Вступні випробування з фізики. Вступний іспит з фізики

Вступні питання щодо фізики для заочників, які надходять до СДАУ.

1. Траєкторія. Матеріальна точка. Шлях та переміщення.

Траєкторією тіланазивається лінія, що описується в просторі рухається матеріальною точкою. Траєкторії руху. Уявна лінія, якою рухається матеріальна точка, називається траєкторією. У випадку траєкторія - складна тривимірна крива. Зокрема, вона може бути прямою лінією. Тоді для опису руху необхідна лише одна координатна вісь, спрямована вздовж траєкторії руху. Слід пам'ятати, що форма траєкторії залежить від вибору системи відліку, тобто. форма траєкторії поняття відносне. Так, траєкторія кінців пропелера щодо системи відліку, пов'язаної з літаком, що летить, є колом, а в системі відліку, пов'язаної із Землею, - гвинтовою лінією.

Тіло, формою та розмірами якого в даних умовах можна знехтувати, називається матеріальною точкою. Це нехтування допустимо зробити тоді, коли розміри тіла малі в порівнянні з відстанню, яка вона проходить або відстанню даного тіла до інших тіл. Щоб описати рух тіла, потрібно знати його координати будь-якої миті часу.

Переміщеннямназивається вектор, проведений з початкового становища матеріальної точки у кінцеве. Довжину ділянки, пройденої матеріальною точкою траєкторії, називають шляхом або довжиною шляху . Не можна плутати ці поняття, оскільки переміщення – вектор, а шлях – скаляр.

Переміщення- Вектор, що з'єднує початкову і кінцеву точки ділянки траєкторії, пройдені за час.

Шлях- Довжина ділянки траєкторії від початкового до кінцевого переміщення матеріальної точки. Радіус-вектор – вектор, що з'єднує початок координат та точку простору.

Відносність руху– це переміщення та швидкість тіла щодо різних систем відліку різні (наприклад, людина та поїзд). Швидкість тіла щодо нерухомої системи координат дорівнює геометричній сумі швидкостей тіла щодо рухомої системи та швидкості рухомої системи координат відносно нерухомої. (V 1 – швидкість людини у поїзді, V 0 - швидкість поїзда, то V=V 1 +V 0).

Система відліку. Механічне рух, як це випливає з його визначення, є відносним. Тому про рух тіл можна говорити лише в тому випадку, коли вказано систему відліку. Система відліку включає: 1) Тіло відліку, тобто. тіло, яке приймається за нерухоме та щодо якого розглядається рух інших тіл. З тілом відліку пов'язують систему координат. Найчастіше використовують декартову (прямокутну) систему координат

2) Прилад вимірювання часу.

2. Рівномірний та рівноприскорений рух. Прискорення, шлях, швидкість.

Рух із постійною по модулю та напрямку швидкістю називається рівномірним прямолінійним рухом.Рух, у якому швидкість тіла незмінна за модулем і напрямом, називається прямолінійним рівномірним рухом.Швидкість такого руху перебуває за формулою V= S/ t.

За рівномірного прямолінійного руху тіло за будь-які рівні проміжки часу проходить однакові відстані. Якщо швидкість стала, то пройдений шлях обчислюється як. Класичний закон складання швидкостей формулюється наступним чином: швидкість руху матеріальної точки по відношенню до системи відліку, яка приймається за нерухому, дорівнює векторній сумі швидкостей руху точки в рухомій системі та швидкості руху рухомої системи відносно нерухомої.

Рух, у якому тіло за рівні проміжки часу здійснює неоднакові переміщення, називають нерівномірним рухом . Швидкість матеріальної точки може змінюватися з часом. Швидкість такої зміни характеризують прискоренням.Нехай протягом малого проміжку часу At швидкість зміни швидкості практично незмінна, а зміна швидкості дорівнює DV. Тоді прискорення знаходимо за такою формулою: a=DV/Dt

Отже, прискорення - це зміна швидкості, віднесене до одиниці часу, тобто. зміна швидкості за одиницю часу за умови його сталості цей час. У системі одиниць СІ прискорення вимірюється м/с 2 .

Якщо прискорення a спрямоване у той самий бік, як і початкова швидкість, швидкість буде збільшуватися і рух називають рівноприскореним.

При нерівномірному поступальному русі швидкість тіла змінюється з часом. Прискорення (вектор) – фізична величина, що характеризує швидкість зміни швидкості за модулем та за напрямом. Миттєве прискорення (вектор) – перша похідна швидкості за часом. . Рівноприскореним називається рух із прискоренням, постійним за модулем та напрямком.Швидкість за рівноприскореного руху обчислюється як.

Звідси формула на шляху при рівноприскореному русі виводиться як:

Також справедливі формули, що виводиться з рівнянь швидкості та шляху при рівноприскореному русі.

Швидкість– фізична величина, що характеризує швидкість і напрямок руху в даний момент часу.Середня швидкість визначається

як. Середня шляхова швидкість дорівнює відношенню шляху, пройденому тілом за проміжок часу до цього проміжку. . Миттєва швидкість (вектор)– перша похідна від радіус-вектора точки, що рухається. . Миттєва швидкістьспрямована по дотичній до траєкторії, середня – вздовж січної. Миттєва колійна швидкість (скаляр) – перша похідна шляхи за часом, за величиною дорівнює миттєвій швидкості

Швидкості бувають: миттєві та середні. Миттєва швидкість - це швидкість в даний момент часу в цій точці траєкторії.Миттєва швидкість спрямована по дотичній. (V=DS/Dt,Dt→0).Середня швидкість – швидкість, що визначається ставленням переміщення при нерівномірному русі до проміжку часу, протягом якого це переміщення сталося.

3. Рівномірний рух по колу. Лінійна та кутова швидкість.

Будь-який рух на досить малій ділянці траєкторії можна наближено розглядати як рівномірний рух по колу. У процесі рівномірного руху коло значення швидкості залишається постійним, а напрям вектора швидкості змінюється. . . Вектор прискорення при русі по колу спрямований перпендикулярно до вектора швидкості (спрямованого по дотичній), до центру окружності. Проміжок часу, протягом якого тіло здійснює повний оборот по колу, називається періодом. . Величина, обернена до періоду, що показує кількість оборотів в одиницю часу, називається частотою. Застосувавши ці формули, можна вивести, що або. Кутова швидкість(Швидкість обертання) визначається як. Кутова швидкість всіх точок тіла однакова, і характеризує рухи тіла, що обертається в цілому. В цьому випадку лінійна швидкістьтіла виражається як, а прискорення – як.

Принцип незалежності рухів розглядає рух будь-якої точки тіла як суму двох рухів – поступального та обертального.

4. Прискорення при рівномірному русі тіла по колу.

5. Перший закон Ньютона. Інерційна система відліку.

Явище збереження швидкості тіла за відсутності зовнішніх впливів називається інерцією. Перший закон Ньютона, він закон інерції, говорить: “існують такі системи відліку, щодо яких поступово рухомі тіла зберігають свою швидкість постійної, якщо ними діють інші тіла” . Системи відліку, щодо яких тіла за відсутності зовнішніх впливів рухаються прямолінійно та рівномірно, називаються інерційними системами відліку. Системи відліку, пов'язані із землею вважають інерційними, за умови зневаги до обертання землі.

Причиною зміни швидкості тіла завжди є взаємодія з іншими тілами. При взаємодії двох тіл завжди змінюються швидкості, тобто. набувають прискорення. Відношення прискорень двох тіл однаково за будь-яких взаємодій. Властивість тіла, від якої залежить його прискорення при взаємодії коїться з іншими тілами, називається інертністю. Кількісною мірою інертності є маса тіла.

6. Сила. Складання сил. Момент сили. Умови рівноваги тел. Центр мас.

Другий закон Ньютона встановлює зв'язок між кінематичною характеристикою руху – прискоренням та динамічними характеристиками взаємодії – силами. , або, у більш точному вигляді, тобто . швидкість зміни імпульсу матеріальної точки дорівнює чинній силі. При одночасному впливі на одне тіло кількох силтіло рухається з прискоренням, що є векторною сумою прискорень, які виникли б при дії кожної з цих сил окремо. Сила, що діє на тіло, прикладена до однієї точки, складається за правилом складання векторів.. Це становище називають принципом незалежності дії сил. Центром масназивається така точка твердого тіла або системи твердих тіл, яка рухається так само, як і матеріальна точка масою, що дорівнює сумі мас всієї системи в цілому, на яку діють та ж результуюча сила, що і на тіло. . Центр ваги– точка застосування рівнодіючої всіх сил тяжкості, що діють на частинки цього тіла за будь-якого положення в просторі. Якщо лінійні розміри тіла малі проти розміром Землі, центр мас збігається з центром тяжкості. Сума моментів всіх сил елементарних тяжкості щодо будь-якої осі, що проходить через центр тяжіння, дорівнює нулю.

7. Другий закон Ньютона. Третій закон Ньютона.

Другий закон Ньютона встановлює зв'язок між кінематичною характеристикою руху – прискоренням, та динамічними характеристиками взаємодії – силами. , або, у більш точному вигляді, тобто . швидкість зміни імпульсу матеріальної точки дорівнює чинній силі. При одночасному впливі на одне тіло кількох силтіло рухається з прискоренням, що є векторною сумою прискорень, які виникли б при дії кожної з цих сил окремо.

При будь-якій взаємодії двох тіл відношення модулів набутих прискорень постійно і дорівнює зворотному відношенню мас. Т.к. при взаємодії тіл вектори прискорень мають протилежний напрямок, можна записати, що. за другому закону Ньютонасила, що діє перше тіло дорівнює, але в друге. Таким чином, . Третій закон Ньютонапов'язує між собою сили, з якими тіла діють один на одного. Якщо два тіла взаємодіють один з одним, то сили, що виникають між ними, прикладені до різних тіл, рівні за величиною, протилежні за напрямом, діють вздовж однієї прямої, мають ту саму природу.

8. Сили пружності. Закон Гука. Сили тертя. Коефіцієнт тертя ковзання.

Сила, що виникає в результаті деформації тіла та спрямована у бік, протилежний переміщенням частинок тіла при цій деформації, називається силою пружності. Досліди зі стрижнем показали, що при малих порівняно з розмірами тіла деформаціях модуль сили пружності прямо пропорційний до модуля вектора переміщення вільного кінця стрижня, що в проекції виглядає як. Цей зв'язок встановив Р.Гук, його закон формулюється так: сила пружності, що виникає при деформації тіла, пропорційна подовженню тіла у бік, протилежну до напрямку переміщення частинок тіла при деформації. Коефіцієнт kназивається жорсткістю тіла, і залежить від форми та матеріалу тіла. Виявляється у ньютонах на метр. Сили пружності зумовлені електромагнітними взаємодіями.

Сила, що виникає на межі взаємодії тіл за відсутності відносного руху тіл, називається силою тертя спокою. Сила тертя спокою дорівнює модулю зовнішньої силі, спрямованої по дотичній до поверхні дотику тіл і протилежна їй у напрямку. При рівномірному русі одного тіла по поверхні іншого під впливом зовнішньої сили на тіло діє сила, що дорівнює модулю рушійної сили і протилежна у напрямку. Ця сила називається силою тертя ковзання. Вектор сили тертя ковзання спрямований проти вектора швидкості, тому ця сила завжди призводить до зменшення відносної швидкості тіла. Сили тертя також, як і сила пружності, мають електромагнітну природу, і виникають за рахунок взаємодії між електричними зарядами атомів дотичних тіл. Експериментально встановлено, що максимальне значення модуля сили тертя спокою пропорційне силі тиску. Також приблизно рівні максимальне значення сили тертя спокою і сила тертя ковзання, як рівні і коефіцієнти пропорційності між силами тертя і тиском тіла на поверхню.

9 Закон всесвітнього тяжіння. Сила важкості. Вага тіла.

З того, що тіла незалежно від своєї маси падають з однаковим прискоренням, випливає, що сила, що діє на них, пропорційна масі тіла. Ця сила тяжіння, що діє на всі тіла з боку Землі, називається силою тяжіння. Сила тяжіння діє будь-якій відстані між тілами. Всі тіла притягуються один до одного, сила всесвітнього тяжіння прямо пропорційна добутку мас і обернено пропорційна квадрату відстані між ними. Вектори сил всесвітнього тяжіння спрямовані вздовж прямої центри мас тіл, що з'єднує. , G - гравітаційна постійна, рівна. Вага тіла називається сила, з якою тіло внаслідок сили тяжіння діє на опору або розтягує підвіс. Вага тіладорівнює по модулю і протилежний у напрямку силі пружності опори за третім законом Ньютона. За другим законом Ньютона якщо тіло більше діє жодна сила, то сила тяжкості тіла врівноважується силою пружності. Внаслідок цього вага тіла на нерухомій або рівномірно рухомій горизонтальній опорі дорівнює силі тяжіння. Якщо опора рухається із прискоренням, то за другим законом Ньютона, звідки виводиться. Це означає, що вага тіла, напрям прискорення якого збігається з напрямом прискорення вільного падіння, менше ваги тіла, що лежить в покої.

10. Імпульс тіла. Закон збереження імпульсу. Другий закон Ньютона.

