1. Для описания движ тел в завис от условий задачи используют различные физ модели. Простей. физ. модель - материальная точка — тело, обладающее массой, разме-рами которого в данной задаче 2 страница

13 – Внутр энергия U макроскоп сис – ее полн энергия за исключением кинетич эне-ргии сис как целого и потенц энергии во вн-еш силовом поле: кинетич энер хаотич движ мо, потенц энер взд м-у мо, внутримо энерг, внутриатом энер, внутриядер энерг. Внутр энерг идеал газа включает в себя: только кинетич энерг хаотич движ мо. Внутр энерг сис яв ф-ей ее состояния. Число степеней свободы –к-во независ перемен, однозначно определ положение тела в про-странстве, или это число независ движений, благодар к-ым тело обладает кинетич энерг. Если мо не жесткая (возможны относит сме-щения атомов в мо), то доп вводится колеб степень свободы. Т о равномер распределе-нии энерг по степеням свободы (Больцман): На каждую поступат и вращат степень сво-боды приходится энерг, равная (kT)/2, а на каждую колеб степень свободы – энерг = kТ. Внут энер ид газа – это сумма кинетич энерг движения всех его мо (мо ид газа не взд с друг другом на расстоянии). Возможны два способа измен внутр энер тел: работа + теп-лопередача. Передача энергии от сис к внеш телам с измен внешних макроскоп параметро – работа dV = S∙dr – изменение объема газа Работа газа зависит от пути перехода из сост1 в сост 2. Работа не яв ф-цией состояния + Сила давления га-за яв неконсерват. Изобар. Изохор. Изотер. Теплопередача –процесс обмена энергией с окр телами, при к-ом измен только внутр парам термодинамич сис: теплопровод, Ковекция, излучение. Мерой энер, передан при теплопередаче, яв количество теплоты Q. Эта величина, как и работа, не яв полным дифференциалом (зависит от процесса). Работа и теплопередача яв: Эквивалент-ными формами обмена энер (как путем сов-ерш работы, так и путем теплопер можно вызвать одинак измен в макроскопич сис). Закон сохран энерг, в к-ом учитывается осо-бая форма передачи энер путем теплопере-дачи, яв фундаментальным законом физики и назыв первым началом термодинамики: 1 закон терм: Колич теплоты, подведенное к сис, затрач на измен внут сис и на соверш сис работы над внешн телами. Количество тепла при нагревании/охлаждении газа можно рас-счит через теплоем: - плавлен - парообр V = const Р = const T = const	14. Теплоемкость – связь м-у колич со-общен сис тепла и измен темпер этой сис. Полная теплоем тела или сис – скаляр ф в, характериз процесс теплообмена и равная количеству тепла, получен термодинамич сис для измен его темпер на один Кельвин: Удельная – колич тепла, к-е необход сообщ един массы в-ва, чтобы по-выс ее темпер на единицу Молярная –колич тепла, к-е необход сообщ одному молю в-ва, чтобы повыс ее темпер на единицу. – связь моляр и удел теплоемкости Теп-ть зависит от характера процесса, при к-ом сис получает тепло. 1. V= const => 2. P= const – уравнение Май-ера – коэффициент Пуассона Моляр теплоем газа не завис от термоди-намич параметров, а завис только от стро-ения его мо. 15. Если система замкнута δQ= 0, то – математическая запись II начала термо-динамики: Энтропия замк сис при любых происход в ней процессах не может убы-вать (она или увелич или остается неиз-менной). Если система обмен теплом с внеш средой, то ее энтропия может вести себя любым образом. Реальные термо-динам процессы – необратимы => в них энтропия адиабатически изолированной сис неизбежно будет возрастать. Объе-динен 1 и 2 начала термодин: Энтропия связана с микроскоп строением сис и статистич характером теплового движ частиц системы. Макросостояние –с ост в-ва, характериз его термодинамич параметр. Микросостояние – сост сис, характериз сост каждой входящей в нее мо. Термодин вероятностью макросост W назыв число микросост, осущ данное макросост (или число перестановок одноименных элемен-тов, при к-ых сохраня данное макросост). Зависимость между энтропией S и термо-динамич вероятностью W установил Больц-ман Энтропия пропорцион логарифму термодинамич вероятности состояния. Упорядоченная сис имеет низ-кую энтропию, так как вероятность состоя-ния наимен, неупорядоч сис высокую энт-ропию, так как вероятность наиб. Энтропия (статистики) – мера беспорядочности тепл движ. Термодинамич вероятность состо-яния изолир сис при всех происходящих в ней процессах не может убывать. Наиб вероятным измен энтропии яв ее возраст. Необратимость тепловых процессов связана с тем, что переход к равновес состоянию в изолир сис более вероятен по сравнен со всеми другими переходами. Поэтому наблюд только те измен состояния, при к-ых изолир сис переходит из менее вероят в более вероятное состояние.	