Електричний струм у різних середовищах

Електричний струм у металах........................................................... 37

Основні положення електронної теорії металів.................................. 37

Залежність опору металів від температури...................................... 37

Надпровідність.......................................................................................... 38

Електричний струм у розчинах і розплавах електролітів....... 38

Електроліз. Електролітична дисоціація................................................ 38

Закони електролізу................................................................................... 38

Застосування електролізу....................................................................... 39

Електричний струм у газах................................................................ 39

Несамостійний і самостійний розряди................................................... 39

Плазма........................................................................................................ 40

Електричний струм у вакуумі............................................................. 40

Термоелектронна емісія. Діод............................................................... 41

Електронно - променева трубка............................................................ 41

Електричний струм у напівпровідниках........................................ 41

Власна електропровідність напівпровідників..................................... 41

Домішкова електропровідність напівпровідників............................. 42

Залежність опору напівпровідників від температури..................... 43

Електронно-дірковий перехід................................................................ 43

Напівпровідниковий діод....................................................................... 43

МАГНІТНЕ ПОЛЕ

Взаємодія струмів. Магнітне поле........................................................ 43

Магнітна індукція..................................................................................... 43

Закон Ампера............................................................................................ 44

Сила Лоренца............................................................................................ 44

Магнітна проникність............................................................................... 45

Феромагнетики. Парамагнетики. Діамагнетики................................... 45

ЕЛЕКТРОМАГНІТНА ІНДУКЦІЯ

Магнітний потік......................................................................................... 46

Явище електромагнітної індукції......................................................... 46

Закон електромагнітної індукції........................................................... 47

Правило Ленца. Напрямок індукційного струму............................. 47

ЕРС індукції в рухомих провідниках................................................... 47

Напрямок індукційного струму в рухомих провідниках.................. 47

Самоіндукція.............................................................................................. 47

Індуктивність............................................................................................. 47

Енергія магнітного поля.......................................................................... 47

МЕХАНІЧНІ КОЛИВАННЯ І ХВИЛІ

Коливання.................................................................................................. 48

Вільні механічні коливання.................................................................... 48

Затуханням коливань................................................................................ 48

Гармонічні коливання.............................................................................. 48

Зміщення, амплітуда, період, частота і фаза гармонічних

коливань...................................................................................................... 48

Коливання вантажу на пружині........................................................... 49

Математичний маятник............................................................................ 49

Перетворення енергії при гармонічних коливаннях........................ 50

Вимушені механічні коливання. Явище резонансу......................... 50

Акустика..................................................................................................... 50

Поперечні та поздовжні хвилі............................................................. 50

Довжина хвилі.......................................................................................... 50

Звукові хвилі.............................................................................................. 51

Швидкість звуку........................................................................................ 51

Гучність звуку та висота тону................................................................. 51

Інфра - та ультразвуки............................................................................. 51

ЕЛЕКТРОМАГНІТН КОЛИВАННЯ І ХВИЛІ

Коливальний контур................................................................................. 52

Перетворення енергії в коливальному контурі................................ 52

Період електромагнітних коливань..................................................... 52

Власна частота електромагнітних коливань......................................... 52

Вимушені електричні коливання.......................................................... 53

Змінний електричний струм.................................................................. 53

Чинне (діюче) значення напруги, сили струму.................................... 53

Активний опір............................................................................................ 54

Індуктивний опір..................................................................................... 54

Ємнісний опір........................................................................................... 54

Генератор змінного струму.................................................................... 54

Електричний резонанс............................................................................. 55

Трансформатор.......................................................................................... 55

Передача електроенергії на великі відстані......................................... 56

ЕЛЕКТРОМАГНІТНЕ ПОЛЕ І ХВИЛІ

Електромагнітне поле............................................................................... 56

Електромагнітні хвилі та швидкість їх поширення......................... 56

Шкала електромагнітних хвиль............................................................ 56

Низькочастотні хвилі.................................................................... 56

Радіохвилі....................................................................................... 57

Інфрачервоне випромінювання................................................... 57

Світлове випромінювання............................................................ 58

Ультрафіолетове випромінювання............................................. 58

Рентгенівське випромінювання................................................... 59

Гамма випромінювання................................................................. 59

Властивості електромагнітного випромінювання

різних діапазонів....................................................................................... 59

