Чем больше заряды, тем больше сила.

Чем больше расстояние, тем меньше сила

Билет 12 (в.2) Задача на применение закона сохранения энергии.

Билет №13 (1)

Конденсаторы. Электроемкость конденсаторов. Применение конденсаторов.

Электроемкость – это способность проводников накапливать электрический заряд.

Большой электроёмкостью обладают конденсаторы.

Конденсатор – система двух проводников, заряженных одинаковыми по величине, но противоположными по знаку зарядами и разделенных слоем диэлектрика.

Проводники конденсатора называются обкладками.

q – заряд одной из обкладок [Кл] (Кулон)

U - напряжение между обкладками [В] (Вольт)

Ёмкость плоского конденсатора можно рассчитать ещё по одной формуле:

C = ε₀ ε S/d – ёмкость плоского конденсатора

ε ₀ = 8,85*10^-12 Кл²/Нм² – электрическая постоянная вакуума

-диэлектрическая проницаемость среды

S – площадь одной обкладки [м²]
d - расстояние между обкладками [м]

.

Свойство конденсаторов: длительное время накапливают заряд и мгновенно его отдают.

Конденсатор

постоянной емкости переменной емкости

Применение: В радиотехнике, для питания ламп - фотовспышек, в системе зажигания в ДВС…

Билет 13 (в.2) Задача на применение уравнения Менделеева - Клапейрона.

Билет №14 (1)

Работа и мощность в цепи постоянного тока. Электродвижущая сила. Закон Ома для полной цепи.

Электрический ток - упорядоченное движение заряженных частиц.

Работа электрического тока: Это работа электрического поля по перемещению заряженных частиц. Рассчитывается по формуле: A = IUt

A – работа [Дж]

I – сила тока [ А]

U - напряжение [ В]

t – время [ с]

Мощность электрического тока: - это работа тока за1 секунду:

P = A / t Т.к. A = IUt, то P = IUt / t = IU

P = IU – мощность тока

P - мощность [Вт] Вт =

ЭДС (электродвижущая сила источника тока) - физическая величина, равная отношению работы сторонних сил, перемещающих заряд от одного полюса источника тока к другому, к величине этого заряда:

e = A_ст/q А_ст.- работа сторонних сил [Дж];

e – ЭДС [В] Вольт В=

Сторонние силы – силы, действующие внутри источника тока. Это любые силы, кроме кулоновских (магнитные, химические и др.).

Закон Ома для полной цепи: Сила тока прямо пропорциональна ЭДС источника тока и обратно пропорциональна полному сопротивлению цепи:

I = e /(R + r )

[r] = Ом - внутреннее сопротивление источника тока.

[R] = Ом – внешнее сопротивление (сопротивление потребителя)

Билет 14 (в.2) Лабораторная работа: «Измерение массы тела».

Билет №15 (1)

Магнитное поле, условие его существования. Действия магнитного поля на электрический заряд и опыты, подтверждающие это действие. Магнитная индукция.

В 1820 году датский учёный Эрстед обнаружил, что магнитная стрелка, расположенная рядом с проводником с током, отклоняется. Так он пришёл к открытию, что магнитное поле создаётся проводниками с током.

Магнитное поле – это особая форма материи.

Свойства магнитного поля: 1) Создаётся только движущимис я электрическими зарядами (т.е. проводниками с электрическим током). 2) Обнаруживается по действию только на движущиеся заряды (т.е. на проводники с электрическим током). Можно обнаружить также по действию на магнитную стрелку.

Французский учёный Ампер предположил, что магнитные свойства постоянных магнитов объясняются множеством круговых токов, циркулирующих внутри атомов этих тел. На рисунках показано:

Притяжение проводников с токами одного направления	Отталкивание проводников с токами противоположного направления	Взаимодействие магнита и тока

Магнитное поле характеризуется вектором магнитной индукции .

Магнитная индукция измеряется в Теслах [ Тл ].

На чертежах магнитное поле изображают с помощью силовых линий. Силовые линии – это такие линии, вектора индукции к которым направлены по касательной.

