Механічний рух. Основна задача механіки та способи її розв’язання в кінематиці. Фізичне тіло та матеріальна точка. Система відліку. Відносність руху.

Механічний рух. Основна задача механіки та способи її розв’язання в кінематиці. Фізичне тіло та матеріальна точка. Система відліку. Відносність руху.

Механічним рухом називають зміну положення тіла відносно інших тіл з часом.

Кінематика – розділ фізики (механіки), що вивчає механічний рух тіл не розглядаючи причин, що викликали цей рух.

Механічний рух – зміна з часом положення тіла в просторі відносно інших тіл.

Види руху: прямолінійний рівномірний та рівноприскорений, рівномірний рух по колу.

Основна задача механіки: визначити координати тіла та його швидкість у будь-який момент часу.

 

Шляхи спрощення основної задачі механіки:

· Розглядати тіло як матеріальну точку (Матеріальна точка – тіло, розмірами якого в умовах даної задачі можна знехтувати. Наприклад, матеріальною точкою є пілот відносно літака, планета, що обертається навколо Сонця)

· Розглядати поступальний рух тіла (Поступальний рух – такий рух тіла, при якому будь-яка пряма, що пов’язана з тілом, переміщується паралельно собі. Наприклад, рух ліфта)

Будь-який процес може описуватися у системі відліку.

Система відліку – тіло відліку, пов’язана з ним система координат та засіб для вимірювання часу.

Абсолютно тверде тіло – фізична модель, тіло, яке ніколи не деформується та відстань між двома його точками залишається сталою.

Фізичне тіло – деяка сутність, яка складається з речовини, може розглядатися як єдине ціла та характеризуватися певними параметрами.

Будь-який механічний рух розглядається в системі відліку, обраній спостерігачем. У різних системах відліку тіло поводить себе по-різному. Наприклад, пасажир, який сидить у вагоні потягу, знаходиться у спокою відносно вагону і рухається відносно залізничних рейок. Відносність руху означає, що координати тіла, швидкість, вид траєкторії залежать від того, відносно якої системи відліку розглядається рух.

Траєкторія руху. Шлях і переміщення. Рівномірний і рівноприскорений рух. Швидкість руху. Закон додавання швидкостей.

Траєкторія руху – умовна лінія, вздовж якої рухається тіло або матеріальна точка.

Пройдений шлях (l) – довжина ділянки траєкторії. l=vt

Переміщення (S) – направлений відрізок, який сполучає початкове та кінцеве положення тіла.

S= x-x₀

Рівномірний рух – рух, при якому тіло (матеріальна точка) за будь-які рівні інтервали часу здійснює однакові переміщення або рухається з однаковою швидкістю вздовж прямої (v=const, a=0) Приклад – рух годинникової стрілки.

S= x-x₀

 

Рівноприскорений рух – рух матеріальної точки (тіла), при якому її прискорення залишається сталим (а=const)

Прикладом рівноприскореного руху може бути рух тіла в полі сталого земного тяжіння при умовах, коли опором повітря можна знехтувати.

Загальна формула:

,

де — прискорення (визначається в м/с²), — кінцева швидкість, — початкова швидкість, — час.

Формули швидкості та шляху для прискореного руху:

1) при одновимірному рівноприскореному русі швидкість тіла змінюється з часом лінійно за законом:

;

2) формула координата тіла:

;

3) формула шляху:

;

4) формула шляху, якщо невідомий:

.

 

Прискорення тіла при рівноприскореному русі характеризує швидкість зміни швидкості.

Швидкість - фізична величина, що відповідає відношенню переміщення тіла до проміжку часу, за який це переміщення відбувалось. v= + - v₀+at; v=S/t

Закон додавання швидкостей: швидкість руху тіла відносно нерухомої системи відліку дорівнює геометричній сумі швидкості цього тіла відносно рухомої системи відліку і швидкості самої рухомої системи відліку відносно нерухомої системи.

V = V₁+V₂.

Цей закон справедливий лише для невеликих швидкостей.

