Электрический ток. Источники тока.

Билет № 9

Электрический ток. Источники тока.

Электрическим током называется упорядоченное движение заряженных частиц.

Рассмотрим ток в различных средах.

Электрический ток в металлах представляет собой направленное перемещение электронов.

Электрический ток в жидкостях (растворах солей, щелочей, кислот) представляет собой направленное перемещение положительных ионов, которые двигаются к отрицательному полюсу, и отрицательных ионов, движение которых направлено к положительному полюсу.

Электрический ток в газах представляет собой направленное перемещение положительных, отрицательных ионов и электронов.

Рассмотрим, какие условия необходимы для существования электрического тока?

Для существования тока необходимо: существование электрического поля, наличие электрических зарядов и проводники электрических зарядов.

Устройства, необходимые для создания электрического поля в проводниках, называются источниками тока.

Рассмотрим несколько источников тока.

Электрофорная машина. При вращении ручки оба диска из органического стекла натираются, вращаясь в разные стороны.

На кондукторах (металлических стержнях с шариками, пропущенных через изолятор внутрь стаканов, оклеенных станиолевой бумагой) накапливаются разноименные заряды. Это устройство преобразует механическую энергию в электрическую, и может называться механическим генератором.

Термогенератор – устройство, преобразующее внутреннюю (тепловую) энергию в электрическую. Оно состоит из двух разнородных проводников. С одного конца оба проводника прочно соединены и можно подогревать на таблетке сухого спирта (можно спичкой), а два других конца соединены с чувствительным гальванометром. Когда начинаем нагревать, то стрелка гальванометра отклоняется, фиксируя наличие тока в цепи.

Фотогенератор – устройство, преобразующее световую энергию в электрическую. Оно состоит из полупроводникового элемента, к которому подключен чувствительный гальванометр. При освещении фотоэлемента внутри полупроводника увеличивается число носителей зарядов, возникает энергетический барьер: электрическое поле заставляет перемещаться заряды по цепи.

Химический генератор – устройство, преобразующее химическую энергию в электрическую. Это – или один химический гальванический элемент, или батарейка (например, от карманного фонарика: три элемента по 1.5 В=4.5 В), или аккумулятор. В этих устройствах берутся металлы из разных мест в ряду активности, чтобы они с разной скоростью реагировали или со щелочью, или с кислотой. Опять возникает энергетический барьер: на одном электроде больше электронов, на другом – меньше. Соединенные электроды с элементами цепи (лампочка, амперметр и выключатель) показывают наличие тока.

 

Билет №10

Линзы. Изображения, даваемые линзами.

Явление преломления света лежит в основе действия линз и многих оптических приборов, служащих для управления световыми пучками и получения изображений.

Линза – это оптически прозрачное тело, ограниченное с двух сторон сферическими поверхностями

Существует два вида линз: выпуклые и вогнутые

У выпуклой линзы края намного тоньше, чем середина. Выпуклые линзы бывают: двояковыпуклые, плосковыпуклые и выпукло – вогнутые.

У вогнутой линзы края толще, чем середина. Вогнутые линзы могут быть: двояковогнутыми, плосковогнутыми и выпукло – вогнутыми.

Линза, толщина которой много меньше радиуса кривизны ее поверхностей, называется тонкой линзой. Мы изучаем только тонкие линзы.

Проведем опыт (1). На оптическом диске закрепим выпуклую линзу и направим горизонтально от осветителя несколько параллельных лучей…. Видим, что лучи после преломления в линзе собираются в одну точку.

Вывод: линзы, преобразующие параллельный пучок в сходящийся пучок и собирают его в одну точку, называются собирающими.

Проведем опыт (2). На оптическом диске закрепим вогнутую линзу и направим горизонтально от осветителя несколько параллельных лучей. Видим, что лучи после преломления в линзе расходятся.

Вывод: линзы, которые преобразуют пучок параллельных лучей в расходящийся, называются рассеивающими.

Основные параметры и характеристики линзы.