За другим законом Ньютонанезалежно від того, чи перебувало тіло у спокої чи рухалося, зміна його швидкості може відбуватися лише при взаємодії з іншими тілами. Якщо на тіло масою mвпродовж часу tдіє сила і швидкість руху змінюється від до, то прискорення тіла одно. З другого закону Ньютона для сили можна записати. Фізична величина, що дорівнює добутку сили на час її дії, називається імпульсом сили. Імпульс сили показує, що існує величина, яка однаково змінюється у всіх тіл під впливом однакових сил, якщо час дії сили однаковий. Ця величина, що дорівнює добутку маси тіла на швидкість його руху, називається імпульсом тіла. Зміна імпульсу тіла дорівнює імпульсу сили, що викликала цю зміну. Візьмемо два тіла, масами і рухомими зі швидкостями і. По третьому закону Ньютона сили, що діють тіла при їх взаємодії, рівні за модулем і протилежні за напрямом, тобто. їх можна позначити як і. Для зміни імпульсів при взаємодії можна записати. З цих виразів отримаємо, що, тобто векторна сума імпульсів двох тіл до взаємодії дорівнює векторної суми імпульсів після взаємодії. У загальному вигляді закон збереження імпульсу звучить так: Якщо, то.

11. Механічна робота. Потужність. Коефіцієнт корисної дії.

Роботою Апостійної сили називається фізична величина, що дорівнює добутку модулів сили та переміщення, помноженому на косинус кута між векторами і. .Робота є скалярною величиною і може мати негативне значення, якщо кут між векторами переміщення та сили більшою. Одиниця роботи називається джоулем, 1 джоуль дорівнює роботі, що чиниться силою в 1 ньютон при переміщенні точки її застосування на 1 метр. Потужність - фізична величина, що дорівнює відношенню роботи до проміжку часу, протягом якого ця робота відбувалася. . Єдиним потужності називається ватом, 1 ват дорівнює потужності, при якій робота в 1 джоуль відбувається за 1 секунду. ККД – дорівнює відношенню корисної роботи, до витраченої роботи чи енергії.

12. Кінетична та потенційна енергія. Закон збереження енергії.

Фізична величина, що дорівнює половині добутку маси тіла на квадрат швидкості, називається кінетичною енергією. Робота рівнодіючої сил, прикладених до тіла, дорівнює зміні кінетичної енергії. Фізична величина, що дорівнює добутку маси тіла на модуль прискорення вільного падіння та висоту, на яку піднято тіло над поверхнею з нульовим потенціалом, називають потенційною енергією тіла. Зміна потенційної енергії характеризує роботу сили тяжіння переміщення тіла. Ця робота дорівнює зміні потенційної енергії, взятій із протилежним знаком. Тіло, що знаходиться нижче поверхні землі, має негативну потенційну енергію. Потенційну енергію мають не лише підняті тіла. Розглянемо роботу, що чиниться силою пружності при деформації пружини. Силу пружності прямо пропорційна деформації, і її середнє значення буде рівним, робота дорівнює добутку сили на деформацію, або ж. Фізична величина, що дорівнює половині добутку жорсткості тіла на квадрат деформації, називається потенційною енергією деформованого тіла. Важливою характеристикою потенційної енергії є те, що тіло не може мати її, не взаємодіючи з іншими тілами.

Потенційна енергія характеризує ті тіла, що взаємодіють, кінетична – рухомі. І та, й інша виникають у результаті взаємодії тіл. Якщо кілька тіл взаємодію між собою лише силами тяжіння і силами пружності, і ніякі зовнішні сили на них не діють (або їх рівнодіюча дорівнює нулю), то при будь-яких взаємодіях тіл робота сил пружності або сил тяжіння дорівнює зміні потенційної енергії, взятої з протилежним знаком . У той же час, по теоремі про кінетичну енергію (зміна кінетичної енергії тіла дорівнює роботі зовнішніх сил) робота тих же сил дорівнює зміні кінетичної енергії.

З цієї рівності випливає, що сума кінетичної та потенційної енергій тіл, що становлять замкнуту систему та взаємодіють між собою силами тяжіння та пружності, залишається постійною. Сума кінетичної та потенційної енергій тіл називається повною механічною енергією.Повна механічна енергія замкнутої системи тіл, що взаємодіють між собою силами тяжіння та пружності, залишається незмінною. Робота сил тяжіння та пружності дорівнює, з одного боку, збільшенню кінетичної енергії, а з іншого – зменшенню потенційної, тобто робота дорівнює енергії, що перетворилася з одного виду в інший.

13. Тиск. Закон Паскаля для рідин та газів. Сполучені судини.

Фізична величина, що дорівнює відношенню модуля сили, що діє перпендикулярно поверхні до площі цієї поверхні, називається тиском . Одиниця тиску – паскаль, рівний тиску, що виробляється силою в 1 ньютон на площу в 1 квадратний метр. Всі рідини і гази передають тиск на них, що виробляється, на всі боки. У циліндричній посудині сила тиску на дно судини дорівнює вазі стовпа рідини. Тиск на дно судини дорівнює, звідки тиск на глибині hодно. На стінки судини діє такий самий тиск. Рівність тисків рідини на одній і тій же висоті призводить до того, що в сполучених судинах будь-якої форми вільні поверхні однорідної рідини, що покоїться, знаходяться на одному рівні (у разі нехтування малості капілярних сил). У разі неоднорідної рідини висота стовпа більш щільної рідини буде меншою за висоту менш щільною.

14. Архімедова сила для рідин та газів. Умови плавання: тел.

Залежність тиску в рідині та газі від глибини призводить до виникнення сили, що виштовхує, що діє на будь-яке тіло, занурене в рідину або газ. Цю силу називають архімедовою силою. Якщо в рідину занурити тіло, то тиск на бічні стінки судини врівноважується один одним, а рівнодіючий тиск знизу і зверху архімедовою силою.

тобто. сили, що виштовхує занурене в рідину (газ) тіло, дорівнює вазі рідини (газу), витісненої тілом. Архімедова сила спрямована протилежно силі тяжкості, тому при зважуванні рідини вага тіла менше, ніж у вакуумі. На тіло, що знаходиться в рідині, діє сила тяжіння та архімедова сила. Якщо сила тяжіння по модулю більша – тіло тоне, менше – спливає, рівні – може перебувати в рівновазі на будь-якій глибині. Ці відносини сил рівні відносин щільності тіла і рідини (газу).

15. Основні положення молекулярно-кінетичної теорії та їх дослідне обґрунтування. Броунівський рух. Маса та розмірмолекул.

Молекулярно-кінетичною теорією називається вчення про будову та властивості речовини, що використовує уявлення про існування атомів та молекул як найменших частинок речовини. Основні положення МКТ: речовина складається з атомів та молекул, ці частинок хаотично рухається, частки взаємодіють один з одним. Рух атомів і молекул та його взаємодія підпорядковується законам механіки. У взаємодії молекул за її зближення спочатку переважають сили тяжіння. На деякій відстані між ними виникають сили відштовхування, що перевершують за модулем сили тяжіння. Молекули та атоми роблять безладні коливання щодо положень, де сили тяжіння та відштовхування врівноважують одна одну. У рідини молекули як коливаються, а й перескакують з одного положення рівноваги до іншого (плинність). У газах відстані між атомами значно більше розмірів молекул (стисливість та розширюваність). Р.Броун на початку 19 століття виявив, що в рідині безладно рухаються тверді частинки. Це явище могло пояснити тільки МКТ. Безладно рухомі молекули рідини або газу зіштовхуються з твердою частинкою і змінюють напрямок і модуль швидкості її руху (при цьому, зрозуміло, змінюючи свій напрямок і швидкість). Чим менші розміри частки тим помітнішими стають зміна імпульсу. Будь-яка речовина складається з частинок, тому кількість речовини вважається пропорційною кількості частинок. Одиниця кількості речовини називається моль. Моль дорівнює кількості речовини, що містить стільки атомів, скільки міститься в 0.012 кг вуглецю 12 С. Відношення числа молекул до кількості речовини називають постійною Авогадро: . Кількість речовини можна знайти як відношення числа молекул до постійної авогадро. Молярною масою Mназивається величина, що дорівнює відношенню маси речовини mдо кількості речовини. Молярна маса виявляється у кілограмах на моль. Молярну масу можна виразити через масу молекули m 0 : .

16. Ідеальний газ. Зрівняння стану ідеального газу.

Для пояснення властивостей речовини у газоподібному стані використовується модель ідеального газу. У цій моделі передбачається наступне: молекули газу мають зневажливо малими розміри в порівнянні з обсягом судини, між молекулами не діють сили тяжіння, при зіткненні один з одним і стінками судини діють сили відштовхування. Якісне пояснення явища тиску газу полягає в тому, що молекули ідеального газу при зіткненнях зі стінками судини взаємодіють із ними як пружні тіла. При зіткненні молекули зі стінкою судини проекція вектора швидкості на вісь, перпендикулярну до стінки, змінюється на протилежну. Тому при зіткненні проекція швидкості змінюється від – mv xдо mv x, І зміна імпульсу дорівнює. Під час зіткнення молекула діє на стінку з силою, що дорівнює за третім законом Ньютона силі, протилежній у напрямку. Молекул дуже багато, і середнє значення геометричної суми сил, що діють із боку окремих молекул, і утворює силу тиску газу на стінки судини. Тиск газу дорівнює відношенню модуля сили тиску до площі стінки судини: p= F/ S.

З . Основним рівнянням молекулярно-кінетичної теорії ідеального газу прийнято називати співвідношення, що зв'язує тиск газу та кінетичну енергію поступального руху молекул, що містяться в одиниці об'єму Запишемо рівняння без виведення.

тобто. тиск газу дорівнює двом третинам кінетичної енергії поступального руху молекул, що знаходяться в одиниці об'єму.

17. Ізотермічний, ізохорний та ізобаричний процеси.

Перехід термодинамічної системи з одного стану в інший називають термодинамічний процес (або процесом). У цьому змінюються параметри стану системи. Однак можливі процеси, звані ізопроцесами, при яких один із параметрів стану залишається незмінним. Існує три ізопроцеси: ізотермічний, ізобаричний (ізобарний) та ізохоричний (ізохорний). Ізотермічним називають процес, що відбувається за постійної температури (Т= соnst); ізобаричним процесом – при постійному тиску (P = const), ізохоричним – при незмінному обсязі (V = const).

Ізобарним процесом називається процес, що протікає при незмінному тиску, масі та складі газу.

Для ізобаричного процесу справедливий закон Гей-Люссака. З рівняння Менделєєва - Клапейрона випливає. Якщо маса та тиск газу постійні, то і

Співвідношення називається законом Гей-Люссака: для цієї маси газу при постійному тиску обсяг газу пропорційний його температурі. На рис. 26.2 показано графік залежності обсягу від температури.

Ізохорним процесом називається процес, що протікає при незмінному обсязі, масі та складі газу.

У разі ізохоричного процесу справедливий закон Шарля. З рівняння Менделєєва - Клапейрона випливає, що. Якщо маса та обсяг газу постійні, то і

Рівняння називають законом Шарля: для цієї маси газу при постійному обсязі тиск газу пропорційний його температурі.

Графік: ізохора.

18. Кількість теплоти. Теплоємність речовини.

Процес передачі теплоти від одного тіла до іншого без виконання роботи називають теплообміном.Енергія, передана тілу внаслідок теплообміну, називається кількістю теплоти. Якщо процес теплопередачі не супроводжується роботою, то виходячи з першого закону термодинаміки. Внутрішня енергія тіла пропорційна масі тіла та його температурі, отже. Величина З називається питомою теплоємністю, одиниця - . Питома теплоємність показує, скільки теплоти необхідно передати для нагрівання 1 кг речовини на 1 градус. Питома теплоємність не є однозначною характеристикою і залежить від роботи, що здійснюється тілом при теплопередачі.

19. Перший закон термодинаміки, застосування його до різних процесів.

При здійсненні теплообміну між двома тілами в умовах рівності нулю роботи зовнішніх сил та теплової ізоляції від інших тіл, згідно із законом збереження енергії. Якщо зміна внутрішньої енергії не супроводжується роботою, то, або ж, звідки . Це рівняння називається рівнянням теплового балансу.

Застосування першого закону термодинаміки до ізопроцесів.

p align="justify"> Одним з основних процесів, що здійснюють роботу в більшості машин, є процес розширення газу з провадженням роботи. Якщо при ізобарному розширенні газу від обсягу V 1 до обсягу V 2 переміщення поршня циліндра склало l, то робота Aдосконала газом дорівнює, або якщо V - const, то Δ U=Δ Q. Якщо порівняти площі під ізобарою та ізотермою, які є роботами, можна зробити висновок, що при однаковому розширенні газу при однаковому початковому тиску у разі ізотермічного процесу буде здійснено менше роботи. Крім ізобарного, ізохорного та ізотермічного процесів існує т.зв. адіабатний процес.

20. Адіабатний процес. Показник адіабати.

Адіабатним називається процес, що відбувається за умови відсутності теплообміну.Близьким до адіабатного може вважатися процес швидкого розширення чи стиснення газу. У цьому процесі робота відбувається з допомогою зміни внутрішньої енергії, тобто. , тому при адіабатному процесі температура знижується. Оскільки при адіабатному стисканні газу температура газу підвищується, то тиск газу зі зменшенням обсягу зростає швидше, ніж за ізотермічного процесу.

Процеси теплопередачі мимовільно здійснюються лише одному напрямку. Завжди передача тепла відбувається до холоднішого тіла. Другий закон термодинаміки говорить, що нездійсненний термодинамічний процес, в результаті якого відбувалася б передача тепла від одного тіла до іншого, більш гарячого, без будь-яких інших змін. Цей закон унеможливлює створення вічного двигуна другого роду.

