Реферат: Билеты по физике
Билет 9
Тепл. двигат – это многократно действующие устр-ства,преобразующие тепл. энерг. в механ. Любой тепл. двигат., независимо от егоконструктивных особенностей, состоит из 3 осн. частей: рабоч. тела, нагревателяи холодильника. Раб. тело – газ или пар – при расширении соверш. работу, получ.от
нагреват. некоторое кол-во тепло
ты Q. Температ. Т нагреват. остается при этом постоянной засчет сгорания топл. При сжатии раб. тело передает некоторое кол-во тепл. Q холодильнику– телу пост. темп. Т, меньш чем Т. Давл. газа при сжатии ниже, чем прирасширении, и это обеспечив. Полезн. раб двигат. Холод. может служить и окруж.среда (двигат. внутренн. сгор., реакт двигат.). Согласно закону сохран. раб.соверш двигат равна: А=|Q| — |Q|, где Q – кол-во теплоты, получ. от нагреват, аQ – кол-во теплоты, отданн холод. Коэфф полезн действ (КПД) тепл двигат назотнош работы А, соверш двигат, к кол-ву теплоты, получ отнагреват: При Т = Т двигат работать неможет. Французский инж и учен Санди Карно придумал идеал теплов машину с идеалгазом вместо раб тела. Он получил для КПД этой машины следущзнач: Карно доказал, что любая реальн теплов машина,работаюшая с нагреват, имеющем темпер Т и холод с темпер Т не может иметь КПД,превышающ КПД идеал теплов машины. Действ знач КПД приблиз равно 40%. МаксимКПД имеют двигат Дизеля. Распространение теплов двигат на земле велико: этотеплов и атомн электростанции; автомоб транспорт; водный транспорт (паровыетурбины); в авиации и т.д. Негативн последств теплов двигат – это главн образомзагрязн окруж среды, выбрасыв в атмосф сернистых соедин, оксидов азота, оксидауглерода СО и др. Особ опасн в этом отнош представл автомоб, число которыхугрожающе растет, а очистка отработанных газов затруднена.
Билет №22.
Электрический ток в вакууме. Термоэлектронная эмиссия, ееиспользование. Электронно-лучевая трубка.
Вакуум-это такое состояние газа в сосуде, при котороммолекулы пролетают от одной стенки сосуда к другой, ни разу не испытавсоударений друг с другом.
Вакуум-изолятор, ток в нем может возникнуть только за счетискусственного введения заряженных частиц, для этого используют эмиссию(испускание) электронов веществами. В вакуумных лампах с нагреваемыми катодамипроисходит термоэлектронная эмиссия, а в фотодиоде — фотоэлектронная.
Объясним, почему нет самопроизвольного испускания свободныхэлектронов металлом. Существование таких электронов в металле – следствиетесного соседства атомов в кристалле. Однако свободны эти электроны только втом смысле, что они не принадлежат конкретным атомам, но остаютсяпринадлежащими кристаллу в целом. Некоторые из свободных электронов, оказавшисьв результате хаотического движения у поверхности металла, вылетают за егопределы. Микро участок поверхности металла, который до этого был электрическинейтральным, приобретает положительный некомпенсированный заряд, под влияниемкоторого вылетевшие электроны возвращаются в металл. Процессы вылета – возвратапроисходят непрерывно, в результате чего над поверхностью металла образуетсясменное электронное облако, и поверхность металла образуют двойнойэлектрический слой, против удерживающих сил которого должна быть совершенаработа выхода. Если эмиссия электронов происходит, значит, некоторые внешниевоздействия (нагрев, освещение) совершили такую работу
Термоэлектронная эмиссия-свойство тел, нагретых до высокойтемпературы, испускать электроны.
Электронно-лучевая трубка представляет собой стекляннуюколбу, в которой создан высокий вакуум (10 в -6 степени-10 в -7 степени мм рт.ст.). Источником электронов является тонкая проволочная спираль (она же –катод). Напротив катода расположен анод в форме пустотелого цилиндра, ккоторому электронный пучок попадает, пройдя через фокусирующий цилиндр,содержащий диафрагму с узким отверстием. Между катодом и анодом поддерживаетсянапряжение несколько киловольт. Ускоренные электрическим полем электронывылетают из отверстия диафрагмы и летят к экрану, изготовленного из вещества,светящегося под действием ударов электронов.
