени, необходимо, чтобы условия, вызывающие ток, были неизменными.
. Силы, вызывающие перемещение
заряда внутри источника тока, называются сторонним силами. В
гальваническом элементе (а любая батарейка – г.э.???) ими являются силы
химической реакции, в машине постоянного тока – сила Лоренца.
40. Закон Ома для участка цепи. Сопротивление проводников. Зависимость
сопротивления проводников от температуры. Сверхпроводимость.
Последовательное и параллельное соединение проводников.
, где (0 – удельное сопротивление при 0 0С, ( – температурный
коэффициент сопротивления, особый для каждого металла. При близких к
абсолютному нулю температурах сопротивление веществ резко падает до
нуля. Это явление называется сверхпроводимостью. Прохождение тока в
сверхпроводящих материалах происходит без потерь на нагревание
проводника.
. При параллельном подключении проводников величина, обратная общему
сопротивлению равна сумме величин, обратных сопротивлениям всех
параллельно включенных проводников.
41. Работа и мощность тока. Электродвижущая сила. Закон Ома для полной
цепи.
(Закон Джоуля-Ленца).
. Ила тока в электрической цепи прямо пропорциональна ЭДС и обратно
пропорциональна полному сопротивлению цепи.
42. Полупроводники. Электропроводимость полупроводников и ее зависимость
от температуры. Собственная и примесная проводимость полупроводников.
Многие вещества не проводят ток так хорошо, как металлы, но в то же
время не являются диэлектриками. Одним из отличий полупроводников – то,
что при нагревании или освещении их удельное сопротивление не
увеличивается, а уменьшается. Но главным их практически применимым
свойством оказалась односторонняя проводимость. Вследствие
неравномерного распределения энергии теплового движения в кристалле
полупроводника некоторые атомы ионизируются. Освободившиеся электроны не
могут быть захвачены окружающими атомами, т.к. их валентные связи
насыщены. Эти свободные электроны могут перемещаться в металле, создавая
электронный ток проводимости. В то же время, атом, с оболочки которого
вырвался электрон, становится ионом. Этот ион нейтрализуется за счет
захвата атома соседа. В результате такого хаотического перемещения
возникает перемещение места с недостающим ионом, что внешне видно как
перемещение положительного заряда. Это называется дырочным током
проводимости. В идеальном полупроводниковом кристалле ток создается
перемещением равного количества свободных электронов и дырок. Такой тип
проводимости называется собственной проводимостью. При понижении
температуры количество свободных электронов, пропорциональное средней
энергии атомов, падает и полупроводник становится похож на диэлектрик. В
полупроводник для улучшения проводимости иногда добавляются примеси,
которые бывают донорные (увеличивают число электронов без увеличения
числа дырок) и акцепторные (увеличивают число дырок без увеличения числа
электронов). Полупроводники, где количество электронов превышает
количество дырок, называются электронными полупроводниками, или
полупроводниками n-типа. Полупроводники, где количество дырок превышает
количество электронов, называются дырочными полупроводниками, или
полупроводниками р-типа.
43. Полупроводниковый диод. Транзистор.
Полупроводниковый диод состоит из p-n перехода, т.е. из двух соединенных
полупроводников разного типа проводимости. При соединении происходит
диффузия электронов в р-полупроводник. Это приводит к появлению в
электронном полупроводнике нескомпенсированных положительных ионов
донорной примеси, а в дырочном – отрицательных ионов акцепторной
примеси, захвативших продиффундировавшие электроны. Между двумя слоями
возникает электрическое поле. Если на область с электронной
проводимостью подать положительный заряд, а на область с дырочной –
отрицательный, то запирающее поле усилится, сила тока резко понизится и
почти не зависит от напряжения. Такой способ включения называется
запирающим, а ток, текущий в диоде – обратным. Если на область с
дырочной проводимостью подать положительный заряд, а на область с
электронной – отрицательный, то запирающее поле ослабится, сила тока
через диод в этом случае зависит только от сопротивления внешней цепи.