15. Адиабатный – это процесс протек без теплообмена с окр средой. Рабо-та соверш за счет убыли внутр энергии Урав адиаб проц - Урав аддиабаты Из уравнения состояния – уравнение Пуассона Сумма приведенных колич тепла, сообщ сис при обратимом пере-ходе из произвол начал состояния в про-извол конечное, не завис от пути, по к-ому произошел пере-ход, а завис только от парам нач и конеч состояний. Количество теплоты dQ – завис от процесса Приведенное количество тепло-ты Q/T – независит от процесса, а опред только состоя-нием сис (яв ф-цией состоян). => энтропия Энтропия –ф-ция сос-тояния термодин сис, измен к-й при пере-ходе сис из нек-го сост 1 в состояние 2 равно сумм приведен колич тепла, сообщ сис при лю-бом обратим переходе из сос-тояния 1 в 2. Энтропия сис опред с точност до произвольной постоянной. Физ смысл имеет лишь разность энтропий. Энт-ропия – величина аддитивная, т.е. она равна сумме энтропий всех тел входящих в сис. В изопроцес Изотер - Изохор - Изобар - Адиаб - Адиаб процесс является изоэнтропий. При нагр энтропия увелич, а при охлажд– уменьш: При плав энтропия возраст, а при кристал уменьш: При испар энтропия возраст, а при конден уменьш. Для необрат процессов: изменение энтропии при произвольном процессе
16. Обратимый процесс – равновесный процесс, к-й может протекать как в прям-ом, так и в обратном направ .Свойства 1. Если сис при прямом ходе на каком либо участке получ тепло ΔQ и соверш работу ΔА, то при обратном ходе на этом же участке сис отдает тепло ΔQ' = ΔQ и над ней соверш работа ΔА' = ΔА 2. После протекания обратимого процесса в окр среде не должно оставаться никаких изм-ен Важнейшим признаком обратимого процесса является его равновесность. Всякий необратимый процесс - это такой процесс, обратный к-му маловероятен. Все процес в прир – необратимые Приближением к обратимым термодина-мич процессам м б изопроцессы с ид газ-ом. Круговой процесс (цикл) - процесс, в результате к-ого термодин сис возвращ в исход состояние. Круговые процессы леж-ат в основе работы всех тепловых машин: двиг внутр сгорания, паровых и газовых турбин, паровых и холодильных машин … Работа, соверш за цикл, опред площадью, охват кривой. – первое начало тер-модин для круг процесса Работа, соверш за цикл, равна колич-у теплоты получ извне. Прямой цикл (протек по час стрелке) В тепловой машине часть получ тепла пре-вращ в работу. Обратный цикл (протек про-тив час стрелки) В холодильной машине тепло перенос от холодного тела к горячему за счет соверш работы внеш сила-ми. Тепловая машина (двигатель) – устро-йство, преобраз часть внутр энергии в мех работу. К.П.Д. тепловой машины опред тем, наско-лько полно она превращ получтеплоту Q 1 в работу. Цикл Карно – равновесный цикл, состоящ из двух изотерм и двух адиабат процессов, чередующихся друг с другом. Теорема Кар-но - всех обрат машин, работ по циклу Карно в одинаковых условиях одинаков и опред только темпери нагревателя и охладителя. КПД - отношению работы, совершенной ма-шиной за цикл, к количеству теплоты, получ ею за этот цикл. - неравенство Клаузиуса Q/T - приведенное количество тепла - отношение количества тепла, получ термодин сис, к темпер, при к-ой оно получ. – неравенство Клаузиуса Сумма элементар приведенных количеств тепла, получаемых сис в ходе цикла извне, равна нулю, если цикл обратим, и меньше нуля, если цикл необратим.	17. Эл заряд – это вел, опред интенсивность эм взд заряж тел. - источник эм поля.- внутр характерист элементарных частиц: полож (протон) и отриц (электрон). Он дискретен, т.