Для управления электронным лучом служат две парыметаллических пластин, одна из которых расположена вертикально, а другаягоризонтально. Если левая из пластин имеет отрицательный потенциал, а правая –положительный, то луч отклонится вправо, а если полярность пластин изменить, толуч отклонится влево. Если же на эти пластины подать напряжение, то луч будетсовершать колебания в горизонтальной плоскости. Аналогично будет колебаться лучв вертикальной плоскости, если переменное напряжение на вертикально отклоняющиепластины. Предыдущие пластины – горизонтально отклоняющие.
упорядоченного движения v следующейформулой I=qnvS. Модуль силы,действующей со стороны магнитного поля на выбранный элемент тока, равен: F=│q│∆lBsina. Подставляя сюда предыдущее выражение для силы тока,получим: F=│q│nvS∆lBsina=v│q│NBsina, где N=nS∆l – число заряженных частицв рассматриваемом объеме. Следовательно на каждый движущийся заряд со сторонымагнитного поля действует сила Лоренца, равная:Fл=f/n=│q│vBsina, где а – угол между вектором скорости и вектороммагнитной индукции. Сила Лоренца перпендикулярна векторам В и v,и ее направление определяется правилом левой руки. Так как сила Лоренцаперпендикулярна скорости частицы, то она не совершает работу. Сила Лоренца неменяет кинетическую энергию частицы и, следовательно, модуль ее скорости. Поддействием силы Лоренца меняется лишь направление частицы. При движениизаряженной частицы в однородном электрическом поле радиус движения частицыостается неизменным: mv²/r=│q│vB, отсюда r=mv/│q│B.
Билет №23
Электролиты – водные растворы солей, кислот и щелочей. Прирастворении электролитов под влиянием электрического поля полярных молекул водыпроисходит распад молекул электролитов на ионы. Этот процесс называетсяэлектролитической диссоциацией. Степень диссоциации, т.е. доля молекул врастворенном веществе, распавшихся на ионы, зависит от температуры,концентрации раствора и диэлектрической проницаемости ε растворителя. С увеличениемтемпературы степень диссоциации возрастает и, следовательно, увеличиваетсяконцентрация положительно и отрицательно заряженных ионов. Ионы разных знаковпри встрече могут снова объединится в нейтральные молекулы – рекомбинировать.Носителями заряда в водных растворах или расплавах электролитов являютсяположительно или отрицательно заряженные ионы. Поскольку перенос заряда вводных растворах или расплавах электролитов осуществляется ионами, такуюпроводимость называют ионной.
Электролизом называют процесс выделения на электроде чистоговещества, связанный с окислительно-восстановительными реакциями.(или такаяформулировка: Электролиз – это выделение веществ из электролита с последующимосаждением на электродах; или такая: Электролиз – это процесс выделения токомхимических составляющих проводника).
Фарадей сформулировал два закона электролиза:
1. 1. Масса вещества, выделяющегося из электролита на электродах, оказывается тембольшей, чем больший заряд прошел через электролит: m~q, или m~It,где I – сила тока, t – времяего прохождения через электролит. Коэффициент k,превращающий эту пропорциональность в равенство m=kIt, называется электрохимическим эквивалентом вещества.
2. 2. Электрохимический эквивалент тем больший, чем больше масса моля вещества и чемменьше его валентность: k~M/n (эта дробь называется химическим эквивалентом вещества).Коэффициент, превращающий эту пропорциональность в равенство, назвалипостоянной Фарадея F:k=1/F•M/n.Постоянная Фарадея равна произведению двух констант – постоянной Авогадро изаряда электрона: F=6,02 10²³ моль‾¹•1,6•10 в степени -19Кл≈9,6•10 в степени 4 Кл/моль. Итак: k=1/F•M/n.
Подставив (2) в (1): m=MIt/Fn. Это объединенный законФарадея для электролиза.
Электролиз применяется:
1. 1. Гальванопластика, т.е. копирование рельефных предметов.
2. 2. Гальваностегия, т.е. нанесение на металлические изделия тонкого слоя другогометалла (хром, никель, золото).
