- •1. Механическое движение. Виды механического движения. Система отсчёта. Скорость. Сложение скоростей в классической и релятивистской механике.
- •Виды механического движения
- •2. Электрическая ёмкость. Конденсаторы. Энергия конденсатора. Применение конденсаторов.
- •2. Электрический ток в газах. Самостоятельный и несамостоятельный газовый разряд. Виды газового разряда, применение. Электрический ток в газах.
- •1. Масса и её измерение. Сила, сложение сил. Второй закон Ньютона. Третий закон Ньютона.
- •2. Электрический ток в растворах и расплавах электролитов. Закон Фарадея. Техническое применение электролиза.
- •2. Получение копий с предметов при помощи электролиза (гальвано¬пластика).
- •3. Рафинирование (очистка) металлов.
- •1. Импульс тела. Закон сохранения импульса. Реактивное движение в природе и технике. Значение работ к.Э.Циолковского для космонавтики.
- •2. Электрический ток в полупроводниках: зависимость сопротивления от внешних условий. Собственная и примесная проводимость полупроводников.
- •1. Закон всемирного тяготения. Сила тяжести. Свободное падение тел. Вес тела. Невесомость.
- •2. Полупроводниковый диод, р-п - переход и его свойства. Применение полупроводниковых приборов.
- •1. Силы упругости. Закон Гука. Деформации, виды упругих деформаций.
- •2. Магнитное поле. Магнитная индукция, линии магнитной индукции. Сила Ампера. Сила Лоренца.
- •1. Работа. Механическая энергия. Кинетическая и потенциальная энергия. Закон сохранения механической энергии.
- •2. Явление электромагнитной индукции. Закон электромагнитной индукции. Правило Ленца.
- •1. Механические колебания. Свободные и вынужденные колебания. Резонанс. Превращение энергии при механических колебаниях.
- •2. Самоиндукция. Индуктивность. Энергия магнитного поля.
- •1. Распространение колебаний в упругой среде. Поперечные и продольные волны. Скорость волны. Длина волны.
- •2. Термоядерная реакция. Перспективы и проблемы развития ядерной энергетики. Борьба России за устранение угрозы ядерной войны.
- •1. Уравнение состояния идеального газа (уравнение Менделеева-Клапейрона). Изопроцессы. Использование свойств газов в технике
- •2. Электромагнитные волны и их свойства. Принцип радиосвязи. Модуляция, детектирование. Изобретение радио, современные средства связи.
- •1. Температура и её измерение. Абсолютная температура. Температура - мера средней кинетической энергии движения молекул.
- •1. Работа в термодинамике. Внутренняя энергия. Первый закон термодинамики. Адиабатный процесс.
- •2. Вынужденные электромагнитные колебания. Генератор переменного тока. Трансформатор. Производство и передача электроэнергии, энергосбережение в быту и на производстве.
- •1. Тепловые двигатели. Кпд тепловых двигателей. Тепловые двигатели и экология.
- •2. Дисперсия света. Спектроскоп, спектрограф.
- •1. Электрический заряд. Взаимодействие заряженных тел. Закон Кулона. Закон сохранения электрического заряда.
- •2. Спектр электромагнитных излучений. Виды излучений, их практическое применение.
- •1. Электрическое поле. Напряжённость электрического поля. Графическое представление электрических полей.
- •2. Законы отражения и преломления света. Полное внутреннее отражение и его применение.
- •1. Непрерывный и линейчатый спектры. Спектр испускания и поглощения. Спектральный анализ и его применение.
- •2. Свободные и вынужденные электромагнитные колебания. Колебательный контур и превращение энергии при электромагнитных колебаниях. Частота и период колебаний.
- •1. Квантовые свойства света. Фотоэлектрический эффект и его законы. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта. Применение фотоэффекта в технике.
- •2. Линзы. Оптическая сила линзы. Формула тонкой линзы. Построение изображения в тонкой линзе.
- •1. Опыты Резерфорда по рассеянию альфа-частиц. Ядерная модель атома. Квантовые постулаты Бора.
- •2. Звуковые волны. Скорость звука. Громкость, высота тона. Ультразвук, применение.