Принципи радіозв'язку........................................................................... 60

Антена. Заземлення.................................................................................... 60

 

ГЕОМЕТРИЧНА ОПТИКА

Прямолінійність поширення світла...................................................... 61

Швидкість світла..................................................................................... 61

Закони відбивання світла....................................................................... 61

Закони заломлення світла...................................................................... 61

Абсолютний і відносний показники заломлення.............................. 61

Повне відбивання.................................................................................... 62

Лінза............................................................................................................. 62

Оптична сила лінзи.................................................................................. 62

Формула тонкої лінзи.............................................................................. 63

Побудова зображень, яке дає тонка лінза........................................ 63

ХВИЛЬОВА ОПТИКА

Інтерференція світла............................................................................... 64

Когерентніхвилі........................................................................................ 64

Максимум і мінімум інтерференції...................................................... 64

Практичне застосування інтерференції................................................ 65

Дифракція світла...................................................................................... 65

Дифракційна решітка................................................................................ 65

Дисперсія світла........................................................................................ 66

Спектри. Спектральний аналіз............................................................ 66

Спектроскоп............................................................................................... 66

Поляризація світла.................................................................................... 67

ЕЛЕМЕНТИ ТЕОРІЇ ВІДНОСНОСТІ

Спеціальна теорія відносності. Релятивістські процеси.................... 67

Принципи (постулати) теорії відносності Ейнштейна...................... 67

Слідства з постулатів СТО...................................................................... 68

Зв’язок між масою та енергією............................................................... 68

КВАНТОВА ФІЗИКА

Квант світла (фотон).................................................................................. 69

Гіпотеза Планка. Стала Планка............................................................. 69

Фотоефект та його закони..................................................................... 69

Рівняння Ейнштейна для фотоефекту................................................. 70

Застосування фотоефекту в техніці.................................................... 70

Тиск світла. Дослід Лебедєва................................................................. 71

АТОМ ТА АТОМНЕ ЯДРО

Дослід Резерфорда................................................................................... 71

Ядерна модель атома.............................................................................. 72

Квантові постулати Бора........................................................................ 72

Випромінювання та поглинання світла атомом............................... 72

Види випромінювання............................................................................... 73

Лазер............................................................................................................ 74

Ядро.............................................................................................................. 74

Ізотопи......................................................................................................... 74

Енергія зв`язку атомних ядер................................................................ 75

Ядерні реакції............................................................................................ 75

Ланцюгова реакція..................................................................................... 75

Ядерний реактор....................................................................................... 75

Термоядерні реакції................................................................................. 76

Радіоактивність.......................................................................................... 76

Альфа-випромінювання........................................................................... 76

Бета-випромінювання............................................................................... 77

Гамма - випромінювання.......................................................................... 77

Період напіврозпаду................................................................................. 78

Закон радіоактивного розпаду................................................................. 78

Методи реєстрації іонізуючого випромінювання............................... 78

Газорозрядний лічильник............................................................... 79

Камера Вільсона............................................................................... 79

Бульбашкова камера........................................................................ 80

.......................................................................... Фотоемульсіонний метод 80

МЕХАНІКА

ОСНОВИ КІНЕМАТИКИ

Механічний рух - це зміна положення тіла в просторі з плином часу відносно інших тіл.

Система відліку - тіло відліку, система координат, годинник.

Відносність руху - залежність характеристик механічного руху від вибору системи відліку.

Матеріальна точка - тіло, розмірами і формою якого можна знехтувати в даних умовах руху.

Траєкторія - це лінія, вздовж якої рухається тіло.

Шлях - довжина траєкторії. Позначається (𝓵), одиниця виміру (м).

Переміщення - вектор, що з'єднує початкову та кінцеву точки траєкторії. Позначається (s), одиниця виміру (м).

Швидкість - рівномірного прямолінійного руху - векторна фізична величина, модуль якої чисельно дорівнює модулю переміщення тіла за одиницю часу (перша похідна переміщення за часом). Позначається (υ), одиниця виміру (м / с).

Додавання швидкостей - швидкість тіла відносно нерухомої системи відліку υ дорівнює векторній сумі його швидкості відносно рухомої системи відліку υ₁ і швидкості υ₂ рухомої системи відліку відносно нерухомої.

