물리학 정의의 요점은 무엇입니까? 기계적 움직임

소재 포인트- 고전 역학의 모델 개념(추상화)으로, 사라지는 작은 차원의 몸체를 나타내지만 특정 질량을 갖습니다.

한편으로 재료 점은 공간에서의 위치가 세 개의 숫자로 결정되기 때문에 역학의 가장 간단한 대상입니다. 예를 들어, 재료 점이 위치한 공간의 점에 대한 세 개의 데카르트 좌표입니다.

반면에 재료점은 역학의 기본 법칙이 공식화되기 때문에 역학의 주요 기준 대상입니다. 역학의 다른 모든 개체(재료 본체 및 환경)는 하나 또는 다른 재료 점 세트로 나타낼 수 있습니다. 예를 들어, 어떤 몸체라도 작은 부분으로 "잘라낼" 수 있으며 각각은 해당 질량이 있는 재료 점으로 간주될 수 있습니다.

신체 운동 문제를 제기할 때 실제 신체를 물질적 점으로 "대체"하는 것이 가능한 경우 공식화된 문제의 솔루션이 답해야 하는 질문에 따라 다릅니다.

머티리얼 포인트 모델을 사용하는 문제에 대한 다양한 접근 방식이 있습니다.

그 중 하나는 경험적입니다. 움직이는 물체의 치수가 물체의 상대적 변위의 크기에 비해 무시할 수 있을 때 재료 점 모델을 적용할 수 있다고 믿어집니다. 그림은 태양계입니다. 태양이 고정된 물질 점이라고 가정하고 만유인력의 법칙에 따라 다른 물질적 점-행성에 작용한다고 생각하면 점-행성의 운동 문제는 알려진 해결책이 있습니다. 점 이동의 가능한 궤적 중에는 태양계의 행성에 대해 경험적으로 확립된 케플러의 법칙이 충족되는 궤적이 있습니다.

따라서 행성의 궤도 운동을 설명할 때 재료 점 모델은 상당히 만족스럽습니다. (그러나 일식 및 월식과 같은 현상의 수학적 모델을 구성하려면 태양, 지구 및 달의 실제 크기를 고려해야 하지만 이러한 현상은 분명히 궤도 운동과 관련되어 있습니다.)

가장 가까운 행성인 수성의 궤도 지름에 대한 태양 지름의 비는 ~1×10 -2이고, 태양에 가장 가까운 행성의 지름에 대한 궤도 지름의 비율은 ~1이다. ÷ 2 10 -4 . 이 숫자가 다른 문제에서 신체 치수를 무시하고 결과적으로 재료 포인트 모델의 수용 가능성에 대한 형식적인 기준으로 사용될 수 있습니까? 실습은 그렇지 않다는 것을 보여줍니다.

예를 들어 작은 총알 엘= 1 ÷ 2 cm 비거리 엘= 1 ÷ 2km, 즉 그러나 비행 경로(및 범위)는 총알의 질량뿐만 아니라 모양 및 회전 여부에 따라 크게 달라집니다. 따라서 엄밀히 말하면 작은 총알이라도 물질적 인 점으로 간주 될 수 없습니다. 외부 탄도 문제에서 발사체가 종종 중요한 점으로 간주되는 경우 여기에는 일반적으로 신체의 실제 특성을 경험적으로 고려하는 여러 추가 조건의 유보가 수반됩니다.

우주 비행으로 전환하면 우주선(SC)이 작동 궤도로 발사될 때 비행 궤적을 추가로 계산할 때 SC 모양의 변화가 눈에 띄는 영향을 미치지 않기 때문에 중요한 점으로 간주됩니다. 궤도. 궤도를 수정할 때 우주에서 제트 엔진의 정확한 방향을 보장해야 하는 경우가 가끔 있습니다.

강하 구획이 ~100km의 거리에서 지구 표면에 접근하면 “옆으로”가 조밀한 대기층에 들어가기 때문에 구획이 우주 비행사와 반환된 물질을 지구에 전달할지 여부를 결정하기 때문에 즉시 몸체로 "돌아갑니다". 지구에서 원하는 지점 . .

물질 점의 모델은 소립자, 원자핵, 전자 등과 같은 미시 세계의 물리적 개체의 움직임을 설명하는 데 실제로 허용되지 않는 것으로 나타났습니다.

머티리얼 포인트 모델을 사용하는 문제에 대한 또 다른 접근 방식은 합리적입니다. 계의 운동량 변화 법칙에 따르면, 별도의 물체에 적용되는 물체의 질량 중심 C는 동일한 힘의 영향을 받는 일부(등가라고 하자) 물질 점과 동일한 가속도를 갖습니다. 몸, 즉

일반적으로 말해서, 결과적인 힘은 합으로 표현될 수 있습니다. 여기서 및 (반지름 벡터와 점 C의 속도), 그리고 - 그리고 몸체의 각속도와 방향에만 의존합니다.

만약 에프 2 = 0이면 위의 관계는 등가 재료 점의 운동 방정식으로 바뀝니다.

이 경우 물체의 질량중심의 운동은 물체의 회전운동과 무관하다고 한다. 따라서 재료 포인트 모델을 사용할 가능성은 수학적으로 엄격하고(단지 실증적인 것이 아니라) 정당화됩니다.

물론 실제 상황에서는 에프 2 = 0 드물게 그리고 보통 에프 2 No. 0, 하지만 에프 2에 비해 다소 작다. 에프하나 . 그러면 등가 물질 점의 모델은 신체의 움직임을 설명하는 데 있어 어떤 근사치라고 말할 수 있습니다. 이러한 근사치의 정확도에 대한 추정치는 수학적으로 얻을 수 있으며, 이 추정치가 "소비자"에게 허용되는 것으로 판명되면 본체를 동등한 재료 포인트로 교체하는 것이 허용됩니다. 그렇지 않으면 그러한 교체로 인해 중대한 오류.

이것은 또한 신체가 앞으로 움직일 때 발생할 수 있으며 운동학의 관점에서 이는 일부 등가 지점으로 "대체"될 수 있습니다.

당연히 머티리얼 포인트 모델은 “왜 달은 한 면만 가지고 지구를 바라보는가?”와 같은 질문에 답하기에는 적합하지 않습니다. 유사한 현상이 신체의 회전 운동과 관련이 있습니다.

비탈리 삼소노프

정의

머티리얼 포인트는 움직임을 설명할 때 치수, 모양, 회전 및 내부 구조를 무시할 수 있는 거시적 바디입니다.

주어진 물체가 물질적인 점으로 간주될 수 있는가의 문제는 이 물체의 크기에 의존하는 것이 아니라 해결되는 문제의 조건에 달려 있다. 예를 들어, 지구의 반지름은 지구에서 태양까지의 거리보다 훨씬 작으며, 그 궤도 운동은 지구의 질량과 같은 질량을 가진 물질 점의 운동으로 잘 설명될 수 있습니다. 센터. 그러나 자체 축을 중심으로 한 지구의 일상적인 움직임을 고려할 때 이를 물질적인 점으로 대체하는 것은 의미가 없습니다. 특정 바디에 대한 머티리얼 포인트 모델의 적용 가능성은 바디 자체의 크기가 아니라 모션 조건에 따라 달라집니다. 특히, 병진 운동 중 시스템의 질량 중심 운동에 대한 정리에 따르면 모든 강체는 위치가 몸체의 질량 중심과 일치하는 재료 점으로 간주될 수 있습니다.

특정 시간의 물질 점의 질량, 위치, 속도 및 기타 물리적 특성은 그 거동을 완전히 결정합니다.

공간에서 재료 점의 위치는 기하학적 점의 위치로 정의됩니다. 고전 역학에서 물질 점의 질량은 시간에 따라 일정하고 운동의 특징 및 다른 물체와의 상호 작용과 무관하다고 가정합니다. 고전 역학의 구성에 대한 공리적 접근에서 다음은 공리 중 하나로 받아들여집니다.

공리

재료 점은 질량 $(r,m)$이라는 스칼라와 연관된 기하학적 점입니다. 여기서 $r$은 일부 데카르트 좌표계를 참조하는 유클리드 공간의 벡터입니다. 질량은 공간적 또는 시간적 점의 위치에 관계없이 일정하다고 가정합니다.

기계적 에너지는 공간에서의 운동의 운동 에너지 및 (또는) 장과의 상호 작용의 잠재적 에너지의 형태로만 물질 점에 의해 저장될 수 있습니다. 이것은 자동으로 재질 점이 변형(절대 강체만 재질 점이라고 할 수 있음) 및 자체 축을 중심으로 회전할 수 없으며 공간에서 이 축의 방향으로 변경될 수 없음을 의미합니다. 동시에 어떤 순간적인 회전 중심으로부터의 거리와 이 점과 중심을 연결하는 선의 방향을 설정하는 두 개의 오일러 각으로 구성된 물질 점으로 설명되는 신체 운동 모델은 매우 널리 사용됩니다. 역학의 많은 분야에서.

이상모형(물체점)의 운동을 연구하여 실제 물체의 운동법칙을 연구하는 방법은 역학에서 주된 것이다. 모든 거시적 몸체는 상호 작용하는 재료 점 g의 집합으로 나타낼 수 있으며 질량은 해당 부분의 질량과 같습니다. 이 부분의 운동에 대한 연구는 물질 점의 운동에 대한 연구로 축소됩니다.

물질 점 개념의 적용의 한계는 이 예에서 볼 수 있습니다. 고온의 희박 가스에서 각 분자의 크기는 분자 사이의 일반적인 거리에 비해 매우 작습니다. 그것들은 무시될 수 있고 분자는 물질적인 점으로 간주될 수 있는 것처럼 보일 것입니다. 그러나 이것이 항상 그런 것은 아닙니다. 분자의 진동과 회전은 분자의 "내부 에너지"의 중요한 저장소이며, 그 "용량"은 분자의 크기, 구조 및 화학적 특성에 의해 결정됩니다. 좋은 근사치에서, 단원자 분자(불활성 기체, 금속 증기 등)는 때때로 물질 점으로 간주될 수 있지만, 충분히 높은 온도의 이러한 분자에서도 분자 충돌로 인한 전자 껍질의 여기가 관찰되고, 방출로.

연습 1

a) 차고에 들어가는 자동차

b) Voronezh - Rostov 고속도로의 자동차?

a) 차고에 들어가는 자동차는 이러한 조건에서 자동차의 치수가 중요하기 때문에 중요한 포인트로 간주될 수 없습니다.

b) Voronezh-Rostov 고속도로의 자동차는 자동차의 치수가 도시 사이의 거리보다 훨씬 작기 때문에 중요한 점으로 간주 될 수 있습니다.

그것은 물질적 인 점으로 간주 될 수 있습니까?

a) 학교에서 집으로 가는 길에 1km를 걷는 소년;

b) 운동을 하는 소년.

a) 학교에서 돌아온 소년이 집까지 1km 거리를 걸을 때, 걷는 거리에 비해 그의 크기가 작기 때문에 이 운동의 소년은 물질적 포인트로 간주될 수 있다.

b) 같은 소년이 아침 운동을 할 때 그는 물질적 인 포인트로 간주 될 수 없습니다.

소재 포인트

소재 포인트(입자) - 역학에서 가장 단순한 물리적 모델 - 차원이 0인 이상적인 물체, 연구 중인 문제의 가정 내에서 다른 차원이나 거리에 비해 물체의 차원이 무한히 작다고 생각할 수도 있습니다. 공간에서 재료 점의 위치는 기하학적 점의 위치로 정의됩니다.

실제로 점은 이 문제를 풀 때 무시할 수 있는 크기와 모양이 있는 질량을 가진 몸체로 이해됩니다.

신체의 직선 운동으로 하나의 좌표축으로 위치를 결정하기에 충분합니다.

특색

특정 시간에 물질 점의 질량, 위치 및 속도는 그 거동과 물리적 특성을 완전히 결정합니다.

결과

기계적 에너지는 공간에서 운동의 운동 에너지 및 (또는) 장과의 상호 작용의 잠재적 에너지의 형태로만 물질 점에 의해 저장될 수 있습니다. 이것은 자동으로 재질 점이 변형(절대 강체만 재질 점이라고 할 수 있음) 및 자체 축을 중심으로 회전할 수 없으며 공간에서 이 축의 방향으로 변경될 수 없음을 의미합니다. 동시에 어떤 순간적인 회전 중심으로부터의 거리와 이 점과 중심을 연결하는 선의 방향을 설정하는 두 개의 오일러 각으로 구성된 물질 점으로 설명되는 신체 운동 모델은 매우 널리 사용됩니다. 역학의 많은 부분에서.

제한

물질 점 개념의 적용의 한계는 이 예에서 볼 수 있습니다. 고온의 희박 가스에서 각 분자의 크기는 분자 사이의 일반적인 거리에 비해 매우 작습니다. 그것들은 무시될 수 있고 분자는 물질적인 점으로 간주될 수 있는 것처럼 보일 것입니다. 그러나 이것이 항상 그런 것은 아닙니다. 분자의 진동과 회전은 분자의 "내부 에너지"의 중요한 저장소이며, 그 "용량"은 분자의 크기, 구조 및 화학적 특성에 의해 결정됩니다. 좋은 근사치에서 단원자 분자(비활성 기체, 금속 증기 등)는 때때로 물질 점으로 간주될 수 있지만, 충분히 높은 온도에서 이러한 분자에서도 분자 충돌로 인해 전자 껍질의 여기가 관찰되고, 방출로.