Такой способ включения называется пропускным, а ток, текущий в диоде –
прямым.
. Следовательно, изменяя ток в цепи базы, возможно получить изменения в
токе цепи коллектора. (???)
44. Электрический ток в газах. Виды газовых разрядов и их применение.
Понятие о плазме.
aJ
j
aJ
aJ
aJ
aJ
aJ
aJ
aJ
aJ
ja
aaaa†}aaaslas
j‘
j‡
r?
. Т.к. длина свободного пробега мала, самостоятельный разряд возможен
только при высокой напряженности поля. При низком давлении газа
образуется тлеющий разряд, что объясняется повышением проводимости газа
при разрежении (увеличивается путь свободного пробега). Если сила тока в
самостоятельном разряде очень велика, то удары электронов могут вызвать
нагревание катода и анода. С поверхности катода при высокой температуре
происходит эмиссия электронов, поддерживающая разряд в газе. Этот вид
разряда называется дуговым.
45. Электрический ток в вакууме. Термоэлектронная эмиссия.
Электронно-лучевая трубка.
В вакууме нет носителей свободного заряда, поэтому без внешнего влияния
ток в вакууме отсутствует. Возникнуть он может в случае, если один из
электродов нагреть до высокой температуры. Нагретый катод испускает со
своей поверхности электроны. Явление испускания свободных электронов с
поверхности нагретых тел называется термоэлектронной эмиссией.
Простейшим прибором, использующим термоэлектронную эмиссию, является
электровакуумный диод. Анод состоит из металлической пластины, катод –
из тонкой свернутой спиралью проволоки. Вокруг катода при его нагревании
создается электронное облако. Если подключить катод к положительному
выводу батареи, а анод – к отрицательному, то поле внутри диода будет
смещать электроны к катоду, и тока не будет. Если же подключить наоборот
– анод к плюсу, а катод к минусу – то электрическое поле будет
перемещать электроны по направлению к аноду. Этим объясняется свойство
односторонней проводимости диода. Потоком движущихся от катода к аноду
электронов можно управлять с помощью электромагнитного поля. Для этого
диод модифицируется, и между анодом и катодом добавляется сетка.
Получившийся прибор называется триодом. Если на сетку подать
отрицательный потенциал, то поле между сеткой и катодом будет
препятствовать движению электрона. Если подать положительный – то поле
будет препятствовать движению электронов. Испускаемые катодом электроны
можно с помощью электрических полей разогнать до высоких скоростей.
Способность электронных пучков отклоняться под действием
электромагнитных полей используется в ЭЛТ.
46. Магнитное взаимодействие токов. Магнитное поле. Сила, действующая
на проводник с током в магнитном поле. Индукция магнитного поля.
.
47. Закон Ампера. Действие магнитного поля на движущийся заряд. Сила
Лоренца.
. Независимость периода обращения от радиуса и скорости используется в
ускорителе заряженных частиц – циклотроне.
48. Магнитные свойства вещества. Ферромагнетики.
. Не все вещества усиливают магнитное поле. Парамагнетики создают
слабое поле, совпадающее по направлению с внешним. Диамагнетики ослабляю
своим полем внешнее поле. Ферромагнетизм объясняется магнитными
свойствами электрона. Электрон является движущимся зарядом, и поэтому
обладает собственным магнитным полем. В некоторых кристаллах существуют
условия зля параллельной ориентации магнитных полей электронов. В
результате этого внутри кристалла ферромагнетика возникают намагниченные
области, называемы доменами. С увеличением внешнего магнитного поля
домены упорядочивают свою ориентацию. При некотором значении индукции
наступает полное упорядочение ориентации доменов и наступает магнитное
насыщение. При выводе ферромагнетика из внешнего магнитного поля не все
домены теряют свою ориентацию, и тело становится постоянным магнитом.
Упорядоченность ориентации доменов может быть нарушена тепловыми
колебаниями атомов. Температура, при котором вещество перестает быть
ферромагнетиком, называется температурой Кюри.
