1) Основные понятия и уравнения кинематики. Формулы Кинематики. Свободное падение.

Билет №1

1) Основные понятия и уравнения кинематики. Формулы Кинематики. Свободное падение.

Радиус-вектор точки - это вектор, начало которого совпадает с началом системы координат, а конец - с данной точкой.

Вектор перемещения (часто говорят просто – перемещение) – это вектор, начало которого совпадает с той точкой траектории, где было тело, когда мы начали изучать данное движение, а конец этого вектора совпадает с той точкой траектории, где мы это изучение закончили.

Путь - это сумма длин всех участков траектории, последовательно проходимых телом при движения.

Скорость: v=S/t, v=v0+a*t

Ускорение: a=(v-v0)/t

Свободное падение — это равноускоренное движение под действием силы тяжести. На поверхности Земли (на уровне моря) ускорение свободного падения меняется от 9,81 м/с² на полюсах до 9,78 м/с² на экваторе.

2) Электромагнитные излучения различных диапазонов длины волны. Свойства и применение этих излучений.

Электромагнитное излучение (электромагнитные волны) — распространяющееся в пространстве возмущение (изменение состояния) электромагнитного поля.

Среди электромагнитных полей вообще, порождённых электрическими зарядами и их движением, принято относить собственно к излучению ту часть переменных электромагнитных полей, которая способна распространяться наиболее далеко от своих источников — движущихся зарядов, затухая наиболее медленно с расстоянием.

Радиоволны: Сверхдлинные более 10 км, менее 30 кГц

Длинные 10 км — 1 км, 30 кГц — 300 кГц

Средние 1 км — 100 м, 300 кГц — 3 МГц

Короткие 100 м — 10 м, 3 МГц — 30 МГц

Ультракороткие 10 м — 1 мм, 30 МГц — 300 ГГц

Инфракрасное излучение 1 мм — 780 нм, 300 ГГц — 429 ТГц

Видимое излучение 780—380 нм, 429 ТГц — 750 ТГц

Ультрафиолетовое 380 — 10 нм 7,5·1014 Гц, 3·1016 Гц

Рентгеновские 10 нм — 5 пм, 3·1016 — 6·1019 Гц

Гамма менее 5 пм, более 6·1019 Гц

Применение: 1) Радиосвязь; 2) Медицина, безконтактный нагрев; 3) Искуственный загар, искуственное освещение для растений; 5) Дефектоскопия.

Свойства: всем электромагнитным излучениям в той или иной свойственны интерференция, дифракция, преломление, и др. Однако, у высокоэнергетического ЭМ-излучения (экстремальный УФ и выше) эти свойства менее выражены.

Билет №2

1) Динамика поступательного движения (законы Ньютона).

Динамика является основным разделом механики, в ее основе лежат три закона Ньютона, сформулированные им в 1687 г.

Первый закон Ньютона: всякая материальная точка (тело) сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения до тех пор, пока воздействие со стороны других тел не заставит ее изменить это состояние. Стремление тела сохранять состояние покоя или равномерного прямолинейного движения называется инертностью. Поэтому первый закон Ньютона называют также законом инерции.

Второй закон Ньютона — основной закон динамики поступательного движения — от­вечает на вопрос, как изменяется механическое движение материальной точки (тела) под действием приложенных к ней сил.

Взаимодействие между материальными точками (телами) определяется третьим зако­ном Ньютона: всякое действие материальных точек (тел) друг на друга носит характер взаимодействия; силы, с которыми действуют друг на друга материальные точки, всегда равны по модулю, противоположно направлены и действуют вдоль прямой, соединяющей эти точки:

F12 = – F21.

2) Методы регистрации ионизирующих излучений.

Для регистрации ионизирующих излучений существует несколько методов, основанных на ионизационном, тепловом, фотохимическом и другом воздействии, которыми сопровождаются излучения при взаимодействии их с облучаемой средой.

Наиболее широкое распространение получили радиографический ионизационный и сцинтилляционный методы регистрации излучений.

Ионизационный метод регистрации излучений основан на регистрации ионов, образуемых излучениями при прохождении их через заранее известное вещество.

Ионизационная камера. Принцип действия ее основан на измерении ионизации в газе, т. е. на способности газов изменять электропроводность под действием ионизирующих излучений.

Билет №3

1) Идеальный газ. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории.

Идеальный газ - это физическая модель газа, взаимодействие между молекулами которого пренебрежительно мало.

Основное уравнение МКТ связывает микропараметры частиц (массу молекулы, среднюю кинетическую энергию молекул, средний квадрат скорости молекул) с макропараметрами газа (р - давление, V - объем, Т - температура).

Давление газа на стенки сосуда пропорционально произведению концентрации молекул на среднюю кинетическую энергию поступательного движения молекулы.

2) Электромагнитная природа света. Волновые и квантовые свойства света.

Согласно корпускулярной теории (или теории истечения) свет представляет собой поток частиц (корпускул), которые испускаются источником света. Эти частицы движутся в пространстве и взаимодействуют с веществом по законам механики. Эта теория хорошо объясняла законы прямолинейного распространения света, его отражения и преломления.

Согласно волновой теории свет представляет собой упругие продольные волны в особой среде, заполняющей все пространство - светоносном эфире.

Волновые явления: интерференция. дифракция. поляризация. дисперсия.

Квантовые явления: фотоэффект, давление света, линейчатость спектров испускания и поглощения.

Билет №4

1) Закон всемирного тяготения. Сила тяжести. Вес тела. Невесомость.

Согласно закону всемирного тяготения Ньютона, все тела во Вселенной, обладающие массой, притягиваются друг к другу с силой, называемой гравитационной. Эта сила прямо пропор­циональна произведению масс тел и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними:

F = G*m1*m2/r² где G — гравитационная постоянная.

Сила тяжести F= m*g является одной из составляющих силы гравитационного при­тяжения тела массы т.к Земле (или другой планете).

Весом тела (Р) называют силу, с которой тело вследствие зго притяжения к Земле действует на горизонтальную опору или подвес.

Если тело вместе с опорой двигаются с ускорением а=g, то вес оказывается равным нулю. Состояние с нулевым весом называют невесомостью.

2) Развитие представлений о строении атома. Опыт резерфорда. Квантовые постулаты Бора.

Представление об атомах как неделимых мельчайших частицах веществ возникло еще в античные времена (Демокрит, Эпикур, Лукреций).

К началу XVIII в. атомистическая теория приобретает все большую популярность. К этому времени работами французского химика А. Лавуазье (1743–1794), великого русского ученого М.В. Ломоносова и английского химика и физика Д. Дальтона (1766–1844) была доказана реальность существования атомов.

В 1911 г. английским физиком Э. Резерфордом при исследовании движения альфа-частиц в газах и других веществах была обнаружена положительно заряженная часть атома.

Резерфорд предложил следующую схему строения атома.

В центре атома находится положительно заряженное ядро, вокруг которого по разным орбитам вращаются электроны. Возникающая при их вращении центробежная сила уравновешивается притяжением между ядром и электронами, вследствие чего они остаются на определенных расстояниях от ядра.

Постулаты Бора:

Первый постулат (постулат стационарных состояний): в атоме существуют стационарные (не изменяющиеся со временем) состояния, в которых он не излучает энергии. Стационарным состояниям атома соответствуют стационарные орбиты, по которым движутся электроны. Движение электронов по стационарным орбитам не сопровождается излучением электромагнитных волн.