 

Вага і невагомість. Штучні супутники Землі. Рух тіла під дією кількох сил.

Вага – сила, з якою тіло діє на опору або підвіс.

РІВНЯННЯ МЕНДЕЛЕЄВА-КЛАПЕЙРОНА

Рівняння Менд-Клап працює тільки коли m (маса) не дорівнює const

ОГЗ

m=const

;

=const Об’єднаний газовий закон (ОГЗ)

Для сталої маси газу добуток тиску на об’єм, поділений на термодинамічну температуру є величиною незмінною.

Для двох станів газу:

=

 

16. Ізопроцеси в газах

Процеси, при яких маса газа і один з його макропараметрів залишається незмінним, називають ізопроцесами.

1) Ізотермічний

T=const

- Закон Бойля Маріотта

для двох газів

Для даної маси газу при незмінній температурі добуток тиску газу на його об’єм є величиною незмінною.

 

 

2)Ізохорний

V=const

- Закон Шарля

для двох

Для даної маси газу при незмінному об’ємі відношення тиску до термодинамічної температури є величиною незмінною

 

3)Ізобарний

p=const

закон Гей Люссака

для двох

Для даної маси газу при незмінному тиску відношення обєму до термодинамічної температури є величиною незмінною.

 

Білет №36 і 37

Магнітне поле – це особлива форма матерії, за допомогою якої відбувається взаємодія між рухомими зарядами (електричними струмами).

Основні властивості магнітного поля:

1. Магнітне поле створюється рухомим зарядом (електричним струмом)

2. Магнітне поле діє на провідник зі струмом (рухомий електричний заряд) з деякою силою. Ця властивість дозволяє виявити магнітне поле.

3. Рухомі заряди (електричні струми) взаємодіють за допомогою магнітного поля: кожний рухомий заряд (електричний струм) створює в навколишньому просторі магнітне поле, яке діє на інший рухомий заряд (електричний струм) з деякою силою.

Дивлячись на другу властивість, ми бачимо, що якщо в магнітному полі опиниться провідник зі струмом, то на нього почне діяти деяка сила з боку магнітного поля і магнітне поле буде виконувати роботу по переміщенню провідника зі струмом.

Сила, з якою магнітне поле буде діяти на провідник зі струмом називається силою Ампера. Її можна зобразити за допомогою такого рисунка, на якому ми внесли провідник в магнітне поле:

 

 

І знайти за формулою, де В – магнітна індукція, І – сила струму в провіднику, l – довжина провідника.:

 

 

Магнітне поле при цьому буде виконувати деяку роботу. Знайдемо цю роботу.

Візьмемо 2 мідних осердя, приєднаємо їх до джерела електроенергії і замкнемо їх рухомим провідником довжиною l. Ця установка знаходиться в магнітному полі.

 

 

Під дією сили Ампера провідник починає рухатися. З’ясуємо, яка робота буде при цьому виконана (формулы, написанные ниже нужно будет писать на доске поочередно, рассказывая про каждую из них. Например: Загальна формула роботи … (первая формула). Сила, яка діє на тіло у нашому випадку – це сила Ампера. Розпишемо її…).

 

 

Ф – магнітний потік – енергетична характеристика магнітного поля. Характеризує загальну кількість силових ліній, що пронизують дану поверхню.

[Ф] = [Тл * м²] = [Вб]

Існує 3 випадки, коли силові лінії пронизують поверню. Роздивимося кожен із них. Перший випадок – коли лінії магнітної індукції пронизуть поверню під яким-небудь кутом (альфа), другий – коли лініі магітної індукції перпендикулярні до поверні, третій – паралельні повехні. (Здесь нарисовать рисунок, написать формулу. Сказать, что S – дана поверхня, B - лініі магнітної індукції, n – перпендикуляр, проведений до поверхні)

 

Білет № 39

Основні положення електронної теорії провідності металів

Валентні електрони в атомах металів зв’язані з атомами дуже слабко. Тому під час утворення кристалічної решутки вони легко відриваються від атомів і хаотично рухаються у проміжках між йонами, а самі йони здійснюють коливання у вузлах кристалічної решітки. Природно припустити, що електрони, які відірвалися від атомів, і є вільними носіями заряду в металах, тому їх звичайно називають електронами провідності.