е. состоит из целого числа элементарн за-рядов. При электризации заряж частицы переходят с одного тела на другое и тела заряжаются. Сила, с к-ой взд заряж тела - силой Кулона (FК). Закон Кулона: где ε0 = 8,85·10^-12 Ф/м – эл постоянная. Электрост поле – силовое по-ле, создав вокруг неподвижных эл зарядов и передающее действие зарядов друг на дру-га. Для обнаружения и опытного исслед эл поля использу пробный точечный полож за-ряд q0. Поле опред через силу, действующую на этот заряд в разных точках. Отношение F/q0 не зависит от q0 и яв характеристикой поля. Напряженность – основная силовая характеристика эл поля. Напр поля в некоторой точке – определяемая силой, действующей на пробный положительный заряд, помещенный в эту точку поля. [В/м], [Н/Кл] Линии напряжен-ности (силовые линии) – линии, касат к к-ым в каждой точке, совпадают с направлением вектора напр-ти. Принцип супер-позиции полей: Напр-ть Е результирующего поля, создаваемого сис зарядов, равна век-торной сумме напр-тей полей, создаваемых в данной точке каждым из зарядов в отде-льности. Если заряд распределен по телу непрерывно, то он пре-дставляется как совокупность элементар точечных зарядов dq, каждый из к-ых созда-ет своё поле напряженностью dE. Густота силовых линий характер значение напр-ти Е - поток Вычислим поток ФЕ сквозь сферическую по-верхность радиуса r, охватывающую точеч-ный заряд q, находящийся в её центре: Поток ФЕ зависит от q и не зависти от размера и формы замкнутой поверхности. Теорема Гаусса: Поток вектора напр-ти электрост-ат поля сквозь произвол замкнутую поверх-ность равен алгебраической сумме заключе-нных внутри этой поверхности зарядов, де-ленной на ε0. 1. Если заряды рас-пред по поверхности тела, то их характери-зует: поверхностная плотность, [Кл/м2] - 2. Если заряды распределены по объ-ему тела, то 3. Если заряды распред по длине нити: Внутри сферы: Вне сферы: Экранирование - способ снижения (подавления) влияния внешних эм полей, помех... Внутри шара Вне шара: Работа поля по перемещ заряда q не зависит от траектории Элект-ростат поле - потенциальное (А = -ΔW), а сила Кулона яв консервативной	17. Потенциальная энергия W пропорцион заряду q0. W/q0 не зависит от q0 и яв харак-теристикой поля. - потенциал. По-тенциал – основная энергетическая харак-теристика поля. Потенциал в точке поля –отношение потенциальной энергией заряда, помещенного в данную точку поля, к этому заряду. Потенциал опред работой поля по переме-щению заряда из данной точки поля на бес-конечность. Эквипотенциальные повер-хности – во всех точках к-ых потенциал имеет одинаковое значение. Принцип супер-позиции полей: Потенциал результирующего поля, создаваемого сис зарядов, равен алге-браич сумме потенциалов полей, создавае-мых в данной точке каждым из зарядов в отдельности. Если за-ряд распределен по телу непрерывно, то он представляется как совокупность элемен-тарных точечных зарядов dq, каждый из к-ых создает своё поле с потенц dφ. Элементарная работ а по перемещению единичного точечного заряда q из (·) 1 в (·) 2, если точки бесконечно близки (х2-х1=dx): Напряженность равна градиенту потенциала, взятому с обратным знаком. grad – градиент – про-изводная по направлению (вектор, направ-ленный в сторону макс возрастания ф-ции); Линии напряженности всегда перпендику-лярны эквипотенциальным поверхностям «-» означает, что на-ость направлена в сторо-ну убывания потенциала
18. Диэлектрик (изолятор) – в-во с малой концентрац или отсутст свобод носителей заряда(электроны, не связанные с ядрами атомов): Неполярные Полярные Ионные В мо диэл-в электроны связаны с ядрами ато-мов и образуют электронейтральные сис. Поляризация – процесс ориентации мо в-ва во внешнем электростатическом поле. В результате смещения зарядов при поляри-зации на поверхности диэлектрика появ не-скомпенсированные заряды, называемые связанными. Они создают внутри - эл поле, направ противоположно внеш полю. Общее поле внутри диэл-ка всегда слабее внеш χ – диэл восприимчивость диэлектрика. Физический смысл ε: Показ во сколько раз эл поле ослабляется в диэлек-трике по срав с полем в вакууме(ε = 1) Проводники – это в-ва с большой концент-рацией свободных зарядов. При внесении незаряж провод-а во внешнее электростат поле, заряды внутри него перераспредел таким образом, что напряженность поля внутри него Е = 0. При этом часть поверхно-сти провод-а заряж полож, а часть – отриц. Эти заряды называются индуцированными (наведёнными) - электростатической индукцией. Свойства проводника: 1. Напр-ть Е = 0 всюду внутри проводника; а у его поверхности напряженность направлена перпендикулярно поверхности и опред по-верхностной плотностью заряда. 