3. 3. Очистка металлов от примесей (рафинирование металлов).
4. 4. Электрополировка металлических изделий. При этом изделие играет роль анода вспециально подобранном электролите. На микронеровностях (выступах) наповерхности изделия повышается электрический потенциал, что способствует ихпервоочередному растворению в электролите.
5. 5. Получение некоторых газов (водород, хлор).
6. 6. Получение металлов из расплавов руд. Именно так добывают аллюминий.
Билет№19
Носителями свободных зарядов в металлах являются электроны.Их концентрация велика – порядка 10 в28степени 1/м3. Эти электроны участвуют вбеспорядочном тепловом движении. Под действием электрического поля они начинаютперемещаться упорядоченно со средней скоростью 10 в минус4 степени м/с.Наличие свободных электронов в металлах было доказано в опытах Л. И.Мандельштама и Н. Д. Папалекси (1913 г.), Б. Стюартом и Р. Толменом (1916 г.).
Опыт проводился следующим образом: на катушку наматываютпроволоку, концы которой припаивают к двум металлическим дискам, изолированнымдруг от друга. К концам дисков при помощи скользящих контактов присоединяютгальванометр. Катушку приводят в быстрое движение, а затем резко останавливают.После резкой остановки катушки свободные заряженные частицы некоторое времядвижутся относительно проводника по инерции, и, следовательно, в катушкевозникает электрический ток. Ток существует незначительное время, так как из-засопротивления проводника заряженные частицы тормозятся и упорядоченное движениечастиц, образующее ток прекращается. Ток (в металлах) создается движениемотрицательно заряженных частиц. Переносимый при этом заряд пропорционаленотношению заряда частиц, создающих ток, к их массе, т. е. |q|/m. Поэтому, измеряязаряд, проходящий через гальванометр за время существования тока в цепи,удалось определить это отношение. Оно оказалось равным 1,8▪10¹¹ Кл/кг. Скорость упорядоченного движения электронов прямо пропорциональнанапряженности поля в проводнике (ν~E). Итак, электрический ток в металлах это направленное иупорядоченное движение свободных электронов.
Билет №15.
Электродвижущая сила.Закон Ома для полной цепи.
Для длительного протекания тока через проводник необходимоподдержание разности потенциалов на концах проводника (имеющей тенденцию куменьшению под действием электрических сил). Существуют различного типаустройства для разобщения разноименных зарядов атомов (или молекул):магнитомеханические, электрохимические, термоэлектрические, фотоэлектрические.Такие устройства могут использоваться как источники тока. Действующие висточниках силы, разобщающие. Вопреки кулоновским силам, разноименные заряды,называются сторонними силами. Примером источника тока может служитьаккумулятор, внутри которого химические силы разделяют молекулы наположительные и отрицательные ионы и переносят их на клеммы (зажимы)аккумулятора. Энергетической характеристикой источника тока являетсяэлектродвижущая сила (ЭДС) Е=Астор/q. (Электродвижущаясила в замкнутом контуре представляет собой отношение работы сторонних сил приперемещении заряда вдоль контура к заряду). Простейшая электрическая цепьсостоит из источника тока (сопротивлением r),потребителя или нагрузки (сопротивлением R) исоединительных проводов. Закон Ома для полной цепи: I=E/(R+r). Силатока в полной цепи равна отношению ЭДС цепи к ее полному сопротивлению.
Билет ‾№16.
Магнитное поле тока.Магнитная индукция. Магнитный поток.
Вокруг проводника с током существует магнитное поле,обнаруживаемое по его действию на железные опилки или на маленькие магнитныестрелки.
/>Наблюдаемые при этомконцентрические окружности вокруг проводника можно назвать линиями магнитногополя. Магнитное поле – это особый вид материи, существующий вокруг движущихсязаряженных тел или вокруг проводников с током и являющийся посредником в ихвзаимодействии. Силовое действие магнитного поля в любой его точке напролетающую через нее заряженную частицу характеризуют магнитной индукцией В(или индукцией магнитного поля).
Пусть заряженная частица движется перпендикулярно линияммагнитного поля (или касательная к ним). Тогда модуль магнитной индукциивыразится формулой, очень похожей на формулу силовой характеристикиэлектрического роля – напряженности (Е=Fэл/qпроб): В=Fмаг/qпробν.
