|
Инфофиз
Весь мир в твоих руках, всё будет так, как ты захочешь!
|
|
|---|
Инфофиз
Весь мир в твоих руках, всё будет так, как ты захочешь!
Физика для студентов
Вопросы для подготовки к зачету по теме "Законы постоянного тока."
25. Электрический ток. Условия существования электрического тока. Сила тока.
26. Закон Ома для участка электрической цепи без Э.Д.С. Зависимость электрического сопротивления от материала, геометрических размеров и температуры.
27. Последовательное и параллельное соединение проводников.
28. Э.Д.С. источника тока. Закон Ома для полной цепи.
29. Тепловое действие тока. Закон Джоуля – Ленца. Работа и мощность электрического тока.
30. Электрический ток в полупроводниках. Собственная и примесная проводимости полупроводников.
Ответы.
Часть 1. Основные физические величины, единицы их измерения, формулы для нахождения.
Часть 2. Основные понятия.
1. Постоянный электрический ток. Направление тока.
Электрический ток - это упорядоченное движение заряженных частиц.
За направление электрического тока принято направление движения положительных свободных зарядов.
2. Условия существования электрического тока.
Для существования электрического тока в проводнике необходимо создать в нем и длительное время поддерживать электрическое поле.
Условия существования электического тока:
1. свободных зарядов внутри проводника,
2. Наличие разности потенциалов на концах проводника (создание электрического поля внутри проводника)
3. Сила тока (определение, обозначение, формула, ед. измерения).
Сила тока - скалярная физическая величина, равная отношению заряда q, переносимого через поперечное сечение проводника за интервал времени t, к этому интервалу времени.
Сила тока обозначается I.
Единица измерения силы тока - А (ампер)
3. Напряжение (определение, обозначение, формула, ед. измерения).
Напряжение - это физическая величина, характеризующая действие электрического поля на заряженные частицы, численно равно работе электрического поля по перемещению заряда из точки с потенциалом φ1 в точку с потенциалом φ2.
Напряжение обозначается U.
Единица измерения напряжения - В (вольт)
4. Сопротивление (определение, обозначение, формула, ед. измерения).
Сопротивление - это физическая величина, характеризующая противодействие электрическому току в проводнике, которое обусловлено внутренним строением проводника и хаотическим движением его частиц.
Сопротивление обозначается R.
Единица измерения сопротивления - Ом (ом)
5. Зависимость электрического сопротивления от материала, геометрических размеров и температуры.
Электрическое сопротивление проводника зависит от размеров и формы проводника и от материала, из которого изготовлен проводник.
S – площадь поперечного сечения проводника
l – длина проводника
ρ – удельное сопротивление проводника.
Сопротивление проводника прямо пропорционально его длине и обратно пропорционально площади его поперечного сечения.
Величину ρ, характеризующую зависимость сопротивления проводника от материала, из которого он сделан, и от внешних условий, называют удельным сопротивлением проводника. Оно численно равно сопротивлению проводника длиной 1 м и площадью сечения 1 мм2 , изготовленного из данного вещества. Единица удельного сопротивления в СИ [1 Ом*м = 1 Ом*мм2/м]
Сопротивление проводника зависит и от его состояния, а именно от температуры.
Эта зависимость выражается формулой 
или 
α – температурный коэффициент сопротивления. Для всех чистых металлов 
.
При нагревании чистых металлов их сопротивление увеличивается, а при охлаждении – уменьшается.
6. Закон Ома для участка цепи без ЭДС (определение, формула).
Закон Ома для участка цепи - сила тока в участке цепи прямопропорциональна напряжению на концах этого участка и обратнопропорциональна его сопротивлению.
7. Последовательное соединение проводников (чертеж, законы).
При последовательном соединении проводников:
1. Сила тока во всех проводниках одинакова:
I1 = I2 = I
2. Общее напряжение U на обоих проводниках равно сумме напряжений U1 и U2 на каждом проводнике:
U = U1 + U2
3. При последовательном соединении полное сопротивление цепи равно сумме сопротивлений отдельных проводников.
R = R1 + R2
8. Параллельное соединение проводников (чертеж, законы).
При параллельном соединении проводников:
1. Напряжения U1 и U2 на обоих проводниках одинаковы:
U1 = U2 = U
2. Сумма токов I1 + I2, протекающих по обоим проводникам, равна току в неразветвленной цепи:
I = I1 + I2
3. При параллельном соединении проводников величина, обратная общему сопротивлению цепи, равна сумме величин, обратных сопротивлениям параллельно включенных проводников.
или для двух проводников 
9. ЭДС источника тока (определение, обозначение, формула, ед. измерения).
ЭДС - электродвижущая сила - это физическая величина, равная отношению работы сторонних сил при перемещении заряда от отрицательного полюса источника тока к положительному к величине этого заряда.
ε - ЭДС
Aст - работа сторонних сил
q - заряд
ЭДС обозначается ε.
Единица измерения ЭДС - В (вольт)
10. Закон Ома для полной цепи, содержащей ЭДС (определение, формула).
Закон Ома для полной цепи - сила тока в цепи прямо пропорциональна ЭДС источника и обратно пропорциональна полному сопротивлению цепи
R – сопротивление внешнего участка цепи
r – сопротивление внутреннего участка цепи (источника тока)
11. Тепловое действие тока. Закон Джоуля – Ленца.
