Явление самоиндукции. Индуктивность. Электромагнитное поле

     

   

 

  

Б9,2 Лабораторная работа                          

    Определение длины световой  волны с помощью дифракционной  решетки.   

     Оборудование: дифракционная решетка, источник  света, черный экран с узкой

                       вертикальной щелью посередине.                      

                            Выполнение работы                           

                           λ – длина волны

 

 

d- постоянная решетки

     d=0,01 мм = 10-2 мм = 10-5 м

     b-расстояние по шкале экрана от щели до выбранной лини спектра

     к – порядок спектра

     а – расстояние  от решетки до шкалы

     λ=8х10-7

     Вывод: Научились  определять длину световой волны  с помощью дифракционной

решетки.

  

 Б10,1

Каждый может легко  разделить тела на твердые и жидкие. Однако это деление будет только по внешним признакам. Для того чтобы выяснить, какими же свойствами обладают твердые тела, будем их нагревать. Одни тела начнут гореть (дерево, уголь) — это органические вещества. Другие будут размягчаться (смола) даже при невысоких температурах — это аморфные. Третьи будут изменять свое состояние при нагревании так, как показано на графике (рис. 17). Это и есть кристаллические тела. Такое поведение кристаллических тел при нагревании объясняется их внутренним строением. Кристаллические тела — это такие тела, атомы и молекулы которых расположены в определенном порядке, и этот порядок сохраняется на достаточно большом расстоянии. Пространственное периодическое расположение атомов или ионов в кристалле называют кристаллической решеткой. Точки кристаллической решетки, в которых расположены атомы или ионы, называют узлами кристаллической решетки.

     Кристаллические  тела бывают монокристаллами  и поликристаллами. Монокристалл  обладает единой кристаллической  решеткой во всем объеме.

Анизотропия монокристаллов заключается в зависимости их физических свойств от направления. Поликристалл представляет собой соединение мелких, различным образом ориентированных  монокристаллов (зерен) и не обладает анизотропией свойств. Большинство твердых тел имеют поликристаллическое строение (минералы, сплавы, керамика).

     Основными свойствами кристаллических тел являются: определенность температуры плавления, упругость, прочность, зависимость свойств от порядка расположения атомов, т. е. от типа кристаллической решетки. 

     Аморфными называют  вещества, у которых отсутствует  порядок расположения атомов  и молекул по всему объему  этого вещества. В отличие от  кристаллических веществ аморфные  вещества изотропны. Это значит, что свойства одинаковы по  всем направлениям. Переход из  аморфного состояния в жидкое происходит постепенно, отсутствует определенная температура плавления. Аморфные тела не обладают упругостью, они пластичны. В аморфном состоянии находятся различные вещества: стекла, смолы, пластмассы и т. п.

     Упругость —  свойство тел восстанавливать  свою форму и объем после  прекращения действия внешних  сил или других причин, вызвавших  деформацию тел. Для упругих  деформаций справедлив закон  Гука, согласно которому упругие  деформации прямо пропорциональны  вызывающим их внешним воздействиям  а = Е|с|, где а — механическое напряжение, е — относительное удлинение, Е — модуль Юнга (модуль упругости). Упругость обусловлена взаимодействием и тепловым движением частиц, из которых состоит вещество.

    Пластичность — свойство твердых тел под действием внешних сил изменять, не разрушаясь, свою форму и размеры и сохранять остаточные деформации после того, как действие этих сил прекратится.

  

Б10,2 Задача на определение показателя преломления прозрачной среды.

 

 

Б11,1Работа в термодинамике. Внутренняя энергия. Первый закон термодинамики. Применение первого закона к изопроцессам. Адиабатный процесс

 

Каждое тело имеет вполне определенную структуру, оно состоит  из частиц, которые хаотически движутся и взаимодействуют друг с другом, поэтому любое тело обладает внутренней энергией. Внутренняя энергия —  это величина, характеризующая собственное  состояние тела, т. е. энергия хаотического (теплового) движения микрочастиц системы

   

     (молекул, атомов, электронов, ядер и т. д.) и энергия  взаимодействия этих частиц. Внутренняя  энергия одноатомного идеального  газа определяется по формуле  U = 3/2 • т/М • RT.

   

     Внутренняя  энергия тела может изменяться  только в результате его взаимодействия  с другими телами. Существует  два способа изменения внутренней  энергии: теплопередача и совершение  механической работы (например, нагревание  при трении или при сжатии, охлаждение при расширении).

   

     Теплопередача  — это изменение внутренней  энергии без совершения работы: энергия передается от более  нагретых тел к менее нагретым. Теплопередача бывает трех видов: теплопроводность (непосредственный обмен энергией между хаотически движущимися частицами взаимодействующих тел или частей одного и того же тела); конвекция (перенос энергии потоками жидкости или газа) и излучение (перенос энергии электромагнитными волнами). Мерой переданной энергии при теплопередаче является количество теплоты (Q).

