- 1 -
2МЕХАНИКА
2Механика1 -0 раздел физики, который изучает закономерности механи-
ческого
движения и причины, вызывающие или изменяющие это движение. 3Механическим
движением1 0 называется
изменение положения тела в
пространстве
относительно других тел с течением времени. Механика делится на
три раздела: кинематику, динамику, статику.
3Кинематика1 0изучает движение тел, не рассматривая причин, которые
это
движение обусловливают.
1Динамика0 изучает законы движения тел и причины, которые вызывают
или
изменяют это движение. 1Статика0
изучает законы равновесия тел.
2КИНЕМАТИКА
1Поступательным0 называется движение тела, при котором все
го точ-
ки
описывают одинаковые траектории. 1Материальной
точкой0 называется тело, размерами которого в услови-
ях его
движения можно пренебречь. 1Система
отсчёта0 - это совокупность
системы координат и
часов,
связанных
с телом отсчёта.
1Перемещение0 - вектор, проведенный из начального положения движу-
щейся
точки в положение ее в данный момент времени. 1Путь0
- это длина отрезка
траектории, пройденного телом за
расс-
матриваемый
промежуток времени.
1Траектория0 - непрерывная
линия, которую описывает
движущаяся матери-
альная
точка. 1Прямолинейным
равномерным движением0 называют такое движение, при
котором
тело за равные промежутки времени совершает одинаковые переме-
щения.
1Скорость0 -
кторная величина, которая определяет как быстроту
движения,
так и его направление в данный момент времени. 1Средняя
скорость 0равна отношению
перемещения к промежутку време-
ни, в
течение которого это перемещение произошло.
7D0 2r
< 2v0 > 2=0 ───
7D0
t При прямолинейном
движении вектор перемещения совпадает
с соот-
тствующим
участком траектории и модуль перемещения7 D2
r0 равен прой-
денному
пути S. В этом случае < v > = S/t. Единица скорости -
метр в секунду. 1Мгновенноя
скорость0 - скорость тела в
данный момент времени в
данной
точке траектории.
2v0
= d2S0/dt Вектор мгновенной
скорости направлен по касательной к траектории
данной точке. Движение, при
котором тело за равные промежутки времени совершает
разные
перемещения, называется неравномерным. 1Ускорение
-0 характеристика неравномерного движения; определяет
быстроту
изменения скорости по модулю и направлению.
2a0 = d2v0/dt Единица ускорения - метр на секунду в квадрате ( 1
м/с520 ).
1Равноускоренное движение
-0 движение с ускорением,
постоянным по
модулю
и направлению.
.
- 2 -
корос1ть
точки при равнопеременном движении3 0изменяется в зависи-
мости
от времени по закону:
v=v400+at,
где
v400-cкорость в
начальный момент времени,
v-скорость тела в момент
ремени
t, а- ускорение. 1Кинематическое
уравнение равнопеременного движения0 имеет вид:
S=v400t+at520/2. Пройденный путь, ускорение и изменение скорости при равноперемен-
ном
движении связаны формулой:
v520-v52400=2aS ,
где v-
Конечная скорость, v400-начальная скорость, a-ускорение, S- прой-
денный
путь. 1Свободным
падением0 называется движение тела в безвоздушном прост-
ранстве
под действием силы тяжести. 1Криволинейным
0называют движение, траектория которого представляет
собой
кривую линию. Движение тела,
брошенного под углом7 a0
к горизонту с модулем ско-
рости
v400:
S=v40520 sin27a0 /g - дальность полета, H =
v40520 sin527a0 /2g - максимальная высота
подъема, t = 2v400
sin7a0 /g - время полета, g- ускорение
свободного падения. 1Равномерное
движение по окружности0 -
это движение по круговой
траектории
с постоянной скоростью. 1Линейная
скорость0- это величина равная отношению длины дуги, опи-
санной
точкой при движении по окружности за некоторый промежуток вре-
мени, к
личине этого промежутка. v=S/t. Вектор линейной скорости направлен по
касательной к окружности в
данной
точке. 1Угловая
скорость0 - это величина,
равная отношению угла
поворота
радиуса-вектора,
проведённого к движущейся точке из центра вращения, к
промежутку
ремени, за который этот поворот совершен.
7w0 = 7f0 /t. Вектор угловой скорости направлен вдоль оси вращения в ту сторо-
ну,
откуда поворот тела виден происходящим против хода часовой стрелки.
диница
угловой скорости - радиан в секунду (рад/с). Связь между линейной
и угловой скоростями выражается формулой:
v = 7w0 R 1Период обращения0- это время, за которое точка совершает
один пол-
ный
оборот. Период ( Т ) измеряется в секундах. 1Частота
ращения0 - это число оборотов в единицу времени. Частота
ращения
( n ) измеряется в об/с или с5-10. Формула,
ыражающая связь между периодом и
частотой вращения:
n=1/T. Связь линейной
скорости с периодом и частотой: v=27p0 R/T = 27p0 Rn,
где v-
линейная скорость; R - радиус
окружности, по которой движется
точка;
T - период вращения; n - частота вращения.
1Центростремительное ускорение0 - это
ускорение, характеризующее
быстроту
изменения линейной скорости при вращательном движении по нап-
равлению.
Оно направлено к центру вращения. Модуль
центростремительного ускорения определяется по формулам:
a = v520/R = 7w0
520R = 7w0 v = 47p0
520n520R.
.
- 3 -
1Cкорость движения точки
относительно неподвижной системы отсчета0: 2v0
=2v0` +2 u0,
где2 v`0 - скорость частицы относительно подвижной сис-
темы
отсчета,2 u0 -
скорость подвижной системы отсчета относительно не-
подвижной.
2ОСНОВЫ ДИНАМИКИ 1Первый закон
Ньютона0: существуют такие
системы отсчёта, относи-
тельно
которых тела движутся равномерно и прямолинейно, если на них не
действуют
другие тела или действие этих тел скомпенсировано. 1Инерциальная
система отсчета0 - система отсчета,
относительно ко-
торой
свободная материальная точка, не подверженная воздействию других
тел,
движется равномерно и прямолинейно ( по инерции ).
1Инертность0 - это свойство тел сохранять скорость
своего движения
неизменной. 1Масса0
тела - это физическая величина,
являющаяся мерой его инер-
ционных (
инертная масса ) и гравитационных ( гравитационная масса )
свойств.
нертная и гравитационная массы равны друг другу. 1Плотность
тела0- это физическая
личина, равная отношению массы
тела к
го объёму.7 r 0= m/V. Измеряется в кг/м530. 1Сила0-
кторная величина, характеризующая действие на тело со
стороны
других тел или полей, в результате
которого тело приобретает
ускорение
или подвергается деформациям. Сила характеризуется
числовым значением,
направлением в прост-
ранстве
и точкой приложения. Единица силы - ньютон. 1 Н =
кг5.0м/с520. 1Импульсом
силы0 называется произведение силы на время её действия.
F5.0t
1Импульс0 материальной точки
- векторная величина, численно
равная
произведению
массы материальной точки на ее скорость и имеющая направ-
ление
скорости.
2p0 = m2v 1Второй закон
Ньютона0: ускорение,
приобретаемое материальной точ-
кой
, пропорционально вызывающей его
силе, совпадает с ней по направ-
лению и
обратно пропорционально массе материальной точки.
2a 0=2 F0/m Более общая формулировка1 второго закона Ньютона0:
скорость измене-
ния
импульса материальной точки равна действующей на нее силе.
2F0 = d2p0/dt 1Третий закон Ньютона0: Тела действуют друг на друга с
силами, рав-
ными по
модулю и противоположными по направлению.
2F4122 0=2 0-2 F421 1Закон
семирного тяготения0: тела притягиваются друг к другу с си-
лой
прямо пропорциональной произведению их масс и обратно
пропорцио-
нальной
квадрату расстояния между ними.
F = G
m410m420/r520,
где
G - гравитационная постоянная, численно равная силе,
с которой
притягиваются
тела массами по 1 кг на расстоянии 1 м друг от друга. 1Сила
тяжести0 - это сила, с которой тело притягивается Землёй. 1Вес тела
0- это сила с которой тело давит на опору или растягивает
подвес. Сила тяжести
действует всегда, а вес
проявляется только в
том
случае,
когда на тело кроме силы
тяжести действуют еще другие силы. 1Сила упругости
-0 сила, возникающая в результате деформации тела.