12. Работа электрического тока (определение, формулы, обозначение, ед. измерения).
Работа электрического тока - это физическая величина, которая показывает, сколько электрической энергии (т.е. энергии электрического поля), превратилось в другие виды энергии
A = U·I·t
A = I2·R·t
A = U2·t/R
Работа обозначается А.
Единица измерения работы - Дж (джоуль)
13. Мощность электрического тока (определение, формулы, обозначение, ед. измерения).
Мощность электрического тока - это физическая величина, которая показывает, какая работа совершается за единицу времени.
Мощность электрического тока равна отношению работы тока к интервалу времени, за которое эта работа была совершена.
Мощность электрического тока обозначается Р.
Единица измерения мощности - Вт (ватт)
14. Тепловое действие тока. Закон Джоуля-Ленца (определение, формула).
При протекании тока по участку цепи, обладающему сопротивлением, энергия электрического тока преобразуется во внутреннюю энергию проводника – в тепло. Закон преобразования работы тока в тепло был экспериментально установлен независимо друг от друга Дж. Джоулем и Э. Ленцем и носит название закона Джоуля–Ленца.
Закон Джоуля-Ленца - работа электрического тока, протекающего по неподвижному проводнику с сопротивлением R, преобразуется в тепло Q, выделяющееся на проводнике.
Q = A = R·I2·t
15. Электрический ток в полупроводниках.
Полупроводниками называются вещества, удельное сопротивление которых убывает с повышением температуры.
Рассмотрим качественно механизм электрического тока в полупроводниках на примере германия (Ge).
Атомы германия имеют четыре слабо связанных электрона на внешней оболочке. Их называют валентными электронами. В кристаллической решетке каждый атом окружен четырьмя ближайшими соседями. Связь между атомами в кристалле германия является ковалентной, то есть осуществляется парами валентных электронов. Каждый валентный электрон принадлежит двум атомам.
Валентные электроны в кристалле германия гораздо сильнее связаны с атомами, чем в металлах; поэтому концентрация электронов проводимости при комнатной температуре в полупроводниках на много порядков меньше, чем у металлов. Вблизи абсолютного нуля температуры в кристалле германия все электроны заняты в образовании связей. Такой кристалл электрического тока не проводит. При повышении температуры некоторая часть валентных электронов может получить энергию, достаточную для разрыва ковалентных связей. Тогда в кристалле возникнут свободные электроны (электроны проводимости). Одновременно в местах разрыва связей образуются вакансии, которые не заняты электронами.
Вакансии, которые не заняты электронами получили название дырок.
Вакантное место может быть занято валентным электроном из соседней пары, тогда дырка переместиться на новое место в кристалле. При заданной температуре полупроводника в единицу времени образуется определенное количество электронно-дырочных пар.
Если полупроводник помещается в электрическое поле, то в упорядоченное движение вовлекаются не только свободные электроны, но и дырки, которые ведут себя как положительно заряженные частицы. Поэтому ток I в полупроводнике складывается из электронного In и дырочного Ip токов: I = In + Ip
Электрическим током в полупроводниках называется направленное движение электронов к положительному полюсу, а дырок к отрицательному .
16. Собственная и примесная проводимость полупроводников (определения).
Концентрация электронов проводимости в полупроводнике равна концентрации дырок: nn = np. Электронно-дырочный механизм проводимости проявляется только у чистых (то есть без примесей) полупроводников.
Собственной электрической проводимостью полупроводников называется электронно-дырочный механизм проводимости, который проявляется только у чистых (то есть без примесей) полупроводников.
Примесной проводимостью называется проводимость полупроводников при наличии примесей.
Необходимым условием резкого уменьшения удельного сопротивления полупроводника при введении примесей является отличие валентности атомов примеси от валентности основных атомов кристалла.
17. Полупроводники n-типа. Донорная примесь (определения).
Донорской примесью – называется примесь из атомов с валентностью, превышающей валентность основных атомов полупроводникового кристалла.
Проводимость, при которой основными носителями свободного заряда являются электроны называется электронной.
Полупроводник, обладающий электронной проводимостью, называется полупроводником n-типа.
18. Полупроводники p-типа. Акцепторная примесь (определения).
Акцепторной примесью – называется примесь из атомов с валентностью меньшей, чем валентность основных атомов полупроводникового кристалла , способных захватывать электроны.
Проводимость, при которой основными носителями свободного заряда являются дырки, называется дырочной проводимостью.
Полупроводник с дырочной проводимостью называется полупроводником p-типа.
Вопросы для подготовки к зачету по теме: "Магнитные явления"
31. Понятие магнитного поля. Магнитная индукция, линии магнитной индукции, их свойства.
32. Взаимодействие параллельных проводов с токами. Сила Ампера.
33. Э.Д.С. индукции в прямолинейном проводнике, движущимся в однородном магнитном поле.
34. Магнитный поток. Работа по перемещению проводника с током в магнитном поле.
35. Действие магнитного поля на движущийся заряд. Сила Лоренца.
36. Явление электромагнитной индукции. Опыты Фарадея. Правило Ленца.
