Ո՞րն է կետը ֆիզիկայի սահմանման մեջ: մեխանիկական շարժում

ՆՅՈՒԹԱԿԱՆ ԿԵՏ- դասական մեխանիկայի մոդելային հայեցակարգ (աբստրակցիա), որը նշանակում է անհետացող փոքր չափերի մարմին, բայց որոշակի զանգված:

Մի կողմից, նյութական կետը մեխանիկայի ամենապարզ օբյեկտն է, քանի որ նրա դիրքը տարածության մեջ որոշվում է ընդամենը երեք թվով: Օրինակ՝ տարածության այն կետի երեք դեկարտյան կոորդինատներ, որտեղ գտնվում է մեր նյութական կետը:

Մյուս կողմից, նյութական կետը մեխանիկայի հիմնական հղման օբյեկտն է, քանի որ դրա համար են ձևակերպվում մեխանիկայի հիմնական օրենքները: Մեխանիկայի մյուս բոլոր առարկաները՝ նյութական մարմինները և միջավայրերը, կարող են ներկայացվել որպես նյութական կետերի այս կամ այն ​​հավաքածու: Օրինակ՝ ցանկացած մարմին կարելի է «կտրել» փոքր մասերի եւ յուրաքանչյուրը վերցնել որպես նյութական կետ՝ համապատասխան զանգվածով։

Երբ հնարավոր է իրական մարմինը «փոխարինել» նյութական կետով՝ մարմնի շարժման խնդիրը դնելիս, կախված է այն հարցերից, որոնց պետք է պատասխանի ձևակերպված խնդրի լուծումը։

Նյութական կետի մոդելի օգտագործման հարցում կան տարբեր մոտեցումներ:

Դրանցից մեկը էմպիրիկ է. Ենթադրվում է, որ նյութական կետի մոդելը կիրառելի է, երբ շարժվող մարմինների չափերը աննշան են՝ համեմատած այդ մարմինների հարաբերական տեղաշարժերի մեծության հետ։ Օրինակ՝ արեգակնային համակարգն է։ Եթե ​​ենթադրենք, որ Արեգակը հաստատուն նյութական կետ է և համարենք, որ այն գործում է մեկ այլ նյութական կետ-մոլորակի վրա՝ համաձայն համընդհանուր ձգողության օրենքի, ապա կետ-մոլորակի շարժման խնդիրը հայտնի լուծում ունի։ Կետի շարժման հնարավոր հետագծերի թվում կան այնպիսիք, որոնց վրա կատարվում են Արեգակնային համակարգի մոլորակների համար էմպիրիկորեն հաստատված Կեպլերի օրենքները։

Այսպիսով, մոլորակների ուղեծրային շարժումները նկարագրելիս նյութական կետի մոդելը բավականին գոհացուցիչ է։ (Սակայն, այնպիսի երևույթների մաթեմատիկական մոդելի կառուցումը, ինչպիսիք են արևի և լուսնի խավարումները, պահանջում է հաշվի առնել Արեգակի, Երկրի և Լուսնի իրական չափերը, թեև այդ երևույթներն ակնհայտորեն կապված են ուղեծրի շարժումների հետ):

Արեգակի տրամագծի հարաբերությունը մոտակա մոլորակի՝ Մերկուրիի ուղեծրի տրամագծին ~ 1 10 -2 է, իսկ Արեգակին ամենամոտ մոլորակների տրամագծերի հարաբերակցությունը նրանց ուղեծրի տրամագծին ~ 1 է։ ÷ 2 10 -4 . Կարո՞ղ են այս թվերը ծառայել որպես պաշտոնական չափանիշ այլ խնդիրների դեպքում մարմնի չափսերը անտեսելու և, հետևաբար, նյութական կետի մոդելի ընդունելիության համար: Պրակտիկան ցույց է տալիս, որ դա այդպես չէ:

Օրինակ՝ փոքրիկ փամփուշտ լ= 1 ÷ 2 սմ թռչելու հեռավորություն Լ= 1 ÷ 2 կմ, այսինքն. հարաբերակցությունը, սակայն, թռիչքի ուղին (և միջակայքը) էապես կախված է ոչ միայն փամփուշտի զանգվածից, այլև նրա ձևից և այն պտտվելուց: Հետեւաբար, նույնիսկ փոքր փամփուշտը, խիստ ասած, չի կարող նյութական կետ համարվել։ Եթե ​​արտաքին բալիստիկ խնդիրներում հրթիռային մարմինը հաճախ համարվում է նյութական կետ, ապա դա ուղեկցվում է մի շարք լրացուցիչ պայմանների վերապահումներով, որոնք, որպես կանոն, էմպիրիկորեն հաշվի են առնում մարմնի իրական բնութագրերը:

Եթե ​​անդրադառնանք տիեզերագնացությանը, ապա երբ տիեզերանավը (SC) մեկնարկվում է աշխատանքային ուղեծիր, նրա թռիչքի հետագծի հետագա հաշվարկներում այն ​​համարվում է նյութական կետ, քանի որ SC-ի ձևի ոչ մի փոփոխություն որևէ նկատելի ազդեցություն չի թողնում նրա վրա: հետագիծ. Միայն երբեմն, հետագիծը շտկելիս, անհրաժեշտ է դառնում ապահովել ռեակտիվ շարժիչների ճշգրիտ կողմնորոշումը տիեզերքում։

Երբ վայրէջքի խցիկը մոտենում է Երկրի մակերեսին ~100 կմ հեռավորության վրա, այն անմիջապես «վերածվում» է մարմնի, քանի որ «կողքից» այն մտնում է մթնոլորտի խիտ շերտերը որոշում է, թե արդյոք խցիկը տիեզերագնացներին և վերադարձվող նյութերը կհասցնի դեպի տարածք։ ցանկալի կետը Երկրի վրա...

Պարզվեց, որ նյութական կետի մոդելը գործնականում անընդունելի է միկրոաշխարհի այնպիսի ֆիզիկական օբյեկտների շարժումները նկարագրելու համար, ինչպիսիք են տարրական մասնիկներ, ատոմային միջուկներ, էլեկտրոններ և այլն:

Մեկ այլ մոտեցում նյութական կետի մոդելի օգտագործման հարցում ռացիոնալ է։ Համաձայն համակարգի իմպուլսի փոփոխության օրենքի, որը կիրառվում է առանձին մարմնի վրա, մարմնի C զանգվածի կենտրոնն ունի նույն արագացումը, ինչ որոշ (եկեք այն անվանենք համարժեք) նյութական կետ, որի վրա ազդում են նույն ուժերը. մարմինը, այսինքն.

Ընդհանուր առմամբ, ստացված ուժը կարող է ներկայացվել որպես գումար, որտեղ կախված է միայն և (շառավիղի վեկտորը և C կետի արագությունը), և - և մարմնի անկյունային արագությունից և նրա կողմնորոշումից:

Եթե Ֆ 2 = 0, ապա վերը նշված հարաբերությունը վերածվում է համարժեք նյութական կետի շարժման հավասարման։

Այս դեպքում մարմնի զանգվածի կենտրոնի շարժումը համարվում է անկախ մարմնի պտտվող շարժումից։ Այսպիսով, նյութական կետի մոդելի օգտագործման հնարավորությունը ստանում է մաթեմատիկական խիստ (և ոչ միայն էմպիրիկ) հիմնավորում։

Բնականաբար, գործնականում վիճակը Ֆ 2 = 0 հազվադեպ և սովորաբար Ֆ 2 No 0, բայց կարող է այնպես ստացվել Ֆ 2-ը փոքր-ինչ փոքր է համեմատած Ֆմեկ . Այնուհետև կարող ենք ասել, որ համարժեք նյութական կետի մոդելը որոշակի մոտավորություն է մարմնի շարժումը նկարագրելու համար: Նման մոտավորության ճշգրտության գնահատականը կարելի է ստանալ մաթեմատիկորեն, և եթե այդ գնահատականը ընդունելի է պարզվում «սպառողի» համար, ապա մարմնի փոխարինումը համարժեք նյութական կետով ընդունելի է, այլապես նման փոխարինումը կհանգեցնի. նշանակալի սխալներ.

Դա կարող է տեղի ունենալ նաև այն ժամանակ, երբ մարմինը շարժվում է առաջ և կինեմատիկայի տեսանկյունից այն կարող է «փոխարինվել» ինչ-որ համարժեք կետով։

Բնականաբար, նյութական կետի մոդելը հարմար չէ այնպիսի հարցերին պատասխանելու համար, ինչպիսիք են՝ «ինչու՞ է Լուսինը նայում Երկրին իր միայն մեկ կողմով»: Նմանատիպ երեւույթները կապված են մարմնի պտտվող շարժման հետ։

Վիտալի Սամսոնով

Սահմանում

Նյութական կետը մակրոսկոպիկ մարմին է, որի չափերը, ձևը, պտույտը և ներքին կառուցվածքը կարող են անտեսվել իր շարժումը նկարագրելիս:

Հարցը, թե արդյոք տվյալ մարմինը կարող է դիտարկվել որպես նյութական կետ, կախված է ոչ թե այս մարմնի մեծությունից, այլ լուծվող խնդրի պայմաններից։ Օրինակ, Երկրի շառավիղը շատ ավելի փոքր է, քան Երկրից Արեգակ հեռավորությունը, և նրա ուղեծրային շարժումը կարելի է լավ նկարագրել որպես Երկրի զանգվածին հավասար զանգված ունեցող նյութական կետի շարժում և գտնվում է դրա մեջ։ կենտրոն. Այնուամենայնիվ, երբ հաշվի ենք առնում Երկրի ամենօրյա շարժումը սեփական առանցքի շուրջ, այն նյութական կետով փոխարինելը իմաստ չունի։ Նյութական կետի մոդելի կիրառելիությունը կոնկրետ մարմնի վրա կախված է ոչ այնքան բուն մարմնի չափսից, որքան նրա շարժման պայմաններից։ Մասնավորապես, փոխակերպական շարժման ժամանակ համակարգի զանգվածի կենտրոնի շարժման թեորեմի համաձայն, ցանկացած կոշտ մարմին կարելի է համարել նյութական կետ, որի դիրքը համընկնում է մարմնի զանգվածի կենտրոնի հետ։

Ժամանակի ցանկացած պահի նյութական կետի զանգվածը, դիրքը, արագությունը և որոշ այլ ֆիզիկական հատկություններ լիովին որոշում են նրա վարքը:

Նյութական կետի դիրքը տարածության մեջ սահմանվում է որպես երկրաչափական կետի դիրք: Դասական մեխանիկայի մեջ նյութական կետի զանգվածը ենթադրվում է ժամանակի մեջ հաստատուն և անկախ նրա շարժման և այլ մարմինների հետ փոխազդեցության որևէ հատկանիշից։ Դասական մեխանիկայի կառուցման աքսիոմատիկ մոտեցման մեջ որպես աքսիոմներից մեկն ընդունված է հետևյալը.

Աքսիոմա

Նյութական կետը երկրաչափական կետ է, որը կապված է սկալարի հետ, որը կոչվում է զանգված. Ենթադրվում է, որ զանգվածը հաստատուն է՝ անկախ կետի դիրքից տարածության կամ ժամանակի մեջ:

Մեխանիկական էներգիան նյութական կետով կարող է պահպանվել միայն տարածության մեջ դրա շարժման կինետիկ էներգիայի և (կամ) դաշտի հետ փոխազդեցության պոտենցիալ էներգիայի տեսքով։ Սա ինքնաբերաբար նշանակում է, որ նյութական կետն ընդունակ չէ դեֆորմացման (միայն բացարձակ կոշտ մարմինը կարելի է անվանել նյութական կետ) և պտտվել իր առանցքի շուրջ և փոխվել այս առանցքի ուղղությամբ տարածության մեջ: Միևնույն ժամանակ, չափազանց լայնորեն կիրառվում է նյութական կետով նկարագրված մարմնի շարժման մոդելը, որը բաղկացած է պտտման ակնթարթային կենտրոնից և Էյլերի երկու անկյունից, որոնք սահմանում են այս կետը կենտրոնի հետ կապող գծի ուղղությունը փոխելը։ մեխանիկայի բազմաթիվ ճյուղերում։

Իրական մարմինների շարժման օրենքներն ուսումնասիրելու մեթոդը՝ իդեալական մոդելի՝ նյութական կետի, շարժման ուսումնասիրությամբ, մեխանիկայի մեջ հիմնականն է։ Ցանկացած մակրոսկոպիկ մարմին կարող է ներկայացվել որպես g փոխազդող նյութական կետերի մի շարք, որոնց զանգվածները հավասար են նրա մասերի զանգվածին։ Այս մասերի շարժման ուսումնասիրությունը կրճատվում է նյութական կետերի շարժման ուսումնասիրությամբ։

Նյութական կետ հասկացության կիրառման սահմանափակումները երևում են այս օրինակից. բարձր ջերմաստիճանի հազվադեպ գազերում յուրաքանչյուր մոլեկուլի չափը շատ փոքր է մոլեկուլների միջև բնորոշ հեռավորության համեմատ: Թվում է, թե դրանք կարելի է անտեսել և մոլեկուլը նյութական կետ համարել։ Սակայն դա միշտ չէ, որ մոլեկուլի թրթռումները և պտույտները մոլեկուլի «ներքին էներգիայի» կարևոր ջրամբար են, որի «տարողությունը» որոշվում է մոլեկուլի չափերով, կառուցվածքով և քիմիական հատկություններով։ Լավ մոտավորությամբ, մոնատոմային մոլեկուլը (իներտ գազեր, մետաղական գոլորշիներ և այլն) երբեմն կարող է դիտվել որպես նյութական կետ, բայց նույնիսկ այդպիսի մոլեկուլներում բավական բարձր ջերմաստիճանում նկատվում է մոլեկուլային բախումների հետևանքով էլեկտրոնային թաղանթների գրգռում, որը հետևում է. արտանետմամբ։

Վարժություն 1

ա) ավտոտնակ մտնող մեքենա.

բ) մեքենա Վորոնեժ-Ռոստով մայրուղու վրա:

ա) ավտոտնակ մտնող մեքենան չի կարող դիտվել որպես նյութական կետ, քանի որ այս պայմաններում մեքենայի չափսերը նշանակալի են.

բ) Վորոնեժ-Ռոստով մայրուղու վրա գտնվող մեքենան կարող է ընկալվել որպես նյութական կետ, քանի որ մեքենայի չափսերը շատ ավելի փոքր են, քան քաղաքների միջև հեռավորությունը:

Կարելի՞ է այն որպես նյութական կետ ընդունել.

ա) տղա, ով դպրոցից տուն է գնում 1 կմ.

բ) վարժություններ կատարող տղա.

ա) Երբ տղան, վերադառնալով դպրոցից, քայլում է 1 կմ հեռավորություն դեպի տուն, ապա այս շարժման մեջ գտնվող տղան կարելի է համարել նյութական կետ, քանի որ նրա չափերը փոքր են՝ համեմատած իր քայլած տարածության հետ։

բ) երբ նույն տղան առավոտյան վարժություններ է անում, ապա նա չի կարող նյութական կետ համարվել։

Նյութական կետ

Նյութական կետ(մասնիկ) - մեխանիկայի ամենապարզ ֆիզիկական մոդելը - իդեալական մարմին, որի չափերը հավասար են զրոյի, կարելի է նաև մարմնի չափերը համարել անսահման փոքր՝ համեմատած այլ չափերի կամ հեռավորությունների հետ՝ խնդրի ենթադրությունների շրջանակներում։ ուսումնասիրություն. Նյութական կետի դիրքը տարածության մեջ սահմանվում է որպես երկրաչափական կետի դիրք:

Գործնականում նյութական կետ հասկացվում է որպես զանգված ունեցող մարմին, որի չափն ու ձևը կարելի է անտեսել այս խնդիրը լուծելիս։

Մարմնի ուղղագիծ շարժման դեպքում նրա դիրքը որոշելու համար բավարար է մեկ կոորդինատային առանցք։

Առանձնահատկություններ

Նյութական կետի զանգվածը, դիրքը և արագությունը ժամանակի ցանկացած կոնկրետ պահին լիովին որոշում են նրա վարքը և ֆիզիկական հատկությունները:

Հետեւանքները

Մեխանիկական էներգիան նյութական կետով կարող է պահպանվել միայն տարածության մեջ դրա շարժման կինետիկ էներգիայի և (կամ) դաշտի հետ փոխազդեցության պոտենցիալ էներգիայի տեսքով: Սա ինքնաբերաբար նշանակում է, որ նյութական կետն ընդունակ չէ դեֆորմացման (միայն բացարձակ կոշտ մարմինը կարելի է անվանել նյութական կետ) և պտտվել իր առանցքի շուրջ և փոխվել այս առանցքի ուղղությամբ տարածության մեջ: Միևնույն ժամանակ, մարմնի շարժման մոդելը, որը նկարագրված է նյութական կետով, որը բաղկացած է պտտման ինչ-որ ակնթարթային կենտրոնից և երկու Էյլերի անկյուններից, որոնք սահմանում են այս կետը կենտրոնի հետ կապող գծի ուղղությունը փոխելու մեջ, չափազանց լայն է: օգտագործվում է մեխանիկայի բազմաթիվ ճյուղերում։

Սահմանափակումներ

Նյութական կետ հասկացության կիրառման սահմանափակումները երևում են այս օրինակից. բարձր ջերմաստիճանի հազվադեպ գազերում յուրաքանչյուր մոլեկուլի չափը շատ փոքր է մոլեկուլների միջև բնորոշ հեռավորության համեմատ: Թվում է, թե դրանք կարելի է անտեսել և մոլեկուլը նյութական կետ համարել։ Սակայն դա միշտ չէ, որ մոլեկուլի թրթռումները և պտույտները մոլեկուլի «ներքին էներգիայի» կարևոր ջրամբար են, որի «տարողությունը» որոշվում է մոլեկուլի չափերով, կառուցվածքով և քիմիական հատկություններով։ Լավ մոտավորությամբ, մոնատոմային մոլեկուլը (իներտ գազեր, մետաղական գոլորշիներ և այլն) երբեմն կարող է դիտվել որպես նյութական կետ, բայց նույնիսկ այդպիսի մոլեկուլներում բավականաչափ բարձր ջերմաստիճանում նկատվում է էլեկտրոնային թաղանթների գրգռում մոլեկուլային բախումների հետևանքով. արտանետմամբ։

Նշումներ

Վիքիմեդիա հիմնադրամ. 2010 թ .

• մեխանիկական շարժում
• Բացարձակ կոշտ մարմին

Տեսեք, թե ինչ է «Նյութական կետը» այլ բառարաններում.

