курсовые,контрольные,дипломы,рефераты
-------------------------------------------------------------------
.t =?t V=скорость u=фи μ=мю
sina=sin альфа siny=sinгамма
~ток=переменный ток
T ~тока — период переменного тока V ~тока — напряжение переменного тока
-------------------------------------------------------------------
1. Открытие МП. Магнитная индукция. Вихревой хар-р МП
МП обнаружил Х. Эрстед в 1819 г.
МП-особая форма материи, посредство которой осуществляется взаимодействие
между движущимися харяженными частицами или телами, обладающими магнитным моментом. МП порождается электрич.током. Индикатор МП-замкнутый контур малых размеров или простоянный магнит. МП — вихревое, т.к силовые линии МП замкнуты. МП изображается через магнитные силовые линии.
Плотность линий магнит.индукции характеризует значение магнитной индукции — B
B=Fl/IS [B]=H*м/А*м2 =Тл (Тесла)
Модуль магнитной индукции-отношение максимальн.вращаюшего момента, действующего на контру с током в МП к магнитному моменту этого контура. B=Mмах/pm
2. Напряженность МП. Закон Б-С-Л
МП в вакууме характеризуется напряженностью H
H=Bo/μo μo=4П*10-7 Гн/м Bo= μoH и Bo=B/ μ тогда B=μμoH – связь магнитной инд. И напряжен.
Закон Б-С-Л: .H=I.l*sina/4Пr2 + РИС 13.8 на стр.207
Напряженность поля, создава. Элементом тока, текущего по участку .l в точке, располож. На r прямопроп. Силе тока и длине проводника и обр.проп.квадрату расстояния.
3. Магнитные поля прямолин.проводника,кругового тока, соленоида
прямолин.пров: H=I/2Пr B==μμoI/2Пr
кругового тока: B=μμoH=μμoI/2r
соленоида H=In B=μμoIn n-число витков на ед.длины соленоида
4. Закон Ампера. Взаимодействие токов
Закон Ампера: F=BI.l*sina На проводник с током, помещен.в однород.МП индукции B действует сила, пропорц.длине отрезка .l , силе тока I и индукции МП B
a=угол между направлен.тока и ветрока B
Сила, с которой 1ый проводник действ.на 2ой пропорц.произведен.силы токов и обр.проп расстоянию между ними F21=μμoI1I2l/2Пd + РИС 13.11 на стр.210
Если проводники притягиваются — сила между ними отрицательная
5. Магнитный поток. Работа по перемещ.проводника с током в МП
Магнитный поток -физич.велиина, равная произведению проекции вектора магнитной индукции на площадь поверхности .Ф=Bn*.S=B.S*cosa a-угол между нормалью и B
Магнитный поток характеризует число линий магнитной индукции, проход.через данную поверхность. Магнитный поток через замкнутую поверхность=0
Изменить магнитный поток можно: 1)изменяя B 2)изменяя ориентацию контура отностительно B, т.е вращая контур в МП.
[.Ф]=Вб(вебер) 1Вб=1 Тл*м2
При движении проводника в МП соверх.работа .A=F.x=BIl.x
.A=IB.S=I.Ф Работа, совершаемая силами Ампера при движ.проводника с током в МП=произвед.силы тока на магнитный поток + РИС 13.13 на стр.212
6. Действие МП на движ.заряд. Сила Лоренца
Движущиеся эл.заряды создают вокруг себя МП. Сила, с которой поле действует на каждый заряд (Сила Лоренца): Fл=F/n=BQ * .l/.t * sina т.к .l/.t=V — средняя скорость заряда, то
Fл=BqV*sina a-угол между вектором V и B Сила лоренца направлена перпендикулярна V и B. 1) Если скорость заряда=0, то Fл=0 – МП не действует на заряд 2)Если a=0, то sina=0, Fл=0 - МП не действует на заряд + РИС 13.14 на стр.213
7. Удельный заряд. Магнитосфера Земли
Пропуская заряжен.частицы чере электрическое и магнитное поля, определяют их уд.заряд. mV2/2=Q(u1-u2), отсюда V=√2Q(u1-u2)/m Удельный заряд: Q/m=2(u1-u2)/R2B2
Приборы для разделения заряженных частиц по их уд.зар — масс-спетрографы
Магнитосфера-область околоземного пространства, свойсва и размеры которой определяются МП Земли и его взаимодействием с солнечным ветром.
Магнитосфера может удерживать заряж.частицы — они образуют радиационные пояса Земли.
8. Магнитные св-ва вещества. Природа диа-пара-ферромагнитизма
Магнетики-вещ-ва, способные намагничиваться во внешнем МП, т.е создавать свое собственное МП. Магнетики бывают слабомагнитные и сильномагнитные. К слабомагнитным относятся парамагнетики и диамагнетики. К сильномагнитным -ферромагнетики. Паромагнитные св-ва вещ-ва объясняются орбитальным движением электронов вокруг ядер атомов — создают собственное МП молекул. Парамагнетики: кислород, алюминий, патина. Для них μ зависит от температуры. У диамагнетиков μ не зависит от t'. Диамагнетики: золото,стекло,медь,мрамор,серебро,вода... Ферромагнетик состоит из множества самопроизвольно намагниченных обастей очень малых рамером — называются домены. + РИС 13.20 на стр.220 Ферромагнетики: железо,никиль,кобальт. Температура Кюри — t', при которой у ферромагнетика исчезают его ферромагнитные свойства — он становится паромагнетиком. Петля гистерезиса-замкнутая кривая индукции, которая образуется при периодическом перемагничивании ферромагнетика ~ током
9. Э-м индукция. Законы. Правило Ленца.
Э-м индукцию обнаружил Фарадей в 1831 г. Ток, возникающи при Э-м индукции-индукционный. Э-м индукция-возникновение индукционного МП в проводящем контуре, который либо перещается в постоянном МП, либо неподвижен в ~МП. Чем быстрее меняется число линий магнитной индукции-тем больше индукц.ток. Причина возникнов.инд.тока-изменен.магнитного потока. .Ф=Bn*.S N-кол-во витков
.Ф=B.S*cosa .Ф=NB.S*cosa I=.Ф/.t – cкорость изменения магнитного потока. Закон Фарадея: + РИС 14.1 на стр.227 ЭДС индукции в замкнутом контуре=по величине скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром, взятую с противоположным знаком.