메모

위키미디어 재단. 2010년 .

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서적

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7학년 물리학 과정에서 우리는 물체의 기계적 운동이 다른 물체에 대한 상대적 시간 운동이라는 것을 기억합니다. 이러한 정보를 바탕으로 신체의 움직임을 계산하는 데 필요한 도구 세트를 가정할 수 있습니다.

첫째, 우리가 계산할 것과 관련하여 무언가가 필요합니다. 다음으로 우리는 이 "무언가"에 대한 신체의 위치를 ​​결정하는 방법에 동의해야 합니다. 그리고 마지막으로 어떻게든 시간을 수정해야 합니다. 따라서 특정 순간에 신체가 어디에 있을 것인지 계산하려면 기준 프레임이 필요합니다.

물리학의 기준틀

물리학에서 참조 시스템은 참조 본체, 참조 본체와 연결된 좌표계 ​​및 시간 측정을 위한 시계 또는 기타 장치의 집합입니다. 동시에 모든 참조 프레임은 조건부이고 상대적이라는 것을 항상 기억해야 합니다. 모든 움직임이 완전히 다른 특성을 가질 수 있는 다른 기준 프레임을 채택하는 것은 항상 가능합니다.

상대성 이론은 일반적으로 물리학의 거의 모든 계산에서 고려해야 하는 중요한 측면입니다. 예를 들어, 많은 경우에 우리는 움직이는 물체의 정확한 좌표를 언제든지 결정할 수 없습니다.

특히 모스크바에서 블라디보스토크까지의 철도 노선을 따라 100미터마다 시계가 있는 관찰자를 배치할 수 없습니다. 이 경우 대략 일정 시간 동안 신체의 속도와 위치를 계산합니다.

우리는 수백 또는 수천 킬로미터의 경로에서 기차의 위치를 ​​​​결정할 때 최대 1 미터의 정확도에 신경 쓰지 않습니다. 이를 위해 물리학에는 근사치가 있습니다. 그러한 근사치 중 하나는 "물질 점"의 개념입니다.

물리학의 재료 포인트

물리학에서 물질적 점은 크기와 모양을 무시할 수 있는 경우 신체를 나타냅니다. 머티리얼 포인트는 원래 바디의 질량을 가지고 있다고 가정합니다.

예를 들어, 비행기가 노보시비르스크에서 노보폴로츠크까지 비행하는 데 걸리는 시간을 계산할 때 항공기의 크기와 모양은 신경 쓰지 않습니다. 그것이 발전하는 속도와 도시 간의 거리를 아는 것으로 충분합니다. 특정 높이와 특정 속도에서 바람 저항을 계산해야 하는 경우 동일한 항공기의 모양과 치수에 대한 정확한 지식 없이는 할 수 없습니다.

몸체가 덮는 거리가 크기에 비해 크거나 몸체의 모든 점이 같은 방식으로 움직이는 경우 거의 모든 몸체를 물질적 점으로 간주할 수 있습니다. 예를 들어 상점에서 교차로까지 몇 미터를 이동한 자동차는 이 거리와 상당히 비슷합니다. 하지만 그런 상황에서도 자동차의 모든 부분이 같은 방향, 같은 거리로 움직였기 때문에 머티리얼 포인트라고 볼 수 있다.

그러나 같은 차를 차고에 두어야 하는 경우에는 더 이상 자재 포인트로 간주할 수 없습니다. 크기와 모양을 고려해야합니다. 이것은 상대성, 즉 우리가 특정 계산을 수행하는 것과 관련하여 고려해야 할 경우의 예이기도 합니다.

물체의 기계적 운동은 시간이 지남에 따라 다른 물체에 대한 상대적인 공간에서의 위치 변화입니다. 그는 기계공의 몸의 움직임을 연구합니다. 주어진 시간에 모든 점이 같은 방식으로 움직이는 절대 강체의 움직임(이동과 상호 작용 중에 변형되지 않음)을 병진 운동이라고 합니다. 신체의 한 지점의 움직임. 신체의 모든 점의 궤적이 하나의 직선을 중심으로 하는 원이고 이 직선에 원의 모든 평면이 수직인 운동을 회전 운동이라고 합니다. 주어진 조건에서 모양과 치수를 무시할 수 있는 몸체를 재료 점이라고 합니다. 이것은 방치다

물체가 이동하는 거리나 주어진 물체에서 다른 물체까지의 거리에 비해 물체의 치수가 작은 경우 축소하는 것이 허용됩니다. 신체의 움직임을 설명하려면 언제든지 좌표를 알아야 합니다. 이것이 역학의 주요 임무입니다.

2. 운동의 상대성. 참조 시스템. 단위.

재료점의 좌표를 결정하기 위해서는 기준체를 선택하여 좌표계를 연결하고 시간 기준의 원점을 설정해야 합니다. 좌표계와 시간 기준의 원점 표시는 신체의 움직임이 고려되는 기준 시스템을 형성합니다. 시스템은 일정한 속도로 움직여야 합니다(또는 일반적으로 같은 말인 정지 상태에 있어야 함). 본체의 궤적, 이동한 거리 및 변위는 기준 시스템의 선택에 따라 달라집니다. 기계적 움직임은 상대적입니다. 길이의 단위는 미터이며, 이는 진공에서 빛이 초 단위로 이동한 거리입니다. 초는 세슘-133 원자의 방사선 주기와 동일한 시간 단위입니다.

3. 궤도. 경로 및 이동입니다. 즉각적인 속도.

물체의 궤적은 공간에서 움직이는 물질의 점에 의해 묘사되는 선이다. 경로 - 재료 점의 초기 변위에서 최종 변위까지의 궤적 단면의 길이입니다. 반경 벡터 - 공간의 원점과 점을 연결하는 벡터. 변위는 시간이 지남에 따라 궤적 구간의 시작점과 끝점을 연결하는 벡터입니다. 속도는 주어진 시간에 움직임의 속도와 방향을 특성화하는 물리량입니다. 평균 속도는 다음과 같이 정의됩니다. 평균 지상 속도는 이 간격에 대한 일정 기간 동안 신체가 이동한 경로의 비율과 같습니다. . 순간 속도(벡터)는 이동점의 반경 벡터의 1차 도함수입니다. . 순간 속도는 궤적에 접선 방향으로 향하고 평균 속도는 시컨트를 따라 향합니다. 순시 지상 속도(스칼라) - 순시 속도와 크기가 동일한 시간에 대한 경로의 1차 미분

4. 균일한 직선 운동. 등속 운동에서 시간에 대한 운동학적 양의 의존도 플롯.속도 추가.

일정한 계수와 방향 속도로 이동하는 것을 균일 직선 운동이라고 합니다. 균일한 직선 운동에서 물체는 동일한 시간 간격으로 동일한 거리를 이동합니다. 속도가 일정하면 이동 거리는 다음과 같이 계산됩니다. 속도 추가의 고전적인 법칙은 다음과 같이 공식화됩니다. 고정된 것으로 간주되는 기준 시스템과 관련된 물질 점의 속도는 이동 시스템의 점 속도와 속도의 벡터 합과 같습니다. 고정 시스템에 상대적인 이동 시스템.

5. 가속. 균일하게 가속된 직선 운동. 균일하게 가속된 운동에서 시간에 대한 운동학적 양의 의존성 그래프.

신체가 동일한 시간 간격으로 불균등한 움직임을 하는 움직임을 불균일한 움직임이라고 합니다. 고르지 않은 병진 운동으로 신체의 속도는 시간이 지남에 따라 변합니다. 가속도(벡터)는 절대값과 방향의 속도 변화율을 특성화하는 물리량입니다. 순간 가속도(벡터) - 시간에 대한 속도의 1차 미분. .균일하게 가속된 것은 크기와 방향이 일정한 가속도를 가진 움직임입니다. 등가속도 운동 중 속도는 다음과 같이 계산됩니다.

여기에서 등가속도 운동 경로에 대한 공식은 다음과 같이 유도됩니다.

균일하게 가속된 운동에 대한 속도 및 경로 방정식에서 파생된 공식도 유효합니다.

6. 신체의 자유 낙하. 중력 가속.

물체의 낙하는 중력장에서의 운동입니다. (???) . 진공 상태에서 물체가 떨어지는 것을 자유 낙하라고 합니다. 자유 낙하에서 물체는 물리적 특성에 관계없이 동일한 방식으로 움직인다는 것이 실험적으로 입증되었습니다. 물체가 진공 상태에서 지구로 떨어지는 가속도를 자유낙하 가속도라고 하며 다음과 같이 표시됩니다.

7. 원에서 균일한 움직임. 원 안에서 물체가 등속 운동할 때의 가속도(구심 가속도)

궤적의 충분히 작은 부분에 대한 모든 움직임은 대략 원을 따라 균일한 움직임으로 간주될 수 있습니다. 원에서 등속 운동하는 과정에서 속도 값은 일정하게 유지되고 속도 벡터의 방향이 바뀝니다.<рисунок>.. 원을 따라 이동할 때 가속도 벡터는 속도 벡터(접선 방향으로 향함)에 수직으로 원의 중심으로 향합니다. 몸이 원을 완전히 회전하는 시간 간격을 기간이라고합니다. . 단위 시간당 회전 수를 나타내는 주기의 역수를 주파수라고 합니다. 이 공식을 적용하면 , 또는 를 추론할 수 있습니다. 각속도(회전 속도)는 다음과 같이 정의됩니다. . 몸체의 모든 점의 각속도는 동일하며 회전하는 몸체 전체의 움직임을 특성화합니다. 이 경우 물체의 선속도는 로 표현되고 가속도는 로 표현된다.

움직임의 독립성의 원칙은 신체의 모든 지점의 움직임을 병진 및 회전의 두 가지 움직임의 합으로 간주합니다.

8. 뉴턴의 첫 번째 법칙. 관성 참조 시스템.

외부 영향이 없는 상태에서 몸의 속도를 유지하는 현상을 관성이라고 합니다. 관성의 법칙으로도 알려진 뉴턴의 제1법칙은 다음과 같이 말합니다. 외부 영향이 없는 상태에서 물체가 직선으로 균일하게 움직이는 기준 좌표계를 관성 기준 좌표계라고 합니다. 지구와 관련된 기준 시스템은 지구의 회전이 무시된다면 관성으로 간주됩니다.

9. 미사 힘. 뉴턴의 제2법칙. 힘의 구성. 무게 중심.

물체의 속도를 변경하는 이유는 항상 다른 물체와의 상호 작용 때문입니다. 두 물체가 상호 작용할 때 속도는 항상 변합니다. 액셀러레이터가 획득됩니다. 두 물체의 가속도 비율은 모든 상호 작용에 대해 동일합니다. 다른 물체와 상호 작용할 때 가속도가 의존하는 물체의 속성을 관성이라고 합니다. 관성의 정량적 측정은 체중입니다. 상호 작용하는 물체의 질량 비율은 가속 모듈의 역비와 같습니다. 뉴턴의 두 번째 법칙은 운동의 운동학적 특성인 가속도와 상호작용의 동적인 특성인 힘 사이의 연결을 설정합니다. , 또는 더 정확하게는, 즉, 물질 점의 운동량 변화율은 그것에 작용하는 힘과 같습니다. 한 몸체에 여러 힘의 동시 작용으로 몸체는 가속도와 함께 움직이며, 이는 이러한 각 힘의 영향으로 개별적으로 발생하는 가속도의 벡터 합입니다. 한 점에 작용하는 물체에 작용하는 힘은 벡터의 합법칙에 따라 합산된다. 이 조항을 군대의 독립 행동 원칙이라고합니다. 질량 중심은 전체 시스템의 질량의 합과 같은 질량을 갖는 물질 점과 동일한 방식으로 움직이는 강체 또는 강체 시스템의 점으로, 이는 몸과 같은 합력. . 이 식을 시간에 따라 적분하면 질량 중심 좌표에 대한 식을 얻을 수 있습니다. 무게 중심은 우주의 어느 위치에서나 이 몸체의 입자에 작용하는 모든 중력의 합이 적용되는 지점입니다. 몸의 선형 치수가 지구의 크기에 비해 작으면 질량 중심이 무게 중심과 일치합니다. 무게 중심을 통과하는 모든 축에 대한 모든 기본 중력의 모멘트의 합은 0과 같습니다.

10. 뉴턴의 세 번째 법칙.

두 물체의 상호 작용에서 획득한 가속도의 모듈 비율은 일정하고 질량의 역비와 같습니다. 왜냐하면 물체가 상호 작용할 때 가속 벡터는 반대 방향을 가지므로 다음과 같이 쓸 수 있습니다. . 뉴턴의 제2법칙에 따르면 첫 번째 물체에 작용하는 힘은 이고 두 번째 물체에 작용하는 힘은 입니다. 이런 식으로, . 뉴턴의 제3법칙은 물체가 서로 작용하는 힘에 관한 것입니다. 두 물체가 서로 상호 작용하면 그들 사이에 발생하는 힘은 다른 물체에 적용되고 크기가 같고 방향이 반대이며 동일한 직선을 따라 작용하고 동일한 성질을 갖습니다.

11. 탄성력. 훅의 법칙.