- •1. Состав ядра атома. Изотопы. Ядерные силы. Дефект массы и энергия связи ядра атома.
- •2. Магнитные свойства вещества. Ферромагнетики и их применение
- •1. Цепная ядерная реакция и условия её существования. Ядерный реактор.
- •2. Испарение и конденсация. Насыщенные и ненасыщенные пары. Влажность воздуха и её измерение.
- •1. Радиоактивность. Виды радиоактивных излучений, методы их регистрации. Биологическое действие ионизирующих излучений.
- •2. Кристаллические и аморфные тела. Анизотропия кристаллов.
2. Электрический ток в газах. Самостоятельный и несамостоятельный газовый разряд. Виды газового разряда, применение. Электрический ток в газах.
Вы знаете, что при обычных условиях все газы являются диэлектриками, то есть не проводят электрического тока. Этим свойством объясняется, например, широкое использование воздуха в качестве изолирующего вещества. Принцип действия выключателей и рубильников как раз и основан на том, что размыкая их металлические контакты, мы создаем между ними прослойку воздуха, не проводящую ток.
Однако при определенных условиях газы могут становиться проводниками. Например, пламя, внесенное в пространство между двумя металлическими дисками (см. рисунок), приводит к тому, что гальванометр отмечает появление тока. Отсюда следует вывод: пламя, то есть газ, нагретый до высокой температуры, является проводником электрического тока.
Нагревание – не единственный способ превращения газа в проводник. Вместо пламени можно использовать ультрафиолетовое или рентгеновское излучение, а также поток альфа-частиц или электронов. Опытами установлено, что действие любой из этих причин приводит к ионизации молекул газа. При этом от некоторых молекул отрывается один (или несколько) электронов, в результате чего молекула превращается в положительный ион. Под воздействием электрического поля, существующего между дисками, образовавшиеся ионы и электроны начинают двигаться, создавая между дисками электрический ток.
Прохождение тока через газы называют газовым разрядом. Только что мы рассмотрели пример так называемого несамостоятельного разряда. Он так называется потому, что для его поддержания требуется какой-либо ионизатор – пламя, излучение или поток заряженных частиц. Опыты показывают, что если ионизатор устранить, то ионы и электроны вскоре воссоединяются (говорят: рекомбинируют), вновь образуя электронейтральные молекулы. В результате газ перестает проводить ток, то есть становится диэлектриком.
Самостоятельный и несамостоятельный газовый разряд.
При отсутствии облучения и при невысоких температурах газы практически не проводят электрический ток, т.е. являются диэлектриками. Газ становится электропроводным в результате ионизации. Ионизация может быть вызвана нагреванием газа до высокой температуры или действием ультрафиолетового, рентгеновского, гамма-излучения. Ионизация газа состоит в том, что нейтральные молекулы или атомы газа теряют электроны и превращаются в положительные ионы. Большинство освободившихся электронов остаются свободными, но некоторые присоединяются к молекулам (или атомам) и образуют отрицательные ионы. Таким образом, в результате ионизации в газе появляются три типа носителей заряда: положительные, отрицательные ионы и электроны.
При создании в газе электрического поля положительные ионы движутся к катоду, а электроны и отрицательные ионы - к аноду, образуя электрический ток.
Электрический ток через газ называют газовым разрядом.
Если разряд протекает только при действии ионизатора, то разряд является несамостоятельным. Если разряд может протекать без действия внешнего ионизатора, то его называют самостоятельным.
ВИДЫ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РАЗРЯДА.( Виды газового разряда, применение)
1. Тлеющий разряд представляет собой ток малой плотности, возникающий при низком давлении (от сотых долей до нескольких мм.рт.ст.) и напряжении на электродах порядка нескольких сотен вольт. Тлеющий разряд сопровождается свечением столба газа. Его используют в светящихся рубках рекламы (заполненных неоном, аргоном), а также в лампах дневного света для возбуждения люминофора, которым покрыта внутренняя поверхность трубки.