Второй поступат (правило частот): при переходе электрона с одной стационарной орбиты на другую излучается (поглощается) один фотон с энергией.

Билет №5

1) Электрический ток в металлах. Основные положения электронной теории электропроводимости металлов.

Электрический ток в металлах – это упорядоченное движение электронов под действием электрического поля. Опыты показывают, что при протекании тока по металлическому проводнику переноса вещества не происходит, следовательно, ионы металла не принимают участия в переносе электрического заряда.

- хорошая электропроводность металлов объясняется наличием в них большого числа свободных электронов.

- под действием внешнего электрического поля на беспорядочное движение электронов накладывается упорядоченное движение, т.е. возникает электрический ток.

- сила электрического тока, идущего по металлическому проводнику, как известно, определяется законом Ома для участка цепи, установленного экспериментально.

- так как внутреннее строение у разных веществ различное, то и сопротивление тоже будет различным. Это связано с расположением ионов в кристаллической решетке и с концентрацией свободных электронов в веществе.

- несмотря на то, что скорость направленного движения электронов в проводнике очень мала, ток в проводнике возникает практически мгновенно. (При подключении проводника к источнику тока на каждый электрон действует электрическое поле, распространяющее со скоростью света. Увеличение его внутренней энергии).

- у всех металлов с увеличением температуры растет и сопротивление.

2) Волновое движение. Поперечные и продольные волны. Характеристики волны.

Волновой процесс — это процесс распространения колебаний в сплошной среде. Сплошная среда — непрерывно распределенная в пространстве и обладающая упругими свойствами.

При распространении волны частицы среды не движутся вместе с волной, а колеблются около своих положений равновесия. Вместе с волной от частицы к частице среды передаются лишь состояния колебательного движения и его энергия. Поэтому основным свойством всех волн, независимо от их природы, является перенос энергии без переноса вещества.

Продольные волны — это такие волны, в которых колебания частиц среды совершаются вдоль направления распространения волн, например, звуковые волны. Поперечные волны — это такие волны, при которых колебания частиц среды совершаются перпендикулярно направлению распространения волн, например, волны на поверхности воды.

Длина волны - расстояние между ближайшими точками на одном луче, колебания в которых происходят в одинаковой фазе (например расстояние между соседними максимумами).

Скорость волны - скорость перемещения точки, в которой колебание имеет определенную фазу (например скорость перемещения "гребня" или "впадины").

Билет №6

1) Силы взаимодействия молекул. Строение газообразных, жидких и твердых тел.

Все молекулы вещества взаимодействуют между собой силами притяжения и отталкивания.

Доказательство взаимодействия молекул: явление смачивания, сопротивление сжатию и растяжению, малая сжимаемость твердых тел и газов и др.

Причина взаимодействия молекул - это электромагнитные взаимодействия заряженных частиц в веществе.

Твердые тела имеют постоянную форму и объем, практически несжимаемы.

Жидкости имеют определенный объем, но не имеют своей формы, они принимают форму сосуда, в которой находятся.

Газы не имеют постоянного объема и занимают весь объем сосуда, в котором они находятся.

2) Электромагнитные колебания в колебательном контуре. Применение колебательного контура.

Колебательный контур - электрическая цепь, в которой могут происходить колебания с частотой, определяемой параметрами этой цепи. В простейшем случае состоит из индуктивности и емкости, соединенных параллельно или последовательно. В колебательном контуре возникают колебания на определенной, так называемой резонансной частоте. Таким образом, если колебательный контур стоит в генераторе, то генератор будет работать в определенной полосе частот, определяемой параметрами контура (пример - радиопередатчик). Соответственно, если на контур подать сигнал с широким спектром частот, контур выделит сигналы определенной полосы частот

(радиоприемник).

Контур можно использовать и в фильтрах (подавление ненужных сигналов в какой-то полосе частот).

Билет №7

1) Потенциальная и кинетическая энергия. Закон сохранения энергии в механических процессах.

Сумма кинетической и потенциальной энергии тел, составляющих замкнутую систему и взаимодействующих между собой силами тяготения и силами упру гости, остается постоянной. Это утверждение называется законом сохранения энергии в механических процессах.

Для полной механической энергии закон сохранения энергии имеет следующее выражение: полная механическая энергия замкнутой системы тел, взаимодействующих силами тяготения и упругости, остается неизменной.

Потенциальная энергия — скалярная физическая величина, представляющая собой часть полной механической энергии системы, находящейся в поле консервативных сил. Зависит от положения материальных точек, составляющих систему, и характеризует работу, совершаемую полем при их перемещении.

Кинетическая энергия — энергия механической системы, зависящая от скоростей движения её точек в выбранной системе отсчёта. Часто выделяют кинетическую энергию поступательного и вращательного движения.

2) Малые тела солнечно системы.

Малое тело Солнечной системы — этот термин введен Международным астрономическим союзом в 2006 году для описания объектов Солнечной системы, которые не являются ни планетами, ни карликовыми планетами, ни их спутниками. Это астероидиы, метеоры, метеорные потоки, кометы.

Билет №8

1) Уравнение состояния идеального газа (уравнение Менделеева - Клапейрона). Связь между параметрами состояния газа в изопроцессах.

Уравнение состояния идеального газа (иногда уравнение Клапейрона или уравнение Менделеева — Клапейрона) — формула, устанавливающая зависимость между давлением, молярным объёмом и абсолютной температурой идеального газа. Уравнение имеет вид:

p*V_M= R*T, где p — давление,

V_M — молярный объём,

R — универсальная газовая постоянная

T — абсолютная температура, К.

Газ может участвовать в различных тепловых процессах, при которых могут изменяться все параметры, описывающие его состояние (p, V и T). Если процесс протекает достаточно медленно, то в любой момент система близка к своему равновесному состоянию. Такие процессы называются квазистатическими. В привычном для нас масштабе времени эти процессы могут протекать и не очень медленно. Например, разрежения и сжатия газа в звуковой волне, происходящие сотни раз в секунду, можно рассматривать как квазистатический процесс. Квазистатические процессы могут быть изображены на диаграмме состояний (например, в координатах p, V) в виде некоторой траектории, каждая точка которой представляет равновесное состояние.

Интерес представляют процессы, в которых один из параметров (p, V или T) остается неизменным. Такие процессы называются изопроцессами.

2) Принцип радио - телефонной связи. Амплитудная модуляция и деректирование. Развитие средств связи в Казахстане.

При радиотелефонной связи звуковые колебания преобразуются с помощью микрофона в электрические колебания той же формы, но низкой частоты. Для их передачи на большие расстояния необходимо провести модуляцию. Модуляция - изменение одного или нескольких параметров высокочастотного колебания по закону низкочастотного колебания. Модуляцию колебаний можно осуществлять, изменяя их амплитуду, частоту или фазу.

Модуляция - превращение электрического тока в радио сигнал, а детектирование - обнаружение или пелингация сигнала в пространстве.

В настоящее время наблюдается качественное изменение деятельности медиа развития в Казахстане в связи с бурным внедрением новых информационно-коммуникационных технологий (ИКТ), возросшей конкуренцией со стороны зарубежных СМИ, с появлением новых вещателей, операторов связи в стране и постепенным переходом на цифровые стандарты вещания.