몸체의 변형으로 인해 발생하고이 변형 동안 몸체 입자의 움직임과 반대 방향으로 향하는 힘을 탄성력이라고합니다. 막대를 사용한 실험에 따르면 몸체의 치수에 비해 작은 변형의 경우 탄성력의 계수는 막대의 자유단 변위 벡터 계수에 정비례하며 투영에서 . 이 연결은 R. Hooke에 의해 설정되었으며 그의 법칙은 다음과 같이 공식화됩니다. 신체의 변형으로 인해 발생하는 탄성력은 동안 신체 입자의 이동 방향과 반대 방향으로 신체의 신장에 비례합니다. 흉한 모습. 계수 케이몸체의 강성이라고 하며 몸체의 모양과 재질에 따라 다릅니다. 미터당 뉴턴으로 표시됩니다. 탄성력은 전자기 상호 작용으로 인한 것입니다.

12. 마찰력, 미끄럼 마찰 계수. 점성마찰(???)

물체의 상대 운동이 없을 때 물체의 상호 작용 경계에서 발생하는 힘을 정지 마찰력이라고 합니다. 정지 마찰력은 몸체의 접촉면에 접선으로 향하고 방향이 반대인 외력과 절대값이 동일합니다. 한 물체가 다른 물체의 표면 위에서 균일하게 움직일 때 외력의 영향으로 물체에 작용하는 힘은 구동력과 절대값이 같고 방향이 반대입니다. 이 힘을 슬라이딩 마찰력이라고 합니다. 슬라이딩 마찰력 벡터는 속도 벡터에 대해 지시되므로 이 힘은 항상 몸체의 상대 속도를 감소시킵니다. 마찰력과 탄성력은 전자기적 성질을 가지며, 접촉체 원자의 전하 사이의 상호작용으로 인해 발생합니다. 정지 마찰력 계수의 최대값은 압력에 비례한다는 것이 실험적으로 확인되었습니다. 또한 정지 마찰력과 미끄럼 마찰력의 최대값은 표면에 대한 마찰력과 몸체의 압력 사이의 비례 계수와 마찬가지로 거의 동일합니다.

13. 중력. 만유인력의 법칙. 중력. 체중.

물체는 질량에 관계없이 동일한 가속도로 낙하하므로 물체에 작용하는 힘은 물체의 질량에 비례합니다. 지구 측면에서 모든 물체에 작용하는 이러한 인력을 중력이라고 합니다. 중력은 물체 사이의 거리에 관계없이 작용합니다. 모든 물체는 서로 끌어당기며 만유인력은 질량의 곱에 정비례하고 두 물체 사이의 거리의 제곱에 반비례합니다. 만유인력의 벡터는 물체의 질량 중심을 연결하는 직선을 따라 향합니다. , G – 중력 상수, . 몸체의 무게는 중력으로 인해 몸체가 지지대에 작용하거나 서스펜션을 늘리는 힘입니다. 물체의 무게는 뉴턴의 제3법칙에 따라 지지체의 탄성력과 절대값이 같고 방향이 반대입니다. 뉴턴의 제2법칙에 따르면 물체에 다른 힘이 작용하지 않으면 물체의 중력은 탄성력과 균형을 이룹니다. 결과적으로 고정되거나 균일하게 움직이는 수평 지지대에 있는 물체의 무게는 중력과 같습니다. 지지대가 가속으로 움직이면 뉴턴의 두 번째 법칙에 따라 , 에서 파생됩니다. 이는 가속도 방향이 자유낙하 가속도 방향과 일치하는 물체의 무게가 정지해 있는 물체의 무게보다 작다는 것을 의미합니다.

14. 수직을 따라 중력의 작용하에 신체의 움직임. 인공위성의 움직임. 무중력. 최초의 우주 속도.

지구 표면과 평행하게 몸을 던질 때 초기 속도가 클수록 비행 범위가 커집니다. 고속에서는 중력 벡터 방향의 변화에 ​​반영되는 지구의 구형도 고려해야 합니다. 특정 속도 값에서 신체는 만유인력의 영향으로 지구 주위를 이동할 수 있습니다. 최초의 우주 속도라고 하는 이 속도는 원 안의 물체의 운동 방정식에서 결정할 수 있습니다. 한편, 뉴턴의 제2법칙과 만유인력의 법칙으로부터는 그것을 따른다. 따라서 멀리서 아르 자형천체 질량 중심에서 중첫 번째 우주 속도는 다음과 같습니다. 물체의 속도가 변하면 궤도의 모양이 원에서 타원으로 바뀝니다. 두 번째 우주 속도에 도달하면 궤도와 동일하게 포물선이 됩니다.

15. 몸의 운동량. 운동량 보존 법칙. 제트 추진.

뉴턴의 제2법칙에 따르면 물체가 정지해 있든 움직이고 있든 속도의 변화는 다른 물체와 상호 작용할 때만 발생할 수 있습니다. 질량체의 경우 중한동안 티힘이 작용하고 운동 속도가 에서 로 변하면 물체의 가속도는 와 같습니다. 뉴턴의 제2법칙에 따라 힘은 다음과 같이 쓸 수 있습니다. 힘과 작용 시간의 곱과 같은 물리량을 힘의 충동이라고 합니다. 힘의 충격은 힘의 지속 시간이 동일하다면 동일한 힘의 영향을 받는 모든 물체에 대해 동일하게 변화하는 양이 있음을 보여줍니다. 물체의 질량과 운동 속도의 곱과 같은 이 값을 물체의 운동량이라고 합니다. 물체의 운동량의 변화는 이 변화를 일으킨 힘의 운동량과 같으므로 속도와 로 움직이는 두 물체 질량 및 를 봅시다. 뉴턴의 제3법칙에 따르면, 상호작용하는 동안 물체에 작용하는 힘은 절대값이 같고 방향이 반대입니다. 로 표시할 수 있습니다. 상호 작용 중 운동량의 변화에 ​​대해 . 이 표현들로부터 우리는 즉, 상호작용 전 두 물체의 임펄스의 벡터 합은 상호작용 후 임펄스의 벡터 합과 같습니다. 보다 일반적인 형태로 운동량 보존 법칙은 다음과 같이 들립니다. 그렇다면.

16. 기계 작업. 힘. 운동 에너지와 위치 에너지.

일하다 하지만일정한 힘은 힘과 변위 모듈의 곱에 벡터 사이의 각도의 코사인을 곱한 것과 같은 물리량입니다. . 일은 스칼라 양이며 변위와 힘 벡터 사이의 각도가 .보다 크면 음수가 될 수 있습니다. 일의 단위를 줄(joule)이라고 하며, 1줄은 적용점이 1미터 이동할 때 1뉴턴의 힘이 한 일과 같습니다. 전력은 이 작업이 수행된 기간에 대한 작업의 비율과 같은 물리량입니다. . 전력의 단위를 와트(watt)라고 하며, 1와트는 1줄의 일을 1초에 하는 전력과 같습니다. 질량체에 대해 다음과 같이 가정합시다. 중힘이 작용하며(일반적으로 여러 힘의 결과일 수 있음) 그 영향으로 몸체가 벡터 방향으로 이동합니다. 뉴턴의 제2법칙에 따른 힘의 계수는 엄마, 변위 벡터의 계수는 가속도와 초기 및 최종 속도와 관련이 있습니다. 여기에서 작동 공식을 얻습니다. . 몸의 질량의 절반과 속도의 제곱을 곱한 것과 같은 물리량을 운동 에너지라고 합니다. 신체에 적용된 합력의 일은 운동 에너지의 변화와 같습니다. 자유낙하 가속도의 계수에 의한 물체의 질량과 전위가 0인 표면 위로 물체가 들어 올려진 높이의 곱과 같은 물리량을 물체의 위치 에너지라고 합니다. 위치 에너지의 변화는 몸을 움직이는 중력의 작용을 특징으로 합니다. 이 일은 반대 부호로 취한 위치 에너지의 변화와 같습니다. 지표 아래에 있는 물체는 음의 위치 에너지를 가지고 있습니다. 들어 올린 몸에만 위치 에너지가 있는 것은 아닙니다. 스프링이 변형될 때 탄성력이 하는 일을 고려하십시오. 탄성력은 변형에 정비례하며 그 평균값은 다음과 같습니다. , 일은 힘과 변형의 곱과 같다 , 또는 . 몸체의 강성과 변형의 제곱의 곱의 절반과 같은 물리량을 변형된 몸체의 위치 에너지라고 합니다. 위치 에너지의 중요한 특성은 신체가 다른 신체와 상호 작용하지 않고는 그것을 소유할 수 없다는 것입니다.

17. 역학의 에너지 보존 법칙.

위치 에너지는 상호 작용하는 신체, 운동 - 움직이는 특성을 나타냅니다. 그것과 또 다른 것은 몸의 상호 작용의 결과로 발생합니다. 여러 물체가 중력과 탄성력에 의해서만 서로 상호 작용하고 외부 힘이 작용하지 않으면 (또는 그 결과가 0이면) 물체의 상호 작용에 대해 탄성 또는 중력의 일은 변화와 같습니다 위치 에너지에서 반대 부호 . 동시에 운동 에너지 정리(몸의 운동 에너지의 변화는 외력의 일과 동일)에 따르면 동일한 힘의 일은 운동 에너지의 변화와 같습니다. . 이 평등에서 닫힌 시스템을 구성하고 중력과 탄성력에 의해 서로 상호 작용하는 물체의 운동 에너지와 잠재적 에너지의 합은 일정하게 유지됩니다. 물체의 운동 에너지와 위치 에너지의 합을 총 역학적 에너지라고 합니다. 중력 및 탄성력에 의해 서로 상호 작용하는 닫힌 시스템 시스템의 전체 기계적 에너지는 변하지 않습니다. 중력과 탄성력의 작용은 한편으로는 운동 에너지의 증가와 같고 다른 한편으로는 위치 에너지의 감소와 같습니다. 즉, 일은 회전한 에너지와 같습니다 한 형태에서 다른 형태로.

18. 간단한 메커니즘(경사면, 레버, 블록) 적용.

경사면은 큰 질량의 물체가 물체의 무게보다 훨씬 작은 힘의 작용으로 움직일 수 있도록 사용됩니다. 경사면의 각도가 와 같으면 평면을 따라 몸체를 움직이려면 와 같은 힘을 가해야 합니다. 마찰력을 무시하고 물체의 무게에 대한 이 힘의 비율은 평면 경사각의 사인 값과 같습니다. 그러나 힘을 얻되 일에 이득이 없나니 이는 경로가 곱해집니다. 이 결과는 중력의 작용이 몸을 들어 올리는 궤적에 의존하지 않기 때문에 에너지 보존 법칙의 결과입니다.

레버를 시계 방향으로 회전시키는 힘의 모멘트가 레버를 시계 반대 방향으로 회전시키는 모멘트 il과 같으면 레버는 평형 상태입니다. 지렛대에 가해지는 힘 벡터의 방향이 힘의 적용점과 회전축을 연결하는 가장 짧은 직선에 수직이면 평형 조건이 형태를 취합니다. 이면 레버가 힘을 얻습니다. 힘을 얻는다고 해서 노동에 이득이 되는 것은 아니다. 각도만큼 회전하면 힘이 작용하고 힘이 작용합니다. 왜냐하면 조건에 따라 .

블록을 사용하면 힘의 방향을 변경할 수 있습니다. 부동 블록의 다른 지점에 가해지는 힘의 어깨는 동일하므로 부동 블록은 강도 증가를 제공하지 않습니다. 이동식 블록을 사용하여 하중을 들어 올릴 때 강도가 두 배로 향상됩니다. 중력의 팔은 케이블 장력의 팔의 절반입니다. 그러나 케이블을 길이만큼 당길 때 엘부하가 증가하다 리터/2따라서 고정 블록도 작업에 이득을주지 않습니다.

19. 압력. 액체와 기체에 대한 파스칼의 법칙.

이 표면의 면적에 대한 표면에 수직으로 작용하는 힘의 계수의 비율과 동일한 물리량을 압력이라고합니다. 압력의 단위는 파스칼로, 1제곱미터 면적에 1뉴턴의 힘이 가해지는 압력과 같습니다. 모든 액체와 기체는 생성된 압력을 모든 방향으로 전달합니다.

20. 통신 선박. 유압프레스. 대기압. 베르누이 방정식.

원통형 용기에서 용기 바닥의 압력은 액체 기둥의 무게와 같습니다. 용기 바닥의 압력은 , 깊이에서의 압력 시간같음 . 동일한 압력이 용기의 벽에 작용합니다. 동일한 높이에서 유체 압력의 평등은 모든 모양의 통신 용기에서 정지 상태의 균질 유체의 자유 표면이 동일한 수준에 있다는 사실로 이어집니다(모세관 힘이 무시할 수 있을 정도로 작은 경우). 불균일 액체의 경우 밀도가 높은 액체 기둥의 높이는 밀도가 낮은 액체 기둥의 높이보다 작습니다. 유압 기계는 파스칼의 법칙에 따라 작동합니다. 서로 다른 영역의 피스톤으로 닫힌 두 개의 통신 용기로 구성됩니다. 한 피스톤에 외력에 의해 생성된 압력은 파스칼의 법칙에 따라 두 번째 피스톤에 전달됩니다. . 유압 기계는 큰 피스톤의 면적이 작은 피스톤의 면적보다 몇 배나 더 큰 힘을 얻습니다.

비압축성 유체의 정지 운동에서 연속 방정식이 유효합니다. 점도(입자 사이의 마찰)를 무시할 수 있는 이상적인 유체의 경우 에너지 보존 법칙에 대한 수학적 표현은 베르누이 방정식입니다. .