Показник адіабати.Рівняння стану має вигляд PVγ = const.

де γ = Cp /Cv - показник адіабати.

Теплоємність газузалежить від умов, за яких тепло …

Якщо газ нагріти при постійному тиску P, його теплоємність позначається СV.

Якщо при постійному V, то позначається Cp.

21. Випаровування та конденсація. Кипіння рідини. Вологість повітря.

1. Випаровування та конденсація . Процес переходу речовини з рідкого стану в газоподібний стан називається пароутворенням, зворотний процес перетворення речовини з газоподібного стану в рідкий називають конденсацією. Існують два види пароутворення - випаровування та кипіння. Розглянемо спочатку випаровування рідини. Випаровуванням називають процес пароутворення, що відбувається з відкритої поверхні рідини за будь-якої температури. З погляду молекулярно-кінетичної теорії ці процеси пояснюються в такий спосіб. Молекули рідини, беручи участь у тепловому русі, безперервно стикаються між собою. Це призводить до того, що деякі з них набувають кінетичної енергії, достатньої для подолання молекулярного тяжіння. Такі молекули, перебуваючи біля поверхні рідини, вилітають із неї, утворюючи над рідиною пар (газ). Молекули пари рухаючись хаотично, ударяються об поверхню рідини. При цьому частина може перейти в рідину. Ці два процеси вильоту молекул рідини та ах зворотне повернення в рідину відбуваються одночасно. Якщо число молекул, що вилітають, більше числа повертаються, то відбувається зменшення маси рідини, тобто. рідина випаровується, якщо ж навпаки, кількість рідини збільшується, тобто. спостерігається конденсація пари. Можливий випадок, коли маси рідини та пари, що знаходиться над нею, не змінюються. Це можливо, коли число молекул, що залишають рідину, дорівнює числу молекул, що повертаються до неї. Такий стан називається динамічною рівновагою, а пар, що знаходиться в динамічній рівновазі зі своєю рідиною, називають насиченим . Якщо між парою і рідиною немає динамічного рівноваги, він називається ненасиченим. Очевидно, що насичена пара при даній температурі має певну щільність, яка називається рівноважною.

Це обумовлює незмінність рівноважної щільності, а отже, і тиску насиченої пари від його об'єму при незмінній температурі, оскільки зменшення або збільшення об'єму цієї пари призводить до конденсації пари або випаровування рідини відповідно. Ізотерма насиченої пари при певній температурі в координатній площині Р, V являє собою пряму, паралельну осі V. З підвищенням температури термодинамічної системи рідина - насичена пара число молекул, що залишають рідину за деякий час, перевищує кількість молекул, що повертаються з пари в рідину. Це триває до того часу, поки зростання щільності пари призводить до встановлення динамічного рівноваги за вищої температурі. При цьому збільшується і тиск насиченої пари. Таким чином, тиск насиченої пари залежить тільки від температури. Таке швидке зростання тиску насиченої пари обумовлено тим, що з підвищенням температури відбувається зростання як кінетичної енергії поступального руху молекул, а й їх концентрації, тобто. числа молекул в одиниці об'єму

При випаровуванні рідина залишають найбільш швидкі молекули, внаслідок чого середня кінетична енергія поступального руху молекул, що залишилися, зменшується, а отже, і температура рідини знижується (див. §24). Тому, щоб температура рідини, що випаровується, залишалася постійною, до неї треба безперервно підводити певну кількість теплоти.

Кількість теплоти, яке необхідно повідомити одиниці маси рідини, для перетворення її на пару при незмінній температурі називається питомою теплотою пароутворення. Питома теплота пароутворення залежить від температури рідини, зменшуючись із її підвищенням. При конденсації кількість теплоти, витрачене випаровування рідини, виділяється. Конденсація – процес перетворення з газоподібного стану на рідкий.

2. Вологість повітря.В атмосфері завжди міститься кілька водяних пар. Ступінь вологості є однією з суттєвих характеристик погоди та клімату та має у багатьох випадках практичне значення. Так, зберігання різних матеріалів (зокрема цементу, гіпсу та інших будівельних матеріалів), сировини, продуктів, устаткування тощо. має відбуватися за певної вологості. До приміщень, залежно від їх призначення, також пред'являються відповідні вимоги щодо вологості.

Для характеристики вологості використовують ряд величин. Абсолютною вологістю р називається маса водяної пари, що міститься в одиниці об'єму повітря. Зазвичай вона вимірюється у грамах на кубічний метр (г/м3). Абсолютна вологість пов'язана з парціальним тиском Р водяної пари рівнянням Менделєєва - Клайпейрона, де V - об'єм, який займає пара, m, Т і m - маса, абсолютна температура і молярна маса водяного паpa, R - універсальна постійна газова (див. (25.5)) . Парціальним тиском називається тиск, який чинить водяна пара без урахування дії молекул повітря іншого сорту. Звідси, оскільки р = m/V- щільність водяної пари.

У певному обсязі повітря за цих умов кількість водяної пари не може збільшуватися безмежно, оскільки існує якась гранична кількість пар, після чого починається конденсація пари. Звідси виникає поняття максимальної вологості. Максимальною вологістю Pm називають найбільшу кількість водяної пари в грамах, яка може міститися в 1 м 3 повітря при даній температурі (за змістом це окремий випадок абсолютної вологості). Знижуючи температуру повітря, можна досягти такої температури, починаючи з якої пара почне перетворюватися на воду - конденсуватися. Така температура носить назву точки роси. Ступінь насиченості повітря водяною парою характеризується відносною вологістю. Відносною вологістю b називають відношення абсолютної вологості р до максимальної Pm тобто. b = P / Pm. Часто відносну вологість виражають у відсотках.

Існують різні способи визначення вологості.

1. Найбільш точним є ваговий метод. Для визначення вологості повітря його пропускають через ампули, що містять речовини, що добре поглинають вологу. Знаючи збільшення маси ампул та обсяг пропущеного повітря, визначають абсолютну вологість.

2. Гігрометричні методи. Встановлено, що деякі волокна, у тому числі людське волосся, змінюють свою довжину залежно від відносної вологості повітря. На цій властивості заснований прилад, званий гігрометром. Є й інші типи гігрометрів, у тому числі електричні.

З. Психометричний метод - це найпоширеніший метод виміру. Суть його полягає у наступному. Нехай два однакові термометри знаходяться в однакових умовах і мають однакові свідчення. Якщо ж балончик одного з термометрів буде змочений, наприклад, обгорнутий мокрою тканиною, то показання виявляться різними. Внаслідок випаровування води з тканини так званий вологий термометр показує нижчу температуру, ніж сухий. Чим менша відносна вологість навколишнього повітря, тим інтенсивнішим буде випаровування і тим нижче показання вологого термометра. Зі показань термометрів визначають різницю температур і за спеціальною таблицею, званою психрометричною, визначають відносну вологість повітря.

22. Електричні заряди. Закон кулону. Закон збереження заряду.

Досвід з електризацією пластин доводить, що з електризації тертям відбувається перерозподіл наявних зарядів між тілами, нейтральними спочатку. Невелика частина електронів переходить із одного тіла на інше. При цьому нові частки не виникають, а раніше не зникають. При електризації тіл виконується закон збереження електричного заряду. Цей закон для замкнутої системи. У замкнутій системі алгебраїчна сума зарядів всіх частинок залишається незмінною. Якщо заряди частинок позначити через q 1 , q 2 і т.д., то q 1 , +q 2 + q 3 +…+q n = const

Справедливість закону збереження заряду підтверджують спостереження величезним числом перетворень елементарних частинок. Цей закон виражає одне з найбільш фундаментальних властивостей електричного заряду. Причина збереження заряду досі невідома.

Закон Кулону.Досліди Кулона призвели до встановлення закону всесвітнього тяжіння, що вражає нагадує закон. Сила взаємодії двох точкових нерухомих заряджених тіл у вакуумі прямо пропорційна добутку модулів заряду і обернено пропорційна квадрату відстань між ними. Цю силу називають кулонівській.

Якщо позначити модулі зарядів через | q 1 | та | q 2 |, а відстань між ними

через r, то закон Кулонуможна записати в наступній формі:

де k - коефіцієнт пропорційності, чисельно рівний силі взаємодії одиничних зарядів на відстані, що дорівнює одиниці довжини. Його значення залежить від вибору системи одиниць.

23. Напруженість електричного поля. Поле точкового заряду. Принцип суперпозицій електричних полів.

Основні характеристики електричного поля. Головна властивість електричного поля – дія його на електричні заряди з деякою силою.

Електричне поле нерухомих зарядів називають електростатичним. Воно не змінюється з часом. Електростатичне поле створюється лише електричними зарядами.

Напруженість електричного поля.Електричне поле виявляється під силу, які діють заряд.

Якщо по черзі поміщати в ту саму точку поля невеликі заряджені тіла і вимірювати сили, то виявиться, що сила, що діє на заряд з боку поля, прямо пропорційна цьому заряду. Справді, хай поле створюється точковим зарядом q 1 . Відповідно до закону Кулона на заряд q 2 діє сила, пропорційна заряду q 2 . Тому відношення сили, що діє на заряд, що міститься в дану точку поля, до цього заряду для кожної точки поля не залежить від заряду і може розглядатися як характеристика поля.Цю характеристику називають напругою електричного поля. Подібно до сили, напруженість поля- векторний розмір;її позначають буквою е.Якщо поміщений у полі заряд позначити через q

замість q 2 тонапруженість дорівнюватиме:

Напруженість поля дорівнює відношенню сили, з якою поле діє точковий заряд, до цього заряду.

Звідси сила, що діє на заряд qз боку електричного поля, дорівнює:

Напруженість поля в одиницях СІ можна виразити в ньютонах на кулон (Н/Кл).

Принцип суперпозицій полів.

Якщо на тіло діє кілька сил, то згідно із законами механіки результуюча сила дорівнює геометричній сумі сил:

На електричні заряди діють сили електричного поля. Якщо при накладенні полів від кількох зарядів ці поля не мають жодного впливу один на одного, то результуюча сила з боку всіх полів повинна дорівнювати геометричній сумі сил з боку кожного поля. Досвід свідчить, що так і відбувається насправді. Це означає, що напруженість полів складається геометрично.

У цьому полягає принцип суперпозиції полівякий формулюється так: якщо у цій точці простору різні заряджені частинки створюють

електричні поля, напруження яких

і т. д., то результуюча напруженість поля в цій точці дорівнює:

24. Провідники та діелектрики в електричному полі.

Провідники- Тіла, в яких існують вільні заряди, не пов'язані з атомами. Під впливом ел. поля заряди можуть рухатися, породжуючи електрострум. Якщо провідник внести в електричне поле, позитивно заряди рухаються у напрямку вектора напруженості, а негативно заряджені в протилежному напрямку. У результаті поверхні тіла з'являються індуктивні заряди:

Напруженість поля всередині провідника = 0. Провідник хіба що розриває силові лінії напруженості електричного поля.

Діелектрики- Речовини, в яких позитивні та негативні заряди пов'язані між собою і немає вільних зарядів. В електричному полі діелектрик поляризується.

Всередині діелектрика існує електричне поле, але воно менше електричного поля вакууму E в ε разів. Діелектрична проникність середовища ε дорівнює відношенню напруженості електричного поля у вакуумі до напрямку електричного поля в діелектриці ε= E0/ E

25. Потенціал. Потенціал поля точкового заряду.

Робота під час переміщення заряду в однорідному електростатичному полі.Однорідне поле утворюють, наприклад, великі металеві пластини, що мають заряди протилежного знака. Це поле діє на заряд із постійною силою F= qE.

Нехай пластини розташовані вертикально ліва пластина Узаряджена негативно, а права D - позитивно. Обчислимо роботу, що здійснюється полем при переміщенні позитивного заряду q з точки 1, що знаходиться на відстані d 1 від пластини В,у точку 2, розташовану на відстані d 2 < d 1 від тієї ж пластини.

Крапки 1 і 2 лежать на одній силовій лінії. На ділянці колії ∆ d= d 1 - d 2 електричне поле зробить позитивну роботу: A= qE(d 1 - d 2 ). Ця робота залежить від форми траєкторії.

Потенціалом електростатичного поля називають відношення

потенційної енергії заряду у полі до цього заряду.

(Різниця потенціалів.Подібно до потенційної енергії, значення потенціалу в даній точці залежить від вибору нульового рівня для відліку потенціалу. Практичне значення

має не сам потенціал у точці, а зміна потенціалу,яке не залежить від вибору нульового рівня відліку потенціалу.Оскільки потенційна енергія

W p= qφто робота дорівнює:

Різниця потенціалів дорівнює:

Різниця потенціалів (напруга) між двома точками дорівнює відношенню роботи поля при переміщенні заряду з початкової точки до кінцевої до цього заряду. P Азність потенціалів між двома точками дорівнює одиниці, якщо при переміщенні заряду в 1 Кл з однієї точки в іншу електричне поле здійснює роботу в 1Дж. Цю одиницю називають вольтом (У).

26. Електроємність. Конденсатори. Місткість плоского конденсатора.

Напруга між двома провідниками пропорційно електричним зарядам, що знаходяться на провідниках. Якщо заряди подвоїти, то напруженість електричного поля стане в 2 рази більшою, отже, в 2 рази збільшиться і робота, що здійснюється полем при переміщенні заряду, тобто в 2 рази збільшиться напруга. Тому відношення заряду одного з провідників до різниці потенціалів між цим провідником і сусіднім залежить від заряду. Воно визначається геометричними розмірами провідників, їхньою формою та взаємним розташуванням, а також електричними властивостями навколишнього середовища (діелектричною проникністю ε). Це дозволяє запровадити поняття електроємності двох провідників.