ε=Аст/q ; Aст=Fл=Fл*l/q=BVl*sina
Правило Ленца: Возникающий в замкнутом контуре инд.ток своим МП противидействует тому изменению магнитного потока, которым был вызван или инд.ток всегда противодействует причине, вызвавшей его
Явление Э-м индукции-в основе работы электрич.генераторов
10. Понятие Э-м теории Максвелла. Вихревое эл.поле...
Cв-ва индуцированного электрич.поля: 1)с зарядом не связано 2)линии напряженности замкнуты, его называют вихревым 3)истоков индуцированного поля указать нельзя 4)работа индуцированного поля вдоль замкнутого пути=0 A=Q=I2*R*.t
5)индуцированное эл.поля возникает независимо от наличия замкнутого проволочного контура. Положение Максвелла: Сущность явления Э-м индукции заключается не столько в появлении индукционного тока, сколько в возникновении вихревого электрич.поля.
Вихревое эл.поле можно применять для ускорения заряженных частиц. Токи Фуко-короткозамкнутые индукц.токи, возникающ.в массивном проводнике с малым R, движущимся в МП. Эти токи нагревают проводник (используются в электропечах, счетчиках электроэнергии).
11. Самоинд.Индуктивность
Любой проводник,по котороу теч.эл.ток находится в собств.МП. Изменяя
его можно получить ЭДС индукции. Самоиндукция-возникновение ЭДС
индукц.в проводнике, по которому течет перем.ток
Индуктивность-физ.вел.,числ.=ЭДС самоинд,возник.в контуре при измен.
I на 1А за 1 с. L=εis .Δt/ΔI [L]=Гц Для удлин.соленоида: L=μμon2S/l
n=N/l – число витков на ед.длины. L=μμoN2S*l/l*l L=μμoN2V V-объем сол.
12. ЭНЕРГИЯ МП. ОБЪЕМНАЯ ПЛОТНОСТЬ ЭНЕРГИИ
Собств.энергия тока находится в МП, созданном проводником с током.
Wм=LI2/2 L=μμoN2V , то Wм= μμoN2VI2/2=μμoH2V/2-энергия МП солен.
Через магн.инд. Wм=μμoB2 V/2μ2μo2 =B2*V/2μμo
Энергия Э-м поля соленоида: W=Wэ+Wм=εεo E2*V/2 + μμoH2/2 *V
Объемная плотность энергии: ω=W/V ωм=μμoH/2=B2/2μμo
ωэ= εεo E2/2 + μμoH2/2
13. КОЛЕБ.ДВИЖ.ХАР-КА КОЛ.ДВ
Кол.дв-движ точно повтор.через равные промеж.времени
Полное колеб.-1 законченный цикл кол.дв. T-время 1 полного кол.
ν-число полных кол. В ед.врем. ν=1/T ω – кругов.частота — полные колем.
за время 2П ω=2Пν А-амитуда-макс.отклон.от равновесия.
Гармонич.кол.-колеб.движ.опис.по закону sin или cos S=Asin(ωot+uo)
Скор. кол.Vx=dS/dt=Aωot Vx=Vocosωot Ускор.ax=dV/dT=-Aωo2sinωot=-Vo2S
14. Свободные ЭМ колебания. Кол.контур.Превращ.энергии
Эм колеб-периодич.изменения зарядов,токов, напряжений.
Своб.кол-соверш. Без вн.воздействия-конденс.особожд.заряд
ωo2=1/LC wo=1/√LC T=2П/ωo =2П√LC По гарм.кол.изм.напряж,сила тока:
U=Q/C=Qo*Sin(ωot+uo)/C=Uo*Sin(ωot+uo)
I=dQ/dT=QoωoCos(ωot+uo)=Io(ωot+uo) При откл.ист.тока в цепи=ЭДС
самоинд. ε=-LdI/dT = q/C -LdI/dT=Q/C d2q/dt2+1Q/LC=0 1/LC=ωo2
d2q/dt2 + ωo2q=0 =>ток достиг.макс.знач,если Q(U)на обкл.конд.=0
Превр.энерг.:При зарядке конд-появл.эл.поле, энергия Wэ=CU2/2
При разрядке — МП Wм=LI2/2 В идеальном контуре CU2/2= LI2/2
Энергия заряж.конд.периодич. измен.по закону Wэ=Qo2sin2(ωot+uo)/2C
т.к ω2 =1/LC, то Wэ=ωo2LQo2 sin2(ωot+uo)/2 Wм=LIo2cos2(ωot+uo)/2 Io=Qoωo
Wм=ωo2 LQo2cos2(ωot+uo)/2 Полная энерг. Э-М поля: W=Wэ+Wм=ωo2 Lqo2/2
В ид.контуре суммарная энергия сохр, Э-м колебания незатухающие.
15. ЗАТУХАЮЩИЕ КОЛЕБАНИЯ...
В реальном кол.контуре есть R=0 => энергия в начале запасенная в контуре
расходуется на выделение тепла. A уменьш, колеб.затухают.
εis=U+IR (U-на конд. IR-на провод) εis=-Ld2q/dt2 U=q/C I=dq/dt
-Ld2q/dt2=q/C+dq/dt * R d2q/dt2 +R/L *dq/dt + 1/LC * q = 0
ωo2=1/LC ς=R/2L – коэф.затух. d2q/dt2 +2ς dq/dt + ωo2q=0
q=qme-ςt sin (ωt+ uo) ω=√ωo2 - ς2 = √ ωo2 -R2/4L
qt=qme-ςt =>А зат.кол уменьш.С теч.врем по экспоненциальному закону ωo > ς
Время релаксац.-промежуток времени, в теч.которого A зат.кол. Уменьш в e раз
τ=1/ς V затух.клеб в контуре характеризуется дискрементом затухания Θ
Θ=ln qt/q(t+T)=ςT + РИСУНОК ГЕНЕРАТОРА НА ТРАНЗИСТОРЕ
16. ВЫНУЖДЕННЫЕ Э-м КОЛЕБАНИЯ
-колебания,возник.под действ.внешн.переодич.измен.ЭДС
Чтоб в колеб.конт.возникли вынужд.колеб.надо подвести к нему внешн.период.