21. Torricelli의 경험.고도에 따른 대기압의 변화.

중력의 영향으로 대기의 상층부는 아래층에 압력을 가합니다. 이 압력은 파스칼의 법칙에 따라 모든 방향으로 전달됩니다. 이 압력은 지표면에서 가장 크며 지표면에서 대기 경계까지의 기단의 무게 때문입니다. 고도가 증가함에 따라 표면을 누르는 대기층의 질량이 감소하므로 대기압은 고도에 따라 감소합니다. 해수면에서 대기압은 101kPa입니다. 이 압력은 760mm 높이의 수은 기둥에 의해 가해집니다. 튜브가 진공이 생성되는 액체 수은으로 낮아지면 대기압의 작용으로 수은이 액체 기둥의 압력이 개방 된 외부 대기압과 같아지는 높이까지 상승합니다 수은의 표면. 대기압이 변경되면 튜브의 액체 기둥 높이도 변경됩니다.

22. 액체와 기체의 시대의 아르키메데스 힘. 항해 조건 전화.

깊이에 대한 액체 및 기체의 압력 의존성은 액체 또는 기체에 잠긴 물체에 작용하는 부력의 출현으로 이어집니다. 이 힘을 아르키메데스 힘이라고 합니다. 몸이 액체에 잠겨 있으면 용기의 측벽에 가해지는 압력이 서로 균형을 이루고 위와 아래에서 오는 압력의 결과는 아르키메데스 힘입니다. , 즉. 액체(기체)에 잠긴 물체를 밀어내는 힘은 물체가 밀어낸 액체(기체)의 무게와 같습니다. 아르키메데스의 힘은 중력의 반대 방향을 향하므로 액체에서 무게를 잴 때 물체의 무게는 진공 상태보다 가볍습니다. 액체 속의 물체는 중력과 아르키메데스 힘의 영향을 받습니다. 중력의 힘이 모듈러스에서 더 크면 몸이 가라앉고 더 작으면 뜨고 평등합니다. 어떤 깊이에서도 균형을 이룰 수 있습니다. 이러한 힘의 비율은 몸체와 액체(기체)의 밀도 비율과 같습니다.

23. 분자 운동 이론의 기본 조항 및 실험적 입증. 브라운 운동. 무게 그리고 크기분자.

분자 운동 이론은 물질의 가장 작은 입자로서 원자와 분자의 존재 개념을 사용하여 물질의 구조와 특성에 대한 연구입니다. MKT의 주요 조항 : 물질은 원자와 분자로 구성되며 이러한 입자는 무작위로 움직이며 입자는 서로 상호 작용합니다. 원자와 분자의 움직임과 이들의 상호작용은 역학 법칙의 적용을 받습니다. 처음에는 분자가 서로 접근할 때 상호 작용할 때 인력이 우선합니다. 그들 사이의 일정한 거리에서 반발력이 발생하여 절대 값으로 끌어 당기는 힘을 초과합니다. 분자와 원자는 인력과 반발력이 서로 균형을 이루는 위치에서 무작위로 진동합니다. 액체에서 분자는 진동할 뿐만 아니라 한 평형 위치에서 다른 평형 위치(유동성)로 점프합니다. 기체에서 원자 사이의 거리는 분자의 크기(압축성 및 확장성)보다 훨씬 큽니다. R. Brown은 19세기 초에 고체 입자가 액체에서 무작위로 움직이는 것을 발견했습니다. 이 현상은 MKT만이 설명할 수 있습니다. 무작위로 움직이는 액체 또는 기체 분자는 고체 입자와 충돌하고 이동 속도의 방향과 계수를 변경합니다(물론 방향과 속도는 모두 변경함). 입자 크기가 작을수록 운동량의 변화가 더 두드러집니다. 모든 물질은 입자로 구성되어 있으므로 물질의 양은 입자의 수에 비례하는 것으로 간주됩니다. 물질의 양의 단위를 몰이라고 합니다. 1몰은 탄소 12 C 0.012kg의 원자 수만큼 많은 원자를 포함하는 물질의 양과 같습니다. 물질의 양에 대한 분자 수의 비율을 아보가드로 상수라고 합니다. . 물질의 양은 Avogadro 상수에 대한 분자 수의 비율로 찾을 수 있습니다. 몰 질량 중물질의 질량비와 같은 양이라고 한다. 중물질의 양으로. 몰 질량은 몰당 킬로그램으로 표시됩니다. 몰 질량은 분자의 질량으로 나타낼 수 있습니다. m0 : .

24. 이상 기체. 이상 기체의 분자 운동 이론의 기본 방정식.

이상 기체 모델은 기체 상태에서 물질의 특성을 설명하는 데 사용됩니다. 이 모델은 다음을 가정합니다. 기체 분자는 용기의 부피에 비해 무시할 수 있고, 분자 사이에는 인력이 없으며, 서로 충돌하거나 용기 벽에 척력이 작용합니다. 기체 압력 현상에 대한 정성적 설명은 이상 기체 분자가 용기 벽과 충돌할 때 탄성체로 상호 작용한다는 것입니다. 분자가 용기의 벽과 충돌하면 벽에 수직인 축에 대한 속도 벡터의 투영이 반대 방향으로 바뀝니다. 따라서 충돌하는 동안 속도 투영은 다음에서 변경됩니다. –mv x~ 전에 뮤직비디오, 그리고 운동량의 변화는 입니다. 충돌하는 동안 분자는 뉴턴의 제3법칙에 따라 방향이 반대인 힘과 동일한 힘으로 벽에 작용합니다. 많은 분자가 있으며 개별 분자 부분에 작용하는 힘의 기하학적 합계의 평균 값이 용기 벽에 가스 압력의 힘을 형성합니다. 가스 압력은 압력 힘의 계수 대 용기 벽 면적의 비율과 같습니다. p=F/S. 기체가 입방체 용기에 있다고 가정합니다. 한 분자의 운동량은 2 뮤직비디오, 한 분자는 평균적으로 힘으로 벽에 작용합니다. 2mv/Dt. 시간 D 티한 혈관벽에서 다른 혈관벽으로의 이동 2리터/v, 결과적으로, . 모든 분자의 용기 벽에 가해지는 압력은 그 수에 비례합니다. . 분자 운동의 완전한 무작위성으로 인해 각 방향의 운동은 동일할 가능성이 있으며 총 분자 수의 1/3과 같습니다. 이런 식으로, . 면적이 있는 입방체의 면에 압력이 가해지기 때문에 내가 2, 그러면 압력은 동일할 것입니다. 이 방정식을 분자 운동 이론의 기본 방정식이라고 합니다. 분자의 평균 운동 에너지를 나타내면 얻을 수 있습니다.

25. 온도, 측정. 절대 온도 척도. 기체 분자의 속도.

이상 기체에 대한 기본 MKT 방정식은 미시적 매개변수와 거시적 매개변수 사이의 관계를 설정합니다. 두 물체가 접촉하면 거시적 매개변수가 변경됩니다. 이 변화가 멈추면 열평형이 시작되었다고 합니다. 열 평형 상태에 있는 신체 시스템의 모든 부분에서 동일한 물리적 매개변수를 체온이라고 합니다. 실험에 따르면 열평형 상태의 모든 기체에 대해 압력과 부피의 곱과 분자 수의 비율은 동일합니다. . 이를 통해 값을 온도 측정값으로 사용할 수 있습니다. 왜냐하면 n=N/V, 따라서 MKT의 기본 방정식을 고려하면 값은 분자의 평균 운동 에너지의 2/3와 같습니다. , 어디 케이– 스케일에 따른 비례 계수. 이 방정식의 왼쪽에 있는 매개변수는 음수가 아닙니다. 따라서 일정한 부피에서 압력이 0인 기체 온도를 절대 영도 온도라고 합니다. 이 계수의 값은 알려진 압력, 부피, 분자 수 및 온도와 함께 알려진 두 가지 물질 상태에서 찾을 수 있습니다. . 계수 케이볼츠만 상수라고 하는 는 다음과 같습니다. . 그것은 온도와 평균 운동 에너지 사이의 관계 방정식, 즉 분자의 무작위 운동의 평균 운동 에너지는 절대 온도에 비례합니다. , . 이 방정식은 동일한 온도와 분자 농도에서 모든 기체의 압력이 동일함을 보여줍니다.

26. 이상 기체 상태 방정식(Mendeleev-Clapeyron 방정식). 등온, 등온 및 등압 과정.

농도와 온도에 대한 압력의 의존성을 사용하여 기체의 거시적 매개변수인 부피, 압력 및 온도 간의 관계를 찾을 수 있습니다. . 이 방정식을 이상 기체 상태 방정식(Mendeleev-Clapeyron 방정식)이라고 합니다.

등온 과정은 일정한 온도에서 일어나는 과정입니다. 이상 기체의 상태 방정식에서 일정한 온도, 기체의 질량 및 조성에서 압력과 부피의 곱은 일정하게 유지되어야 합니다. 등온선의 그래프(등온선 과정의 곡선)는 쌍곡선입니다. 이 방정식을 보일-마리오트 법칙이라고 합니다.

isochoric 과정은 기체의 일정한 부피, 질량 및 조성에서 발생하는 과정입니다. 이러한 조건에서 , 여기서 가스 압력의 온도 계수입니다. 이 방정식을 샤를의 법칙이라고 합니다. 아이소코릭 과정의 방정식의 그래프를 아이소코어라고 하며, 원점을 지나는 직선입니다.

등압 과정은 기체의 일정한 압력, 질량 및 조성에서 발생하는 과정입니다. isochoric process와 같은 방법으로 isobaric process에 대한 방정식을 얻을 수 있습니다. . 이 과정을 설명하는 방정식을 Gay-Lussac 법칙이라고 합니다. 등압 과정의 방정식의 그래프를 등압이라고 하며 원점을 지나는 직선입니다.

27. 내부 에너지. 열역학에서 일하십시오.

분자 상호 작용의 위치 에너지가 0이면 내부 에너지는 모든 가스 분자의 운동 에너지의 합과 같습니다 . 따라서 온도가 변하면 기체의 내부 에너지도 변합니다. 에너지 방정식에 이상 기체 상태 방정식을 대입하면 내부 에너지가 기체 압력과 부피의 곱에 정비례한다는 것을 알 수 있습니다. . 신체의 내부 에너지는 다른 신체와 상호 작용할 때만 바뀔 수 있습니다. 물체의 기계적 상호작용(거시적 상호작용)의 경우 전달된 에너지의 척도는 일 하지만. 열전달(미시적 상호작용)에서 전달된 에너지의 척도는 열량입니다. 큐. 절연되지 않은 열역학 시스템에서 내부 에너지의 변화 D 유전달된 열량의 합과 같다. 큐그리고 외력의 작용 하지만. 일 대신 하지만외력에 의해 수행되는 작업을 고려하는 것이 더 편리합니다. 아`시스템에 의해 외부 본체에 수행됩니다. A=-A`. 그러면 열역학 제1법칙은 또는로 표현됩니다. 즉, 모든 기계는 외부로부터 열을 받아야만 외부 물체에 작업을 수행할 수 있습니다. 큐또는 내부 에너지 감소 D 유. 이 법칙은 첫 번째 종류의 영구 운동 기계의 생성을 배제합니다.

28. 열량. 물질의 비열용량. 열 과정에서 에너지 보존 법칙(열역학 제1법칙).

일을 하지 않고 한 몸에서 다른 몸으로 열을 전달하는 과정을 열전달이라고 합니다. 열 전달의 결과로 신체에 전달되는 에너지를 열량이라고 합니다. 열 전달 과정에 작업이 수반되지 않으면 열역학 제1법칙에 기초합니다. 신체의 내부 에너지는 신체의 질량과 온도에 비례하므로 . 값 와 함께비열용량이라고 하고 단위는 . 비열용량은 물질 1kg을 1도 가열하기 위해 전달되어야 하는 열량을 나타냅니다. 비열 용량은 명백한 특성이 아니며 열 전달 중에 신체가 수행하는 작업에 따라 다릅니다.

에너지 보존 법칙에 따라 외부 힘의 작용이 0이고 다른 물체와의 단열 상태에서 두 물체 사이의 열 전달 구현 . 내부 에너지의 변화가 일을 동반하지 않으면 , 또는 , 어디서 . 이 방정식을 열 균형 방정식이라고 합니다.

29. 이소프로세스에 대한 열역학 제1법칙의 적용. 단열 과정. 열 공정의 비가역성.

대부분의 기계에서 작동하는 주요 프로세스 중 하나는 작업을 수행하기 위해 가스를 팽창시키는 것입니다. 부피에서 기체의 등압 팽창 동안 V 1최대 볼륨 V 2실린더 피스톤의 변위는 엘, 일하다 ㅏ완전 기체는 , 또는 . 일인 isobar와 isotherm 아래의 면적을 비교하면 동일한 초기 압력에서 동일한 가스 팽창으로 등온 과정의 경우 더 적은 일을 할 수 있다는 결론을 내릴 수 있습니다. isobaric, isochoric 및 등온 과정 외에도 소위가 있습니다. 단열 과정. 열 전달이 없는 경우 프로세스를 단열이라고 합니다. 급속한 가스 팽창 또는 압축 과정은 단열에 가까운 것으로 간주할 수 있습니다. 이 과정에서 내부 에너지의 변화로 인해 작업이 수행됩니다. 따라서 단열 과정에서 온도가 감소합니다. 기체의 단열 압축 동안 기체 온도가 상승하기 때문에 기체 압력은 등온 과정에서보다 부피가 감소함에 따라 더 빠르게 증가합니다.