Направление силовых линий определяется по правилу буравчика: буравчик нужно ввинчивать по направлению тока, тогда его рукоятка покажет направление силовых линий (т.е. направление векторов индукции).

Силы магнитного поля:

1) Сила Ампера: Это сила, действующая со стороны магнитного поля на проводник с током.

Величина этой силы рассчитывается по формуле: F_A=IB l sin .

2)Сила Лоренца: Это сила, действующая со стороны магнитного поля на заряженную частицу, движущуюся в магнитном поле. Рассчитывается по формуле: F=q B sin .

Направление силы Лоренца тоже определяетсяпо правилу левой руки.

Применение силы Лоренца: управление потоком электронов в кинескопе; для того, чтобы отделить положительные заряды от отрицательных; для защиты от движущихся заряженных частиц (например, магнитное поле Земли защищает Землю от потоков заряженных частиц, летящих из космоса).

Билет15 (в.2) Лаб.раб. «Измерение влажности воздуха в классе»

Билет №16 (1)

Полупроводники. Собственная и примесная проводимость. Полупроводниковые приборы.

Полупроводники - вещества, которые при различных условиях могут быть проводниками или диэлектриками (германий, кремний, сурьма..).

Сопротивление полупроводников с увеличением температуры уменьшается, а у металлов увеличивается:

Проводимость полупроводников:

1) Собственная. Это проводимость чистых полупроводников, т. е. не содержащих примесей. На примере кремния можно показать, что носителями заряда в чистых полупроводниках являются свободные электроны (-) и дырки (+). Но так как в чистых полупроводниках их мало, то вводят примеси, которые увеличивают число свободныхэлектронов или дырок.

2) Примесная проводимость. Она бывает двух типов : а) Донорная. Она увеличивает число свободных электронов. Например: пятивалентный фосфор при добавлении к четырёхвалентному кремнию. Так как свободных электронов будет больше, чем дырок, то получим полупроводник n-типа. n- «negativ» -отрицательный.

б)Акцепторная. Например : трёхвалентный индий при добавлении к четырёхвалентному кремнию. Так как дырок будет больше, чем электронов, то получим полупроводник p- типа. p- «positiv» -положительный.

Полупроводниковые приборы: 1) Диод - прибор для выпрямления переменного тока:

2) Транзистор - прибор для усиления электрического сигнала:

3) Терморезистор - прибор для измерения температуры по силе тока

(например, измеряют температуру охлаждающей жидкости в радиаторе).

4) Фоторезистор - прибор у которого изменение проводимости зависит от освещения.

5) Интегральные и сверхинтегральные схемы (микросхемы)

Электромагнитная индукция - явление возникновения электрического тока в проводнике под действием переменного магнитного поля.

Возникающий при этом явлении ток называется индукционным.

Магнитный поток: Ф = В·S·cos a.

Магнитный поток пропорционален числу силовых линий, пронизывающих замкнутый контур.

[Ф] =Вб(Вебер) магнитный поток

[ В] =Тл(Тесла) магнитная индукция

[ S] =м площадь контура

Опыты, подтверждающие явление электромагнитной индукции:

Движущийся магнит может возбудить электрический ток в катушке. Это-

- индукционный ток.

Закон электромагнитной индукции: ЭДС индукции в замкнутом контуре по модулю равна скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром:

ε_i= -n

где [ ε _i] = B – ЭДС индукции; – скорость изменения магнитного потока [ ];

n -число витков в контуре (в катушке);

Использование явления ЭМИ на практике: в работе генераторов тока (превращающих механическую энергию в электрическую), в работе трансформаторов.

Билет 17 (в.2) Задача на определение работы газа с помощью графика зависимости давления газа от его объёма.

Билет №18 (1)

Явление самоиндукции. Индуктивность. Электромагнитное поле.

Самоиндукция - явление возникновения индукционного тока в том же самом проводнике, по которому течёт основной переменный ток. При нарастании основного тока индукционный ток направлен против основного и не даёт ему нарастать. При убывании основного тока индукционный ток направлен в ту же сторону и не даёт убывать основному току.