В настоящее время в стране активно развивается рынок мобильной телефонии. Министерство транспорта и коммуникации Республики Казахстан проводит активную работу по внедрению стандарта сотовой связи 3G на территории республики.

Билет №9

1) Внутренняя энергия и способы ее изменения. Первый закон термодинамики.

Любое макроскопическое тело обладает внутренней энергией.

Внутренней энергией тела называется энергия, зависящая только от термодинамического состояния тела (системы тел). Внутренняя энергия есть кинетическая энергия движения частиц, составляющих микромир, и потенциальная энергия их взаимодействия: молекул, из которых состоят тела, атомов, из которых состоят молекулы, электронов и других частиц, составляющих атомы.

Закон сохранения и превращения энергии, распространенный на тепловые явления, носит название первого закона термодинамики.

До сих пор рассматривались процессы, в которых внутренняя энергия системы менялась либо за счет совершения работы, либо за счет теплообмена с окружающими телами.

В общем случае при переходе системы из одного состояния в другое внутренняя энергия меняется одновременно как за счет совершения работы А, так и за счет передачи количества теплоты: U=A+Q.

2) Гармонические колебания — колебания, при которых физическая (или любая другая) величина изменяется с течением времени по синусоидальному или косинусоидальному закону. Кинематическое уравнение гармонических колебаний имеет вид.

Амплитуда — максимальное значение смещения или изменения переменной величины от среднего значения при колебательном или волновом движении. Неотрицательная скалярная величина, размерность которой совпадает с размерностью определяемой физической величины.

Период колебаний — наименьший промежуток времени, за который осциллятор совершает одно полное колебание (то есть возвращается в то же состояние, в котором он находился в первоначальный момент, выбранный произвольно).

Частота колебаний — величина, обратная периоду колебаний, т. е. равная числу периодов колебаний (числу колебаний), совершаемых в единицу времени.

Период колебаний маятника-подвеса зависит от его длины.

А если это колебание на пружине, то зависит от жесткости.

Билет №10

1) Закон сохранения электрических зарядов. Закон кулона.

Закон сохранения электрического заряда гласит, что алгебраическая сумма зарядов электрически замкнутой системы сохраняется.

Закон сохранения заряда выполняется абсолютно точно. На данный момент его происхождение объясняют следствием принципа калибровочной инвариантности.

Закон Кулона — это закон, описывающий силы взаимодействия между неподвижными точечными электрическими зарядами.

Был открыт Шарлем Кулоном в 1785 г. Проведя большое количество опытов с металлическими шариками, Шарль Кулон дал такую формулировку закона:

Модуль силы взаимодействия двух точечных зарядов в вакууме прямо пропорционален произведению модулей этих зарядов и обратно пропорционален квадрату расстояния между ними.

Современная формулировка:

Сила взаимодействия двух точечных зарядов в вакууме направлена вдоль прямой, соединяющей эти заряды, пропорциональна их величинам и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. Она является силой притяжения, если знаки зарядов разные, и силой отталкивания, если эти знаки одинаковы.

2) Переменный ток. Активное сопротивление в цепи переменного тока.

Переменный ток — электрический ток, который с течением времени изменяется по величине и направлению или, в частном случае, изменяется по величине, сохраняя своё направление в электрической цепи неизменным.

Активное сопротивление участка цепи переменному току при низких частотах можно считать равным этого участка постоянному току.

При включении конденсатора в цепь постоянного напряже­ния сила тока I=0, а при включении конденсатора в цепь пере­менного напряжения сила тока I? 0. Следовательно, конденса­тор в цепи переменного напряжения создает сопротивление меньше, чем в цепи постоянного тока.

В катушке, включенной в цепь переменного напряжения, си­ла тока меньше силы тока в цепи постоянного напряжения для этой же катушки. Следовательно, катушка в цепи переменного напряжения создает большее сопротивление, чем в цепи посто­янного напряжения.

Билет №11

1) Природа электрического тока в полупроводниках. Собственная и примесная проводимость полупроводников.

Полупроводниками назвали класс веществ, у которых с повышением температуры увеличивается проводимость, уменьшается электрическое сопротивление. Этим полупроводники принципиально отличаются от металлов.

Типичными полупроводниками являются кристаллы германия и кремния, в которых атомы объединены кова-лентной связью. При любых температурах в полупроводниках имеются свободные электроны. Свободные электроны под действием внешнего электрического поля могут перемещаться в кристалле, создавая электронный ток проводимости.

При низких температурах основными носителями тока в полупроводниковом кристалле с акцепторной примесью являются дырки, а не основными носителями - электроны. Полупроводники, в которых концентрация дырок превышает концентрацию электронов проводимости, называют дырочными полупроводниками или полупроводниками р-типа. Рассмотрим контакт двух полупроводников с различными типами проводимости.

Примесная проводимость полупроводников — электрическая проводимость, обусловленная наличием в полупроводнике донорных или акцепторных примесей.

Примесная проводимость, как правило, намного превышает собственную, и поэтому электрические свойства полупроводников определяются типом и количеством введенных в него легирующих примесей.

Собственной проводимостью полупроводников называется проводимость, обусловленная движением под действием электрического поля одинакового числа свободных электронов и дырок, образовавшихся вследствие перехода электронов полупроводника из валентной зоны в зону проводимости. В идеальном полупроводнике при собственной проводимости концентрации электронов (ni) и дырок (pi) равны и много меньше числа уровней в валентной зоне и зоне проводимости.

2) Электромагнитные волны и их свойства.

Электромагнитная волна - процесс распространения электромагнитного поля в пространстве.

Электромагнитная волна представляет собой процесс последовательного, взаимосвязанного изменения векторов напряжённости электрического и магнитного полей, направленных перпендикулярно лучу распространения волны, при котором изменение электрического поля вызывает изменения магнитного поля, которые, в свою очередь, вызывают изменения электрического поля.

Основные свойства электромагнитных волн:

1. Электромагнитные волны излучаются колеблющимися зарядами.

Наличие ускорения - главное условие излучения электромагнитных волн.

2. Такие волны могут распространяться не только в газах, жидкостях и твердых средах, но и в вакууме.

3. Электромагнитная волна является поперечной.

4. Скорость электромагнитных волн в вакууме с=300000 км/с.

5. При переходе из одной среды в другую частота волны не изменяется.

6. Электромагнитные волны могут поглощаться веществом. Это обусловлено резонансным поглощением энергии заряженными частицами вещества.

7. Попадая на границу раздела двух сред, часть волны отражается, а часть проходит в другую среду, преломляясь.

Билет №12

1) Интерференция света. Практическое применение интерференции света.

Интерференция света - это сложение полей световых волн от двух или нескольких (сравнительно небольшого числа) источников. В общем случае поляризация каждой из интерферирующих волн (т. е. направление, вдоль которого колеблется вектор электрического поля; магнитное поле не учитываем) имеет свое направление, и сложение двух волн есть векторное сложение.

Интерференция света, пространственное перераспределение энергии светового излучения при наложении двух или нескольких световых волн; частный случай общего явления интерференции волн.

Явление интерференции света находит широкое применение в современной технике. Одним из таких применений является создание "просветленной" оптики.