37. Явление самоиндукции. Э.Д.С. самоиндукции. Индуктивность.
Ответы.
Часть 1. Основные физические величины, единицы их измерения, формулы для нахождения.
|
Наименование |
Обозначения |
Единицы измерения в СИ |
Формулы |
|
Магнитная индукция |
В |
Тл (Тесла) |
|
|
Сила Ампера |
FА |
Н (Ньютон) |
|
|
Сила Лоренца |
FЛ |
Н (Ньютон) |
Fл = qvBsinα |
|
Магнитный поток |
Ф |
Вб (Вебер) |
Ф = BScosα |
|
Закон ЭМИ |
εi |
В (Вольт) |
|
|
ЭДС самоиндукции |
εis |
В (Вольт) |
|
|
Индуктивность |
L |
Гн (Генри) |
|
| Энергия магнитного поля | W | Дж (Джоуль) |  |
Часть 2. Основные понятия.
1. Понятие магнитного поля.
Магнитное поле представляет собой особую форму материи, посредством которой осуществляется взаимодействие между движущимися заряженными частицами или телами, обладающими магнитным моментом.
- Магнитное поле существует реально, независимо от нас, от наших знаний о нем.
- Магнитное поле порождается движущимися электрическими зарядами и обнаруживается по действию на движущиеся электрические заряды
- Источниками магнитного поля являются движущиеся электрические заряды (токи)
- С удалением от источника магнитного поля оно ослабевает
- Изолированных магнитных зарядов не существует
2. Магнитная индукция (определение, обозначение, формула, ед. измерения)
Силовая характеристика магнитного поля - магнитная индукция.
Модуль вектора магнитной индукции это физическая величина, равная отношению максимального значения силы, действующей на прямой проводник с током, к силе тока I в проводнике и его длине l.
Обозначается В.
B - модуль вектора магнитной индукции
F - сила, действующая на проводник с током
I - сила тока в проводнике
l - длина проводника
a - угол между направлениями тока в проводнике и модуля вектора магнитной индукции
Единица измерения магнитной индукции - тесла [Тл]
3. Линии магнитной индукции, их свойства
Линии магнитной индукции – это линии, в каждой точке которых вектор магнитной индукции направлен по касательной к ним.
Свойства линий магнитной индукции:
- Линии магнитной индукции не пересекаются
- Линии магнитной индукции всегда замкнуты и охватывают проводники с током, т.е. не имеют начала и конца
- Густота линий магнитной индукции пропорциональна модулю вектора магнитной индукции
4. Взаимодействие параллельных проводов с токами.
Одним из важных примеров магнитного взаимодействия токов является взаимодействие параллельных токов. Закономерности этого явления были экспериментально установлены Ампером.
Если по двум параллельным проводникам электрические токи текут в одну и ту же сторону, то проводники притягиваются.
Если по двум параллельным проводникам электрические токи текут в противоположных направлениях,то проводники отталкиваются.
5. Сила Ампера (определение, обозначение, формула, ед. измерения, определение направления)
Сила Ампера - это сила, с которой магнитное поле действует на проводник с током, помещённый в однородное магнитное поле индукции.
Обозначается FА
Эта сила пропорциональна длине отрезка проводника, силе тока, протекающего по проводнику, и индукции магнитного поля:
B - модуль вектора магнитной индукции
I - сила тока в проводнике
l - длина проводника
a - угол между направлениями тока в проводнике и модуля вектора магнитной индукции
Единица измерения - ньютон [Н]
Направление силы Ампера определяют по правилу левой руки: если левую руку расположить так, чтобы линии магнитной индукции входили в ладонь перпендикулярно ей, а четыре вытянутых пальца были направлены по направлению тока в проводнике, то отогнутый большой палец укажет на направление силы Ампера.
6. Э.Д.С. индукции в прямолинейном проводнике, движущимся в однородном магнитном поле.
Когда проводник, а вместе с ним и свободные носители заряда в нем, движутся в магнитном поле, то на концах проводника индуцируется ЭДС:
εинд = vBlsinα
v - скорость движения проводника
B - модуль вектора магнитной индукции
l - длина проводника
a - угол между направлениями скорости проводника и модуля вектора магнитной индукции
Возникновение ЭДС индукции объясняется действием силы Лоренца на свободные заряды в движущихся проводниках. Электродвижущая сила в цепи — это результат действия сторонних сил, т.е. сил неэлектрического происхождения. Сила Лоренца играет в этом случае роль сторонней силы, под действием которой происходит разделение зарядов, в результате чего на концах проводника появляется разность потенциалов.
7. Магнитный поток (определение, обозначение, формула, ед. измерения)
Магнитным потоком (потоком магнитной индукции) через замкнутый контур называют физическую величину, равную произведению модуля вектора магнитной индукции на площадь контура S и на косинус угла между вектором В и перпендикуляром к плоскости контура.
Обозначение: Ф
Ф = BScosα
B – модуль вектора магнитной индукции
S - площадь контура
α – угол между вектором B и нормалью n к плоскости контура
Единица измерения - вебер [Вб]
8. Сила Лоренца (определение, обозначение, формула, ед. измерения, определение направления)
Сила Лоренца - это сила, действующая на заряженную частицу, движущуюся в магнитном поле.