Направление вектора В связывают с направлением, в которомповорачивается в данном магнитном поле северный конец магнитной стрелки. Прирассмотрении индукции как вектора линии магнитного поля можно более строгоназвать линиями вектора магнитной индукции. В тех участках поля, для которыхэти линии – прямые( например, вблизи полюсов постоянного магнита), вектор Внаправлен вдоль них, а там, где они кривые, вектор В направлен вдолькасательных к ним. Направление вектора магнитной индукции определяют правиломбуравчика. Потоком магнитной индукции ∆Ф сквозь участок поверхности смалой площадью ∆S называется скалярная величина,равная ∆Ф=В•∆S•cosa=Вn•∆S, где Вn=B•cosa есть проекция вектора Вмагнитной индукции на нормаль к площадке
Положительный (отрицательный) знак магнитного потокасоответствует острому (тупому) углу а, или условию Вn›0(Вn‹0). Магнитный поток Ф сквозьповерхность с площадью S находится алгебраическимсуммированием потоков ∆Ф сквозь участки поверхности. Если магнитное полеоднородно, то магнитный поток через плоскую поверхность с площадью S равен Ф=Bscosa.
Билет№ 18.
Электрический ток – это совокупность упорядоченно движущихсязаряженных частиц. Поэтому действие магнитного поля на проводник с током естьрезультат действия поля на движущиеся заряженные частицы внутри проводника.Силу, действующую на движущуюся заряженную частицу со стороны магнитного поля,называют силой Лоренца. Модуль силы Лоренца равен отношению модуля силы F, действующей на участок проводника длиной ∆l, к числу N заряженных частиц,упорядоченно движущихся на этом участке проводника: Fл=F/N. Рассмотрим отрезок тонкогопрямого проводника с током. Пусть длина отрезка ∆lи площадь поперечного сечения проводника S настолькомалы, что вектор индукции магнитного поля В можно считать неизменным в пределахэтого отрезка проводника. Сила тока I в проводникесвязана с зарядом частиц q, концентрацией заряженныхчастиц (числом зарядов в единице объема) и скоростью их упорядоченного движенияv следующей формулой I=qnvS. Модуль силы, действующей со стороны магнитного поля навыбранный элемент тока, равен: F=│q│∆lBsina. Подставляясюда предыдущее выражение для силы тока, получим: F=│q│nvS∆lBsina=v│q│NBsina,где N=nS∆l – число заряженных частиц в рассматриваемом объеме.Следовательно на каждый движущийся заряд со стороны магнитного поля действуетсила Лоренца, равная:Fл=f/n=│q│vBsina,где а – угол между вектором скорости и вектором магнитной индукции. СилаЛоренца перпендикулярна векторам В и v, и еенаправление определяется правилом левой руки. Так как сила Лоренцаперпендикулярна скорости частицы, то она не совершает работу. Сила Лоренца неменяет кинетическую энергию частицы и, следовательно, модуль ее скорости. Поддействием силы Лоренца меняется лишь направление частицы. При движениизаряженной частицы в однородном электрическом поле радиус движения частицыостается неизменным: mv²/r=│q│vB, отсюда r=mv/│q│B.
Билет№19
Электрический ток в металлах
Носителями свободных зарядов в металлах являются электроны.Их концентрация велика – порядка 10 в28степени 1/м3. Эти электроны участвуют вбеспорядочном тепловом движении. Под действием электрического поля они начинаютперемещаться упорядоченно со средней скоростью 10 в минус4 степени м/с.Наличие свободных электронов в металлах было доказано в опытах Л. И.Мандельштама и Н. Д. Папалекси (1913 г.), Б. Стюартом и Р. Толменом (1916 г.).