Електрони провідності в металах перебувають у безперервному русі. Їх хаотичний рух нагадує рух молекул ідеального газу. Це дало підстави вважати, що електрони провідності в металах утворюють своєрідний, досить густий електроний газ. Атоми металу при цьому об'єднані в тривимірну кристалічну решітку, яка практично не перешкоджає переміщенню вільних електронів усередині неї.

Якщо в металі створити електричне поле, воно діятиме на електрони з певною силою і надаватиме їм прискорення в одному напрямі – протилежному до напряму вектора напруженості поля. Впорядковане переміщення електронів провідності і є електричним струмом в металах.

Створена в кінці ХІХ – на початку ХХ ст. класична електронна теорія електропровідності металів припускала, що в процесі руху під дією електричного поля електрони провідності співударяються з йонами кристалічної решітки. Серед цих зіткнень бувають і такі, коли електрони всю набуту внаслідок розгону в електричному полі енергію передають решітці. Саме такі зіткнення (їх називають ефективними) відповідальні за електричний опір металу (тобто цим обумовлений опір провідника).

На електрони ж ці зіткнення чинять гальмівну дію. В результаті швидкість електронів встановлюється на якійсь середній позначці, яка називається швидкістю міграції, і швидкість ця, насправді, невелика. Звідси випливає, що швидкість поширення струму і швидкість упорядкованого переміщення носіїв струму – не одне й те саме. Коли йдеться про величезну швидкість поширення струму в провідниках, мають на увазі, що з такою швидкістью поширюється дія електричного поля на заряди у провіднику. Воно приводить в упорядкований рух майже митєво електрони, які знаходяться в різних точках провідника, навіть дуже віддалених одна від одної.

Сила струму в металах

Отже, як ми вже з’ясували, електричний струм в металах – це направлений рух електронів в електричному полі. Тип провідності – електронний. Виведемо формулу сили струму в металах:

 

 

Сила струму в металах прямопропорційна концентрації вільних електронів, середній швидкості їх упорядкованого руху і площі поперечного перерізу їх провідника.

Залежність опору від температури

Під час нагріву зростає середня швидкість теплового руху електронів. Збільшується амплітуда коливань іонів. Це веде до збільшення кількості зіткнень електронів з іонами. Отже, опір при нагріві збільшується.

Формула опору робочої температури:

 

R₀ – опір робочої температури, а – температурний коефіцієнт опору металу.

Фізчний зміст а – характеризує залежність зміни опору (питомого опору) від рода речовини.

Ця ж формула діє і для питомого опору:

 

 

Графік залежності опору від температури:

 

 

Надпровідність

А що ж станеться з опором, коли температура наближатиметься до абсолютного нуля?

У 1911 році було встановлено, що під час охолоджено ртуті в рідкому геліі її опір спочатку змінювався поступово, а з досягненням температури 4,1 К різко впав до нуля. Явище зменшення опору до нуля при температурі, відмінній від абсолютного нуля, називають надровідністью.

Явище надпровідності існує для низки матеріалів. Перехід до надпровідного стану відбувається при певній температурі, яку називають критичною температурою надпровідного переходу. Надпровідність, проте, може бути зруйнована, якщо помістити зразок у зовнішнє магнітне поле, яке перевищує певне критичне значення. Це критичне магнітне поле зменшується при збільшенні температури.

Явище надпровідності характеризується ефектом Мейснера, що полягає в повному витісненні магнітного поля з обсягу надпровідника.

Речовини в надпровідному стані мають надзвичайно цікаві властивості. Якщо в кільцевому провіднику, який перебуває в надпровідному стані, створити струм, а потім вимкнути ждерело, сила цього струму не змінюить як завгодно довго.