열 전달 과정은 자발적으로 한 방향으로만 발생합니다. 열은 항상 더 차가운 몸으로 전달됩니다. 열역학 제2법칙은 열역학적 과정이 실현 가능하지 않으며 그 결과 열이 다른 변화 없이 한 물체에서 다른 물체로, 더 뜨거운 물체로 전달된다는 것입니다. 이 법칙은 두 번째 종류의 영구 운동 기계의 생성을 배제합니다.

30. 열기관의 작동 원리. 열기관 효율.

열 기관에서 작업은 일반적으로 팽창하는 가스에 의해 수행됩니다. 팽창하는 동안 작동하는 기체를 작동 유체라고 합니다. 가스의 팽창은 가열될 때 온도와 압력의 증가로 인해 발생합니다. 작동유체가 열을 받는 장치 큐히터라고 합니다. 기계가 작동 후 열을 발산하는 장치를 냉장고라고 합니다. 첫째, 압력은 등압적으로 상승하고, 등압적으로 팽창하고, 등압적으로 냉각되고, 등압적으로 수축합니다.<рисунок с подъемником>. 작업주기의 결과로 가스는 초기 상태로 돌아가고 내부 에너지는 원래 값을 취합니다. 라는 뜻입니다. 열역학 제1법칙에 따르면, . 사이클당 신체가 한 일은 다음과 같습니다. 큐.사이클당 본체가 받는 열의 양은 히터에서 받은 열과 냉장고에 제공되는 열의 차이와 같습니다. 결과적으로 . 기계의 효율성은 소비된 에너지에 사용된 유용한 에너지의 비율입니다. .

31. 증발 및 응축. 포화 및 불포화 쌍. 공기 습도.

열 운동의 운동 에너지의 불균등한 분포가 이를 초래합니다. 어떤 온도에서 일부 분자의 운동 에너지는 나머지 분자와 결합할 수 있는 위치 에너지를 초과할 수 있습니다. 증발은 분자가 액체나 고체의 표면에서 빠져나가는 과정입니다. 증발은 냉각을 동반하기 때문에 더 빠른 분자는 액체를 떠납니다. 일정한 온도에서 닫힌 용기의 액체가 증발하면 기체 상태의 분자 농도가 증가합니다. 일정 시간이 지나면 증발하여 액체로 돌아가는 분자 수 사이에 평형이 발생합니다. 액체와 동적 평형을 이루는 기체 물질을 포화 증기라고 합니다. 포화 증기압보다 낮은 압력의 증기를 불포화 증기라고 합니다. 포화 증기압은 일정한 온도에서 부피( 부터 )에 의존하지 않습니다. 일정한 분자 농도에서 포화 증기의 압력은 이상 기체의 압력보다 빠르게 증가합니다. 분자의 수는 온도에 따라 증가합니다. 주어진 온도에서의 수증기압과 동일한 온도에서의 포화증기압의 비율을 백분율로 표시한 것을 상대습도라고 합니다. 온도가 낮을수록 포화 증기압이 낮아지므로 특정 온도로 냉각되면 증기가 포화됩니다. 이 온도를 이슬점이라고 합니다. 티피.

32. 결정체와 무정형체. 고체의 기계적 성질. 탄성 변형.

비정질체는 물리적 특성이 모든 방향에서 동일한 것(등방성체)입니다. 물리적 특성의 등방성은 분자의 무작위 배열로 설명됩니다. 분자가 정렬되어 있는 고체를 결정이라고 합니다. 결정체의 물리적 특성은 다른 방향에서 동일하지 않습니다(이방성체). 결정 특성의 이방성은 질서 정연한 구조에서 상호 작용력이 다른 방향에서 동일하지 않다는 사실에 의해 설명됩니다. 신체에 대한 외부 기계적 작용으로 인해 평형 위치에서 원자가 변위되어 신체의 모양과 부피가 변화하여 변형됩니다. 변형은 변형 전과 후의 길이 차이와 같은 절대 연신율 또는 상대 연신율로 특징지을 수 있습니다. 몸이 변형되면 탄성력이 발생합니다. 신체의 단면적에 대한 탄성 계수의 비율과 동일한 물리량을 기계적 응력이라고합니다. 작은 변형에서 응력은 상대 연신율에 정비례합니다. 비례 계수 이자형방정식에서 탄성 계수(영 계수)라고 합니다. 탄성 계수는 ​​주어진 재료에 대해 일정합니다. , 어디 . 변형된 물체의 위치 에너지는 인장 또는 압축에 소요된 일과 같습니다. 여기에서 .

후크의 법칙은 작은 변형에 대해서만 충족됩니다. 여전히 수행되는 최대 전압을 비례 한계라고 합니다. 이 한계를 넘어서면 전압은 비례하여 증가하는 것을 멈춥니다. 특정 수준의 응력까지 변형된 본체는 하중이 제거된 후 치수를 복원합니다. 이 점을 신체의 탄성 한계라고 합니다. 탄성 한계를 초과하면 몸체가 이전 모양으로 복원되지 않는 소성 변형이 시작됩니다. 소성 변형 영역에서는 응력이 거의 증가하지 않습니다. 이 현상을 물질 흐름이라고 합니다. 항복점을 넘어서면 응력이 극한강도라고 하는 점까지 상승하고 그 이후에는 본체가 파손될 때까지 응력이 감소합니다.

33. 액체의 성질. 표면 장력. 모세혈관 현상.

액체에서 분자의 자유로운 이동 가능성은 액체의 유동성을 결정합니다. 액체 상태의 몸체는 영구적 인 모양이 없습니다. 액체의 모양은 용기의 모양과 표면 장력에 의해 결정됩니다. 액체 내부에서 분자의 인력은 보상되지만 표면 근처에서는 보상되지 않습니다. 표면 근처의 모든 분자는 액체 내부의 분자에 끌립니다. 이러한 힘의 작용으로 분자는 자유 표면이 모든 가능한 최소값이 될 때까지 표면으로 끌어당겨집니다. 왜냐하면 공이 주어진 체적에 대해 최소 표면을 가지고 있으면 다른 힘의 작은 작용으로 표면이 구형 세그먼트의 형태를 취합니다. 용기 가장자리에 있는 액체의 표면을 메니스커스(meniscus)라고 합니다. 젖음 현상은 교차점에서 표면과 메니스커스 사이의 접촉각이 특징입니다. 길이 D의 단면에서 표면 장력의 크기 엘와 동등하다 . 표면의 곡률은 알려진 접촉각 및 반경과 동일한 액체에 과도한 압력을 생성합니다. . 계수 s를 표면 장력 계수라고 합니다. 모세관은 내경이 작은 관입니다. 완전히 젖으면 표면 장력이 신체 표면을 따라 전달됩니다. 이 경우 모세관을 통한 액체의 상승은 중력의 힘이 표면 장력의 힘 tk와 균형을 이룰 때까지 이 힘의 작용하에 계속됩니다. , 그 다음에 .

34. 전기 요금. 대전체의 상호작용. 쿨롱의 법칙. 전하 보존 법칙.

역학이나 MKT는 원자를 묶는 힘의 특성을 설명할 수 없습니다. 원자와 분자의 상호작용 법칙은 전하의 개념에 기초하여 설명될 수 있다.<Опыт с натиранием ручки и притяжением бумажки>이 실험에서 발견된 물체의 상호작용을 전자기라고 하며 전하에 의해 결정됩니다. 끌어당기고 밀어내는 전하의 능력은 양전하와 음전하의 두 가지 유형의 전하가 있다는 가정으로 설명됩니다. 전하가 같은 물체는 서로 반발하고 전하가 다른 물체는 끌어당깁니다. 충전 단위는 펜던트입니다. 1암페어의 전류 강도에서 1초 동안 도체의 단면을 통과하는 전하입니다. 외부에서 전하가 들어오지 않고 상호작용 중에 전하가 나가지 않는 폐쇄계에서 모든 물체의 전하의 대수적 합은 일정합니다. 쿨롱의 법칙이라고도 하는 정전기의 기본 법칙은 두 전하 사이의 상호작용력의 계수가 전하의 모듈의 곱에 정비례하고 두 전하 사이의 거리의 제곱에 반비례한다는 것을 나타냅니다. 힘은 대전체를 연결하는 직선을 따라 전달됩니다. 전하의 부호에 따라 반발력이나 끌어당김의 힘이다. 끊임없는 케이쿨롱의 법칙의 표현에서 . 이 계수 대신 소위. 계수와 관련된 전기 상수 케이어디서 나온 표현. 고정 전하의 상호 작용을 정전기라고합니다.

35. 전기장. 전기장 강도. 전기장의 중첩 원리.

단거리 작용 이론에 따라 각 전하 주위에는 전기장이 있습니다. 전기장은 공간에 끊임없이 존재하고 다른 전하에 작용할 수 있는 물질적 물체입니다. 전기장은 공간에서 빛의 속도로 전파됩니다. 전계가 시험 전하(전계 구성에 영향을 미치지 않는 작은 양전하)에 작용하는 힘과 이 전하의 값의 비율과 동일한 물리량을 전계 강도라고 합니다. 쿨롱의 법칙을 사용하여 전하에 의해 생성된 전계 강도에 대한 공식을 얻을 수 있습니다. 큐거리에 아르 자형요금에서 . 필드의 강도는 그것이 작용하는 전하에 의존하지 않습니다. 충전 중인 경우 큐여러 전하의 전기장이 동시에 작용하면 결과적인 힘은 각 필드에서 개별적으로 작용하는 힘의 기하학적 합과 같습니다. 이것을 전기장의 중첩 원리라고 합니다. 전기장 강도선은 각 점에서 강도 벡터와 일치하는 접선입니다. 장력선은 양전하에서 시작하여 음전하에서 끝나거나 무한대로 이동합니다. 공간의 어느 지점에서든 모든 사람에게 강도가 동일한 전기장을 균일 전기장이라고 합니다. 대략적으로 균질한 장은 두 개의 평행한 반대 전하를 띤 금속판 사이에 고려될 수 있습니다. 균일한 전하 분포로 큐지역의 표면에 에스표면 전하 밀도는 . 표면 전하 밀도가 s인 무한 평면의 경우 전계 강도는 공간의 모든 지점에서 동일하고 다음과 같습니다. .

36. 전하를 이동할 때 정전기장의 작용. 잠재적인 차이.

전하가 전기장에 의해 멀리 이동할 때 한 일은 다음과 같습니다. . 중력 일의 경우와 같이 쿨롱 힘의 일은 전하의 궤적에 의존하지 않습니다. 변위 벡터의 방향이 180°만큼 변경되면 필드 힘의 작용은 부호를 반대 방향으로 변경합니다. 따라서 폐쇄 회로를 따라 전하를 이동할 때 정전기장의 힘은 0과 같습니다. 닫힌 궤적을 따라 작용하는 힘이 0인 장을 전위장이라고 합니다.

마치 질량체처럼 중중력장에서 위치에너지는 몸의 질량에 비례하고, 정전기장에서 전하는 위치에너지를 갖는다. WP, 전하에 비례합니다. 정전기 장의 힘은 반대 부호로 취한 전하의 위치 에너지 변화와 같습니다. 정전기장의 한 지점에서 서로 다른 전하가 서로 다른 포텐셜 에너지를 가질 수 있습니다. 그러나 주어진 지점에서 전하에 대한 위치 에너지의 비율은 일정한 값입니다. 이 물리량을 전기장 포텐셜이라고 하며, 전하의 포텐셜 에너지는 주어진 지점에서의 포텐셜과 전하의 곱과 같습니다. 포텐셜은 스칼라 양이며, 여러 필드의 포텐셜은 이러한 필드의 포텐셜의 합과 같습니다. 신체 상호 작용 중 에너지 변화의 척도는 일입니다. 전하가 움직일 때 정전기장의 힘은 반대 부호의 에너지 변화와 같습니다. 왜냐하면 작업은 전위차에 의존하고 그들 사이의 궤적에 의존하지 않으면 전위차는 정전기장의 에너지 특성으로 간주 될 수 있습니다. 전하로부터 무한한 거리의 전위가 0과 같으면 거리에서 아르 자형요금에서 공식에 의해 결정됩니다. .

양전하를 필드의 한 지점에서 다른 지점으로 이동할 때 임의의 전기장이 수행한 일과 전하의 값의 비율을 일이 발생하는 이러한 지점 사이의 전압이라고 합니다. 정전기장에서 두 점 사이의 전압은 두 점 사이의 전위차와 같습니다. 전압(및 전위차)의 단위를 볼트라고 합니다. 1볼트는 필드가 1쿨롱의 전하를 이동시키기 위해 1줄의 일을 하는 전압입니다. 한편, 전하를 이동시키는 일은 힘과 변위의 곱과 같습니다. 반면에 트랙 섹션 사이의 알려진 전압에서 찾을 수 있습니다. 여기에서. 전기장 강도의 단위는 미터당 볼트입니다( 나는).

커패시터 - 유전체 층으로 분리된 두 개의 도체 시스템으로 도체의 치수에 비해 두께가 얇습니다. 판 사이의 전계 강도는 각 판의 강도의 두 배이고 판 외부에서는 0입니다. 플레이트 중 하나의 전하와 플레이트 사이의 전압의 비율과 동일한 물리량을 커패시터의 커패시턴스라고합니다. 전기 용량의 단위는 패럿이고 커패시터는 1패럿의 용량을 가지며 플레이트 사이의 전압은 1개의 펜던트로 충전될 때 1볼트입니다. 고체 커패시터의 판 사이의 전계 강도는 판 강도의 합과 같습니다. , 이후 균질 필드가 만족되면 , 즉. 커패시턴스는 판의 면적에 정비례하고 판 사이의 거리에 반비례합니다. 유전체가 플레이트 사이에 도입되면 커패시턴스가 e의 계수만큼 증가합니다. 여기서 e는 도입된 재료의 유전 상수입니다.