49. Электромагнитная индукция. Магнитный поток. Закон электромагнитной
индукции. Правило Ленца.
, является сила Лоренца.
50. Явление самоиндукции. Индуктивность. Энергия магнитного поля.
. Эта работа совершается за свет энергии Wм магнитного поля катушки.
51. Гармонические колебания. Амплитуда, период, частота и фаза
колебаний.
.
52. Математический маятник. Колебания груза на пружине. Период колебаний
математического маятника и груза на пружине.
.
.
53. Превращение энергии при гармонических колебаниях. Вынужденные
колебания. Резонанс.
При отклонении математического маятника от положения равновесия его
потенциальная энергия увеличивается, т.к. увеличивается расстояние до
Земли. При движении к положению равновесия скорость маятника возрастает,
и увеличивается кинетическая энергия, за счет уменьшения запаса
потенциальной. В положении равновесия кинетическая энергия –
максимальная, потенциальная – минимальна. В положении максимального
отклонения – наоборот. С пружинным – то же самое, но берется не
потенциальная энергия в поле тяготения Земли, а потенциальная энергия
пружины. Свободные колебания всегда оказываются затухающими, т.е. с
убывающей амплитудой, т.к. энергия тратится на взаимодействие с
окружающими телами. Потери энергии при этом равны работе внешних сил за
это же время. Амплитуда зависит от частоты изменения силы. Максимальной
амплитуды она достигает при частоте колебаний внешней силы, совпадающей
с собственной частотой колебаний системы. Явление возрастания амплитуды
вынужденных колебаний при описанных условиях называется резонансом. Так
как при резонансе внешняя сила совершает за период максимальную
положительную работу, то условие резонанса можно определить как условие
максимальной передачи энергии системе.
54. Распространение колебаний в упругих средах. Поперечные и продольные
волны. Длина волны. Связь длины волны со скоростью ее распространения.
Звуковые волны. Скорость звука. Ультразвук
. При возникновении волн их частота определяется частотой колебаний
источника, а скорость – средой, где они распространяются, поэтому волны
одной частоты могут иметь в разных средах различную длину. Процессы
сжатия и разрежения в воздуха распространяются во все стороны и
называются звуковыми волнами. Звуковые волны являются продольными.
Скорость звука зависит, как и скорость любых волн, от среды. В воздухе
скорость звука 331 м/с, в воде – 1500 м/с, в стали – 6000 м/с. Звуковое
давление – дополнительно давление в газе или жидкости, вызываемое
звуковой волной. Интенсивность звука измеряется энергией, переносимой
звуковыми волнами за единицу времени через единицу площади сечения,
перпендикулярного направлению распространения волн, и измеряется в
ваттах на квадратный метр. Интенсивность звука определяет его громкость.
Высота звука определяется частотой колебаний. Ультразвуком и инфразвуком
называют звуковые колебания, лежащие вне пределов слышимости с частотами
20 килогерц и 20 герц соответственно.
55.Свободные электромагнитные колебания в контуре. Превращение энергии в
колебательном контуре. Собственная частота колебаний в контуре.
. Величину ( называют собственной круговой (циклической) частотой
колебаний в контуре.
56. Вынужденные электрические колебания. Переменный электрический ток.
Генератор переменного тока. Мощность переменного тока.
.
57. Активное, индуктивное и емкостное сопротивление.
. При небольших частотах практически не зависит от частоты и совпадает
с электрическим сопротивлением проводника.
.
.
58. Закон Ома для переменного тока.
называется коэффициентом мощности.
59. Резонанс в электрической цепи.
. Это выражение показывает, что при резонансе амплитуда колебаний
напряжения на катушке и конденсаторе могут превосходить амплитуду
колебаний приложенного напряжения.
60. Трансформатор.
. Т.е. трансформатор увеличивает напряжение в К раз, уменьшая во
столько же раз силу тока. Мощность тока в обоих цепях при пренебрежении
потерями одинакова.
