Понятие об инерциальных и неинерциальных системах отсчета.
Инерциальная система отсчета- система, в которой всякое тело бесконечно удалено от других тел и не испытывает ускорения. Она должна быть условно неподвижной или движущейся равномерно и прямолинейно. Неинерциальная система отсчета- система отсчета, которая движется ускоренно относительно какой-то другой, инерциальной системы.
2Электрический ток в электролитах.
Электролитами являются растворы солей, кислот и щелочей. Заряженные частицы образуются в результате электролитической диссоциации. Молекулы растворяемых веществ распадаются на ионы. В отсутствии внешнего электрического поля все частицы находятся в хаотическом тепловом движении. Если ионы находятся во внешнем поле, то начинается их упорядоченное движение двумя встречными потоками: положительные ионы устремляются к катоду, отрицательные- к аноду. Суммарный ток через раствор складывается из обоих потоков.
Закон электролиза (закон Фарадея).
Электролиз- процесс выделения вещества на электродах и его перехода с одного на другой. Первый закон Фарадея: масса вещества, выделившегося при электролизе, пропорциональна суммарному заряду всех ионов, прошедших через электролит. m=kDq=kIDt, где k- электрохимический эквивалент вещества. Второй закон Фарадея устанавливает связь между химическим и электрохимическим эквивалентами вещества: k=M/FZ, где M- молярная масса вещества, Z- валентность вещества, F- постоянная Фарадея. F=9,65 104 Кл/моль.
Определение заряда электрона формулу m=M/neNa*IDt можно использовать для определения заряда e. e=M/mn*I Dt.
Принцип относительности Тело находиться в состоянии покоя (отностительно Земли), если действие на него других тел скомпенсированы. В классической механике u, путь , движение относительны. Если по отношению к одной системе отсчёта тело покоится, то относительно других тел С.О. тело может двигаться это приводит к одному из основных законов механики 1 закону Ньютона.
Инерция- это явление сохранения u тела, если на него не действуют другие тела или действия этих тел скомпенсированы.
ИСО- это С.О., которые либо покоится либо движется прямолинейно и равномерно(Земля вокруг Солнца).
НИСО-это С.О. , кот. Движется с ускорением.
Классическая механика справедлива для u<<c
u, путь, покой, движение – относительны; m, длина тела, время – абсолютны. Принцип относительности Галилея. Никакими механическими опытами, проведенными внутри данной системы отсчета, нельзя установить, находится ли данная система в покое или равномерно прямолинейно движется. СТО- все законы механики протекают совершенно одинаково в любой НСО. Это новое учение о пространстве и времени, пришедшее на смену клас. Представлениям в физике. Создана Эйнштейном: 1 постулат: “постулат относительности все законы визики протекают совершенно одинаково в любой ИСО. 2 Скорость света в вакууме одинакова для всех ИСО. Она не зависит ни от источника, ни от скорости приемника светового сигнала. Следствия СТО (справедливы для тех, u =с )1) уменьшение длины.2)увеличение m.3)замедление t. Причиной несамостоятельности клас. представлений о пр-ве и t явл. Неправильное представление о возможности мгновенной передачи взаимодействий и сигналов из одной точки пр-ва другую.
Билет № 5
1. Действие одного тела на другое, действие кот. Вызывает ускорение, назыв. силой. Сила определяет а, а не u. Это значит, что сила не есть причина движения. Сила – это величина изменения движения, т.е. изменения u движения. Различные опыты показывают, что если на разные тела действуют одна и таже сила, то величина, равная произведению m тела на его a, остаётся одной и той же. Это и позволило Ньютону сформулировать важнейший закон движения, называемый 2 з-м Ньютона. Второй закон Ньютона.