Електроємністю двох провідників називають відношення заряду одного з провідників до різниці потенціалів між цим провідником та сусіднім:

Іноді говорять про електроємність одного провідника. Це має сенс, якщо провідник є відокремленим, тобто розташований на великій у порівнянні з його розмірами від інших провідників. Так говорять, наприклад, про ємність кулі, що проводить. При цьому мається на увазі, що роль іншого провідника відіграють віддалені предмети, розташовані навколо кулі.

Електроємність двох провідників дорівнює одиниці, якщо при повідомленні їм зарядів±1 Кл між ними виникає різниця потенціалів 1 Ст. Цю одиницю називають фарад(Ф);

Конденсатор.Велику електроємність мають системи з двох провідників, звані конденсаторами.Конденсатор є двома провідниками, розділеними шаром діелектрика, товщина якого мала в порівнянні з розмірами провідників. Провідники в цьому випадку називаються обкладками конденсатора.

2.Ємність плоского конденсатора.Розглянемо плоский конденсатор, заповнений однорідним ізотропним діелектриком з діелектричною проникністю e, у якого площа кожної обкладки S та відстань між ними d. Місткість такого конденсатора знаходиться за формулою:

де ε -діелектрична проникність середовища,S - Площа обкладок,d - Відстань між обкладками.

З цього випливає, що для виготовлення конденсаторів великої ємності треба збільшити площу обкладок та зменшувати відстань між ними.

Енергія W зарядженого конденсатора: або

Конденсатори застосовуються для накопичення електроенергії та використання її при швидкому розряді (фотоспалах), для розділення ланцюгів постійного та змінного струмів, у випрямлячах, коливальних контурах та інших радіоелектронних пристроях. Залежно від типу діелектрика, конденсатори бувають повітряні, паперові, слюдяні.

Застосування конденсаторів.Енергія конденсатора зазвичай не дуже велика - не більше сотень джоулів. До того ж вона не зберігається довго через неминучий витік заряду. Тому заряджені конденсатори не можуть замінити, наприклад, акумулятори як джерела електричної енергії.

Вони мають одне й властивість: конденсатори можуть накопичувати енергію більш менш тривалий час, а при розрядці через ланцюг малого опору вони віддають енергію майже миттєво. Саме ця властивість використовується широко на практиці.

Лампа-спалах, що використовується у фотографії, живиться електричним струмом розряду конденсатор.

27. Електричний струм. Сила струму. Закон Ома для ділянки ланцюга.

Під час руху заряджених частинок у провіднику відбувається перенесення електричного заряду з одного місця до іншого. Однак, якщо заряджені частинки здійснюють безладний тепловий рух, як, наприклад, вільні електрони в металі,то перенесення заряду немає. Електричний заряд переміщається через поперечний переріз провідника лише в тому випадку, якщо поряд з безладним рухом електрони беруть участь у впорядкованому стані. вині.

Електричним струмом називають упорядкований (спрямований) рух заряджених частинок.

Електричний струм виникає при впорядкованому переміщенні вільних електронів чи іонів. Якщо переміщати нейтральне загалом тіло, то, незважаючи на впорядкований рух величезної кількості електронів та атомних ядер, електричний струм не виникне. Повний заряд, що переноситься через будь-який переріз провідника, буде рівним нулю, так як заряди різних знаків переміщаються з однаковою середньою швидкістю.

Електричний струм має певний напрямок. За напрямок струму приймають напрямок руху позитивно заряджених частинок.Якщо струм утворений рухом негативно заряджених частинок, напрям струму вважають протилежним напрямку руху частинок.

Сила струму - фізична величина, що визначає величину електричного заряду, що переміщується в одиницю часу через поперечний переріз приводу

Якщо сила струму згодом змінюється, то струм називають постійним.

Сила струму, подібно до заряду, - величина скалярна.Вона може бути як позитивною,так і негативною.Знак сили струму залежить від того, який напрямок уздовж провідника прийняти за позитивний. Cила струму I>0, якщо напрям струму збігається з умовно обраним, позитивним напрямком вздовж провідника. В іншому випадку I<0.

Сила струму залежить від заряду, що переноситься кожною часткою, концентрації частинок, швидкості їх спрямованого руху та площі поперечного перерізу провідника. Вимірюється (А).

Для виникнення та існування постійного електричного струму в речовині потрібна, по-перше, наявність вільних заряджених частинок. Якщо позитивні та негативні заряди пов'язані один з одним в атомах або молекулах, їх переміщення не призведе до появи електричного струму.

Для створення та підтримки впорядкованого руху заряджених частинок необхідна, по-друге, сила, що діє на них у певному напрямку. Якщо ця сила перестане діяти, то впорядкований рух заряджених частинок припиниться через опір, що їх рух іонами кристалічної решітки металів або нейтральними молекулами електролітів.

На заряджені частинки, як відомо, діє електричне поле з силою F= qE. Зазвичай саме електричне поле всередині провідника є причиною, що викликає і підтримує впорядкований рух заряджених частинок. Тільки в статичному випадку, коли заряди спочивають, електричне поле всередині провідника дорівнює нулю.

Якщо всередині провідника є електричне поле, між кінцями провідника існує різниця потенціалів. Коли різниця потенціалів не змінюється у часі, то провіднику встановлюється постійний електричний струм.

Закон Ома.Найбільш простий вигляд має вольт-амперна характеристика металевих провідників та розчинів електролітів. Вперше (для металів) її встановив німецький вчений Георг Ом, тому залежність сили струму від напруги має назву закону Ома.

Закон Ома для ділянки ланцюга: сила струму прямо пропорційна

напруги і обернено пропорційна опору:

Довести експериментально справедливість закону Ома важко.

28. Опір провідників. Послідовне та паралельне з'єднання провідників.

Опір. Основна електрична характеристика провідника – опір.Від цієї величини залежить сила струму у провіднику при заданій напрузі. Опір провідника є мірою протидії провідника встановленню в ньому електричного струму.

За допомогою закону Ома можна визначити опір провідника:

для цього потрібно виміряти напругу та силу струму.

перерізу S Опір залежить від матеріалу провідника та його геометричних розмірів. Опір провідника довжиною l з постійною площею поперечного дорівнює:

де р- величина, що залежить від роду речовини та її стану (від температури насамперед). Величину рназивають питомим опором провідника.Питомий опір чисельно дорівнює опору провідника, що має форму куба з ребром 1 м, якщо струм спрямований уздовж нормалі до двох протилежних граней куба.

Провідник має опір 1 Ом, якщо при різниці потенціалів 1 В сила струму в ньому 1 А.

Одиницею питомого опору є 1 Ом-м.

Послідовне з'єднання провідників. При послідовному з'єднанні електричний ланцюг не має розгалужень. Усі провідники включають у ланцюг по черзі друг задругом.

Сила струму обох провідниках однакова, тобто. I 1 =I 2 =I оскільки в провідниках електричний заряд у разі постійного струму не накопичується і через будь-який поперечний переріз провідника за певний час проходить один і той же заряд.

Напруга на кінцях ділянки ланцюга складається з напруг на першому і другому провідниках: U=U 1 +U 2

Повний опір усієї ділянки ланцюга при послідовному з'єднанні дорівнює:R= R 1 + R 1

Паралельне з'єднання провідників.

29. Електрорушійна сила. Закон Ома для повного кола.

Електрорушійна сила в замкнутому контурі є відношенням роботи сторонніх сил при переміщенні заряду вздовж контуру до заряду:

Електрорушійну силу виражають у вольтах.

Електрорушійна сила гальванічного елементає робота сторонніх

сил при переміщенні одиничного позитивного заряду всередині елемента від полюса до іншого.

Опір джерела часто називають внутрішнім опором на відміну зовнішнього опоруRланцюги.У генераторі r - це опір обмоток, а гальванічному елементі - опір розчину електроліту і електродів. Закон Ома для замкнутого ланцюга пов'язує силу струму в ланцюзі, ЕРС та повний опір R + r ланцюги.

Твір сили струму та опору ділянки ланцюга часто називають падінням напруги на цій ділянці.Таким чином, ЕРС дорівнює сумі падінь напруги на внутрішньому і зовнішньому ділянках замкнутого ланцюга. Зазвичай закон Ома для замкненого ланцюга записують у формі:

де R - Опір навантаження, ε -Едс , r- Внутрішній опір.

Сила струму в повному ланцюзі дорівнює відношенню ЕРС ланцюга до її повного опору.

Сила струму залежить від трьох величин: ЕРС ε, опорів Rі r зовнішнього та внутрішнього ділянок ланцюга. Внутрішній опір джерела струму не має помітного впливу на силу струму, якщо воно мало порівняно з опором зовнішньої частини ланцюга (R>>r). При цьому напруга на затискачах джерела приблизно дорівнює ЕРС:

U=IR≈ε.

При короткому замиканні, коли R→0, сила струму в ланцюзі визначається саме внутрішнім опором джерела і при електрорушійній силі в кілька вольт може виявитися дуже великою, якщо мало r (наприклад, у акумулятора r ≈ 0,1-0,001 Ом). Провіди можуть розплавитися, а саме джерело вийти з ладу.

послідовно з'єднаних елементів з ЕРС ε 1 , ε 2 , ε 3 і т.д., то повна ЕРС ланцюга дорівнює сумі алгебри ЕРС окремих елементів.

Якщо за обході ланцюга переходять від негативного полюса джерела до позитивного, ЕРС >0.

30. Робота та потужність струму. Закон Джоуля - Ленца.

Робота струмудорівнює: A=IU∆t або A=qU, якщо постійний струм, то із закону Ома:

Робота струму на ділянці ланцюга дорівнює добутку сили струму, напруги та часу, протягом якого відбувалася робота.

Нагрівання відбувається, якщо опір дроту високий

Потужність струму.Будь-який електричний прилад (лампа, електродвигун) розрахований споживання певної енергії в одиницю часу.

Потужність струму дорівнює відношенню роботи струму за час ∆ tдо цього інтервалу часу . Відповідно до цього визначення:

Кількість теплоти визначається згідно із законом Джоуля – Ленца:

Якщо електрострум протікає в ланцюзі, де не відбуваються хім. Реакції і відбувається механічна робота, то енергія електрополя перетворюється на внутрішню енергію провідника та її температура зростає. Шляхом теплообміну ця енергія передається оточуючим, холоднішим тілам. З закону збереження енергії випливає, що кількість теплоти дорівнює роботі електричного струму:

(формула)

Цей закон називається законом Джоуля-Ленца.

31. Магнітне поле. Індукція магнітного поля. Закон Ампера.

Взаємодії між провідниками зі струмом, тобто взаємодії між електричними зарядами, що рухаються, називають магнітними. Сили, з якими провідники зі струмом діють один на одного, називають магнітними силами.

Магнітне поле.Відповідно до теорії близькодії струм в одному з провідників не може безпосередньодіяти струм у іншому провіднику.

У просторі, що оточує нерухомі електричні заряди, виникає електричне поле, у просторі, що оточує струми, виникає поле, зване магнітним.

Електричний струм в одному з провідників створює навколо себе магнітне поле, що діє на струм у другому провіднику. А поле, створене електричним струмом другого провідника, діє перший.

Магнітне поле являє собою особливу форму матерії, за допомогою якої здійснюється взаємодія між електрично зарядженими частинками, що рухаються електрично.

Властивості магнітного поля:

1. Магнітне поле породжується електричним струмом (зарядами, що рухаються).

2. Магнітне поле виявляється по дії на електричний струм (заряди, що рухаються).

Подібно до електричного поля, магнітне поле існує реально, незалежно від нас, від наших знань про нього.

Магнітна індукція – здатність магнітного поля надавати силову дію на провідник зі струмом (векторна величина). Вимірюється вТл.

За напрямок вектора магнітної індукції приймається напрямок від південного полюса S до північного магнітної стрілки N, вільно встановлюється в магнітному полі. Цей напрямок збігається із напрямом позитивної нормалі до замкнутого контуру зі струмом.

Напрямок вектора магнітної індукції встановлюють з допомогою правила свердловина:

якщо напрямок поступального руху буравчика збігається з напрямком струму у провіднику, то напрямок обертання ручки буравчика збігається з напрямком вектора магнітної індукції.

Лінії магнітної індукції.

Лінія, у будь-якій точці якої вектор магнітної індукції спрямований по дотичній - Лінії магнітної індукції.Однорідне поле – паралельні лінії, неоднорідне поле – кривими лініями. Чим більше ліній, тим більша сила цього поля. Поля із замкнутими силовими лініями називають вихровими.Магнітне поле – вихрове поле.

Магнітний потік-величина дорівнює добутку модуля вектора магнітної індукції на площу і косинус кута між вектором і нормаллю до поверхні.

Сила Ампера дорівнює добутку вектора магнітної індукції на силу струму, довжину ділянки провідника та на синус кута між магнітною індукцією та ділянкою провідника.

де l - Довжина провідника, B - Вектор магнітної індукції.

Силу Ампера застосовують у гучномовцях, динаміках.

Принцип роботи: По котушці протікає змінний електричний струм із частотою, яка дорівнює звуковій частоті від мікрофона або з виходу радіоприймача. Під дією сили Ампера котушка коливається вздовж осі гучномовця в такт з коливаннями струму. Ці коливання передаються діафрагмі, і поверхня діафрагми випромінює звукові хвилі.