2. Коронный разряд представляет собой ток через газ при атмосферном давлении, возникающий под действием неоднородного электрического поля высокой напряженности. Коронный разряд сопровождается слабым свечением и небольшим шумом. Коронный разряд наблюдается вблизи заостренных частей проводников в том случае, когда напряженность электрического поля возле проводника превышает 3 • 106 В/м. Причиной разряда является ударная ионизация газа, происходящая в области, непосредственно граничащей с проводником. Особенно нежелательно возникновение этого разряда в высоковольтных ЛЭП, так как он приводит к потерям электрической энергии. Коронный разряд используют в электрических фильтрах для очистки продуктов сгорания топлива.
3. Дуговой разряд – это ток большой плотности через газ при невысоких напряжениях (десятки вольт). Дуговой разряд сопровождается сильным свечением газа и очень высокой температурой (несколько тысяч градусов). Дуговой разряд поддерживается термоэлектронной эмиссией, происходящей с поверхности разогретого катода, и термической ионизацией молекул газа. Дуговой разряд применяют для дуговой сварки металлов; в электрометаллургии (в дуговых печах для выплавки металлов); в химических производствах (например, для получения из воздуха оксида азота в целях производства азотной кислоты); в качестве сильного источника света (в прожекторах, в дуговых лампах) и т.д.
4. Искровой разряд представляет собой пробой газа при кратковременном лавинообразном увеличении числа ионов в нем, происходящем в результате ударной ионизации при высоких напряжениях. Искровой разряд сопровождается свечением и звуковым эффектом, а также излучением электромагнитных волн. При искровом разряде в газе возникают каналы сильно ионизированного газа – стриммеры, по которым происходит распространение искрового разряда. Газ в стриммерах сильно нагревается, что приводит к резкому увеличению его давления. Стремясь расшириться, газ создает звуковые волны, вызывающие звуковые эффекты. Мощной разновидностью искрового разряда является молния. В технике искровой разряд используют для поджигания рабочей смеси в цилиндрах карбюраторных двигателей внутреннего сгорания.
________________________________________
Билет 3.
1 .Первый закон Ньютона. Инерциальные системы отсчёта. Принцип относительности в классической механике и в теории относительности. Значение законов Ньютона, границы применимости законов.
Первый закон Ньютона
Первый закон Ньютона постулирует наличие такого явления, как инерция тел. Поэтому он также известен как Закон инерции. Инерция — это явление сохранения телом скорости движения (и по величине, и по направлению), когда на тело не действуют никакие силы. Чтобы изменить скорость движения, на тело необходимо подействовать с некоторой силой. Естественно, результат действия одинаковых по величине сил на различные тела будет различным. Таким образом, говорят, что тела обладают инертностью. Инертность — это свойство тел сопротивляться изменению их текущего состояния. Величина инертности характеризуется массой тела.
Современная формулировка
В современной физике первый закон Ньютона принято формулировать в следующем виде
Существуют такие системы отсчёта, называемые инерциальными, относительно которых свободная материальная точка сохраняет величину и направление своей скорости неограниченно долго.
Под свободной материальной точкой в данной формулировке понимается материальная точка, на которую не оказывается никакого внешнего воздействия, однако закон верен также для случая взаимно скомпенсированных внешних сил (это следует из 2-го закона Ньютона, так как скомпенсированные силы сообщают телу нулевое суммарное ускорение).
Историческая формулировка
Ньютон в своей книге «Математические начала натуральной философии» сформулировал первый закон механики в следующем виде:
Всякое тело продолжает удерживаться в состоянии покоя или равномерного и прямолинейного движения, пока и поскольку оно не понуждается приложенными силами изменить это состояние.
С современной точки зрения, такая формулировка неудовлетворительна. Во-первых, термин «тело» надо заменить на «материальная точка», так как тело конечных размеров в отсутствие внешних сил может совершать и вращательное движение. Во-вторых, и это главное, Ньютон в своём труде опирался на существование абсолютной неподвижной системы отсчёта, то есть абсолютного пространства и времени, а это представление современная физика отвергает. С другой стороны, в произвольной (скажем, вращающейся) системе отсчёта закон инерции неверен. Поэтому ньютоновская формулировка нуждается в уточнениях.
Инерциа́льная систе́ма отсчёта (ИСО) — система отсчёта, в которой справедлив закон инерции: все свободные тела (то есть такие, на которые не действуют внешние силы или действие этих сил компенсируется) движутся прямолинейно и равномерно или покоятся[1]. Эквивалентной является следующая формулировка, удобная для использования в теоретической механике[2]:
Инерциальной называется система отсчёта, по отношению к которой пространство является однородным и изотропным, а время — однородным.