Второй закон Ньютона – основной закон динамики. Этот закон выполняется только в инерциальных системах отсчета. Приступая к формулировке второго закона, следует вспомнить, что в динамике вводятся две новые физические величины – масса тела m и сила а также способы их измерения. Первая из этих величин – масса m – является количественной характеристикой инертных свойств тела. Она показывает, как тело реагирует на внешнее воздействие. Вторая – сила – является количественной мерой действия одного тела на другое. Второй закон Ньютона – это фундаментальный закон природы; он является обобщением опытных фактов, которые можно разделить на две категории: 1)Если на тела разной массы подействовать одинаковой силой, то ускорения, приобретаемые телами, оказываются обратно пропорциональными массам: 2)Если силами разной величины подействовать на одно и то же тело, то ускорения тела оказываются прямо пропорциональными приложенным силам: Обобщая подобные наблюдения, Ньютон сформулировал основной закон динамики: Сила, действующая на тело, равна произведению массы тела на сообщаемое этой силой ускорение. Это и есть второй закон Ньютона. Он позволяет вычислить ускорение тела, если известна его масса m и действующая на тело сила : В Международной системе (СИ) за единицу силы принимается сила, которая телу массой 1 кг сообщает ускорение 1 м/с2. Эта единица называется ньютоном (Н). Ее принимают в СИ за эталон силы. Если на тело одновременно действуют несколько сил (например, и то под силой в формуле, выражающей второй закон Ньютона, нужно понимать равнодействующую всех сил
Ускорение, сообщенное телу, прямо пропорционально силе, действующей на тело, и обратно пропорционально массе тела.F=am.
На тело может действовать несколько сил. Сила, равная геом. Сумме всех приложенных к телу сил назыв. результирующей силой. 1 Н- сила, вызывающая единичное ускорение единичной массы. [Н]=[кг м/с2]
Сложение сил.
Силы складываются по правилу сложения векторов (следствие опыта). Сила, равная геометрической сумме всех приложенных к телу сил, называется равнодействующей или результирующей.
2Электрический ток в газах.
В обычном состоянии газы не проводят электрический ток, так как в газе нет свободных заряженных частиц. Чтобы газ стал проводящим, в нем создают заряженные частицы. Заряд ионов газа бывает маленьким, а масса- большая, Þ законы Фарадея не выполняются, закон Ома не выполняется при протекании тока по газу.
Самостоятельный и несамостоятельный разряды.
Если постепенно увеличивать напряжение на электродах, то сила тока вначале растет до определенного момента, а затем ток остается постоянным. Такой ток называется током насыщения. На этом участке существует несамостоятельный разряд (так как при отключении ионизатора ток прекращается). Но начиная с некоторого напряжения сила тока снова начинает расти, в газе появляются сильно выраженные световые и тепловые эффекты. Ионы создаются самим разрядом, который уже будет самостоятельным.
Билет № 6
Третий закон Ньютона. Действия тел друг на друга всегда имеют хр-р взаимодействия. Каждое из тел действует на другое и сообщает силу а. Отношение модулей ускорений взаимодействующих тел равно обратному отношению их масс: а1/a2=m2/m1, или m1a1=m2a2. ускорения обоих тел направлены в противоположные стороны. Получаем: F1=-F2. тела действуют друг на друга с силами, равными по модулю и противоположными по направлению. Из-за взаимодействия тел друг на друга силы всегда появляются парами. Так же первый, второй и третий законы Ньютона справедливы, когда движение рассматривается относительно ИСО. Эти силы, кот. появляются одновременно всегда одной и той же природы, но они приложены к разным телам. Поэтому нельзя сказать, что сумма сил, приложенных к каждому телу, равна 0, что эти силы уравновешиваются. Уравновешиваться могут лишь силы, приложенные к одному и тому же телу. Третий закон Ньютона объясняет, как вообще возникает сила. Согласно этому закону, сила возникает при взаимодействии тел. При этом на каждое из взаимодействующих тел действует сила, и каждое получает ускорение. Действия двух тел друг на друга равны, но противоположны по направлению. Этот закон показывает, что из-за взаимодействия тел силы всегда появляются парами. ÞСила возникает при взаимодействии тел. Возьмём две одинаковые тележки, к одной из которых прикреплена упругая стальная пластина. Согнём пластинку и свяжем её ниткой, а второю тележку приставим к первой так, чтобы она плотно соприкасалась с другим концом пластинки. Перережем теперь нить, удерживающую пластинку в согнутом виде. Пластинка начнёт выпрямляться, и мы увидим, что обе тележки придут в движение. Это значит, что обе они получили ускорение. Так как масса тележек одинаковы, то одинаковы по модулю их ускорения, а следовательно и скорости, о чём можно судить по одинаковой длине перемещений тележек за одинаковое время. Если на одну из тележек положить какой-нибудь груз, то мы увидим, что перемещение тележек будут неодинаковы. Это значит, что и ускорение их неодинаковы: ускорение нагруженной тележки меньше, но её масса больше. Произведение же массы на ускорение т.е. сила, действующая на каждую из тележек по модулю одинаково. В этом примере как и в любых других можно отметить ещё одну особенность тех двух сил, которые, согласно третьему закону Ньютона, появляются одновременно, при взаимодействии: силы эти всегда одной и той же природы. Если, например, как и в нашем примере, на одно из тел со стороны другого действует сила упругости то оно отвечает это другому телу тоже силой упругости.