61. Электромагнитные волны. Скорость их распространения. Свойства
электромагнитных волн.
. Свойства электромагнитных волн схожи со свойствами других волновых
процессов. При прохождении границы раздела двух сред частично
отражаются, частично преломляются. От поверхности диэлектрика не
отражаются, от металлов отражаются практически полностью.
Электромагнитные волны обладают свойствами интерференции (опыт Герца),
дифракции (алюминиевая пластинка), поляризации (сетка).
62. Принципы радиосвязи. Простейший радиоприемник.
.
Рассмотрим простейший радиоприемник. Он состоит из антенны,
колебательного контура с конденсатором переменной емкости,
диода-детектора, резистора и телефона. Частота колебательного контура
подбирается таким образом, чтобы она совпадала с частотой несущей, при
этом амплитуда колебаний на конденсаторе становится максимальной. Это
позволяет выделить нужную частоту из всех принимаемых. С контура
модулированные колебания высокой частоты поступают на детектор. После
прохождения детектора ток каждые полпериода заряжает конденсатор, а
следующие полпериода, когда ток не проходит через диод, конденсатор
разряжается через резистор. (я правильно понял???).
64. Аналогия между механическими и электрическими колебаниями.
Аналогии между механическими и электрическими колебаниями выглядят так:
Координата
Масса
Величина, обратная
Сила
Вязкость
Потенциальная энергия
Энергия электрического поля
Энергия магнитного поля
Импульс
.
65. Шкала электромагнитных излучений. Зависимость свойств
электромагнитного излучения от частоты. Применение электромагнитных
излучений.
м является радиоволнами. Применяются для теле- и радиосвязи. Длины от
10-6 м до 780 нм – инфракрасные волны. Видимый свет – от 780 нм до 400
нм. Ультрафиолетовое излучение – от 400 до 10 нм. Излучение в диапазоне
от 10 нм до 10 пм – рентгеновское излучение. Меньшим длинам волны
соответствует гамма-излучение. (Применение???). Чем меньше длина волны
(следовательно, выше частота) тем меньше волны поглощаются средой.
65. Прямолинейное распространение света. Скорость света. Законы
отражения и преломления света.
. Угол падения (0 называется предельным углом полного отражения. При
углах, больших (0, происходит полное отражение.
66. Линза, построение изображения. Формула линзы.
.
66. Когерентность. Интерференция света и ее применение в технике.
Дифракция света. Дифракционная решетка.
наблюдается интерференционный максимум света. Для каждой длины волны
условие максимума выполняется при своем значении угла (, поэтому решетка
разлагает белый свет в спектр. Чем больше длина волна, тем больше угол.
67. Дисперсия света. Спектр электромагнитного излучения. Спектроскопия.
Спектральный анализ. Источники излучений и виды спектров.
Узкий параллельный пучок белого света при прохождении сквозь призму
разлагается на пучки света разного цвета. Цветная полоса, видимая при
этом, называется сплошным спектром. Явление зависимости скорости света
от длины волны (частоты) называют дисперсией света. Этот эффект
объясняется тем, что белый свет состоит из ЭМ-волн разных длин волны, от
которых и зависит показатель преломления. Наибольшее значение он имеет
для самой короткой волны – фиолетовой, наименьшее – для красно. В
вакууме скорость света независимо от его частоты одинакова. Если
источником спектра является разреженный газ, то спектр имеет вид узких
линий на черном фоне. Сжатые газы, жидкости и твердые тела испускают
сплошной спектр, где цвета плавно переходят друг в друга. Природа
возникновения спектра объясняется тем, что каждому элементу присущ свой
специфический набор излучаемого спектра. Это свойство позволяет
применять спектральный анализ для выявления химического состава
вещества. Спектроскопом называется прибор, с помощью которого
исследуется спектральный состав света, испускаемого некоторым
источником. Разложение производится с помощью дифракционной
решетки(лучше) или призмы, для исследования ультрафиолетовой области
применяется кварцевая оптика.