Обозначение: Fл
Fл = qvBsinα
q - заряд частицы
v - скорость движения проводника
B - модуль вектора магнитной индукции
l - длина проводника
a - угол между направлениями скорости частицы и модуля вектора магнитной индукции
Единица измерения - ньютон [Н]
Направление силы Лоренца определяют по правилу левой руки: если левую руку расположить так, чтобы линии магнитной индукции входили в ладонь перпендикулярно ей, а четыре вытянутых пальца были направлены по направлению скорости положительно заряженной частицы (против движения отрицательной), то отогнутый большой палец укажет на направление силы Лоренца.
9. Явление электромагнитной индукции. Закон ЭМИ.
Явление электромагнитной индукции заключается в возникновении электрического тока в замкнутом контуре при изменении магнитного потока, пронизывающего контур.
Закон ЭМИ (электромагнитной идукции): ЭДС индукции равна скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром.
10. Опыты Фарадея
Опыты Фарадея по исследованию ЭМИ можно разделить на две серии:
1. возникновение индукционного тока при вдвигании и выдвигании магнита (катушки с током);
Объяснение опыта: При внесении магнита в катушку, соединенную с амперметром в цепи возникает индукционный ток. При удалении так же возникает индукционный ток, но другого направления. Видно, что индукционный ток зависит от направления движения магнита, и каким полюсом он вносится. Сила тока зависит от скорости движения магнита.
2. возникновение индукционного тока в одной катушке при изменении тока в другой катушке.
Объяснение опыта: электрический ток в катушке 2 возникает в моменты замыкания и размыкания ключа в цепи катушки 1. Направление тока зависит от того, замыкаюи или размыкают цепь катушки 1, т.е. от того, увеличивается (при замыкании цепи) или уменьшаетя (при размыкании цепи) магнитный поток. пронизывающий 1-ю катушку.
11. Правило Ленца
Знак минус в формуле закона ЭМИ отражает правило Ленца:
индукционный ток, возбуждаемый в замкнутом контуре при изменении магнитного потока, всегда направлен так, что создаваемое им магнитное поле препятствует изменению магнитного потока, вызывающего индукционный ток.
При возрастании магнитного потока ΔФ>0, а εинд<0, т.е. ЭДС индукции вызывает ток такого направления, при котором его магнитное поле уменьшает магнитный поток через контур.
При уменьшении магнитного потока ΔФ<0, а εинд>0, т.е. магнитное поле индукционного тока увеличивает убывающий магнитный поток через контур.
Правило Ленца имеет глубокий физический смысл – оно выражает закон сохранения энергии.
12. Явление самоиндукции. ЭДС самоиндукции.
Явление самоиндукции - это явление возникновения индукционного тока в цепи в результате изменения тока в этой же цепи. Самоиндукция — это частный случай явлений электромагнитной индукции.
Если в контуре изменяется ток, то в этом контуре возникает ЭДС самоиндукции, которая согласно правилу Ленца препятствует изменению тока в контуре.
ЭДС самоиндукции прямо пропорциональна скорости изменения силы тока в катушке.
13. Индуктивность (определение, формула, обозначение, ед. измерения)
Магнитный поток Φ, возникающий в катушке, пропорционален силе тока I: Φ = LI
Коэффициент пропорциональности L в этой формуле называется коэффициентом самоиндукции или индуктивностью катушки.
Индуктивность (или коэффициент самоиндукции) — коэффициент пропорциональности между электрическим током, текущим в каком-либо замкнутом контуре, и магнитным потоком, создаваемым этим током через контур.
Обозначение: L
Индуктивность — это физическая величина, численно равная ЭДС самоиндукции, возникающей в контуре при изменении силы тока на 1 А за 1 с.
Единица измерения - генри [Гн].
Индуктивность контура зависит от его геометрической формы, размеров и от магнитных свойств среды, в которой он находится.
Индуктивность это свойство проводника с током накапливать энергию в магнитном поле (преобразовывать энергию электрического тока в энергию магнитного поля).
14. Энергия магнитного поля (формула)
Катушка с током запасает энергию в магнитном поле, равную работе,
Вопросы для подготовки к зачету по теме: "Колебания и волны"
11. Механические колебания. Параметры колебательного движения. Уравнение гармонического колебания.
12. Математический и пружинный маятники. Периоды их колебаний. Превращение энергии при механических колебаниях.
13. Механические волны. Поперечные и продольные волны. Понятие фронта и длины волны.
38. Свободные электромагнитные колебания в колебательном контуре. Формула Томсона.
39. Электромагнитное поле и его распространение в пространстве в виде электромагнитных волн
40. Переменный ток, его получение и параметры. Уравнение переменного тока.
41. Действующие значения переменного тока и напряжения.
42. Активное, индуктивное и емкостное сопротивление в цепи переменного тока. Закон Ома для цепи переменного тока.
43. Устройство и принцип действия однофазного трансформатора.
Ответы.
Часть 1. Основные физические величины, единицы их измерения, формулы для нахождения.
Часть 2. Основные понятия.
1. Механические колебания.
Механические колебания – это движения, которые точно или приблизительно повторяются через одинаковые промежутки времени.