2. Весь объем пров эквипотенциален. 3. Поверх-ность пров -//-. 4. Индуцированные заря-ды располагаются на внеш поверхности провод-а, а внутри он остается электричес-ки нейтральным. Электроем уединенного провод Разные провод-и, будучи одинаково заряженными, имеют одинаковые потенци-алы. Чем больший заряд q передан провод-у, тем больше его потенциал ϕ (q ~ ϕ). Электроемкость провод-а – это физ вел, см формул и характеризующая способность проводника накапливать эл заряд. При при-ближении к заряж провод-у др тел, на них возникают индуцирован-ные (в др случаях связан-е) заряды, к-ые своим полем пониж потенциал провод-а и повыш его эл-ектроем. Элект-роем двух близко располож провод-ов больше, чем у уединенного про-вод-а. КОНДЕНСАТОР – это устройство для накоп заряда, состоящее из 2 близко распо-лож провод (обкладок), раздел слоем диэл-а: плоские, сферич, цилиндрич.	18. Чтобы перенести заряд dq из бесконечности на уединенный пров, нужно совершить раб Энергия заряженного проводника W равна работе А, к-ую нужно совершить, чтобы зарядить проводник до заряда q: Для плоского кондернс: - объемная плотность энергии - для изотропного диэлектрика	19. Эл ток –упорядоч движ заряж частиц. Условия сущ эл тока: Наличие свободных носителей заряда (электронов, ионов); - Нал эл поля. За направление тока условно при-ним направ движения полож зар-в. Ток в провод-е создается свободн электронами Источники тока – устройства, способные создавать и поддерживать разность потенц-в за счет работы сил неэлектр происхожден. Сторонние силы – это силы неэл происхож-дения, действующ на заряды со стороны ис-точника тока. Эл цепь — совокупность ус-тройств и элементов, предназначенных для протекания эл тока. Для поддержания нап-ряжения цепь должна быть замкнута на ис-точник тока. Ист: гальванический элемент (батарейка) (энергия хим реакций); генера-тор (мех энергия вращения ротора); элект-рофорная машина(мех энергия вращения рукояти машины); термоэлемент (тепло-энергия); фотоэлемент (светоэнергия). Характеристики тока: Сила тока – ф в, равная заряду, прошедшему через попереч сечение провод-а за единицу времени. Плотность тока - ф в, равная силе то-ка, проходящего через единицу площади по-пер сеч провод, перпен направ тока. Плот-ность тока j – векторная величина Вектор j ориентир по направ движения полож зар-в (напряженности) ЭДС – опред работой стор-онних сил по перемещению единич полож заряда - ЭДС –циркуляция вектора Е поля сторонних сил . Кроме сторонних сил на заряд действуют силы электрического поля (силы Кулона): результирующая сила, действующ на заряд в цепи. Напряжение – ф в, опр работой, соверш об-щим полем кулонов и стор сил при перемещ един полож заряда. Амперме́тр — прибор для измерения силы тока. Включается в цепь послед с тем учас-тком, на к-ом измеряется сила тока. Ампер-метр не должен измен силу тока в цепи, по-этому его сопротив должно быть очень мал. Вольтме́тр — прибор для измерения нап-ряж и ЭДС. Включается в цепь парал тому участку, на к-ом измер напряжение. Сопро-тивление вольтметра должно быть очень большим. Для измер ЭДС вольтметр вкл параллел источнику тока при разомкнутой цепи. Сопротивление – фв, характеризующ способ в-ва проводить эл ток. Эксп устан, что удельное сопр провод-а за-вис от темп. Для многих метал и сплавов при T → 0 К (критич температуре) у провод-а резко исчез сопрот- сверхпроводимость. Закон Ома для постоянных полей - - удельная проводимость провод-а закон Ома в дифференц форме для любых полей. Для однородного участка цепи (нет источника ЭДС): Для неоднородного участка це-пи (есть источник ЭДС): - закон Ома для неоднор уч цепи. - закон Ома для полной цепи