Другим применением явления интерференции является получение хорошо отражающих покрытий, необходимых во многих отраслях оптики.

И. с. широко используется при спектральном анализе для точного измерения расстояний и углов, в рефрактометрии, в задачах контроля кач-ва поверхностей, для создания светофильтров, зеркал, просветляющих покрытий и др.; на явлениях И. с. основана голография. Важный случай И. с. - интерференция поляризованных лучей.

2) Естественная радиоактивность. Виды радиоактивных излучений т тх свойства. Правила смещения.

Естественной радиоактивностью называется самопроизвольное превращение атомных ядер одного химического элемента в ядра атомов другого химического элемента, сопровождаемое радиоактивным излучением.

Открытие явления - 1896 г. французский ученый Анри Беккерель при постановке опытов с солями урана.

Три вида радиоактивного излучения:

В 1899 г. Э. Резерфорд обнаружил, что радиоактивное излучение состоит из двух компонентов, которые он назвал "альфа-лучи" и "бета-лучи".

В 1900г. французский физик Ф. Вилард установил, что в состав излучения входят еще и гамма-лучи.

Альфа-излучение (альфа лучи) - это поток полностью ионизированных ядер атомов гелия.

Бета-излучение (бета-лучи) - это поток электронов.

Гамма-излучение (гамма-лучи) - это электромагнитное излучение.

Правила смещения при радиоактивных распадах позволяют определить, какой новый изотоп возникнет в результате распада.

Билет №13

1) Электроемкость. Конденсаторы. Энергия заряженного конденсатора. Применение конденсатора в технике.

Электроемкостью конденсатора называют величину, равную отношению величины заряда одной из пластин к напряжению между ними.

Конденсатор — это система двух проводников (обкладок), разделенных слоем диэлектрика, толщина которого мала по сравнению с размерами проводников.

Для того чтобы зарядить конденсатор, нужно совершить работу по разделению положительных и отрицательных зарядов. Согласно закону сохранения энергии эта работа равна энергии конденсатора. В том, что заряженный конденсатор обладает энергией, можно убедиться, если разрядить его через цепь, содержащую лампу накаливания, рассчитанную на напряжение в несколько вольт.

При разрядке конденсатора лампа вспыхивает. Энергия конденсатора превращается в тепло и энергию света.

Лампа-вспышка, применяемая в фотографии, питается электрическим током разряда конденсатора, заряжаемого предварительно специальной батареей.

конденсаторы могут накапливать энергию более или менее длительное время, а при разрядке через цепь с малым сопротивлением они отдают энергию почти мгновенно. Именно это свойство широко используют на практике.

Однако основное применение конденсаторы находят в радиотехнике.

2) Вселенная. Большой взрыв. Основные этапы эволюции Вселенной.

Вселенная — не имеющее строгого определения понятие в астрономии и философии. Оно делится на две принципиально отличающиеся сущности: умозрительную (философскую) и материальную, доступную наблюдениям в настоящее время или в обозримом будущем. Если автор различает эти сущности, то следуя традиции, первую называют Вселенной, а вторую — астрономической Вселенной. Вселенная является предметом исследования космологии.

Большой взрыв — общепринятая космологическая модель, описывающая раннее развитие Вселенной, а именно — начало расширения Вселенной, перед которым Вселенная находилась в сингулярном состоянии.

В рамках общепризнанной ныне теории Большого взрыва специалисты выделяют четыре основных этапа эволюции Вселенной:

1. Адронная эра: при очень высоких температурах и плотности в самом начале существования Вселенной материя состояла из элементарных частиц, прежде всего из адронов. Этот этап длился одну десятитысячную долю секунды, но именно тогда взаимодействие между частицами (ядерная сила) было наиболее интенсивным;

2. Лептонная эра: в это время температура была достаточно высокой, чтобы обеспечить интенсивное возникновение электронов, позитронов и нейтрино, именно тогда и образовалось так называемое нейтринное море, благодаря которому и началось реликтовое излучение;

3. Фотонная эра; собственно с окончанием фотонной эры, когда температура Вселенной снизилась до определённого значения, а вещество было отделено от антивещества, и заканчивается широкая фаза Большого взрыва. В сумме адронная, лептонная и фотонная эры составляют примерно одну тридцатитысячную часть возраста Вселенной;

4. Звёздная эра: основной этап существования Вселенной, который продолжается и в настоящее время. На этом этапе Вселенная расширяется, вещество образовывает звёзды, планеты, звёздные системы, галактики и так далее, вплоть до появления жизни и разумных её форм.

Билет №14

1) Электродвижущая сила. Закон ома для замкнутой цепи.

ЭДС — энергетическая характеристика источника. Это физическая величина, равная отношению работы, совершенной сторонни­ми силами при перемещении электрического заряда по замкнутой цепи, к этому заряду:

Измеряется в вольтах (В).

ЭДС ε может быть как положительной, так и отрицательной. Это связано с полярностью включения ЭДС в участок: если направление, создаваемое источником тока, совпадает с направлением тока, проходящего в участке (направление тока на участке совпадает внутри источника с направлением от отрицательного полюса к положительному), т.е. ЭДС способствует движению положительных зарядов в данном направлении, то ε > 0, в противном случае, если ЭДС препятствует движению положительных зарядов в данном направлении, то ε < 0.

Закон ома для замкнутой цепи говорит о том что. Величина тока в замкнутой цепи, которая состоит из источника тока обладающего внутренним сопротивлением, а также внешним нагрузочным сопротивлением. Будет равна отношению электродвижущей силы источника к сумме внешнего и внутреннего сопротивлений.

2) Деление ядер урана. Цепные ядерные реакции. Термоядерные реакции. Ядерная энергетика.

Делиться могут только ядра некоторых тяжелых элементов, например, урана.

Ядро урана - 235 имеет форму шара. Поглотив нейтрон, ядро возбуждается и начинает деформироваться.

Оно растягивается из стороны в сторону до тех пор, пока кулоновские силы отталкивания между протонами не начнут преобладать над ядерными силами притяжения. После этого ядро разрывается на две части и осколки разлетаются со скоростью 1/30 скорости света. При делении ядра образуются еще 2 или 3 нейтрона.

Появление нейтронов объясняется тем, что число нейтронов в осколках оказывается больше, чем это допустимо.

Ценая ядерная реакция - это процесс, в котором одна проведенная реакция вызывает последующие реакции такого же типа.

Цепная реакция сопровождается выделением большого количества энергии.

Термоядерная реакция — разновидность ядерной реакции, при которой лёгкие атомные ядра объединяются в более тяжёлые, за счёт кинетической энергии их теплового движения.

Применение термоядерной реакции как практически неисчерпаемого источника энергии связано в первую очередь с перспективой освоения технологии управляемого термоядерного синтеза (УТС). В настоящее время научная и технологическая база не позволяет использовать УТС в промышленных масштабах.

Ядерная энергетика (Атомная энергетика) — это отрасль энергетики, занимающаяся производством электрической и тепловой энергии путём преобразования ядерной энергии.

Ядерная энергия производится в атомных электрических станциях, используется на атомных ледоколах, атомных подводных лодках; США осуществляют программу по созданию ядерного двигателя для космических кораблей, кроме того, предпринимались попытки создать ядерный двигатель для самолётов (атомолётов) и «атомных» танков.