ՆՅՈՒԹԱԿԱՆ ԿԵՏզանգվածով կետ է։ Մեխանիկայի մեջ նյութական կետ հասկացությունն օգտագործվում է այն դեպքերում, երբ մարմնի չափերն ու ձևը դեր չեն խաղում նրա շարժումը ուսումնասիրելու համար, այլ կարևոր է միայն զանգվածը։ Գրեթե ցանկացած մարմին կարելի է համարել նյութական կետ, եթե ... ... Մեծ Հանրագիտարանային բառարան

ՆՅՈՒԹԱԿԱՆ ԿԵՏ- մեխանիկայի մեջ ներդրված հասկացություն առարկան նշանակելու համար, որը համարվում է զանգված ունեցող կետ: M. t-ի դիրքը աջ կողմում սահմանվում է որպես երկրաչափական դիրք: կետերը, ինչը մեծապես հեշտացնում է մեխանիկայի խնդիրների լուծումը։ Գործնականում մարմինը կարելի է համարել ... ... Ֆիզիկական հանրագիտարան

նյութական կետ- Զանգվածով կետ: [Առաջարկվող տերմինների ժողովածու. Թողարկում 102. Տեսական մեխանիկա. ԽՍՀՄ ԳԱ. Գիտատեխնիկական տերմինաբանության կոմիտե. 1984] Թեմաներ տեսական մեխանիկա EN մասնիկը DE materialle Punkt FR կետի նյութ… Տեխնիկական թարգմանչի ձեռնարկ

ՆՅՈՒԹԱԿԱՆ ԿԵՏ Ժամանակակից հանրագիտարան

ՆՅՈՒԹԱԿԱՆ ԿԵՏ- Մեխանիկայի մեջ՝ անսահման փոքր մարմին: Ռուսերենում ներառված օտար բառերի բառարան. Չուդինով Ա.Ն., 1910 ... Ռուսաց լեզվի օտար բառերի բառարան

Նյութական կետ- ՆՅՈՒԹԱԿԱՆ ԿԵՏ, հասկացություն, որը ներդրվել է մեխանիկայի մեջ՝ մարմնի նշանակման համար, որի չափն ու ձևը կարելի է անտեսել։ Նյութական կետի դիրքը տարածության մեջ սահմանվում է որպես երկրաչափական կետի դիրք: Մարմինը կարելի է համարել նյութական ... ... Պատկերազարդ հանրագիտարանային բառարան

նյութական կետ- մեխանիկայի մեջ ներդրված հասկացություն անսահման փոքր չափի, զանգված ունեցող օբյեկտի համար: Նյութական կետի դիրքը տարածության մեջ սահմանվում է որպես երկրաչափական կետի դիրք, որը հեշտացնում է մեխանիկայի խնդիրների լուծումը։ Գրեթե ցանկացած մարմին կարող է ... Հանրագիտարանային բառարան

Նյութական կետ- զանգվածով երկրաչափական կետ; նյութական կետը նյութական մարմնի վերացական պատկերն է, որն ունի զանգված և չունի չափսեր... Ժամանակակից բնական գիտության սկիզբը

նյութական կետ- materialusis taškas statusas T sritis fizika atitikmenys՝ angl. զանգվածային կետ; նյութական կետ vok. Massenpunkt, մ; materieller Punkt, m rus. նյութական կետ, f; կետային զանգված, ֆպրանկ. կետային զանգված, մ; կետ matériel, m … Fizikos terminų žodynas

նյութական կետ- Զանգվածով կետ ... Պոլիտեխնիկական տերմինաբանական բացատրական բառարան

Գրքեր

• Սեղանների հավաքածու. Ֆիզիկա. 9-րդ դասարան (20 աղյուսակ), . Ուսումնական ալբոմ 20 թերթից. Նյութական կետ. շարժվող մարմնի կոորդինատները. Արագացում. Նյուտոնի օրենքները. Համընդհանուր ձգողության օրենքը. Ուղղագիծ և կորագիծ շարժում: Մարմնի շարժումները երկայնքով...

Ֆիզիկայի յոթերորդ դասարանից մենք հիշում ենք, որ մարմնի մեխանիկական շարժումը նրա շարժումն է ժամանակի մեջ այլ մարմինների նկատմամբ։ Նման տեղեկատվության հիման վրա կարելի է ենթադրել մարմնի շարժը հաշվելու անհրաժեշտ գործիքների հավաքածու։

Նախ, մեզ պետք է մի բան, որի հետ կապված մենք կանենք մեր հաշվարկները։ Հաջորդը, մենք պետք է պայմանավորվենք, թե ինչպես ենք որոշելու մարմնի դիրքը այս «ինչ-որ բանի» նկատմամբ: Եվ վերջապես, դուք պետք է ինչ-որ կերպ շտկեք ժամանակը: Այսպիսով, հաշվարկելու համար, թե մարմինը կոնկրետ պահին որտեղ կլինի, մեզ անհրաժեշտ է հղման շրջանակ:

Հղման շրջանակը ֆիզիկայում

Ֆիզիկայի մեջ հղման համակարգը տեղեկատու մարմնի, կոորդինատային համակարգի, ինչպես նաև ժամանակի չափման ժամացույցի կամ այլ սարքի մի շարք է: Միևնույն ժամանակ, պետք է միշտ հիշել, որ ցանկացած հղման շրջանակ պայմանական է և հարաբերական։ Միշտ հնարավոր է ընդունել մեկ այլ հղման շրջանակ, որի նկատմամբ ցանկացած շարժում կունենա բոլորովին այլ բնութագրեր։

Հարաբերականությունը, ընդհանուր առմամբ, կարևոր ասպեկտ է, որը պետք է հաշվի առնել ֆիզիկայի գրեթե ցանկացած հաշվարկում: Օրինակ, շատ դեպքերում մենք հեռու ենք շարժվող մարմնի ճշգրիտ կոորդինատները ցանկացած պահի որոշելուց:

Մասնավորապես, մենք չենք կարող ժամացույցներով դիտորդներ տեղադրել ամեն հարյուր մետրը Մոսկվայից Վլադիվոստոկ երկաթգծի երկայնքով։ Այս դեպքում մենք հաշվարկում ենք մարմնի արագությունը և գտնվելու վայրը մոտավորապես որոշակի ժամանակահատվածի համար։

Մի քանի հարյուր կամ հազարավոր կիլոմետր երկարությամբ երթուղու վրա գնացքի գտնվելու վայրը որոշելիս մեզ չի հետաքրքրում մինչև մեկ մետրի ճշգրտությունը։ Դրա համար ֆիզիկայում մոտարկումներ կան։ Այդպիսի մոտարկումներից է «նյութական կետ» հասկացությունը։

Նյութական կետը ֆիզիկայում

Ֆիզիկայի նյութական կետը նշանակում է մարմին, այն դեպքերում, երբ դրա չափը և ձևը կարող են անտեսվել: Ենթադրվում է, որ նյութական կետն ունի սկզբնական մարմնի զանգվածը։

Օրինակ, Նովոսիբիրսկից Նովոպոլոցկ թռչելու համար ինքնաթիռի ժամանակը հաշվարկելիս մենք չենք մտածում ինքնաթիռի չափի և ձևի մասին: Բավական է իմանալ, թե ինչ արագությամբ է այն զարգանում և քաղաքների միջև հեռավորությունը։ Այն դեպքում, երբ մենք պետք է հաշվարկենք քամու դիմադրությունը որոշակի բարձրության և որոշակի արագության վրա, ապա մենք չենք կարող անել առանց նույն ինքնաթիռի ձևի և չափերի ճշգրիտ իմացության:

Գրեթե ցանկացած մարմին կարելի է նյութական կետ համարել կամ այն ​​դեպքում, երբ մարմնի անցած տարածությունը մեծ է իր չափերի համեմատ, կամ երբ մարմնի բոլոր կետերը շարժվում են նույն կերպ։ Օրինակ, մի մեքենա, որը խանութից մի քանի մետր ճանապարհ է անցել դեպի խաչմերուկ, բավականին համեմատելի է այս հեռավորության հետ: Բայց նույնիսկ նման իրավիճակում դա կարելի է նյութական կետ համարել, քանի որ մեքենայի բոլոր մասերը շարժվել են նույն ճանապարհով և նույն հեռավորության վրա։

Բայց այն դեպքում, երբ պետք է նույն մեքենան տեղավորել ավտոտնակում, դա այլեւս նյութական կետ չի կարող համարվել։ Պետք է հաշվի առնել դրա չափն ու ձևը։ Սրանք նաև օրինակներ են, երբ անհրաժեշտ է հաշվի առնել հարաբերականությունը, այսինքն՝ կոնկրետ հաշվարկների նկատմամբ։

Մարմնի մեխանիկական շարժումը ժամանակի ընթացքում տարածության մեջ նրա դիրքի փոփոխությունն է այլ մարմինների նկատմամբ։ Նա ուսումնասիրում է մեխանիկի մարմինների շարժումը։ Բացարձակ կոշտ մարմնի շարժումը (որը չի դեֆորմացվում շարժման և փոխազդեցության ժամանակ), որտեղ նրա բոլոր կետերը ժամանակի տվյալ պահին շարժվում են նույն կերպ, կոչվում է թարգմանական շարժում, այն նկարագրելու համար անհրաժեշտ և բավարար է. նկարագրել մարմնի մեկ կետի շարժումը. Շարժումը, երբ մարմնի բոլոր կետերի հետագծերը շրջաններ են՝ կենտրոնացած մեկ ուղիղ գծի վրա, և շրջանագծերի բոլոր հարթությունները ուղղահայաց են այս ուղիղ գծին, կոչվում է պտտվող շարժում։ Այն մարմինը, որի ձևն ու չափերը կարող են անտեսվել տվյալ պայմաններում, կոչվում է նյութական կետ: Սա անտեսում է

Թույլատրելի է կրճատում կատարել, երբ մարմնի չափերը փոքր են՝ համեմատած նրա անցած տարածության կամ տվյալ մարմնի՝ այլ մարմինների հեռավորության հետ։ Մարմնի շարժումը նկարագրելու համար անհրաժեշտ է ցանկացած պահի իմանալ դրա կոորդինատները: Սա մեխանիկայի հիմնական խնդիրն է։

2. Շարժման հարաբերականություն. Հղման համակարգ. Միավորներ.

Նյութական կետի կոորդինատները որոշելու համար անհրաժեշտ է ընտրել հղման մարմին և դրա հետ կապել կոորդինատային համակարգ և սահմանել ժամանակի հղումի սկզբնաղբյուրը։ Կոորդինատային համակարգը և ժամանակի հղման ծագման նշումը կազմում են այն հղման համակարգը, որի նկատմամբ դիտարկվում է մարմնի շարժումը: Համակարգը պետք է շարժվի հաստատուն արագությամբ (կամ լինի հանգստի վիճակում, ինչը ընդհանուր առմամբ նույնն է): Մարմնի հետագիծը, անցած հեռավորությունը և տեղաշարժը կախված են հղման համակարգի ընտրությունից, այսինքն. մեխանիկական շարժումը հարաբերական է. Երկարության միավորը մետրն է, որը լույսի անցած ճանապարհն է վակուումում վայրկյաններով։ Երկրորդը ժամանակի միավոր է, որը հավասար է ցեզիում-133 ատոմի ճառագայթման ժամանակաշրջաններին:

3. Հետագիծ. Ճանապարհ և շարժում. Ակնթարթային արագություն.

Մարմնի հետագիծը տարածության մեջ շարժվող նյութական կետով նկարագրված գիծ է։ Ճանապարհ - հետագծի հատվածի երկարությունը նյութական կետի սկզբնականից մինչև վերջնական տեղաշարժը: Շառավիղի վեկտոր - տարածության սկզբնաղբյուրը և կետը կապող վեկտոր: Տեղաշարժը վեկտոր է, որը կապում է ժամանակի ընթացքում անցած հետագծի հատվածի սկզբի և վերջի կետերը: Արագությունը ֆիզիկական մեծություն է, որը բնութագրում է շարժման արագությունն ու ուղղությունը տվյալ պահին։ Միջին արագությունը սահմանվում է որպես. Միջին գետնի արագությունը հավասար է մարմնի անցած ուղու հարաբերակցությանը որոշակի ժամանակահատվածում այս միջակայքին: . Ակնթարթային արագությունը (վեկտոր) շարժվող կետի շառավիղի վեկտորի առաջին ածանցյալն է։ . Ակնթարթային արագությունն ուղղված է շոշափելիորեն դեպի հետագիծ, միջին արագությունն ուղղված է սեկանտի երկայնքով: Ակնթարթային գետնի արագություն (սկալար) - ուղու առաջին ածանցյալը ժամանակի նկատմամբ, մեծությամբ հավասար է ակնթարթային արագությանը

4. Միատեսակ ուղղագիծ շարժում. Միատեսակ շարժման ժամանակ կինեմատիկական մեծությունների կախվածության սյուժեները:Արագությունների ավելացում.

Շարժումը հաստատուն մոդուլով և ուղղության արագությամբ կոչվում է միատեսակ ուղղագիծ շարժում: Միատեսակ ուղղագիծ շարժման դեպքում մարմինը անցնում է հավասար հեռավորություններ ժամանակի ցանկացած հավասար միջակայքում: Եթե ​​արագությունը հաստատուն է, ապա անցած ճանապարհը հաշվարկվում է որպես. Արագությունների գումարման դասական օրենքը ձևակերպված է հետևյալ կերպ. նյութական կետի արագությունը հենակետային համակարգի նկատմամբ, որպես հաստատուն, հավասար է շարժվող համակարգի կետի արագությունների և արագության վեկտորային գումարին. շարժվող համակարգի համեմատ ֆիքսվածի հետ:

5. Արագացում. Միատեսակ արագացված ուղղագիծ շարժում: Միատեսակ արագացված շարժման ժամանակ կինեմատիկական մեծությունների կախվածության գրաֆիկները:

Այն շարժումը, որի ժամանակ մարմինը անհավասար շարժումներ է կատարում ժամանակի հավասար ընդմիջումներով, կոչվում է անհավասար շարժում: Անհավասար թարգմանական շարժման դեպքում մարմնի արագությունը փոխվում է ժամանակի ընթացքում: Արագացումը (վեկտորը) ֆիզիկական մեծություն է, որը բնութագրում է արագության փոփոխության արագությունը բացարձակ արժեքով և ուղղությամբ։ Ակնթարթային արագացում (վեկտոր) - արագության առաջին ածանցյալը ժամանակի նկատմամբ: Միատեսակ արագացված է շարժումն արագացումով, մեծությամբ և ուղղությամբ հաստատուն: Միատեսակ արագացված շարժման ժամանակ արագությունը հաշվարկվում է որպես.

Այստեղից միատեսակ արագացված շարժումով ուղու բանաձևը ստացվում է որպես

Վավեր են նաև հավասարաչափ արագացված շարժման արագության և ուղու հավասարումներից ստացված բանաձևերը։

6. Մարմինների ազատ անկում. Ձգողության արագացում.

Մարմնի անկումը նրա շարժումն է ծանրության դաշտում (???) . Մարմինների անկումը վակուումում կոչվում է ազատ անկում։ Փորձնականորեն հաստատվել է, որ ազատ անկման ժամանակ մարմինները շարժվում են նույն կերպ՝ անկախ նրանց ֆիզիկական հատկանիշներից։ Այն արագացումը, որով մարմինները վակուումում ընկնում են Երկիր, կոչվում է ազատ անկման արագացում և նշվում է.

7. Միատեսակ շարժում շրջանագծով. Արագացում շրջանագծով մարմնի միատեսակ շարժման ժամանակ (կենտրոնաձև արագացում)

Հետագծի բավական փոքր հատվածի ցանկացած շարժում մոտավորապես կարելի է դիտարկել որպես միատարր շարժում շրջանագծի երկայնքով: Շրջանակում միատեսակ շարժման գործընթացում արագության արժեքը մնում է հաստատուն, իսկ արագության վեկտորի ուղղությունը փոխվում է։<рисунок>.. Արագացման վեկտորը շրջանագծի երկայնքով շարժվելիս ուղղված է արագության վեկտորին ուղղահայաց (ուղղված շոշափելի), շրջանագծի կենտրոնին: Ժամանակային միջակայքը, որի ընթացքում մարմինը շրջանագծով կատարում է ամբողջական պտույտ, կոչվում է շրջան։ . Ժամկետի փոխադարձությունը, որը ցույց է տալիս պտույտների քանակը ժամանակի միավորի վրա, կոչվում է հաճախականություն: Կիրառելով այս բանաձևերը՝ մենք կարող ենք եզրակացնել, որ կամ . Անկյունային արագությունը (պտտման արագությունը) սահմանվում է որպես . Մարմնի բոլոր կետերի անկյունային արագությունը նույնն է և բնութագրում է պտտվող մարմնի շարժումը որպես ամբողջություն։ Այս դեպքում մարմնի գծային արագությունն արտահայտվում է որպես , իսկ արագացումը՝ որպես ։

Շարժումների անկախության սկզբունքը մարմնի ցանկացած կետի շարժումը համարում է երկու շարժումների գումար՝ թարգմանական և պտտվող։

8. Նյուտոնի առաջին օրենքը. Իներցիոն հղման համակարգ.

Արտաքին ազդեցության բացակայության դեպքում մարմնի արագությունը պահպանելու երեւույթը կոչվում է իներցիա։ Նյուտոնի առաջին օրենքը, որը նաև հայտնի է որպես իներցիայի օրենք, ասում է. «Կան հղման այնպիսի շրջանակներ, որոնց նկատմամբ հետզհետե շարժվող մարմինները պահում են իրենց արագությունը հաստատուն, եթե այլ մարմիններ չեն գործում դրանց վրա»: Հղման շրջանակները, որոնց նկատմամբ արտաքին ազդեցության բացակայության դեպքում մարմինները շարժվում են ուղիղ գծով և միատեսակ, կոչվում են հղման իներցիոն համակարգ: Երկրի հետ կապված տեղեկատու համակարգերը համարվում են իներցիոն՝ պայմանով, որ երկրի պտույտը անտեսված է:

9. Զանգվածային. Ուժ. Նյուտոնի երկրորդ օրենքը. Ուժերի կազմը. Ծանրության կենտրոն.

Մարմնի արագությունը փոխելու պատճառը միշտ նրա փոխազդեցությունն է այլ մարմինների հետ։ Երբ երկու մարմին փոխազդում են, արագությունները միշտ փոխվում են, այսինքն. ձեռք են բերվել արագացուցիչներ. Երկու մարմինների արագացումների հարաբերակցությունը նույնն է ցանկացած փոխազդեցության դեպքում։ Մարմնի հատկությունը, որից նրա արագացումը կախված է այլ մարմինների հետ փոխազդեցությունից, կոչվում է իներցիա։ Իներցիայի քանակական չափանիշը մարմնի քաշն է: Փոխազդող մարմինների զանգվածների հարաբերակցությունը հավասար է արագացման մոդուլների հակադարձ հարաբերակցությանը։ Նյուտոնի երկրորդ օրենքը կապ է հաստատում շարժման կինեմատիկական հատկանիշի՝ արագացման և փոխազդեցության դինամիկ բնութագրիչների՝ ուժերի միջև։ , կամ, ավելի ճիշտ, , այսինքն. Նյութական կետի իմպուլսի փոփոխության արագությունը հավասար է դրա վրա ազդող ուժին։ Մի մարմնի վրա մի քանի ուժերի միաժամանակյա ազդեցությամբ մարմինը շարժվում է արագացումով, որն այն արագացումների վեկտորային գումարն է, որը կառաջանար այդ ուժերից յուրաքանչյուրի ազդեցությամբ առանձին։ Մարմնի վրա ազդող ուժերը, կիրառված մեկ կետի վրա, գումարվում են վեկտորների գումարման կանոնով։ Այս դրույթը կոչվում է ուժերի գործողության անկախության սկզբունք։ Զանգվածի կենտրոնը կոշտ մարմնի այնպիսի կետ է կամ կոշտ մարմինների համակարգ, որը շարժվում է նույն կերպ, ինչ նյութական կետը, որի զանգվածը հավասար է ամբողջ համակարգի զանգվածների գումարին, որի վրա ազդում է. նույն արդյունքի ուժը, ինչ մարմինը: . Ժամանակի ընթացքում ինտեգրելով այս արտահայտությունը՝ կարելի է ստանալ զանգվածի կենտրոնի կոորդինատների արտահայտություններ։ Ծանրության կենտրոնը տարածության ցանկացած դիրքում այս մարմնի մասնիկների վրա ազդող բոլոր ծանրության ուժերի արդյունքի կիրառման կետն է: Եթե ​​մարմնի գծային չափերը փոքր են Երկրի չափի համեմատ, ապա զանգվածի կենտրոնը համընկնում է ծանրության կենտրոնի հետ։ Ծանրության կենտրոնով անցնող ցանկացած առանցքի շուրջ տարրական ծանրության ուժերի մոմենտների գումարը հավասար է զրոյի:

10. Նյուտոնի երրորդ օրենքը.

Երկու մարմինների ցանկացած փոխազդեցության դեպքում ձեռք բերված արագացումների մոդուլների հարաբերակցությունը հաստատուն է և հավասար է զանգվածների հակադարձ հարաբերակցությանը։ Որովհետեւ երբ մարմինները փոխազդում են, արագացման վեկտորներն ունեն հակառակ ուղղություն, մենք կարող ենք դա գրել . Ըստ Նյուտոնի երկրորդ օրենքի՝ առաջին մարմնի վրա ազդող ուժն է, իսկ երկրորդի վրա։ Այս կերպ, . Նյուտոնի երրորդ օրենքը կապված է այն ուժերի հետ, որոնցով մարմինները գործում են միմյանց վրա: Եթե ​​երկու մարմին փոխազդում են միմյանց հետ, ապա նրանց միջև առաջացող ուժերը կիրառվում են տարբեր մարմինների վրա, մեծությամբ հավասար են, ուղղությամբ հակառակ, գործում են նույն ուղիղ գծով և ունեն նույն բնույթը։

11. Էլաստիկության ուժեր. Հուկի օրենքը.