При замыкании ключа в данной схеме лампочка №2 загорится позднее из-за явления самоиндукции в катушке. При размыкании ключа эта лампочка будет гореть дольше, чем лампочка №1, т.к. индукционный ток в катушке будет направлен в ту же сторону, что и основной и не даёт убывать основному току.

Возникающая при самоиндукции ЭДС называется ЭДС самоиндукции. Она равна:

= -L

[ ε_is ] = В - ЭДС самоиндукции

[ L] = Гн (Генри) – индуктивность

[ I ] = А - сила тока; - изменение силы тока

[ t ] = с – время; - изменение времени; - скорость изменения электрического тока

Индуктивность L - физическая величина, численно равная ЭДС самоиндукции, возникающей в контуре при изменении силы тока на 1 А за 1 с.

Явление самоиндукции аналогично инерции в механике.

механика	электромагнетизм
m	L
	I

Энергия

Электромагнитное поле - проявление единого целого – взаимосвязанных между собой электрического и магнитного полей. Друг без друга они не существуют, т.к. порождают друг друга. Но для этого они должны быть переменными. Это особая форма материи, существующая реально и независимо от наших знаний о нем. Распространяется в пространстве в виде электромагнитных волн.

Билет 18 (В.2) Задача на определение модуля Юнга материала, из которого изготовлена проволока.

Билет №19 (1)

Принцип действия тепловых двигателей. КПД тепловых двигателей и пути его повышения.

Тепловой двигатель - устройство, преобразующее энергию сгоревшего топлива в механическую. (Пример: энергия сгоревшего топлива в ДВС превращается в механическую энергию движения поршня)

Примеры тепловых двигателей

Паровая ДВС Реактивный двигатель

турбина (карбюраторный и дизельный)

Все тепловые двигатели имеют разную конструкцию, но их работу можно представить в виде одной принципиальной схемы:

КПД - коэффициент полезного действия:

Т₁ – температура нагревателя; Т₂ – температура холодильника;

Q₁ – количество теплоты, полученное от нагревателя; Q₂ – количество теплоты, отданное холодильнику.

Роль нагревателя в ДВС и реактивном двигателе играет само топливо, а роль холодильника – атмосфера. Рабочим телом являются продукты сгорания топлива.

В паровой турбине нагреватель – это паровой котёл, а холодильник – атмосфера или специальные конденсаторы. Рабочим телом является пар.

Французский инженер Саади Карно предложил модель идеальной тепловой машины, где в качестве рабочего тела - идеальный газ:

КПД не может превышать этой величины.

КПД тепловых двигателей малы. Максимальный КПД имеет двигатель Дизеля /около 44%/.

Пути повышения КПД теплового двигателя: уменьшение трения частей двигателя, уменьшение потерь топлива вследствие неполного его сгорания, альтернативные виды топлива (водород, спирт), а также повышать температуру нагревателя и понижать температуру холодильника.

Билет 19 (в.2) Задача на применение закона Джоуля – Ленца: Q=I²Rt

Билет №20 (1)

Электромагнитные волны. Их свойства. Принципы радиосвязи и примеры их использования.

Электромагнитная волна - процесс распространения периодически изменяющегося электромагнитного поля.

Скорость электромагнитной волны в вакууме С=3*10⁸ м/с.

Свойства электромагнитных волн:

1) Отражаются от металлов.

2) Преломляются на границе с диэлектриком. (Диэлектрик – это изолятор).

3) Частично поглощаются диэлектриками.

4) Обладают дифракцией (т.е. огибают препятствия).

5) Обладают интерференцией (это наложение волн [когерентных], в результате чего происходит либо их усиление, либо гашение).

6) Электромагнитная волна является поперечной. Это значит, что электрическое и магнитное поля в волне перпендикулярны направлению распространения.

7) Частота волны обратно пропорциональна длине волны = с/l

8) Энергия волны пропорциональна частоте волны в четвертой степени.