.
- 4 -
формация - это изменение объёма и
формы тела под действием дру-
гих
тел. Деформацию называют упругой,
сли после прекращения действия
других тел деформируемое тело полностью восстанавливает свою форму и
объём.
формацию называют пластичной, если после прекращения действия
других тел деформируемое
тело не восстанавливает свою форму и объём
или
делает это не полностью. 1Закон
ука0: Сила упругости
пропорциональна удлинению тела и нап-
равлена
сторону, противоположную направлению перемещения частиц тела
при
деформации.
F = - kx,
где F-
сила упругости, k - коэффициент жесткости, х - удлинение тела. Другая формулировка
1закона Гука0: При малых деформациях механичес-
кое
напряжение7 s0 прямо
пропорционально относительному удлинению7 e0.
7s 0 = E7e
Механическим
напряжением называют отношение
модуля силы упругости F к
площади
поперечного сечения S тела:7
s0 = F/S.
Относительное
удлинение7 e0 =
(l-l400)/l40,0 где l400 - длина при
отсутствии
нешней
нагрузки, l- длина тела после приложения силы, Е- модуль Юнга. 1Сила
трения - 0сила
сопротивления, действующая на тело
и направ-
ленная противоположно относительному
перемещению данного тела. 1Сила трения
покоя0 - сила, возникающая
на границе соприкосновения
тел при
отсутствии относительного движения тел. 1Сила трения
скольжения0 пропорциональна силе нормального давления
F4тр0 =7 m0 N,
где
7m 0- коэффициент трения скольжения,зависящий от свойств
соприкасаю-
щихся
поверхностей.
1Закон сохранения импульса0: в
замкнутой системе тел
геометрическая
сумма
импульсов тел остается постоянной при любых взаимодействиях тел
этой
системы между собой.
2p0
=7S0 m2v0
= const 1Замкнутая система0 - механическая система тел, на которую
не дейс-
твуют
нешние силы. 1Моментом
силы0 относительно оси вращения называется величина М,
равная
произведению силы F на плечо d
M = Fd 1Плечом
силы0 называется кратчайшее расстояние от оси вращения до
линии
действия силы. 1Правило
моментов0: твердое тело с закрепленной осью вращения нахо-
дится
равновесии при условии равенства
нулю суммы всех моментов сил
относительно
этой оси.
7S0 M = 0
2РАБОТА И ЭНЕРГИЯ 1Работа силы -
0величина,1
0равная произведению модуля вектора силы
на модуль вектора перемещения и на косинус
угла между вектором силы и
ктором
перемещения.
A1 0=1 0FScos7a
A-величина
скалярная1.0 Единица работы 1- 0 джоуль (Дж). 1
ж=Н5.0м.
1Мощность0 -
это физическая величина, равная отношению работы к
промежутку
ремени, за который эта работа совершена.
N=A/t
диница
мощности - ватт (Вт). 1 Вт=Дж/с.
.
- 5 -
1Мгновенная мощность0 равна произведению силы на
скорость с кото-
рой
движется тело и на косинус угла между векторами силы и скорости.
N = Fvcos7a 1Энергия0 - универсальная мера различных форм движения и взаимо-
действия.
соответствии с различными формами движения материи различают разные
иды
энергии: механическая, внутренняя, электромагнитная и т.д. 1Механическая
энергия 0характеризует движение и взаимодействие тел
и
является функцией скоростей и взаимного расположения тел. Она равна
сумме
кинетической и потенциальной энергий.
= Е4к0 + Е4р 1Кинетическая
энергия0 механической системы - энергия механического
движения
этой системы. 1Кинетическая
энергия0 тела массой m,
движущегося поступательно со
скоростью
v, определяется по формуле:
4к0 = mv520/2 1Потенциальная
энергия0 1- 0энергия, обусловленная взаимодействием
тела с
другими телами или взаимодействием частей одного и того же тела
между
собой при деформации. 1Потенциальная
энергия тела, поднятого над
поверхностью Земли 0на
ысоту
h
4р 0=4 0mgh 1Потенциальная
энергия упругодеформированного тела.0
4р0 = kx520/2 1Закон
сохранения полной механической энергии:0 полная механическая
энергия
системы тел остается неизменной при любых движениях тел систе-
мы.
= Е4к 0+ Е4р0 = const
2МЕХАНИКА ЖИДКОСТЕЙ 1Давление
0- физическая величина равная
отношению модуля силы,
действующей
перпендикулярно поверхности, к площади поверхности.
р=F/S.
диница
давления - паскаль (Па). 1Па = Н/м52
несистемные
диницы давления: 1 мм.рт.ст.= 133 Па.
1атм. =
10550 Па = 760 мм.рт.ст. 1Закон
Паскаля0: давление , производимое на жидкость или газ, пере-
даётся
по всем направлениям одинаково. 1Давление
столба жидкости0 на глубине h
9P0
9=7 r0 gh,
где7
r0- плотность жидкости 1Закон
Архимеда0: На тело, погружённое в жидкость или газ, действу-
т выталкивающая сила,
направленная вертикально вверх и равная весу
жидкости
или газа, вытесненного этим телом.
F4A0
9=7r 9gV0,
9где 7r 9- плотность жидкости или газа, g7
9- ускорение свободного0 падения,
9V-объём
погруженной в жидкость или газ части тела.
.
- 6 -
2СПЕЦИАЛЬНАЯ ТЕОРИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ 1Принцип
относительности Эйнштейна:0
никакие опыты ( механические,
электрические,
оптические), проведенные внутри данной
инерциальной
системы
отсчета, не дают возможности
обнаружить, покоится ли эта сис-
тема
или движется равномерно и прямолинейно. 1Принцип
постоянства скорости света:0
скорость света в вакууме не
зависит
от скорости движения источника
света или наблюдателя и одина-
кова во
сех инерциальных системах отсчета. 1Релятивистское
замедление времени
1t 0=1 t400/(1 -
v520/c520)51/2 1Релятивистское сокращение длины
l1 0=1
0l400/(1 -
v520/c520)51/2 1Масса
релятивистской частицы
m = m400/(1 - v520/c520)51/2 1Закон
заимосвязи массы и энергии
= mc52 Формула,
ыражающая связь между энергией и
импульсом релятивист-
ской
частицы.
E = m40520c540 + p520c52
2МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА. ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ. 1Молекулярная
физика -0 раздел физики, изучающий строение и свойства
щества,
исходя из молекулярно-кинетических представлений о его стро-
нии. 1Основные
положения молекулярно-кинетической теории:0
1). Все
тела состоят из частиц - молекул,
атомов и ионов.
2).
Атомы, молекулы и ионы находятся в
непрерывном хаотическом тепло-
ом
движении. Скорость этого движения
зависит от температуры.
3).
Между частицами любого тела существуют силы взаимного притяжения и
отталкивания. 1Броуновское
движение -0 беспорядочное движение малых
макроскопи-
ческих
частиц, взвешенных в жидкости или
газе, присходящее под дейс-
твием
ударов со стороны молекул жидкости или газа.
1Диффузия0 - это явление проникновения молекул одного вещества в
промежутки
между молекулами другого вещества. 1Количество
щества0 - величина, равная
числу структурных элемен-
тов
(атомов, молекул, ионов), составляющих систему. 7n0
= N/N4A,
где N -
число частиц, N4A0 - постоянная Авогадро. 1Моль -0
диница количества вещества. Моль равен количеству вещест-
а
системы, содержащей столько же
частиц, сколько содержится атомов в
углероде-12
массой 0.012 кг. 1Постоянная
Авогадро -0 число атомов ( молекул или ионов), содержа-
щихся в
одном моле различных веществ.
N4A0 = 6,0225.0105230 моль5-1 1Молярная масса
-0 масса 1 моль вещества М
= m400N4A0,
где
m400 - масса молекулы.
диница
молярной массы - килограмм на моль (кг/моль)
исло N
молекул в теле массой m можно подсчитать по формуле:
m
N = 7n0 N4A 0=4 0- N4A0
,
M
.