Билет №15

1) Магнитное поле тока и его материальность. Индукция магнитного поля.

Магнитное поле само по себе не существует. Это одна из компонент Тензора электромагнитного поля. И величина этой компоненты зависит от движения системы отсчёта - следовательно материально именно электромагнитное поле, а его разложение на отдельные компоненты - "электростатическое поле" и "магнитное поле".

1. Магнитное поле порождается электрическим током (движущимися зарядами).

2. Магнитное поле обнаруживается по действию на ток (движущиеся заряды).

3. Магнитное поле непрерывно и неограниченно.

4. Магнитное поле существует реально и не зависит от нашего сознания.

5. Действие магнитного поля может быть больше или меньше.

6. Магнитное поле зависит от силы и направления электрического тока.

Следовательно, магнитное поле должно характеризоваться некоторой векторной величиной.

Проблема. Какая величина является характеристикой магнитного поля?

Основной характеристикой магнитного поля является вектор магнитной индукции. Условились считать, что вектор магнитной индукции в произвольной точке поля совпадает по направлению с силой, которая действует на северный полюс бесконечно малой магнитной стрелки, помещенной в эту точку поля. Сила, действующая со стороны магнитного поля на южный полюс стрелки, направлена в сторону противоположную вектору. Следовательно, в магнитном поле на магнитную стрелку действует пара сил, поворачивающая ее таким образом, чтобы ось стрелки, соединяющая южный полюс с северным, совпадала с направлением поля, т.е. с вектором.

Магнитные поля, в каждой точке которых действуют одинаковые по величине и направлению магнитные силы, называют однородными.

Вывод. Основной характеристикой магнитного поля является вектор магнитной индукции. За направление вектора магнитной индукции принимается направление от южного полюса S к северному полюсу N магнитной стрелки, свободно устанавливающейся в магнитном поле.

Магнитные поля могут быть однородными и неоднородными.

Магнитная индукция — векторная величина, являющаяся силовой характеристикой магнитного поля в данной точке пространства. Показывает, с какой силой магнитное поле действует на заряд, движущийся со скоростью.

2) Наша галактика. Открытие других галактик. Квазары.

Млечный Путь (или Галактика, с заглавной буквы) — галактика, в которой находятся Земля, Солнечная система и все отдельные звёзды, видимые невооружённым глазом. Относится к спиральным галактикам с перемычкой.

Млечный Путь вместе с Галактикой Андромеды (М31), Галактикой Треугольника (М33), и более 40 маленькими галактиками-спутниками его и Андромеды образуют Местную Группу галактик, которая входит в Местное Сверхскопление (Сверхскопление Девы).

Квазар (англ. quasar) — мощное и далёкое активное ядро галактики. Квазары являются одними из самых ярких объектов во Вселенной — их мощность излучения иногда в десятки и сотни раз превышает суммарную мощность всех звёзд таких галактик, как наша. Следы родительских галактик вокруг квазаров (причём далеко не всех) были обнаружены лишь позднее. В первую очередь квазары были опознаны как объекты с большим красным смещением, имеющие электромагнитное излучение (включая радиоволны и видимый свет) и настолько малые угловые размеры, что в течение нескольких лет после открытия их не удавалось отличить от «точечных источников» — звёзд (напротив, протяжённые источники больше соответствуют галактикам).

Билет №16

1) Электромагнитная индукция. Закон электромагнитной индукции. Правило ленца.

Электромагнитная индукция — явление возникновения электрического тока в замкнутом контуре при изменении магнитного потока, проходящего через него.

Электромагнитная индукция была открыта Майклом Фарадеем 29 августа 1831 года. Он обнаружил, что электродвижущая сила, возникающая в замкнутом проводящем контуре, пропорциональна скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную этим контуром. Величина электродвижущей силы (ЭДС) не зависит от того, что является причиной изменения потока — изменение самого магнитного поля или движение контура (или его части) в магнитном поле. Электрический ток, вызванный этой ЭДС, называется индукционным током.

Закон электромагнитной индукции Фарадея является основным законом электродинамики, касающимся принципов работы трансформаторов, дросселей, многих видов электродвигателей и генераторов.

Закон гласит:

Для любого замкнутого контура индуцированная электродвижущая сила (ЭДС) равна скорости изменения магнитного потока, проходящего через этот контур, взятого со знаком минус.

или другими словами:

Генерируемая ЭДС пропорциональна скорости изменения магнитного потока.

Направление индукционного тока в контуре определяется правилом Ленца:

Индукционный ток направлен так, чтобы своим магнитным полем противодействовать изменению магнитного потока, которым он вызван.

2) Дисперсия света.

Дисперсия света (разложение света) — это явление, обусловленное зависимостью абсолютного показателя преломления вещества от частоты (или длины волны) света (частотная дисперсия), или, то же самое, зависимость фазовой скорости света в веществе от длины волны (или частоты). Экспериментально открыта Ньютоном около 1672 года, хотя теоретически достаточно хорошо объяснена значительно позднее.

Один из самых наглядных примеров дисперсии — разложение белого света при прохождении его через призму (опыт Ньютона). Сущностью явления дисперсии является различие скоростей распространения лучей света c различной длиной волны в прозрачном веществе — оптической среде (тогда как в вакууме скорость света всегда одинакова, независимо от длины волны и следовательно цвета). Обычно, чем больше частота световой волны, тем больше показатель преломления среды для неё и тем меньше скорость волны в среде:

- у света красного цвета скорость распространения в среде максимальна, а степень преломления — минимальна,

- у света фиолетового цвета скорость распространения в среде минимальна, а степень преломления — максимальна.

Билет №17

1) Основные положения молекулярно-кинетической теории и ее опытное подтверждение.

Основные положения молекулярно-кинетической теории (МКТ) формулируются следующим образом:

1. Любое вещество имеет дискретное (прерывистое) строение. Оно состоит из отдельных частиц (молекул, атомов, ионов), разделенных промежутками.

2. Частицы находятся в состоянии непрерывного хаотического движения, называемого тепловым.

3. Частицы взаимодействуют друг с другом. В процессе их взаимодействия возникают силы притяжения и отталкивания.

Справедливость МКТ подтверждается многочисленными наблюдениями и фактами.

Наличие у веществ проницаемости, сжимаемости и растворимости свидетельствует о том, что они не сплошные, а состоят из отдельных, разделенных промежутками частиц. С помощью современных методов исследования (электронные и ионные микроскопы) получены изображения наиболее крупных молекул.

Броуновское движение и диффузия свидетельствуют о том, что частицы находятся в непрерывном движении.

Наличие прочности и упругости тел, явления смачивания, поверхностного натяжения в жидкостях и т.д. доказывают существование сил взаимодействия между молекулами.

Масса и размеры молекул.

2) Законы отражения и преломления света.

При падении света на границу раздела двух сред часть света отражается в первую среду, а часть проходит во вторую среду, если она прозрачна, изменяя при этом направление своего распространения, т. е. преломляется.

Закон отражения. Угол падения равен углу отражения (a = b). Падающий луч AO,отраженный лучOB и перпендикуляр OC,восставленный в точке падения, лежат в одной плоскости.