32. Дія магнітного поля на заряд, що рухається. Сила Лоренца.

Силу, що діє на заряджену частинку, що рухається, з боку магнітного поля, називаю силою Лоренца.

Сила Лоренца. Оскільки струм є упорядкованим рухом електричних зарядів, то природно припустити, що сила Ампера є рівнодією сил, що діють на окремі заряди, що рухаються в провіднику. Досвідченим шляхом встановлено, що на заряд, що рухається в магнітному полі, дійсно діє сила. Цю силу називають силою Лоренца. Модуль F L сили знаходиться за формулою

де - модуль індукції магнітного поля, в якому рухається заряд, q і v - абсолютна величина заряду і його швидкість, a - кут між векторами v і В. Ця сила перпендикулярна до векторів v і В, її напрямок знаходиться за правилом лівої руки: якщо руку розмістити так, щоб чотири витягнуті пальці збігалися з напрямком руху позитивного заряду, лінії індукції магнітного поля входили в долоню, то відставлений на 90 0 великий палець показує напрямок сили. У разі негативної частки напрямок сили протилежний.

Оскільки сила Лоренца перпендикулярна швидкості частки, то. вона не здійснює роботу.

Силу Лоренца застосовують у телевізорах, мас-спектограф.

Принцип роботи: Вакуумна камера приладу вміщена в магнітне поле. Прискорені електричним полем заряджені частинки (електрони чи іони), описавши дугу, потрапляють на фотопластинку, де залишають слід, що з великою точністю виміряти радіус траєкторії. . За цим радіусом визначається питомий заряд іона. Знаючи заряд іона, легко визначити його масу.

33. Магнітні властивості речовини. Магнітна проникність. Феромагнетизм.

Магнітна проникність.Постійні магніти можуть бути виготовлені лише з небагатьох речовин, але всі речовини, поміщені в магнітне поле, намагнічуються, тобто самі утворюють магнітне поле. Завдяки цьому вектор магнітної індукції воднорідне середовище відрізняється від вектора Уу тій же точці простору у вакуумі.

Ставлення характеризує магнітні властивості середовища, отримало назву магнітної проникності середовища.

В однорідному середовищі магнітна індукція дорівнює: де m - магнітна проникність даного середовища безрозмірна величина, що показує у скільки разів μ у цьому середовищі, більше μ у вакуумі.

Магнітні властивості будь-якого тіла визначаються замкнутими електричними струмами всередині нього.

Парамагнетиками називаються речовини, які створюють слабке магнітне поле, що у напрямку збігається із зовнішнім полем. Магнітна проникність найбільш сильних парамагнетиків мало відрізняється від одиниці: 1,00036 - у платини і 1,00034 - у рідкого кисню. Діамагнетиками називаються речовини, що створюють поле, що послаблює зовнішнє магнітне поле. Діамагнітні властивості мають срібло, свинець, кварц. Магнітна проникність діамагнетиків відрізняється від одиниці лише на десятитисячні частки.

Феромагнетики та їх застосування.Вставляючи залізний чи сталевий сердечник у котушку, можна у багато разів посилити створюване нею магнітне поле, не збільшуючи силу струму в котушці. Це заощаджує електроенергію. Сердечники трансформаторів, генераторів, електродвигунів і т. д. виготовляють із феромагнетиків.

При вимиканні зовнішнього магнітного поля феромагнетик залишається намагніченим, тобто створює магнітне поле в навколишньому просторі. Упорядкована орієнтація елементарних струмів не зникає при вимкненні зовнішнього магнітного поля. Завдяки цьому є постійні магніти.

Постійні магніти знаходять широке застосування в електровимірювальних приладах, гучномовцях та телефонах, звукозаписних апаратах, магнітних компасах і т.д.

Велике застосування отримали ферити - феромагнітні матеріали, які не проводять електричного струму. Вони є хімічними сполуками оксидів заліза з оксидами інших речовин. Перший з відомих людям феромагнітних матеріалів – магнітний залізняк – є феритом.

Температура Кюрі.При температурі, більшої певної певної для даного феромагнетика, феромагнітні властивості його зникають. Цю температуру називають температурою Кюрі.Якщо сильно нагріти намагнічений цвях, він втратить здатність притягувати себе залізні предмети. Температура Кюрі для заліза 753 ° С, для нікелю 365 ° С, а кобальту 1000 ° С. Існують феромагнітні сплави, у яких температура Кюрі менша за 100°С.

34. Електромагнітна індукція. Магнітний потік.

Електромагнітна індукція. Закон електромагнітної індукції Правило ЛенцаМи знаємо, що електричний струм створює магнітне поле. Природно постає питання: «Чи можлива поява електричного струму за допомогою магнітного поля?». Цю проблему вирішив Фарадей, який відкрив явище електромагнітної індукції, яке полягає в наступному: при будь-якій зміні Магнітного потоку, що пронизує площу, що охоплює провідний контур, в ньому виникає електрорушійна сила, звана е.р.с. індукції. Якщо контур замкнутий, то під дією цієї е.р.с. з'являється електричний струм, названий індукційним. Фарадей встановив, що е.р.с. індукції залежить від способу зміни магнітного потоку і визначається лише швидкістю його зміни, тобто.

ЕРС може виникати при зміні магнітної індукції В,при повороті площини контуру щодо магнітного поля. Знак мінус у формулі пояснюється за Правилом Ленца: Індуктивний струм спрямований таким чином, що своїм магнітним полем перешкоджає зміні зовнішнього магнітного потоку, що породжує індукційний струм. Співвідношення називається законом електромагнітної індукції: ЕРС індукції у провіднику дорівнює швидкості зміни магнітного потоку, що пронизує площу, що охоплюється провідником.

Магнітний потік . Магнітним потоком через деяку поверхню називають число ліній магнітної індукції, що пронизують її. Нехай у однорідному магнітному полі знаходиться плоский майданчик площею S, перпендикулярний до ліній магнітної індукції. (Однорідним магнітним полем називається таке поле, у кожній точці якого індукція магнітного поля однакова за модулем та напрямом). В цьому випадку нормаль n до майданчика збігається із напрямком поля. Оскільки через одиницю площі майданчика проходить число ліній магнітної індукції, що дорівнює модулю індукції поля, то число ліній, що пронизують даний майданчик буде в S разів більше. Тому магнітний потік дорівнює:

Розглянемо тепер випадок, коли в однорідному магнітному полі знаходиться плоский майданчик, що має форму прямокутного паралелепіпеда зі сторонами а та b, площа якої S = аb. Нормаль n до майданчика становить кут a із напрямом поля, тобто. з вектором індукції В. Число ліній індукції, що проходять через майданчик S та її проекцію Sпр на площину, перпендикулярну до цих ліній, однаково. Отже, потік Фіндукції магнітного поля через них однаковий. Використовуючи вираз, знаходимо Ф = ВSпр З рис. видно, що Sпр = ab * cos a = Scosa. Тому ф =BScos a .

У системі одиниць СІ магнітний потік вимірюється у веберах (Вб). З формули випливає тобто. 1 Вб - це магнітний потік через майданчик в 1 м2, розташований перпендикулярно до ліній магнітної індукції в однорідному магнітному полі з індукцією 1 Тл. Знайдемо розмірність вебера:

Відомо, що магнітний потік є величиною алгебри. Приймемо магнітний потік, що пронизує площу контуру, позитивним. Збільшення цього потоку виникає з.д.с. індукції, під впливом якої утворюється індукційний струм, який створює власне магнітне поле, спрямоване назустріч зовнішньому полю, тобто. магнітний потік індукційного струму негативний.

Якщо ж потік, що пронизує площу контуру, зменшується (), то, тобто. напрямок магнітного поля індукційного струму збігається з напрямком зовнішнього поля.

35. Закон електромагнітної індукції. Правило Ленца.

Якщо контур замкнутий, то під дією цієї е.р.с. з'являється електричний струм, названий індукційним. Фарадей встановив, що е.р.с. індукції залежить від способу зміни магнітного потоку і визначається лише швидкістю його зміни, тобто.

Співвідношення називається законом електромагнітної індукції: ЕРС індукції у провіднику дорівнює швидкості зміни магнітного потоку, що пронизує площу, що охоплюється провідником. Знак мінус у формулі є математичним виразом правила Ленца. Відомо, що магнітний потік є величиною алгебри. Приймемо магнітний потік, що пронизує площу контуру, позитивним. При збільшенні цього потоку

виникає з.д.с. індукції, під впливом якої утворюється індукційний струм, який створює власне магнітне поле, спрямоване назустріч зовнішньому полю, тобто. магнітний потік індукційного струму негативний.

Якщо ж потік, що пронизує площу контуру, зменшується, тобто. напрямок магнітного поля індукційного струму збігається з напрямком зовнішнього поля.

Розглянемо один із дослідів, проведених Фарадеєм, щодо виявлення індукційного струму, а отже, і е.д.с. індукції. Якщо соленоїд, замкнутий на дуже чутливий електровимірювальний прилад (гальванометр), всувати або висувати магніт, то при русі магніту спостерігається відхилення стрілки гальванометра, що свідчить про виникнення індукційного струму. Те саме спостерігається при русі соленоїда щодо магніту. Якщо ж магніт і соленоїд нерухомі відносно один одного, то й індукційний струм не виникає. З наведеного досвіду випливає висновок, що при взаємному русі зазначених тіл відбувається зміна магнітного потоку через нитки соленоїда, що і призводить до появи індукційного струму, викликаного е.д.с. індукції.

2. Напрямок індукційного струму визначається правилом Ленца: індукційний струм завжди має такий напрямок. що створюване ним магнітне поле перешкоджає зміні магнітного потоку, що викликає цей струм. З цього правила випливає, що при зростанні магнітного потоку виникає індукційний струм має такий напрямок, щоб магнітне поле, що їм породжується, було спрямоване проти зовнішнього поля, протидіючи збільшенню магнітного потоку. Зменшення магнітного потоку, навпаки, призводить до появи індукційного струму, що створює магнітне поле, що збігається у напрямку із зовнішнім полем. Нехай, наприклад, в однорідному магнітному полі знаходиться дротяна квадратна рамка, що пронизується магнітним полем. Припустимо, що магнітне поле зростає. Це призводить до збільшення магнітного потоку через площу рамки. Відповідно до правила Ленца, магнітне полі, що виникає індукційного струму, буде спрямовано проти зовнішнього поля, тобто. вектор В 2 цього поля протилежний вектору Е. Застосовуючи правило правого гвинта (див. § 65, п. З), знаходимо напрямок індукційного струму I i.

36. Явище самоіндукції. Індуктивність. Енергія магнітного поля.

Явище самоіндукції . Явище виникнення е.р.с. в тому ж провіднику, яким тече змінний струм, називається самоіндукцією, а саму е.р.с. називають е.д.с. самоіндукції. Це пояснюється так. Змінний струм, що проходить провідником, породжує навколо себе змінне магнітне поле, яке, у свою чергу, створює магнітний потік, що змінюється з часом, через площу, обмежену провідником. Згідно з явищем електромагнітної індукції, це зміна магнітного потоку і призводить до появи е.р.с. самоіндукції.

Знайдемо е.р.с. самоіндукції. Нехай провідником з індуктивністю L тече електричний струм. На момент часу t 1 сила цього струму дорівнює I 1 , а на момент часу t 2 вона стала рівною I 2 . Тоді магнітний потік, створюваний струмом через площу обмежену провідником, в моменти часу t 1 і t 2 відповідно дорівнює Ф1=LI 1 і Ф 2 = LI 2 а зміна DФ магнітного потоку дорівнює DФ = LI 2 - LI 1 = L(I 2 - I 1) = LDI, де DI = I 2 - I 1 - Зміна сили струму за проміжок часу Dt = t 2 - t 1 . Відповідно до закону електромагнітної індукції, е.р.с. самоіндукції дорівнює: Підставляючи в це вирази попередню формулу,

Отже, е.д.с. самоіндукції, що виникає в провіднику, пропорційна швидкості зміни сили струму, що тече по ньому. Співвідношення є законом самоіндукції.

Під дією е.р.с. самоіндукції створюється індукційний струм, який називається струмом самоіндукції. Цей струм, згідно з правилом Ленца, протидіє зміні сили струму в ланцюзі, уповільнюючи його зростання чи спадання.

1. Індуктивність. Нехай замкненим контуром тече постійний струм силою I. Цей струм створює навколо себе магнітне поле, яке пронизує площу, що охоплюється провідником, створюючи магнітний потік. Відомо, що магнітний потік Ф пропорційний модулю індукції магнітного поля, а модуль індукції магнітного поля, що виникає навколо провідника зі струмом, пропорційний силі струму 1. З цього випливає

Коефіцієнт пропорційності L між силою струму та магнітним потоком, створюваним цим струмом через площу, обмежену провідником, називають індуктивністю провідника.

Індуктивність провідника залежить від його геометричних розмірів та форми, а також від магнітних властивостей середовища, в якому він знаходиться. усередині нього. Необхідно відзначити, що якщо магнітна проникність середовища, що оточує провідник, не залежить від індукції магнітного поля, створюваного струмом, що тече по провіднику, то індуктивність даного провідника є постійною величиною за будь-якої сили струму, що йде в ньому. Це має місце, коли провідник перебуває у середовищі з діамагнітними чи парамагнітними властивостями. У разі феромагнетиків індуктивність залежить від сили струму, що проходить провідником.