Принцип радиосвязи:

С помощью ЭМВ можно передавать на расстояние речь, музыку. Этот процесс осуществляется в 2 этапа. 1 этап – модуляция. Это означает, что с помощью микрофона звук превращается в электрический ток. Этот ток применяют для модуляции (т.е. изменения) амплитуды высокочастотных колебаний. Промодулированный по амплитуде сигнал направляют в передающую антенну. Антенна приемника улавливает волны. В приемнике происходит демодуляция, т.е. получение звука.

Аналогично передается на расстояние изображение.

Радиолокация - обнаружение объектов с помощью радиоволн. R = R – расстояние до цели [м]; t – время распространения волны до преграды и обратно [ с]

Радиолокация основана на отражении волн от преград.

Использование радиоволн: в радиосвязи, телевидении, радиолокации, в мобильной связи и т.д.

Билет 20 (в.2). Лабораторная работа: «Измерение мощности лампочки накаливания».
Билет 21 (1)

Волновые свойства света. Электромагнитная природа света.

Свет одновременно представляет собой электромагнитную волну, распространяющуюся в вакууме со скоростью 300 000 км/сек, и поток частиц, называемых фотонами.

При распространении свет ведёт себя как электромагнитная волна, а при излучении и поглощении – как поток частиц.

Энергию фотона называют квантом.

Двойственная природа света называется дуализмом.

Альфа-частицы – это положительно заряженные частицы (ядра атомов гелия). Их источником являлся радий. Большинство альфа-частиц проходило через фольгу, давая затем на экране вспышки. Но примерно одна из двух тысяч альфа-частиц перед фольгой поворачивала в сторону. Это могло произойти в том случае, если положительный заряд в атомах золота расположен не по всему объёму, а в центральной области атома, т.е. в ядре.

Модель атома по Резерфорду: в центре атома – ядро, состоящее из нейтронов и протонов. Вокруг ядра вращаются электроны. Число протонов и число электронов равно порядковому номеру элемента. Чтобы найти число нейтронов, надо от массового числа отнять порядковый номер. Пример: ₃ ⁷Li электронов - 3; протонов- 3; нейтронов- 7-3=4

.

Спектральный анализ - метод определения химического состава вещества по его спектру. С его помощью производят качественный и количественный анализ. Примеры: на Солнце открыт химический элемент гелий; определены химические составы и температуры многих звезд; определяют состав сплавов.

Спектральный анализ основан на том, что каждый элемент таблицы Менделеева имеет строго свой спектр излучения.

Трансформатор - устройство для понижения или повышения электрического напряжения переменного тока.

Трансформатор состоит из двух катушек, насаженных на общий сердечник.

Катушка, на которую подают напряжение, называется первичной. Катушка, с которой снимают напряжение, называется вторичной.

Коэффициент трансформации:

k =U₁/U₂ = n₁/n₂, где k - коэффициент трансформации

[U] = В - напряжение

[ n] – количество витков

[I] = А = сила тока

U₁/U₂ = I₂/I₁.

k > 1 - понижающий трансформатор

k < 1 - повышающий трансформатор

Трансформатор

бытовой силовой

Пример: в радиотехнике. Пример: на линиях электропередач,

сварочный трансформатор

Передача электроэнергии на расстояния:

 

1 - повышающий трансформатор 2 - понижающий трансформатор

Билет 23 (в.2) Лабораторная работа: «Определение ЭДС и внутреннего сопротивления источника тока».
Билет №24 (1)

Фотоэффект и его законы. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта. Постоянная Планка. Применение фотоэффекта в технике.

Фотоэффект - явление вырывания электронов с поверхности вещества под действием света.

Фотоэффект открыл немецкий учёный Герц. Законы фотоэффекта установил русский учёный Столетов. (Рассказать по таблице опыт Столетова).

Законы фотоэффекта:

1) Количество электронов, вырываемых светом за 1 секунду, прямо пропорционально

интенсивности светового потока.

2) Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой света и не зависит от его интенсивности.

Уравнение Эйнштейна h n = A _вых. +