Законы преломления. Луч падающий AO и преломленный OB лежат в одной плоскости с перпендикуляром CD, проведенным в точке падения луча к плоскости раздела двух сред. Отношение синусов угла падения а и угла преломления р постоянно для данных двух сред и называется показателем преломления второй среды по отношению к первой.

Билет №18

1) Испарение жидкости. Насыщенный пар. Влажность воздуха.

Испарение — процесс перехода вещества из жидкого состояния в парообразное или газообразное, происходящий на поверхности вещества. Процесс испарения является обратным процессу конденсации (переход из парообразного состояния в жидкое). При испарении с поверхности жидкости или твёрдого тела вылетают (отрываются) частицы (молекулы, атомы).

Процесс испарения зависит от интенсивности теплового движения молекул: чем быстрее движутся молекулы, тем быстрее происходит испарение. Кроме того, на испарение влияет скорость внешней (по отношению к веществу) диффузии, а также свойства самого вещества: к примеру, спирт испаряется гораздо быстрее воды. Важным фактором является также площадь поверхности жидкости, с которой происходит испарение: из узкого стакана оно будет происходить медленнее, чем из широкой тарелки.

Насыщенный пар — это пар, находящийся в термодинамическом равновесии с жидкостью или твёрдым телом того же состава.

Давление насыщенного пара связано определённой для данного вещества зависимостью от температуры. Когда внешнее давление падает ниже давления насыщенного пара, происходит кипение (жидкости) или возгонка (твёрдого тела); когда оно выше — напротив, конденсация или десублимация.

Влажность воздуха — это величина, характеризующая содержание водяных паров в атмосфере Земли — одна из наиболее существенных характеристик погоды и климата.

Влажность воздуха в земной атмосфере колеблется в широких пределах. Так, у земной поверхности содержание водяного пара в воздухе составляет в среднем от 0,2 % по объёму в высоких широтах до 2,5 % в тропиках. Упругость пара в полярных широтах зимой меньше 1 мбар (иногда лишь сотые доли мбар) и летом ниже 5 мбар; в тропиках же она возрастает до 30 мбар, а иногда и больше. В субтропических пустынях упругость пара понижена до 5—10 мбар.

2) Солнечная система. Планеты земной группы. Планеты - гиганты.

Солнечная система — планетная система, включающая в себя центральную звезду — Солнце — и все естественные космические объекты, обращающиеся вокруг Солнца. Она сформировалась путём гравитационного сжатия газопылевого облака примерно 4,57 млрд лет назад.

Большая часть массы объектов Солнечной истемы приходится на Солнце; остальная часть содержится в восьми относительно уединённых планетах, имеющих почти круговые орбиты и располагающихся в пределах почти плоского диска — плоскости эклиптики.

Планеты земной группы — четыре планеты Солнечной системы: Меркурий, Венера, Земля и Марс. Их ещё называют внутренними планетами, в отличие от внешних планет — планет-гигантов. Согласно ряду космогонических теорий, в значительной части внесолнечных планетных систем экзопланеты тоже делятся на внутренние твердотельные планеты и внешние газовые планеты. По строению и составу к планетам земной группы близки некоторые каменные астероиды, например, Веста.

Планеты земной группы обладают высокой плотностью и состоят преимущественно из силикатов и металлического железа.

Планеты-гиганты — четыре планеты Солнечной системы: Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун; расположены за пределами кольца малых планет.

В отличие от твердотельных планет земной группы, все они являются газовыми планетами, обладают значительно большими размерами и массами (вследствие чего давление в их недрах значительно выше), более низкой средней плотностью (близкой к средней Солнечной, 1,4 г/см³), мощными атмосферами, быстрым вращением, а также кольцами (в то время как у планет земной группы таковых нет) и большим количеством спутников. Почти все эти характеристики убывают от Юпитера к Нептуну.

Билет №19

1) Деформация тел. Виды деформации. Закон Гука. Примеры применения деформации в технике.

Деформация (от лат. deformatio — «искажение») — изменение взаимного положения частиц тела, связанное с их перемещением относительно друг друга. Деформация представляет собой результат изменения межатомных расстояний и перегруппировки блоков атомов. Обычно деформация сопровождается изменением величин межатомных сил, мерой которого является упругое механическое напряжение.

Виды деформации:

- деформация растяжения;

- деформация сжатия;

- деформация сдвига (среза);

- деформация при кручении;

- деформация при изгибе.

Закон Гука — уравнение теории упругости, связывающее напряжение и деформацию упругой среды. Открыт в 1660 году английским учёным Робертом Гуком. Поскольку закон Гука записывается для малых напряжений и деформаций, он имеет вид простой пропорциональности.

В словесной форме закон звучит следующим образом:

Сила упругости, возникающая в теле при его деформации, прямо пропорциональна величине этой деформации.

Рассмотрим теперь, какое значение в современной технике имеют силы упругости и упругие деформации. Значение их весьма велико. В расчете именно на упругие свойства материалов, а соответственно, и упругие деформации при работе рассчитываются самые разнообразные инструменты, детали любой машины и все технические сооружения.

Любой инструмент — будь то молоток, зубило, гаечный ключ, клещи, ножницы, плоскогубцы, отвертка, стамеска — испытывает при работе различные виды деформации: растяжение или сжатие, изгиб, кручение или сдвиг, а отвертка при работе испытывает одновременно деформации сжатия и кручения; клещи — растяжение и изгиб; зубило — сжатие и сдвиг; всякое движение с трением создает сдвиг.

Так же обстоит дело с рабочими инструментами станков, например с фрезами, сверлами, резцами и со всеми элементами конструкций различных машин. В производственных процессах они также подвергаются разным деформациям, но служат человеку долго вследствие того, что эти деформации являются упругими.

Современное производство, техника широко использует и остаточные деформации. Именно такого рода деформации и необходимы в большом разнообразии производственных процессов.

2) Фотоэффект. Законы фотоэффекта и их объяснение на основе квантовых представлений. Применение фотоэффекта в технике.

Фотоэффект — испускание электронов веществом под действием света (или любого другого электромагнитного излучения). В конденсированных (твёрдых и жидких) веществах выделяют внешний и внутренний фотоэффект.

Законы Столетова для фотоэффекта:

Формулировка 1-го закона фотоэффекта: Сила фототока прямо пропорциональна плотности светового потока.

Согласно 2-му закону фотоэффекта, максимальная кинетическая энергия вырываемых светом электронов линейно возрастает с частотой света и не зависит от его интенсивности.

3-й закон фотоэффекта: для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, то есть минимальная частота света, при которой ещё возможен фотоэффект.

Практическое применение фотоэффекта в технике может быть разнообразным. В частности, внешний фотоэффект применяется для воспроизведения звука, например, в кино. Кроме того, созданы специальные приборы для измерения яркости, силы света, освещенности. Явление фотоэффекта задействовано в управлении производственными процессами. Для этого есть специальные приборы, называемые фотоэлементами.

Фотоэлементы и их применение основаны на факте изменения проводимости при изменении освещенности. В основном такие элементы используются в системах контроля и учета, например, подсчета готовой продукции.

Билет №20

1) Кристаллические и амфотерные тела.

По своим физическим свойствам и молекулярной структуре твердые тела разделяются на два класса – аморфные и кристаллические.

Кристаллические тела обладают различными свойствами в различных направлениях.