При́нцип относи́тельности — фундаментальный физический принцип, согласно которому все физические процессы в инерциальных системах отсчёта протекают одинаково, независимо от того, неподвижна ли система или она находится в состоянии равномерного и прямолинейного движения.
Отсюда следует, что все законы природы одинаковы во всех инерциальных системах отсчёта.[1]
Различают принцип относительности Эйнштейна (который приведён выше) (Принцип относительности в теории относительности)
и принцип относительности Галилея, (Принцип относительности в классической механике) который утверждает то же самое, но не для всех законов природы, а только для законов классической механики, подразумевая применимость преобразований Галилея, оставляя открытым вопрос о применимости принципа относительности к оптике и электродинамике.
Зако́ны Ньюто́на — три эмпирических закона, лежащих в основе классической механики и позволяющих записать уравнения движения для любой механической системы исходя из известных силовых взаимодействий на составляющие её тела. Впервые в полной мере сформулированы английским учёным Исааком Ньютоном в книге «Математические начала натуральной философии».
Границы применимости законов Ньютона
1. Законы Ньютона справедливы только в инерциальных системах отсчёта.
Поскольку поверхность Земли является ИСО с большими оговорками, следовательно, применять законы Ньютона можно для случаев, когда Землю можно считать плоской (не влияет кривизна поверхности) и когда времена взаимодействий значительно меньше периода суточного вращения Земли (не влияет ускорение поверхности).
2. Масса тела зависит от скорости движения, следовательно, применять законы допускается при скоростях движений значительно меньших скорости света.
3. Законы применяются для тел, которые можно рассматривать как точки, однако для тел малой массы – микрочастиц законы Ньютона также неприменимы.
2. Электрический ток в вакууме. Электроннолучевая трубка, применение.
Электрический Ток в Вакууме
Если два электрода поместить в герметичный сосуд и удалить из сосуда воздух, то электрический ток в вакууме не возникает - нет носителей электрического тока. Американский ученый Т. А. Эдисон (1847-1931) в 1879 г. обнаружил, что в вакуумной стеклянной колбе может возникнуть электрический ток, если один из находящихся в ней электродов нагреть до высокой температуры. Явление испускания свободных электронов с поверхности нагретых тел называется термоэлектронной эмиссией. Работа, которую нужно совершить для освобождения электрона с поверхности тела, называется работой выхода. Явление термоэлектронной эмиссии объясняется тем, что при повышении температуры тела увеличивается кинетическая энергия некоторой части электронов в веществе. Если кинетическая энергия электрона превысит работу выхода, то он может преодолеть действие сил притяжения со стороны положительных ионов и выйти с поверхности тела в вакууме. На явлении термоэлектронной эмиссии основана работа различных электронных ламп.
Электронно-лучевая трубка[1] (ЭЛТ), кинескоп — электровакуумный прибор, преобразующий электрические сигналы в световые.
В строгом смысле, электронно-лучевуми трубками называют[2] ряд электронно-лучевых приборов, одним из которых являются кинескоп.
Кинескоп — электронно-лучевой прибор, преобразующий электрические сигналы в световые.
Основные части:
• электронная пушка, предназначена для формирования электронного луча, в цветных кинескопах и многолучевых осциллографических трубках объединяются в электронно-оптический прожектор;
• экран, покрытый люминофором — веществом, светящимся при попадании на него пучка электронов;
• отклоняющая система, управляет лучом таким образом, что он формирует требуемое изображение.
Применение
Кинескопы используются в системах растрового формирования изображения: различного рода телевизорах, мониторах, видеосистемах.
Осциллографические ЭЛТ наиболее часто используются в системах отображения функциональных зависимостей: осциллографах, вобулоскопах, также в качестве устройства отображения на радиолокационных станциях, в устройствах специального назначения; в советские годы использовались и в качестве наглядных пособий при изучении устройства электронно-лучевых приборов в целом.
Знакопечатающие ЭЛТ используются в различной аппаратуре специального назначения.
Билет 4.