- 7 - где7
n0- количество вещества, N4A 0- число Авогадро, М-молярная
масса,
m -
масса веществ. 1Идеальный
газ0 - это газ, между молекулами которого отсутствуют
силы
заимного притяжения. 1Основное
уравнение0
1молекулярно-кинетической теории 0идеальных га-
зов
1
2
p = - nm<v520>
или p = - n<E> 3
3
где
n-число молекул в единице объёма, m - масса молекулы, <v520>-
cредний
квадрат
скорости. <E> - средняя
кинетическая энергия
поступательного
движения
молекул газа. 1Температура
-0 величина, характеризующая состояние термодинамичес-
кого
(теплового) равновесия макроскопической системы. 1Абсолютный
нуль температуры 0- это предельная температура, при ко-
торой
прекращается поступательное движение молекул. 1Абсолютная
(термодинамическая) шкала -0 это шкала температур, в
которой
за начало отсчета принят абсолютный нуль.
диница температуры
этой
шкале - кельвин (К), величина которого совпадает градусом Цель-
сия. В
шкале Цельсия абсолютный нуль равен - 273,15500 С. Связь между
абсолютной
температурной шкалой и шкалой Цельсия выражается формулой
= (t + 273) К 1Средняя
кинетическая энергия поступательного движения молекулы
идеального
газа
3
<E> = - kT ,
2
где k -
постоянная Больцмана. k =
1,385.0105-230 Дж/К 1Зависимость
давления газа от концентрации молекул и температуры
p = nkT 1Молярная
газовая постоянная0 R = kN4A0. R = 8,31
ж/(моль5.0К) 1Средняя
квадратичная5 1скорость молекул
<v> = (3RT/M)51/20 = (3kT/m)51/2 1Уравнение
Клапейрона0
PV/T = const 1Уравнение состояния идеального газа5
0(уравнение Менделеева-Клапей-
рона)
m
pV = - RT,
M
где P -
давление, V - объём, R - универсальная газовая постоянная,
T -
абсолютная температура, M - молярная масса газа. 1Изотермический
процесс -0 процесс, протекающий при постоянной тем-
пературе. 1Закон
Бойля-Мариотта:0 Для данной массы газа произведение давления
на
объём при постоянной температуре есть величина постоянная.
pV=const 1Изобарный
прцесс -0 процесс, протекающий при постоянном давлении. 1Закон
й-Люссака:0 Для данной
массы газа при постоянном давлении
отношение
объёма к абсолютной температуре есть величина постоянная.
V/T=const. 1Изохорный
процесс0 1-0процесс, протекающий при постоянном объёме.
.
- 8 - 1Закон
Шарля:0 Для данной массы
газа при постоянном объёме отноше-
ние
давления к абсолютной температуре есть величина постоянная.
p/T=const. 1Закон
альтона:0 Давление смеси идеальных газов равно сумме парци-
альных
давлений входящих в нее газов.
p=p410+p420+p430+5..0+p4n 1Термодинамика
0- раздел физики, изучающий общие свойства макроско-
пических
систем, находящихся в состоянии
термодинамического равнове-
сия, и
процессы перехода между этими состояниями. 1Внутренняя
энергия0 - энергия хаотического движения
молекул и
энергия
заимодействия их между собой. 1Внутренняя
энергия одноатомного идеального газа
3 3
m
U = - PV = - - RT
2 2 M 1Работа
совершаемая газом при изменении его объема
dA = PdV 1Количество
теплоты0 - энергия, которую
тело получает или отдаёт
при
теплообмене. 1Первое начало
термодинамики:0 Количество
теплоты, переданное сис-
теме1, 0расходуется на1
0изменение её внутренней
энергии и на совершение
ю
работы против внешних сил.
Q = 7D0 U + A.
1Теплоёмкость0 - физическая величина, численно равная отношению
ко-
личества
теплоты, сообщаемого телу, к изменению температуры тела.
C=Q/7D0 T.
плоёмкость
тела измеряется в Дж/К. 1Удельная
теплоёмкость0 - величина
численно равная количеству теп-
лоты, которую надо сообщить телу массой 1 кг
для изменения его темпе-
ратуры
на 1 кельвин.
Q
с = ────
m7D0 T
диница
удельной теплоёмкости - Дж/(кг5.0К). 1Работа газа при изобарном прцессе
A1 0=1 0P(V420-V410), A =
mR(T420-T410)/M 1Адиабатный
процесс0 - процесс протекающий без теплообмена с окру-
жающей
средой. 1Тепловой
двигатель0 - устройство,
которое превращает внутреннюю
энергию
топлива в механическую работу.
пловой
двигатель состоит из трёх частей: нагревателя, холодильника и
рабочего
тела.
1Термический
коэффициент полезного действия0 тепловой машины:
A Q410-Q42
7h0 = - =
──────4 ,
Q410
Q41
где
Q41 0-4 0количество теплоты, полученной от нагревателя,
Q42 0- количест-
о теплоты, отданной холодильнику, A -
механическая работа.
.
- 9 - Максимально возможный
КПД при данных температурах
нагревателя и
холодильника
имеет идеальный тепловой
двигатель, работающий по циклу
Карно
T42
7h0
= 1 - - ,
T41
где
410 - температура нагревателя, Т420 - температура
холодильника.
1Плавление0 - процесс перехода вещества из твёрдого
состояния в
жидкое
при температуре плавления. 1Удельная
теплота плавления0 - количество теплоты, необходимое для
превращения
1 кг твёрдого кристаллического вещества из твёрдого состо-
яния в
жидкое при температуре плавления.
7l0 = Q/m. 1Пар0 -
щество, находящееся в газообразном состоянии. 1Насыщенный
пар0 - пар, находящийся в равновесии со своей жидкостью. 1Точка
росы0 - температура, при
которой пар переходит в состояние
насыщения.
1Парообразование0 - процесс перехода вещества из
жидкого состояния
газообразное. 1Испарение
0- процесс парообразования,
происходящий со свободной
поверхности
жидкости при любой температуре. 1Кипение0
- процесс парообразования,
происходящий не только с сво-
бодной
поверхности жидкости, но и во всем её объёме внутрь образующих-
ся при
этом пузырьков пара.
ля
каждой жидкости существует своя температура кипения. Жидкость ки-
пит
при такой температуре, при которой давление её насыщенных паров
равно
атмосферному давлению.
1Конденсация0 - процесс перехода вещества из
газообразного состоя-
ния в
жидкое. 1Удельная
теплота парообразования -0
Количество теплоты, которое
необходимо
для превращения единицы массы жидкости в пар1.0 r1
0=1 0Q/m.
1Кристаллизация0 -
Процесс превращения жидкости в твёрдое кристал-
лическое
состояние.
1Кристаллическая решетка0 - структура, для которой
характерно регу-
лярное
расположение частиц с переодической повторяемостью в трех изме-
рениях. 1Абсолютная
лажность0 - плотность водяных паров в атмосфере.
Может
определятся также парциальным давлением водяного пара. Единица
абсолютной влажности - килограмм на кубический метр или
паскаль. 1Относительная
лажность0 - величина равная отношению абсолютной
лажности
к плотности насыщенного пара при данной температуре.
r = 7r 0/7r 4н5.01004 0%. 1Точка
росы0 - температура, при которой водяной пар, содержащийся в
оздухе,
становится насыщенным. 1Высота подъема
жидкости0 в капилярной трубке при полном смачивании
h = 27s0 /7r0 gr,
где7
s0 - коэффициент поверхностного натяжения,7 r0 - плотность жидкости,
r -
радиус капиляра, g - ускорение свободного падения.
.
- 10 -
2ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОДИНАМИКИ
2ЭЛЕКТРОСТАТИКА.
1Элекростатика0 -
раздел элекродинамики,
изучающий взаимодействия
неподвижных
электрических зарядов и свойств постоянного электрического
поля. 1Электрический
заряд0 - величина,
характеризующая свойство тел или
частиц,
ступать в электромагнитные взаимодействия. Единица
электрического заряда - кулон (Кл)
уществует два вида
электрических зарядов - положительные и отрица-
тельные.
аряд, которым обладает электрон
называют отрицательным, а
заряд
протона - положительным.
азноимённые
заряды притягиваются, а одноимённые отталкиваются. Элект-
рический
заряд дискретен, т.е. заряд любого тела составляет целое
кратное
от элементарного электрического заряда. 1Элементарный
электрический заряд - e =0 1.65.0105-190 Кл. 1Закон
сохранения заряда:0 алгебраическая сумма элект-
рических
зарядов в электрически изолированной системе есть величина
постоянная.