2 Ток в вакууме. Термолектронная эмиссия Откачивая газ их сосуда, можно достичь такой его концентрации, при которой молекулы успевают пролететь от одной стенки сосуда до другой, ни разу не испытав соударений друг с другом. Такое состояние газа в трубке называют вакуумом. Для существования электрического тока необходимо наличие свободных заряженных частиц. В вакууме таких частиц нет, следовательно, чтобы электрический ток существовал в вакууме, необходимо внести в трубку источник заряженных частиц. Действие такого источника основано на свойстве тел, нагретых до высокой температуры, испускать электроны. Это процесс называется термоэлектронной эмиссией. Его можно рассматривать как испарение электронов с поверхности металла. У многих твердых веществ термоэлектронная эмиссия начинается при температурах, при которых испарение самого вещества не происходит. Такие вещества используются для изготовления катодов. Явление термоэлектронной эмиссии приводит к тому, что нагретый металлический электрод в отличие от холодного непрерывно испускает электроны, которые образуют вокруг проводника электронное облако. При этом электрод заряжается положительно, и под влиянием электрического поля заряженного облака электроны частично возвращаются на электрод. В равновесном состоянии число электронов, покинувших электрод, равно числу электронов, вернувшихся на электрод. При подключении нагретого и холодного электродов к источнику тока между ними устанавливается электрическое поле. Если положительный полюс источника тока соединен с холодным электродом (анодом), а отрицательный – с нагретым (катодом), то напряженность электрического поля направлена к нагретому электроду. Следовательно, электроны под действием этого поля движутся к холодному электроду, устанавливается электрический ток. При противоположном включении источника тока, напряженность поля направлена к холодному электроду, электроны отталкиваются от холодного электрода, и электрический ток не устанавливается, т. к. вокруг холодного электрода электронного облака не существует. Следовательно, устанавливается одностороння проводимость электрического тока между электродами.
Свойства односторонней проводимости используется в электронных приборах с двумя электродами – вакуумных диодах. Вакуумный диод (электронная лампа) состоит из баллона из стекла или металлокерамики, из которого откачан воздух до давления 10-6 – 10-7 мм рт. ст., внутри которого размещены два электрода. Катод имеет вид вертикального металлического цилиндра, покрываемого обычно слоем оксидов щелочноземельных металлов (оксидный катод испускает больше электронов, чем из чистого металла). Внутри катода расположен изолированный проводник, нагреваемый переменным током. Нагретый катод испускает электроны, достигающие анод, если потенциал анода больше, чем потенциал катода. Анод лампы представляет собой круглый или овальный цилиндр, имеющий общую ось с катодом.
Свойства любого электронного устройства отражает его вольтамперная характеристика, т. е. зависимость силы тока через это устройства от напряжения на его выводах.
Получить вольтамперную характеристику диода можно с помощью цепи, изображенной на рисунке. В отличие от характеристики металлического проводника эта характеристика нелинейная. Основная причина нелинейности вольтамперной характеристики вакуумного диода в том, что электроны испускаются катодом в ограниченном количестве. Кроме того, на движение электронов наряду с полем, созданным зарядами на электродах, существенное влияние оказывает поле пространственного заряда электронного облака у катода. Чем выше напряжение между катодом и анодом, тем большее количество электронов достигает анода, следовательно тем больше сила тока в лампе. При некотором напряжении все электроны, испускаемые катодом, попадут на анод, и при дальнейшем увеличении напряжения сила тока не меняется, ток достигает насыщения. Если повысить температуру катода (это можно сделать, изменив сопротивление в цепи накала), то катод начнет испускать больше электронов, и ток насыщения наступит при большем напряжении.