38. 유전 상수. 전기장 에너지.

유전율은 균질한 유전체에서 전기장의 모듈러스에 대한 진공에서의 전기장의 모듈러스 비율을 특성화하는 물리량입니다. 전기장의 일은 동일하지만 커패시터가 충전되면 전압이 0 ~ 전에 유, 그래서 . 따라서 커패시터의 위치 에너지는 와 같습니다.

39. 전류. 현재 강도. 전류의 존재 조건.

전류는 전하의 질서 있는 이동입니다. 전류의 방향은 양전하의 이동으로 간주됩니다. 전하는 전기장의 영향을 받아 질서 정연하게 이동할 수 있습니다. 따라서 전류의 존재에 대한 충분 조건은 필드와 자유 전하 캐리어의 존재입니다. 전기장은 두 개의 연결된 반대 전하를 띤 물체에 의해 생성될 수 있습니다. 충전 비율 D 큐, 시간 간격 D 동안 도체의 단면을 통해 전달 티이 간격을 전류 강도라고 합니다. 전류의 세기가 시간에 따라 변하지 않으면 전류를 상수라고 합니다. 도체에 전류가 오랫동안 존재하기 위해서는 전류가 발생하는 조건이 변하지 않아야 합니다.<схема с один резистором и батареей>. 전하가 전류원 내부로 이동하게 하는 힘을 외력이라고 합니다. 갈바니 전지에서 (및 모든 배터리 - 예를 들어???)그들은 직류 기계에서 화학 반응의 힘 - 로렌츠 힘입니다.

40. 사슬 단면에 대한 옴의 법칙. 도체 저항. 온도에 대한 도체 저항의 의존성. 초전도성. 도체의 직렬 및 병렬 연결.

전류의 세기에 대한 전기 회로의 단면 사이의 전압의 비율은 일정한 값이며 저항이라고합니다. 저항의 단위는 0옴이고, 1옴의 저항은 1암페어의 전류 강도에서 전압이 1볼트인 회로 섹션을 갖습니다. 저항은 길이에 정비례하고 단면적에 반비례합니다. 여기서 r은 전기 저항, 주어진 조건에서 주어진 물질에 대한 일정한 값입니다. 가열되면 금속의 비저항은 선형 법칙에 따라 증가합니다. 여기서 r 0 은 0 0 С에서의 비저항이고, a는 각 금속에 특정한 저항 온도 계수입니다. 절대 영도에 가까운 온도에서 물질의 저항은 0으로 급격히 떨어집니다. 이 현상을 초전도성이라고 합니다. 초전도 물질의 전류는 도체를 가열하여 손실 없이 발생합니다.

회로의 단면에 대한 옴의 법칙을 방정식이라고 합니다. 도선이 직렬로 연결되면 전류의 세기는 모든 도선에서 동일하고 회로 끝의 전압은 직렬로 연결된 모든 도선의 전압의 합과 같습니다. . 도체가 직렬로 연결되면 총 저항은 구성 요소 저항의 합과 같습니다. 병렬 연결을 사용하면 회로의 각 섹션 끝에 있는 전압이 동일하고 전류 강도가 별도의 부분으로 분기됩니다. 여기에서. 도체가 병렬로 연결된 경우 총 저항의 역수는 병렬 연결된 모든 도체의 저항 역수의 합과 같습니다.

41. 일과 현재의 힘. 기전력. 완전한 회로에 대한 옴의 법칙.

전류를 생성하는 전기장의 힘의 일은 전류의 일이라고합니다. 일하다 하지만저항이 있는 영역의 전류 아르 자형시간 D 티와 동등하다 . 전류의 힘은 완료 시간에 대한 작업의 비율과 같습니다. . 작업은 평소와 같이 줄, 전력(와트)으로 표시됩니다. 전기장의 영향으로 회로 부분에 작업이 수행되지 않고 화학 반응이 발생하지 않으면 작업으로 인해 도체가 가열됩니다. 이 경우 일은 전류가 흐르는 도체가 방출하는 열의 양과 같습니다(줄-렌츠 법칙).

전기 회로에서 작업은 외부 섹션뿐만 아니라 배터리에서도 수행됩니다. 전류원의 전기 저항을 내부 저항이라고 합니다. 아르 자형. 회로의 내부 섹션에서 와 같은 열량이 방출됩니다. 폐쇄 회로를 따라 이동할 때 정전기장의 힘의 총 작업은 0이므로 모든 작업은 일정한 전압을 유지하는 외부 힘으로 인해 수행됩니다. 전달 된 전하에 대한 외력의 일의 비율을 소스의 기전력이라고합니다. 여기서 D 큐- 양도 가능한 요금. 직류가 통과한 결과 도체만 가열되면 에너지 보존 법칙에 따라 , 즉. . 전기 회로의 전류는 EMF에 정비례하고 회로의 임피던스에 반비례합니다.

42. 반도체. 반도체의 전기 전도도와 온도 의존성. 반도체의 고유 및 불순물 전도도.

많은 물질은 금속처럼 전류를 전도하지 않지만 동시에 유전체가 아닙니다. 반도체의 차이점 중 하나는 가열되거나 조명되면 저항이 증가하지 않고 감소한다는 것입니다. 그러나 실제 적용 가능한 주요 속성은 일방적 인 전도성으로 밝혀졌습니다. 반도체 결정에서 열 운동 에너지의 고르지 않은 분포로 인해 일부 원자는 이온화됩니다. 방출된 전자는 주변 원자에 의해 포획될 수 없습니다. 그들의 원자가 결합은 포화 상태입니다. 이 자유 전자는 금속 내에서 이동하여 전자 전도 전류를 생성할 수 있습니다. 동시에 전자가 빠져나간 껍질에서 나온 원자는 이온이 된다. 이 이온은 이웃의 원자를 포착하여 중화됩니다. 이러한 혼돈의 움직임의 결과, 이온이 결손된 장소의 움직임이 일어나며, 이는 양전하의 움직임으로 외부에 보인다. 이것을 정공 전도 전류라고 합니다. 이상적인 반도체 결정에서는 동일한 수의 자유 전자와 정공이 이동하여 전류가 생성됩니다. 이러한 유형의 전도를 고유 전도라고 합니다. 온도가 낮아지면 원자의 평균 에너지에 비례하는 자유전자의 수가 줄어들어 반도체가 유전체와 유사해진다. 불순물은 때때로 전도도를 향상시키기 위해 반도체에 첨가되는데, 도너(정공의 수를 늘리지 않고 전자의 수를 증가)와 억셉터(전자의 수를 늘리지 않고 정공의 수를 증가)입니다. 전자의 수가 정공의 수를 초과하는 반도체를 전자 반도체 또는 n형 반도체라고 합니다. 정공의 수가 전자의 수를 초과하는 반도체를 정공 반도체 또는 p형 반도체라고 합니다.

43. 반도체 다이오드. 트랜지스터.

반도체 다이오드는 pn전환, 즉 전도성이 다른 두 개의 연결된 반도체에서. 결합되면 전자는 다음으로 확산됩니다. 아르 자형-반도체. 이것은 전자 반도체에서 보상되지 않은 도너 불순물의 양이온과 정공 반도체에서 확산된 전자를 포획한 억셉터 불순물의 음이온의 출현으로 이어진다. 두 층 사이에 전기장이 발생합니다. 전자 전도성이 있는 영역에 양전하를 인가하고 정공 전도성을 갖는 영역에 음전하를 인가하면 차단 필드가 증가하고 전류 강도가 급격히 떨어지고 전압과 거의 무관합니다. 이렇게 켜는 방식을 차단이라고 하고 다이오드에 흐르는 전류를 역방향이라고 합니다. 정공 전도성이있는 영역에 양전하가 적용되고 전자가있는 영역에 음전하가 적용되면 차단 필드가 약화되며이 경우 다이오드를 통과하는 전류는 외부 회로의 저항에만 의존합니다. 이 켜는 방법을 처리량이라고 하고 다이오드에 흐르는 전류를 직접이라고 합니다.

반도체 3극관이라고도 하는 트랜지스터는 두 개의 pn(또는 n-p) 전환. 크리스탈의 중간 부분을 베이스라고 하고, 극단은 이미 터와 컬렉터입니다. 베이스에 홀 전도성이 있는 트랜지스터를 트랜지스터라고 합니다. p-n-p이행. 트랜지스터를 구동하려면 p-n-p-type의 경우 에미터에 대해 음의 극성 전압이 컬렉터에 인가됩니다. 기본 전압은 양수 또는 음수일 수 있습니다. 왜냐하면 더 많은 구멍이 있으면 접합을 통한 주 전류는 구멍의 확산 플럭스가됩니다. 아르 자형- 지역. 작은 순방향 전압이 이미 터에 적용되면 정공 전류가 에미 터를 통해 흐르고 아르 자형- 지역 N-면적(기준). 하지만 그때부터 베이스가 좁고 구멍이 뚫고 필드에 의해 가속되어 수집기로 날아갑니다. (???, 여기서 제가 잘못 이해한 것이 있습니다...). 트랜지스터는 전류를 분배하여 증폭할 수 있습니다. 베이스 회로의 전류 변화에 대한 컬렉터 회로의 전류 변화 비율(다른 모든 조건은 동일함)은 베이스 전류의 적분 전달 계수라고 하는 일정한 값입니다. 따라서 기본 회로의 전류를 변경하여 컬렉터 회로의 전류 변화를 얻을 수 있습니다. (???)

44. 가스의 전류. 가스 방전의 종류 그리고 그들의 응용.플라즈마의 개념입니다.

빛이나 열의 영향을 받는 가스는 전류 도체가 될 수 있습니다. 외부 영향의 조건에서 전류가 가스를 통과하는 현상을 비자기 방전이라고 합니다. 온도의 영향으로 가스 이온이 형성되는 과정을 열 이온화라고합니다. 빛 복사의 영향을받는 이온의 출현은 광이온화입니다. 분자의 상당 부분이 이온화된 가스를 플라즈마라고 합니다. 플라즈마 온도는 수천도에 이릅니다. 플라즈마 전자와 이온은 전기장의 영향을 받아 움직일 수 있습니다. 전계 강도가 증가하면 가스의 압력과 특성에 따라 외부 이온화 장치의 영향 없이 가스에서 방전이 발생합니다. 이러한 현상을 자가 유지 방전이라고 합니다. 전자가 원자에 부딪힐 때 이온화되기 위해서는 이온화 일 이상의 에너지가 있어야 합니다. 이 에너지는 자유 경로에 있는 가스의 외부 전기장의 힘의 영향으로 전자에 의해 획득될 수 있습니다. . 왜냐하면 평균 자유 경로가 작고 자기 방전은 높은 자기장 강도에서만 가능합니다. 낮은 가스 압력에서 글로우 방전이 형성되며, 이는 희박 동안 가스 전도도가 증가하는 것으로 설명됩니다(평균 자유 경로가 증가함). 자체 방전의 전류 강도가 매우 높으면 전자 충격으로 인해 음극과 양극이 가열될 수 있습니다. 전자는 고온에서 음극 표면에서 방출되어 가스의 방전을 유지합니다. 이러한 유형의 방전을 아크라고 합니다.

45. 진공에서의 전류. 열전자 방출. 음극선관.

진공에는 자유 전하 캐리어가 없으므로 외부 영향이 없으면 진공에 전류가 없습니다. 전극 중 하나가 고온으로 가열되면 발생할 수 있습니다. 가열된 음극은 표면에서 전자를 방출합니다. 가열 된 물체의 표면에서 자유 전자가 방출되는 현상을 열 이온 방출이라고합니다. 열이온 방출을 사용하는 가장 간단한 장치는 전기 진공 다이오드입니다. 양극은 금속판으로 구성되며 음극은 가느다란 코일 와이어로 만들어집니다. 음극이 가열되면 음극 주위에 전자 구름이 생성됩니다. 음극을 배터리의 양극 단자에 연결하고 양극을 음극 단자에 연결하면 다이오드 내부의 필드가 전자를 음극쪽으로 이동시키고 전류가 흐르지 않습니다. 양극을 플러스에 연결하고 음극을 마이너스에 연결하면 전기장이 전자를 양극으로 이동시킵니다. 이것은 다이오드의 단방향 전도 특성을 설명합니다. 음극에서 양극으로 이동하는 전자의 흐름은 전자기장을 사용하여 제어할 수 있습니다. 이를 위해 다이오드가 수정되고 양극과 음극 사이에 그리드가 추가됩니다. 결과 장치를 3극관이라고 합니다. 그리드에 음전위가 적용되면 그리드와 음극 사이의 필드가 전자가 이동하는 것을 방지합니다. 양수를 적용하면 필드가 전자의 이동을 방지합니다. 음극에서 방출된 전자는 전기장에 의해 고속으로 가속될 수 있습니다. 전자기장의 영향으로 전자빔이 벗어나는 능력은 CRT에서 사용됩니다.

46. ​​​​전류의 자기 상호 작용. 자기장. 자기장에서 전류가 흐르는 도체에 작용하는 힘. 자기장 유도.