Изм.ЭДС или переме.напряжен.
L dI/dt + IR + Q/C = U0sin ωt (:L)=>dI/dt +RI/L +Q/LC=Uo/L * sin ωt
а т.к I=dQ/dt ω20=1/LC δ=R/2L то d2Q/dt2 + 2δ * dQ/dt + ω20Q = Uo/L * sin ωt
решение: Q=Q0 * sin (ωt + φ) =>вын.кол.Происх. С частотой=ω и= гармонич.
I в конт.: I=dQ/dt = ωQo * cos(ωt - φ) =>колебан.Q и I сдвинуты по ф. На п/2
Амплитуда и фаза: Qo=Uo/w*√R2+(wL-1/wC)2 tg φ=R/1/wC-wL
Резонанс-резкое +A, когда v вын.колеб->к v собств.кол.сист — wo РИС
17. ~ток. Генератор ~ тока
~ток-эл.ток, извен.со времен. Он - результат вынужд. Э-м колебаний.
Вынужд.колеб.созд. Генератором ~тока, работ.на электростанц.
S-площ.плоского.витка φ-угол между B и n (с векторами)
ф-магн.поток через S РИС
Ф=BS*cos φ ( φ=2П*υ*t) =>Ф=BScos2П*υ*t=BSωt
По закону Фарадея: ε=-.Ф/.t = -dФ/dt=-Ф' а т.к εi=-(BScosωt)=BSωsinωt =>
εm=BSω и εi=εm*sinωt ЭДС индукц. Максим. При sinωt=1, a=ωt=П/2
Мгновенное знач.~тока: I=εi/R=εo/R *sinωt Io=εo/R=BSw/R
I=Io*sinwt ε=εo*sinwt Колеб тока и эдс=по фазе РИС
T ~тока-промеж.времени, в теч.которого перемен.ЭДС соверш.1 полн.колеб.
V ~тока — число полных колеб, соверш. За 1 сек.
18. ЕМКОСТНОЕ И ИНДУКТИВНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ
U и Q на обклад.конд.измен.по закону: U=Uo*sinωt; Q=CU=CUo*sinωt а т.к I=dQ/dt
I=CωUo*sin (ωt + п/2)=Io*sin (ωt + п/2)=>~ток опереж.по фазе на П/2
Если цепь, в котор.включ.конденсатор, обл.сопротивлен Xc-емкостным, то
Io=Uo/Xc Емкостное r обр.проп.емкости и круговой частоте ~тока Xc=1/ωC
Ток возбуждает в катушке ЭДС самоиндукц: ε=-L*dI/dt dI/dt=ωIo*sin(ωt+п/2),
Uo=ωLIo, то ε=-ωLIo*sin(wt+п/2)=-Uo*sin(wt+п/2) U=Uo*sin(wt+П/2)
Закон ома для амплитуд.знач: Io=Uo/XL индуктивн.R пропор.индукт. и круг.част
XL=ωL XL и Xc-реактивные сопротивления 2РИС
19. ЗАКОН ОМА ДЛЯ ЭЛЕКТИЧ.ЦЕПИ ~ТОКА
Если эл.цепь сост. Из послед.соед. Активного R, емкости C и индуктивности L, то
полное напряжение можно найти из векторной диаграммы
значение угла φ зависит от соотношения UL и Uc
если UL=UC, то φ=0 -I и U = по фазе Значение Uo можно найти по т.Пифагора
Uo=√(U2R+(UL-Uc)2 Полное сопрот.:Z=√(R2+(wL-1/wC)2
Закон Ома для амплитуд.знач. Io и Uo: Io=Uo/√(R2+(wL-1/wc)2
Амплитуда силы ~тока пропорц.амплитуде напряжения и обр.проп.полному R цепи
Если индукт.R=емкостному, то в цепи-резонанс, закон Ома Io=Uo/R Полное R=
активному. Сила тока в цепи наибольшая и по фазе совпадает с напряж.
20. РАБОТА И МОЩНОСТЬ ~ТОКА
Мощн.пост тока: P=IU=I2R Мощность ~тока зависит еще и от сдвига фазы.
Между U и I т.е P=IU cos φ Еси φ=90', то cos φ=0 Мощность=0, незав.от U и I
Мгновен.мощность ~тока: Pt=IU=IoUosin2wt , а т.к sin2wt=1/2*(1-cos2wt),то
pt=IoUo(1-cos2wt) I,U-мгнов, Io, Uo-амплитуд. Работа за время T:
A=IoUo ?(1-cos2wt)dt , а т.к w=2П/Т, то A=IoUo?(1-cos4П/T *t)dt=IoUoT/2 [от 0 до T]
Aт=1/2 * Io Uo T Средняя мощность ~тока: Pcр=Aт/T=IoUo/2
Действующ.сила тока Iэф и действ. Uэф — такие I и U пост.тока, что при прохожд.
Которого по той же цепи а то же время выделяется кол-во теплоты, что и при
данном ~токе. МОЩНОСТЬ: P=Iэф Uэф=RI2эф=U2эф/R Iэф=Io/√2 Uэф=Uo/√2
ε=εo/√2 P=IUcosu Cosu характериз.потере E в цепи Надо стремится к + cosu
21. ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ~ТОКА. ТРАНСФОРМАТОР. ПЕРЕДАЧА И...