Մարմնի դեֆորմացիայից առաջացող և այդ դեֆորմացիայի ժամանակ մարմնի մասնիկների տեղաշարժին հակառակ ուղղությամբ ուղղված ուժը կոչվում է առաձգական ուժ։ Ձողի հետ փորձերը ցույց են տվել, որ մարմնի չափերի համեմատ փոքր դեֆորմացիաների դեպքում առաձգական ուժի մոդուլն ուղիղ համեմատական ​​է ձողի ազատ ծայրի տեղաշարժի վեկտորի մոդուլին, որը նախագծման մեջ նման է . Այս հարաբերությունը հաստատել է Ռ.Հուկը, նրա օրենքը ձևակերպված է հետևյալ կերպ. դեֆորմացիա. Գործակից կկոչվում է մարմնի կոշտություն և կախված է մարմնի ձևից և նյութից: Այն արտահայտվում է նյուտոններով մեկ մետրի համար։ Առաձգական ուժերը պայմանավորված են էլեկտրամագնիսական փոխազդեցությամբ:

12. Շփման ուժեր, սահող շփման գործակից. Մածուցիկ շփում (???)

Այն ուժը, որն առաջանում է մարմինների փոխազդեցության սահմանին, մարմինների հարաբերական շարժման բացակայության դեպքում, կոչվում է ստատիկ շփման ուժ։ Շփման ստատիկ ուժը բացարձակ արժեքով հավասար է արտաքին ուժին, որն ուղղված է մարմինների շփման մակերեսին շոշափող և ուղղությամբ հակառակ դրան: Մի մարմնի միատեսակ շարժումով մյուսի մակերևույթի վրա արտաքին ուժի ազդեցությամբ մարմնի վրա գործում է մի ուժ, որը բացարձակ արժեքով հավասար է շարժիչ ուժին և հակառակ ուղղությամբ։ Այս ուժը կոչվում է սահող շփման ուժ։ Սահող շփման ուժի վեկտորն ուղղված է արագության վեկտորի դեմ, ուստի այդ ուժը միշտ հանգեցնում է մարմնի հարաբերական արագության նվազմանը։ Շփման ուժերը, ինչպես նաև առաձգականության ուժը, ունեն էլեկտրամագնիսական բնույթ և առաջանում են շփվող մարմինների ատոմների էլեկտրական լիցքերի փոխազդեցությունից։ Փորձնականորեն հաստատվել է, որ ստատիկ շփման ուժի մոդուլի առավելագույն արժեքը համաչափ է ճնշման ուժին: Նաև ստատիկ շփման ուժի և սահող շփման ուժի առավելագույն արժեքը մոտավորապես հավասար են, ինչպես նաև շփման ուժերի և մարմնի ճնշման գործակիցները մակերեսի վրա:

13. Գրավիտացիոն ուժեր. Համընդհանուր ձգողության օրենքը. Ձգողականություն. Մարմնի քաշը.

Այն փաստից, որ մարմինները, անկախ իրենց զանգվածից, ընկնում են նույն արագությամբ, հետևում է, որ նրանց վրա ազդող ուժը համաչափ է մարմնի զանգվածին։ Այս ձգողական ուժը, որը գործում է Երկրի կողմից բոլոր մարմինների վրա, կոչվում է ձգողականություն: Ծանրության ուժը գործում է մարմինների միջև ցանկացած հեռավորության վրա: Բոլոր մարմինները ձգվում են միմյանց, ձգողության ուժը ուղիղ համեմատական ​​է զանգվածների արտադրյալին և հակադարձ համեմատական՝ նրանց միջև հեռավորության քառակուսուն։ Համընդհանուր ձգողականության ուժերի վեկտորներն ուղղված են մարմինների զանգվածի կենտրոնները միացնող ուղիղ գծի երկայնքով։ , G – գրավիտացիոն հաստատուն, հավասար է . Մարմնի կշիռն այն ուժն է, որով մարմինը, ձգողականության պատճառով, գործում է հենարանի վրա կամ ձգում է կախոցը։ Մարմնի քաշը բացարձակ արժեքով հավասար է, իսկ Նյուտոնի երրորդ օրենքի՝ հենարանի առաձգական ուժին հակառակ ուղղությամբ։ Ըստ Նյուտոնի երկրորդ օրենքի՝ եթե մարմնի վրա որևէ այլ ուժ չի գործում, ապա մարմնի ձգողության ուժը հավասարակշռվում է առաձգականության ուժով։ Արդյունքում մարմնի քաշը ֆիքսված կամ միատեսակ շարժվող հորիզոնական հենարանի վրա հավասար է ձգողության ուժին։ Եթե ​​հենարանը շարժվում է արագացումով, ապա ըստ Նյուտոնի երկրորդ օրենքի , որից բխում է. Սա նշանակում է, որ մարմնի քաշը, որի արագացման ուղղությունը համընկնում է ազատ անկման արագացման ուղղության հետ, փոքր է հանգստի վիճակում գտնվող մարմնի քաշից։

14. Մարմնի շարժումը ձգողականության ազդեցության տակ ուղղահայաց երկայնքով: Արհեստական ​​արբանյակների տեղաշարժ. Անկշռություն. Առաջին տիեզերական արագությունը.

Երկրի մակերեսին զուգահեռ մարմին նետելիս, որքան մեծ լինի սկզբնական արագությունը, այնքան մեծ կլինի թռիչքի հեռավորությունը: Բարձր արագության դեպքում անհրաժեշտ է հաշվի առնել նաև երկրի գնդաձևությունը, որն արտահայտվում է ձգողականության վեկտորի ուղղության փոփոխությամբ։ Արագության որոշակի արժեքով մարմինը կարող է շարժվել Երկրի շուրջը համընդհանուր ձգողականության ուժի ազդեցության տակ։ Այս արագությունը, որը կոչվում է առաջին տիեզերական արագություն, կարող է որոշվել շրջանագծով մարմնի շարժման հավասարումից։ Մյուս կողմից, Նյուտոնի երկրորդ օրենքից և համընդհանուր ձգողության օրենքից հետևում է, որ. Այսպիսով, հեռավորության վրա Ռզանգվածային երկնային մարմնի կենտրոնից Մառաջին տիեզերական արագությունը հավասար է. Երբ մարմնի արագությունը փոխվում է, նրա ուղեծրի ձևը շրջանագծից վերածվում է էլիպսի։ Երկրորդ տիեզերական արագությանը հասնելուց հետո ուղեծրին հավասար է պարաբոլիկ:

15. Մարմնի թափը. Իմպուլսի պահպանման օրենքը. Ռեակտիվ շարժիչ.

Համաձայն Նյուտոնի երկրորդ օրենքի՝ անկախ նրանից՝ մարմինը հանգստանում էր, թե շարժվում, նրա արագության փոփոխությունը կարող է տեղի ունենալ միայն այլ մարմինների հետ փոխազդեցության ժամանակ։ Եթե ​​զանգվածի մարմնի վրա մորոշ ժամանակով տուժ է գործում և նրա շարժման արագությունը փոխվում է մինչև , ապա մարմնի արագացումը հավասար է . Նյուտոնի երկրորդ օրենքի հիման վրա ուժը կարող է գրվել որպես. Այն ֆիզիկական մեծությունը, որը հավասար է ուժի արտադրյալին և դրա գործողության ժամանակին, կոչվում է ուժի իմպուլս։ Ուժի իմպուլսը ցույց է տալիս, որ կա մի մեծություն, որը հավասարապես փոխվում է բոլոր մարմինների համար նույն ուժերի ազդեցությամբ, եթե ուժի տեւողությունը նույնն է։ Այս արժեքը, որը հավասար է մարմնի զանգվածի և նրա շարժման արագության արտադրյալին, կոչվում է մարմնի իմպուլս։ Մարմնի իմպուլսի փոփոխությունը հավասար է այն ուժի իմպուլսին, որն առաջացրել է այս փոփոխությունը։Վերցնենք երկու մարմին՝ զանգվածներ և , շարժվող արագություններով և . Նյուտոնի երրորդ օրենքի համաձայն՝ մարմինների վրա դրանց փոխազդեցության ժամանակ ազդող ուժերը հավասար են բացարձակ արժեքով և հակառակ ուղղությամբ, այսինքն. դրանք կարող են նշանակվել որպես. Փոխազդեցության ընթացքում մոմենտի փոփոխությունների համար մենք կարող ենք գրել. Այս արտահայտություններից մենք ստանում ենք, որ , այսինքն՝ փոխազդեցությունից առաջ երկու մարմինների իմպուլսների վեկտորային գումարը հավասար է փոխազդեցությունից հետո իմպուլսների վեկտորային գումարին։ Ավելի ընդհանուր ձևով իմպուլսի պահպանման օրենքը հնչում է այսպես. Եթե, ապա:

16. Մեխանիկական աշխատանք. Ուժ. Կինետիկ և պոտենցիալ էներգիա:

աշխատանք ԲԱՅՑհաստատուն ուժը ֆիզիկական մեծություն է, որը հավասար է ուժի և տեղաշարժի մոդուլների արտադրյալին, որը բազմապատկվում է վեկտորների միջև անկյան կոսինուսով և. . Աշխատանքը սկալյար մեծություն է և կարող է բացասական լինել, եթե տեղաշարժի և ուժի վեկտորների միջև անկյունը մեծ է, քան . Աշխատանքի միավորը կոչվում է ջոուլ, 1 ջոուլը հավասար է 1 նյուտոն ուժի կատարած աշխատանքին, երբ դրա կիրառման կետը շարժվում է 1 մետրով։ Հզորությունը ֆիզիկական մեծություն է, որը հավասար է աշխատանքի հարաբերակցությանը այն ժամանակահատվածին, որի ընթացքում կատարվել է այս աշխատանքը: . Հզորության միավորը կոչվում է վտ, 1 վտ-ը հավասար է այն հզորությանը, որով 1 ջոուլի աշխատանքը կատարվում է 1 վայրկյանում։ Ենթադրենք, որ զանգվածի մարմնի վրա մգործում է մի ուժ (որն ընդհանուր առմամբ կարող է լինել մի քանի ուժերի արդյունք), որոնց ազդեցությամբ մարմինը շարժվում է վեկտորի ուղղությամբ։ Ուժի մոդուլը Նյուտոնի երկրորդ օրենքի համաձայն մա, իսկ տեղաշարժի վեկտորի մոդուլը կապված է արագացման և սկզբնական և վերջնական արագությունների հետ, ինչպես. Այստեղից ստացվում է աշխատելու բանաձևը . Այն ֆիզիկական մեծությունը, որը հավասար է մարմնի զանգվածի և արագության քառակուսու արտադրյալի կեսին, կոչվում է կինետիկ էներգիա: Մարմնի վրա կիրառվող արդյունքային ուժերի աշխատանքը հավասար է կինետիկ էներգիայի փոփոխությանը։ Ֆիզիկական մեծությունը, որը հավասար է մարմնի զանգվածի արտադրյալին ազատ անկման արագացման մոդուլի և այն բարձրության վրա, որին մարմինը բարձրանում է զրոյական պոտենցիալով մակերևույթից, կոչվում է մարմնի պոտենցիալ էներգիա: Պոտենցիալ էներգիայի փոփոխությունը բնութագրում է ձգողականության աշխատանքը մարմնի շարժման ժամանակ։ Այս աշխատանքը հավասար է պոտենցիալ էներգիայի փոփոխությանը, վերցված հակառակ նշանով։ Երկրի մակերեւույթից ներքեւ գտնվող մարմինը բացասական պոտենցիալ էներգիա ունի: Ոչ միայն բարձրացված մարմիններն ունեն պոտենցիալ էներգիա: Հաշվի առեք առաձգական ուժի աշխատանքը, երբ զսպանակը դեֆորմացվում է: Առաձգական ուժը ուղիղ համեմատական ​​է դեֆորմացմանը, և դրա միջին արժեքը հավասար կլինի , աշխատանքը հավասար է ուժի և դեֆորմացիայի արտադրյալին , կամ . Այն ֆիզիկական մեծությունը, որը հավասար է մարմնի կոշտության և դեֆորմացիայի քառակուսու արտադրյալի կեսին, կոչվում է դեֆորմացված մարմնի պոտենցիալ էներգիա: Պոտենցիալ էներգիայի կարևոր հատկանիշն այն է, որ մարմինը չի կարող տիրապետել այն առանց այլ մարմինների հետ փոխազդելու:

17. Էներգիայի պահպանման օրենքները մեխանիկայում.

Պոտենցիալ էներգիան բնութագրում է փոխազդող մարմինները, կինետիկը՝ շարժվող։ Եվ դա, և մյուսը առաջանում են մարմինների փոխազդեցության արդյունքում։ Եթե ​​մի քանի մարմիններ միմյանց հետ փոխազդում են միայն գրավիտացիոն ուժերի և առաձգական ուժերի միջոցով, և դրանց վրա արտաքին ուժեր չեն գործում (կամ դրանց արդյունքը զրո է), ապա մարմինների ցանկացած փոխազդեցության դեպքում առաձգական կամ գրավիտացիոն ուժերի աշխատանքը հավասար է փոփոխության։ պոտենցիալ էներգիայի մեջ, վերցված հակառակ նշանով: Միաժամանակ, ըստ կինետիկ էներգիայի թեորեմի (մարմնի կինետիկ էներգիայի փոփոխությունը հավասար է արտաքին ուժերի աշխատանքին), նույն ուժերի աշխատանքը հավասար է կինետիկ էներգիայի փոփոխությանը։ . Այս հավասարությունից հետևում է, որ փակ համակարգ կազմող մարմինների կինետիկ և պոտենցիալ էներգիաների գումարը, որոնք փոխազդում են միմյանց հետ ձգողականության և առաձգականության ուժերով, մնում է հաստատուն։ Մարմինների կինետիկ և պոտենցիալ էներգիաների գումարը կոչվում է ընդհանուր մեխանիկական էներգիա։ Գրավիտացիոն և առաձգական ուժերով միմյանց հետ փոխազդող մարմինների փակ համակարգի ընդհանուր մեխանիկական էներգիան մնում է անփոփոխ։ Ծանրության և առաձգականության ուժերի աշխատանքը մի կողմից հավասար է կինետիկ էներգիայի ավելացմանը, իսկ մյուս կողմից՝ պոտենցիալ էներգիայի նվազմանը, այսինքն՝ աշխատանքը հավասար է պտտվող էներգիային։ մի ձևից մյուսը.

18. Պարզ մեխանիզմներ (թեք հարթություն, լծակ, բլոկ) դրանց կիրառումը.

Թեք հարթությունը օգտագործվում է այնպես, որ մեծ զանգված ունեցող մարմինը կարող է շարժվել մարմնի քաշից շատ ավելի փոքր ուժի ազդեցությամբ։ Եթե ​​թեք հարթության անկյունը հավասար է a-ի, ապա մարմինը հարթության երկայնքով տեղափոխելու համար անհրաժեշտ է կիրառել ուժ, որը հավասար է . Այս ուժի հարաբերակցությունը մարմնի քաշին, անտեսելով շփման ուժը, հավասար է հարթության թեքության անկյան սինուսին։ Բայց ուժի ձեռքբերման դեպքում աշխատանքում շահ չկա, քանի որ ճանապարհը բազմապատկվում է. Այս արդյունքը էներգիայի պահպանման օրենքի հետևանք է, քանի որ ձգողականության աշխատանքը կախված չէ մարմնի բարձրացման հետագծից:

Լծակը գտնվում է հավասարակշռության մեջ, եթե այն ուժերի մոմենտը, որը պտտում է այն ժամացույցի սլաքի ուղղությամբ, հավասար է այն մոմենտին, որը պտտում է լծակը ժամացույցի սլաքի ուղղությամբ: Եթե ​​լծակի վրա կիրառվող ուժերի վեկտորների ուղղությունները ուղղահայաց են ուժերի կիրառման կետերը և պտտման առանցքը միացնող ամենակարճ ուղիղ գծերին, ապա հավասարակշռության պայմանները ձև են ստանում։ Եթե, ապա լծակն ապահովում է ուժի ավելացում: Ուժի ձեռքբերումը աշխատանքում շահույթ չի տալիս, քանի որ երբ պտտվում է a անկյան միջով, ուժը գործում է, և ուժը գործում է: Որովհետեւ ըստ պայմանի , ապա .

Բլոկը թույլ է տալիս փոխել ուժի ուղղությունը: Անշարժ բլոկի տարբեր կետերի վրա կիրառվող ուժերի ուսերը նույնն են, և, հետևաբար, անշարժ բլոկը ուժի ավելացում չի տալիս: Շարժական բլոկի օգնությամբ բեռ բարձրացնելիս ամրության կրկնակի ավելացում է ստացվում, քանի որ. ձգողականության թեւը մալուխի լարվածության թևի կեսն է: Բայց մալուխը երկարությամբ քաշելիս լբեռը բարձրանում է լ/2Հետևաբար, ֆիքսված բլոկը նույնպես շահույթ չի տալիս աշխատանքում:

19. Ճնշում. Պասկալի օրենքը հեղուկների և գազերի համար.

Ֆիզիկական մեծությունը, որը հավասար է մակերևույթին ուղղահայաց գործող ուժի և այս մակերեսի տարածքի հարաբերակցությանը, կոչվում է ճնշում: Ճնշման միավորը պասկալն է, որը հավասար է 1 նյուտոն ուժի ճնշմանը 1 քառակուսի մետր տարածքի վրա։ Բոլոր հեղուկներն ու գազերը փոխանցում են իրենց վրա առաջացած ճնշումը բոլոր ուղղություններով։

20. Հաղորդակցող անոթներ. Հիդրավլիկ մամուլ. Մթնոլորտային ճնշում. Բեռնուլիի հավասարումը.

Գլանաձև անոթում ճնշման ուժը նավի հատակին հավասար է հեղուկ սյունակի քաշին: Ճնշումը նավի հատակին է , որտեղից էլ ճնշումը խորության վրա հհավասար է . Նույն ճնշումը գործում է նավի պատերի վրա։ Նույն բարձրության վրա հեղուկի ճնշումների հավասարությունը հանգեցնում է նրան, որ ցանկացած ձևի հաղորդակցվող անոթներում հանգստի վիճակում միատարր հեղուկի ազատ մակերեսները նույն մակարդակի վրա են (աննշան փոքր մազանոթային ուժերի դեպքում): Անհամասեռ հեղուկի դեպքում ավելի խիտ հեղուկի սյունակի բարձրությունը փոքր կլինի ավելի քիչ խիտ հեղուկի բարձրությունից: Հիդրավլիկ մեքենան աշխատում է Պասկալի օրենքի հիման վրա։ Այն բաղկացած է երկու հաղորդակցվող անոթներից, որոնք փակված են տարբեր տարածքների մխոցներով։ Մեկ մխոցի վրա արտաքին ուժի առաջացրած ճնշումը, համաձայն Պասկալի օրենքի, փոխանցվում է երկրորդ մխոցին։ . Հիդրավլիկ մեքենան ուժի ավելացում է տալիս այնքան անգամ, որքան նրա մեծ մխոցի մակերեսն ավելի մեծ է, քան փոքրի մակերեսը:

Անսեղմվող հեղուկի անշարժ շարժման դեպքում շարունակականության հավասարումը վավեր է: Իդեալական հեղուկի համար, որտեղ մածուցիկությունը (այսինքն՝ նրա մասնիկների միջև շփումը) կարող է անտեսվել, էներգիայի պահպանման օրենքի մաթեմատիկական արտահայտությունը Բեռնուլիի հավասարումն է։ .