У системі одиниць СІ індуктивність вимірюється в генрі (Гн). L = Ф/I та 1 Гн = 1 В6/1А, тобто. 1 Гн - індуктивність такого провідника, при протіканні яким струму силою 1А виникає магнітний потік, пронизую площу, що охоплюється провідником, рівний 1Вб.

Енергія магнітного поля . При протіканні електричного струму провідником навколо нього виникає магнітне поле. Воно має енергію. Можна показати, що енергія магнітного поля, що виникає навколо провідника з індуктивністю L, яким тече постійний струм силою I, дорівнює

37. Гармонічні коливання. Амплітуда, період та частота коливань.

Коливаннями називаються процеси, що характеризуються певною повторюваністю з часом.Процес поширення коливань у просторі називають хвилею. Можна без перебільшення сказати, що ми живемо у світі коливань та хвиль. Справді, живий організм існує завдяки періодичному биттям серця, наші легені коливаються при диханні. Людина чує і розмовляє внаслідок коливань його барабанних перетинок та голосових зв'язок. Світлові хвилі (коливання електричних та магнітних полів) дозволяють нам бачити. Сучасна техніка також надзвичайно широко використовує коливальні процеси. Досить сказати, що багато двигунів пов'язані з коливаннями: періодичний рух поршнів у двигунах внутрішнього згоряння, рух клапанів тощо. Іншими важливими прикладами є змінний струм, електромагнітні коливання коливального контуру, радіохвилі і т.д. Як очевидно з наведених прикладів, природа коливань різна. Однак вони зводяться до двох типів - механічних та електромагнітних коливань. Виявилося, що, попри відмінність фізичної природи коливань, вони описуються однаковими математичними рівняннями. Це дозволяє виділити як один із розділів фізики вчення про коливаннях і хвилях, у якому здійснюється єдиний підхід до вивчення коливань різної фізичної природи.

Будь-яка система, здатна коливатись або в якій можуть відбуватися коливання, називається коливальною. Коливання, які у коливальній системі, виведеної зі стану рівноваги і представленої самої собі, називають вільними коливаннями. Вільні коливання є загасаючими, оскільки енергія, повідомлена коливальної системи, постійно зменшується.

Гармонічними називають коливання, при яких будь-яка фізична величина, що описує процес, змінюється згодом за законом косинуса чи синуса:

З'ясуємо фізичний зміст постійних A, w, a, що входять до цього рівняння.

Константа А називається амплітудою коливання. Амплітуда – це найбільше значення, яке може приймати величина, що коливається.. Відповідно до визначення, вона завжди позитивна. Вираз wt+a, що стоїть під знаком косинуса, називають фазою коливання. Вона дозволяє розрахувати значення коливається в будь-який момент часу. Постійна величина a є значення фази в момент часу t =0 і тому називається початковою фазою коливання. Значення початкової фази визначається вибором початку відліку часу. Величина w отримала назву циклічної частоти, фізичний зміст якої пов'язані з поняттями періоду і частоти коливань. Періодом незагасаючих коливань називаєтьсянайменший проміжок часу, після якого коливається величина приймає колишнє значення, або коротко - час одного повного вагання. Число коливань, що здійснюються в одиницю часу, називають частотою коливань. Частота v пов'язана з періодом Т коливань співвідношенням v = 1/T

Частота коливань вимірюється у герцах (Гц). 1 Гц - частота періодичного процесу, при якому за 1 с відбувається одне коливання. Знайдемо зв'язок між частотою та циклічною частотою коливання. Використовуючи формулу, знаходимо значення величини, що коливається в моменти часу t=t 1 і t=t 2 =t 1 +T, де Т - період коливання.

Відповідно до визначення періоду коливань, це можливо, якщо, оскільки косинус - періодична функція з періодом 2p-радіану. Звідси. Отримуємо. З цього співвідношення випливає фізичний зміст циклічної частоти. Вона показує, скільки коливань відбувається за 2p секунд.

Вільні коливання коливальної системи є загасаючими. Проте практично виникає потреба у створенні незатухающих коливань, коли втрати енергії у коливальній системі компенсуються рахунок зовнішніх джерел енергії. І тут у такій системі виникають вимушені коливання. Вимушеними називають коливання, що відбуваються під дією впливу, що періодично змінюється, асами впливу - змушуючими. Вимушені коливання відбуваються з частотою, що дорівнює частоті впливів, що змушують. Амплітуда вимушених коливань зростає при наближенні частоти впливів, що змушують, до власної частоти коливальної системи. Вона досягає максимального значення за рівності зазначених частот. Явище різкого зростання амплітуди вимушених коливань, коли частота впливів, що змушують, дорівнює власній частоті коливальної системи, називається резонансом.

Явище резонансу широко використовується у техніці. Воно може бути як корисним, так і шкідливим. Так, наприклад, явище електричного резонансу відіграє корисну роль при налаштуванні радіоприймача на потрібну радіостанцію змінюючи величини індуктивності та ємності, можна домогтися того, що власна частота коливального контуру збігається з частотою електромагнітних хвиль, що випромінюються якоюсь радіостанцією. В результаті цього в контурі виникнуть резонансні коливання даної частоти, амплітуди коливань, створюваних іншими станціями, будуть малі. Це призводить до налаштування радіоприймача на потрібну станцію.

38. Математичний маятник. Період коливання математичного маятника.

39. Коливання вантажу на пружині. Перетворення енергії при коливаннях.

40. Хвилі. Поперечні та поздовжні хвилі. Швидкість та довжина хвилі.

41. Вільні електромагнітні коливання у контурі. Перетворення енергії в коливальному контурі. Перетворення енергії.

Періодичні або майже періодичні зміни заряду, сили струму та напруги називають електричними коливаннями.

Отримати електричні коливання майже так само просто, як і змусити тіло вагатися, підвісивши його на пружині. Але спостерігати електричні коливання не так просто. Адже ми безпосередньо не бачимо ні перезаряджання конденсатора, ні струму в котушці. До того ж, коливання зазвичай відбуваються з дуже великою частотою.

Спостерігають та досліджують електричні коливання за допомогою електронного осцилографа. На горизонтально відхиляють пластини електроннопроменевої трубки осцилографа подається змінна напруга розгортки Up "пилкоподібної" форми. Порівняно повільно напруга наростає, та був дуже різко зменшується. Електричне поле між пластинами змушує електронний промінь пробігати екран горизонтально з постійною швидкістю і потім майже миттєво повертатися назад. Після цього процес повторюється. Якщо тепер приєднати вертикально пластини, що відхиляють до конденсатора, то коливання напруги при його розрядці викличуть коливання променя у вертикальному напрямку. В результаті на екрані утворюється тимчасова «розгортка» коливань, цілком подібна до тієї, яку викреслює маятник з пісочницею на аркуші паперу, що рухається. Коливання згасають з часом

Ці коливання – вільні. Вони виникають після того, як конденсатору повідомляється заряд, що виводить систему стану рівноваги. Заряджання конденсатора еквівалентне відхилення маятника від положення рівноваги.

В електричному ланцюзі можна отримати і вимушені електричні коливання. Такі коливання з'являються за наявності ланцюга періодичної електрорушійної сили. Змінна ЕРС індукції виникає у дротяній рамці з кількох витків при обертанні їх у магнітному полі (рис. 19). При цьому магнітний потік, що пронизує рамку, періодично змінюється, Відповідно до закону електромагнітної індукції періодично змінюється і виникає ЕРС індукції. При замиканні ланцюга через гальванометр піде змінний струм і стрілка почне коливатися біля рівноваги.

2.Коливальний контур. Найпростіша система, в якій можуть відбуватися вільні електричні коливання, складається з конденсатора та котушки, приєднаної до обкладок конденсатора (рис. 20). Така система називається коливальним контуром.

Розглянемо, чому у контурі виникають коливання. Зарядимо конденсатор, приєднавши його на деякий час до батареї за допомогою перемикача. При цьому конденсатор отримає енергію:

де qm – заряд конденсатора, а С – його електроємність. Між обкладками конденсатора виникне різниця потенціалів Um.

Переведемо перемикач у положення 2. Конденсатор почне розряджатися, і в ланцюзі з'явиться електричний струм. Сила струму відразу досягає максимального значення, а збільшується поступово. Це зумовлено явищем самоіндукції. З появою струму виникає змінне магнітне поле. Це змінне магнітне поле породжує вихрове електричне поле у ​​провіднику. Вихрове електричне поле при наростанні магнітного поля спрямоване проти струму та перешкоджає його миттєвому збільшенню.

У міру розрядки конденсатора енергія електричного поля зменшується, але одночасно зростає енергія магнітного поля струму, що визначається формулою: рис.

де i сила струму. L – індуктивність котушки. У момент, коли конденсатор повністю розрядиться (q=0), енергія електричного поля дорівнює нулю. Енергія ж струму (енергія магнітного поля) згідно із законом збереження енергії буде максимальною. Отже, в цей момент сила струму також досягне максимального значення

Незважаючи на те, що до цього моменту різниця потенціалів на кінцях котушки стає рівною нулю, електричний струм не може припинитися відразу. Цьому перешкоджає явище самоіндукції. Як тільки сила струму та створене ним магнітне поле почнуть зменшуватися, виникає вихрове електричне поле, яке спрямоване струмом і підтримує його.

В результаті конденсатор перезаряджається до тих пір, поки струм поступово зменшуючись не стане рівним нулю. Енергія магнітного поля в цей момент також дорівнюватиме нулю, а енергія електричного поля конденсатора знову стане максимальною.

Після цього конденсатор знову перезаряджатиметься і система повернеться у вихідний стан. Якби не було втрат енергії, то цей процес тривав би як завгодно довго. Коливання були б незатухаючими. Через проміжки часу, що рівні періоду коливань, стан системи повторювалося б.

Але насправді втрати енергії неминучі. Так, зокрема, котушка і сполучні дроти мають опір R, і це веде до поступового перетворення енергії електромагнітного поля у внутрішню енергію провідника.

При коливаннях, що відбуваються у контурі, спостерігається перетворення енергіїмагнітного поля в енергію електричного поля та навпаки. Тому ці коливання називають електромагнітними. Період коливального контуру знаходиться за формулою:

42. Закони відображення та заломлення світла. Показник заломлення. Явище повного внутрішнього відбиття світла.

43. Дифракція світла. Дисперсія світла. Інтерференція світла.

Дифракція світла.У однорідному середовищі світло поширюється прямолінійно. Про це свідчать різкі тіні, що відкидаються непрозорими предметами при освітленні їх точковими джерелами світла. Однак якщо розміри перешкод стають порівнянними із довжиною хвилі, то прямолінійність поширення хвиль порушується. Явище обгинання хвилями перешкод називається дифракцією.Внаслідок дифракції світло проникає у область геометричної тіні. Дифракційні явища у білому світлі супроводжуються появою райдужного забарвлення внаслідок розкладання світла на складові кольори. Наприклад, фарбування перламутру та перлів пояснюється дифракцією білого світла на найдрібніших його вкрапленнях.

Широке поширення в науковому експерименті та техніці набули дифракційні грати, що є системою вузьких паралельних щілин однакової ширини, розташованих на однаковій відстані dодин від одного. Цю відстань називають постійною решіткою. Нехай на дифракційну решітку ДР перпендикулярно до неї падає паралельний пучок монохроматичного світла (плоска монохроматична світлова хвиля). Для спостереження дифракції за нею поміщають збираючу лінзу Л, у фокальній площині якої розташовують екран Е, на якому наведений вигляд у площині, проведеній поперек щілин перпендикулярно до дифракційної ґрат, а також показані тільки промені біля країв щілин. Внаслідок дифракції зі щілин виходять світлові хвилі у всіх напрямках. Виберемо одне з них, що становить кут j із напрямком падаючого світла. Цей кут називають кутом дифракції. Світло, що йде зі щілин дифракційної решітки під кутом р, збирається лінзою в точці Р (точніше в смузі, що проходить через цю точку). Геометрична різниця ходу D lміж відповідними променями, що виходять із сусідніх щілин, як видно з рис. 84.1, дорівнює А! = d~siп 9 . Проходження світла через лінзу не вносить додаткової різниці ходу. Тож якщо А! дорівнює цілому числу довжин хвиль, тобто. , то в точці хвилі Р посилюють один одного. Це співвідношення є умовою про головних максимумів. Ціле число m називають порядком основних максимумів.

Якщо на решітку падає біле світло, то для всіх значень довжин хвиль положення максимумів нульового порядку (m = О) збігатимуться; становище ж максимумів вищих порядків різні: що більше l,????// тим більше j при даному значенні m. Тому центральний максимум має вигляд вузької білої смуги, а головні максимуми інших порядків являють собою різнокольорові смуги кінцевої ширини - дифракційний спектр. Таким чином, дифракційна решітка розкладає складне світло у спектр і тому з успіхом використовується у спектрометрах.