7S 0 q = const. 1Точечный заряд
0- заряд, сосредоточенный на теле, линейные размеры
которого пренебрежимо малы по сравнению с
расстоянием до других заря-
женных
тел, с которыми он взаимодействует. 1Закон
Кулона0: сила взаимодействия
между двумя точечными зарядами
прямо
пропорционална произведению модулей этих зарядов и обратно про-
порционален
квадрату расстояния между ними.
q410q42
F = k ────,
r52
где k =
1/47p0 7e0 7e0 400 =
95.01059
0Н5.0м520/Кл520,7 e0 -
диэлектрическая проницаемость
среды в
которой находятся заряды, 7e0 400 - электрическая
постоянная. 1Электрическая
постоянная7 e4 00 = 8.855.0105-120
/м.
1Электростатическое поле0 - поле, которое
создается неподвижными
электрическими
зарядами. 1Напряжённость
электрического поля0 -
физическая величина равная
отношению
силы, действующей на положительный
заряд, помещённый в дан-
ную
точку поля, к величине этого заряда.
E=F/q.
диница
напряженности электрического поля - вольт на метр 1В/м = 1Н/Кл
ктор
напряжённости электрического поля совпадает по направлению с
ктором
силы, действующей на пробный
положительный заряд, помещённый
данную точку поля.
1Напряжённость
электрического поля точечного заряда q
E = k - ,
r52
где k =
1/47p0 7e0 7e0 400 , r-
расстояние от заряда до точки поля. 1Линии
напряжённости электрического поля0 - линии, касательные к
которым
любой точке совпадают по направлению с вектором напряжённос-
ти.
инии
напряжённости используются для графического изображения полей.
.
- 11 - 1Принцип
суперпозиции полей0: напряженность результирующего поля,
создаваемого
системой зарядов, равна геометрической сумме напряженнос-
тей
полей, создаваемых в данной точке каждым из зарядов в отдельности.
2Е = Е410+2 Е420+2 Е430+5... 1Однородное
электрическое поле -0 электрическое поле, во всех точ-
ках
которого вектор напряжённости одинаков по величине и направлению. 1Поверхностная
плотность заряда 0-заряд, приходящийся на единицу
поверхности.
7s0
9=0 9q/S 1Напряженность
поля, создаваемого равномерно
заряженной бесконеч-
1ной
плоскостью.
=7 s 0/27e4 0 1Напряженность
поля в плоском конденсаторе
=7 s 0/7ee4 0 1Диэлектрическая проницаемость диэлектрика7
0- безразмерная величи-
на,
показывающая во сколько раз электрическое поле ослабляется диэ-
лектриком.
7e0 =
E400/E,
где
400 - напряженность поля в вакууме, Е - напряженность поля в диэ-
лектрике. 1Потенциальная
энергия0 взаимодействия двух точечных зарядов.
q410q42
W = k ─── ,
r
где k =
1/47p0 7e0 7e0 400 ,
r-расстояние между зарядами.
1Потенциал0 электростатического поля - величина,
равная отношению
потенциальной
энергии заряда в данной точке поля, к величине этого за-
ряда.
7f0 = W/q.
диница
потенциала - вольт (В).
Потенциал
- энергетическая характеристика поля. 1Потенциал
электростатического поля точнчного заряда0 на расстоянии
r от
заряда
q
7f 0 = k - ,
r
где k =
1/47p0 7e0 7e0 40
сли
поле создано несколькими
зарядами, то потенциал
результирующего
поля в
данной точке равен алгебраической сумме потенциалов полей, соз-
данных
отдельными зарядами. 7f0
= 7f0 410+ 7f0 420+
7f0 430+5..... 1Работа сил
электрического поля0 рвна убыли потенциальной энергии
A4120 = W41 0-4 0W42 1Работа
сил электрического поля0 по перемещению
заряда из одной
точки
поля в другу
A = q(7f 41 -7f4 20),
где7
f0 410 - потенциал поля в начальной точке перемещения,7
f0 420 - потенци-
ал
поля конечной точки перемещения. 1Разность
потенциалов0 между двумя точками поля равна отношению ра-
боты по перемещению заряда из одной точки поля в другую, к величине
этого
заряда.
7f0 410 -7f0 420 = A/q.
.
- 12 - 1Напряжение 0в
электростатическом поле равно разности потенциалов.
U =7f 417 0-7f4 2
азность
потенциалов и напряжение измеряются в вольтах (В).
1Напряжение0 между
двумя точками однородного
поля и 1напряжённость
связаны
между собой соотношением:
E = U/d,
где
d-кратчайшее расстояние между эквипотенциальными поверхностями, на
которых
находятся точки поля.
1Эквипотенциальные поверхности0 - поверхности, во всех
точках кото-
рых потенциал
имеет одно и то же значение.
1Диэлектрики0 - вещества, практически не проводящие электрический
ток. 1Полярные
диэлектрики0 состоят из молекул, у которых центры распре-
деления
положительных и отрицательных зарядов не совпадают. 1Неполярные
диэлектрики0 состоят из молекул
и атомов, у
которых
центры
распределения положительных и отрицательных зарядов совпадают. 1Электрический
диполь0 - система двух равных по модулю разноименных
точечных
зарядов, расстояние между которыми значительно меньше рассто-
яния до
рассматриваемых точек поля.
1Поляризация0 диэлектрика - смещение положительных и отрицательных
зарядов
диэлектрика в противоположные стороны под
действием электри-
ческого
поля. 1Электростатическая
индукция0 - явление
перераспределения поверх-
ностных
зарядов на проводнике во внешнем электростатическом поле. 1Уединенный
проводник -0 проводник,
который удален от других
про-
одников,
тел и зарядов.
1Электроемкость0 уединенного проводника - величина, равная
отношеню
заряда
проводника к его потенциалу.
C = q/7f0.
диница
электроёмкости - фарад (Ф).
арад -
электроёмкость такого проводника, потенциал которого изменяет-
ся на 1
ольт при изменении заряда на 1 Кл. 1Конденсатор
-0 система из двух проводников (обкладок) с одинаковы-
ми по
модулю, но противоположными по
знаку зарядами, форма и располо-
жение
которых таковы, что поле сосредоточено в узком зазоре между обк-
ладками. 1Электроёмкость
конденсатора0 - величина
равная отношению заряда
конденсатора
к напряжению между его обкладками:
=q/U
1Электроёмкость
плоского конденсатора
7ee0 400S
C = ───,
d
где7
e0 - диэлектрическая
проницаемость диэлектрика,7e0 400 - электрическая
постоянная
, S - площадь одной из пластин, d
- расстояние между плас-
тинами. 1Емкость
батареи конденсаторов:
при
последовательном соединении
1/С = 1/С410 + 1/С420 + 1/С430
+5 ...
при
параллельном соединении
= С410 + С420 + С430 +5 ... 1Энергия
заряженного конденсатора:
W = CU520/2 = q520/2C = qU/2
.
- 13 - 1Объемная
плотность энергии электростатического поля -0 энергия по-
ля в
динице объема
7ee4 00E52 W
= ────
2
2ПОСТОЯННЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК 1Электрический
ток0 - упорядоченное (направленное) движение элект-
рических
зарядов
а
направление тока принято направление движения положительно заряжен-
ных
частиц. 1Постоянный
ток0 - ток, сила тока и направление которого не изменя-
ются со
ременем. 1Сила тока
0- скалярная величина , равная отношению заряда, протек-
шего через поперечное сечение проводника за
некоторый промежуток вре-
мени, к
личине этого промежутка.
I = q/t.
диница
силы тока - ампер (А). 1Ампер0 -
это сила такого неизменяющегося тока, при припускании ко-
торого
по 2 проводникам бесконечной длины и ничтожно малого сечения,
находящимся
акууме на расстоянии 1 метр друг от друга, вызывает си-
лу
заимодействия между ними 25.0105-70 Н на каждый метр
длины. Для
существования электрического тока
необходимо выполнение двух
условий:1)
Наличие электрического поля ,2) Наличие свободных носителей
зарядов. 1Плотность
тока0 - векторная величина, модуль которой равен отноше-
нию
силы тока к площади поперечного сечения
проводника. Направление
ктора
плотности тока совпадает с направлением упорядоченного движе-
ния
положительных зарядов.
j = I/S Плотность тока
связана со скоростью движения носителей заряда со-
отношением:
j = qnv,
где
q-заряд носителя зарядов, n-число
носителей заряда в единице объ-
ёма, v
- средняя скорость носителей заряда. 1Закон Ома для
однородного участка цепи0:
ила тока в однородном
участке цепи прямо пропорциональна приложенному напряжению и обратно
пропорциональна
сопротивлению.