Рівномірний рух - рух, при якому тіло за будь-які рівні проміжки часу здійснює однакові переміщення.

Рівноприскорений рух - рух, при якому за будь-які рівні

проміжки часу швидкість тіла змінюється однаково.

Нерівномірний рух - це рух із змінною швидкістю. Нерівномірний рух характеризується середньою та миттєвої швидкістю.

Середня швидкість <υ> - відношення пройденого шляху s до того проміжки часу Δt, за який цей шлях виконано. Одиниця виміру (м /с).

Миттєва швидкість - вектор, що визначає напрямок і модуль швидкості в даний момент часу. Миттєва швидкість направлена ​​по дотичній до траєкторії руху.

Прискорення – фізична векторна величина, модуль якої чисельно дорівнює модулю зміни швидкості тіла за одиницю часу. Позначається (а), одиниця виміру (м/с ²).

При прямолінійному русі прискорення спрямовано:

· в сторону руху швидкості, якщо швидкість тіла збільшується;

· у протилежний бік швидкості, якщо швидкість тіла зменшується.

РІВНОМІРНИЙ РУХ ПО КОЛУ

Період обертання - час, за який тіло робить один повний оберт, тобто проходить шлях 2π · R. Позначається буквою Т, вимірюється в секундах.

Частота - величина чисельно дорівнює числу оборотів, здійснений-них тілом за 1 с. Позначається буквою ν, вимірюється в герцах (1Гц = 1с^-1)

Кутова швидкість - фізична величина, модуль якої чисельно дорівнює куту повороту радіус-вектора за одиницю часу. Позначається буквою ω, вимірюється в рад / с.

Лінійна швидкість - фізична величина, відношення пройденого шляху s до того проміжки часу Δt, за який цей шлях пройдено. При русі по колу лінійна швидкість в будь-якій точці спрямована по дотичній до траєкторії (перпендикулярно радіусу). Лінійна швидкість дорівнює добутку кутової швидкості ω на радіус кола R, по якій рухається тіло. Позначається (υ), одиниця виміру (м /с).

Доцентрове прискорення - фізична величина, відношення кута повороту 𝜑 до того проміжки часу Δt, за який цей поворот відбувся. При русі по колу прискорення в будь-якій точці направлено до центру кола (по радіусу). Доцентрове прискорення дорівнює відношенню квадрата швидкості до радіуса кола, по якому рухається тіло. Позначається (а _ДОЦ), одиниця виміру (м/с ²).

ОСНОВИ ДИНАМІКИ

Інерційні системи відліку - це система, відносно яких матеріальна точка при відсутності на неї зовнішніх впливів або їх взаємної компенсації покоїться або рухається рівномірно і прямолінійно.

Перший закон Ньютона: існують такі системи відліку (названі інерційні), щодо яких тіло, яке рухається поступально зберігає свою швидкість постійною (або покоїться), якщо на нього не діють інші тіла (або дія інших тіл скомпенсована).

Принцип відносності Галілея - закони динаміки однакові для всіх ІСО.

Інертність - це фізична властивість тіл, яке полягає в тому,

що для зміни швидкості тіла необхідний час.

Маса - це кількісна міра інертності тіла, тому що при фіксованій величині сили, що діє на тіло, його прискорення тим менше, чим більше маса. Позначаться буквою m, вимірюється в кг.

Сила - фізична векторна величина, що є кількісною мірою дії одного тіла на інше, в результаті якого змінюється швидкість тіла і відбувається його деформація. Позначаться буквою F, вимірюється в Ньютона (Н).

Рівнодійна - сила, що замінює дію всіх сил, які діють на тіло. Позначаться буквою F або R, вимірюється в Ньютона (Н).

Рівнодійна двох сил, спрямованих під кутом одна до одної, є діагоналлю паралелограма, побудованого на цих силах.

Скласти сили - означає знайти їх рівнодійну.

Розкласти сили - означає знайти її складові. Дві рівні сили, спрямовані по одній прямій в протилежні сторони, взаємно врівноважуються; тіло при дії цих сил знаходиться в рівновазі, тобто в стані спокою.

Другий закон Ньютона: прискорення тіла прямо пропорційне силі , яка на неї діє, та направлене в сторону дії цієї сили.