Трансформатор-выполненный из мягкого ферромагнетика сердечник
замкнутой формы, на котором 2 обмотки: первичная и вторичная
Концы первичной-вход, концы вторичной-выход(к потребителю_
Основа работы трансформ.явление Э-м индукции:на вход подается
~напряжение. В сердечнике возникает магнитный поток, пронизы-
выющий первичную и втор.обмотки.На них возникает ЭДС самоинд:
ε1=-N1 * dФ/dt ε2=-N1 * dФ/dt N1 и N2-число витков обмотки
U1=I1R1-ε1 = I1R1+N1 * dФ/dt U2=I2R1-ε2 = I2R2+N2 * dФ/dt
1) Холостой ход: ε1~U1 ε2~U2 => U1/U2 = N1/N2
P1=P2 I1U1=I2U2 U1/U2 = I2/I1 2)Втор.обмотка замкнута:
n=P2/P1=I2U2/I1U1 n(КПД) достигает 99%
Типы трансформат.: Автотрансформатор, ЛАТР, катушка Румкорфа
----
Производство электроэнергии — на 3-х типах станций: ТЭС, ГЭС, АЭС
Передавать ток низкого напряж невыгодно-большие потери в проводах
Ток низкого U подается на трансформатор, он преобр.его в высокое U
По линиям переходит к месту потреблен.Трансформ. преобр. U обратно
22. Э-М волны как своб. Вид материи. Э-м волны
Максвелл разработал теорию Э-м поля: ~электр.поле пораждает МП.
Энегрия Э-м поля — сумма энергий МП и эл.поля: W=Wэ+Wм
Плотность энергии: ω= ωэ+ωм=εεoE2 /2 + B2/2μμo
Э-м волны-распространяющееся в пространстве Э-м поле
Скорость волны: V=1/√εεoμμo В вакууме: c=1/√εoμo=3*108 м/c
Длина волны — расстояние, на которое перемещается Э-м
волна за время=одному периоду колебания: λ=c/V
Если волна переходит из вакуума в др.среду — длина волны и скорость
уменьшаются, а частота остается прежней: λ=c/v
Э-м волны — поперечные. Вектор магнитной индукции перпендикулярен
вектору напряженности и направлению распростран.волны
+РИСУНОК (16.3) СО СТРАНИЦЫ 270
Э-м волна монохроматич.-то E и B соверш.гарм.колеб с постоян.частотой
Свойства Э-м волн: поглащение,отражен,преломлен,интерференц,дифрац.
23. ОТКРЫТЫЙ КОЛЕБ.КОНТУР. СВОЙСТВА Э-м ВОЛН
Герц создал открыт.колеб.контур -ввел в закр.кол.контур искровой промежут.
Искра замыкала контур — совершалась серия Э-м колебаний
В этом кол.контуре ~электрич. поле существовало снаружи контура и было
затухающим (существовало сопротивление и Э-м волны теряди энергию)
Чтобы получить нехатух.колеб — нужно открыт.кол.контур соединить
с генератором на транзисторе +РИСУНОК (16.6) СО СТРАНИЦЫ 272
т.к v=1/T и T=2П√LC, то для повышен.частоты нужно уменьшать L и C
Свойства Э-м волн: поглащение,отражен,преломлен,интерференц,дифрац.
Все свойства Э-м волн совпадают со свойствами света. Свет=Э-м излучение
25. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАДИОСВЯЗИ. ИЗОБРЕТЕНИЕ РАДИО ПОПОВЫМ
Радиосвязь-передача информации с помощью радиоволн, охватывающих широ-
кий диапазон: частота от 3*104 до 3*1011 ; Длина волны от 0,0001 до 1000 м
Принцип радиосвязи: ~ток высокой частоты создается в передающ.антенне и
вызывает в пространстве быстроменяющееся Э-м поле. Достигая приемной
антенны, Э-м волна вызывает в ней ~ток той же частоты
Попов создал 1ый радиоприемник — на когерер действовали Э-м волны-
под влиянием Э-м волн металлич.опилки в когерере слипались и через
когерер шел ток (цепь замкнута). После этого, ток течет через реле, звонок
разрывает церь и приемник возвращается в первоначальное состояние
Радиопередатчик излучает незатух.колебаний высокой частоты.
Приемник принимает Э-м волны, входит в резонанс, детектор выделяет
НЧ колебания из моделируемых колебаний ВЧ.
25. Э-м природа света. V распространения света.
Оптика — изучает видимый свет и короткие Э-м волны
Геометрич.оптика на рассматривает вопросов о природе света, т.е
изучает отражение и преломление. Физич.оптика изуч.природу света.
Существовало 2 теории: Ньютон считал, что свет=поток частиц
Гюйгенс, что свет=волна, распространяющ. Со скоростью V=c/√εμ
Док-во теории Ньютона: преломление и отражение света
Док-во теории Гюйгенса: интерференция, дифракция, поляризация
Свет имеет корпускулярно-волновую природу!
Свет-Э-м излучение, воспринимаемое чел.глазом. Длина волны видимого
света от 0,38 до 0,76 мкм.
Фотометрия-раздел физ.оптики, изучающ.изменен Э-м излуч.оптич.диспазона
Майкельсон установил, что 1)Скорость света в вакууме больше,
чем в др.средах 2)Скорость света на зависит от скорости его источника
26. Световой поток. Сила света
1)Световой поток: Ф=PV Ф=IΩ [Ф]=Лм (люмен). Это мощность видимой части
излучения, распространяющегося внутри телесного угла. Оценивается по
действию этого излучения на норм.глаз.
1 люмен=сила света,испускаемая с поверхн.S=1/60000 м2 полного излуч.
в перпенд.направлении при t излучателся=tзатвер.платины при p=101325 Па
2) Сила света: I=Ф/Ω I=Ф/4П [I]=Кд (Кандела) Это свечение источ.видимого
излуч. В не котор.направл.
Точечный источник света-если его размеры принебрежимо малы по сравнен. С расст,
на котором оценивается его действие.
Ω=4Пср — угол, охватывающий все пространство вокруг ТИ.
Телесный угол-отношение площади поверхности, вырезанной на сфере конуса
с вершиной в т.О к квадрату радиуса сферу. [ Ω ] =ср
1ср=телесному углу с вершиной в центре сферы, вырезающему на поверхности
сферы S=S квадрату со стороной=R сферы.