I = U/R. 1Сопротивление
одногодного линейного проводника
l
R1 0=7r1 -0,
S
где
7r0 - удельное сопротивление,
l - длина проводника, S - площадь по-
перечного
сечения. 1Сопротивление
проводников при последовательном соединении
R = R410 + R420 + R435...0. 1Сопротивление
проводников при параллельном соединении
1/R1 0=1 01/R411 0+1
01/R421 0+1
01/R430+5...0. Зависимость
сопротивления проводников от температуры R =
R400(1 +7a0 t),
где R -
сопротивление при температуре t, R400 - сопротивление при
0500 С,7a
-
температурный коэффициент сопротивления.
.
- 14 - 1Сторонние
силы0 - силы неэлектростатического происхождения, дейс-
твующие
на заряды со стороны источников тока. 1Электродвижущая
сила0 - физическая величина,
равная отношению ра-
боты
сторонних сил по перемещению заряда по замкнутой цепи, к величине
этого
заряда.
7E0 = A4ст0/q 1Закон Ома для
замкнутой цепи0: Сила тока в
замкнутой цепи прямо
пропорциональна
источника и обратно пропорциональна полному сопро-
тивлению
цепи.
7E
I = ─────,
R + r
где r-
нутреннее сопротивление источника тока
R-общее
сопротивление внешнего участка цепи. 1Работа
постоянного тока0
A = I5.0Ut = U520t/R = I52.0Rt. 1Мощность тока
N = IU = U520/R = I520R. 1Закон Джоуля-Ленца0:
Количество теплоты, которое выделяется в про-
однике
при пропускании электрического тока равно произведению квадра-
та силы
тока, протекающего по проводнику,
на сопротивление проводника
и на
ремя протекания электрического тока.
Q
= I520Rt. Короткое
замыкание цепи - это такой режим
работы источника тока,
при
котором сопротивление внешнего участка цепи стремится к нулю.
ила
тока при коротком замыкании равна
I4кз0 = 7E0 /r. 1Сверхпроводимость0
- такое состояние вещества проводника,
при ко-
тором
го сопротивление становится равным нулю.
1Электролиты0 - вещества, растворы и расплавы которых
проводят
электрический
ток. Носителями зарядов в
электролитах являются положи-
тельные
и отрицательные ионы.
1Электролитическая диссоциация0 - распад молекул электролита
на ио-
ны под
лиянием электрических полей молекул растворителя.
1Рекомбинация0 - процесс образования нейтральных молекул из
ионов.
1Электролиз0 - явление выделения вещества на электродах при
пропус-
кании
тока через электролит. 1Закон Фарадея
для электролиза0: Масса
щества, выделившегося на
электроде
при электролизе, прямо
пропорциональна заряду,
протекшему
через
электролит.
m = kq = kIt,
где k -
электрохимический эквивалент вещества, выделяющегося на элет-
роде.
k =
M/(eN4A╧n), где М- молярная масса, е0 ╧- элементарный
заряд,0 N4A0- число
Авогадро,
n - валентность. F =
eN4A0 - число Фарадея. 1Газовый
разряд4 0- прохождение электрического тока через газ.
1Несамостоятельный газовый
разряд0 -
разряд, существующий только
под
действием внешнего ионизатора.
1Самостоятельный газовый
разряд0 - разряд в газе, сохраняющийся
после
прекращения действия внешнего ионизатора. 1Плазма0
- сильно ионизированный газ, в
котором концентрация поло-
жительных
и отрицательных зарядов практически одинакова. 1Вакуум0
- состояние газа при давлениях
значительно ниже атмосфер-
ного.
.
- 15 -
1Термоэлектронная эмиссия0 - явление вылетания электронов с
поверх-
ности
металлов и их окислов при нагревании.
1Полупроводники0 -
группа веществ,
представители которой по своей
проводимости
занимают промежуточное положение между металлами и диэ-
лектриками. Главное отличие
полупроводников от металлов состоит в зависимости
электрического сопротивления от температуры.
опротивление металлов
при
нагревании медленно растёт, а сопротивление полупроводников быстро
уменьшается.
2МАГНИТНОЕ ПОЛЕ 1Магнитное
поле0 - силовое поле в пространстве, окружающем токи
и
постоянные
магниты. Магнитное поле
порождается движущимися зарядами и
обнаруживается
по действию на движущиеся заряды с некоторой силой. 1Индукция
магнитного поля0 - векторная
личина, равная отношению
максимального
ращательного момента сил,
действующего на контур с то-
ком, помещённый в магнитное поле, к
магнитному моменту контура.
B = M4макс0/p4m 1Магнитный
момент контура
p4m0 = IS,
где I -
сила тока в контуре, S - площадь ограниченная контуром.
а
направление вектора магнитной индукции принимается направление от
южного
полюса к северному магнитной стрелки, свободно устанавливающей-
ся в
магнитном поле.
диница
индукции магнитного поля - тесла (Тл). 1Закон
Ампера0: Сила , действующая на проводник с током, помещённый
магнитное поле, равна произведению модуля вектора индукции магнитно-
го поля
на силу тока в проводнике , на длину проводника и на синус уг-
ла
между направлением тока и вектором индукции магнитного поля.
F = BlIsin7a Направление силы Ампера можно определить по правилу левой руки:
ую
руку располагаем так, чтобы вектор
индукции магнитного поля был
перпендикулярен ладони, четыре пальца были направлены по направлению
тока, тогда, отогнутый на 90 градусов большой
палец покажет направле-
ние
силы Ампера. 1Силовая линия
магнитного поля0 - линия ,
касательная к которой в
любой точке совпадает по направлению с
ктором 2В0 индукции магнитного
поля в
этой точке. 1Сила
оренца0 - сила, действующая на электрический заряд q, движу-
щийся в
магнитном поле со скоростью v.
F4л0 = qvBsin7a Направление силы
оренца можно определить по правилу левой
руки:
ую руку располагаем так,
чтобы вектор индукции магнитного поля2 В
был
перпендикулярен ладони, 4 пальца
были направлены по направлению
ктора
скорости2 0v положительно заряженной частицы, тогда отогнутый на
90
градусов большой палец покажет направление силы Лоренца. Если час-
тица
имеет отрицательный заряд, то вытянутые пальцы левой руки следует
направить
против направления вектора скорости2 0v. Радиус окружности, по
которой со скоростью v, перпендикулярной В,
движется
магнитном поле заряженная частица
r = mv/qB
.
- 16 - Период обращения
частицы - время, затрачиваемое ею на один полный
оборот.
T = 27p0 m/qB 1Магнитная
проницаемость0 - величина,
показывающая, во сколько раз
индукция
магнитного поля в веществе больше или меньше, чем в вакууме.
7m0 =
B/B40
1Ферромагнетики0 - вещества, в которых магнитные моменты
атомов или
ионов
самопроизвольно ориентированы параллельно друг другу. 1Домены
0- области в ферромагнетике,
самопроизвольно намагниченные
до
насыщения. 1Парамагнетики
-0 вещества, в которых вектор магнитной
индукции
собственного
магнитного поля имеет одинаковое направление с вектором
индукции
намагничивающего поля. 1Диамагнетики
-0 вещества, в которых вектор индукции собственного
магнитного
поля направлен противоположно
ктору магнитной индукции
намагничивающего
поля.
1Соленоид0 - проводник, свернутый в спираль с большим числом вит-
ков, по
которому идет электрический ток.
2ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ
1Электромагнитная индукция0 - это явление возникновения индукцион-
ного
тока в замкнутом проводнике при изменении магнитного поля, пере-
секающего
контур, ограниченный этим проводником. 1Магнитный
поток0 - величина, равная произведению модуля вектора
индукции
магнитного поля2 B0 на площадь поверхности2 0S, которую
пересека-
т
магнитное поле, и на косинус угла7a0 между вектором нормали к конту-
ру и
ктором индукции магнитного поля.