Другою властивістю є неможливість створення всередині речовини в надпровідному стані магнітного поля.

Білет №40

Вакуум – це стан газу в сосуді, при якому молекул в ньому так мало, що вони встигають пролетіти від однієї стінки сосуда до іншої, жодного разу не співударяючись з іншими молекулами.

Вакуум – діелектрик. Отримати джерело струму можна тільки штучно. Дія такого джерела заснована на властивості нагрітих металів випромінювати електрони.

Термоелектронна емісія – це явище випромінювання електронів нагрітими металами.

Робота виходу електрона з метала – це мінімальна енергія, яку необхідно надати електрону, щоб він вийшов з метала у вакуум.

 

Де m – маса електрону, V_min – мінімальна швидкість, яку подрібно надати електрону для його виходу з поверхні метала

Електронно-променева трубка

Електронно-променева трубка, кінескоп — електронний прилад, який має форму трубки, видовженої (часто з конічним розширенням) в напрямку осі електронного променя, що формується в ЕПТ. ЕПТ складається з електронно-оптичної системи, відхиляючої системи і флуоресцентного екрана або мішені.

Електронно-променева трубка складається з катода (1), анода (2), вирівнювального циліндру (3), екрану (4), регуляторів площини (5) та висоти (6).

Під дією термоелектронної емісії з металу катода, який є джерелом електронів, (тонка провідникова спіраль) вириваються електрони. Оскільки між анодом та катодом підтримується напруга (різниця потенціалів) у декілька кіловольт, то ці електрони, вирівнюючись циліндром, рухаються у напрямку аноду (пустотілий циліндр). Пролітаючи крізь анод електрони потрапляють до регуляторів площини. Кожен регулятор — це дві металеві пластини, різнойменно заряджені. Якщо ліву пластину зарядити негативно, а праву позитивно, то електрони проходячи крізь них будуть відхилятися праворуч, і навпаки. Аналогічно діють і регулятори висоти. Якщо ж на ці пластини подати змінний струм, то можна буде контролювати потік електронів як у горизонтальній, так і вертикальній площинах. У кінці свого шляху потік електронів потрапляє на екран, де може викликати зображення.

Використовуються електронно-променеві трубки в телевізорах, електронних осцилографах.

Еще здесь можно дописать про диоды, которые работают с помощью явления термоэлектронной эмиссии. Описать принцип их действия. Но это не обязательно. Это можно будет рассказывать, если скажут, что информации по этому билету слишком мало.

Білет №41

Розпад молекули на іони під дією розчинника називається електролітичною диссоціацією.

Процес возз’єднання різнойменних іонів у нейтральну молекулу називають рекомбінацією.

Рідкий провідник, в якому рухомими носіями зарядів є тільки іони називають електроліти. До них належать розчини солей, кислот, лугів.

Електричний струм в електролітах – це упорядкований рух позитивних і негативних іонів в електричному полі.

Оскільки заряд у водних розчинах чи розплавах електролітів переноситься іонами, то таку провідність називають іонною. За іонної провідності проходження струму пов'язано із перенесенням речовини. На електродах відбувається виділення речовин, які входять до складу електроліту. На аноді негативно заряджені частинки віддають свої зайві електрони (окиснювальна реакція), а на катоді позитивні іони отримують електрони (реакція відновлення).

Явище проходження електричного сруму крізь електроліт, яке супроводжується хімічними перетвореннями речовини з виділенням її на електродах називається електролізом.

Розглянемо явище електролізу на прикладі мідного купоросу. В результаті електролітичної дисоціації CuSO₄ = Cu^{2 +} + SO₄^{2 +}. Позитивно заряджені іони міді під дією електричного струму будуть переміщуватися до катода, де отримають електрони і виділяться на ньому у вигляді нейтральних атомів міді (рис. 4.3.4). Негативно заряджені іони під дією електричного поля перемістяться до анода, де віддадуть вільні електрони і також виділяться на ньому.