전류가 같은 방향으로 도체를 통과하면 끌어 당기고 같으면 밀어냅니다. 결과적으로, 전기장의 존재로 설명할 수 없는 도체 사이에 약간의 상호 작용이 있습니다. 일반적으로 도체는 전기적으로 중성입니다. 자기장은 전하를 이동하여 생성되며 이동 전하에만 작용합니다. 자기장은 특별한 종류의 물질이며 공간에서 연속적입니다. 도체를 통한 전류의 통과는 매체에 관계없이 자기장의 생성을 동반합니다. 도체의 자기 상호 작용은 전류 강도의 크기를 결정하는 데 사용됩니다. 1 암페어 - 길이가 1m이고 단면이 작은 두 개의 평행한 도체를 통과하는 전류의 강도, 서로 1m 거리에 위치하며, 자속이 각 m 길이와 동일한 상호 작용력을 아래쪽으로 발생시킵니다. . 자기장이 전류가 흐르는 도체에 작용하는 힘을 암페어 힘이라고 합니다. 전류로 도체에 영향을 미치는 자기장의 능력을 특성화하기 위해 자기 유도라는 양이 있습니다. 자기 유도 모듈은 전류가 흐르는 도체에 작용하는 암페어 힘의 최대값과 도체의 전류 강도 및 길이의 비율과 같습니다. 유도 벡터의 방향은 왼손의 법칙에 의해 결정됩니다(손은 지휘자, 엄지는 힘, 손바닥은 유도). 자기 유도의 단위는 테슬라이며, 1뉴턴의 최대 암페어 힘이 1암페어의 전류로 1미터의 도체에 작용하는 그러한 자속의 유도와 같습니다. 자기유도벡터가 접선방향으로 향하는 임의의 점에서의 선을 자기유도선이라고 한다. 어떤 공간의 모든 지점에서 유도 벡터의 절대값과 방향이 같으면 이 부분의 필드를 동종이라고 합니다. 자기 유도 벡터에 대한 전류 전달 도체의 경사 각도에 따라 암페어 힘은 각도의 사인에 비례하여 변합니다.

47. 암페어의 법칙.움직이는 전하에 대한 자기장의 작용. 로렌츠 힘.

도체의 전류에 대한 자기장의 작용은 그것이 움직이는 전하에 작용함을 나타냅니다. 현재 강도 나지휘자의 농도와 관련이 있습니다 N자유 대전 입자, 속도 V그들의 질서있는 움직임과 영역 에스식에 의한 도체의 단면, 여기서 큐한 입자의 전하입니다. 이 식을 암페어 힘 공식에 대입하면 다음을 얻습니다. . 왜냐하면 NSL길이의 도체에 있는 자유 입자의 수와 같습니다. 엘, 다음 속도로 움직이는 하나의 하전 입자에 필드 측면에서 작용하는 힘 V자기 유도 벡터에 대한 각도 비와 동등하다 . 이 힘을 로렌츠 힘이라고 합니다. 양전하의 로렌츠 힘의 방향은 왼손 법칙에 의해 결정됩니다. 균일한 자기장에서 자기장 유도선에 수직으로 움직이는 입자는 로렌츠 힘의 작용으로 구심 가속도를 얻습니다. 그리고 원을 그리며 움직인다. 원의 반지름과 회전 주기는 다음 식에 의해 결정됩니다. . 반경과 속도로부터의 회전 주기의 독립성은 하전 입자의 가속기인 사이클로트론에 사용됩니다.

48. 물질의 자기적 특성. 강자성체.

전자기 상호 작용은 전하가 위치한 매질에 따라 다릅니다. 큰 코일 근처에 작은 코일을 걸면 빗나가게 됩니다. 철심이 큰 것에 삽입되면 편차가 증가합니다. 이 변경은 코어가 도입됨에 따라 유도가 변경됨을 보여줍니다. 외부 자기장을 크게 증가시키는 물질을 강자성체라고 합니다. 매질 내 자기장의 인덕턴스가 진공 내 자기장의 인덕턴스와 몇 배 차이가 나는지를 나타내는 물리량을 투자율이라고 합니다. 모든 물질이 자기장을 증폭하는 것은 아닙니다. 상자성체는 외부 자기장과 방향이 일치하는 약한 자기장을 생성합니다. 다이아몬드는 자기장과 함께 외부 자기장을 약화시킵니다. 강자성은 전자의 자기적 특성으로 설명됩니다. 전자는 움직이는 전하이므로 자체 자기장이 있습니다. 일부 결정에는 전자 자기장의 평행 배향 조건이 있습니다. 그 결과 강자성체 결정 내부에 자화 영역이라고 하는 자화 영역이 나타납니다. 외부 자기장이 증가함에 따라 도메인은 방향을 정렬합니다. 유도의 특정 값에서 도메인 방향의 완전한 정렬이 발생하고 자기 포화가 설정됩니다. 외부 자기장에서 강자성을 제거하면 모든 영역이 방향을 잃지 않고 몸체가 영구 자석이됩니다. 도메인 방향의 순서는 원자의 열 진동에 의해 방해받을 수 있습니다. 물질이 강자성체를 멈추는 온도를 퀴리 온도라고 합니다.

49. 전자기 유도. 자속. 전자기 유도 법칙. 렌츠의 법칙.

폐쇄 회로에서 자기장이 변하면 전류가 발생합니다. 이 전류를 유도 전류라고 합니다. 회로를 관통하는 자기장의 변화와 함께 폐쇄 회로에서 전류가 발생하는 현상을 전자기 유도라고 합니다. 폐쇄 회로에 전류가 나타나는 것은 정전기가 아닌 외부 힘의 존재 또는 유도 EMF의 발생을 나타냅니다. 전자기 유도 현상에 대한 정량적 설명은 유도 EMF와 자속 사이의 관계 설정을 기반으로 합니다. 자속 에프표면을 통과하는 것을 표면적의 곱과 같은 물리량이라고 합니다. 에스자기 유도 벡터의 모듈러스 당 비그리고 표면에 대한 법선과 그것 사이의 각도의 코사인에 의해. 자속의 단위는 플럭스와 동일한 웨버이며 1초에 0으로 균일하게 감소할 때 1볼트의 기전력을 유발합니다. 유도 전류의 방향은 회로를 관통하는 자속의 증가 또는 감소 여부와 회로에 대한 자기장의 방향에 따라 달라집니다. 렌츠 법칙의 일반 공식: 폐쇄 회로에서 발생하는 유도 전류는 회로에 의해 경계가 지정된 영역을 통해 생성된 자속이 이 전류를 유발하는 자속의 변화를 보상하는 경향이 있는 방향을 갖습니다. 전자기 유도의 법칙: 폐쇄 회로에서 유도의 EMF는 이 회로에 의해 경계를 이루는 표면을 통한 자속의 변화율에 정비례하고 Lenz를 고려하면서 이 자속의 변화율과 같습니다 규칙. 다음으로 구성된 코일에서 EMF를 변경할 때 N동일한 회전, 총 EMF N하나의 단일 코일에서 몇 배 더 많은 EMF. 균일한 자기장의 경우 자속의 정의에 따라 1제곱미터의 회로를 통과하는 자속이 1 웨버이면 유도는 1테슬라입니다. 고정 도체에서 전류의 발생은 자기 상호 작용으로 설명되지 않습니다. 자기장은 움직이는 전하에만 작용합니다. 자기장이 변할 때 발생하는 전기장을 와류 전기장이라고 합니다. 전하의 이동에 대한 와류장의 힘의 작용은 유도의 EMF입니다. 소용돌이 장은 전하와 연결되어 있지 않으며 닫힌 선입니다. 닫힌 윤곽을 따라이 필드의 힘은 0과 다를 수 있습니다. 전자기 유도 현상은 자속 소스가 정지하고 도체가 움직일 때도 발생합니다. 이 경우 유도 EMF의 원인은 다음과 같습니다. , 는 로렌츠 힘입니다.

50. 자기 유도 현상. 인덕턴스. 자기장의 에너지.

도체를 통과하는 전류는 도체 주위에 자기장을 생성합니다. 자속 에프윤곽을 통해 자기 유도 벡터에 비례합니다 에, 그리고 유도는 차례로 도체의 전류 강도입니다. 따라서 자속의 경우 . 비례 계수를 인덕턴스라고 하며 도체의 특성, 치수 및 도체가 위치한 환경에 따라 다릅니다. 인덕턴스의 단위는 헨리이고, 인덕턴스는 1헨리이며, 1암페어의 전류 강도에서 자속은 1웨버입니다. 코일의 전류 강도가 변경되면 이 전류에 의해 생성된 자속이 변경됩니다. 자속의 변화로 인해 코일에 EMF 유도가 나타납니다. 이 회로의 전류 강도 변화의 결과로 코일에 EMF 유도가 나타나는 현상을 자기 유도라고 합니다. 렌츠 법칙에 따라 자기유도의 EMF는 회로를 켤 때 증가하고 회로를 끌 때 감소하는 것을 방지합니다. 인덕턴스가 있는 코일에서 발생하는 자기 유도의 EMF 엘, 전자기 유도 법칙에 따르면 . 네트워크가 소스에서 분리되면 선형 법칙에 따라 전류가 감소한다고 가정합니다. 그러면 자기 유도의 EMF는 다음과 같은 일정한 값을 갖습니다. . 동안 티회로의 선형 감소에서 전하가 통과합니다. 이 경우 전류의 일은 다음과 같습니다. . 이 작업은 에너지의 빛을 위해 수행됩니다 Wm코일의 자기장.

51. 고조파 진동. 진동의 진폭, 주기, 주파수 및 위상.

기계적 진동은 일정한 간격으로 정확히 또는 거의 동일하게 반복되는 물체의 움직임입니다. 고려된 물체 시스템 내에서 물체 사이에 작용하는 힘을 내부 힘이라고 합니다. 다른 물체로부터 계의 물체에 작용하는 힘을 외력이라고 합니다. 자유 진동은 내부 힘의 영향으로 발생하는 진동(예: 실의 진자)이라고 합니다. 외력의 작용에 따른 진동은 강제 진동(예: 엔진의 피스톤)입니다. 모든 유형의 진동의 공통된 특징은 특정 시간 간격 후에 이동 프로세스의 반복 가능성입니다. 방정식에 의해 설명된 진동을 고조파라고 합니다. . 특히, 하나의 복원력이 변형에 비례하는 시스템에서 발생하는 진동은 조화입니다. 몸의 움직임이 반복되는 최소 간격을 진동주기라고 합니다. 티. 진동 주기의 역수이며 단위 시간당 진동 수를 나타내는 물리량을 주파수라고 합니다. 주파수는 헤르츠로 측정되며 1Hz = 1s -1입니다. 2p초 동안의 진동 수를 결정하는 순환 주파수의 개념도 사용됩니다. 평형 위치로부터의 최대 변위 모듈을 진폭이라고 합니다. 코사인 기호 아래의 값은 진동의 위상이고 j 0은 진동의 초기 위상입니다. 미분도 조화롭게 변하고, , 및 임의의 편차가 있는 총 기계적 에너지 엑스(각도, 좌표 등)은 , 어디 하지만그리고 에시스템 매개변수에 의해 결정되는 상수입니다. 이 표현을 미분하고 외력의 부재를 고려하면 무엇을 , 어디서 .

52. 수학 진자. 스프링에 가해지는 하중의 진동. 수학 진자의 진동 주기와 스프링의 무게.

몸의 질량에 비해 질량이 무시할 수 있는, 늘어나지 않는 실에 매달린 작은 크기의 몸체를 수학적 진자라고 합니다. 수직 위치는 중력이 탄성력과 균형을 이루는 평형 위치입니다. 평형 위치에서 진자의 작은 편차로 평형 위치로 향하는 합력이 발생하고 진동은 조화됩니다. 작은 스윙 각도에서 수학 진자의 조화 진동 주기는 와 같습니다. 이 공식을 유도하기 위해 진자에 대한 뉴턴의 제2법칙을 작성합니다. 진자는 중력과 끈의 장력에 의해 작용합니다. 작은 편향각에서의 결과는 입니다. 따라서, , 어디 .

스프링에 매달린 물체의 조화 진동과 탄성력은 Hooke의 법칙에 따라 같습니다. 뉴턴의 제2법칙에 따르면.

53. 고조파 진동 중 에너지 변환. 강제 진동. 공명.

수학적 진자가 평형 위치에서 벗어날 때 위치 에너지가 증가합니다. 지구까지의 거리가 늘어납니다. 평형 위치로 이동할 때 진자의 속도가 증가하고 잠재적 예비의 감소로 인해 운동 에너지가 증가합니다. 평형 위치에서 운동 에너지는 최대, 위치 에너지는 최소입니다. 최대 편차의 위치에서 - 그 반대의 경우도 마찬가지입니다. 봄 - 동일하지만 지구 중력장의 위치 에너지는 아니지만 스프링의 위치 에너지는 사용됩니다. 자유 진동은 항상 감쇠되는 것으로 나타났습니다. 진폭이 감소함에 따라 에너지는 주변 신체와의 상호 작용에 소비됩니다. 이 경우의 에너지 손실은 같은 시간 동안의 외력의 일과 같습니다. 진폭은 힘 변화의 주파수에 따라 다릅니다. 시스템의 고유 진동 주파수와 일치하는 외부 힘의 진동 주파수에서 최대 진폭에 도달합니다. 설명된 조건에서 강제 진동의 진폭이 증가하는 현상을 공진이라고 합니다. 공진 시 외력은 그 기간 동안 최대 양의 일을 하므로 공진 조건은 시스템에 최대 에너지 전달 조건으로 정의할 수 있습니다.