68. Фотоэффект и его законы. Кванты света. Уравнение Эйнштейна для
фотоэффекта. Применение фотоэффекта в технике.
, где А0 – работа выхода, параметр вещества. Количество фотоэлектронов,
покидающих поверхность металла пропорциональна количеству электронов,
которое, в свою очередь, зависит от освещенности (интенсивности света).
69. Опыты Резерфорда по рассеиванию альфа-частиц. Ядерная модель атома.
Квантовые постулаты Бора.
. Все состояния, кроме одного, являются стационарными условно, и только
в одном – основном, в котором электрон обладает минимальным запасом
энергии – атом может находиться сколь угодно долго, а остальные
состояния называются возбужденными.
70. Испускание и поглощение света атомами. Лазер.
Атомы могут самопроизвольно испускать кванты света, при этом оно
проходит некогерентно (т.к. каждый атом излучает независимо от других) и
называется спонтанным. Переход электрона с верхнего уровня на нижний
может происходит под влиянием внешнего электромагнитного поля с
частотой, равной частоте перехода. Такое излучение называют вынужденным
(индуцированным). Т.е. в результате взаимодействия возбужденного атома с
фотоном соответствующей частоты высока вероятность появления двух
одинаковых фотонов с одинаковым направлением и частотой. Особенностью
индуцированного излучения является то, что оно монохроматично и
когерентно. Это свойство положено в основу действия лазеров (оптических
квантовых генераторов). Для того, чтобы вещество усиливало проходящий
через него свет, необходимо, чтобы более половины его электронов
находилось в возбужденном состоянии. Такое состояние называется
состоянием с инверсной населенностью уровней. В этом случае поглощение
фотонов будет происходит реже, чем испускание. Для работы лазера на
рубиновом стержне используют т.н. лампу накачки, смысл которой
заключается в создании инверсной населенности. При этом если один атом
перейдет из метастабильного состояния в основное, то возникнет цепная
реакция испускания фотонов. При соответствующей (параболической) форме
отражающего зеркала возможно создать луч в одном направлении. Полное
высвечивание всех возбужденных атомов происходит за 10-10с, поэтому
мощность лазера достигает миллиардов ватт. Существуют также лазеры на
газовых лампах, достоинством которых является непрерывность излучения.
70. Состав ядра атома. Изотопы. Энергия связи атомных ядер. Ядерные
реакции.
называют дефектом массы. Минимальную энергию, которую необходимо
затратить на разделение ядра на составляющие его нуклоны, называется
энергией связи ядра, расходуемой на совершение работы против ядерных сил
притяжения. Отношение энергии связи к массовому числу называется
удельной энергией связи. Ядерной реакцией называется превращение
исходного атомного ядра при взаимодействии с какой-либо частицей в
другое, отличное от исходного. В результате ядерной реакции могут
испускаться частицы или гамма-кванты. Ядерные реакции бывают двух видов
– для осуществления одних надо затратить энергию, при других происходит
выделение энергии. Освобождающаяся энергия называется выходом ядерной
реакции. При ядерных реакциях выполняются все законы сохранения. Закон
сохранения момента импульса принимает форму закона сохранения спина.
71. Радиоактивность. Виды радиоактивных излучений и их свойства.
. Как и альфа-распад, бета-распад также может сопровождаться
гамма-излучением.
72. Методы регистрации ионизирующих излучений.
Метод фотоэмульсий – приложить образец к фотопластинке, и после проявки
по толщине и длине следа частицы на ней возможно определить количество и
распределение того или иного радиоактивного вещества в образце.