21. Տորիչելիի փորձը.Մթնոլորտային ճնշման փոփոխություն բարձրության հետ:

Ձգողականության ազդեցության տակ մթնոլորտի վերին շերտերը ճնշում են հիմքում ընկածների վրա։ Այս ճնշումը, ըստ Պասկալի օրենքի, փոխանցվում է բոլոր ուղղություններով։ Այս ճնշումը ամենամեծն է Երկրի մակերևույթի վրա և պայմանավորված է օդային սյունակի կշռով մակերևույթից մինչև մթնոլորտի սահմանը: Բարձրության բարձրացման հետ մթնոլորտի շերտերի զանգվածը, որը ճնշում է մակերեսին, նվազում է, հետևաբար, մթնոլորտային ճնշումը նվազում է բարձրության հետ: Ծովի մակարդակում մթնոլորտային ճնշումը 101 կՊա է։ Այս ճնշումը գործադրվում է 760 մմ բարձրությամբ սնդիկի սյունով: Եթե ​​խողովակը իջեցվում է հեղուկ սնդիկի մեջ, որի մեջ առաջանում է վակուում, ապա մթնոլորտային ճնշման ազդեցության տակ սնդիկը բարձրանում է դրանում այնպիսի բարձրության, որում հեղուկ սյունակի ճնշումը հավասարվում է բաց օդի արտաքին մթնոլորտային ճնշմանը։ սնդիկի մակերեսը. Երբ մթնոլորտային ճնշումը փոխվում է, խողովակի մեջ հեղուկ սյունակի բարձրությունը նույնպես կփոխվի:

22. Հեղուկների և գազերի օրվա արքիմեդյան ուժ. Նավարկության պայմանները հեռ.

Հեղուկի և գազի ճնշման կախվածությունը խորությունից հանգեցնում է լողացող ուժի առաջացմանը, որը գործում է հեղուկի կամ գազի մեջ ընկղմված ցանկացած մարմնի վրա: Այս ուժը կոչվում է Արքիմեդյան ուժ։ Եթե ​​մարմինը ընկղմված է հեղուկի մեջ, ապա անոթի կողային պատերի վրա ճնշումները հավասարակշռվում են միմյանց հետ, իսկ ներքևից և վերևից եկող ճնշումների արդյունքը Արքիմեդյան ուժն է։ , այսինքն. Հեղուկի (գազի) մեջ ընկղմված մարմնին մղող ուժը հավասար է մարմնի կողմից տեղաշարժված հեղուկի (գազի) քաշին։ Արքիմեդյան ուժն ուղղված է ձգողության ուժին հակառակ, հետևաբար, հեղուկի մեջ կշռելիս մարմնի քաշը փոքր է, քան վակուումում։ Հեղուկի մարմնի վրա ազդում է ձգողականությունը և Արքիմեդյան ուժը: Եթե ​​ձգողականության ուժն ավելի մեծ է մոդուլում, ապա մարմինը խորտակվում է, եթե ավելի քիչ է, այն լողում է, հավասար է, այն կարող է հավասարակշռության մեջ լինել ցանկացած խորության վրա: Ուժերի այս հարաբերակցությունները հավասար են մարմնի և հեղուկի (գազի) խտությունների հարաբերություններին։

23. Մոլեկուլային կինետիկ տեսության հիմնական դրույթները և դրանց փորձարարական հիմնավորումը. Բրաունյան շարժում. Քաշը և չափսմոլեկուլները.

Մոլեկուլային-կինետիկ տեսությունը նյութի կառուցվածքի և հատկությունների ուսումնասիրությունն է՝ օգտագործելով ատոմների և մոլեկուլների գոյության հայեցակարգը՝ որպես նյութի ամենափոքր մասնիկներ։ MKT-ի հիմնական դրույթները. նյութը բաղկացած է ատոմներից և մոլեկուլներից, այդ մասնիկները շարժվում են պատահականորեն, մասնիկները փոխազդում են միմյանց հետ: Ատոմների և մոլեկուլների շարժումը և նրանց փոխազդեցությունը ենթարկվում են մեխանիկայի օրենքներին։ Սկզբում մոլեկուլների փոխազդեցության մեջ, երբ նրանք մոտենում են միմյանց, գերակշռում են գրավիչ ուժերը։ Նրանց միջև որոշակի հեռավորության վրա առաջանում են վանող ուժեր, որոնք գերազանցում են ձգողականության ուժը բացարձակ արժեքով։ Մոլեկուլները և ատոմները պատահական թրթռումներ են կատարում այն ​​դիրքերի վերաբերյալ, որտեղ ձգող և վանող ուժերը հավասարակշռում են միմյանց: Հեղուկի մեջ մոլեկուլները ոչ միայն տատանվում են, այլև ցատկում են մի հավասարակշռության դիրքից մյուսը (հեղուկություն): Գազերում ատոմների միջև հեռավորությունները շատ ավելի մեծ են, քան մոլեկուլների չափերը (սեղմելիություն և ընդարձակելիություն): Ռ. Բրաունը 19-րդ դարի սկզբին հայտնաբերեց, որ պինդ մասնիկները հեղուկի մեջ պատահականորեն շարժվում են։ Այս երեւույթը կարող էր բացատրել միայն MKT-ն։ Հեղուկի կամ գազի պատահական շարժվող մոլեկուլները բախվում են պինդ մասնիկի հետ և փոխում են նրա շարժման արագության ուղղությունն ու մոդուլը (իհարկե, փոխելով և՛ ուղղությունը, և՛ արագությունը)։ Որքան փոքր է մասնիկի չափը, այնքան ավելի նկատելի է դառնում իմպուլսի փոփոխությունը։ Ցանկացած նյութ բաղկացած է մասնիկներից, հետևաբար նյութի քանակությունը համարվում է մասնիկների քանակին համաչափ։ Նյութի քանակի միավորը կոչվում է մոլ։ Մոլը հավասար է նյութի քանակին, որը պարունակում է այնքան ատոմ, որքան կա 0,012 կգ ածխածնի 12 C: Մոլեկուլների քանակի և նյութի քանակի հարաբերակցությունը կոչվում է Ավոգադրոյի հաստատուն. . Նյութի քանակությունը կարելի է գտնել որպես մոլեկուլների քանակի հարաբերակցություն Ավոգադրոյի հաստատունին: մոլային զանգված Մկոչվում է նյութի զանգվածի հարաբերությանը հավասար մեծություն մնյութի քանակին: Մոլային զանգվածը արտահայտվում է կիլոգրամներով մեկ մոլի վրա։ Մոլային զանգվածը կարող է արտահայտվել մոլեկուլի զանգվածով m0 : .

24. Իդեալական գազ. Իդեալական գազի մոլեկուլային-կինետիկ տեսության հիմնական հավասարումը.

Իդեալական գազի մոդելը օգտագործվում է գազային վիճակում նյութի հատկությունները բացատրելու համար։ Այս մոդելը ենթադրում է հետևյալը՝ գազի մոլեկուլները չափսերով աննշան են՝ համեմատած նավի ծավալի հետ, մոլեկուլների միջև չկան գրավիչ ուժեր, և երբ դրանք բախվում են միմյանց և նավի պատերին, գործում են վանող ուժեր։ Գազի ճնշման երեւույթի որակական բացատրությունն այն է, որ իդեալական գազի մոլեկուլները անոթի պատերին բախվելիս փոխազդում են նրանց հետ որպես առաձգական մարմիններ։ Երբ մոլեկուլը բախվում է նավի պատին, արագության վեկտորի պրոյեկցիան պատին ուղղահայաց առանցքի վրա փոխվում է հակառակի: Հետևաբար, բախման ժամանակ արագության պրոյեկցիան փոխվում է – mv xնախքան mv x, իսկ թափի փոփոխությունն է . Բախման ժամանակ մոլեկուլը պատի վրա գործում է մի ուժով, որը, համաձայն Նյուտոնի երրորդ օրենքի, հավասար է ուղղության հակառակ ուժին։ Մոլեկուլները շատ են, և առանձին մոլեկուլների վրա ազդող ուժերի երկրաչափական գումարի միջին արժեքը կազմում է գազի ճնշման ուժը նավի պատերի վրա։ Գազի ճնշումը հավասար է ճնշման ուժի մոդուլի հարաբերակցությանը նավի պատի տարածքին. p=F/S. Ենթադրենք, որ գազը գտնվում է խորանարդ տարայի մեջ։ Մեկ մոլեկուլի իմպուլսը 2 է մվ, մեկ մոլեկուլ պատի վրա գործում է միջինը ուժով 2 մվ/դտ. Ժամանակը Դ տշարժում մեկ նավի պատից մյուսը 2լ/վ, Հետևաբար, . Բոլոր մոլեկուլների անոթային պատի վրա ճնշման ուժը համաչափ է նրանց թվին, այսինքն. . Մոլեկուլների շարժման լրիվ պատահականության պատճառով դրանց շարժումը յուրաքանչյուր ուղղությամբ համարժեք է և հավասար է մոլեկուլների ընդհանուր թվի 1/3-ին։ Այս կերպ, . Քանի որ ճնշում է գործադրվում մակերեսով խորանարդի երեսին լ 2, ապա ճնշումը նույնը կլինի։ Այս հավասարումը կոչվում է մոլեկուլային կինետիկ տեսության հիմնական հավասարում։ Նշելով մոլեկուլների միջին կինետիկ էներգիան՝ ստանում ենք.

25. Ջերմաստիճանը, դրա չափումը. Բացարձակ ջերմաստիճանի սանդղակ. Գազի մոլեկուլների արագությունը.

Իդեալական գազի հիմնական MKT հավասարումը կապ է հաստատում միկրո և մակրոսկոպիկ պարամետրերի միջև: Երբ երկու մարմիններ շփվում են, նրանց մակրոսկոպիկ պարամետրերը փոխվում են: Երբ այս փոփոխությունը դադարում է, ասում են, որ ջերմային հավասարակշռություն է սկսվել: Ջերմային հավասարակշռության վիճակում գտնվող մարմինների համակարգի բոլոր մասերում ֆիզիկական պարամետրը կոչվում է մարմնի ջերմաստիճան: Փորձերը ցույց են տվել, որ ջերմային հավասարակշռության վիճակում գտնվող ցանկացած գազի համար ճնշման և ծավալի արտադրանքի հարաբերակցությունը մոլեկուլների թվին նույնն է. . Սա թույլ է տալիս արժեքը ընդունել որպես ջերմաստիճանի չափ: Որովհետեւ n=N/V, ապա, հաշվի առնելով MKT-ի հիմնական հավասարումը, հետևաբար, արժեքը հավասար է մոլեկուլների միջին կինետիկ էներգիայի երկու երրորդին։ , որտեղ կ– համաչափության գործակից՝ կախված սանդղակից: Այս հավասարման ձախ կողմի պարամետրերը ոչ բացասական են: Հետևաբար, գազի այն ջերմաստիճանը, որի դեպքում նրա ճնշումը հաստատուն ծավալով զրո է, կոչվում է բացարձակ զրո ջերմաստիճան։ Այս գործակիցի արժեքը կարելի է գտնել նյութի երկու հայտնի վիճակներից՝ հայտնի ճնշումով, ծավալով, մոլեկուլների քանակով և ջերմաստիճանով: . Գործակից կ, որը կոչվում է Բոլցմանի հաստատուն, հավասար է . Այն բխում է ջերմաստիճանի և միջին կինետիկ էներգիայի հարաբերության հավասարումներից, այսինքն. մոլեկուլների պատահական շարժման միջին կինետիկ էներգիան համաչափ է բացարձակ ջերմաստիճանին։ , . Այս հավասարումը ցույց է տալիս, որ մոլեկուլների միևնույն ջերմաստիճանում և կոնցենտրացիայի դեպքում ցանկացած գազերի ճնշումը նույնն է։

26. Իդեալական գազի վիճակի հավասարումը (Մենդելեև-Կլապեյրոնի հավասարում). Իզոթերմային, իզոխորիկ և իզոբարային պրոցեսներ:

Օգտագործելով ճնշման կախվածությունը կոնցենտրացիայից և ջերմաստիճանից՝ կարելի է կապ գտնել գազի մակրոսկոպիկ պարամետրերի՝ ծավալի, ճնշման և ջերմաստիճանի միջև: . Այս հավասարումը կոչվում է վիճակի իդեալական գազի հավասարում (Մենդելեև-Կլապեյրոնի հավասարում)։

Իզոթերմային գործընթացն այն գործընթացն է, որը տեղի է ունենում մշտական ​​ջերմաստիճանում: Իդեալական գազի վիճակի հավասարումից հետևում է, որ գազի մշտական ​​ջերմաստիճանի, զանգվածի և բաղադրության դեպքում ճնշման և ծավալի արտադրյալը պետք է մնա հաստատուն։ Իզոթերմի (իզոթերմային պրոցեսի կորի) գրաֆիկը հիպերբոլա է։ Հավասարումը կոչվում է Բոյլ-Մարիոտի օրենք։

Իզոխորիկ պրոցեսը գործընթաց է, որը տեղի է ունենում գազի մշտական ​​ծավալի, զանգվածի և բաղադրության դեպքում: Այս պայմաններում , որտեղ է գազի ճնշման ջերմաստիճանի գործակիցը: Այս հավասարումը կոչվում է Չարլզի օրենք։ Իզոխորային պրոցեսի հավասարման գրաֆիկը կոչվում է իզոխոր և սկզբնակետով անցնող ուղիղ գիծ է։

Իզոբարային պրոցեսը գործընթաց է, որը տեղի է ունենում գազի մշտական ​​ճնշման, զանգվածի և բաղադրության դեպքում: Նույն կերպ, ինչպես իզոխորիկ պրոցեսի դեպքում, մենք կարող ենք ստանալ իզոբարային գործընթացի հավասարումը . Այս գործընթացը նկարագրող հավասարումը կոչվում է Գեյ-Լուսակի օրենք։ Իզոբարային գործընթացի հավասարման գրաֆիկը կոչվում է իզոբար և սկզբնակետով անցնող ուղիղ գիծ է։

27. Ներքին էներգիա. Աշխատեք թերմոդինամիկայի ոլորտում.

Եթե ​​մոլեկուլների փոխազդեցության պոտենցիալ էներգիան զրո է, ապա ներքին էներգիան հավասար է բոլոր գազի մոլեկուլների շարժման կինետիկ էներգիաների գումարին։ . Հետեւաբար, երբ ջերմաստիճանը փոխվում է, փոխվում է նաեւ գազի ներքին էներգիան։ Իդեալական գազի վիճակի հավասարումը փոխարինելով էներգիայի հավասարման մեջ՝ մենք ստանում ենք, որ ներքին էներգիան ուղիղ համեմատական ​​է գազի ճնշման և ծավալի արտադրյալին։ . Մարմնի ներքին էներգիան կարող է փոխվել միայն այլ մարմինների հետ փոխազդեցության դեպքում: Մարմինների մեխանիկական փոխազդեցության դեպքում (մակրոսկոպիկ փոխազդեցություն) փոխանցվող էներգիայի չափանիշը աշխատանքն է. ԲԱՅՑ. Ջերմային փոխանցման ժամանակ (մանրադիտակային փոխազդեցություն) փոխանցվող էներգիայի չափանիշը ջերմության քանակն է Ք. Ոչ մեկուսացված թերմոդինամիկական համակարգում ներքին էներգիայի փոփոխությունը Դ Uհավասար է փոխանցված ջերմության քանակի գումարին Քև արտաքին ուժերի աշխատանքը ԲԱՅՑ. Աշխատանքի փոխարեն ԲԱՅՑարտաքին ուժերի կողմից իրականացված, ավելի հարմար է դիտարկել աշխատանքը Ա՝համակարգի կողմից իրականացվում է արտաքին մարմինների վրա: A=-A`. Այնուհետև թերմոդինամիկայի առաջին օրենքը արտահայտվում է կամ. Սա նշանակում է, որ ցանկացած մեքենա կարող է աշխատել արտաքին մարմինների վրա միայն դրսից ջերմություն ստանալով։ Քկամ ներքին էներգիայի նվազում Դ U. Այս օրենքը բացառում է առաջին տեսակի հավերժ շարժման մեքենայի ստեղծումը։

28. Ջերմության քանակություն. Նյութի հատուկ ջերմային հզորություն. Ջերմային պրոցեսներում էներգիայի պահպանման օրենքը (թերմոդինամիկայի առաջին օրենք)։

Առանց աշխատանք կատարելու մի մարմնից մյուսը ջերմություն փոխանցելու գործընթացը կոչվում է ջերմափոխանակություն։ Ջերմափոխանակման արդյունքում մարմնին փոխանցվող էներգիան կոչվում է ջերմության քանակ։ Եթե ​​ջերմափոխանակման գործընթացը չի ուղեկցվում աշխատանքով, ապա թերմոդինամիկայի առաջին օրենքի հիման վրա. Մարմնի ներքին էներգիան համաչափ է մարմնի զանգվածին և ջերմաստիճանին, հետևաբար . Արժեք Հետկոչվում է հատուկ ջերմային հզորություն, միավորը . Հատուկ ջերմային հզորությունը ցույց է տալիս, թե որքան ջերմություն պետք է փոխանցվի 1 կգ նյութը 1 աստիճանով տաքացնելու համար։ Հատուկ ջերմային հզորությունը միանշանակ բնութագիր չէ և կախված է ջերմության փոխանցման ընթացքում մարմնի կատարած աշխատանքից:

Արտաքին ուժերի աշխատանքի զրոյին հավասարության և այլ մարմիններից ջերմամեկուսացման պայմաններում երկու մարմինների միջև ջերմափոխանակության իրականացման ժամանակ՝ էներգիայի պահպանման օրենքի համաձայն. . Եթե ​​ներքին էներգիայի փոփոխությունը չի ուղեկցվում աշխատանքով, ապա, կամ, որտեղից: Այս հավասարումը կոչվում է ջերմային հաշվեկշռի հավասարում։

29. Ջերմոդինամիկայի առաջին օրենքի կիրառումը իզոպրոցեսներում. ադիաբատիկ գործընթաց: Ջերմային գործընթացների անշրջելիությունը.

Հիմնական գործընթացներից մեկը, որն աշխատում է մեքենաների մեծ մասում, գազի ընդլայնումն է աշխատանք կատարելու համար: Եթե ​​գազի ծավալից իզոբարային ընդարձակման ժամանակ V 1մինչև ծավալը V 2մխոցի մխոցի տեղաշարժը եղել է լ, ապա աշխատեք Ակատարյալ գազը հավասար է, կամ . Եթե ​​համեմատենք իզոբարի և իզոթերմի տակ գտնվող տարածքները, որոնք գործեր են, ապա կարող ենք եզրակացնել, որ նույն սկզբնական ճնշման դեպքում գազի նույն ընդլայնմամբ, իզոթերմային գործընթացի դեպքում ավելի քիչ աշխատանք կկատարվի։ Ի լրումն իզոբարային, իզոխորիկ և իզոթերմային պրոցեսների, գոյություն ունի այսպես կոչված. ադիաբատիկ գործընթաց: Գործընթացը կոչվում է ադիաբատիկ, եթե ջերմության փոխանցում չկա: Գազի արագ ընդլայնման կամ սեղմման գործընթացը կարելի է համարել ադիաբատիկին մոտ։ Այս գործընթացում աշխատանքը կատարվում է ներքին էներգիայի փոփոխության պատճառով, այսինքն. , հետևաբար, ադիաբատիկ պրոցեսի ժամանակ ջերմաստիճանը նվազում է։ Քանի որ գազի ջերմաստիճանը բարձրանում է գազի ադիաբատիկ սեղմման ժամանակ, գազի ճնշումն ավելի արագ է աճում ծավալի նվազմամբ, քան իզոթերմային պրոցեսի ժամանակ։

Ջերմափոխանակման գործընթացները ինքնաբերաբար տեղի են ունենում միայն մեկ ուղղությամբ: Ջերմությունը միշտ փոխանցվում է ավելի սառը մարմնին: Թերմոդինամիկայի երկրորդ օրենքը սահմանում է, որ թերմոդինամիկական գործընթացն իրագործելի չէ, որի արդյունքում ջերմությունը կփոխանցվի մի մարմնից մյուսը՝ ավելի տաք, առանց որևէ այլ փոփոխության։ Այս օրենքը բացառում է երկրորդ տեսակի հավերժ շարժման մեքենայի ստեղծումը։

30. Ջերմային շարժիչների շահագործման սկզբունքը. ջերմային շարժիչի արդյունավետությունը.