 

 

Закони Фарадея

1. Маса речовини, яка виділяється при електролізі прямопропорційна кількості електрики, яка проходе крізь електроліт.

m = kq, де k – електрохімічний еквівалент речовини. Виражає залежність речовини, що виділилася при електролізі від її роду.

[k] = [кг/Кл] – величина таблична.

1. k = (1/F) * (M/Z)

Електрохімічні еквіваленти речовин прямопропорційні їх молярним масам і оберненопропорційні їх валентностям.

М – молярна маса. М = Mr * 10^-3 кг/моль;

Z – валентність;

F – стала Фарадея ~ 9,65 * 10^4 кг/моль.

Застосування електролізу

- Для отримання легких металів (ілюмінію з розкладу руди);

- Для очищення металів від зайвих домішок (рафінування);

- Для покриття металевих виробів тонким шаром інших металів з метою захисту від корозії (гальваногестегія);

- Для отримання рельєфних металевих зображень (гальванопластика).

Білет №42

Процес утворення вільних носіїв заряду (іонів) у газах називається іонізацією.

Способи іонізації: висока температура, радіоактивне випромінювання, реньгенівські промені тощо.

Газовий розряд, який відбувається від дією іонізатора, називається несамостійним газовим розрядом. (діляна ОВ на графіку).

Розряд, який продовжується після припинення дії іонізатора, називається самостійним (ділянка ВС).

ВАХ (залежність сили струму в колі від напруги)

 

Струм насичення – збереження сталого значення сили струму (ділянка АВ) при змінах напруги.

Необхідна умова іонізації – надання елекронам значної швидкості:

 

m i V – маса і швидкість електронів, а A_i - робота іонізації

Типи самостійного розряду

1. Тліючий (при р = 0,01:1 мм.рт.ст.). Використовується в газосвітних трубках, газових лазерах.
2. Коронний (у сильному неоднорідному електричному полі). Виникає поблизу зарядженого гострого провідника, проводу ЛЕП.
3. Іскровий (блискавка, пробій діелектрика)
4. Дуговий (викиданя електронів та іонів із розжареного металу). Використовується в проекційних лампах, електрозварюванні тощо.

Плазма

Повністю іонізований газ, в якому концентрації позитивно і негативно заряджених частинок практично однакові, називається плазмою (четвертий стан речовини).

Плазма з температурою 10⁵ К – холодна плазма (газорозрядна плазма, іоносфера, міжзоряне середовище).

Плазма з температурою 10⁶ К і більше – гаряча плазма (зорі).

Носіями електричного заряду в плазмі є електрони та іони. Кожна заряджена частинка в плазмі взаємодіє з великою кількістю заряджених частинок, тому що кулонівські сили повільно зменшуються із збільшенням відстані.

Плазма дуже чутлива до дії електричного і магнітного полів.

Плазму також називають іонізованим, електрично-квазінейтральним станом речовини. Слово «іонізований» означає, що від значної частини атомів або молекул відокремлений принаймні один електрон. Слово «квазінейтральний» означає, що незважаючи на наявність вільних зарядів (електронів і іонів) сумарний електричний заряд плазми дорівнює нулю. Присутність вільних електричних зарядів робить плазму провідним середовищем, що зумовлює її значно більшу (у порівнянні з іншими агрегатними станами речовини) взаємодію з магнітним і електричним полями.

Як і речовина в будь-якому іншому агрегатному стані плазма є зовні нейтральною, оскільки є сумішшю позитивних та негативних іонів в такій кількості та концентрації, що їх заряди компенсують один одного. Плазма має властивості схожі як на газоподібний стан речовини (частинки рухаються вільно та відстань між частинками значно більша за розмір частинок), так і на рідкий (велика в'язкість) та твердий (електрони рухаються вільно від ядер атомів).

Плазма у фізиці — стан речовини, в якому її атоми іонізовані, тобто електрони відірвані від ядер. Завдяки цьому речовина стає не тільки електропровідною, але й надзвичайно чутливою до електромагнітних полів.