Это явление, называемое анизотропией, объясняется тем, что в кристаллических решетках расстояние между атомами (ионами), а следовательно, и взаимодействие их между собой в различных направлениях неодинаковы; свойства металлов определяются взаимодействием атомов (ионов).

Если взять одиночный кристалл меди (или, как его называют, монокристалл) и вырезать из него образцы в различных направлениях, то свойства таких образцов будут различны.

Прочность может изменяться в 2–2,5 раза, пластичность, т.е. способность деформироваться, — в 5–6 раз, в зависимости от направления, в котором был вырезан образец.

Однако такое различие свойств наблюдается только у монокристаллов.

Аморфные вещества — конденсированное состояние вещества, атомная структура которых имеет ближний порядок и не имеет дальнего порядка, характерного для кристаллических структур. В отличие от кристаллов, стабильно-аморфные вещества не затвердевают с образованием кристаллических граней, и обладают изотропией свойств.

Аморфные вещества не имеют определённой точки плавления: при повышении температуры стабильно-аморфные вещества постепенно размягчаются и выше температуры стеклования (Tg) переходят в жидкое состояние. Вещества, обычно имеющие (поли-)кристаллическую структуру, но сильно переохлаждённые при затвердевании, могут затвердевать в аморфном состоянии, которое при последующем нагреве или с течением времени кристаллизуется (в твёрдом состоянии с небольшим выделением тепла).

2) Состав ядра атома. Изотопы. Энергия связи ядра.

В 1932 г. английский физик Джеймс Чедвик открыл частицы с нулевым электрическим зарядом и единичной массой. Эти частицы назвали нейтронами. Обозначается нейтрон п. После открытия нейтрона физики Д. Д. Иваненко и В. Гейзенберг в 1932 г. выдвинули протонно-нейтронную модель атомного ядра. Согласно этой модели, ядро атома любого вещества состоит из протонов и нейтронов.

Изотопы — разновидности атомов (и ядер) какого-либо химического элемента, которые имеют одинаковый атомный (порядковый) номер, но при этом разные массовые числа.

Так как между массой и энергией существует связь, то при делении тяжелых ядер и при синтезе легких ядер должна выделяться энергия, существующая из-за дефекта масс, и эта энергия называется энергией связи атомного ядра.

Билет №21

1) Гипотезы Максвелла. Электромагнитное поле и его материальность.

Уравнения Максвелла — система уравнений в дифференциальной или интегральной форме, описывающих электромагнитное поле и его связь с электрическими зарядами и токами в вакууме и сплошных средах. Вместе с выражением для силы Лоренца, задающим меру воздействия электромагнитного поля на заряженные частицы, образуют полную систему уравнений классической электродинамики, называемую иногда уравнениями Максвелла — Лоренца. Уравнения, сформулированные Джеймсом Клерком Максвеллом на основе накопленных к середине XIX века экспериментальных результатов, сыграли ключевую роль в развитии представлений теоретической физики и оказали сильное, зачастую решающее, влияние не только на все области физики, непосредственно связанные с электромагнетизмом, но и на многие возникшие впоследствии фундаментальные теории, предмет которых не сводился к электромагнетизму (одним из ярчайших примеров здесь может служить специальная теория относительности).

Материальность электромагнитного поля подтверждается тем, что в нем наблюдается действие сил, что оно является носителем и передатчиком энергии.

2) Оптические приборы. Глаз как оптическая система.

Оптические приборы — это устройства, в которых излучение какой-либо области спектра (ультрафиолетовой, видимой, инфракрасной) преобразуется (пропускается, отражается, преломляется, поляризуется). Они могут увеличивать, уменьшать, улучшать (в редких случаях ухудшать) качество изображения, давать возможность увидеть искомый предмет косвенно.

К оптическим приборам относятся: лупа, фотоаппарат, микроскоп, телескоп.

В модели приведено схематичное изображение человеческого глаза и схематичное обоснование того, что глаз является оптической системой, предназначенной для фокусирования на сетчатке попадающего в него света. Основные составляющие глаза обозначаются на схеме при наведении на них курсора мыши. Также приведены схемы распространенных нарушений глазной системы – близорукости, дальнозоркости и методов их коррекции. С помощью кнопок в нижней части экрана можно переключаться между указанными схемами.

Билет №22

1) Электрический ток в электролитах. Законы Фарадея. Применение элетролиза в технике.

Электролитами принято называть проводящие среды, в которых протекание электрического тока сопровождается переносом вещества. Носителями свободных зарядов в электролитах являются положительно и отрицательно заряженные ионы.

К электролитам относятся многие соединения металлов с металлоидами в расплавленном состоянии, а также некоторые твердые вещества. Однако основными представителями электролитов, широко используемыми в технике, являются водные растворы неорганических кислот, солей и оснований.

Законы электролиза Фарадея являются количественными соотношениями, основанными на электрохимических исследованиях, опубликованных Майклом Фарадеем в 1836 году.

Первый закон электролиза Фарадея: масса вещества, осаждённого на электроде при электролизе, прямо пропорциональна количеству электричества, переданного на этот электрод. Под количеством электричества имеется в виду электрический заряд, измеряемый, как правило, в кулонах.

Второй закон электролиза Фарадея: для данного количества электричества (электрического заряда) масса химического элемента, осаждённого на электроде, прямо пропорциональна эквивалентной массе элемента. Эквивалентной массой вещества является его молярная масса, делённая на целое число, зависящее от химической реакции, в которой участвует вещество.

Электролиз находит широкое применение в технике.

Гальваностегия — покрытие металлических изделий тонким слоем другого металла (никелирование, хромирование, серебрение, золочение и т. д.) с целью предохранения от окисления и придания изделию привлекательного внешнего вида.

Гальванопластика — электролитическое изготовление копий с рельефных предметов (медалей, гравюр, барельефов и т. д.).

Рафинирование меди. Медь является лучшим материалом для изготовления проводников, но для этого она должна быть лишена каких бы то ни было примесей.

Получение алюминия

При помощи электролиза получают алюминий. Для этого подвергают электролизу не растворы солей этого металла, а его расплавленные оксиды.

2) Излучение электромагнитных волн. Опыты Герца. Открытый колебательный контур.

Электромагнитное излучение (электромагнитные волны) — распространяющееся в пространстве возмущение (изменение состояния) электромагнитного поля.

Среди электромагнитных полей вообще, порождённых электрическими зарядами и их движением, принято относить собственно к излучению ту часть переменных электромагнитных полей, которая способна распространяться наиболее далеко от своих источников — движущихся зарядов, затухая наиболее медленно с расстоянием.

Электромагнитное излучение подразделяется на:

- радиоволны (начиная со сверхдлинных);

- терагерцовое излучение;

- инфракрасное излучение;

- видимый свет;

- ультрафиолетовое излучение;

- рентгеновское излучение и жесткое (гамма-излучение).

Опыт Франка — Герца — опыт, явившийся экспериментальным доказательством дискретности внутренней энергии атома. Поставлен в 1913 Дж. Франком и Г. Герцем.

Своими опытами Герц доказал:

- существование электромагнитных волн;

- волны хорошо отражаются от проводников;

- образование стоячих волн;

- определил скорость волн в воздухе (она примерно равна скорости в вакууме - c).