27. .Законы освещ. Светимость звезд. Абсолютная звезд.велич
E=Ф/S [E]= лм/м2 = лк(люкс) 1люкс-освещен,созд.свет.потоком 1 люмен при
равномерном его распределении по S=1м2
1ый закон:освещен.в кажд.точке поверх,на которой перпен.падает свет, пропорц.
Силе света и обр.проп.квадрату расстояния до ист. E=I/R2
док-во: E=Ф/S=I Ω/4ПR2=I4П/4ПR2=I/R2
2ой закон: Освещен. Поверхн.,создав.|| лучами прямопроп.cos'у угла падения лучей
E=I/R2 * cosa док-во Ф=ES Ф=EoSo So=Scosa Ф=EoScosa ES=EoScosa E=Eocosa
т.к So перпен. No, Eo=I/R2
Звезд.велич: m=-2,5lgФ+C Если наблюдатель находится на R расстоянии, окружим
звезду сферой радиусом R, то Ф=L/S=L/4ПR2 m=-2,5lgL/4ПR2+C
Абсолютная зв.велич-зв.велич,которую имела бы звезда на R=10 ПК
M=-2,5lgL/4П100 + C -2,5lgL/4П100 + C + 2,5lgL/4ПR2 – C = -2,5lgL+2,5lg4П100+2,5lgL-
-2,5lg4ПR2 = 2,5lg4П+2,5lg100-2,5lg4П-2,5lgR2 = 2,5*2-2,5*2lgR=5-5lgR M=m-5lgR+5
28. Принцип Гюйгенса. Док-ва законов отражения
Принцип Гюйгенса:каждая точка среды,до которой вошло возмущение, сама становит-
ся источ.втор.волн. Законы отраж:1)Падающ.луч,отражен.луч и перпен,восставленный
в .падения луча к границе 2х сред, лежат в 1 плоскости. 2)a=b
док-во: плоская волна,огранич.лучами АO и BC падает на гран.разд.2х сред MM'
Угол паден-угол a между перпенд. NN1 и падающим лучом AO к поверхности MM'
Фронт волны OC достигнет MM' в .О. Когда луч BC придет в .D, около .О возникнит
сферическая волна радиуса OF=CD. Построим огибающую DF вторичных сферических
волн. Она=касательной,провед.из .D к полусфере в точке O и к любой другой полусфере.
т.е касательная DF=фронт плоской отраженной волны. Луч, отраженный в .O, пойдет
отратно под углом b и перпендик. Фронту волны DF. OFD и OCD имеют
равные катеты OF=CD и общ.гипотенузу OD. т.е угол FDO=углуCOD =>а=b чтд
29. Док-ва законов преломления. Физ.смысл n. Полное отражение.
Законы преломл.:1)Падающ.луч,преломленный.луч и перпен,восставленный
в .падения луча к границе 2х сред, лежат в 1 плоскости. 2)отнош sin угла падения
к sin угла преломл=пост.велич.для данн.2х сред. sina/siny=n
док-во: Свет.волна,огранич.AO и BC(||ы| имеет скорость света в среде V1 во второй V2
Фронт волны JC достигает раздела 2х сред в .O. Около .O будет распростр.сферич.волна
со скоростью V2. Расстнояние CD свет пройдет за t=CD/V1 Во 2ой среде OF=V2t
Построим касательн.DF, исход.их .D к сфере OE=OF=V2t. Угол y = дополняющий до 90' углов
AOC и NOD, поэтому угол COD=a. Рассмотрим ODF и N1OF. Эти углы= как углы со взаимно
перпендик.сторонами, а угол N1OF-угол y. У треуг.OCD и ODF OD-общая. То CD=OSsina
OF=ODsiny CD/OF=sina/siny т.к CD=V1t OF=V2t, то CD/OF=V1/V2. Приравнивая,
sina/siny=V1/V2=n
Полное отражен.когда свет распр.из более плотной в менее. sina/siny=n2/n1 n2=1(возд)
sina/siny=1/n1 sin90'=1 sinao=1/n1 При a>ao преломлен.НВ = полное отражен.
N-относит.показат.преломл-пок.прелом.2ой среды относит.1ой. Физсмысл:n-отношен.
Скоростей света в средах на границе между которыми происходит преломление.
n=V1/V2 т.к V1=c/n1 V2=c/n2 n=cn2/n1c=n2/n1 n1=c/V1 n2=c/V2-абс.пок.прел.
30. Интерференция.Когерентность.Монохроматичность
Интерференция-явление взаимного усиления и ослабл.колебан.
в разных точках среды,в рез-те наложен.когерентных волн
Принцип суперпозиц.:напряженность электрич(магнитного)поля
2х свет.волн, прох.через 1 точку,равна векторн.сумме эл(магн.)полей
каждой из вол в отдельн.: Амплитуда при слож.плоских когер.волн:
A2=A12+A22+2A1A2 * cos(u2-u1). Услов.MAX:б=2k(λ/2)=kλ
Услов.MIN:б=(2k+1) λ/2(нечет.число полуволн)
Монохроматич.волны-волны одной определен.частоты(дл.волны) и
пост.амплитуды
31. Дифракция света. На щели в || лучах
Дифракция-огибание волнами краев препятствий, размеры которых
~с длиной волны. Дифр.реш-совокупн.big числа узких щелей,
разд.непрозр.промеж. Формула дифр.реш:dsina=kλ (k=порядок MAX)
Для определ.рез-та дифр. В точке пространства-разбить волн.поверх
на отдельн.участки — зоны Френеля
Пусть на узкую щель, располож.на преграде MN, падает монохр.волна
Щель можно рассматр как множест.точечных когерентных источн.света.
Линза соберет лучит в F. Сюда они придут в одинак.фазе+усилят др.др.
Лучи, идущ.под углом a,линза собер.в P. Проведем перпенд AC к напр.
распростр.вторич.волн. Между лучами, идущих от A и B, обр.разн.хода
BC=asina. Отложим отрезк=половине λ на BC=б. Через эти точки провед.
Плоскости,||AC. Число зон зависит от λ и a. Четное число=MIN
Условие MIN asina=kλ Условие MAX BC=(2k+1)λ/2
32. Дисперсия. Цвета тел. Виды спектров
дисперсия-зависим. от λ скорости света в веществе, т.е показат.преломл.