Сцинтилляционный счетчик – прибор, в котором можно наблюдать превращение
кинетической энергии быстрой частицы в энергию световой вспышки,
которая, в свою очередь, инициирует фотоэффект (импульс электрического
тока), который усиливается и регистрируется. Камера Вильсона –
стеклянная камера с воздухом и пересыщенными парами спирта. При движении
частицы через камеру она ионизирует молекулы, вокруг которых тут же
начинается конденсация. Цепочка капель, образовавшихся в результате,
образует трек частицы. Пузырьковая камера работает на тех же принципах,
но в качестве регистратора служит жидкость, близкая к температуре
кипения. Газоразрядный счетчик (счетчик Гейгера) – цилиндр, заполненный
разреженным газом и натянутой нитью из проводника. Частица вызывает
ионизацию газа, ионы под действием электрического поля расходятся к
катоду и аноду, ионизируя по пути другие атомы. Возникает коронный
разряд, импульс которого регистрируется.
73. Цепная реакция деления ядер урана.
. Плутоний-239 по своим свойствам схож с ураном-235.
74. Ядерный реактор. Термоядерная реакция.
Ядерные реакторы бывают двух видов – на медленных и быстрых нейтронах.
Большинство выделяющихся при делении нейтронов имеют энергию порядка 1-2
МэВ, и скорости около 107м/с. Такие нейтроны называются быстрыми, и
одинаково эффективно поглощаются как ураном-235, так и ураном-238, а
т.к. тяжелого изотопа больше, а он не делится, то цепная реакция не
развивается. Нейтроны, движущиеся со скоростям около 2(103м/с, называют
тепловыми. Такие нейтроны активнее, чем быстрые, поглощаются ураном-235.
Таким образом, для осуществления управляемой ядерной реакции, необходимо
замедлить нейтроны до тепловых скоростей. Наиболее распространенными
замедлителями в реакторах являются графит, обычная и тяжелая вода. Для
того, чтобы коэффициент деления поддерживался на уровне единицы,
используются поглотители и отражатели. Поглотителями являются стержни из
кадмия и бора, захватывающие тепловые нейтроны, отражателем – бериллий.
. Таким образом, реактор на быстрых нейтронах является не только
энергетической установкой, но и размножителем горючего для реактора.
Недостаток – необходимость обогащения урана легким изотопом.
. При синтезе 1 грамма гелия выделяется энергия, эквивалентная сжиганию
10 тонн дизельного топлива. Управляемая термоядерная реакция возможна
при нагревании ее до соответствующей температуры путем пропускания через
нее электрического тока или с помощью лазера.
75. Биологическое действие ионизирующих излучений. Защита от радиации.
Применение радиоактивных изотопов.
Мерой воздействия любого вила излучения на вещество является поглощенная
доза излучения. Единицей дозы является грэй, равный дозе, которой
облученному веществу массой 1 кг передается энергия в 1 джоуль. Т.к.
физическое воздействие любого излучения на вещество связано не столько с
нагреванием, сколько с ионизацией, то введена единица экспозиционной
дозы, характеризующей ионизационное действие излучения на воздух.
Внесистемной единицей экспозиционной дозы является рентген, равный
2.58(10-4Кл/кг. При экспозиционной дозе в 1 рентген в 1 см3 воздуха
содержится 2 миллиарда пар ионов. При одинаковой поглощенной дозе
действие различных видов облучения неодинаково. Чем тяжелее частица –
тем сильнее ее действие (впрочем, более тяжелую и задержать легче).
Различие биологического действия излучения характеризуется коэффициентом
биологической эффективности, равном единице для гамма-лучей, 3 для
тепловых нейтронов, 10 для нейтронов с энергией 0.5 МэВ. Доза,
умноженная на коэффициент, характеризует биологическое действие дозы и
называется эквивалентной дозой, измеряется в зивертах. Основным
механизмом действия на организм является ионизация. Ионы вступают в
химическую реакцию с клеткой и нарушают ее деятельность, что приводит к
гибели или мутации клетки. Естественный фон облучения составляет в
среднем 2 мЗв в год, для городов дополнительно +1 мЗв в год.
76. Абсолютность скорости света. Элементы СТО. Релятивистская динамика.
. Это выражение представляет из себя релятивистский закон сложения
скоростей, совпадающий с Ньютоновским при v
Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter
