Билет № 10

Силы упругости: природа сил упругости; виды упругих деформаций; закон Гука.

Вынужденные электромагнитные колебания. Переменный ток: генератор переменного тока; мощность переменного тока; действующие значения силы переменного тока и напряжения; активное, индуктивное, емкостное сопротивления.

Де­формацией называется изменение формы или объема тела. шнур окажется деформированным — станет длиннее и тоньше. Деформа­ция возникает всегда, когда различ­ные части тела под действием сил перемещаются неодинаково.

Шнур после прекращения дей­ствия на него сил возвращается в исходное состояние. Деформации, которые полностью исчезают после прекращения действия внешних сил, называются упругими. Кроме рези­нового шнура, упругие деформации испытывают пружина, стальные ша­рики при столкновении и т. д.

Теперь сожмите кусочек пласти­лина. В ваших руках он легко примет любую форму. Первоначаль­ная форма пластилина не восста­новится сама собой. Пластилин «не помнит», какая форма у него была раньше. Деформации, которые не исчезают после прекращения дей­ствия внешних сил, называются пластическими. Пластическую де­формацию при небольших, но не кратковременных воздействиях ис­пытывают глина, воск, свинец.

Деформации растяжения (сжа­тия), сдвига, кручения, изгиба. Сила, вызванная деформацией тел и препятствующая изменению объема тела, называется силой упругости. Причиной деформации является движение одних частей тела относительно других. Особенность силы упругости состоит в том, что она направлена перпендикулярно поверхности соприкосновения тел. В пружинах, стержнях и шнурах сила упругости направлена вдоль их осей.

механическим напряже­нием называют отношение модуля силы упругости F к площади по­перечного сечения S тела:

В СИ за единицу напряжения принимается 1 Па = 1 Н/м , как и для давления. Закон Гука. Опыт показывает: при малых деформациях напряжение прямо пропорционально относи­тельному удлинению

Коэффициент пропорциональнос­ти Е, входящий в закон Гука, называется модулем упругости или модулем Юнга, для большинства широко рас­пространенных материалов модуль Юнга определен экспериментально

Широко применяется только переменный ток. Это обусловлено тем, что напряжение и силу переменного тока можно преобразовывать практически без потерь энергии. Переменный ток получают при помощи генераторов переменного тока с использованием явлений электромагнитной индукции. переменная ЭДС индукции вызывает в цепи переменный ток. При наибольшем значении ЭДС сила тока будет иметь максимальное значение и наоборот. Это явление называется совпадением по фазе. Характеристикой переменного тока могут быть действия, которые не зависят от направления тока и могут быть такими же, как и при постоянном токе. К таким действиям можно отнести тепловое. К примеру, переменный ток протекает через проводник с заданным сопротивлением. Через определенный промежуток времени в этом проводнике выделится какое-то количество тепла. Можно подобрать такое значение силы постоянного тока, чтобы на этом же проводнике за то же время выделялось этим током такое же количество тепла, что и при переменном токе. Такое значение постоянного тока называется действующим значением силы переменного тока. сила переменного тока определяется не только активным сопротивлением цепи R, но и ее индуктивным или емкостным сопротивлением. Представим себе, например, что какой-нибудь участок цепи имеет только емкостное сопротивление, т. е. содержит только конденсатор. Процесс прохождения тока через конденсатор, процесс многократно повторяющейся зарядки и разрядки этого конденсатора. В течение той четверти периода, когда конденсатор заряжается, источник расходует некоторую энергию, которая запасается в конденсаторе в виде энергии его электрического поля. Но в следующую четверть периода конденсатор разряжается и отдает обратно в сеть практически всю запасенную в нем энергию. Таким образом, если пренебречь обычно очень малыми потерями энергии на нагревание диэлектрика в конденсаторе, то прохождение тока через конденсатор не связано с выделением в нем мощности. В цепи переменного тока кроме резисторов могут использоваться катушки индуктивности и конденсаторы. Для переменного тока эти элементы обладают реактивным сопротивлением