Прямая, проходящая через центры окружностей С1 и С2, сферических поверхностей, ограничивающих линзу, называется главной оптической осью линзы.

Любая другая прямая, проходящая через оптический центр линзы, называется побочной оптической осью.

Проведем опыт (3). На оптическом диске закрепим выпуклую линзу (как в опыте 1) и направляем от осветителя пучок параллельных лучей на линзу. … Видим, что они пересеклись в одной точке, расположенной на главной оптической оси.

Изменим угол падения параллельных лучей, перемещая осветитель вверх – вниз. …. Видим, что лучи все равно собираются в одной точке, только эта точка уже находится не на главной оптической оси, а на побочной оси.

Вывод: точка, в которой собираются параллельные главной оптической оси лучи, называется главным фокусом линзы.

Другие фокусы будут называться побочными фокусами. Они находятся в фокальной плоскости, проходящей перпендикулярно главной оптической оси и проходящей через главный фокус линзы.

Проведем опыт (4). На оптическом диске закрепим вогнутую линзу и направим горизонтально от осветителя несколько параллельных лучей (как в опыте 2). Лучи из линзы выйдут расходящимся пучком. Если такой расходящийся пучок лучей попадет в глаз, то человеку будет казаться, что лучи выходят из точки F. Такую линзу называют рассеивающей.

 

Вывод: рассеивающая линза имеет мнимый фокус – точка F. Она будет находится на оптической оси с той же стороны, с какой падает свет на линзу.

На схемах собирающая линза изображается отрезком прямой с заостренными краями (показывает, что края линзы тоньше середины), а рассеивающая линза изображается отрезком прямой, у которого на краях показаны углы, расходящиеся от отрезка (показывает, что края толще, чем середина).

Покажем основные точки и линии, которые нам необходимы для построения изображения предмета в линзах: Это главная оптическая ось, оптический центр линзы О, главные фокусы линзы слева и справа, обозначенные буквами F и двойное фокусное расстояние – 2F.

Расстояние главного фокуса от линзы называется фокусным расстоянием линзы, обозначается F и измеряется в системе СИ в метрах (м). Собирающая линза имеет положительное фокусное расстояние, а рассеивающая линза имеет отрицательное значение.

Например, если указано в задаче, что фокусное расстояние линзы равно «минус 20 см» (F= - 20cм), то это означает, что линза рассеивающая с главным фокусным расстоянием «минус 20 см = 0,2м).

 

Билет №11

Оптическая сила линзы.

В быту говорят, что сильнее та линза, которая сильнее изменяет ход лучей.

Линзы с более выпуклыми поверхностями преломляют лучи сильнее, чем линзы с меньшей кривизной.

Как же характеризовать более «сильную» линзу?

Введем величину, обратную главному фокусному расстоянию линзы и назовем ее – оптическая сила линзы.

Оптическая сила линзы обозначается D, рассчитывается по формуле:

D = 1/F

Оптическая сила линзы измеряется в диоптриях (дптр).

1 дптр – это оптическая сила линзы, фокусное расстояние которой равно 1 м.

Чем больше оптическая сила линзы, тем сильнее собирает или рассеивает линза падающий на нее параллельный пучок лучей.

Оптическая сила собирающей линзы будет числом положительным, а оптическая сила рассеивающей линзы – числом отрицательным.

Проведем опыт (5). На столе расположим линзу и экран таким образом, чтобы они находились на одной прямой с дальним окном в кабинете. Расположим линзу около экрана и начнем отодвигать линзу в сторону окна. Будем перемещать до тех пор, пока на экране не получится четкое изображение окна.

Сделаем вывод: расстояние от линзы до экрана практически равно главному фокусному расстоянию линзы.

Измерим это расстояние

Значит, фокусное расстояние F=0,1м и оптическая сила линзы D =1:0,1м =10 дптр.

Билет №12

Оптические приборы.

Все оптические приборы можно разделить на две группы:

1) приборы, при помощи которых получают оптические изображения на экране (проекционные аппараты, фотоаппараты, кинопроекторы, слайпроекторы, мультимедиа);

2) приборы, которые действуют только совместно с человеческим глазом и не образуют изображений на экране (лупа, микроскоп, телескоп, очки). Такие приборы называют «визуальными».