Третій закон Ньютона: закон дії та протидії. (Сила дії дорівнює силі протидії.) Сили, що виникають при взаємодії двох тіл, є рівними за модулем, протилежними за напрямом і напрямлені вздовж одній прямій.

Межі застосування законів Ньютона:

• Закони Ньютона здійснимі при русі зі швидкостями υ «c, де с - швидкість світла.

• Закони Ньютона не виконуються в не ІСО.

Гравітаційні сили - сили тяжіння всіх тіл Всесвіту.

Закон всесвітнього тяжіння - сила всесвітнього тяжіння F прямо пропорційна добутку мас m₁ і m₂ тіл і обернено пропорційно квадрату відстані r між тілами.

G - гравітаційна стала чисельно дорівнює силі взаємного

тяжіння двох матеріальних точок одиничної маси, що знаходяться на одиничній відстані одна від одної.

G = 6,67 · 10⁻¹¹ Н · м² / кг²

Сила тяжіння F_Т - це сила, з якою Земля притягує тіло. Дорівнює добутку маси тіла m на прискорення вільного падіння g.

Вільним падінням називається рух тіла тільки під дією сили тяжіння з будь-якої початковою швидкістю. Під дією сили тяжіння всі тіла рухаються з одним і тим же прискоренням рівним прискоренню вільного падіння , яке спрямоване до центру Землі (вниз).

Вага тіла - сила, з якою тіло внаслідок притягання до Землі діє на опору або розтягує підвіс. Вага тіла дорівнює діючої на нього силі тяжіння, коли тіло і його опора (підвіс) нерухомі чи рухаються разом рівномірно і прямолінійно. Позначається Р, вимірюється в ньютонах (Н).

Невагомість - стан, при якому сила взаємодії тіла з опорою (вага тіла), відсутня.

Перевантаження - збільшення ваги тіла, викликане прискореним рухом опори або підвісу.

Рух штучних супутників

Перша космічна швидкість - це мінімальна швидкість, при якій тіло, що рухається горизонтально над поверхнею планети, не впаде на неї, а буде рухатися по круговій орбіті. Вона дорівнює 7,9 км / с і направлена ​​горизонтально відносно поверхні Землі.

Швидкість, яку треба надати тілу, щоб воно, подолавши притягання планети, перетворилося в супутник Сонця, називають другою космічною. Для Землі друга космічна швидкість: υ ₂ = 11,2 км/с.

При значенні швидкості, більшій 7,9 км /с, але менше, ніж 11,2 км /с, орбіта супутника Землі є еліптичною.

Розвинувши швидкість більше ніж 11,2 км / с, тіло рухається по гіперболі. При певному значенні швидкості тіло може залишити межі сонячної системи.

Рух штучних супутників Землі навколо неї відбувається під дією тільки однієї сили - сили тяжіння Землі. Ця сила надає самому супутнику і усім тілам, які знаходяться на ньому (космонавтам, приладам і т.п.) однакове прискорення вільного падіння. Отже, всі тіла на супутниках знаходяться в стані невагомості.

Сила пружності - сила, що виникає при деформації будь-яких твердих тіл, а також при стисненні рідин і газів. Позначається F _пр. Силу пружності, що діє на тіло з боку опори чи підвісу, називають силою реакції опори N, або силою натягу підвісу T.

Закон Гука - модуль сили пружності F _пр, що виникає при

малих деформаціях стиску або розтягу тіла, прямо пропорційний

величині абсолютного подовження (х = △ 𝓵). Знак «-» вказує, що сила пружності завжди протилежна за напрямком зсуву частин тіла.

Сила тертя - сили, що виникають у місці зіткнення тіл, та перешкоджає їх відносному переміщенню. Позначається Fтер, вимірюється в (Н).

Особливості сил тертя:

· виникають при зіткненні;

· діють вздовж поверхні;

· завжди спрямовані проти напрямку руху тіла.

Сила тертя залежить - від роду стичних поверхонь і від величини навантаження.

Існує кілька видів тертя:

Сухе тертя виникає при русі твердих дотичних тіл відносно один одного.

В'язке (рідке) тертя виникає при русі твердих тіл у рідкому або газоподібному середовищі, або коли рідина або газ течуть повз нерухомих твердих тіл.

Тертя спокою виникає, коли до тіла прикладають силу, яка намагається зрушити це тіло.