   

     Эти способы  количественно объединены в закон  сохранения энергии, который для  тепловых процессов читается  так: изменение внутренней энергии  замкнутой системы равно сумме  количества теплоты, переданной  системе, и работы внешних сил,  совершенной над системой. ,где — изменение внутренней энергии, Q — количество теплоты, переданное системе, А — работа внешних сил. Если система сама совершает работу, то ее условно обозначают А*. Тогда закон сохранения энергии для тепловых процессов, который называется первым законом термодинамики, можно записать так: , т.е. количество теплоты, переданное системе, идет на совершение системой работы и изменение ее внутренней энергии.

    При изобарном нагревании газ совершает работу над внешними силами где V1 и V2 — начальный и конечный объемы газа. Если процесс не является изобарным, величина работы может быть определена площадью фигуры ABCD, заключенной между линией, выражающей зависимость p(V), и начальным и конечным объемами газа V

Рассмотрим применение первого закона термодинамики к изопроцессам, происходящим с идеальным газом.

    В изотермическом процессе температура постоянная, следовательно, внутренняя энергия не меняется. Тогда уравнение первого закона термодинамики примет вид: , т. е. количество теплоты, переданное системе, идет на совершение работы при изотермическом расширении, именно поэтому температура не изменяется.

      В изобарном процессе газ расширяется и количество теплоты, переданное газу, идет на увеличение его внутренней энергии и на совершение им работы:

При изохорном процессе газ  не меняет своего объема, следовательно, работа им не совершается, т. е. А = 0, и  уравнение первого закона имеет  вид   , т. е. переданное количество теплоты идет на увеличение внутренней энергии газа.

   

     Адиабатным  называют процесс, протекающий  без теплообмена с окружающей  средой. Q = 0, следовательно, газ при  расширении совершает работу  за счет уменьшения его внутренней  энергии, следовательно, газ охлаждается,   Кривая, изображающая адиабатный процесс, называется адиабатой.

 

Б11,2Задача на применение закона электромагнитной индукции

 

Б12,2

 

 Б13.1

Для накопления значительных количеств разноименных электрических  зарядов применяются конденсаторы. Конденсатор — это система  двух проводников (обкладок), разделенных  слоем диэлектрика, толщина которого мала по сравнению с размерами  проводников. Так, например, две плоские металлические пластины, расположенные параллельно и разделенные диэлектриком, образуют плоский конденсатор. Если пластинам плоского конденсатора сообщить равные по модулю заряды противоположного знака, то напряженность между пластинами будет в два раза больше, чем напряженность одной пластины. Вне пластин напряженность равна нулю.

  Обозначаются конденсаторы  на схемах так:

   

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

   

     По определению С = q/U. Единицей электроемкости является фарад (Ф). 1 фарад — это электроемкость такого конденсатора, напряжение между обкладками которого равно 1 вольту при сообщении обкладкам разноименных зарядов по 1 кулону.

    где ЕО — электрическая постоянная, £ — диэлектрическая постоянная среды, S — площадь

     В зависимости  от типа диэлектрика конденсаторы  бывают воздушные, бумажные, слюдяные.

   Конденсаторы применяются для накопления электроэнергии и использования ее при быстром разряде (фотовспышка), для разделения цепей постоянного и переменного тока, в выпрямителях, колебательных контурах и других радиоэлектронных устройствах.

 

 Б13,2

Б14,1Работа и мощность в цепи постоянного  тока. Электродвижущая сила. Закон  Ома для полной цепи.

Мощность по определению N = A/t, следовательно,

 

     Русский ученый X. Ленд и английский ученый Д. Джоуль опытным путем в середине прошлого века установили независимо друг от друга закон, который называется законом Джоуля — Ленца и читается так: при прохождении тока по проводнику количество теплоты, выделившееся в проводнике, прямо пропорционально квадрату силы тока, сопротивлению проводника и времени прохождения тока

Полная замкнутая цепь представляет собой электрическую  цепь, в состав которой входят внешние  сопротивления и источ-ник тока (рис. 25). Как один из участков цепи, источник тока обладает сопротивлением, которое

   

     называют внутренним, r

Для того чтобы ток проходил по замкнутой  цепи, необходимо, чтобы в источнике  тока зарядам сообщалась дополнительная энергия, она появляется за счет работы по перемещению зарядов, которую  производят силы неэлектрического происхождения (сторонние силы) против сил электрического поля. Источник тока характеризуется  энергетической характеристикой, которая  называется ЭДС — электродвижущая  сила источника. ЭДС измеряется отношением работы сторонних сил по перемещению  вдоль замкнутой цепи положительного заряда к величине этого заряда

тивление участка цепи часто называют падением напряжения на этом участке. Таким образом, ЭДС равна сумме падений напряжений на внутреннем и внешнем участках замкнутой цепи. Обычно это выражение записывают так: I = E/(R + г). Эту зависимость опытным путем получил Георг Ом, называется она законом Ома для полной цепи и читается так: сила тока в полной цепи прямо пропорциональна ЭДС источника тока и обратно пропорциональна полному сопротивлению цепи. При разомкнутой цепи ЭДС равна напряжению на зажимах источника и, следовательно, может быть измерена вольтметром.

 

Б15,1