54. 탄성 매체의 진동 전파. 횡파 및 종파. 파장. 전파 속도에 대한 파장의 관계. 음파. 사운드 속도. 초음파

매질의 한 곳에서 진동의 여기는 이웃 입자의 강제 진동을 유발합니다. 공간에서 진동이 전파되는 과정을 파동이라고 합니다. 진동이 진행 방향과 수직으로 발생하는 파동을 횡파라고 합니다. 파동의 진행 방향을 따라 진동이 발생하는 파동을 종파라고 합니다. 종파는 변형 중 탄성력 또는 표면 장력 및 중력의 작용하에 고체에서 모든 매체, 횡파에서 발생할 수 있습니다. 공간에서 진동의 전파 속도 v를 파동의 속도라고 합니다. 동일한 위상으로 진동하는 서로 가장 가까운 점 사이의 거리 l을 파장이라고 합니다. 속도와 주기에 대한 파장의 의존성은 , 또는 로 표현된다. 파동이 발생하면 그 주파수는 소스 진동 주파수에 의해 결정되고 속도는 전파되는 매질에 의해 결정되므로 동일한 주파수의 파동은 다른 매질에서 다른 길이를 가질 수 있습니다. 공기 중의 압축 및 희박화 과정은 모든 방향으로 전파되며 음파라고 합니다. 음파는 세로입니다. 모든 파동의 속도와 마찬가지로 음속은 매질에 따라 다릅니다. 공기 중에서 음속은 331m/s, 물에서는 1500m/s, 강철에서는 6000m/s입니다. 음압은 음파에 의해 발생하는 기체 또는 액체의 추가 압력입니다. 소리의 강도는 파동의 전파 방향에 수직인 단면의 단위 면적을 통해 단위 시간당 음파에 의해 운반되는 에너지로 측정되며 평방 미터당 와트로 측정됩니다. 소리의 강도는 소리의 크기를 결정합니다. 소리의 높낮이는 진동수에 의해 결정됩니다. 초음파와 초저주파는 각각 20kHz와 20Hz의 주파수로 가청 한계를 넘어선 소리 진동이라고 합니다.

55. 회로에서 자유 전자기 진동. 진동 회로의 에너지 변환. 회로에서 고유 진동수.

전기 진동 회로는 폐쇄 회로에 연결된 커패시터와 코일로 구성된 시스템입니다. 코일이 커패시터에 연결되면 코일에 전류가 발생하고 전기장의 에너지가 자기장의 에너지로 변환됩니다. 커패시터는 즉시 방전되지 않습니다. 이것은 코일의 자기 유도 EMF에 의해 방지됩니다. 커패시터가 완전히 방전되면 자기 유도 EMF는 전류가 감소하는 것을 방지하고 자기장의 에너지는 전기 에너지로 바뀝니다. 이 경우 발생하는 전류는 커패시터를 충전하고 플레이트의 전하 부호는 원본과 반대입니다. 그 후, 모든 에너지가 회로 요소를 가열하는 데 소비될 때까지 프로세스가 반복됩니다. 따라서 진동 회로의 자기장 에너지는 전기 에너지로 변환되고 그 반대의 경우도 마찬가지입니다. 시스템의 총 에너지에 대해 다음과 같은 관계식을 작성할 수 있습니다. , 임의의 시간 동안 . 알려진 바와 같이 완전한 체인의 경우 . 이상적인 경우라고 가정하면 R"0, 마침내 우리는 , 또는 . 이 미분 방정식의 해는 함수입니다. , 어디 . w 값은 회로에서 자체의 순환(순환) 진동 주파수라고 합니다.

56. 강제 전기 진동. 교류 전류. 교류기. AC 전원.

전기 회로의 교류는 강제 전자기 진동의 여기 결과입니다. 평평한 코일에 면적을 갖도록하십시오. 에스및 유도 벡터 비코일의 평면에 수직인 각도 j를 만듭니다. 자속 에프이 경우 코일의 면적은 식에 의해 결정됩니다. 코일이 주파수 n으로 회전할 때 각도 j는 법칙에 따라 변합니다. 그러면 흐름에 대한 표현이 형식을 취합니다. 자속의 변화는 자속 변화율을 뺀 값과 동일한 유도 기전력을 생성합니다. 따라서 유도 EMF의 변화는 고조파 법칙에 따라 발생합니다. 발전기 출력에서 ​​가져온 전압은 권선 수에 비례합니다. 고조파 법칙에 따라 전압이 변할 때 도체의 전계 강도는 동일한 법칙에 따라 다릅니다. 필드의 작용으로 주파수와 위상이 전압 진동의 주파수 및 위상과 일치하는 무언가가 발생합니다. 적용된 교류 전압의 영향으로 발생하는 회로의 전류 변동이 강제됩니다. 전류와 전압의 위상이 일치하면 교류 전력은 다음과 같거나 . 기간 동안 제곱 코사인의 평균 값은 0.5이므로 . 전류 강도의 유효 값은 직류 강도로, 교류와 동일한 양의 도체에서 열을 방출합니다. 진폭에서 아이맥스전류의 고조파 진동, 유효 전압은 같습니다. 전압의 전류값도 진폭값의 몇 배에 불과하며, 진동 위상이 일치할 때의 평균 전류 전력은 실효 전압과 전류 세기를 통해 결정됩니다.

5 7. 능동, 유도 및 용량성 저항.

능동 저항 아르 자형전력의 표현에서 얻은 전류의 제곱에 대한 전력의 비율과 동일한 물리량이라고합니다. 저주파에서는 실제로 주파수에 의존하지 않으며 도체의 전기 저항과 일치합니다.

코일을 교류 회로에 연결하자. 그런 다음 전류 강도가 법칙에 따라 변경되면 코일에 자기 유도 기전력이 나타납니다. 왜냐하면 코일의 전기 저항이 0이면 EMF는 외부 발전기에 의해 생성된 코일 끝의 전압을 뺀 값과 같습니다. (??? 다른 발전기???). 따라서 전류의 변화는 전압의 변화를 일으키지만 위상 변화는 . 곱은 전압 변동의 진폭입니다. . 코일의 전압 변동 진폭 대 전류 변동 진폭의 비율을 유도성 리액턴스 .

회로에 커패시터가 있다고 하자. 켜져 있으면 기간의 1/4 동안 충전한 다음 같은 양을 방전한 다음 같은 양을 방전하지만 극성이 변경됩니다. 커패시터 양단의 전압이 고조파 법칙에 따라 변할 때 그 판의 전하는 와 같다. 회로의 전류는 전하가 변할 때 발생합니다. , 코일의 경우와 유사하게 전류 진동의 진폭은 다음과 같습니다. . 전류 강도에 대한 진폭의 비율과 같은 값을 커패시턴스라고합니다. .

58. 교류에 대한 옴의 법칙.

직렬로 연결된 저항, 코일 및 커패시터로 구성된 회로를 고려하십시오. 주어진 시간에 인가된 전압은 각 요소에 걸리는 전압의 합과 같습니다. 모든 요소의 전류 변동은 법칙에 따라 발생합니다. 저항 양단의 전압 변동은 전류 변동과 위상이 같고, 커패시터 양단의 전압 변동은 위상의 전류 변동보다 뒤떨어지며, 코일 양단의 전압 변동은 위상의 전류 변동을 다음과 같이 유도합니다. (왜 뒤에 있지?). 따라서 전체에 대한 응력의 합이 평등하다는 조건은 다음과 같이 쓸 수 있습니다. 벡터 다이어그램을 사용하여 회로의 전압 진폭이 , 또는 , 즉 . 회로의 임피던스는 다음과 같이 표시됩니다. . 전압도 고조파 법칙에 따라 변동한다는 것은 다이어그램에서 분명합니다. . 초기 위상 j는 다음 공식으로 찾을 수 있습니다. . AC 회로의 순시 전력은 다음과 같습니다. 기간 동안 제곱 코사인의 평균 값이 0.5이므로 . 회로에 코일과 커패시터가 있으면 교류에 대한 옴의 법칙에 따릅니다. 값을 역률이라고 합니다.

59. 전기 회로의 공명.

용량성 및 유도성 저항은 적용된 전압의 주파수에 따라 다릅니다. 따라서 일정한 전압 진폭에서 전류 강도의 진폭은 주파수에 따라 달라집니다. 이러한 주파수 값에서 코일과 커패시터의 전압 합이 0이 되기 때문에 그들의 진동은 위상이 반대입니다. 결과적으로 공진시 능동 저항의 전압은 전체 전압과 같고 전류 강도는 최대 값에 도달합니다. 공진 시 유도성 및 용량성 저항을 표현합니다. , 결과적으로 . 이 식은 공진 시 코일과 커패시터의 전압 변동 진폭이 적용된 전압 변동의 진폭을 초과할 수 있음을 보여줍니다.

60. 변압기.

변압기는 권선 수가 다른 두 개의 코일로 구성됩니다. 코일 중 하나에 전압이 가해지면 코일에 전류가 생성됩니다. 전압이 고조파 법칙에 따라 변하면 전류도 같은 법칙에 따라 변합니다. 코일을 통과하는 자속은 . 첫 번째 코일의 각 회전에서 자속이 변경되면 자기 유도 EMF가 발생합니다. 곱은 한 차례의 EMF 진폭, 1차 코일의 총 EMF입니다. 따라서 2차 코일은 동일한 자속에 의해 관통됩니다. 왜냐하면 자속은 동일합니다. 권선의 활성 저항은 유도 리액턴스에 비해 작기 때문에 전압은 EMF와 거의 같습니다. 여기에서. 계수 에게변환 비율이라고 합니다. 전선 및 심선의 발열 손실이 적기 때문에 에프1" F 2. 자속은 권선의 전류와 권수에 비례합니다. 따라서, 즉 . 저것들. 변압기는 전압을 증가시킵니다. 에게같은 양만큼 전류를 줄입니다. 손실을 무시하고 두 회로의 전류 전력은 동일합니다.

61. 전자기파. 확산 속도. 전자기파의 속성.

회로의 자속이 변경되면 회로에 유도 전류가 나타납니다. 그 모양은 자기장의 변화와 함께 소용돌이 전기장의 출현으로 설명됩니다. 소용돌이 전기 난로는 자기장을 생성하는 일반 난로와 동일한 특성을 가지고 있습니다. 따라서 일단 시작되면 자기장과 전기장의 상호 생성 과정이 중단 없이 계속됩니다. 전자기파를 구성하는 전기장과 자기장은 다른 파동 과정과 달리 진공에서도 존재할 수 있습니다. 간섭 실험을 통해 전자기파의 전파 속도가 대략 . 일반적으로 임의의 매질에서 전자기파의 속도는 공식에 의해 계산됩니다. 전기 및 자기 구성 요소의 에너지 밀도는 서로 같습니다. , 어디 . 전자기파의 특성은 다른 파동 과정의 특성과 유사합니다. 두 매체 사이의 경계면을 통과할 때 부분적으로 반사되고 부분적으로 굴절됩니다. 그들은 유전체 표면에서 반사되지 않지만 금속에서는 거의 완전히 반사됩니다. 전자기파는 간섭(헤르츠 실험), 회절(알루미늄 판), 편광(격자)의 특성을 가지고 있습니다.

62. 무선 통신의 원칙. 가장 간단한 라디오 수신기.

무선 통신의 구현을 위해서는 전자파의 방사 가능성을 제공해야 합니다. 축전기 판 사이의 각도가 클수록 EM파가 공간에서 더 자유롭게 전파됩니다. 실제로 개방 회로는 코일과 긴 전선(안테나)으로 구성됩니다. 안테나의 한쪽 끝은 접지되고 다른 쪽 끝은 지구 표면 위로 올라갑니다. 왜냐하면 전자기파의 에너지는 주파수의 4제곱에 비례하므로 음파의 교류가 진동하는 동안 EM파는 실제로 발생하지 않습니다. 따라서 주파수, 진폭 또는 위상과 같은 변조 원리가 사용됩니다. 변조 진동의 가장 간단한 생성기가 그림에 나와 있습니다. 회로의 발진 주파수를 법칙에 따라 변화시키자. 변조된 소리 진동의 주파수도 다음과 같이 변경됩니다. , 및 W<(도대체 그게 뭔데???)(G는 저항의 역수입니다). 이 식에 응력 값을 대입하면 , 우리는 를 얻습니다. 왜냐하면 공진에서 공진 주파수에서 멀리 떨어진 주파수는 차단되고 다음 식에서 나두 번째, 세 번째, 다섯 번째 항이 사라집니다. .

간단한 라디오 수신기를 고려하십시오. 안테나, 가변 커패시터가 있는 진동 회로, 감지기 다이오드, 저항기 및 전화기로 구성됩니다. 발진 회로의 주파수는 캐리어 주파수와 일치하는 방식으로 선택되고 커패시터의 발진 진폭은 최대가됩니다. 이를 통해 수신된 모든 주파수에서 원하는 주파수를 선택할 수 있습니다. 회로에서 변조된 고주파수 진동이 감지기에 도달합니다. 검출기를 통과한 후 전류는 반주기마다 커패시터를 충전하고, 다음 반주기에서는 다이오드를 통해 전류가 흐르지 않으면 커패시터가 저항기를 통해 방전됩니다. (내가 제대로 이해했니???).

64. 기계적 진동과 전기적 진동 간의 유추.

기계적 진동과 전기적 진동 사이의 유추는 다음과 같습니다.