Опыт проводился следующим образом: на катушку наматываютпроволоку, концы которой припаивают к двум металлическим дискам, изолированнымдруг от друга. К концам дисков при помощи скользящих контактов присоединяютгальванометр. Катушку приводят в быстрое движение, а затем резко останавливают.После резкой остановки катушки свободные заряженные частицы некоторое времядвижутся относительно проводника по инерции, и, следовательно, в катушкевозникает электрический ток. Ток существует незначительное время, так как из-засопротивления проводника заряженные частицы тормозятся и упорядоченное движениечастиц, образующее ток прекращается. Ток (в металлах) создается движениемотрицательно заряженных частиц. Переносимый при этом заряд пропорционаленотношению заряда частиц, создающих ток, к их массе, т. е. |q|/m. Поэтому, измеряязаряд, проходящий через гальванометр за время существования тока в цепи,удалось определить это отношение. Оно оказалось равным 1,8▪10¹¹ Кл/кг. Скорость упорядоченного движения электронов прямо пропорциональнанапряженности поля в проводнике (ν~E). Итак, электрический ток в металлах это направленное иупорядоченное движение свободных электронов.
Билет №23
Электрический ток в растворах и расплавахэлектролитов. Закон электролиза. Применение электролиза
Электролиты – водные растворы солей, кислот и щелочей. Прирастворении электролитов под влиянием электрического поля полярных молекул водыпроисходит распад молекул электролитов на ионы. Этот процесс называетсяэлектролитической диссоциацией. Степень диссоциации, т.е. доля молекул врастворенном веществе, распавшихся на ионы, зависит от температуры,концентрации раствора и диэлектрической проницаемости ε растворителя. Сувеличением температуры степень диссоциации возрастает и, следовательно,увеличивается концентрация положительно и отрицательно заряженных ионов. Ионыразных знаков при встрече могут снова объединится в нейтральные молекулы –рекомбинировать. Носителями заряда в водных растворах или расплавах электролитовявляются положительно или отрицательно заряженные ионы. Поскольку переносзаряда в водных растворах или расплавах электролитов осуществляется ионами,такую проводимость называют ионной.
Электролизом называют процесс выделения на электроде чистоговещества, связанный с окислительно-восстановительными реакциями.(или такаяформулировка: Электролиз – это выделение веществ из электролита с последующимосаждением на электродах; или такая: Электролиз – это процесс выделения токомхимических составляющих проводника).
Фарадей сформулировал два закона электролиза:
3. 1. Масса вещества, выделяющегося из электролита на электродах, оказывается тембольшей, чем больший заряд прошел через электролит: m~q, или m~It,где I – сила тока, t – времяего прохождения через электролит. Коэффициент k,превращающий эту пропорциональность в равенство m=kIt, называется электрохимическим эквивалентом вещества.
4. 2. Электрохимический эквивалент тем больший, чем больше масса моля вещества и чемменьше его валентность: k~M/n (эта дробь называется химическим эквивалентом вещества).Коэффициент, превращающий эту пропорциональность в равенство, назвалипостоянной Фарадея F:k=1/F•M/n.Постоянная Фарадея равна произведению двух констант – постоянной Авогадро изаряда электрона: F=6,02 10²³ моль‾¹•1,6•10 в степени -19Кл≈9,6•10 в степени 4 Кл/моль. Итак: k=1/F•M/n.
Подставив (2) в (1): m=MIt/Fn. Это объединенный законФарадея для электролиза.
Электролиз применяется:
7. 1. Гальванопластика, т.е. копирование рельефных предметов.
8. 2. Гальваностегия, т.е. нанесение на металлические изделия тонкого слоя другогометалла (хром, никель, золото).
9. 3. Очистка металлов от примесей (рафинирование металлов).
10. 4. Электрополировка металлических изделий. При этом изделие играет роль анода вспециально подобранном электролите. На микронеровностях (выступах) наповерхности изделия повышается электрический потенциал, что способствует ихпервоочередному растворению в электролите.
11. 5. Получение некоторых газов (водород, хлор).
12. 6. Получение металлов из расплавов руд. Именно так добывают аллюминий.