2. Параметры колебательного движения.
Смещение х – отклонение колеблющейся точки от положения равновесия. Единица измерения – 1 метр.
Амплитуда колебаний А – максимальноеотклонение колеблющейся точки от положения равновесия. Единица измерения – 1 метр.
Период колебаний T – минимальный интервал времени, за который происходит одно полное колебание, называется. Единица измерения – 1 секунда.
T=t/N
где t - время колебаний, N - количество колебаний, совершенных за это время.
По графику гармоническихколебаний можно определить период и амплитуду колебаний:
Частота колебаний ν – физическая величина, равная числу колебаний за единицу времени, показывает, сколько колебаний совершается за 1 с.Единица частоты – герц (Гц).
ν=N/t
Частота – величина, обратная периоду колебаний:
Циклическая частота ω – число колебаний за 2π секунды.
Частота колебаний ν связана с циклической частотой ω и периодом колебаний T соотношениями: 
Фаза гармонического процесса – величина, стоящая под знаком синуса или косинуса в уравнении гармонических колебаний φ = ωt + φ0. При t = 0 φ = φ0, поэтому φ0 называют начальной фазой.
3. Уравнение гармонического колебания.
Простейшим видом колебательного процесса являются простые гармонические колебания, которые описываются уравнением
x = xm cos (ωt + φ0)
x – смещение тела от положения равновесия
xm – амплитуда колебаний, то есть максимальное смещение от положения равновесия
ω – циклическая или круговая частота колебаний
t – время
4. Математический маятник.
Математический маятник - это тело небольших размеров, подвешенное на тонкой нерастяжимой нити, масса которой пренебрежимо мала по сравнению с массой тела.
5. Период колебаний математического маятника.
Период колебаний математического маятника:
Период колебаний математического маятника зависит отдлины нити и от ускорения свободного падения той местности, где установлен маятник.
6. Превращение энергии при механических колебаниях математического маятника.
При гармонических колебаниях происходит периодическое превращение кинетической энергии в потенциальную и наоборот. Если в колебательной системе отсутствует трение, то полная механическая энергия при механических колебаниях остается неизменной.
Для математического маятника полная механическая энергия равна:
При максимальном отклонении тела от положения равновесия его скорость, а следовательно, и кинетическая энергия равны нулю. В этом положении потенциальная энергия колеблющегося тела достигает максимального значения. В положении максимального отклонения полная энергия математического мятника равна потенциальной энергии тела, поднятого на высоту h:
Здесь hm – максимальная высота подъема маятника в поле тяготения Земли.
Когда тело при своем движении проходит через положение равновесия, его скорость максимальна, значит, в этот момент оно обладает максимальной кинетической энергией. Тело находится на высоте нулевого уровня, значит, в этот момент оно обладает нулевой потенциальной энергией. Увеличение кинетической энергии происходит за счет уменьшения потенциальной энергии.
При прохождении положения равновесия полная энергия равна кинетической энергии тела:
Тело проскакивает положение равновесия по закону инерции. При дальнейшем движении начинает увеличиваться потенциальная энергия за счет убыли кинетической энергии и т. д.
Здесь xm – максимальное значение отклонения маятника от положения равновесия, vm – максимальное значение его скорости.
7. Пружинный маятники.
Пружинный маятник - это груз некоторой массы m, прикрепленный к пружине жесткости k, второй конец которой закреплен неподвижно.
8. Период колебаний пружинного маятника.
Период T гармонических колебаний груза на пружине равен
Период колебаний пружинного маятника зависит от массы груза и от жесткости пружины.
9. Превращение энергии при механических колебаниях пружинного маятника.
При гармонических колебаниях происходит периодическое превращение кинетической энергии в потенциальную и наоборот. Если в колебательной системе отсутствует трение, то полная механическая энергия при механических колебаниях остается неизменной.
Для пружинного маятника полная механическая энергия равна:
При максимальном отклонении тела от положения равновесия его скорость, а следовательно, и кинетическая энергия обращаются в нуль. В этом положении потенциальная энергия колеблющегося тела достигает максимального значения. Для груза на пружине потенциальная энергия – это энергия упругих деформаций пружины, поэтому в положении максимального отклонения полная энергия мятника равна потенциальной энергии деформированной пружины:
Когда тело при своем движении проходит через положение равновесия, его скорость максимальна, значит, в этот момент оно обладает максимальной кинетической. Пружина при этом не деформирована, значит, в этот момент тело обладает нулевой потенциальной энергией. Увеличение кинетической энергии происходит за счет уменьшения потенциальной энергии.
При прохождении положения равновесия полная энергия равна кинетической энергии груза:
Тело проскакивает положение равновесия по закону инерции. При дальнейшем движении начинает увеличиваться потенциальная энергия за счет убыли кинетической энергии и т. д.
10. Механические волны.
11. Поперечные и продольные волны.
12. Понятие фронта и длины волны.
13. Свободные электромагнитные колебания в колебательном контуре.
14. Формула Томсона.
15. Электромагнитное поле и его распространение в пространстве в виде электромагнитных волн.
16. Переменный ток, его получение и параметры.
17. Уравнение переменного тока.