= ВScos7a0.
диница
измерения Магнитного потока -
бер (Вб). 1Закон
арадея0: ЭДС индукции, возникающаяя в контуре, прямо про-
порциональна
скорости изменения магнитного потока,
пересекающего пло-
щадь,
ограниченную этим контуром.
72D0 Ф72
7E0 = - ────
7D0 t 1Правило
нца0: Индукционный
ток всегда имеет такое
направление,
при
котором, созданное им
магнитное поле противодействует изменению
магнитного
потока , вызывающего этот ток. 1Самоиндукция
-0 возникновение ЭДС индукции в проводящем контуре
при
изменении в нем силы тока. 1ЭДС
самоиндукции:0 ЭДС
самоиндукции, возникающая в
электрической
цепи
при изменении тока в ней, прямо
пропорциональна скорости измене-
ния
силы тока.
7E0 4с0 = -L7D0 I/7D0 t,
где
L-индуктивность контура. 1Индуктивность
контура -0 величина, равная
отношению полного маг-
нитного
потока пронизывающего контур к силе тока, текущего в нем.
L = Ф/I
диница
индуктивности - генри (Гн) 1Магнитный
поток, создаваемый током в контуре
= LI
.
- 17 - 1ЭДС индукции
озникающая в движущемся проводнике
7E0 = Blv sin7a0,
где В -
модуль вектора магнитной индукции,7
a0 - угол между векторами v
и В, l
- длина проводника. 1Гипотеза
Максвелла0: во всех случаях, когда электрическое поле из-
меняется
со временем, оно порождает магнитное поле.
1Электромагнитное поле 0- это совокупность переменного электричес-
кого
поля и неразрывно связанного с ним переменного магнитного поля. 1Энергия
магнитного поля 0:
W=LI520/2
2МЕХАНИЧЕСКИЕ И ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ КОЛЕБАНИЯ 1Колебания
-0 движения или процессы,
которые характеризуются опре-
деленной
повторяемостью во времени. 1Свободные
колебания0 - колебания, которые совершаются за счет пер-
оначально
сообщенной энергии при последующем
отсутствии внешних воз-
действий
на колебательную систему.
1Гармонические
колебания0 - колебания, при которых колеблющаяся величина
изменяется
со временем по закону синуса или косинуса. 1Уравнение
гармонических колебаний0
x = A cos(7w0 t +7f0 ),
где
х - значение изменяющейся величины в данный момент времени, A -
амплитуда,
7w0 - циклическая
частота, 7f0 -
начальная фаза. 1Амплитуда
колебаний -0 максимальное значение колеблющейся величины. 1Фаза
колебаний0 - переодически изменяющийся аргумент, описывающий
колебательный
процесс
(7w0 t +7f0 ), 1Частота0
1колебаний0 7y0 - число полных колебаний, совершаемых в еди-
ницу
ремени.
диница
частоты - герц (Гц). 1Циклическая
частота0 7w0 - число колебаний за 27p0 секунд.
диница
циклической частоты - с5-10. Связь частоты с
циклической частотой
7w 0=
27py 1Период
колебаний0 T - время, за которое совершается одно полное
колебание. Связь периода с
частотой
7w0 = 27p0
/T ; 7y0 = 1/T. 1Скорость
колеблющейся точки
dx
v = ── = - A7w0
sin(7w 0t +7f0 )
dt 1Максимальная скорость колеблющейся точки
v4мах0 =
A7w 1Ускорение
колеблющейся точки
dv
1a0 = ── =
A7w5 20 cos(7w 0t +7f0 )
dt 1Максимальное
ускорение колеблющейся точки
1a4мах0 =
A7w5 2 1Сила,
действующая на колеблющуюся материальную точку
F = - m7w5 20x = - kx
.
- 18 - 1Полная
энергия0 материальной точки,
совершающей гармонические ко-
лебания
m7w5 20A52
W =5 0─────
2 1Пружинный
маятник0 - груз массой m, подвешенный на абсолютно упру-
гой
пружине и совершающий колебания под действием упругой силы 1Период
колебаний пружинного маятника
────
= 27p0 7?0 m/k4 0,
где m- масса
маятника, k5 0- жесткость пружины. 1Математический
маятник0 - идеализированная система, состоящая из
материальной
точки, подвешенной на невесомой и нерастяжимой нити. 1Период
колебаний математического маятника
───
=27p0 7?0 l/g ,
где l -
длина математического маятника, g-ускорение свободного падения. 1Затухающие
колебания0 - колебания, амплитуда которых уменьшается с
течением
ремени. 1Вынужденные
колебания0 - колебания,
которые происходят под
дейс-
твием внешней периодически изменяющейся силы
или внешней периодически
изменяющейся
эдс.
1Автоколебания0 -
незатухающие
колебания, поддерживаемые
нешним
источником
энергии, вид и свойства которых
определяются самой систе-
мой.
1Резонанс0 - явление резкого возрастания амплитуды
ынужденных ко-
лебаний
при приближении частоты вынуждающей силы к собственной частоте
колебаний
системы. 1Колебательный
контур0 - электрическая цепь,
состоящая из включен-
ных
последовательно конденсатора емкостью С,
катушки индуктивностью L
и
резистора сопротивлением R, в которой могут возникать электромагнит-
ные
колебания. 1Формула
омсона0, устанавливает связь между периодом Т собственных
колебаний
контуре без активного сопротивления,
индуктивностью L и
мкостью
контура.
───
T = 27p0 7?0 L5.0C 1Полная
электромагнитная энергия контура0 в любой момент времени
W = LI520/2 + CU520/2 1Переменный ток
0- электрический ток, изменяющийся во времени. 1ЭДС
индукции,0 возникающая при вращении рамки
E = BSN7w0 sin7w0 t,
где В -
индукция магнитного поля, S -
площадь рамки, N - число витков
рамке,7w0 - угловая
скорость вращения рамки, t - время. Максимальная ЭДС
индукции
E4мах0 = BSN7w 1Действующее
значения силы тока и напряжения
0- среднее квадратич-
ное
значение силы переменного тока или напряжения за период. Действую-
щее
значение силы тока равно силе постоянного тока, выделяющего в про-
однике
то же количество теплоты, что и переменный ток за то же время.
.
- 19 - Действующее или
эффективное значение силы переменного тока и нап-
ряжения
связаны с их максимальными значениями формулами:
__ 5
0 __
I4д0 = I4m0/7?5 027
0, U4д0 =
U4м0/7?5 027 0. 1Индуктивное
сопротивление
R4L0 =7 w0 L 1Емкостное
сопротивление
1R4C0 = 1/7w0 5.0C
1Импеданс0 (полное
сопротивление
электрической цепи при
синусои-
дальных
напряжениях и токе)
─────────────────────
Z =7 ?0 R520 + [7w0 L -
1/(7w0 C)]52 1Закон Ома для
цепи переменного тока I400
= U400/Z,
где
I400 и U400 -амплитудные значения силы тока и
напряжения. 1Мощность
переменного тока
P = IU cos7f 6Коэффициент
мощности
6cos7f0 = R/Z 1Трансформатор
0- электротехническое устройство, служащее для повы-
шения
или понижения напряжения переменного тока. 1Коэффициент
трансформации0 - отношение числа витков в первичной и
торичной
обмотках трансформатора, показывающее, во сколько раз ЭДС во
торичной
обмотке трансформатора больше (или меньше), чем в первичной.
k = N410/N420 = U410/U42
При к
> 1 трансформатор - понижающий, при к < 1 - повышающий
2ВОЛНЫ 1Волна0 -
процесс распространения колебаний в среде. 1Поперечная
олна - 0волна, в которой
колебания происходят перпен-
дикулярно
направлению распространения волны. 1Продольная
олна 0- волна, в которой колебания происходят вдоль
направления
ё распространения. 1Длина волны
-0 величина, равная расстоянию между точками, фазы ко-
лебаний
которых отличаются на 27p0 , или расстояние,
на которое рас-
постраняется
олна за время, равное периоду колебаний точки среды.