Фотоаппарат – оптический сложный прибор для получения изображения предметов (действующего по схеме – системе «глаз»), хранения, дальнейшего преобразования в слайд, фотоснимок, проекцию)

Проекционные аппараты используют для получения действительного увеличенного изображения рисунков, чертежей, фотографий, видеофильмов

Лупа является простейшим прибором, позволяющим увеличить угол зрения. Это двояковыпуклая линза с небольшим фокусным расстоянием (от 1см до 10см)

Микроскоп – оптический прибор для рассматривания очень мелких предметов (в биологии – клетки) Микроскоп основан на принципе последовательного увеличения угла зрения сначала объективом, а потом – окуляром.

Телескоп предназначается для рассматривания очень удаленных предметов (Луны, планет, звезд). Оптическая часть телескопа состоит из объектива, который собирает свет и создает изображение источника и окуляра, который рассматривает созданное изображение и еще увеличивает угол зрения. Если телескоп использует в качестве объектива линзу, то он называется рефрактором.

Если телескоп в качестве объектива использует вогнутое зеркало, то он называется рефлектором.

У телескопа диаметр объектива во много раз больше диаметра зрачка, поэтому в телескоп можно увидеть слабые светящиеся объекты, т.к. «видимость» зависит от собранной световой энергии, которая пропорциональна площади светящегося объекта.

Билет №13

Билет №14

Билет №15

Билет № 9

Электрический ток. Источники тока.

Электрическим током называется упорядоченное движение заряженных частиц.

Рассмотрим ток в различных средах.

Электрический ток в металлах представляет собой направленное перемещение электронов.

Электрический ток в жидкостях (растворах солей, щелочей, кислот) представляет собой направленное перемещение положительных ионов, которые двигаются к отрицательному полюсу, и отрицательных ионов, движение которых направлено к положительному полюсу.

Электрический ток в газах представляет собой направленное перемещение положительных, отрицательных ионов и электронов.

Рассмотрим, какие условия необходимы для существования электрического тока?

Для существования тока необходимо: существование электрического поля, наличие электрических зарядов и проводники электрических зарядов.

Устройства, необходимые для создания электрического поля в проводниках, называются источниками тока.

Рассмотрим несколько источников тока.

Электрофорная машина. При вращении ручки оба диска из органического стекла натираются, вращаясь в разные стороны.

На кондукторах (металлических стержнях с шариками, пропущенных через изолятор внутрь стаканов, оклеенных станиолевой бумагой) накапливаются разноименные заряды. Это устройство преобразует механическую энергию в электрическую, и может называться механическим генератором.

Термогенератор – устройство, преобразующее внутреннюю (тепловую) энергию в электрическую. Оно состоит из двух разнородных проводников. С одного конца оба проводника прочно соединены и можно подогревать на таблетке сухого спирта (можно спичкой), а два других конца соединены с чувствительным гальванометром. Когда начинаем нагревать, то стрелка гальванометра отклоняется, фиксируя наличие тока в цепи.

Фотогенератор – устройство, преобразующее световую энергию в электрическую. Оно состоит из полупроводникового элемента, к которому подключен чувствительный гальванометр. При освещении фотоэлемента внутри полупроводника увеличивается число носителей зарядов, возникает энергетический барьер: электрическое поле заставляет перемещаться заряды по цепи.

Химический генератор – устройство, преобразующее химическую энергию в электрическую. Это – или один химический гальванический элемент, или батарейка (например, от карманного фонарика: три элемента по 1.5 В=4.5 В), или аккумулятор. В этих устройствах берутся металлы из разных мест в ряду активности, чтобы они с разной скоростью реагировали или со щелочью, или с кислотой. Опять возникает энергетический барьер: на одном электроде больше электронов, на другом – меньше. Соединенные электроды с элементами цепи (лампочка, амперметр и выключатель) показывают наличие тока.