Абсол.пок.прел: n=c/V; nф=C/Vф ; nк=c/Vк ; nфVф=nкVк nф/nк=Vк/Vф
т.к Vк>Vф, то nф>nк для одной среды. νф>νк λк> λф
При перех.в др.среду V и λ изменяется ν=const
Спектры: непрерывный, линейчатые, полосатые. Спектр излуч-совокупн
ν( λ),содерж в данном вещ-ве
Цвета тел обусловл. его окраской, свойствами поверх, св-ми ист.света.
Цвет тела объясняется теми цветами, которое оно отражает
33. Спектр.анализ. Фраунбофер.линии. Эффект Доплера-Физо
Спектр.анализ-исследов хим.сост.вещ-ва по спектру испуск&поглащен.
Фраунгоферовы линии — темные полосы в спектре звезд (вещ-ва в
атомосфере сами поглащают характерные для него лучи)
Приборы: спектроскоп (столик с призм, 2 линзы, трубки).Лучи станов.||
в линзе, затем-преломляются призмой и видны в выходе. Монохроматор-
выделяет пучек монохроматич.лучей.
Эффект Д-Ф если ист.света и приемник сближ-линии смещены к красному
34. Э-м волны в различных... \название:длина волны:частота///
Радиоволны: 103-10-4: 3*105-3*1012
ИК: 5*10-4-8*10-7:6*1011-3,75*1014
Видимое:8*10-7-4*10-7:3,75*1014-7,5*1014
УФ: 4*10-7-10-9:7,5*1014-3*1017
Рентген:менее 6*10-12: более 5*1019
Закон Мозли: частота спектров возраст.с увелич.порядков.номера элемента
35. Тепловое излучение.Закон Кирхгофа. Стефана. Вина
Хар-ки тепл.изл: 1)поток излуч: Фс=W/t [Ф]=Дж/с
2)Энергетич.счетимость Rc=Ф/S [Rc]=Вт/м2
3)Спектральн.плотн.энергетич.свет.:Гл=.Rc/.λ [Гл]=Вт/м2*м=Вт/М3
4)Коэф.поглощ α=Фе'/Фе 5)Коэф.погл.для дан.интер.длин волн α1=.Ф'еλ/.Феλ
Закон Кирхгофа: rλ1/αλ1 =rλ2/αλ2 = f(λ, T)
Закон Стефана:Rc=δT4 ; δ=5,67*10-8 Вт/м2*К4 Закон Вина:λ=с'/T ; c'=2,898*10-3 м*К
36. Квантовая гипотеза Планка. Квант.природа света. Фотоны
E=hν – энергия Планка h=6,63*10-34 Дж*с ω=2Пν =>E=hω h=1,06*10-34 Дж*с
Энергия Эйнштейна: E=mc2 и E=hν m=hν/c2 λ=c/ν, то m=h/ν*c
импульс фотона: p=mc p=hν/c2 *c =hv/c или p=h/ λ ; чем больше λ, тем больше p
37. Внешн.фотоэффект.Законы Столетова
Фотоэлектрич.эффект-вырывание e' из атомов или молекул под действием света
Внешний-если e' вылетает за пределы вещ-ва, внутренний-остается
Законы фотоэфф: 1)Max Eк фотоэлектронов линейно возрастает с увелич. ν света
и не зависит от интенсивн.свет.волны 2)существует min ν или max λ свет.волны,
при которой возможен фотоэфф.(красн.граница) 3)Кол-во e', вырываемых светом
из катода за 1 сек прямопроп.поглощаемой за это время энергии свет.волны
Ф1>Ф2 Iн=kФ k-фоточувствит.освещ.пластны +2РИС
Сила тока насыщен.-возник.при освещ.монохром.светом, пропорц.световому
потоку, падающ.на катод. eUз=me*V2e/2 , отсюда Ve=√2еUз/me
e=1,6*10-19 Кл me=9,1*10-31 кг
38. Уравнение Эйнштейна...Внутр.фотоэффект
Эйнштейн установил: 1)свет имеет прерывист.структуру 2)излуч.порция света сохр.
Свою индивид. 3)поглотится может только вся порция 4)интенсивность света опред.
Число e', выбившихся из Me 5)Скорость e' опр-я только ν 6)Для каждого Me есть
красная граница фотоэф. Работы для выбивания e': Авых=hνmin ; ν=с/ λ, то Aвых=...