7l0 = vT,
где v -
скорость волны, Т - период колебаний. Формула, связывающая
длину волны с частотой колебаний
v =7 ly 1Фронт
олны0 - поверхность, которая отделяет область пространства,
уже
овлечённую в волновой процесс, от области пространства, в которой
колебания
щё не возникли. 1Волновая
поверхность 0- геометрическое место точек, колеблющихся в
одинаковой
фазе. 1Разность фаз
27p
7Df 0=7
0── (r420 - r410)
7l
.
- 20 - 1Принцип
суперпозиции волн:0 при распостранении в линейной среде
нескольких
олн каждая из них распстраняется
так, как будто другие
олны
отсутствуют, а результирующее
смещение частиц среды в любой мо-
мент
ремени равно геометрической
сумме смещений, которые получают
частицы,
участвуя в каждом из слагающих волновых процессов. 1Когерентность0 - согласованное протекание во
ремени и пространс-
тве
нескольких колебательных или волновых процессов. 1Когерентные
олны0 - волны, разность фаз которых остается постоян-
ной во
ремени. Когерентными могут
лишь волны, имеющие одинаковую частоту. 1Интерференция
олн0 - сложение когерентных волн,
при котором в
разных
точках пространства получается усиление или ослабление амплиту-
ды
результирующей волны. 1Условия
интерференционных максимумов0:
разность хода волн равна
чётному
числу длин полуволн или целому числу длин волн.
7D0 r = 2k7l0 /2 = k7l
где7
D0 r - разность хода волн,7 l0 - длина волны, k = 0,1,2,... 1Условия
интерференционных мимимумов0: разность хода волн равна не-
чётному
числу длин полуволн.
7D0 r = (2k + 1)7l0 /2,
где7
D0 r - разность хода волн,7 l0 - длина волны, k = 0,1,2,... 1Звуковые (или
акустические) волны0 - распостраняющиеся в среде уп-
ругие
олны, частоты которых лежит в диапазоне от 16 Гц до 20 кГц. Звуковые волны в
газах и жидкостях могут быть только продольными.
твердых телах звуковые волны могут быть как продольными, так и попе-
речными. 1Инфразвук
-0 волны с частотами меньше 16 Гц.
1Ультразвук0 - волны с частотами больше 20 кГц. 1Интенсивность
звука0 - величина, определяемая средней по времени
энергией,
переносимой звуковой волной за 1 с через площадку 1 м520, пер-
пендикулярную
направлению распостранению волны.
I = W/St
нтенсивность
звука - величина,
объективно характеризующая волновой
процесс. 1Громкость
звука0 - субъективная характеристика звука, связанная с
го
интенсивностью и зависящая от частоты. 1Высота
звука0 - качество звука, определяемое человеком субъективно
на слух
и зависящее от частоты звука. С
ростом частоты высота звука
увеличивается.
1Электромагнитная волна0 - переменное электромагнитное поле, рас-
постраняющееся в пространстве с конечной
скоростью. Электромагнитные
олны
озникают по той причине, что
переменное электрическое поле по-
рождает
переменное магнитное поле,
которое, в свою очередь, порождает
переменное
электрическое поле. Электромагнитные
олны распространяются в
акууме со скоростью
света. Электромагнитные
олны поперечны: векторы Е и В электрического и
магнитного
полей волны взаимно перпендикулярны и
лежат в плоскости,
перпендикулярной
ктору v скорости распостранения волны. Электромагнитные
олны поглощаются, отражаются и преломляются по-
добно
сем другим видам волн.
.
- 21 -
2ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ ОПТИКА 1Свет0 -
электромагнитные волны, длина волны которых лежит в диапа-
зоне от
4,55.0105-70м до 85.0105-70м. 1Геометрическая
оптика0 - раздел оптики, в
котором законы распост-
ранения
света рассматриваются на основе представления о световых лучах. 1Световой луч -
0линия, вдоль которой
распостраняется энергия све-
товых
электромагнитных волн. 1Оптически
однородная среда -0 среда,
для которой показатель пре-
ломления
зде одинаков. 1Закон
прямолинейного распостранения света: свет в оптически одно-
1родной
среде распостраняется прямолинейно. 1Закон
отражения света0: луч падающий, луч отражённый и перпендику-
ляр опущенный в точку падения к границе раздела сред, лежат в одной
плоскости.
гол падения равен углу отражения. 1Закон преломления0: луч падающий, луч преломлённый и перпендику-
ляр, опущенный в точку падения к границе
раздела сред, лежат в одной
плоскости. Отношение синуса
угла падения к синусу угла
преломления
сть
личина постоянная для данных двух сред и называется относитель-
ным
показателем преломления второй среды относительно первой (n4210).
sin7a0 /sin7b0 = n4210,
где7
a0 - угол
падения,7b0 - угол
преломления.
глы
падения и преломления отсчитываются от перпендикуляра к границе
раздела
сред. 1Относительный
показатель преломления0 двух сред равен отношению их
абсолютных
показателей преломления.
n4210 = n420/n41 1Абсолютный
показатель преломления среды0 - величина n, равная от-
ношению
скорости1 с0 электромагнитных волн в вакууме к их скорости v
среде.
n = c/v 1Полное
отражение0
1света0 может наблюдаться при переходе луча света
из
среды с большим показателем преломления в среду с меньшим показате-
лем
преломления. 1Предельный
угол полного отражения0 -
угол падения, при котором
угол
преломления равен7 p0 /2.
sin7a0 4пр0 = n420/n410,
где7
a0 4пр0 - предельный угол полного отражения;
n410- показатель преломле-
ния
среды, из которой луч света падает
на границу раздела сред;
n420 -
показатель
преломления среды, в которую переходит преломлённый луч. 1Линза0 -
прозрачное тело, ограниченное
двумя поверхностями, пре-
ломляющими
световые лучи, способное формировать оптические изображения
предметов. По оптическим свойствам линзы делятся на собирающие и
рассеиваю-
щие. 1Тонкая
линза0 - линза, толщина которой значительно меньше по срав-
нению с
радиусами поверхностей, ограничивающих линзу. 1Главная
оптическая ось0 - прямая, проходящая через центры кривизны
поверхностей
линзы. 1Оптический
центр линзы0 - точка, лежащая на главной оптической оси
и
обладающая тем свойством, что лучи
проходят сквозь нее не преломля-
ясь. 1Фокус -0
точка, в которой после преломления
собираются все лучи,
падающие
на линзу, параллельно главной оптической оси.
.
- 22 - 1Формула тонкой
линзы
1/f + 1/d = 1/F,
где d -
расстояние от предмета до линзы; f
- расстояние от линзы до
изображения;
F - фокусное расстояние. Для собирающей линзы F > 0, d>0,
для
действительного изображения f > 0, для мнимого изображения f < 0. 1Оптическая
сила линзы0 - величина обратная фокусному расстоянию.
D = 1/F.
диница
оптической силы линзы - диоптрия (дптр). 1Оптическая
сила тонкой линзы
D = (n - 1)5.0(1/R410 + 1/R420),
где n -
относительный показатель преломления линзы, R41 0и R420 - радиусы
кривизны поверхностей (R
> 0 для выпуклой поверхности; R
< 0
для
огнутой). 1Увеличение
линзы 0- отношение линейного
размера изображения к ли-
нейному
размеру предмета.
G = H/h,
где
Н-размер изображения, h- размер предмета.
2ВОЛНОВАЯ ОПТИКА 1Волновая
оптика -0 раздел оптики,
изучающий оптические явления, в
которых
проявляется волновая природа света. 1Интерференция
света 0- сложение когерентных волн, вследствие кото-
рого
наблюдается устойчивая во времени картина усиления или ослабления
результирующих
световых колебаний в различных точках пространства. 1Дифракция
света 0- явление огибания
олнами препятствий, размеры
которых
соизмеримы с длиной волны. 1Принцип
юйгенса0 - каждая точка, до которой доходит волна, служит
центром
торичных волн, а огибающая этих волн дает положение волнового
фронта в
следующий момент времени. 1Дифракционная
решётка0 - это оптический прибор, представляющий со-
бой
систему из большого числа одинаковых по ширине и параллельных друг
другу
щелей, разделенных одинаковыми по ширине непрозрачными промежут-
ками. 1Постоянная
(период) дифракционной решетки
d = a + b,
где
а - ширина каждой щели
решетки, b - ширина непрозрачных
участков
между
щелями. 1Условие
главных максимумов для дифракционной решётки0:
dsin7f0 = k7l0,
где d -
постоянная дифракционной решётки,7 f0- угол дифракции,
7l0 - длина
олны,
k - порядок дифракционного максимума, k = 1,2,3... 1Дисперсия
света0 - зависимость
показателя преломления вещества от
частоты
(длины волны) света или зависимость скорости световых волн от
го
частоты. Следствие дисперсии -
разложение в спектр пучка белого света
при
прохождении
го через призму. 1Угол
отклонения лучей призмой
7f0 = A(n - 1),
где А -
преломляющий угол призмы, n - показатель ее преломления. 1Естественный
свет0 - электромагнитная волна, в которой направления
кторов
E и B могут лежать во всевозможных плоскостях, перпендикуляр-
ных к
ктору скорости распостранения волны.