Билет 20
Полупроводники – элементы и соединения у кот с увел темперудельн сопротивл не растет, как у металлов, а наоборот, чрезвычайно резкоуменьш. При низк темпер полупров ведет себя как диэлектрик. При нагрев полупровЕк валентных электронов повышается и наступает разрыв отдельных связей.Некотор электроны покидают свои проторенные пути и станов свободн, подобноэлектронам в металле. В эл поле они перемещ между узлами решетки образуяэлектрический ток. Электронная провод – проводимость полупр, обусловленнаяналичием у них свободн электр. Дырочн провод – проводимость полупр, обусловленнупорядоч перемещ дырок. Механизм электр и дырочн проводим: в отсутствиивнешнего поля имеется 1 электрон (-) и 1 дырка (+). При наложении поляпроисходит перемещение электронов. Свободн электр смещ против напряженностиполя. В этом напр перемещ также один из связанных электронов. Образуется дырка,кот перемещ по всему кристаллу. Собствен провод – это проводимость чистыхполупр. Она обычно невелика, так как мало число свободн электронов. Числосвободн электр составл одну десятимиллиардную часть от общ числа. Примеснаяпроводимость – дополнительн провод существ наряду с собственн., обуславлналичием примесей в полупр. Сущ донорн и акцепторн примечи. Донорн прим – этоприм, легко отдающие электроны, и следов, увеличивающие число свободнэлектронов. Поскольку полупров, имеющ донорн примеси облад больш числом электр,их назыв полупр n-типа. В полупр n-типаэлектр явл осн носит заряда, а дырки – неосн. Акцепт прим – это принимающиепримеси. Осн носит заряда в полупр p-типа явл дырки, аэлектр – неосн. Акцепт прим создают дырки: образ полупр р-типа. Электропровполупр зависит от темпер, так как с повыш темп возрастает число разрывовковалентных связей и увеличивается кол-во свободн электр. Кроме нагрев разрывков связи может быть вызв освещением (фотопроводим полупров). Терморез использдля измер темп по силе тока в цепи с полупр. Терморез примен для дистанционизмерения температ, противопожарн сигн и т.д. Фоторез – приборы в кот использфотоэлектр эффект. Фотоэлектр эффект – явлен позвол регистрировать и измерятьслабые световые потоки. Использ в солн батареях и т.д..
Билет 21
Электр-дырочн переходом наз контакт 2 полупров n и р – типов. Суш прямой и обратныйпереход. Прям перех: такое подкл, когда потенциал полупр р-типа – полож, а n-типа – отриц. Ток через р-n переходосущ осн носит: из области n в область р – электронами,а из области р в область n – дырками. Вследствие этогопроводимость всего образца велика, а сопротивл мало.
Обратн переход. Переключим полюсы источн тока. Тогда при тойже разн потенциалов сила тока в цепи окажется значит меньше, чем при прямом переходе.Это обусловл следующ: электр через контакт идут теперь из области р в область n, а дырки из области n в область р.Но в полупр р-типа мало свободн электр, а в полупр n-типамало дырок. Теперь переход через контакт осущ неосн носителями, число кот мало.Вследствие этого проводимость образца оказывается незнач, а сопротивл – больш.Образ так назыв запирающ слой. Полупр диоды использ в соврем техн для выпрямлперемен тока. В полупр диоде используется св-во p-n перехода
Билет 21
Электр-дырочн переходом наз контакт 2 полупров n и р – типов. Суш прямой и обратныйпереход. Прям перех: такое подкл, когда потенциал полупр р-типа – полож, а n-типа – отриц. Ток через р-n переходосущ осн носит: из области n в область р – электронами,а из области р в область n – дырками. Вследствие этогопроводимость всего образца велика, а сопротивл мало.
Обратн переход. Переключим полюсы источн тока. Тогда при тойже разн потенциалов сила тока в цепи окажется значит меньше, чем при прямомпереходе. Это обусловл следующ: электр через контакт идут теперь из области р вобласть n, а дырки из области nв область р. Но в полупр р-типа мало свободн электр, а в полупр n-типа мало дырок. Теперь переход через контакт осущ неоснносителями, число кот мало. Вследствие этого проводимость образца оказываетсянезнач, а сопротивл – больш. Образ так назыв запирающ слой. Полупр диодыиспольз в соврем техн для выпрямл перемен тока. В полупр диоде используетсясв-во p-n перехода. Напротяжении половины периода, когда потенциал полупров р-типа полож, ток свободнпроходит через
р-n переход. В следущ половинупериода ток равен нулю. В полупр диоде катодом служит германий, а анодом –индий. Полупр диод имеет целый ряд преимуществ перед электроннымидвухэлектродными лампами (экономия энергии для получения системой тока,миниатюрность, высокая надежность и большой срок службы). Недостатком полупрдиодов явл ограниченный интервал температур, в котором они работают(приблизительно от -70 до +125˚С).