Дисперсія світла. Явище залежності показника заломлення речовини від частоти світла називається дисперсією світла.Встановлено, що із зростанням частоти світла показник заломлення речовини збільшується. Нехай на тригранну призму падає вузький паралельний пучок білого світла, на якому показано переріз призми площиною креслення та одні з променів). При проходженні через призму він розкладається на пучки світла різного кольору від фіолетового до червоного. Кольорову смугу на екрані називають суцільним спектром. Нагріті тіла випромінюють світлові хвилі з різними частотами, що лежать в інтервалі частот від Гц до. При розкладанні цього світла спостерігається суцільний спектр. Виникнення суцільного діапазону пояснюється дисперсією світла. Найбільше значення показник заломлення має фіолетового світла, найменше - для червоного. Це призводить до того, що найсильніше заломлюватиметься фіолетове світло і найслабше - червоне. Розкладання складного світла при проходженні через призму використовується у спектрометрах

3. Інтерференція хвиль. Інтерференцією хвиль називають явище посилення та ослаблення хвиль у певних точках простору за її накладення. Інтерферувати можуть лише когерентні хвилі. Когерентними називаються такі хвилі (джерела), частоти яких однакові та різниця фаз коливань не залежить від часу. Геометричне місце точок, у яких відбувається посилення чи ослаблення хвиль відповідно називають інтерференційним максимумом чи інтерференційним мінімумом, які сукупність зветься інтерференційної картини. У зв'язку з цим можна дати інше формулювання явища. Інтерференцією хвиль називається явище накладання когерентних хвиль із заснуванням інтерференційної картини.

Явище інтерференції світла використовується контролю якості обробки поверхонь, просвітлення оптики, вимірювання показників заломлення речовини тощо.

44. Фотоефект та його закони. Кванти світла. Рівняння Ейнштейна.

1. Фотоелектричний ефект. Явище виривання електронів із речовини під впливом електромагнітних випромінювань (зокрема і світла) називають фотоефектом. Розрізняють два види фотоефекту: зовнішній та внутрішній. При зовнішньому фотоефекті вирвані електрони залишають тіло, а при внутрішньому залишаються всередині нього. Слід зазначити, що внутрішній фотоефект спостерігається лише напівпровідниках і діелектриках. Зупинимося лише на зовнішньому фотоефекті. вивчення зовнішнього фотоефекту використовується схема, наведена на рис. 87.1. Анод А і катод К поміщаються в посудину, в якій створюється високий вакуум. Такий пристрій називається фотоелементом. Якщо на фотоелемент світло не падає, то струм у ланцюзі відсутній, і амперметр показує нуль. При освітленні його світлом досить високої частоти амперметр показує, що у ланцюзі тече струм. Досвідченим шляхом встановлені закони фотоефекту:

1. Число електронів, що вириваються з речовини, пропорційне інтенсивності світла.

2. Найбільша кінетична енергія вилітаючих електронів пропорційна частоті світла і не залежить від його інтенсивності.

З. Для кожної речовини існує червона межа фотоефекту, тобто найменша частота світла, при якій ще можливий фотоефект.

Хвильова теорія світла неспроможна пояснити закони фотоефекту. Проблеми пояснення цих законів призвели Ейнштейна до створення квантової теорії світла. Він дійшов висновку, що світло є потік особливих частинок, званих фотонами чи квантами. Енергія фотонів e дорівнює e= hn, де n – частота світла, h – постійна Планка.

Відомо, що для виривання електрона йому треба повідомити мінімальну енергію, яку називають роботою виходу А електрона. Якщо енергія фотона більша чи дорівнює роботі виходу, то електрон виривається з речовини, тобто. відбувається фотоефект. Вилітаючі електрони мають різні кінетичні енергії. Найбільшу енергію мають електрони, що вириваються з поверхні речовини. Електрони ж, вирвані з глибини, перш ніж вийти на поверхню, втрачають частину своєї енергії при зіткненнях з атомами речовини. Найбільшу кінетичну енергію Wк, яку набуває електрон, знайдемо, використовуючи закон збереження енергії,

де m та Vm – маса та найбільша швидкість електрона. Це співвідношення можна записати інакше:

Це рівняння називають рівнянням Ейнштейна для зовнішнього фотоефекту. Воно формулюється: енергія поглиненого фотона витрачається на роботу виходу електрона та придбання ним кінетичної енергії.

Рівняння Ейнштейна пояснює усі закони зовнішнього фотоефекту. Нехай на речовину падає монохроматичне світло. Відповідно до квантової теорії, інтенсивність світла пропорційна енергії, що переноситься фотонами, тобто. пропорційна числу фотонів. Тому зі збільшенням інтенсивності світла збільшується число фотонів, що падають на речовину, а отже, і кількість електронів, що вириваються. Це є перший законзовнішнього фотоефекту. З формули (87.1) випливає, що найбільша кінетична енергія фотоелектрона залежить від частоти v світла і роботи виходу А, але з залежить від інтенсивності світла. Це другий закон фотоефекту. І, нарешті, з виразу (87.2) випливає висновок, що зовнішній фотоефект можливий, якщо hv³ А. Енергії фотона має принаймні вистачити хоча б на виривання електрона без повідомлення йому кінетичної енергії. Тоді червону межу v 0 фотоефекту знаходимо з умови hv 0 = А чи v 0 = А/h. Таким чином пояснюється третій закон фотоефекту.

45. Ядерна модель атома. Досліди Резерфорда щодо розсіювання α – частинок.

склад атомного ядра.Експерименти Резерфорда показали, що атоми мають дуже мале ядро, навколо якого обертаються електрони. У порівнянні з розмірами ядра, розміри атомів величезні і, оскільки практично вся маса атома укладена в його ядрі, більшість обсягу атома фактично є порожнім простором. Атомне ядро ​​складається з нейтронів та протонів. Елементарні частинки, що утворюють ядра (нейтрони та протони) - називаються нуклонами. Протон (ядро атома водню) має позитивний заряд +е, рівний заряду електрона і має масу в 1836 разів більше маси електрона. Нейтрон - електрично нейтральна частка з масою приблизно рівною 1839 мас електрона.

Ізотопами називаються ядра з тим самим зарядовим числом і різними масовими числами.Більшість хімічних елементів мають кілька ізотопів. Вони мають однакові хімічні властивості і займають одне місце в таблиці Менделєєва. Наприклад, водень має три ізотопи: протий (), дейтерій () та тритій (). У кисню зустрічаються ізотопи з масовими числами А = 16, 17, 18. У переважній більшості випадків ізотопи одного і того ж хімічного елемента мають майже однакові фізичні властивості (виняток становлять, наприклад, ізотопи водню)

Приблизно розміри ядра було визначено у дослідах Резерфорда з розсіяння a-частинок. Найбільш точні результати виходять щодо розсіювання швидких електронів на ядрах. Виявилося, що ядра мають приблизно сферичну форму та її радіус залежить від масового числа А за формулою м.

46. ​​Випускання та поглинання світла атомами. Безперервний лінійний спектр.

Відповідно до класичної електродинаміки, заряджені частинки, що прискорено рухаються, випромінюють електромагнітні хвилі. В атомі електрони, рухаючись навколо ядра, мають доцентрове прискорення. Тому вони повинні випромінювати енергію у вигляді електромагнітних хвиль. Внаслідок цього електрони рухатимуться спіральними траєкторіями, наближаючись до ядра, і, нарешті, впасти на нього. Після цього атом припиняє своє існування. А насправді атоми є стійкими утвореннями.

Відомо, що заряджені частинки, рухаючись по колу, випромінюють електромагнітні хвилі з частотою, що дорівнює частоті обертання частки. Електрони в атомі, рухаючись спіральною траєкторією, змінюють частоту обертання. Тому частота випромінюваних електромагнітних хвиль плавно змінюється, і атом мав би випромінювати електромагнітні хвилі деякому частотному інтервалі, тобто. Спектр атома буде суцільним. Насправді він лінійний. Для усунення зазначених недоліків Бор дійшов висновку, що необхідно відмовитися від класичних уявлень. Він постулював низку принципів, які отримали назву постулатів Бора.

Лінійчастий спектр . Якщо світло, що випромінюється нагрітим газом (наприклад, балоном з воднем, через який пропускається електричний струм), розкласти за допомогою дифракційної решітки (або призми) у спектр, то з'ясується, що це спектр складається з низки ліній. Тому такий спектр називається лінійчастим . Лінійчастість означає, що в спектрі містяться тільки певні довжини хвиль і т.д., а не все, як це має місце у випадку світла електричної лампочки.

47. Радіоактивність. Альфа-, бета-, гама - випромінювання.

1. Радіоактивність.Процес мимовільного розпаду атомних ядер називають радіоактивністю. Радіоактивний розпад ядер супроводжується перетворенням одних нестабільних ядер на інші та випромінюванням різних частинок.Було встановлено, що перетворення ядер не залежать від зовнішніх умов: освітлення, тиску, температури тощо. Існує два види радіоактивності: природна та штучна. Природна радіоактивність спостерігається у хімічних елементів, що знаходяться в природі. Як правило, вона має місце у важких ядер, що розташовуються наприкінці таблиці Менделєєва, за свинцем. Проте є й легкі природно-радіоактивні ядра: ізотоп калію, ізотоп вуглецю та інші. Штучна радіоактивність спостерігається у ядер, одержаних у лабораторії за допомогою ядерних реакцій. Однак принципової різниці між ними немає.

Відомо що природна радіоактивність важких ядер супроводжується випромінюванням, що складається з трьох видів:a-, b-, g-промені. a-промені- це потік ядер геліюякі мають велику енергію, які мають дискретні значення. b-промені - потік електронів, Енергії яких приймають всілякі значення від величини, близької до нуля до 1,3 МеВ. g-промені - електромагнітні хвилі з дуже малою довжиною хвилі.

Радіоактивність широко використовується у наукових дослідженнях та техніці. Розроблено метод контролю якості виробів чи матеріалів – дефектоскопія. Гама-дефектоскопія дозволяє встановити глибину залягання та правильність розташування арматури в залізобетоні, виявити раковини, порожнечі або ділянки бетону нерівномірної щільності, випадки нещільного контакту бетону з арматурою. Просвічування зварних швів дозволяє виявити різні недоліки. Просвічуванням зразків відомої товщини визначають густину різних будівельних матеріалів; щільність, що досягається при формуванні бетонних виробів або під час укладання бетону в моноліт, необхідно контролювати, щоб отримає задану міцність всієї споруди. Ступінь ущільнення ґрунтів та дорожніх основ – важливий показник якості робіт. За ступенем поглинання g-променів високої енергії можна будувати висновки про вологості матеріалів. Побудовано радіоактивні прилади для вимірювання складу газу, причому джерелом випромінювання в них є дуже невелика кількість ізотопу, що дає g-промені. Радіоактивний сигналізатор дозволяє визначити наявність невеликих домішок газів, що утворюються під час горіння будь-яких матеріалів. Він подає сигнал тривоги у разі виникнення пожежі в приміщенні.

48. Протони та нейтрони. Енергія зв'язку атомних ядер.

Для вивчення ядерних сил, здавалося б, треба знати їхню залежність від відстані між нуклонами. Проте вивчення зв'язку між нуклонами може бути проведено й енергетичними методами.

Про міцність тієї чи іншої освіти судять з того, наскільки легко чи важко її зруйнувати: чим важче її зруйнувати, тим вона міцніша. Але зруйнувати ядро ​​- це означає розірвати зв'язок між його нуклонами. для розриву цих зв'язків, тобто. для розщеплення ядра на його нуклони, необхідно витратити певну енергію, звану енергією зв'язку ядра.

Оцінимо енергію зв'язку атомних ядер. Нехай маса спокою нуклонів, з яких утворюється ядро, дорівнює, Відповідно до спеціальної теорії відносності, їй відповідає енергія, що розраховується за формулою, де з - швидкість світла у вакуумі. Після утворення ядро ​​має енергію. Тут М-маса ядра. Вимірювання показують, що маса спокою ядра завжди менша, ніж маса спокою частинок у вільному стані, що становлять дане ядро. Різницю цих мас називають дефектом маси. Тому при утворенні ядра відбувається виділення енергії. З закону збереження енергії можна зробити висновок, що така ж енергія повинна бути витрачена на розщеплення ядра на протони та нейтрони. Тому енергія зв'язку дорівнює. Якщо ядро ​​з масою М утворено із Z протонів з масою І з N = А - Z нейтронів з масою, то дефект маси дорівнює

З огляду на це енергія зв'язку знаходиться за формулою:

Про стійкість ядер судять за середньою енергією зв'язку, що припадає на один нуклон ядра, яка називається питомою енергією зв'язку. Вона дорівнює

ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ ПРО ВСТУПНІ ІСПИТИ З ФІЗИКИ

У РТУ МИРЕА вступний іспит з фізики проводиться у письмовій формі (для абітурієнтів, які не складали ЄДІ). До складу екзаменаційного квитка входять два теоретичні питання та п'ять завдань. Теоретичні питання екзаменаційних білетів формуються на основі загальноросійської програми вступних іспитів з фізики до технічних ВНЗ. Повний перелік таких питань наведено нижче.

Слід зазначити, що з проведенні іспиту основна увага приділяється глибині розуміння матеріалу, а чи не його механічному відтворенню. Тому відповіді теоретичні питання бажано максимально ілюструвати пояснювальними малюнками, графіками тощо. У аналітичних виразах повинен бути обов'язково вказаний фізичний зміст кожного з параметрів. Не слід докладно описувати експерименти та досліди, що підтверджують той чи інший фізичний закон, а можна обмежитися лише констатацією висновків із них. Якщо закон має аналітичний запис, слід навести саме його, не наводячи словесну формулювання. При розв'язанні завдань та відповідях на теоретичні питання векторні величини мають бути забезпечені відповідними значками і з роботи абітурієнта у перевіряючого має складатися чітка думка про те, що абітурієнт знає різницю між скаляром та вектором.