.
- 23 - 1Поляризованный
свет -0 свет, в котором
направления колебаний век-
торов Е
и В каким-то образом упорядочены.
2КВАНТОВАЯ ОПТИКА 1Фотон0 -
элементарная частица, квант электромагнитного поля. Имеет
нулевую
массу покоя, движется со скоростью света. 1Энергия кванта
света
7e 0=
h7y0 =
hc/7l0 ,
где
h - постоянная Планка,7 y0 - частота света,7 l0 - длина волны, с -
скорость
света в вакууме. с = 35.010580 м/с. 1Постоянная
Планка
h = 6.6255.0105-340 Дж/с 1Масса фотона
m = h7y0 /c52 1Импульс фотона
p = h7y0 /c =
h/7l 1Внешний
фотоэффект -0 вырывания
электронов с поверхности металлов
под
действием света. 1Законы
нешнего фотоэффекта. 1.1 Закон
толетова:0 при
фиксированной частоте падающего света
число
фотоэлектронов, вырываемых из
катода в единицу времени, пропор-
ционально
интенсивности света (сила фототока насыщения пропорциональна
световому
потоку). 2.Максимальная
начальная скорость фотоэлектронов
не зависит от
интенсивности
падающего света, а определяется только его частотой. 3.Для каждого
щества существует "красная граница" фотоэффекта,
т.е.
минимальная частота света ниже которой фотоэффект невозможен. 1Уравнение
йнштейна для внешнего фотоэффекта:0 энергия
падающего
фотона
расходуется на совершение электроном работы выхода А из металла
и на
сообщение вылетевшему фотоэлектрону кинетической энергии.
h7n0 = A +
mv520/2 1Работа
ыхода0 - энергия , которую надо сообщить электрону для его
ыхода
за пределы металла. 1Красная
граница фотоэффекта
h7n0 4кр0 = А hc/7l0 4кр0 = А
2АТОМНАЯ И ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА 1Первый
постулат Бора0 (постулат стационарных состояний): в
атоме
существуют стационарные ( не изменяющиеся со временем) состояния, в
которых
он не излучает энергию. В стационарном
состоянии атома электрон, двигаясь по круговой ор-
бите,
имеет дискретные квантованные значения момента импульса.
mvr
= nh/27p0,
где m -
масса электрона, v - его
скорость, r - радиус орбиты, n =
1,2,3,... 1Второй
постулат Бора (0правило частот) при
переходе электрона с
одной стационарной орбиты на другую излучается (поглощается) фотон с
энергией,
равной разности энергий соответствующих стационарных состоя-
ний.
h7y0 =
E4n0 -4 0E4m 1Атомное
ядро0 состоит из из протонов и нейтронов. Их общее назва-
ние -
нуклоны.
.
-
24 - Число протонов в
ядре равно порядковому номеру химического эле-
мента в
таблице Менделеева, а число
нейтронов равно разности между
массовым
числом и порядковым номером. 1Массовое
число0 - общее число нуклонов в атомном ядре. 1Изотопы0
- атомы химических
элементов, ядра которых
состоят из
одинакового
числа протонов, но разного числа нейтронов. 1Энергия связи
ядра0 - энергия, которую необходимо затратить, чтобы
расщепить
ядро на отдельные нуклоны. 1Энергия связи
нуклонов в ядре E4св0 =
[Zm4p0 + (A - Z)m4n0 -
m4я0]5.0c520 = [Zm4H0 + (A -
Z)m4n0 - m]5.0c524 ,
где
m4p0,
m4n0,
m4я0 - соответственно массы протона, нейтрона и ядра;
m4H0 -
масса
атома водорода. m - масса
атома. А - массовое число, Z -
заряд
ядра. 1Удельная
энергия связи0 - энергия связи,
отнесенная к одному нук-
лону.
4св0/ А 1Дефект массы
ядра0: разность между суммарной массой свободных нук-
лонов,
из которых состоит ядро и массой ядра. 7D0
m = [Zm4p0 + (A - Z)m4n0 -
m4я0]5.0c520 = [Zm4H0 + (A -
Z)m4n0 - m]5.0c52 1Ядерные
силы0 - силы, действующие
между составляющими ядро нукло-
нами и
значительно превышающими кулоновские
силы отталкивания между
протонами.
Относятся к классу сильных взаимодействий.
1Радиоактивность0 - способность некоторых атомных ядер самопроиз-
ольно
(спонтанно) превращаться в другие ядра с испусканием элементар-
ных
частиц. Радиоактивность
подразделяют на естественную (наблюдается у неус-
тойчивых
изотопов, существующих в природе) и искусственную (наблюдает-
ся у
изотопов, полученных посредством ядерных реакций). К радиоактивным
превращениям относятся: альфа-распад, все виды
бета-распада,
спонтанное деление ядер, протонная
радиоактивность.
Обычно
се типы радиоактивности сопровождаются гамма-излучением. Три типа
радиоактивного излучения: 1.Альфа-излучение
- поток ядер гелия. 2.Бета-излучение -
поток быстрых электронов. 3.Гамма-излучение -
коротковолновое электромагнитное излучение с
длиной
олны меньше 105-100 м, т.е. является потоком фотонов. 1Радиоактивный
распад0 - естественное радиоактивное
превращение
ядер,
происходящее самопроизвольно. Число ядер,
распавшихся в среднем за промежуток времени dt
dN = -7l0 Ndt,
где N -
число нераспавшихся ядер в начальный момент времени,7 l0 - пос-
тоянная
радиоактивного распада. 1Закон радиоактивного распада
4-0 _5t
N1 0=1 0N400 exp(-7l0
t) или N = N400
24 5 T0 ,
где
N400 - число нераспавшихся ядер в начальный момент времени, N -
чис-
ло нераспавшихся
ядер в момент времени t, exp = 2,72 - основание нату-
рального
логарифма, 7l 0-
постоянная радиоактивного распада. Т - период
полураспада. 1Период
полураспада -0 время, за которое исходное число радиоактив-
ных
ядер в среднем уменьшается вдвое.
T = ln2/7l
.
- 25 - 1Число ядер,
распавшихся за время t
7D0 N = N400 - N = N400[ 1 -
exp(-7l0 t)] 1Cреднее время
жизни радиоактивного ядра
7t 0=7
01/7l 1Активность
радиоактивного источника -0 число распадов радиоактив-
ных
ядер в единицу времени
A =7 l0 N = ln25.0N/T Единица активности -
беккерель. 1Ядерная реакция0 - превращения атомных ядер
одних химических эле-
ментов в
ядра атомов других химических элементов, вызванные взаимо-
действием
ядер с элементарными частицами или с другими ядрами. 1Реакция
деления ядра -0 тяжелое ядро под действием
нейтронов де-
лится
чаще всего на два ядра, близких по массе. 1Цепная реакция
деления0 - ядерная реакция,
которой частицы, вы-
зывающие
реакцию, образуются как продукты этой реакции. 1Коэффициент
размножения нейтронов -0 отношение числа нейтронов в
данном
поколении к их числу в предыдущем поколении. Необходимым условием
для развития цепной реакции деления является
требование
k7.0 1. 1Критические
размеры -0 минимальные размеры активной зоны, при ко-
торых
озможно осуществление цепной реакции. 1Критическая
масса -0 минимальная масса делящегося вещества необхо-
димая
для осуществления цепной реакции. 1Ядерный
реактор -0устройство, в котором осуществляется и поддержи-
ается
управляемая цепная реакция деления.
.