Ջերմային շարժիչներում աշխատանքը սովորաբար կատարվում է ընդարձակվող գազի միջոցով: Գազը, որն աշխատում է ընդարձակման ժամանակ, կոչվում է աշխատանքային հեղուկ: Գազի ընդլայնումը տեղի է ունենում տաքացման ժամանակ նրա ջերմաստիճանի և ճնշման բարձրացման արդյունքում: Սարք, որից աշխատող հեղուկը ջերմություն է ստանում Քկոչվում է ջեռուցիչ: Սարքը, որին մեքենան ջերմություն է տալիս աշխատանքային հարվածից հետո, կոչվում է սառնարան։ Նախ, ճնշումը բարձրանում է իզոխորիկ, լայնանում է իզոխորիկ, սառչում է իզոխորիկ, կծկվում է իզոբար:<рисунок с подъемником>. Աշխատանքային ցիկլի արդյունքում գազը վերադառնում է իր սկզբնական վիճակին, նրա ներքին էներգիան ստանում է իր սկզբնական արժեքը։ Դա նշանակում է որ . Թերմոդինամիկայի առաջին օրենքի համաձայն. Մարմնի կատարած աշխատանքը մեկ ցիկլով հավասար է Ք.Մարմնի մեկ ցիկլով ստացվող ջերմության քանակը հավասար է ջեռուցիչից ստացված և սառնարանին տրվող ջերմության տարբերությանը: Հետևաբար, . Մեքենայի արդյունավետությունը օգտագործվող օգտակար էներգիայի և ծախսած էներգիայի հարաբերակցությունն է: .

31. Գոլորշիացում և խտացում. Հագեցած և չհագեցած զույգեր: Օդի խոնավությունը.

Ջերմային շարժման կինետիկ էներգիայի անհավասար բաշխումը հանգեցնում է դրան։ Որ ցանկացած ջերմաստիճանի դեպքում որոշ մոլեկուլների կինետիկ էներգիան կարող է գերազանցել մնացածի հետ կապվելու պոտենցիալ էներգիան։ Գոլորշիացումն այն գործընթացն է, որով մոլեկուլները դուրս են գալիս հեղուկի կամ պինդի մակերեսից: Գոլորշիացումը ուղեկցվում է սառեցմամբ, քանի որ ավելի արագ մոլեկուլները հեռանում են հեղուկից: Փակ անոթում հեղուկի գոլորշիացումը մշտական ​​ջերմաստիճանում հանգեցնում է գազային վիճակում մոլեկուլների կոնցենտրացիայի ավելացմանը։ Որոշ ժամանակ անց հավասարակշռություն է առաջանում գոլորշիացող և հեղուկ վերադարձող մոլեկուլների քանակի միջև: Իր հեղուկի հետ դինամիկ հավասարակշռության մեջ գտնվող գազային նյութը կոչվում է հագեցած գոլորշի: Հագեցած գոլորշու ճնշումից ցածր ճնշման դեպքում գոլորշին կոչվում է չհագեցած: Հագեցած գոլորշու ճնշումը մշտական ​​ջերմաստիճանում կախված չէ ծավալից (-ից): Մոլեկուլների մշտական ​​կոնցենտրացիայի դեպքում հագեցած գոլորշիների ճնշումն ավելի արագ է աճում, քան իդեալական գազի ճնշումը, քանի որ մոլեկուլների քանակը մեծանում է ջերմաստիճանի հետ։ Տվյալ ջերմաստիճանում ջրի գոլորշիների ճնշման հարաբերակցությունը նույն ջերմաստիճանում հագեցած գոլորշիների ճնշմանը, արտահայտված որպես տոկոս, կոչվում է հարաբերական խոնավություն: Որքան ցածր է ջերմաստիճանը, այնքան ցածր է հագեցած գոլորշիների ճնշումը, այնպես որ, երբ սառչում է որոշակի ջերմաստիճանում, գոլորշին դառնում է հագեցած: Այս ջերմաստիճանը կոչվում է ցողի կետ: tp.

32. Բյուրեղային և ամորֆ մարմիններ. Պինդ մարմինների մեխանիկական հատկությունները. Էլաստիկ դեֆորմացիաներ.

Ամորֆ մարմիններն են, որոնց ֆիզիկական հատկությունները բոլոր ուղղություններով նույնն են (իզոտրոպ մարմիններ): Ֆիզիկական հատկությունների իզոտրոպիան բացատրվում է մոլեկուլների պատահական դասավորությամբ։ Պինդները, որոնցում մոլեկուլները դասավորված են, կոչվում են բյուրեղներ: Բյուրեղային մարմինների ֆիզիկական հատկությունները տարբեր ուղղություններով նույնը չեն (անիզոտրոպ մարմիններ)։ Բյուրեղների հատկությունների անիզոտրոպիան բացատրվում է նրանով, որ կարգավորված կառուցվածքի դեպքում փոխազդեցության ուժերը նույնը չեն տարբեր ուղղություններով։ Արտաքին մեխանիկական ազդեցությունը մարմնի վրա առաջացնում է ատոմների տեղաշարժ հավասարակշռության դիրքից, ինչը հանգեցնում է մարմնի ձևի և ծավալի փոփոխության՝ դեֆորմացիայի։ Դեֆորմացիան կարող է բնութագրվել բացարձակ երկարացմամբ, որը հավասար է դեֆորմացիայից առաջ և հետո երկարությունների տարբերությանը կամ հարաբերական երկարացումով։ Երբ մարմինը դեֆորմացվում է, առաջանում են առաձգական ուժեր։ Ֆիզիկական մեծությունը, որը հավասար է առաձգականության մոդուլի հարաբերակցությանը մարմնի խաչմերուկի տարածքին, կոչվում է մեխանիկական սթրես: Փոքր լարումների դեպքում լարվածությունը ուղիղ համեմատական ​​է հարաբերական երկարացմանը: Համաչափության գործոն Եհավասարման մեջ կոչվում է առաձգական մոդուլ (Յանգի մոդուլ): Առաձգականության մոդուլը հաստատուն է տվյալ նյութի համար , որտեղ. Դեֆորմացված մարմնի պոտենցիալ էներգիան հավասար է լարվածության կամ սեղմման ժամանակ ծախսված աշխատանքին։ Այստեղից .

Հուկի օրենքը բավարարվում է միայն փոքր դեֆորմացիաների դեպքում։ Առավելագույն լարումը, որով այն դեռ կատարվում է, կոչվում է համամասնական սահման: Այս սահմանից դուրս լարումը դադարում է համամասնորեն աճել: Մինչև լարվածության որոշակի մակարդակ, դեֆորմացված մարմինը կվերականգնի իր չափերը բեռը հեռացնելուց հետո: Այս կետը կոչվում է մարմնի առաձգական սահման: Երբ առաձգական սահմանը գերազանցվում է, սկսվում է պլաստիկ դեֆորմացիա, որի դեպքում մարմինը չի վերականգնում իր նախկին ձևը: Պլաստիկ դեֆորմացիայի շրջանում սթրեսը գրեթե չի ավելանում։ Այս երեւույթը կոչվում է նյութական հոսք։ Ելքի կետից այն կողմ սթրեսը բարձրանում է մինչև մի կետ, որը կոչվում է վերջնական ուժ, որից հետո սթրեսը նվազում է մինչև մարմինը կոտրվում է:

33. Հեղուկների հատկությունները. Մակերեւութային լարվածություն. մազանոթային երեւույթներ.

Հեղուկի մեջ մոլեկուլների ազատ տեղաշարժի հնարավորությունը որոշում է հեղուկի հեղուկությունը։ Հեղուկ վիճակում գտնվող մարմինը մշտական ​​ձև չունի։ Հեղուկի ձևը որոշվում է նավի ձևով և մակերեսային լարվածության ուժերով: Հեղուկի ներսում մոլեկուլների գրավիչ ուժերը փոխհատուցվում են, բայց ոչ մակերեսի մոտ: Մակերեւույթին մոտ գտնվող ցանկացած մոլեկուլ ձգվում է հեղուկի ներսում գտնվող մոլեկուլներով: Այս ուժերի ազդեցությամբ մոլեկուլները քաշվում են մակերեսի մեջ, մինչև որ ազատ մակերեսը դառնա բոլոր հնարավորների նվազագույնը: Որովհետեւ Եթե ​​գնդակը ունի նվազագույն մակերես տվյալ ծավալի համար, ապա այլ ուժերի փոքր ազդեցությամբ մակերեսը ստանում է գնդաձև հատվածի ձև: Անոթի եզրին գտնվող հեղուկի մակերեսը կոչվում է meniscus: Թրջման երևույթը բնութագրվում է հատման կետում մակերեսի և մենիսկի միջև շփման անկյունով: Մակերեւութային լարվածության ուժի մեծությունը D երկարությամբ հատվածում լհավասար է. Մակերեւույթի կորությունը ավելորդ ճնշում է ստեղծում հեղուկի վրա, որը հավասար է հայտնի շփման անկյունին և շառավղին . s գործակիցը կոչվում է մակերեսային լարվածության գործակից։ Մազանոթը փոքր ներքին տրամագծով խողովակ է։ Ամբողջական թրջման դեպքում մակերևութային լարվածության ուժն ուղղված է մարմնի մակերեսի երկայնքով։ Այս դեպքում հեղուկի բարձրացումը մազանոթի միջով շարունակվում է այս ուժի ազդեցությամբ, մինչև ձգողականության ուժը հավասարակշռի մակերևութային լարվածության ուժը, tk: , ապա .

34. Էլեկտրական լիցքավորում. Լիցքավորված մարմինների փոխազդեցությունը. Կուլոնի օրենքը. Էլեկտրական լիցքի պահպանման օրենքը.

Ոչ մեխանիկան, ոչ էլ ՄԿՏ-ն ի վիճակի չեն բացատրել ատոմներին կապող ուժերի բնույթը։ Ատոմների և մոլեկուլների փոխազդեցության օրենքները կարելի է բացատրել էլեկտրական լիցքերի հայեցակարգի հիման վրա։<Опыт с натиранием ручки и притяжением бумажки>Այս փորձի ժամանակ հայտնաբերված մարմինների փոխազդեցությունը կոչվում է էլեկտրամագնիսական և որոշվում է էլեկտրական լիցքերով։ Լիցքերի ներգրավման և վանելու ունակությունը բացատրվում է այն ենթադրությամբ, որ գոյություն ունեն լիցքերի երկու տեսակ՝ դրական և բացասական։ Նույն լիցք ունեցող մարմինները վանում են միմյանց, իսկ տարբեր լիցքերով առարկաները ձգում են։ Լիցքավորման միավորը կախազարդն է՝ դիրիժորի խաչմերուկով 1 վայրկյանում անցնող լիցքը 1 ամպերի հոսանքի ուժով։ Փակ համակարգում, որը չի ներառում դրսից եկող էլեկտրական լիցքերը, և որից էլեկտրական լիցքերը չեն դուրս գալիս որևէ փոխազդեցության ժամանակ, բոլոր մարմինների լիցքերի հանրահաշվական գումարը հաստատուն է։ Էլեկտրաստատիկայի հիմնական օրենքը, որը նաև հայտնի է որպես Կուլոնի օրենք, ասում է, որ երկու լիցքերի միջև փոխազդեցության ուժի մոդուլն ուղիղ համեմատական ​​է լիցքերի մոդուլների արտադրյալին և հակադարձ համեմատական՝ նրանց միջև հեռավորության քառակուսուն։ Ուժն ուղղված է լիցքավորված մարմինները միացնող ուղիղ գծի երկայնքով։ Արդյո՞ք վանման կամ ձգողականության ուժը՝ կախված լիցքերի նշանից։ Մշտական կԿուլոնի օրենքի արտահայտությամբ հավասար է . Այս գործակցի փոխարեն, այսպես կոչված. էլեկտրական հաստատուն՝ կապված գործակցի հետ կարտահայտություն որտեղից. Հաստատուն էլեկտրական լիցքերի փոխազդեցությունը կոչվում է էլեկտրաստատիկ:

35. Էլեկտրական դաշտ. Էլեկտրական դաշտի ուժը. Էլեկտրական դաշտերի սուպերպոզիցիոն սկզբունքը.

Յուրաքանչյուր լիցքավորման շուրջ, որը հիմնված է կարճ հեռահարության գործողության տեսության վրա, կա էլեկտրական դաշտ: Էլեկտրական դաշտը նյութական օբյեկտ է, որը մշտապես գոյություն ունի տարածության մեջ և ունակ է գործել այլ լիցքերի վրա։ Էլեկտրական դաշտը տարածվում է տիեզերքում լույսի արագությամբ։ Ֆիզիկական մեծությունը, որը հավասար է ուժի հարաբերակցությանը, որով էլեկտրական դաշտը գործում է փորձնական լիցքի վրա (մի կետ դրական փոքր լիցք, որը չի ազդում դաշտի կազմաձևման վրա), կոչվում է էլեկտրական դաշտի ուժ: Օգտագործելով Կուլոնի օրենքը՝ հնարավոր է ստանալ լիցքից ստեղծված դաշտի ուժի բանաձև քհեռավորության վրա rլիցքից . Դաշտի հզորությունը կախված չէ այն լիցքից, որի վրա այն գործում է։ Եթե ​​լիցքավորված քմի քանի լիցքերի էլեկտրական դաշտերը գործում են միաժամանակ, ապա ստացվող ուժը հավասար է յուրաքանչյուր դաշտից առանձին ազդող ուժերի երկրաչափական գումարին։ Սա կոչվում է էլեկտրական դաշտերի սուպերպոզիցիոն սկզբունք։ Էլեկտրական դաշտի ուժգնության գիծը այն գիծն է, որի շոշափողը յուրաքանչյուր կետում համընկնում է ուժի վեկտորի հետ: Լարվածության գծերը սկսվում են դրական լիցքերով և ավարտվում բացասական լիցքերով կամ գնում են դեպի անսահմանություն: Էլեկտրական դաշտը, որի ինտենսիվությունը տարածության ցանկացած կետում բոլորի համար նույնն է, կոչվում է միասնական էլեկտրական դաշտ: Մոտավորապես միատարր դաշտ կարելի է դիտարկել երկու զուգահեռ, հակառակ լիցքավորված մետաղական թիթեղների միջև: Լիցքավորման միասնական բաշխմամբ քտարածքի մակերեսին Սմակերեսային լիցքի խտությունը կազմում է. Մակերեւութային լիցքի s խտությամբ անսահման հարթության համար դաշտի ուժգնությունը նույնն է տարածության բոլոր կետերում և հավասար է. .

36. Էլեկտրաստատիկ դաշտի աշխատանքը լիցքը տեղափոխելիս. Պոտենցիալ տարբերություն.

Երբ լիցքը շարժվում է էլեկտրական դաշտով հեռավորության վրա, կատարված աշխատանքը հավասար է . Ինչպես ձգողականության աշխատանքի դեպքում, Կուլոնյան ուժի աշխատանքը կախված չէ լիցքի հետագծից։ Երբ տեղաշարժի վեկտորի ուղղությունը փոխվում է 180 0-ով, դաշտային ուժերի աշխատանքը փոխում է հակառակ նշանը: Այսպիսով, փակ շղթայի երկայնքով լիցքը տեղափոխելիս էլեկտրաստատիկ դաշտի ուժերի աշխատանքը հավասար է զրոյի։ Դաշտը, որի ուժերի աշխատանքը փակ հետագծի երկայնքով հավասար է զրոյի, կոչվում է պոտենցիալ դաշտ։

Ճիշտ այնպես, ինչպես զանգվածային մարմինը մծանրության դաշտում ունի մարմնի զանգվածին համաչափ պոտենցիալ էներգիա, էլեկտրաստատիկ դաշտում էլեկտրական լիցքը ունի պոտենցիալ էներգիա Wp, համամասնական լիցքավորմանը։ Էլեկտրաստատիկ դաշտի ուժերի աշխատանքը հավասար է լիցքի պոտենցիալ էներգիայի փոփոխությանը, վերցված հակառակ նշանով։ Էլեկտրաստատիկ դաշտի մի կետում տարբեր լիցքեր կարող են ունենալ տարբեր պոտենցիալ էներգիա: Բայց տվյալ կետի համար պոտենցիալ էներգիայի և լիցքավորման հարաբերակցությունը հաստատուն արժեք է: Այս ֆիզիկական մեծությունը կոչվում է էլեկտրական դաշտի պոտենցիալ, որտեղից լիցքի պոտենցիալ էներգիան հավասար է տվյալ կետի ներուժի և լիցքի արտադրյալին։ Պոտենցիալը սկալյար մեծություն է, մի քանի դաշտերի պոտենցիալը հավասար է այդ դաշտերի պոտենցիալների գումարին։ Մարմինների փոխազդեցության ժամանակ էներգիայի փոփոխության չափը աշխատանքն է։ Երբ լիցքը շարժվում է, էլեկտրաստատիկ դաշտի ուժերի աշխատանքը հավասար է հակառակ նշանով էներգիայի փոփոխությանը, հետևաբար. Որովհետեւ աշխատանքը կախված է պոտենցիալների տարբերությունից և կախված չէ նրանց միջև եղած հետագծից, ապա պոտենցիալ տարբերությունը կարելի է համարել էլեկտրաստատիկ դաշտի էներգիայի հատկանիշ: Եթե ​​լիցքից անսահման հեռավորության վրա գտնվող պոտենցիալը հավասար է զրոյի, ապա հեռավորության վրա rլիցքից, այն որոշվում է բանաձևով .

Ցանկացած էլեկտրական դաշտի կատարած աշխատանքի հարաբերակցությունը դաշտի մի կետից մյուսը դրական լիցքը տեղափոխելիս լիցքի արժեքին կոչվում է լարում այդ կետերի միջև, որտեղից առաջանում է աշխատանքը։ Էլեկտրաստատիկ դաշտում ցանկացած երկու կետերի միջև լարումը հավասար է այս կետերի պոտենցիալ տարբերությանը: Լարման միավորը (և պոտենցիալ տարբերությունը) կոչվում է վոլտ, . 1 վոլտը այն լարումն է, որով դաշտը կատարում է 1 ջոուլ աշխատանք՝ 1 կուլոն լիցքը տեղափոխելու համար։ Մի կողմից լիցքը տեղափոխելու աշխատանքը հավասար է ուժի և տեղաշարժի արտադրյալին։ Մյուս կողմից, այն կարելի է գտնել ուղու հատվածների միջև հայտնի լարումից: Այստեղից։ Էլեկտրական դաշտի ուժի միավորը վոլտ/մետր է ( ես).

Կոնդենսատոր - դիէլեկտրական շերտով բաժանված երկու հաղորդիչների համակարգ, որի հաստությունը փոքր է հաղորդիչների չափսերի համեմատ: Թիթեղների միջև դաշտի ուժը հավասար է թիթեղներից յուրաքանչյուրի երկու անգամ ավելի ուժգնությանը, իսկ թիթեղներից դուրս՝ զրոյի։ Ֆիզիկական մեծությունը, որը հավասար է թիթեղներից մեկի լիցքի և թիթեղների միջև եղած լարման հարաբերությանը, կոչվում է կոնդենսատորի հզորություն։ Էլեկտրական հզորության միավորը ֆարադն է, կոնդենսատորն ունի 1 ֆարադ հզորություն, որի թիթեղների միջև լարումը 1 վոլտ է, երբ թիթեղները լիցքավորվում են 1 կախազարդով։ Պինդ կոնդենսատորի թիթեղների միջև դաշտի ուժը հավասար է նրա թիթեղների ուժի գումարին: , և քանի որ քանի որ միատարր դաշտը բավարարված է, ապա , այսինքն. Հզորությունը ուղիղ համեմատական ​​է թիթեղների տարածքին և հակադարձ համեմատական ​​է նրանց միջև եղած հեռավորությանը: Երբ դիէլեկտրիկը մտցվում է թիթեղների միջև, դրա հզորությունը մեծանում է e-ով, որտեղ e-ն ներմուծված նյութի դիէլեկտրիկ հաստատունն է:

38. Դիէլեկտրական հաստատուն. Էլեկտրական դաշտի էներգիա.