Билет 24
При норм услов газы явл диэлектриками, то есть не проводятэл ток. Это доказыв опыт с электрометром и дисками плоского конденсатора. Еслиспичкой нагреть воздух между дисками то конденсатор разряжается. Следовнагретый газ является проводн и в нем устанавливается эл ток. Газ такжестановится проводящим если его облучить ультрафиолетом, рентгеном и др лучами.Процесс протекания эл тока через газ наз газовым разрядом. При нагрев илиоблуч часть атомов ионизируется – распадается на положит заряженн ионы иэлектроны. В газе могут образовываться и отрицательные ионы, кот появлблагодаря присоединению электронов к нейтральным атомам. Ионизация газов принагрев объясн тем что по мере нагрев молекулы движутся быстрее. При этомнекоторые сталкиваются и распадаются, превращаясь в ионы. Чем выше t тем больше образ ионов. Рекомбинация – при прекращении элтока, электрон и положительно заряженн ион могут вновь образовать нейтральныйатом. Если действие ионизатора прекратить, то прекратится и разряд, т.к. другихисточн ионов нет. По этой причине разряд наз несамостоятельным. Если продолжатьувеличивать разность потенциалов на электроде, то число ионов возникающих впроцессе разряда может стать таким большим, что внешний ионизатор будет уже ненужен для поддержания разряда. Так как разряд не нуждается для своего поддержанияво внешнем ионизаторе, его наз самостоятельным. Эл ток в газе – этонаправленное движение полож и отриц ионов и электронов.
Билет 25
В зависимости от свойств и состояния газа, а также отхарактера и расположения электродов и приложенного к электродам напряжениявозник различн виды самостоят разряда в газах. Тлеющий разряд образ при низкихдавлениях в трубке. Для возбуждения тлеющ разряда достаточно напряжения внесколько сотен вольт. При тлеющ разряде почти вся трубка, за исключ небольшогоучастка возле катода, заполнена однородн свечением, называемым положительнстолбом. Тлеющ разряд примен в трубках для свечения реклам. Красное свечениевозник при наполнении трубки неоном. Синевато – зеленоватый при аргоне. Влампах дневн света использ разряд в парах ртути. Эл дуга: при соприкосновениидвух угольн стержней в месте их контакта из-за большого сопротивл выдел большоекол-во теплоты. Темпер повышается настолько, что начинается термоэлектрэмиссия. Вследствие этого при раздвижении угольных электродов между ниминачинается разряд. Между углями возникает столб ярко светящ газа – эл дуга.Проводимость газа в этом случае значительна и при атмосф давлении, т.к. числоэлектронов, испускаемых отриц электродом, очень велико. Сила тока в небольшдуге достигает нескольких ампер, а в больших дугах – нескольких сотен ампер принапряжении порядка 50В. Эл дуга может возник не только между угольными, но имежду металл электродами. Если увеличивать силу тока при тлеющем разряде, тотемперат катода за счет бомбардировки ионами увеличится настолько, что начнетсядуговой разряд. Таким образом, для возникнов дугового разряда не обязательнопредварительное сближение электродов. Дуговой разряд -–мощн источн света, егоиспользуют в прожекторах, проекционных аппаратах и киноаппаратах. Коронныйразряд: при атмосф давлении вблизи заостренных участков проводн, несущегобольшой эл заряд, наблюдается газовый разряд, светящаяся часть которогонапоминает корону. Коронн разряд вызывается высокой напряженностью эл полявблизи заряженного острия. При такой больш напряженности поля ионизацияпосредством электронного удара происх при атмосф давл. По мере удаления отповерхн проводн напряженность быстр убыв. Поэтому ионизация и связанное с нейсвечение газа наблюд в ограниченн области пространства. При большом напряжмежду электродами в воздухе возник искровой разряд, имеющий вид пучка яркихзигзагообразных полосок, разветвляющихся от тонкого канала. Этот вид разрядавозник тогда, когда мощность источн тока недостаточна для поддержания дуговогоили тлеющего разряда. Пример гигантского искрового разряда – молния,возникающая между 2 облаками или облаком и землей. Сила тока в молнии достигает500 000 А, а разность потенциалов между облаком и землей – 1млрд.В. Плазма –это частично или полностью ионизированный газ, в котором плотностиположительных и отрицательных зарядов практически совпадает. Плазма –электрически нейтральная система