E кванта идет на вырыван. E' с катода и на сообщен.ему Eк me=9,1*10-31 кг
Осн.ур-е Эйнштейна: hν=Aвых+me*V2e/2 или hν=hνmin+eUз e=1,6*10-19 Кл
Внутр.фотоэф-под действ.света электропроводим. Вещ-в увелич.(free носители)
e' нужно сообщеть E, чтоб перевести его в зону проводимости 1эВ=1,6*10-19 Дж
Мехнанизм фотопровод:при освещ.поверх.фотопроводника,фотон отдает E
валентным e'
При освещ.поверхн, для которой hν 39. Эффект Комптона. Давление света. Хим.действ.света. Фотоэфф-взаимод.гамма кванта с вещ-вом, когда γ квант исчезает и передает свою E и p электронам и атомам. Фотоэф. Невозможен на free e' Падающ.волна частотой ν вызывает вынужд.колеб e' той же частоты Эти e' излучают вторичные Э-м волны с ν=ν'=рассеянное излучение Угол рассеивания = Θ λ рассеян.излуч= λ'=c/v' ,т.к v' Закон сохр.E для фотона: hv+Eo=hv'+E Eo=moc2 Закон сохр.импульса для фотона: p+0=p'+pe ; p=hv/c ; p'=hv'/c ; p=h/ λ ; p=h/ λ' Измен. λ рассеян.из: .λ= λ'- λ=2 λк sin2 Θ/2 .λ завис.от Θ, не зав.от λ пад.вещ-ва λк=h/me*c λк=6,63*10-34/9,1*10-3 * 3*108 = 2,4*10-10 — Комптоновская λ электрона e',на котором рассеив.γ квант получ E=разности E падающ.и рассеив.квантов .E=hv-hv' поглощ.света .p=mV отражен .p=2mV .p=p2-p1=mV-(-mV)=2mV Лебедев: 1)падающ.пучок света произв.давлен. Как на отраж,так и на погл.вещ-ва 2)давлен.света прямопроп.энергии падающ.света на ед.площади в ед.времени Давление света: p=Ee*(1+ρ)/c Ee-энергетич.освещ.поверхн. Ρ-коэф.отраж.света пусть на поверх S падает n фотонов, то ρN-отразится, (1- ρ)N-поглотится p фотона: hv/c, то hvN/c - hvρN/c -импульс поглощ.фотонов 2hv/c * ρN - импулься отражен.фотонов 2hv/c * ρN + hvN/c - hvρN/c = hvρN + hvN/c = hvN/c * ( ρ+1)-полный импульс Свет.давлен: p=p/S = hvN/cS * ( ρ+1) p=Ee/c * ( ρ+1) 40. МОДЕЛИ АТОМОВ РЕЗЕРФОРДА И БОРА. ПОСТУЛАТЫ БОРА. Резерфорд предложил планетарную модель строения атома: весь + заряд и масса атома-в ядре, вокруг него движутся e. Однако по моделе Резерфда, e через некоторое время должен упасть на ядро, чего не должно быть. Бор ввел идеи квантовой теории в модель Резерф. 2 положения Бора: 1)e могут двигаться в атоме только по опред.орбитам,находясь на которых, они,несмотря на наличие у них a, не излучают. 2)Атом излуч.или поглощ. квант Э-м энергии при переходе e из одного стационарного состоян.в другое Орбиты e опр-я условием: meVnrn=nh/2П На e со стороны ядра действ.кулун.сила (1)mV2/rn=1/4Пεo* e2/rn2 Правило квантования: meVnrn=nh/2П, отсюда Vn=nh/2Пrnme Подставим это в (1):m*n2 h2/rn4П2rn2me2 = e2/4Пεorn2 отсюда, rn=n2 * h2εo/mee2 если n=1,то rб=0,528*10-10=R Бор.орб.-MIN расст,до которого e может прибл.к ядру 41. УРОВНИ E В АТОМЕ. ЛИНЕЙЧАТЫЕ СПКТРЫ (3)Полная E атома=Eк+Eп Eк=mV2/2 (2)meVn2/rn=1/4Пεo* e2/rn2 Найдем отсюда Vn2: Vn2=e2/4Пεo rn me Подставим в (2): Eк=me* e2/4Пεo rn me2 = e2/8Пεo rn ;Eп=-1/4Пεo * e2/rn Подставим в (3):E=e2/8Пεo rn - e2/4Пεo rn = e2/8Пεo rn - 2e2/8Пεo rn = -e2/ 8Пεorn E на любом энергетич.уровне: -e2/ 8Пεorn = -e2*П*me*e2/ 8Пεon2*h2*εo = -me*e4/8h2εo2n2 En=-1/n2 * me*e4/8εo2h2 ЛИНЕЙЧАТЫЕ СПЕКТРЫ:При переходе e с одного энерг.уровня на другой, выделяется или поглощ.квант E: hv=E2-E1 ; E2= -1/n2 * me*e4/8h2εo2 ; E1= -1/n2 * me*e4/8h2εo2 , то hv=me*e4/8εo2h2 * (1/n12 - 1/n22),то v=me*e4/8εo2h3 * (1/n12 - 1/n22) -формула Байлера R= me*e4/8εo2h3 – постоянная Ридберга = 3,29*1015 (4)v=R(1/n12 - 1/n22) ; v=c/λ – подст.в(4): λ=с/R(1/n12 - 1/n22) ,то 1/λ = R(1/n12 - 1/n22)/c 1/λ =1,097 * 107(1/n12 - 1/n22) ; n=1-серия Лаймана,n=2-серия Баймера,n=3-Пашема 42. ЕСТЕСТВЕННАЯ РАДИОАКТИВНОСТЬ. ЗАКОН РАДИОАКТИВ.РАСПАДА Естеств.радиоактивн-самопроизвольное превращение атомных ядер неустойчивых изотопов в устойчивые, при этом — испускание частиц и излучение энергии Закон радиоактивного распада: N=Noe-λt e~2,72 Период полураспада-время, за которое начальн. число атомов радиоакт. вещ-ва уменьш.в 2 р. T1/2=0,693/λ Активность радиоактивного вещ-ва — число распадов ядер за 1 с (в СИ: Беккерель) Постоянная радиоактивного вещ-ва — вероятность распада каждого отдельного атома за секунду (λ) T=1/λ — среднее время жизни радиоакт. изотопа 43. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ РЕГИСТРАЦИИ...БИОЛОГ.ДЕЙСТВИЕ... Методы: 1)Газоразр.счетчик Гейгера (регистрир. Бета-излуч, альфа — нет) Состоит из: стеклян.трубка, внутри-метал.слой=катод, тонкая метал.нить-анод Газ аргон. Основа работы-ударная ионизация. 2)Камера Вильсона. Состоит из герметич.закрытого сосуда, поршня, пары воды/спирта, близкие к насыщен. Основа работы-конденсация перенасыщен.пара на ионах, с образован. Капелек воды. Эти ионы создают трек. 3)Пузырьковая камера. Состоит из камеры с поршнем, жидкого водорода/пропана, высокое давленик, предохраняющ.жидкость от закипания,t жидкости >t кипен. При pатм. Основа работы-частица создает ионы, на которых возникают пузырьки пара. 4)Толстослойная фотоэмульсия. Основа работы-частица отрывает e отдельных атомов брома. Эффект Вавилова-Черенкова:e, движущийся со скроростью Ue, обгоняет свое собственное Э-м поле и начинает им тормозиться. Биолог.