В своих опытах Герц использовал простое устройство, называемое сейчас вибратором Герца. Это устройство представляет собой открытый колебательный контур.

Билет №23

1) Электрический ток в газах. Самостоятельный и несамостоятельный разряды. Плазма.

В обычных условиях газ - это диэлектрик, т.е. он состоит из нейтральных атомов и молекул и не содержит свободных носителей эл.тока.

Газ-проводник - это ионизированный газ. Ионизированный газ обладает электронно-ионной проводимостью.

Воздух является диэлектриком в линиях электропередач, в воздушных конденсаторах, в контактных выключателях.

Воздух является проводником при возникновении молнии, электрической искры, при возникновении сварочной дуги.

ила тока может возрасти в сотни и тысячи раз, а число ионов, возникающих в процессе разряда, может стать таким большим, что внешний ионизатор будет уже не нужен для поддержания разряда. Если убрать внешний ионизатор, то разряд не прекратится. Так как разряд в этом случае не нуждается для своего поддержания во внешнем ионизаторе, его называют самостоятельным разрядом.

По мере увеличения разности потенциалов между электродами трубки доля заряженных частиц, достигающих электродов, увеличивается. Возрастает и сила тока в цепи. Наконец, наступает момент, при котором все заряженные частицы, образующиеся в газе за секунду, достигают за это время электродов. При этом дальнейшего роста силы тока не происходит. Ток, как говорят, достигает насыщения. Если действие ионизатора прекратить, то прекратится и разряд, так как других источников ионов нет. По этой причине такой разряд называют несамостоятельным разрядом.

Плазма — частично или полностью ионизированный газ, образованный из нейтральных атомов (или молекул) и заряженных частиц (ионов и электронов). Важнейшей особенностью плазмы является ее квазинейтральность, это означает, что объемные плотности положительных и отрицательных заряженных частиц, из которых она образована, оказываются почти одинаковыми. Плазма иногда называется четвёртым (после твёрдого, жидкого и газообразного) агрегатным состоянием вещества.

2) Поляризация света. Поляроиды.

Поляризация волн — характеристика поперечных волн, описывающая поведение вектора колеблющейся величины в плоскости, перпендикулярной направлению распространения волны.

В продольной волне поляризация возникнуть не может, так как направление колебаний в этом типе волн всегда совпадают с направлением распространения.

Поляроид — один из типов оптических линейных поляризаторов, тонкая поляризационная плёнка, которая заклеена между двумя прозрачными плёнками для защиты от влаги и механических повреждений.

Билет №24

1) Поверхностное натяжение. Смачивание и капиллярность, их учет и использование в технике и сельском хозяйстве. Архимедова сила.

Поверхностное натяжение — термодинамическая характеристика поверхности раздела двух находящихся в равновесии фаз, определяемая работой обратимого изотермокинетического образования единицы площади этой поверхности раздела при условии, что температура, объём системы и химические потенциалы всех компонентов в обеих фазах остаются постоянными.

Смачивание – это поверхностное явление, которое заключается в взаимодействии поверхности твёрдого тела (другой жидкости) с жидкостью.

Капиллярность - заключается в том, что жидкость может изменять уровень в трубках, а так же узких каналах, которые имеют произвольную форму, в простых телах.

Явление смачивания играет огромную роль в жизни многих растений и животных, помогая им как добывать влагу, так и защищаться от ее излишков. Например, водоплавающие животные и птицы умеют в буквальном смысле выходить сухими из воды, а колючки некоторых кактусов способны поглощать влагу прямо из воздуха. Человек всегда старался не отставать от братьев своих меньших, с древнейших времен используя законы природы в своей хозяйственной деятельности. В последние годы появился целый ряд новых многообещающих технологий, основанных на эффекте смачивания.

Капиллярные явления чрезвычайно распространены в природе, технике и быту:

• проникновение питательных веществ из почвы в растения;

• подъем влаги из глубоких слоев почвы;

• строительная практика;

• применение полотенец, салфеток, марли и тому подобное.

Архимедова сила - выталкивающая сила, действующая на тело, погруженное в жидкость или газ. В невесомости не действует.

На тело, погруженное в жидкость или газ, действует сила, равная весу жидкости или газа в объеме погуженной части тела.

2) Тепловое излучение – электромагнитное излучение, испускаемое веществом, возникающее за счет его внутренней энергии. Все другие виды свечения (излучения света), возбуждаемые за счет любого другого вида энергии, кроме теплового, называются люминесценцией.

Билет №25

1) Тепловые двигатели. КПД тепловых двигателей. Тепловые двигатели и экология.

Тепловой двигатель — устройство, совершающее работу за счет использования внутренней энергии топлива, тепловая машина, превращающая тепло в механическую энергию, использует зависимость теплового расширения вещества от температуры.

Коэффициент полезного действия (КПД) — характеристика эффективности системы (устройства, машины) в отношении преобразования или передачи энергии. Определяется отношением полезно использованной энергии к суммарному количеству энергии, полученному системой

Все тепловые потери в различных тепловых двигателях приводят к повышению внутренней энергии окружающих тел и в конечном счете атмосферы.

При повышении ежегодного использования первичных энергоресурсов всего в 100 раз средняя температура на Земле повысится примерно на 1°С. Дальнейшее повышение температуры может привести к интенсивному таянию ледников и катастрофическому повышению уровня Мирового океана, к изменению природных комплексов, что существенно изменит условия жизни человека на планете.

2) Давление света. Опыты Лебедева.

Давление света — давление, которое оказывает световое (и вообще электромагнитное) излучение, падающее на поверхность тела.

Давление света показывает, что поток излучения обладает не только энергией, но и импульсом, а следовательно, и массой.

Экспериментально существование светового давления впервые установил 1900 г. русские физик П. М. Лебедев (1866-1912). Опыты П. М. Лебедева полностью подтвердили формулу.

Применяя пластинки разной толщины, исключил радиометрический эффект и получил надежные результаты.

Билет №26

1) Термодинамические параметры. Температура и способы ее измерения.

Параметры состояния, термодинамические параметры — физические величины, характеризующие состояние термодинамической системы: температура, давление, удельный объём, намагниченность, электрическая поляризация и др. Различают экстенсивные параметры состояния, пропорциональные массе системы:

- объём,

- внутренняя энергия,

- энтропия,

- энтальпия,

- энергия Гиббса,

- энергия Гельмгольца (свободная энергия),

и интенсивные параметры состояния, не зависящие от массы системы:

- давление,

- температура,

- концентрация,

- магнитная индукция и др.

Не все параметры состояния независимы, так что равновесное состояние системы можно однозначно определить, установив значения ограниченного числа параметров состояния.

Температура — физическая величина, характеризующая тепловое состояние тел.

Измерение температуры основано на зависимости какой-либо физической величины (напри­мер, объема) от температуры. Эта зависимость и используется в температурной шкале термомет­ра — прибора, служащего для измерения температуры.

2) Трансформатор. Производство и передача электрической энергии.

Трансформатор — это статическое электромагнитное устройство, имеющее две или более индуктивно связанные обмотки на каком-либо магнитопроводе и предназначенное для преобразования посредством электромагнитной индукции одной или нескольких систем (напряжений) переменного тока в одну или несколько других систем (напряжений), без изменения частоты.

Дата добавления: 2015-08-27