Плазма — високоіонізоване квазінейтральне суцільне середовище. На відміну від газу або рідини, в плазмі має місце далекосяжна кулонівська взаємодія між частинками, що і визначає її різноманітні властивості. Плазмові об'єкти у природі — зорі, планетарні туманності, верхні шари атмосфери — йоносфера. Штучно плазма створюється у тліючому газовому розряді, газорозрядних лампах, мас-спектрометрах, термоядерному синтезі, при роботі йонних двигунів, генераторів і т. д. Зокрема, плазму застосовують у термоелектронних і магнітоплазмодинамічних (МПД) генераторах — перетворювачах тепла безпосередньо в електричну енергію (минаючи перетворення в механічну).

Нещодавно був створений новий прилад – плазмотрон. У плазмотроні створюються могутні струмені щільної низькотемпературної плазми, широко використовуваної в різних областях техніки: для різання і зварювання металів, буріння свердловин в твердих породах і т.д.

Космічна та астрофізична плазма

1. Сонце та інші зірки (ті, які існують за рахунок термоядерних реакцій)

2. Сонячний вітер

3. Космічний простір (простір між планета ми, зорями і галактиками)

4. Міжзоряні туманності

Земна природня плазма

1. Блискавка

2. Іоносфера

3. Північне сяйво

Штучно створена плазма

1. Плазмова панель (телевізор, монітор)

2. Речовина всередині люмінесцентних (у тому числі компактних) і неонових ламп

3. Плазмові ракетні двигуни

4. Дослідження керованого термоядерного синтезу

5. Електрична дуга у дуговій лампі і у дуговому зварюванні

6. Плазмова лампа

7. Дуговий розряд від трансформатора Тесли

8. Яскрава сфера ядерного вибуху

 

№43

Напівпровідниками вважають речовини, питомій опір яких має проміжне значення між питомим опором металів і діелектриків. Таке означення напівпровідників не є вичерпним, оскільки є речовини з проміжним значенням питомого опору, але які не є напівпровідниками. Деякі напівпровідники є такими ж добрими провідниками струму, як і метали. Напівпровідники відрізняються від інших речовин деякими властивостями, і значення їх питомого опору не є головним серед них.

Для напівпровідників є характерною дуже сильна залежність їх питомого опору від стану речовини: від температури, освітлення, наявності домішок тощо. В цьому легко переконатися на дослідах.

Дослідження показали, що опір у більшості напівпровідників значно чутливі ший до змін температури, ніж у металів. Якщо опір металів приблизно лінійно зростає з підвищенням температури, то опір напівпровідника різко зменшується з підвищенням температури.

З підвищенням температури речовини зростає енергія теплових коливань і зростає кількість електронів, які дістають достатню для відщеплення від атомів енергію. В таких речовинах концентрація електронів провідності навіть при кімнатній температурі може бути значною і сильно зростає з підвищенням температури.

Отже, основною відмінністю металів від напівпровідників є те, що в металах практично всі валентні електрони є вільними, а в напівпровідниках – зв’язаними. Енергія зв’язку їх з атомами невелика, так що за рахунок теплових коливань іонів решітки частина електронів із зв’язаного стану може переходити у вільний.

Однак істотною відміною від металів, яка визначає виняткові можливості технічного використання напівпровідників, є можливість ще й іншого механізму електропровідності. Він обумовлений тим, що кожний розкрив валентного зв’язку веде до виникнення вакантного місця, де відсутній зв’язок. Такі “пусті” місця з відсутніми електронами зв’язку дістали назву “дірок”.

У зовнішньому електричному полі електрони провідності рухаються проти напруженості поля, а дірки – в напрямі напруженості. В результаті електричний струм забезпечується рухом як електронів провідності, так і дірок. Прийнято розрізняти ці струми, називаючи їх відповідно електронним і дірковим, а електропровідність, обумовлену переміщенням дірок, називають дірковою провідністю.