Դիէլեկտրական թույլատրելիությունը ֆիզիկական մեծություն է, որը բնութագրում է վակուումում գտնվող էլեկտրական դաշտի մոդուլի հարաբերակցությունը միատարր դիէլեկտրիկի էլեկտրական դաշտի մոդուլին։ Էլեկտրական դաշտի աշխատանքը հավասար է, բայց երբ կոնդենսատորը լիցքավորվում է, նրա լարումը բարձրանում է. 0 նախքան U, Ահա թե ինչու . Հետևաբար, կոնդենսատորի պոտենցիալ էներգիան հավասար է .

39. Էլեկտրական հոսանք. Ընթացիկ ուժ. Էլեկտրական հոսանքի գոյության պայմանները.

Էլեկտրական հոսանքը էլեկտրական լիցքերի կանոնավոր շարժումն է։ Հոսանքի ուղղությունը ընդունված է որպես դրական լիցքերի շարժում: Էլեկտրական լիցքերը կարող են կանոնավոր կերպով շարժվել էլեկտրական դաշտի ազդեցության տակ: Ուստի հոսանքի առկայության համար բավարար պայման է դաշտի և անվճար լիցքակիրների առկայությունը։ Էլեկտրական դաշտ կարող է առաջանալ երկու իրար միացած հակառակ լիցքավորված մարմիններով։ Լիցքավորման հարաբերակցությունը Դ ք, փոխանցվել է հաղորդիչի խաչմերուկով D ժամանակային միջակայքի համար տայս միջակայքը կոչվում է ընթացիկ ուժ: Եթե ​​ընթացիկ ուժգնությունը ժամանակի հետ չի փոխվում, ապա հոսանքը կոչվում է հաստատուն։ Որպեսզի հոսանք հաղորդիչում երկար ժամանակ գոյություն ունենա, անհրաժեշտ է, որ հոսանք առաջացնող պայմանները լինեն անփոփոխ:<схема с один резистором и батареей>. Այն ուժերը, որոնք ստիպում են լիցքը շարժվել ընթացիկ աղբյուրի ներսում, կոչվում են արտաքին ուժեր։ Գալվանական խցում (և ցանկացած մարտկոց - օրինակ???)դրանք քիմիական ռեակցիայի ուժերն են, ուղղակի հոսանքի մեքենայում՝ Լորենցի ուժը:

40. Օհմի օրենքը շղթայի հատվածի համար. դիրիժորի դիմադրություն: Հաղորդավարների դիմադրության կախվածությունը ջերմաստիճանից. Գերհաղորդունակություն. Հաղորդավարների սերիա և զուգահեռ միացում:

Էլեկտրական շղթայի մի հատվածի ծայրերի և հոսանքի ուժգնության միջև լարման հարաբերակցությունը հաստատուն արժեք է և կոչվում է դիմադրություն: Դիմադրության միավորը 0 օմ է, 1 օմ դիմադրությունն ունի շղթայի այնպիսի հատված, որում 1 ամպերի հոսանքի ուժգնության դեպքում լարումը 1 վոլտ է։ Դիմադրությունն ուղիղ համեմատական ​​է երկարությանը և հակադարձ համեմատական՝ խաչմերուկի տարածքին, որտեղ r-ը էլեկտրական դիմադրողականությունն է՝ տվյալ նյութի համար հաստատուն արժեք տվյալ պայմաններում։ Երբ տաքացվում է, մետաղների դիմադրողականությունը մեծանում է գծային օրենքի համաձայն, որտեղ r 0-ը դիմադրողականությունն է 0 0 С-ում, a-ն դիմադրության ջերմաստիճանի գործակիցն է, որը հատուկ է յուրաքանչյուր մետաղի համար: Բացարձակ զրոյին մոտ ջերմաստիճանում նյութերի դիմադրությունը կտրուկ իջնում ​​է մինչև զրոյի։ Այս երեւույթը կոչվում է գերհաղորդականություն։ Գերհաղորդիչ նյութերում հոսանքի անցումը տեղի է ունենում առանց կորստի՝ հաղորդիչը տաքացնելով։

Օհմի օրենքը շղթայի հատվածի համար կոչվում է հավասարում: Երբ հաղորդալարերը միացված են շարքով, հոսանքի ուժը բոլոր հաղորդիչների մոտ նույնն է, իսկ շղթայի ծայրերում լարումը հավասար է հաջորդաբար միացված բոլոր հաղորդիչների լարումների գումարին։ . Երբ հաղորդիչները միացված են հաջորդաբար, ընդհանուր դիմադրությունը հավասար է բաղադրիչների դիմադրությունների գումարին: Զուգահեռ միացմամբ շղթայի յուրաքանչյուր հատվածի ծայրերում լարումը նույնն է, իսկ ընթացիկ ուժը ճյուղավորվում է առանձին մասերի։ Այստեղից։ Երբ հաղորդիչները միացված են զուգահեռաբար, ընդհանուր դիմադրության փոխադարձությունը հավասար է զուգահեռ միացված բոլոր հաղորդիչների դիմադրությունների փոխադարձությունների գումարին:

41. Աշխատանքը և ընթացիկ հզորությունը: Էլեկտրաշարժիչ ուժ. Օհմի օրենքը ամբողջական միացման համար.

Էլեկտրական դաշտի ուժերի աշխատանքը, որը ստեղծում է էլեկտրական հոսանք, կոչվում է հոսանքի աշխատանք: Աշխատանք ԲԱՅՑհոսանք դիմադրությամբ տարածքում Ռժամանակին Դ տհավասար է. Էլեկտրական հոսանքի հզորությունը հավասար է աշխատանքի հարաբերակցությանը ավարտման ժամանակին, այսինքն. . Աշխատանքն արտահայտվում է, ինչպես միշտ, ջոուլներով, հզորությունը՝ վտներով: Եթե ​​էլեկտրական դաշտի ազդեցության տակ շղթայի հատվածում աշխատանք չի կատարվում և քիմիական ռեակցիաներ չեն լինում, ապա աշխատանքը հանգեցնում է հաղորդիչի տաքացմանը։ Այս դեպքում աշխատանքը հավասար է հոսանք կրող հաղորդիչի կողմից թողարկված ջերմության քանակին (Ջուլ-Լենցի օրենք):

Էլեկտրական միացումում աշխատանքը կատարվում է ոչ միայն արտաքին հատվածում, այլև մարտկոցում: Ընթացիկ աղբյուրի էլեկտրական դիմադրությունը կոչվում է ներքին դիմադրություն r. Շղթայի ներքին հատվածում արտազատվում է հավասար քանակությամբ ջերմություն: Փակ շղթայի երկայնքով շարժվելիս էլեկտրաստատիկ դաշտի ուժերի ընդհանուր աշխատանքը զրոյական է, ուստի ամբողջ աշխատանքը կատարվում է արտաքին ուժերի շնորհիվ, որոնք պահպանում են մշտական ​​լարումը: Արտաքին ուժերի աշխատանքի հարաբերակցությունը փոխանցված լիցքին կոչվում է աղբյուրի էլեկտրաշարժիչ ուժ, որտեղ Դ. ք- փոխանցվող վճար. Եթե ​​ուղղակի հոսանքի անցման արդյունքում տեղի է ունեցել միայն հաղորդիչների ջեռուցում, ապա էներգիայի պահպանման օրենքի համաձայն. , այսինքն. . Էլեկտրական շղթայում հոսանքն ուղիղ համեմատական ​​է EMF-ին և հակադարձ համեմատական ​​շղթայի դիմադրությանը:

42. Կիսահաղորդիչներ. Կիսահաղորդիչների էլեկտրական հաղորդունակությունը և դրա կախվածությունը ջերմաստիճանից: Կիսահաղորդիչների ներքին և անմաքրության հաղորդունակությունը:

Շատ նյութեր հոսանք չեն փոխանցում, ինչպես մետաղները, բայց միևնույն ժամանակ դրանք դիէլեկտրիկներ չեն: Կիսահաղորդիչների տարբերություններից մեկն այն է, որ երբ տաքացվում կամ լուսավորվում է, նրանց դիմադրողականությունը ոչ թե մեծանում է, այլ նվազում: Բայց նրանց հիմնական գործնականորեն կիրառելի հատկությունը պարզվեց, որ միակողմանի հաղորդունակությունն է: Կիսահաղորդչային բյուրեղում ջերմային շարժման էներգիայի անհավասար բաշխման պատճառով որոշ ատոմներ իոնացված են։ Ազատված էլեկտրոնները չեն կարող գրավվել շրջակա ատոմների կողմից, քանի որ նրանց վալենտային կապերը հագեցած են: Այս ազատ էլեկտրոնները կարող են շարժվել մետաղի մեջ՝ ստեղծելով էլեկտրոնների հաղորդման հոսանք: Միևնույն ժամանակ ատոմը, որի թաղանթից դուրս է եկել էլեկտրոն, դառնում է իոն։ Այս իոնը չեզոքացվում է հարեւանի ատոմը բռնելով: Նման քաոսային շարժման արդյունքում տեղի է ունենում բացակայող իոն ունեցող վայրի շարժում, որն արտաքուստ տեսանելի է որպես դրական լիցքի շարժում։ Սա կոչվում է անցքի անցկացման հոսանք: Իդեալական կիսահաղորդչային բյուրեղներում հոսանքն առաջանում է հավասար թվով ազատ էլեկտրոնների և անցքերի շարժումից։ Հաղորդման այս տեսակը կոչվում է ներքին հաղորդունակություն: Ջերմաստիճանի նվազմամբ ազատ էլեկտրոնների թիվը, որը համաչափ է ատոմների միջին էներգիային, նվազում է, և կիսահաղորդիչը դառնում է դիէլեկտրիկի նման։ Երբեմն կիսահաղորդչին ավելացնում են կեղտեր՝ հաղորդունակությունը բարելավելու համար, որոնք դոնոր են (ավելացնում են էլեկտրոնների թիվը՝ առանց անցքերի քանակի ավելացման) և ընդունում (ավելացնում են անցքերի քանակը՝ առանց էլեկտրոնների քանակի ավելացման)։ Կիսահաղորդիչները, որտեղ էլեկտրոնների թիվը գերազանցում է անցքերի թիվը, կոչվում են էլեկտրոնային կիսահաղորդիչներ կամ n տիպի կիսահաղորդիչներ։ Կիսահաղորդիչները, որտեղ անցքերի թիվը գերազանցում է էլեկտրոնների թիվը, կոչվում են անցքային կիսահաղորդիչներ կամ p-տիպի կիսահաղորդիչներ։

43. Կիսահաղորդչային դիոդ. Տրանզիստոր.

Կիսահաղորդչային դիոդը կազմված է pnանցում, այսինքն. տարբեր տեսակի հաղորդունակության երկու միացված կիսահաղորդիչներից: Երբ միավորվում են, էլեկտրոնները ցրվում են Ռ- կիսահաղորդիչ. Դա հանգեցնում է էլեկտրոնային կիսահաղորդիչում դոնորային կեղտոտության չփոխհատուցված դրական իոնների, իսկ անցքի կիսահաղորդիչում ակցեպտորի կեղտոտության բացասական իոնների, որոնք գրավել են ցրված էլեկտրոնները: Երկու շերտերի միջև առաջանում է էլեկտրական դաշտ։ Եթե ​​դրական լիցք է կիրառվում էլեկտրոնային հաղորդունակությամբ տարածաշրջանի վրա, իսկ բացասական լիցք՝ անցքի հաղորդունակությամբ, ապա արգելափակման դաշտը կավելանա, ընթացիկ ուժը կտրուկ կնվազի և գրեթե անկախ է լարումից: Միացման այս մեթոդը կոչվում է արգելափակում, իսկ դիոդում հոսող հոսանքը՝ հակադարձ: Եթե ​​դրական լիցք է կիրառվում անցքի հաղորդունակությամբ շրջանի վրա, և բացասական լիցք է կիրառվում էլեկտրոնայինով շրջանի վրա, ապա արգելափակման դաշտը կթուլանա, դիոդի միջոցով հոսանքն այս դեպքում կախված է միայն արտաքին միացման դիմադրությունից: Միացման այս մեթոդը կոչվում է թողունակություն, իսկ դիոդում հոսող հոսանքը կոչվում է ուղղակի:

Տրանզիստորը, որը նաև հայտնի է որպես կիսահաղորդչային տրիոդ, բաղկացած է երկուսից pn(կամ n-p) անցումներ. Բյուրեղի միջին մասը կոչվում է հիմք, ծայրահեղները՝ արտանետիչը և կոլեկտորը։ Տրանզիստորները, որոնց հիմքն ունի անցքի հաղորդունակություն, կոչվում են տրանզիստորներ: p-n-pանցում. Տրանզիստոր վարելու համար p-n-p-տեսակ, կոլեկտորի նկատմամբ կիրառվում է էմիտերի նկատմամբ բացասական բևեռականության լարում: Բազային լարումը կարող է լինել ինչպես դրական, այնպես էլ բացասական: Որովհետեւ կան ավելի շատ անցքեր, ապա հանգույցի միջով հիմնական հոսանքը կլինի անցքերի դիֆուզիոն հոսքը Ռ- տարածքներ. Եթե ​​արտանետիչի վրա կիրառվի փոքր առաջընթաց լարում, ապա դրա միջով անցքի հոսանք կհոսի՝ ցրվելով Ռ- տարածքներ n-տարածք (հիմք). Բայց քանի որ հիմքը նեղ է, այնուհետև անցքերը թռչում են դրա միջով, դաշտի կողմից արագացված, կոլեկտորի մեջ: (???, այստեղ ինչ-որ բան ես սխալ եմ հասկացել ...). Տրանզիստորը կարողանում է բաշխել հոսանքը, դրանով իսկ ուժեղացնելով այն: Կոլեկտորային միացումում հոսանքի փոփոխության հարաբերակցությունը բազային միացումում հոսանքի փոփոխությանը, մնացած բոլոր բաները հավասար են, հաստատուն արժեք է, որը կոչվում է բազային հոսանքի ինտեգրալ փոխանցման գործակից: Հետևաբար, հոսանքը փոխելով բազային միացումում, հնարավոր է ձեռք բերել կոլեկտորային շղթայում հոսանքի փոփոխություններ: (???)

44. Էլեկտրական հոսանքը գազերում. Գազի արտանետումների տեսակները և դրանց կիրառումը։Պլազմայի հայեցակարգը.

Լույսի կամ ջերմության ազդեցության տակ գազը կարող է դառնալ ընթացիկ հաղորդիչ։ Արտաքին ազդեցության պայմանով գազի միջով հոսանքի անցման երեւույթը կոչվում է ոչ ինքնակառավարվող էլեկտրական լիցքաթափում։ Ջերմաստիճանի ազդեցության տակ գազի իոնների առաջացման գործընթացը կոչվում է ջերմային իոնացում։ Լույսի ճառագայթման ազդեցության տակ իոնների հայտնվելը ֆոտոիոնացում է։ Գազը, որում մոլեկուլների զգալի մասը իոնացված է, կոչվում է պլազմա։ Պլազմայի ջերմաստիճանը հասնում է մի քանի հազար աստիճանի։ Պլազմային էլեկտրոնները և իոնները կարող են շարժվել էլեկտրական դաշտի ազդեցության տակ: Դաշտի ուժգնության աճով, կախված գազի ճնշումից և բնույթից, դրանում արտանետում է տեղի ունենում առանց արտաքին իոնացնողների ազդեցության: Այս երեւույթը կոչվում է ինքնակառավարվող էլեկտրական լիցքաթափում: Որպեսզի էլեկտրոնը իոնացնի ատոմը, երբ հարվածում է նրան, այն պետք է ունենա իոնացման աշխատանքից ոչ պակաս էներգիա։ Այս էներգիան կարող է ձեռք բերել էլեկտրոնը արտաքին էլեկտրական դաշտի ուժերի ազդեցության տակ գտնվող գազում իր ազատ ուղու վրա, այսինքն. . Որովհետեւ միջին ազատ ուղին փոքր է, ինքնալիցքաթափումը հնարավոր է միայն դաշտի բարձր հզորության դեպքում: Գազի ցածր ճնշման դեպքում ձևավորվում է փայլի արտանետում, որը բացատրվում է հազվադեպության ժամանակ գազի հաղորդունակության բարձրացմամբ (միջին ազատ ուղին մեծանում է): Եթե ​​ինքնալիցքաթափման ընթացիկ ուժը շատ բարձր է, ապա էլեկտրոնի ազդեցությունը կարող է առաջացնել կաթոդի և անոդի տաքացում: Էլեկտրոնները կաթոդի մակերեւույթից արտանետվում են բարձր ջերմաստիճանում, ինչը պահպանում է գազի արտանետումը։ Այս տեսակի արտանետումը կոչվում է աղեղ:

45. Էլեկտրական հոսանքը վակուումում. Թերմիոնային արտանետում. Կաթոդային խողովակ:

Վակուումում անվճար լիցքակիրներ չկան, հետևաբար, առանց արտաքին ազդեցության, վակուումում հոսանք չկա։ Դա կարող է առաջանալ, եթե էլեկտրոդներից մեկը տաքացվի մինչև բարձր ջերմաստիճան: Տաքացվող կաթոդը էլեկտրոններ է արտանետում իր մակերեսից։ Տաքացած մարմինների մակերեւույթից ազատ էլեկտրոնների արտանետման երեւույթը կոչվում է թերմիոնային արտանետում։ Ամենապարզ սարքը, որն օգտագործում է թերմիոնային արտանետումը, էլեկտրավակուումային դիոդն է: Անոդը կազմված է մետաղյա թիթեղից, կաթոդը պատրաստված է բարակ փաթաթված մետաղալարից։ Կաթոդի շուրջը տաքացնելիս առաջանում է էլեկտրոնային ամպ: Եթե ​​դուք միացնեք կաթոդը մարտկոցի դրական տերմինալին, իսկ անոդը՝ բացասական տերմինալին, ապա դիոդի ներսում դաշտը էլեկտրոնները կտեղափոխի դեպի կաթոդ, և հոսանք չի լինի։ Եթե ​​միացնեք հակառակը՝ անոդը պլյուսին, իսկ կաթոդը՝ մինուսին, ապա էլեկտրական դաշտը էլեկտրոնները կտեղափոխի դեպի անոդ։ Սա բացատրում է դիոդի միակողմանի անցկացման հատկությունը: Կաթոդից դեպի անոդ շարժվող էլեկտրոնների հոսքը կարելի է կառավարել էլեկտրամագնիսական դաշտի միջոցով։ Դա անելու համար դիոդը փոփոխվում է և ցանց է ավելացվում անոդի և կաթոդի միջև: Ստացված սարքը կոչվում է տրիոդ: Եթե ​​ցանցին կիրառվի բացասական պոտենցիալ, ապա ցանցի և կաթոդի միջև դաշտը կկանխի էլեկտրոնի շարժը: Եթե ​​կիրառեք դրական, ապա դաշտը կկանխի էլեկտրոնների շարժումը։ Կաթոդից արտանետվող էլեկտրոնները կարող են արագացվել մինչև մեծ արագություններ էլեկտրական դաշտերի միջոցով: Էլեկտրոնային ճառագայթների՝ էլեկտրամագնիսական դաշտերի ազդեցության տակ շեղվելու ունակությունը օգտագործվում է CRT-ում։

46. ​​Հոսանքների մագնիսական փոխազդեցություն. Մագնիսական դաշտ. Մագնիսական դաշտում հոսանք կրող հաղորդիչի վրա ազդող ուժը: Մագնիսական դաշտի ինդուկցիա.