Глибина викладеного матеріалу визначається змістом стандартних підручників для середньої школи та посібниками для вступників до ВНЗ.
При вирішенні завдань рекомендується:

• навести схематичний малюнок, що відображає умови завдання (для більшості фізичних завдань це просто обов'язково);
• ввести позначення для тих параметрів, які необхідні для вирішення цього завдання (не забувши вказати їхній фізичний зміст);
• записати формули, що виражають фізичні закони, що використовуються для вирішення цього завдання;
• провести необхідні математичні перетворення та подати відповідь в аналітичному вигляді;
• у разі необхідності зробити чисельні розрахунки та отримати відповідь у системі СІ або в тих одиницях, які зазначені в умові завдання.

При отриманні відповіді до завдання в аналітичному вигляді необхідно перевірити розмірність отриманого виразу, а також, безумовно, вітається дослідження його поведінки у очевидних або граничних випадках.

З наведених прикладів вступних завдань видно, що запропоновані у кожному варіанті завдання досить сильно різняться за складністю. Тому максимальна кількість балів, яку можна отримати за правильно вирішену задачу та теоретичне питання неоднакова і однакова: теоретичне питання – 10 балів, завдання №3 – 10 балів, завдання №№ 4, 5, 6 – 15 балів та завдання №7 – 25 балів .

Таким чином, абітурієнт, який повністю виконав завдання, може набрати максимум 100 балів. При перерахунку в 10 бальну оцінку, яка і проставляється в екзаменаційний аркуш абітурієнта, наразі діє наступна шкала: 19 і менше балів – “три”, 20÷25 балів – “чотири”, 26÷40 балів – “п'ять”, 41 ÷55 балів – “шість”, 56÷65 балів – “сім”, 66÷75 балів – “вісім”, 76÷85 балів – “дев'ять”, 86÷100 балів – “десять”. Мінімальної позитивної оцінки відповідала оцінка "чотири". Зауважимо, що шкала перерахунку може змінюватись у той чи інший бік.

При перевірці роботи абітурієнта викладач не зобов'язаний заглядати в чернетку, і робить це у виняткових випадках з метою уточнення окремих питань, недостатньо ясних з чистовика.

На іспиті з фізики допускається використання непрограмованого калькулятора. Категорично забороняється використовувати будь-які засоби зв'язку та кишенькові комп'ютери.

Тривалість письмового іспиту з фізики складає чотири астрономічні години (240 хвилин).

ПИТАННЯ ВСТУПНИХ ІСПИТІВ З ФІЗИКИ

*
Adobe Reader

Питання складено на основі загальноросійської програми вступних іспитів з фізики до вузів.

1. Система відліку. Матеріальна точка. Траєкторія. Шлях та переміщення. Швидкість та прискорення.
2. Закон складання швидкостей матеріальної точки у різних системах відліку. Залежність швидкості і координат матеріальної точки іноді для випадку рівноприскореного руху.
3. Рівномірний рух по колу. Лінійна та кутова швидкості та зв'язок між ними. Прискорення при рівномірному русі тіла по колу (відцентрове прискорення).
4. Перший закон Ньютона. Інерційні системи відліку. Принцип відносності Галілея. Маса. Сила. Рівночинна сил. Другий закон Ньютона. Третій закон Ньютона.
5. Плечі сили. Момент сили. Умови рівноваги тел.
6. Сили пружності. Закон Гука. Сила тертя. Тертя спокою Тертя ковзання. Коефіцієнт тертя ковзання.
7. Закон всесвітнього тяготіння. Сила тяжіння. Вага тіла. Невагомість. Перша космічна швидкість (висновок).
8. Імпульс тіла. Імпульс сили. Зв'язок між зміною імпульсу тіла та імпульсом сили.
9. Замкнена система тел. Закон збереження імпульсу. Концепція реактивного руху.
10. Механічна робота. Потужність, потужність сили. Кінетична енергія. Зв'язок роботи та зміни кінетичної енергії тіла.
11. Потенційна сила. Потенціальна енергія. Зв'язок між роботою потенційних сил та потенційною енергією. Потенційна енергія сили тяжкості та пружних сил. Закон збереження механічної енергії.
12. Тиск. Закон Паскаля для рідин та газів. Сполучені судини. Принцип влаштування гідравлічного преса. Закон Архімеду для рідин та газів. Умови плавання тіл на поверхні рідини.
13. Основні положення молекулярно-кінетичної теорії та їх дослідне обґрунтування. Молярна маса. Число Авогадро. Кількість речовини. Ідеальний газ.
14. Основне рівняння молекулярно-кінетичної теорії ідеального газу. Температура та її фізичний зміст. Абсолютна температура.
15. Рівняння стану ідеального газу (рівняння Клапейрона-Менделєєва). Ізотермічний, ізохорний та ізобарний процеси.
16. Внутрішня енергія. Кількість теплоти. Робота у термодинаміці. Закон збереження енергії у теплових процесах (перший закон термодинаміки).
17. Теплоємність речовини. Фазові перетворення речовини. Питома теплота пароутворення та питома теплота плавлення. Зрівняння теплового балансу.
18. Принцип дії теплових двигунів ККД теплового двигуна та його максимальне значення. Цикл Карно.
19. Випаровування та конденсація. Кипіння рідини. Насичені та ненасичені пари. Вологість повітря.
20. Закон Кулону. Напруженість електричного поля. Електростатичне поле точкового заряду. Принцип суперпозицій полів.
21. Робота електростатичного поля під час переміщення заряду. Потенціал та різниця потенціалів. Потенціал поля точкового заряду. Зв'язок між напруженістю однорідного електростатичного поля та різницею потенціалів.
22. Електроємність. Конденсатори. Місткість плоского конденсатора. Енергія, запасена у конденсаторі, енергія електричного поля.
23. Ємність батареї послідовно та паралельно з'єднаних конденсаторів (виведення).
24. Електричний струм. Сила струму. Закон Ома для ділянки ланцюга. Опір металевих провідників. Послідовне та паралельне з'єднання провідників (висновок).
25. Електрорушійна сила (ЕРС). Закон Ома для повного кола. Робота та потужність струму – закон Джоуля-Ленца (висновок).
26. Індукція магнітного поля. Сила, що діє на провідник зі струмом у магнітному полі. Закон Ампера.
27. Дія магнітного поля на заряд, що рухається. Сила Лоренца. Характер руху зарядженої частинки в однорідному магнітному полі (швидкість частки орієнтована перпендикулярно до вектора індукції).
28. Дія магнітного поля на заряд, що рухається. Сила Лоренца. Характер руху зарядженої частинки однорідному магнітному полі (швидкість частинки становить гострий кут з вектором індукції магнітного поля).
29. Явище електромагнітної індукції. Магнітний потік. Закон електромагнітної індукції Правило Ленца.
30. Явище самоіндукції. ЕРС самоіндукції. Індуктивність. Енергія, запасена в контурі зі струмом.
31. Вільні електромагнітні коливання у LC-контурі. Перетворення енергії в коливальному контурі. Власна частота коливань у контурі.
32. Змінний електричний струм. Отримання змінного струму. Чинне значення напруги та струму. Трансформатор, принцип дії.
33. Закони відображення та заломлення світла. Показник заломлення. Повне внутрішнє відбиття, граничний кут повного відбиття. Побудова зображення в плоских дзеркало.
34. Збірна та розсіювальна лінзи. Хід променів у лінзах. Формула тонкої лінзи. Побудова зображення в лінзі, що збирає і розсіює (по одному характерному випадку для кожної лінзи на власний вибір).
35. Кванти світла. Явище фотоефекту. Ейнштейн рівняння для фотоефекту.
36. Досліди Резерфорда щодо розсіювання альфа-частинок. Ядерна модель атома. Постулати Бора.
37. Ядерна модель атома. склад ядра атома. Ізотопи. Радіоактивність. Альфа-бета-і гамма-випромінювання.

ПРИКЛАДИ ЕКЗАМЕНАЦІЙНИХ КВИТОКІВ

*
*Щоб завантажити файл, натисніть на посилання правою кнопкою миші та виберіть пункт "Зберегти об'єкт як..."
Для читання файлу необхідно завантажити та встановити програму

Вступний іспит з фізики (письменно) має на меті оцінити знання абітурієнтів з фізики.

Складність питань в екзаменаційних завданнях відповідає складності програм з фізики, вивчених в освітніх організаціях середньої освіти.

До початку іспитів з абітурієнтами проводяться консультації, роз'яснюється порядок проведення іспитів та вимоги.

Секретар приймальної комісії за 20 хвилин до початку іспиту видає голові предметної екзаменаційної комісії екзаменаційні завдання.

На іспиті вступник має показати впевнене володіння знаннями та навичками, передбаченими програмою. Той, хто екзаменується, повинен вміти користуватися системою СІ при розрахунках і знати одиниці основних фізичних величин.

Усі записи під час виконання завдання виробляються лише з спеціальних бланках, виданих абітурієнту спочатку іспиту.

На виконання завдання з фізики приділяється 60 хвилин. При виконанні роботи можна користуватися калькулятором. У всіх завданнях, якщо спеціально не обумовлено умову, опору повітря під час руху тіл слід знехтувати, а прискорення вільного падіння вважатиме рівним 10 м/c 2 .

Під час проведення вступного випробування абітурієнти повинні дотримуватись таких правил поведінки:

дотримуватися тиші;

працювати самостійно;

не використовувати будь-які довідкові матеріали (навчальні посібники, довідники тощо, а також будь-якого виду шпаргалки);

не розмовляти з іншими екзаменуючими;

не надавати допомогу у виконанні завдань іншим, хто екзаменується;

не користуватись засобами оперативного зв'язку;

не залишати межі території, яка встановлена ​​приймальною комісією для проведення вступного випробування.

За порушення правил поведінки абітурієнт видаляється із вступного випробування з проставленням 0 балів за виконану роботу незалежно від числа правильно виконаних завдань, про що складається акт, який затверджується головою приймальної комісії.

Кожне завдання містить 10 завдань із різних розділів фізики. Аркуш завдання містить таблицю, в яку необхідно занести відповіді із зазначенням одиниць виміру.

ШКАЛА ОЦІНЮВАННЯ ВИКОНАНИХ завдань

ВАРІАНТІВ ВСТУПНИХ ІСПИТІВ

Максимальна сума балів – 100.

Мінімально необхідна кількість балів – 36.

Зразкові варіанти завдань:

Варіант №01

1 . Автомобіль, рухаючись рівноприскорено зі стану спокою, подолав за 10 секунд відстань 100м. Знайти величину прискорення автомобіля.

Відповіді: 1) 2 м/с 2; 2) 0,2 м/с 2; 3) 20 м/с 2 .

2. Модуль рівнодіє всіх сил, прикладених до тіла масою 4кг, дорівнює 10Н. Чому дорівнює абсолютна величина прискорення, з яким рухається тіло?

Відповіді: 1) 5 м/с 2; 2) 0,2 м/с 2; 3) 2,5 м/с 2 .

3. Вантаж масою 1000 кг потрібно підняти на висоту 12 м за 1 хв. Визначити мінімальну потужність, яку повинен мати двигун для цієї мети.

Відповіді: 1) 2 · 10 2 Вт; 2) 2 кВт; 3) 2,5 квт.

4 . З якою силою діє магнітне поле з індукцією 1,5 Тл на провідник завдовжки 30 см, розташований перпендикулярно до ліній магнітної індукції? У провіднику тече струм 2А.

Відповіді: 1) 0,9 Н; 2) 9 Н; 3) 0.

5. Визначити величину магнітного потоку, зчепленого з контуром індуктивністю 12 мг, при протіканні по ньому струму силою 5 А.

Відповіді: 1) 6 Вб; 2) 0,06 Вб; 3) 60 Вб.

6. Газ, якому повідомили кількість теплоти 500Дж, здійснив роботу 200Дж. Визначте зміну внутрішньої енергії газу.

Відповіді: 1) 300Дж; 2) 700Дж; 3) 350Дж.

7. Визначити загальний опір ланцюга, що складається з трьох паралельно з'єднаних опорів по 30 Ом кожен, і одного з'єднаного з ними послідовно опору 20 Ом.

Відповіді: 1) 50 Ом; 2) 30 Ом; 3) 110 Ом.

8. Чому дорівнює довжина хвилі, якщо її швидкість 330 м/с, а період дорівнює 2?

Відповіді: 1) 66 м; 2) 165 м; 3) 660 м-коду.

9. Рівняння гармонійних коливань має вигляд. Визначити частоту коливань.

Відповіді: 1) 2 Гц; 2) 100 Гц; 3) 4 Гц.

10. Написати позначення в наступній ядерній реакції:

Відповіді: 1) ; 2) ; 3) .

Варіант №02

1 . Рівняння руху тіла має вигляд: . Визначити початкову швидкість тіла.

Відповіді: 1) 5 м/с; 2) 10 м/с; 3) 2,5 м/с.

2. Тіло масою 1 кг кидають вертикально нагору зі швидкістю 8 м/с. Визначити кінетичну енергію тіла під час кидка?

Відповіді: 1) 8 Дж; 2) 32 Дж; 3) 4 Дж.

3. Визначити роботу сили, що здійснюється під час підняття тіла масою 3 кг на висоту 15 м.

Відповіді: 1) 450 Дж; 2) 45 Дж; 3) 250 Дж.

4 . Газ в ідеальній тепловій машині віддає холодильнику 70% теплоти, отриманої від нагрівача. Яка температура холодильника, якщо температура нагрівача 430 К?