20. 4. Закон Ома для постоянных полей - - удельная проводимость провод-а закон Ома в дифференц форме для любых полей. Для однородного участка цепи (нет источника ЭДС): Для неоднород-ного участка цепи (есть источник ЭДС): - закон Ома для не-однор уч цепи. - закон Ома для полной цепи. Если по участку цепи течет ток, то при этом электростат поле со-вершает работу по перемещ заряда из одно-го конца участка провод-а в другой- работа тока. Если участок цепи од-нородный и сила тока на нем равна I, то за-ряд dq, перенос полем через сечение провод-а за малый промежуток времени dt, равен: Работа тока пропорц квадрату силы тока, эл сопротивлению про-вод-а и врем протекания тока по провод-у. Если ток постоянный Мощность тока – ф в, характеризующая работу тока за единицу времени. Мощность - характеристика потребителя тока. Если ток проходит по не-подвиж металл провод-у, то вся работа тока идет на его нагревание и выдел в окруж провод-к пространство в виде теплоты. Удельная теп мощность тока (W) - кол-о теплоты, выдел за единицу времени в еди-нице объема про-ка. [Дж/м3с] - закон Джоуля-Ленца в дифференциальной форме. Рист – полная мощность источника (выделяется на внешнем и внутреннем участках цепи): Р – полезная мощность (выделяется только на внеш участке цепи):	21. Магнитное поле - силовое поле, действ на движ эл заряды и на тела, обладающие магнитным моментом, независимо от сос-тояния их движ. - магнитная составляющая эм поля. Источники м поля: намагниченные тела (магниты); проводники с током; дви-жущиеся заряды и заряженные тела. Основ-ная хар-ка м поля – м индукция. М поле мож-но наглядно изобр с помощ силовых линий м поля – линий м индукции. Линии м ин-дукции – линии, касат к к-ым в каждой точке совпадают с направ вектора м индукции В. Магнитное поле может вращать рамку с током. Вращающее действие м поля (дейс-твие момента сил М) на рамку зависит от свойств рамки (рm) и свойств м поля (В). Для опред направления линий м поля (м индукции) используется м стрелка (железн опилки), замкнутый плоский контур с током, а также правило буравчика. Нормаль к рамке с ток-м и северный полюс м стрелки укажут направ вектора м индукции В. Б-С-Л: Элемент dl проводника с током I, находящийся в ваку-уме, создает в произвольной точке А м поле индукцией dB. ! по правилу Буравчика Суперпозиция: М индук-ция результ поля, создав нескольк токами равна вектор сумме м индукций полей, созд в данной точке каждым элементом тока в отдел. Т о циркуляции Циркул вектора В по произв замкн контуру равна произведению м пос-тоян µ0 на алгебраическую сумму токов, охватываемых этим контуром. Т о ц В в маг-нетизме – аналог теоремы Гаусса в элек-тростатике. М поле прямого тока (тока, про-тек по тонкому прямому бескон длин про-вод-у) в вакууме: Соленоид – это катушка из изолир пров-а, по к-ому течет ток, намотан на цили-ндрич поверх. Витки намотаны вплотную, длина значительно больше диаметра. Вну-три - железный сердечник. Из симметрии видно, что поле внутри направ вдоль оси соленоида. Вне - практич отсутствует. Со-д с током вокруг себя м поле, аналогичное м полю постоян магнита, т.е. является элект-ромагнитом. Со-д, подобно постоянному магниту, обладает м свойствами и имеет два м полюса (северный и южный). -внутри!ВНЕ НЕТ! Поток вектора магнитной индукции М поток – равна скаляр произвед вектора м индукции на вектор площади контура. Полный м поток, сцепленный со всеми N витками соленоида, - потокосцепление Ψ: - полный м поток вектора В сквозь соленоид	Теорема Гаусса для м поля в вакууме: Поток вектора м индук-и В через любую замкну-тую поверхность =0. Поле, циркул которого не =0 – вихревое. Ис-точ м поля яв проводник с током: М поле – ви-хревое, что его линии (линии м индукции В) замкнутые (не имеют начала и конца) Они охватывают проводники с током. Магнетик - ко всем в-вам при рассмотрении их маг-нитных свойств: слабомаг и сильномаг М проницаемость в-ва —характеризующая связь между м индукцией В и напряжён м поля в в-ве Н. - связь м-у м прониц и м восприимч в-ва. Для конкретного в-ва её значение определяется по таблице. М проницаемость – характеристика в-ва.

Дата добавления: 2015-10-21