18. Действующие значения переменного тока и напряжения.
19. Активное сопротивление в цепи переменного тока.
20. Индуктивное сопротивление в цепи переменного тока.
21. Емкостное сопротивление в цепи переменного тока.
22. Закон Ома для цепи переменного тока.
23. Устройство и принцип действия однофазного трансформатора.
Вопросы для подготовки к зачету по теме "Физика атома и атомного ядра"
50. Модель атома по Резерфорду и по Бору. Происхождение спектров излучения и поглощения.
51. Виды спектров. Спектральный анализ.
52. Естественная радиоактивность. Свойства альфа-, бета- и гамма-излучений.
53. Строение атомного ядра.
54. Правила смещения при альфа- и бета-распадах.
55. Закон радиоактивного распада.
56. Изотопы.
57. Дефект массы ядра, энергия связи.
58. Радиоактивные излучения и их воздействие на живые организмы.
59. Деление тяжёлых ядер. Понятие цепной реакции деления тяжёлых ядер
60. Термоядерный синтез и условия его осуществления.
Ответы.
1. Модель атома по Резерфорду и по Бору. Происхождение спектров излучения и поглощения.
ответ
2. Виды спектров. Спектральный анализ.
ответ
3. Естественная радиоактивность. Свойства альфа-, бета- и гамма-излучений.
ответ
4. Строение атомного ядра.
ответ
5. Правила смещения при альфа- и бета-распадах.
ответ
6. Закон радиоактивного распада.
ответ
7. Изотопы.
ответ
8. Дефект массы ядра, энергия связи.
ответ
9. Радиоактивные излучения и их воздействие на живые организмы.
ответ
10. Деление тяжёлых ядер. Понятие цепной реакции деления тяжёлых ядер.
ответ
11. Термоядерный синтез и условия его осуществления.
ответ
Вопросы для подготовки к зачету по теме: "Волновая и квантовая оптика"
44. Законы отражения света и преломления света. Полное внутреннее отражение.
45. Интерференция света, её проявление и применение в технике.
46. Дифракция света. Дифракционная решётка. Уравнение дифракционной решётки.
47. Дисперсия света.
48. Давление света. Опыты П.Н. Лебедева.
49. Явление внешнего фотоэффекта. Законы А.Г. Столетова для внешнего фотоэффекта. Уравнение А. Эйнштейна для внешнего фотоэффекта.
Ответы.
Часть 1. Основные физические величины, единицы их измерения, формулы для нахождения.
Часть 2. Основные понятия.
1. Законы отражения света.
1. Луч падающий и луч отраженный лежат в одной плоскости с перпендикуляром к отражающей поверхности.
2. Угол отражения луча β равен углу его падения α (α = β).
3. Световые лучи обладают обратимостью.
2. Законы преломления света.
Преломление света – изменение направления распространения света при переходе из одной среды в другую.
Законы преломления света:
1. Падающий и преломленный лучи, а также перпендикуляр к границе раздела двух сред, восстановленный в точке падения луча, лежат в одной плоскости.
2. Отношение синуса угла падения α к синусу угла преломления γ есть величина, постоянная для двух данных сред:
Постоянную величину n называют относительным показателем преломления второй среды относительно первой.
3. Интерференция света, её проявление и применение в технике.
Интерференция волн – сложение в пространстве двух (или нескольких) волн, при котором в разных его точках получается усиление или ослабление результирующей волны. Для образования устойчивой интерференционной картины необходимы когерентные (согласованные) источники волн.
Когерентными называются волны, имеющие одинаковую частоту и постоянную разность фаз.
Интерференцией называется постоянное во времени явление взаимного усиления и ослабления колебаний в разных точках среды в результате наложения когерентных волн. В результате в пространстве образуется устойчивая картина чередования областей усиленных и ослабленных колебаний.
Радужная окраска крыльев бабочек, стрекоз, жуков, перьев птиц, перламутровых раковин - все это проявление интерференции в тонких пленках.
Явление интерференции света находит широкое применение в современной технике:
- для улучшения качества оптических приборов (просветление оптики);
- для получения хорошо отражающих покрытий, необходимых во многих отраслях оптики: для создания светофильтров, зеркал, просветляющих покрытий и др.;
- для изучения качества изготовления оптических деталей, измерения углов, исследования быстропротекающих процессов, происходящих в воздухе, обтекающем летательные аппараты, и т. д;
- при спектральном анализе для точного измерения расстояний и углов;
- в рефрактометрии, в задачах контроля качества поверхностей;
- на явлениях интерференции света основана голография.
Условия максимума и минимума
Если колебания вибраторов А и Б совпадают по фазе и имеют равные амплитуды, то очевидно, что результирующее смещение в точке С зависит от разности хода двух волн.
Условия максимума:
Если разность хода этих волн равна целому числу волн (т. е. четному числу полуволн)
Δd = kλ,, где k = 0, 1, 2, ..., то в точке наложения этих волн образуется интерференционный максимум.
Условие максимума: 
Амплитуда результирующего колебания А = 2x0.
Условие минимума:
Если разность хода этих волн равна нечетному числу полуволн, то это означает, что волны от вибраторов А и Б придут в точку С в противофазе и погасят друг друга: амплитуда результирующего колебания А = 0.