№44

Домішкова електропровідність напівпровідників

Домішки можуть підвищувати концентрацію електронів провідності і створювати в напівпровіднику електронну домішкову провідність n-типу (від negativ – відємний). Такі домішки називаються донорними.

Домішки, які захоплюють електрони від сусідніх атомів решітки і викликають появу дірок, називають акцепторними.

Оскільки перехід електрона з сусіднього атома на дірку відбувається практично без затрат енергії, то дірка вільно переміщається по кристалу за рахунок перестрибувань електронів від сусідніх атомів на дірку.

Якщо перевищує концентрація електронів провідності, то напівпровідник має електронну провідність (n-тип). Якщо переважає концентрація додатних дірок, то електропровідність буде дірковою (р-тип).

№45

1. Електромагні́тна інду́кція — явище створення в просторі електричного поля змінним магнітним потоком.

Явище електромагнітної індукції відкрив у 1831 році Майкл Фарадей. До того було відомо, що електричний струм у провіднику створює магнітне поле. Однак оберненого явища не спостерігалося. Постійне магнітне поле не створює електричного струму. Фарадей встановив, що струм виникає при зміні магнітного поля. Якщо підносити й віддаляти до рамки з провідного матеріалу постійний магніт, то стрілка підключеного до рамки вольтметра відхилятиметься, детектуючи електричний струм. Ще краще це явище проявляється, якщо вставляти (виймати) магнітне осердя в котушку з намотаним провідником.

Фарадей встановив кількісний закон електромагнітної індукції, описавши його рівнянням:

 

де

— електрорушійна сила (ЕРС), яка виникає в котушці, що перебуває у змінному магнтіному полі, у вольтах.

N — кількість витків у котушці.

Φ — магнітний потік у веберах:

t — час, за який струм проходить у провіднику.

Якщо в провіднику виникає електрорушійна сила, то відповідно, індукований в ньому струм буде визначатися за законом Ома формулою:

 

де R — опір провідника. Такий струм називається індукційним струмом.

2. Закон електромагнітної індукції Фарадея є основним законом електродинаміки, що стосуються принципів роботи трансформаторів, дросселів, багатьох видів електродвигунів і генераторів. Закон говорить:

Для будь-якого замкнутого контуру індукована електрорушійна сила (ЕРС) дорівнює швидкості зміни магнітного потоку, що проходить через цей контур, взятого зі знаком "мінус".

3. Правило Ленца — закон, за яким можна визначити напрям індукційного струму.

Воно говорить:

ЕРС індукції створює в замкнутому контурі, такий індукційний струм, який своїм магнітним потоком протидіє причині, що викликала появу цієї ЕРС.

№46

1. Самоіндукція — явище виникнення електрорушійної сили в провіднику при зміні електричного струму в ньому. Знак електрорушійної сили завжди такий, що вона протидіє зміні сили струму. Самоіндукція призводить до скінченного часу наростання сили струму при вмиканні джерела живлення і спадання струму при розмиканні електричного кола.

Величина електрорушійної сили самоіндукції визначається за формулою:

де — ЕРС,

— сила струму

L — індуктивність.

2. Індуктивність — фізична величина, що характеризує здатність провідника накопичувати енергію магнітного поля, коли в ньому протікає електричний струм.

Позначається здебільшого латинською літерою , у системі СІ вимірюється в Генрі.

Дорівнює відношенню магнітного потоку через контур, визначений електричним колом, до величини струму в колі, тобто

.

3.Енергія магнітного поля, створеного електричним струмом у колі, визначається формулою

.

Індуктивність залежить від форми контура.

№47

1. Коливаннями називають процеси, які точно, або наближено повторюються через рівні інтервали часу. В залежності від фізичної природи розрізняють механічні та електромагнітні.

Механічними коливаннями називають такі рухи тіла, при здійсненні яких координати, швидкість і прискорення через рівні інтервали часу набувають вихідних значень.