Եթե ​​հաղորդիչների միջով հոսանք է անցնում նույն ուղղությամբ, ապա դրանք ձգում են, իսկ եթե հավասար են, ապա վանում են։ Հետևաբար, հաղորդիչների միջև կա որոշակի փոխազդեցություն, որը չի կարող բացատրվել էլեկտրական դաշտի առկայությամբ, քանի որ. Ընդհանուր առմամբ, հաղորդիչները էլեկտրականորեն չեզոք են: Մագնիսական դաշտը ստեղծվում է շարժվող էլեկտրական լիցքերով և գործում է միայն շարժվող լիցքերի վրա։ Մագնիսական դաշտը նյութի հատուկ տեսակ է և շարունակական է տարածության մեջ։ Էլեկտրական հոսանքի անցումը հաղորդիչով ուղեկցվում է մագնիսական դաշտի առաջացմամբ՝ անկախ միջավայրից։ Հաղորդիչների մագնիսական փոխազդեցությունը օգտագործվում է ընթացիկ ուժի մեծությունը որոշելու համար: 1 ամպեր - երկու զուգահեռ հաղորդիչներով անցնող հոսանքի ուժգնությունը ¥ երկարությամբ և փոքր խաչմերուկով, որոնք գտնվում են միմյանցից 1 մետր հեռավորության վրա, որի դեպքում մագնիսական հոսքը փոխազդեցության ուժ է առաջացնում դեպի ներքև, որը հավասար է յուրաքանչյուր մետր երկարության: . Այն ուժը, որով մագնիսական դաշտը գործում է հոսանք կրող հաղորդիչի վրա, կոչվում է ամպերի ուժ։ Մագնիսական դաշտի հոսանքով հաղորդիչի վրա ազդելու ունակությունը բնութագրելու համար կա մի մեծություն, որը կոչվում է մագնիսական ինդուկցիա: Մագնիսական ինդուկցիայի մոդուլը հավասար է հոսանք կրող հաղորդիչի վրա ազդող Ամպերի ուժի առավելագույն արժեքի հարաբերակցությանը հաղորդիչում առկա հոսանքի ուժին և դրա երկարությանը: Ինդուկցիոն վեկտորի ուղղությունը որոշվում է ձախ ձեռքի կանոնով (ձեռքի վրա դիրիժոր է, բթամատին՝ ուժ, ափի մեջ՝ ինդուկցիա)։ Մագնիսական ինդուկցիայի միավորը տեսլան է, որը հավասար է այնպիսի մագնիսական հոսքի ինդուկցիային, որում 1 ամպեր հաղորդիչի վրա 1 ամպեր հոսանքի դեպքում գործում է 1 նյուտոն ամպերի առավելագույն ուժը։ Այն ուղիղը, որի ցանկացած կետում մագնիսական ինդուկցիայի վեկտորն ուղղված է շոշափելի, կոչվում է մագնիսական ինդուկցիայի գիծ: Եթե ​​ինչ-որ տարածության բոլոր կետերում ինդուկցիոն վեկտորն ունի նույն արժեքը բացարձակ արժեքով և նույն ուղղությամբ, ապա այս մասի դաշտը կոչվում է միատարր: Կախված մագնիսական ինդուկցիայի վեկտորի նկատմամբ հոսանք կրող հաղորդիչի թեքության անկյունից՝ Ամպերի ուժը փոխվում է անկյան սինուսին համամասնորեն։

47. Ամպերի օրենքը.Մագնիսական դաշտի գործողությունը շարժվող լիցքի վրա: Լորենցի ուժ.

Մագնիսական դաշտի ազդեցությունը հաղորդիչի հոսանքի վրա ցույց է տալիս, որ այն գործում է շարժվող լիցքերի վրա: Ընթացիկ ուժ Իդիրիժորում կապված է կոնցենտրացիայի հետ nանվճար լիցքավորված մասնիկներ, արագություն vնրանց կանոնավոր տեղաշարժը և տարածքը Սդիրիժորի խաչմերուկը արտահայտությամբ, որտեղ քմեկ մասնիկի լիցքն է։ Այս արտահայտությունը փոխարինելով Ամպերի ուժի բանաձևով՝ մենք ստանում ենք . Որովհետեւ nSlհավասար է երկարությամբ հաղորդիչի ազատ մասնիկների թվին լ, ապա դաշտի կողմից ազդող ուժը արագությամբ շարժվող մեկ լիցքավորված մասնիկի վրա vմագնիսական ինդուկցիայի վեկտորի նկատմամբ a անկյան տակ Բհավասար է . Այս ուժը կոչվում է Լորենցի ուժ։ Լորենցի ուժի ուղղությունը դրական լիցքի համար որոշվում է ձախ ձեռքի կանոնով։ Միատեսակ մագնիսական դաշտում մագնիսական դաշտի ինդուկցիայի գծերին ուղղահայաց շարժվող մասնիկը Լորենցի ուժի ազդեցության տակ ձեռք է բերում կենտրոնաձիգ արագացում։ և շարժվում է շրջանագծի մեջ: Շրջանակի շառավիղը և հեղափոխության շրջանը որոշվում են արտահայտություններով . Հեղափոխության շրջանի անկախությունը շառավղից և արագությունից օգտագործվում է լիցքավորված մասնիկների արագացուցիչում՝ ցիկլոտրոնում։

48. Նյութի մագնիսական հատկությունները. Ֆեռոմագնիսներ.

Էլեկտրամագնիսական փոխազդեցությունը կախված է այն միջավայրից, որտեղ գտնվում են լիցքերը։ Եթե ​​մի փոքր կծիկ կախեք մեծ կծիկի մոտ, այն կշեղվի։ Եթե ​​երկաթե միջուկը տեղադրվի մեծի մեջ, ապա շեղումը կաճի: Այս փոփոխությունը ցույց է տալիս, որ ինդուկցիան փոխվում է միջուկի ներդրման հետ մեկտեղ: Այն նյութերը, որոնք զգալիորեն մեծացնում են արտաքին մագնիսական դաշտը, կոչվում են ֆերոմագնիսներ։ Ֆիզիկական մեծությունը, որը ցույց է տալիս, թե միջավայրում մագնիսական դաշտի ինդուկտիվությունը քանի անգամ է տարբերվում վակուումում գտնվող դաշտի ինդուկտիվությունից, կոչվում է մագնիսական թափանցելիություն։ Ոչ բոլոր նյութերն են ուժեղացնում մագնիսական դաշտը: Պարամագնիսները թույլ դաշտ են ստեղծում, որն ուղղության մեջ համընկնում է արտաքինի հետ: Դիամագնիսներն իրենց դաշտով թուլացնում են արտաքին դաշտը։ Ֆեռոմագնիսականությունը բացատրվում է էլեկտրոնի մագնիսական հատկություններով։ Էլեկտրոնը շարժվող լիցք է և հետևաբար ունի իր մագնիսական դաշտը։ Որոշ բյուրեղներում պայմաններ կան էլեկտրոնների մագնիսական դաշտերի զուգահեռ կողմնորոշման համար։ Սրա արդյունքում ֆերոմագնիսական բյուրեղի ներսում հայտնվում են մագնիսացված շրջաններ, որոնք կոչվում են տիրույթներ։ Երբ արտաքին մագնիսական դաշտը մեծանում է, տիրույթները պատվիրում են իրենց կողմնորոշումը: Ինդուկցիայի որոշակի արժեքի դեպքում տեղի է ունենում տիրույթների կողմնորոշման ամբողջական դասակարգում և մագնիսական հագեցվածություն: Երբ ֆերոմագնիսը հեռացվում է արտաքին մագնիսական դաշտից, ոչ բոլոր տիրույթներն են կորցնում իրենց կողմնորոշումը, և մարմինը դառնում է մշտական ​​մագնիս։ Դոմենի կողմնորոշման կարգը կարող է խախտվել ատոմների ջերմային թրթռումներով։ Այն ջերմաստիճանը, որի դեպքում նյութը դադարում է լինել ֆերոմագնիս, կոչվում է Կյուրիի ջերմաստիճան:

49. Էլեկտրամագնիսական ինդուկցիա. մագնիսական հոսք. Էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի օրենքը. Լենցի կանոն.

Փակ շղթայում, երբ մագնիսական դաշտը փոխվում է, առաջանում է էլեկտրական հոսանք։ Այս հոսանքը կոչվում է ինդուկտիվ հոսանք: Շղթա ներթափանցող մագնիսական դաշտի փոփոխություններով փակ շղթայում հոսանքի առաջացման երեւույթը կոչվում է էլեկտրամագնիսական ինդուկցիա։ Փակ շղթայում հոսանքի հայտնվելը ցույց է տալիս ոչ էլեկտրաստատիկ բնույթի արտաքին ուժերի առկայությունը կամ ինդուկցիոն EMF-ի առաջացումը: Էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի երևույթի քանակական նկարագրությունը տրված է ինդուկցիոն EMF-ի և մագնիսական հոսքի միջև հարաբերությունների հաստատման հիման վրա: մագնիսական հոսք Ֆմակերեսի միջով կոչվում է ֆիզիկական մեծություն, որը հավասար է մակերեսի արտադրյալին Սմագնիսական ինդուկցիայի վեկտորի մեկ մոդուլի համար Բև նրա և մակերեսի նորմալի միջև a անկյան կոսինուսով: Մագնիսական հոսքի միավորը հոսքին հավասար վեբերն է, որը 1 վայրկյանում հավասարաչափ զրոյի հասնելու դեպքում առաջացնում է 1 վոլտ էմֆ։ Ինդուկցիոն հոսանքի ուղղությունը կախված է նրանից, թե շղթան ներթափանցող հոսքը մեծանում է, թե նվազում, ինչպես նաև դաշտի ուղղությունից՝ միացման նկատմամբ: Լենցի կանոնի ընդհանուր ձևակերպումը. ինդուկտիվ հոսանքը, որը տեղի է ունենում փակ միացումում, ունի այնպիսի ուղղություն, որ դրա կողմից ստեղծված մագնիսական հոսքը միացումով սահմանափակված տարածքով ձգտում է փոխհատուցել մագնիսական հոսքի փոփոխությունը, որն առաջացնում է այս հոսանքը: Էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի օրենքը. Փակ շղթայում ինդուկցիայի EMF-ն ուղիղ համեմատական ​​է մագնիսական հոսքի փոփոխության արագությանը այս շղթայով սահմանափակված մակերևույթի միջով և հավասար է այս հոսքի փոփոխության արագությանը` հաշվի առնելով Lenz-ը: կանոն. EMF-ը փոխելիս կծիկի մեջ, որը բաղկացած է nնույնական պտույտներ, ընդհանուր emf-ը nանգամ ավելի շատ EMF մեկ կծիկի մեջ: Միատեսակ մագնիսական դաշտի համար, հիմնվելով մագնիսական հոսքի սահմանման վրա, հետևում է, որ ինդուկցիան 1 տեսլա է, եթե 1 քառակուսի մետր շղթայի միջով հոսքը 1 վեբեր է: Հաստատուն հաղորդիչում էլեկտրական հոսանքի առաջացումը չի բացատրվում մագնիսական փոխազդեցությամբ, քանի որ Մագնիսական դաշտը գործում է միայն շարժվող լիցքերի վրա։ Էլեկտրական դաշտը, որն առաջանում է մագնիսական դաշտի փոփոխության ժամանակ, կոչվում է պտտվող էլեկտրական դաշտ։ Պտտվող դաշտի ուժերի աշխատանքը լիցքերի շարժման վրա ինդուկցիայի EMF-ն է։ Պտտվող դաշտը կապված չէ լիցքերի հետ և փակ գիծ է։ Փակ եզրագծի երկայնքով այս դաշտի ուժերի աշխատանքը կարող է տարբերվել զրոյից: Էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի երևույթը տեղի է ունենում նաև այն ժամանակ, երբ մագնիսական հոսքի աղբյուրը գտնվում է հանգստի վիճակում, իսկ հաղորդիչը շարժվում է։ Այս դեպքում ինդուկցիոն EMF-ի պատճառը հավասար է , Լորենցի ուժն է։

50. Ինքնաներդրման երեւույթը. Ինդուկտիվություն. Մագնիսական դաշտի էներգիան.

Հաղորդավարի միջով անցնող էլեկտրական հոսանքը դրա շուրջ մագնիսական դաշտ է ստեղծում։ մագնիսական հոսք Ֆուրվագծի միջով համաչափ է մագնիսական ինդուկցիայի վեկտորին AT, իսկ ինդուկցիան, իր հերթին, հոսանքի ուժգնությունը հաղորդիչում։ Հետևաբար, մագնիսական հոսքի համար մենք կարող ենք գրել. Համամասնականության գործակիցը կոչվում է ինդուկտիվություն և կախված է հաղորդիչի հատկություններից, չափերից և այն միջավայրից, որտեղ այն գտնվում է։ Ինդուկտիվության միավորը Հենրին է, ինդուկտիվությունը՝ 1 Հենրի, եթե 1 ամպեր հոսանքի ուժգնության դեպքում մագնիսական հոսքը 1 վեբեր է։ Երբ կծիկի մեջ ընթացիկ ուժը փոխվում է, այս հոսանքով ստեղծված մագնիսական հոսքը փոխվում է: Մագնիսական հոսքի փոփոխությունը կծիկի մեջ առաջացնում է EMF ինդուկցիայի տեսք: Այս շղթայում ընթացիկ ուժի փոփոխության արդյունքում կծիկի մեջ EMF ինդուկցիայի հայտնվելու երևույթը կոչվում է ինքնաինդուկցիա: Լենցի կանոնի համաձայն՝ ինքնաինդուկցիայի EMF-ը կանխում է աճը, երբ միացումը միացված է, և նվազում, երբ միացումն անջատված է: Ինդուկտիվությամբ կծիկի մեջ առաջացող ինքնահոսքի EMF Լ, էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի օրենքի համաձայն հավասար է . Ենթադրենք, երբ ցանցն անջատվում է աղբյուրից, հոսանքը նվազում է գծային օրենքի համաձայն։ Այնուհետև ինքնաինդուկցիայի EMF-ն ունի հաստատուն արժեք, որը հավասար է . ընթացքում տշղթայի գծային նվազման դեպքում լիցք կանցնի: Այս դեպքում էլեկտրական հոսանքի աշխատանքը հավասար է . Այս աշխատանքը կատարվում է էներգիայի լույսի համար Վ մկծիկի մագնիսական դաշտը.

51. Հարմոնիկ թրթռումներ. Տատանումների լայնությունը, ժամանակաշրջանը, հաճախականությունը և փուլը:

Մեխանիկական թրթռումները մարմինների շարժումներն են, որոնք կրկնվում են ճիշտ կամ մոտավորապես նույնը կանոնավոր ընդմիջումներով: Դիտարկվող մարմինների համակարգում մարմինների միջև գործող ուժերը կոչվում են ներքին ուժեր: Այլ մարմիններից համակարգի մարմինների վրա ազդող ուժերը կոչվում են արտաքին ուժեր։ Ազատ տատանումները կոչվում են տատանումներ, որոնք առաջացել են ներքին ուժերի ազդեցությամբ, օրինակ՝ թելի վրա ճոճանակ։ Արտաքին ուժերի ազդեցության տակ տատանումները հարկադիր տատանումներ են, օրինակ՝ մխոց շարժիչի մեջ։ Բոլոր տեսակի տատանումների ընդհանուր հատկանիշը որոշակի ժամանակային ընդմիջումից հետո շարժման գործընթացի կրկնելիությունն է։ Հավասարմամբ նկարագրված տատանումները կոչվում են ներդաշնակ։ . Մասնավորապես, տատանումները, որոնք տեղի են ունենում դեֆորմացմանը համաչափ մեկ վերականգնող ուժ ունեցող համակարգում, ներդաշնակ են: Նվազագույն միջակայքը, որի միջով մարմնի շարժումը կրկնվում է, կոչվում է տատանման շրջան։ Տ. Այն ֆիզիկական մեծությունը, որը տատանման ժամանակաշրջանի փոխադարձն է և բնութագրում է տատանումների քանակը մեկ միավորի ժամանակ, կոչվում է հաճախականություն։ Հաճախականությունը չափվում է հերցով, 1 Հց = 1 վ -1: Օգտագործվում է նաև ցիկլային հաճախականության հասկացությունը, որը որոշում է տատանումների քանակը 2p վայրկյանում։ Հավասարակշռության դիրքից առավելագույն տեղաշարժի մոդուլը կոչվում է ամպլիտուդ: Կոսինուսի նշանի տակ արժեքը տատանումների փուլն է, j 0-ը տատանումների սկզբնական փուլն է։ Ածանցյալները նույնպես փոխվում են ներդաշնակորեն, և , և ընդհանուր մեխանիկական էներգիան կամայական շեղումով X(անկյուն, կոորդինատ և այլն) է , որտեղ ԲԱՅՑև ATհաստատուններ են, որոնք որոշվում են համակարգի պարամետրերով: Տարբերակելով այս արտահայտությունը և հաշվի առնելով արտաքին ուժերի բացակայությունը, կարելի է գրել, թե ինչ, որտեղից:

52. Մաթեմատիկական ճոճանակ. Զսպանակի վրա բեռի թրթռում. Մաթեմատիկական ճոճանակի և զսպանակի վրա ծանրության տատանումների ժամանակաշրջան:

Մաթեմատիկական ճոճանակ է կոչվում այն ​​փոքր չափի մարմինը, որը կախված է անտարբեր թելի վրա, որի զանգվածը աննշան է մարմնի զանգվածի համեմատ։ Ուղղահայաց դիրքը հավասարակշռության դիրքն է, որում ձգողության ուժը հավասարակշռվում է առաձգականության ուժով։ Ճոճանակի հավասարակշռության դիրքից փոքր շեղումների դեպքում առաջանում է արդյունքում առաջացող ուժ՝ ուղղված դեպի հավասարակշռության դիրքը, և նրա տատանումները ներդաշնակ են։ Փոքր ճոճվող անկյան տակ մաթեմատիկական ճոճանակի ներդաշնակ տատանումների ժամանակաշրջանը հավասար է. Այս բանաձևը ստանալու համար մենք գրում ենք Նյուտոնի երկրորդ օրենքը ճոճանակի համար: Ճոճանակի վրա գործում է ձգողականության ուժը և պարանի լարվածությունը։ Նրանց արդյունքը փոքր շեղման անկյան տակ է. հետևաբար, , որտեղ .

Զսպանակի վրա կախված մարմնի ներդաշնակ թրթիռների դեպքում առաձգական ուժը հավասար է Հուկի օրենքի համաձայն: Նյուտոնի երկրորդ օրենքի համաձայն.

53. Էներգիայի փոխակերպումը ներդաշնակ թրթռումների ժամանակ. Հարկադիր թրթռումներ. Ռեզոնանս.