Условие минимума : 
Если Δd не равно целому числу полуволн, то 0 < А < 2х0.
4. Дифракция света.
Дифракция – явление отклонения волны от прямолинейного распространения при прохождении через малые отверстия и огибании волной малых препятствий.
Условие проявления дифракции: d < λ, где d – размер препятствия, λ - длина волны. Размеры препятствий (отверстий) должны быть меньше или соизмеримы с длиной волны.
5. Дифракционная решётка. Уравнение дифракционной решётки.
Дифракционная решетка – оптический прибор, представляющий собой большое число параллельных и очень близко расположенных узких щелей, которые пропускают или отражают свет.
Штрихи с определенным и постоянным для данной дифракционной решетки профилем повторяются через одинаковый промежуток d (период решетки). Способность дифракционной решетки раскладывать падающий на нее пучек света по длинам волн является ее основным свойством.
Различают отражательные и прозрачные дифракционные решетки. В современных приборах применяют в основном отражательные дифракционные решетки.
Уравнение дифракционной решетки.
d·sinφ=k·λ,
где k=0; ± 1; ± 2; ± 3;
d - период решетки,
φ - угол, под которым наблюдается максимуи
λ - длина волны.
Из условия максимума следует sinφ=(k·λ)/d .
6. Дисперсия света.
Дисперсия - зависимость показателя преломления света от частоты колебаний (или длины волны).
7. Давление света.
Давление света - давление, которое оказывает световое (и любое электромагнитное) излучение, падающее на поверхность тела, частиц.
Давление света согласно электродинамике Максвелла возникает из-за действия силы Лоренца на электроны среды, колеблющиеся под действием электрического поля электромагнитной волны. Под действием электрического поля волны, падающей на поверхность тела, например металла, свободный электрон движется в сторону, противоположную вектору Е. На движущийся электрон действует сила Лоренца , направленная в сторону распространения волны. Суммарная сила, действующая на электроны поверхности металла, и определяет силу светового давления.
Квантовая теория объясняет давление света как результат передачи фотонами своего импульса атомам или молекулам вещества при их поглощении. Фотоны, подобно частицам вещества, имеющим массу покоя, обладают импульсом. При поглощении их телом они передают ему свой импульс. Согласно закону сохранения импульса импульс тела становится равным импульсу поглощенных фотонов. Поэтому покоящееся тело приходит в движение. Изменение импульса тела означает согласно второму закону Ньютона, что на тело действует сила.
8. Опыты П.Н. Лебедева.
П.Н Лебедев в 1900 году измерил давление света на твердые тела, используя чувствительные крутильные весы. Прибор Лебедева состоял из очень легкого стерженька на тонкой стеклянной нити, по краям которого были приклеены легкие крылышки. Крылышки изготавливались из различных металлов и слюды с идентичными противоположными поверхностями. Весь прибор помещался в сосуд, откуда был выкачан воздух. Свет падал на крылышки, расположенные по одну сторону от стерженька. О значении давления можно было судить по углу закручивания нити.
9. Явление внешнего фотоэффекта.
Внешний фотоэффект - это явление вырывания электронов из вещества под действием падающего на него света.
10. Законы А.Г. Столетова для внешнего фотоэффекта.
Законы А.Г. Столетова для внешнего фотоэффекта:
- Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с увеличением частоты света ν и не зависит от его интенсивности. Число фотоэлектронов, вырываемых светом из катода за 1 с, прямо пропорционально интенсивности света.
- Кинетическая энергия фотоэлектронов не зависит от интенсивности падающего света, а зависит от его частоты.
- Для каждого вещества существует так называемая красная граница фотоэффекта, то есть наименьшая частота νmin, при которой еще возможен внешний фотоэффект.
- Фотоэффект практически безынерционен, фототок возникает мгновенно после начала освещения катода при условии, что частота света ν > νmin.
9. Уравнение А. Эйнштейна для внешнего фотоэффекта.
Энергия поглощенного кванта идет на работу выхода электрона из металла и на сообщение ему кинетической энергии.
hν - энергия кванта электромагнитного излучения
ν - частота электромагнитного излучения
Авых - работа выхода для данного вещества
- кинетическая энергия фотоэлектрона
1. Автомобиль трогается с места и движется с возрастающей скоростью прямолинейно. Какое направление имеет вектор ускорения?
А. ускорение равно 0
Б. Против направления движения автомобиля В. Ускорение не имеет направления
Г. По направлению движения автомобиля
2. Автомобиль тормозит на прямолинейном участке дороги. Какое направление имеет вектор ускорения?
А. ускорение равно 0
Б. Против направления движения автомобиля В. Ускорение не имеет направления
Г. По направлению движения автомобиля
3. Тело движется равномерно по окружности. Как изменится его центростремительное ускорение при увеличении скорости равномерного движения в 2 раза и уменьшении радиуса окружности в 4 раза?
А.увеличится в 2 раза Б.Увеличится в 16 раз В.не изменится Г.уменьшится в 8 раз
4 . Одинаков ли вес одного и того же тела на экваторе и на полюсе Земли?