Умови виникнення коливань:

1. Наявність у матеріальної точки надлишкової енергії порівняно з її енергією в стані рівноваги;
2. Наявність повертаючої сили;
3. Надлишкова енергія не повинна повністю витрачатися на подолання опору повітря.

Існують 2 види коливальних рухів: вільні та вимушені.

Вільні коливання – це коливання, які відбуваються в механічній системі під дією внутрішніх сил системи після короткочасної дії зовнішніх сил.

Вимушені коливання – коливання, що виникають під дією зовнішніх сил, які змінюються з часом за модулем та напрямом.

Характеристики коливального руху:

1. Амплітуда – модуль найбільшого відхилення тіла від положення рівноваги. Позначається літерою А та вимірюється в метрах.

2. Період – мінімальний проміжок часу, за який відбувається одне коливання. Період позначається літерою Т та вимірюється в секундах.

3. Частота – число коливань за одиницю часу. Позначається літерою ν та вимірюється в герцах. Частота обернено пропорційна періоду, тому для того щоб знайти частоту, необхідно одиницю поділити на період.

4. Циклічна частота – число коливань за 2π секунд. Циклічна частота позначається літерою ω та вимірюється в секундах у мінус першій степені. Для того щоб знайти циклічну частоту, треба частоту помножити на 2π.

5. Зміщення – характеризує положення матеріальної точки в вибрану мить часу відносно стану рівноваги.

№48

Математичний маятник — теоретична модель маятника, в якій матеріальна точка масою m підвішена на невагомій нерозтяжній і продовгуватій нитці та здійснює рух у вертикальній площині під впливом сили тяжіння.

Модель нехтує розмірами тіла, деформацією підвісу та тертям в точці підвісу. Зазвичай розглядають коливання маятника в одній площині. В загальному випадку, якщо відхилити маятник від положення рівноваги та штовхнути його вбік, рух маятника буде складатися з коливань в вертикальних площинах та руху в горизонтальних.

При малому відхиленні математичний маятник здійснює гармонічні коливання. Якщо початкове відхилення є великим, то коливання маятника періодичні, але не гармонічні.

де L – це довжина маятника,

g – це прискорення вільного падіння.

Механічний рух. Основна задача механіки та способи її розв’язання в кінематиці. Фізичне тіло та матеріальна точка. Система відліку. Відносність руху.

Механічним рухом називають зміну положення тіла відносно інших тіл з часом.

Кінематика – розділ фізики (механіки), що вивчає механічний рух тіл не розглядаючи причин, що викликали цей рух.

Механічний рух – зміна з часом положення тіла в просторі відносно інших тіл.

Види руху: прямолінійний рівномірний та рівноприскорений, рівномірний рух по колу.

Основна задача механіки: визначити координати тіла та його швидкість у будь-який момент часу.

 

Шляхи спрощення основної задачі механіки:

· Розглядати тіло як матеріальну точку (Матеріальна точка – тіло, розмірами якого в умовах даної задачі можна знехтувати. Наприклад, матеріальною точкою є пілот відносно літака, планета, що обертається навколо Сонця)

· Розглядати поступальний рух тіла (Поступальний рух – такий рух тіла, при якому будь-яка пряма, що пов’язана з тілом, переміщується паралельно собі. Наприклад, рух ліфта)

Будь-який процес може описуватися у системі відліку.

Система відліку – тіло відліку, пов’язана з ним система координат та засіб для вимірювання часу.

Абсолютно тверде тіло – фізична модель, тіло, яке ніколи не деформується та відстань між двома його точками залишається сталою.

Фізичне тіло – деяка сутність, яка складається з речовини, може розглядатися як єдине ціла та характеризуватися певними параметрами.

Будь-який механічний рух розглядається в системі відліку, обраній спостерігачем. У різних системах відліку тіло поводить себе по-різному. Наприклад, пасажир, який сидить у вагоні потягу, знаходиться у спокою відносно вагону і рухається відносно залізничних рейок. Відносність руху означає, що координати тіла, швидкість, вид траєкторії залежать від того, відносно якої системи відліку розглядається рух.