Сила тертя ковзання - сила тертя, що виникає при ковзанні одного тіла по поверхні іншого і спрямована проти швидкості їх відносного руху. Сила тертя ковзання пропорційна силі реакції опори N.

Сила тертя кочення - сила тертя, що виникає при коченні одного тіла по поверхні іншого і спрямована проти швидкості їх відносного руху.

При малих швидкостях сила тертя пропорційна швидкості тіла. При великих швидкостях сила тертя пропорційна квадрату швидкості тіла.

Природа сили тертя. Сили тертя виникають завдяки існуванню сил взаємодії між молекулами і атомами дотичних тіл. Останні обумовлені взаємодією електричних зарядів, якими володіють частинки, що входять до складу атомів.

Коефіцієнт тертя ковзання (μ) - коефіцієнт пропорційності між силою тертя ковзання і силою нормальної реакції, що залежить від речовин, з яких виготовлені дотичні тіла, і ступеня обробки їх поверхонь.

СТАТИКА

Момент сили – добуток сили F на плече d. Позначається М,

вимірюється в (Н · м).

Момент сили, яка обертає тіло за годинниковою стрілкою, має знак "+".

Момент сили, яка обертає проти годинникової стрілки, має знак "-".

Плече сили d: найкоротша відстань від осі обертання до лінії дії сили. Вимірюється в (м).

УМОВИ РІВНОВАГИ ТІЛА

· Щоб тіло, яке обертається, перебувало в рівновазі, необхідно, щоб рівнодійна всіх сил, прикладених до тіла, дорівнювала нулю.

· Правило моментів: тіло, що має нерухому вісь обертання, знаходиться в рівновазі, якщо алгебраїчна сума моментів всіх прикладених до тіла сил дорівнює нулю.

ВИДИ РІВНОВАГИ

Для тіла, що має нерухому вісь обертання, можливі три види рівноваги.

Байдужа рівновага - при малому відхиленні тіло залишається в рівновазі. Приклад - куля, що лежить на плоскій горизонтальній поверхні, знаходиться в стані байдужої рівноваги.

Нестійка рівновага - при малому відхилення тіла з положення рівноваги виникають сили, які прагнуть збільшити це відхилення. Приклад - куля, що знаходиться у верхній точці сферичного виступу.

Стійка рівновага - якщо при малих відхиленнях тіла від цього стану виникають сили або моменти сил, які прагнуть повернути тіло в стан рівноваги. Куля, що знаходиться на дні сферичного поглиблення знаходиться в стані стійкої рівноваги.

Рівновага тіла на опорі. Тіло перебуває в рівновазі, якщо вертикальна лінія, яка проведена через центр мас тіла, проходить через площу опори, тобто усередині контуру, утвореного лініями, що з'єднують точки опори. Якщо ж ця лінія не перетинає площу опори, то тіло перекидається.

ПРОСТІ МЕХАНІЗМИ

Прості механізми - це пристрої, в яких робота здійснюється тільки за рахунок механічної енергії. Прості механізми здавна використовуються для полегшення здійснення механічної роботи.

Важелем називають тверде тіло, яке має нерухому вісь обертання, на яке діють сили, які прагнуть повернути його навколо цієї осі.

Нерухомим називають такий блок, вісь якого закріплена і при підйомі вантажів вона не піднімається і не опускається. Нерухомий блок виграшу в силі не дає. Він дозволяє змінювати напрямок дії сили.

Рухомим називають такий блок, вісь якого не закріплена і при підйомі вантажів вона піднімається і опускається. Рухомий блок дає виграш у силі в два рази.

Система блоків і тросів, призначена для підвищення вантажопідйомності, називається поліспаст.

Похила площина - площина, розташована під гострим кутом до горизонтальної поверхні; служить для підняття вантажу.

Клин і гвинт - різновид похилій площині. Клин призначений для розколювання міцних предметів, наприклад, полін. Гвинт використовується як пристосування для виграшу в силі. Нарізка гвинта - похила площина, яка багаторазово загорнута навколо циліндра.

Золоте правило механіки. Жоден із простих механізмів не дає виграшу в роботі. Якщо виграємо в силі, то програємо в шляху. У скільки разів виграємо в силі, у стільки ж разів програємо у відстані.