А. одинаков
Б. Неодинаков, больше на экваторе
В. Неодинаков, меньше на экваторе
Г. Зимой больше на экваторе, летом меньше на экваторе
5. Единицей измерения какой физической величины является ньютон?
А. силы Б. Массы В. Работы Г. Энергии
6. Единицей измерения какой физической величины является килограмм?
А. силы Б. Массы В. Работы Г. Энергии
7. Тело движется прямолинейно с постоянной скоростью. Какое утверждение о равнодействующей всех приложенных к нему сил правильно?
А. не равна 0, постоянна по модулю и направлению
Б. не равна 0, постоянна по модулю, но не по направлению
В. не равна 0, постоянна по направлению, но не по модулю Г. Равна 0
8. Тело движется равноускоренно и прямолинейно. Какое утверждение о равнодействующей всех приложенных к нему сил правильно?
А. не равна 0, постоянна по модулю и направлению
Б. не равна 0, постоянна по модулю, но не по направлению
В. не равна 0, постоянна по направлению, но не по модулю Г. Равна 0
9. Равнодействующая всех сил, приложенных к телу массой 5 кг, равна 50 Н. Каково ускорение движения тела?
А.250 м/с² Б.10 м/с² В.0,1 м/с² Г.0,01 м/с²
10. Под действием силы 100 Н тело движется с ускорением 25 м/с². Какова масса тела?
А. 2 кг Б. 4 кг В. 0,5 кг Г. 40 кг
11. Автомобиль двигался со скоростью 10м/с, затем выключил двигатель и начал торможение с ускорением 2 м/с². Какой путь пройден автомобилем за 7 с с момента начала торможения?
12. Определите силу тяги ракетного двигателя, расходующего 500 кг горючего за 2 с. Скорость истечения газов 4 км/с.
А. 4 кН Б. 1 кН В. 4 МН Г. 1 МН
13. Камень массой 2 кг брошен вертикально вверх, его начальная кинетическая энергия 400 Дж. Какой будет его скорость на высоте 15 м?
14. Тело масой m движется со скоростью V. Каков импульс тела?
А. mV²/2 Б.mV В.mV/2 Г. 2mV
15. Человек массой 70 кг прыгнул с берега в неподвижную лодку на воде со скоростью
6 м/с. С какой скоростью станет двигаться по воде лодка вместе с человеком в первый момет после прыжка человека, если масса лодки 35 кг?
16. Тело масой m движется со скоростью V. Какова кинетическая энергия тела?
А. mV²/2 Б.mV В.mV/2 Г. 2mV
17. Как называется движение, при котором траектория движения тела повторяется через одинаковые промежутки времени?
А. поступательное Б. Равномерное
В. Свободное падение
Г. Механические колебания
18. Какова примерно самая низкая частота звука, слышимого человеком?
А. 2 Гц Б. 20 Гц В. 200 Гц Г. 20 000 Гц
19. Мальчик, качающийся на качелях, проходит положение равновесия 30 раз в минуту. Какова частота колебаний?
А. 30 Гц Б. 15 Гц В. 0,25 Гц Г. 0,5 Гц
20. Какова примерно скорость распространения звуковых волн в воздухе?
А. 30 м/с Б. 300 м/с В. 3000 м/с
Г. 300 000 000 м/с
21. По поверхности воды распространяется волна. Расстояние между ближайшими «горбом» и «впадиной» 2 м, между двумя ближайшими «горбами» 4 м, между двумя ближайшими «впадинами» 4 м. Какова длина волны?
А. 2 м Б. 4 м В. 6 м Г. 8 м Д. 10 м
22. Постройте график свободных колебаний с амплитудой 20 см и периодом колебаний 3с.
23. Как называается явление возникновения электрического тока в замкнутом контуре при изменении магнитного потока через контур?
А. явление намагничивания
Б. сила Ампера В. Сила Лоренца
Г. электромагнитная индукция
24. С какой силой действует однородное магнитное поле с индукцией 4 Тл на прямолинейный проводник длиной 20 см с током 10 А, расположенный перпендикулярно вектору магнитной индукции?
А. 0 Н Б. 800 Н В. 8 Н Г. 2 Н
25. Кто открыл явление электомагнитной индукции?
А. Эрстед Б. Кулон В. Фарадей Г. Максвелл
26. Чему равна магнитная индукция однородного магнитного поля, если на проводник, расположенный перпендикулярно вектору индукции, с током 10 А и длиной
40 см действует сила 8 Н?
А. 0,2 Тл Б. 2 Тл В. 20 Тл Г. 200 Тл
27. Кто предложил планетарную модель строения атома?
А. Томсон Б. Резерфорд
В. Беккерель Г.Ампер
28. Какой вид радиоактивного излучения наиболее опасен при внешнем облучении человека?
А. бета-излучение Б. Гамма-излучение
В. альфа-излучениие
Г. Все три одинаково опасны
29. За какое время свет распространяется от Солнца до Земли, расстояние между которыми 150 000 000 км?
30. Вычислите длину электромагнитной волны с частотой 102 МГц.
31. Определите количество нуклонов,протонов, нейтронов и заряд ядра лития 73Li, никеля 5928Ni .
32. Определите количество нуклонов,протонов, нейтронов и заряд ядра азота 147N, железа 5626Fe.