действие: альфа-частицы проникают в кожу чел-ка на несколько микрометров и задерж. Бета-частицы-на несколько миллиметров и поглощаются. Гамма частицы-не задерж. Экспозиционная доза излучения-мера ионизации воздуха под действием данного излучения. В СИ (Кл/кг) Биологическая доза облучения: Dб=kDo для гамма-лучей,e, рентген.лучей, k=1 для медлен.нейтронов, k=5, для быстрых нейтр, и альфа частиц, k=10 44. СТРОЕНИЕ АТОМНОГО ЯДРА. ДЕФЕКТ МАССЫ. ЭНЕРГИЯ СВЯЗИ В 1932 году ученым Д.Д. Иваненко предоложил протонно-нейтронную модель атома: ядро состоит из протонов и нейтронов. Массовое число-сумма нейтронов и протонов: A=N+Z У всех хим.элементов есть изотопы, т.е ядра, имеющие один и тот же Z при разл. A Физич.свойства изотопов отличны от стабильных элементов. Радиус атомных ядер=линейные размеры области, где действуют яд.силы. Энергия связи ядра — энергия, которая нужна для расщепления ядра на нуклоны. Ecв=.mc2 Дефект массы-разность между суммой масс протонов и нейтр. И массой составленного из них ядра: .m=Zmp + Nmn – Мя ; Мя Удельная энергия связи-энергия, приходящ.на 1 нуклон: .Eуд=.Eсв/A 45. ЯДЕРНЫЕ СИЛЫ. ПРАВИЛА СМЕЩЕНИЯ. Св-ва яд.сил: 1)=сила притяж 2)короткодейств.силы 3)св-ва зарядовой независимостью 4)не центральные 5)обладают св-ми насыщения. Правила смещения: 1)альфа распад: на 2 клетки влево по табл.Менд: azX-> A-4Z-2Y + α + (hv) ,т.е альфа распад уменьшает число ядра на 4, а заряд — на 2 2) бета-распад: на 1 клетку вправо: AZX-> AZ+1Y+0-1e т.е массовое число ядра не изменяется. Вместе с e, из ядра вылетает еще одна частица — нейтрино. Она не имеет заряда и массы покоя, но имеет спин, равный спину e +- ½ Распределение E между e и нейтрино: Eбета=Ev=Emax При прохожд. Бета-частиц через вещ-во, они теряют свою T на ионизацию и тормоз.излуч. 47. Виды космич.излучения. Эл.частицы, их классификация космич.излучение бывет первичным и вторичным. Первичное-галактическое проис- хождение. Энергия частич — 1010 Эв. Более 90% первичного излучения=протоны. Вторичное изл-когда первичные частицы сталкиваются с ядрами атомов в слоях атмосферы Земли. С.Пауэлл открыл особые частицы — Пионы. Они образуются, когда первичное излуч.взаимодействует с атомными ядрами. В 1900 г. Планк открыл фотоны (его масса=0, он может существ. только в движении.) Резерфорд открыл протон(1911 г.). Андерсон открыл позитрон-в составе космич.лучей В 1932 г. открыт нейтрон, в 1931-1935 открыт нейтрино. Андерсон и Ниддермейер открыли мюоны, Пауэлл-П-мезоны. Открты резонансы-частицы с очень малым времен. Жизни. Каждой элем.частицы соответствует свою античастицы-заряд противипол.знака 4 типа взаимодейств.частиц: сильное,слабое,Э-м,гравитационное. Хар-ки эл.частиц: масса,спин,электр.заряд,время жизни. Частицы делятся на лептоны(легкие),мезоны (средние),барионы(тяжелые). В 1964 г. открыты Кварки-из них состоят все мезоны и барионы. 48. Ядерные реакции. Деление тяжелых атомных ядер. Упр.цеп.реакция Яд.реакции — превращение атомных ядер при из взаимодействии друг с другом и с ядерными частицами.Экзотермические-выделение энергии. Эндотерм.-поглощение. A+a->C->B+b C – новое ядро, b+B- продукты реакции. Первая ядерная реация: 147N+42a->189F->178O+11p Ядерные реакции классифицируются: 1)по E вызывающих их частиц 2)по виду участвующих в них ядер 3)по природе бобмардирующ.частиц 4)по характеру ядерных превращений. В 1932 г. -доказано существование в ядре нейтронов 94Be+42a->146C+10n Нейтрон радиоактивен. Период его полураспада 12 мин. Искусственная радиоактивность-при добавлении в легкие ядра избыточных нейтронов. AzX->AZ-1Y+0-1e+v – происходит бета радиоактивность. При бомбардировке урана(U) происходит деление его ядер на 2 осколка+выделение энергии. Если кулоновские силы отталкивания между протонами<ядерных сил — ядро излучит квант или нейтрон и на распадется. Если силы отт.>ядерных сил — ядро разделится на 2 части. + из ядра вылетают 2-3 нейтронов. Осколки радиоактивны. Управляемая Цепная яд.реакция-в яд. Реакторах. Топливо-Уран 235. Коэффициент размножения нейтронов: k=Ni/Ni-1 49. Термояд.синтез Это получении энергии при слиянии легкия ядер в тяжелые. Для реакций нужна большая T. В рез-те слияния — выделение энергии. Водородная бомба: 31H+21H->42He+10n. Проблема- получить высокую T и удержать ее до 1/10 с. 50. Строение Солнца и звезд. Основа — термояд.реакции. Топливо-Водород и гелий. Солнце состоит из: зоная яд.реакц., зона переноса энергии излучением, Фотосфера,Хромосфера,корона. 4 ядра водорода превращаются в 1 ядро гелия: 11H+11H->21H+01e+v 21H+11H->32He+y Протон-протонный цикл -> 32He+32He->42He+211H +РИС НА СТР.418 51. Наша звездная система-Галактика... Млечный путь-светлая серебристая полоска на небе. Ядро-гигантское шаровое скопление. T обращения Солнца вокруг ядра Галактики-200 млн.лет Скорость=220 Км/с Виды галактик:спиральное,эллиптическое,чечевицеобразные,иглообразные,неправильные Радиогалактики-излучают радиоизл. Квазары-излучают Э-м излуч. Закон Хаббла: V=HR H=50-80 км c-1 Мпс-1
Copyright (c) 2024 Stud-Baza.ru Рефераты, контрольные, курсовые, дипломные работы.