Երբ մաթեմատիկական ճոճանակը շեղվում է հավասարակշռության դիրքից, նրա պոտենցիալ էներգիան մեծանում է, քանի որ. հեռավորությունը դեպի երկիր մեծանում է. Հավասարակշռության դիրքի անցնելիս ճոճանակի արագությունը մեծանում է, իսկ կինետիկ էներգիան մեծանում է պոտենցիալ պաշարի նվազման պատճառով։ Հավասարակշռության դիրքում կինետիկ էներգիան առավելագույնն է, պոտենցիալը նվազագույնը: Առավելագույն շեղման դիրքում - հակառակը: Գարնան հետ - նույնը, բայց վերցվում է ոչ թե Երկրի գրավիտացիոն դաշտի պոտենցիալ էներգիան, այլ աղբյուրի պոտենցիալ էներգիան: Անվճար թրթռումները միշտ հայտնվում են խոնավացված, այսինքն. նվազող ամպլիտուդով, քանի որ էներգիան ծախսվում է շրջակա մարմինների հետ փոխազդեցության վրա: Էներգիայի կորուստն այս դեպքում հավասար է արտաքին ուժերի աշխատանքին նույն ժամանակահատվածում։ Ամպլիտուդը կախված է ուժի փոփոխության հաճախականությունից։ Այն հասնում է իր առավելագույն ամպլիտուդին արտաքին ուժի տատանումների հաճախականությամբ, որը համընկնում է համակարգի տատանումների բնական հաճախականության հետ։ Նկարագրված պայմաններում հարկադիր տատանումների ամպլիտուդի մեծացման երեւույթը կոչվում է ռեզոնանս։ Քանի որ ռեզոնանսում արտաքին ուժը կատարում է առավելագույն դրական աշխատանքը տվյալ ժամանակահատվածի համար, ռեզոնանսային պայմանը կարող է սահմանվել որպես համակարգ առավելագույն էներգիայի փոխանցման պայման:

54. Թրթռումների տարածումը առաձգական միջավայրերում: Լայնակի և երկայնական ալիքներ: Ալիքի երկարություն. Ալիքի երկարության կապը դրա տարածման արագության հետ: Ձայնային ալիքներ. Ձայնի արագություն. Ուլտրաձայնային

Միջավայրի մեկ տեղում տատանումների գրգռումը առաջացնում է հարևան մասնիկների հարկադիր տատանումներ։ Տիեզերքում թրթռումների տարածման գործընթացը կոչվում է ալիք: Այն ալիքները, որոնցում թրթռումները տեղի են ունենում տարածման ուղղությանը ուղղահայաց, կոչվում են լայնակի ալիքներ: Ալիքները, որոնցում ալիքների տարածման ուղղությամբ տեղի են ունենում թրթռումներ, կոչվում են երկայնական ալիքներ։ Երկայնական ալիքները կարող են առաջանալ բոլոր միջավայրերում, լայնակի ալիքները՝ պինդ մարմիններում՝ դեֆորմացիայի կամ մակերևութային լարվածության ուժերի և գրավիտացիոն ուժերի ժամանակ առաձգական ուժերի ազդեցության տակ։ Տիեզերքում v տատանումների տարածման արագությունը կոչվում է ալիքի արագություն։ l հեռավորությունը միմյանց ամենամոտ կետերի միջև, որոնք տատանվում են նույն փուլերում, կոչվում է ալիքի երկարություն: Ալիքի երկարության կախվածությունը արագությունից և պարբերությունից արտահայտվում է կամ . Երբ առաջանում են ալիքներ, դրանց հաճախականությունը որոշվում է աղբյուրի տատանումների հաճախականությամբ, իսկ արագությունը՝ այն միջավայրով, որտեղ դրանք տարածվում են, ուստի նույն հաճախականության ալիքները կարող են տարբեր երկարություններ ունենալ տարբեր միջավայրերում։ Օդում սեղմման և հազվադեպացման գործընթացները տարածվում են բոլոր ուղղություններով և կոչվում են ձայնային ալիքներ։ Ձայնային ալիքները երկայնական են: Ձայնի արագությունը, ինչպես ցանկացած ալիքի արագությունը, կախված է միջավայրից: Օդում ձայնի արագությունը 331 մ/վ է, ջրում՝ 1500 մ/վ, պողպատում՝ 6000 մ/վ։ Ձայնային ճնշումը լրացուցիչ ճնշում է գազի կամ հեղուկի մեջ, որն առաջանում է ձայնային ալիքի հետևանքով: Ձայնի ինտենսիվությունը չափվում է ձայնային ալիքների կողմից ժամանակի մեկ միավորի համար փոխանցվող էներգիայի միջոցով ալիքների տարածման ուղղությանը ուղղահայաց հատվածի միավորի տարածքով և չափվում է վտներով մեկ քառակուսի մետրի համար: Ձայնի ինտենսիվությունը որոշում է դրա բարձրությունը: Ձայնի բարձրությունը որոշվում է թրթռումների հաճախականությամբ: Ուլտրաձայնը և ինֆրաձայնը կոչվում են ձայնային թրթռումներ, որոնք գտնվում են լսողության սահմաններից դուրս՝ համապատասխանաբար 20 կիլոհերց և 20 հերց հաճախականությամբ:

55. Ազատ էլեկտրամագնիսական տատանումները շղթայում: Էներգիայի փոխակերպումը տատանվող շղթայում: Շղթայում տատանումների բնական հաճախականությունը:

Էլեկտրական տատանողական շղթան համակարգ է, որը բաղկացած է կոնդենսատորից և կծիկից, որոնք միացված են փակ շղթայում։ Երբ կծիկը միացված է կոնդենսատորին, կծիկի մեջ առաջանում է հոսանք և էլեկտրական դաշտի էներգիան վերածվում է մագնիսական դաշտի էներգիայի։ Կոնդենսատորն ակնթարթորեն չի լիցքաթափվում, քանի որ. դա կանխվում է կծիկի մեջ ինքնահոսքի EMF-ով: Երբ կոնդենսատորն ամբողջությամբ լիցքաթափվի, ինքնաինդուկցիոն EMF-ը կկանխի հոսանքի նվազումը, իսկ մագնիսական դաշտի էներգիան կվերածվի էլեկտրական էներգիայի: Այս դեպքում առաջացող հոսանքը կլիցքավորի կոնդենսատորը, իսկ թիթեղների վրա լիցքավորման նշանը կլինի բնօրինակին հակառակ: Դրանից հետո գործընթացը կրկնվում է այնքան ժամանակ, մինչև ամբողջ էներգիան ծախսվի շղթայի տարրերի ջեռուցման վրա: Այսպիսով, մագնիսական դաշտի էներգիան տատանվող շղթայում վերածվում է էլեկտրական էներգիայի և հակառակը։ Համակարգի ընդհանուր էներգիայի համար կարելի է գրել հարաբերությունները. , որտեղից կամայական պահի համար . Ինչպես հայտնի է, ամբողջական շղթայի համար . Ենթադրելով, որ իդեալական դեպքում Ռ» 0, վերջապես ստանում ենք , կամ . Այս դիֆերենցիալ հավասարման լուծումը ֆունկցիան է , որտեղ. w-ի արժեքը կոչվում է շղթայում տատանումների սեփական շրջանաձև (ցիկլային) հաճախականություն։

56. Հարկադիր էլեկտրական տատանումներ. Փոփոխական էլեկտրական հոսանք. Փոխանակիչ. AC հոսանք:

Էլեկտրական սխեմաներում փոփոխական հոսանքը դրանցում հարկադիր էլեկտրամագնիսական տատանումների գրգռման արդյունք է։ Թող հարթ կծիկը տարածք ունենա Սև ինդուկցիոն վեկտորը Բկծիկի հարթությանը ուղղահայացով կազմում է j անկյուն։ մագնիսական հոսք Ֆկծիկի տարածքի միջոցով այս դեպքում որոշվում է արտահայտությամբ. Երբ կծիկը պտտվում է n հաճախականությամբ, j անկյունը փոխվում է օրենքի համաձայն ., ապա հոսքի արտահայտությունը ձև կընդունի: Մագնիսական հոսքի փոփոխությունները ստեղծում են ինդուկցիոն emf, որը հավասար է մինուս հոսքի փոփոխության արագությանը: Հետևաբար, ինդուկցիայի EMF-ի փոփոխությունը տեղի կունենա ներդաշնակ օրենքի համաձայն: Գեներատորի ելքից վերցված լարումը համաչափ է ոլորուն պտույտների քանակին: Երբ լարումը փոխվում է ներդաշնակ օրենքի համաձայն դիրիժորի մեջ դաշտի ուժը տատանվում է նույն օրենքի համաձայն: Դաշտի գործողության տակ առաջանում է մի բան, որի հաճախականությունը և փուլը համընկնում են լարման տատանումների հաճախականության և փուլի հետ։ Շղթայում հոսանքի տատանումները հարկադրված են, որոնք առաջանում են կիրառական փոփոխական լարման ազդեցության տակ: Եթե ​​հոսանքի և լարման փուլերը համընկնում են, ապա փոփոխական հոսանքի հզորությունը հավասար է կամ . Քառակուսի կոսինուսի միջին արժեքը տվյալ ժամանակահատվածում 0,5 է, ուստի . Ընթացիկ հզորության արդյունավետ արժեքը ուղղակի հոսանքի ուժն է, որը հաղորդիչում թողարկում է նույն քանակությամբ ջերմություն, ինչ փոփոխական հոսանքը: Ամպլիտուդով Իմաքսհոսանքի ներդաշնակ տատանումները, արդյունավետ լարումը հավասար է. Լարման ընթացիկ արժեքը նույնպես մի քանի անգամ փոքր է դրա ամպլիտուդային արժեքից: Միջին հոսանքի հզորությունը, երբ տատանման փուլերը համընկնում են, որոշվում է արդյունավետ լարման և հոսանքի ուժի միջոցով:

5 7. Ակտիվ, ինդուկտիվ և հզոր դիմադրություն:

ակտիվ դիմադրություն Ռկոչվում է ֆիզիկական մեծություն, որը հավասար է հոսանքի քառակուսու ուժի հարաբերությանը, որը ստացվում է հզորության արտահայտությունից։ Ցածր հաճախականություններում այն ​​գործնականում կախված չէ հաճախականությունից և համընկնում է հաղորդիչի էլեկտրական դիմադրության հետ:

Թող մի կծիկ միացված լինի փոփոխական հոսանքի միացմանը: Այնուհետև, երբ ընթացիկ ուժը փոխվում է օրենքի համաձայն, կծիկի մեջ հայտնվում է ինքնաինդուկցիոն էմֆ։ Որովհետեւ կծիկի էլեկտրական դիմադրությունը զրո է, այնուհետև EMF-ը հավասար է մինուս լարման կծիկի ծայրերում, որը ստեղծված է արտաքին գեներատորի կողմից։ (??? Ուրիշ ի՞նչ գեներատոր???). Հետեւաբար, ընթացիկ փոփոխությունը առաջացնում է լարման փոփոխություն, բայց փուլային հերթափոխով . Արտադրանքը լարման տատանումների ամպլիտուդն է, այսինքն. . Կծիկի վրա լարման տատանումների ամպլիտուդի հարաբերակցությունը հոսանքի տատանումների ամպլիտուդին կոչվում է ինդուկտիվ ռեակտիվ .

Թող շղթայում լինի կոնդենսատոր: Երբ այն միացված է, այն լիցքավորում է ժամանակաշրջանի մեկ քառորդը, հետո լիցքաթափում է նույն քանակությունը, հետո նույն բանը, բայց բևեռականության փոփոխությամբ։ Երբ կոնդենսատորի վրա լարումը փոխվում է ներդաշնակության օրենքի համաձայն նրա թիթեղների լիցքը հավասար է. Շղթայում հոսանքը տեղի է ունենում, երբ լիցքը փոխվում է. . Այն արժեքը, որը հավասար է ամպլիտուդի և ընթացիկ ուժի հարաբերակցությանը, կոչվում է հզորություն .

58. Օհմի օրենքը փոփոխական հոսանքի համար:

Դիտարկենք մի շղթա, որը բաղկացած է ռեզիստորից, կծիկից և հաջորդաբար միացված կոնդենսատորից: Ցանկացած ժամանակ կիրառվող լարումը հավասար է յուրաքանչյուր տարրի վրայի լարումների գումարին: Բոլոր տարրերի ընթացիկ տատանումները տեղի են ունենում օրենքի համաձայն: Ռեզիստորի վրայով լարման տատանումները փուլային են ընթացիկ տատանումների հետ, կոնդենսատորի վրայով լարման տատանումները հետ են մնում փուլային ընթացիկ տատանումներից, կծիկի վրայով լարման տատանումները հանգեցնում են ընթացիկ տատանումների փուլային փուլին: (ինչու են նրանք ետևում):. Հետևաբար, լարումների գումարի հավասարության պայմանը ընդհանուրին կարելի է գրել այսպես. Օգտագործելով վեկտորային դիագրամը, դուք կարող եք տեսնել, որ միացումում լարման ամպլիտուդը , կամ, այսինքն. . Նշվում է շղթայի դիմադրությունը . Դիագրամից ակնհայտ է, որ լարումը նույնպես տատանվում է հարմոնիկ օրենքի համաձայն . Նախնական j փուլը կարելի է գտնել բանաձևով . AC շղթայում ակնթարթային հզորությունը հավասար է. Քանի որ քառակուսի կոսինուսի միջին արժեքը տվյալ ժամանակահատվածում 0,5 է, . Եթե ​​շղթայում կա կծիկ և կոնդենսատոր, ապա ըստ Օհմի օրենքի՝ փոփոխական հոսանքի համար։ Արժեքը կոչվում է հզորության գործակից:

59. Ռեզոնանսը էլեկտրական շղթայում.

Հզոր և ինդուկտիվ դիմադրությունները կախված են կիրառվող լարման հաճախականությունից: Հետեւաբար, մշտական ​​լարման ամպլիտուդի դեպքում ընթացիկ ուժի ամպլիտուդը կախված է հաճախականությունից: Այնպիսի հաճախականության արժեքի դեպքում, որի դեպքում կծիկի և կոնդենսատորի վրա լարումների գումարը հավասար է զրոյի, քանի որ դրանց տատանումները փուլային հակադիր են: Արդյունքում, ռեզոնանսում ակտիվ դիմադրության վրա լարումը հավասար է ամբողջ լարմանը, և ընթացիկ ուժը հասնում է իր առավելագույն արժեքին: Մենք արտահայտում ենք ինդուկտիվ և հզոր դիմադրությունները ռեզոնանսում. , Հետևաբար . Այս արտահայտությունը ցույց է տալիս, որ ռեզոնանսում կծիկի և կոնդենսատորի վրա լարման տատանումների առատությունը կարող է գերազանցել կիրառվող լարման տատանումների ամպլիտուդը։

60. Տրանսֆորմատոր.

Տրանսֆորմատորը բաղկացած է երկու կծիկներից՝ տարբեր քանակի պտույտներով։ Երբ կծիկներից մեկի վրա լարում է կիրառվում, դրա մեջ հոսանք է առաջանում։ Եթե ​​լարումը փոխվում է ներդաշնակ օրենքի համաձայն, ապա հոսանքը նույնպես կփոխվի նույն օրենքի համաձայն։ Կծիկի միջով անցնող մագնիսական հոսքն է . Երբ մագնիսական հոսքը փոխվում է առաջին կծիկի յուրաքանչյուր պտույտում, առաջանում է ինքնաինդուկցիոն emf: Արտադրանքը EMF-ի ամպլիտուդն է մեկ հերթափոխով, ընդհանուր EMF-ն առաջնային կծիկում: Երկրորդային կծիկը ծակվում է նույն մագնիսական հոսքով, հետևաբար. Որովհետեւ մագնիսական հոսքերը նույնն են, ուրեմն. Փաթաթման ակտիվ դիմադրությունը փոքր է ինդուկտիվ ռեակտիվության համեմատ, ուստի լարումը մոտավորապես հավասար է EMF-ին: Այստեղից։ Գործակից Դեպիկոչվում է փոխակերպման հարաբերակցություն: Հետևաբար, լարերի և միջուկների ջեռուցման կորուստները փոքր են Ֆ1" F 2. Մագնիսական հոսքը համաչափ է ոլորման հոսանքին և պտույտների քանակին: Հետևաբար, այսինքն. . Նրանք. տրանսֆորմատորը մեծացնում է լարումը Դեպիանգամ՝ նույնքանով նվազեցնելով հոսանքը։ Երկու սխեմաների ընթացիկ հզորությունը, անտեսելով կորուստները, նույնն է:

61. Էլեկտրամագնիսական ալիքներ. Դրանց տարածման արագությունը. Էլեկտրամագնիսական ալիքների հատկությունները.

Շղթայում մագնիսական հոսքի ցանկացած փոփոխություն առաջացնում է դրա մեջ ինդուկցիոն հոսանքի տեսք: Նրա տեսքը բացատրվում է պտտվող էլեկտրական դաշտի ի հայտ գալով՝ մագնիսական դաշտի ցանկացած փոփոխությամբ։ Պտտվող էլեկտրական օջախն ունի նույն հատկությունը, ինչ սովորականը՝ առաջացնել մագնիսական դաշտ։ Այսպիսով, սկսելուց հետո մագնիսական և էլեկտրական դաշտերի փոխադարձ առաջացման գործընթացը շարունակվում է անխափան։ Էլեկտրական և մագնիսական դաշտերը, որոնք կազմում են էլեկտրամագնիսական ալիքները, կարող են գոյություն ունենալ նաև վակուումում՝ ի տարբերություն այլ ալիքային գործընթացների։ Ինտերֆերենցիայով փորձերից հաստատվել է էլեկտրամագնիսական ալիքների տարածման արագությունը, որը մոտավորապես կազմել է. Ընդհանուր դեպքում էլեկտրամագնիսական ալիքի արագությունը կամայական միջավայրում հաշվարկվում է բանաձևով. Էլեկտրական և մագնիսական բաղադրիչների էներգիայի խտությունը հավասար են միմյանց. , որտեղ. Էլեկտրամագնիսական ալիքների հատկությունները նման են այլ ալիքային գործընթացների հատկություններին: Երկու կրիչների միջև միջերեսով անցնելիս դրանք մասամբ արտացոլվում են, մասամբ բեկվում: Դրանք չեն արտացոլվում դիէլեկտրիկի մակերեսից, բայց գրեթե ամբողջությամբ արտացոլվում են մետաղներից։ Էլեկտրամագնիսական ալիքներն ունեն միջամտության (Հերցի փորձ), դիֆրակցիայի (ալյումինե ափսե), բևեռացման (ցանց) հատկությունները։

62. Ռադիոկապի սկզբունքները. Ամենապարզ ռադիոընդունիչը:

Ռադիոկապի իրականացման համար անհրաժեշտ է ապահովել էլեկտրամագնիսական ալիքների ճառագայթման հնարավորություն։ Որքան մեծ է կոնդենսատորի թիթեղների անկյունը, այնքան EM ալիքներն ավելի ազատ են տարածվում տարածության մեջ: Իրականում բաց միացումը բաղկացած է կծիկից և երկար մետաղալարից՝ ալեհավաքից։ Ալեհավաքի մի ծայրը հիմնավորված է, մյուսը բարձրացված է Երկրի մակերեւույթից: Որովհետեւ Քանի որ էլեկտրամագնիսական ալիքների էներգիան համաչափ է հաճախականության չորրորդ ուժին, ապա ձայնային հաճախականությունների փոփոխական հոսանքի տատանումների ժամանակ EM ալիքները գործնականում չեն առաջանում։ Հետեւաբար, օգտագործվում է մոդուլյացիայի սկզբունքը `հաճախականություն, ամպլիտուդ կամ փուլ: Մոդուլացված տատանումների ամենապարզ գեներատորը ներկայացված է նկարում: Թող շղթայի տատանումների հաճախականությունը փոխվի ըստ օրենքի: Թող մոդուլացված ձայնային թրթռումների հաճախականությունը նույնպես փոխվի որպես , և Վ<(Դա ինչ է հենց դա???)(G-ն դիմադրության փոխադարձությունն է): Այս արտահայտության մեջ փոխարինելով լարման արժեքները, որտեղ մենք ստանում ենք. Որովհետեւ ռեզոնանսում ռեզոնանսային հաճախականությունից հեռու հաճախականություններն անջատվում են, հետո համար արտահայտությունից եսերկրորդ, երրորդ և հինգերորդ ժամկետները անհետանում են. .

Դիտարկենք պարզ ռադիոընդունիչ: Այն բաղկացած է ալեհավաքից, փոփոխական կոնդենսատորով տատանվող միացումից, դետեկտորային դիոդից, ռեզիստորից և հեռախոսից։ Տատանողական շղթայի հաճախականությունը ընտրվում է այնպես, որ այն համընկնի կրիչի հաճախականության հետ, մինչդեռ կոնդենսատորի վրա տատանումների ամպլիտուդը դառնում է առավելագույնը: Սա թույլ է տալիս ընտրել ցանկալի հաճախականությունը բոլոր ստացվածներից: Շղթայից դետեկտոր են հասնում մոդուլացված բարձր հաճախականության տատանումները: Դետեկտորն անցնելուց հետո հոսանքը լիցքավորում է կոնդենսատորը յուրաքանչյուր կես ցիկլով, իսկ հաջորդ կես ցիկլը, երբ դիոդով հոսանք չի անցնում, կոնդենսատորը լիցքաթափվում է ռեզիստորի միջով: (Ճի՞շտ հասկացա???):

64. Մեխանիկական և էլեկտրական թրթռումների անալոգիա:

Մեխանիկական և էլեկտրական թրթռումների անալոգիաները հետևյալն են.