Если в аноде вакуумного диода сделать отверстие, то часть электронов, испущенных катодом, пролетит сквозь отверстие и образует в пространстве за анодом поток параллельно летящих электронов – электронный луч. Электровакуумный прибор, в котором используется такой поток электронов, называется электронно-лучевой трубкой. Внутренняя поверхность стеклянного баллона электронно-лучевой трубки против анода покрыта тонким слоем кристаллов, способных светиться при бомбардировке электронами (люминофоров). Эту часть трубки называют экраном. В узком конце трубки помещен источник быстрых электронов – электронная пушка. Она состоит из катода, управляющего электрода и анода. На пути к экрану пучок последовательно проходит между двумя парами управляющих пластин, подобным пластинам плоского конденсатора. Если электрического поля между пластинами нет, то луч не отклоняется и светящаяся точка располагается в центре экрана. При сообщении разности потенциалов пластинам, луч отклоняется. Таким образом можно заставить электронный луч «рисовать» любую картинку на экране. Эта способность электронного луча используется для создания изображений на экране электронно-лучевой трубки телевизора, называемой кинескопом. Изменение яркости свечения пятна на экране достигается путем управления интенсивностью пучка электронов с помощью дополнительного электрода, расположенного между катодом и анодом и работающего по принципу управляющей сетки электровакуумного
Билет № 7
Импульс (количество движения) материальной точки.
Импульс материальной точки- величина, равная произведению массы тела на его скорость. p=mu.
Импульс силы.
Импульс силы- изменение импульса тела. Направление его вектора всегда совпадает с направлением вектора приложенной силы. Ft=mu-mu0, где Ft- импульс силы.
Связь между приращением импульса материальной точки и импульсом силы.
F=ma=mDu/Dt
FDt=mDu Þ pC=p.
Импульс тела.
Импульс тела- величина, равная произведению массы тела на его скорость. p=miui. Одна и та же сила за одно и то же время вызывает у любого тела одно и то же изменение импульса. Вектор импульса тела направлен так же, как вектор скорости. F=ma=m(v-v0)/t Þ Ft=mv-mv0. Ft- импульс силы. Его направление такое же, как и у вектора силы.
Закон сохранения импульса.
Геометрическая сумма импульсов тел, составляющих замкнутую систему, остается постоянной при любых движениях и взаимодействиях тел системы. Замкнутая система тел- совокупность тел, взаимодействующих между собой, но не взаимодействующих с другими телами. Импульс- одна из немногих сохраняющихся величин.
mг uг= m р uр. uр= mг/ m р*uг.
mг/ m р – было получено по формуле Циолковского.
Многие вещества в кристаллическом состоянии не являются такими хорошими проводниками электрического тока, как металлы, но не могут быть отнесены и к диэлектрикам, т. к. не являются хорошими изоляторами. Такие вещества называются полупроводниками. Они долгое время не привлекали к себе внимания. Одним из первых начал исследования полупроводников выдающийся советский физик Абрам Федорович Иоффе. Полупроводники оказались не просто «плохими проводниками», а особым классом со многими замечательными физическими свойствами, отличающими их как от металлов, так и от диэлектриков. Чтобы понять свойства полупроводников, необходимо разобраться в их строении. Рассмотрим природу связей, удерживающих атомы полупроводникового кристалла друг возле друга на примере кристалла кремния. Кремний – четырехвалентный элемент, следовательно, во внешней оболочке атома имеются четыре электрона, сравнительно слабо связанные с ядром. Число ближайших соседей каждого атома кремния также равно четырем. Взаимодействие пары соседних атомов осуществляется с помощью парноэлектронной (ковалентной) связи. В образовании этой связи от каждого атома участвуют по одному валентному электрону, которые отщепляются от атомов (коллективизируются кристаллом) и при своем движении большую часть времени проводят в пространстве между соседними атомами. Их отрицательный заряд удерживает положительные ионы кремния друг возле друга. Коллективизированная пара электронов не принадлежит лишь двум атомам. Каждый атом образует четыре связи с соседними, и любой валентный электрон может двигаться по одной из них. Дойдя до соседнего, он может перейти к следующему атому, а затем дальше вдоль всего кристалла. Валентные электроны принадлежат всему кристаллу. Аналогичное строение имеют другие полупроводниковые кристаллы, например германий.
Парноэлектронные связи кремния достаточно прочны и при низких температурах не разрываются. Поэтому кремний при низкой температуре не проводит электрический ток. Участвующие в связи атомов электроны прочно привязаны к кристаллической решетке, и внешнее электрическое поле не оказывает существенного влияния на их движение.
Страницы: 1, 2, 3, 4