Билет 7
Кристаллы – это твердые тела, атомы или молекулы которыхзанимают определенные, упорядоченные положения в пространстве. Кристаллы по — разному проводят теплоту и ток в различных направлениях. От направлениязависят и оптические свойства кристаллов. Анизотропия – зависимость физическихсвойств от направления внутри кристалла. Различаются четыре типа кристаллическойрешетки: 1). Ионные кристаллы – большинство неорганических соединений, напримерсоли, окиси металлов; 2). Атомные кристаллы – кристаллические решеткиполупроводников, многие органические твердые тела; 3). Молекулярные кристаллы –бром, метан, нафталин, парафин, многие твердые органические соединения; 4).Металлические кристаллы – металлы. Твердое тело, состоящее из большого числамаленьких кристаллов, называют поликристаллическими. Одиночные кристаллыназывают монокристаллами. Аморфные тела не имеют определенной формы в своейструктуре строения атома или молекулы, не имеют кристаллической решетки,обладают свойством изотропии. Изотропия – это свойство одинаково передаватьтепло, электрический ток по всем направлениям одинаково. Определенной температурыплавления у аморфных тел нет. Аморфные тела при низких температурах по своимсвойствам напоминают твердые тела. Упругость – это деформация, котораяполностью исчезает после прекращения действия внешних сил. Модуль упругости илимодуль Юнга – это коэффициент пропорциональности Е, входящий в закон Гука: =Е| |. Предел упругости — максимальное напряжение, при которомеще не возникают заметные остаточные деформации (0,1%). Прочностью материаланазывается его свойство выдерживать действия внешних сил без разрушения.Пределом прочности называется механическое напряжение, которому соответствуетнаибольшая выдерживаемая телом нагрузка перед разрушением его кристаллическойструктуры. Запасом прочности называется число, показывающее, во сколько раз пределпрочности больше допускаемого напряжения. Пластичными называют материалы, укоторых незначительные нагрузки вызывают пластические деформации (глина,песок). Деление материалов на упругие и пластичные в значительной мере условно.Получение материалов с заданными механическими, магнитными, электрическими идр. свойствами – одно из основных направлений современной физики твердого тела.Теоретические исследования приводят к созданию твердых тел, св-ва которыхсовершенно необычны.
Билет 8.
Энергия в природе не возникает из ничего и не исчезает:количество энергии неизменно, она только переходит из одной формы в другуюИзменение внутренней энергии системы при переходе ее из одного состояния вдругое равно сумме работы внешних сил и количества теплоты, переданногосистеме: ∆U=А+Q. Еслисистема не совершает работу А=0 и она не обменивается теплотой с окружающимителами (Q=0) =>∆U=U-U=0 т.е. внутренняя энергияизолированной системы остается неизменной. Из 1 закона: Q=∆U+A (A= −A) количество теплоты, переданное системе идет на изменениеее внутренней энергии и на совершение системой работы над внешними телами.Изохорный процесс. При изохорном процессе объем газа не меняется и поэтомуработа газа равна нулю. Изменение внутренней энергии равно количеству переданнойтеплоты: ∆U=Q. Если газнагревается, то Q>0 и ∆U>0,его внутренняя энергия увеличивается. При охлаждении газа Q<0и ∆U=U−U<0, изменение внутренней энергии отрицательно ивнутренняя энергия газа уменьшается. Изотермический процесс. При изотермическомпроцессе (Т=const) внутренняя энергия идеального газане меняется. Все переданное газу количество теплоты идет на совершение работы: Q=A. Если газ получает теплоту Q>0, то он совершает положительную работу (А>0). Еслинапротив газ отдает теплоту окружающей среде, то Q<0и A<0. Работа же внешних сил над газом в последнемслучае положительна. Изобарный процесс. При изобарном процессе согласно формулеQ=∆U+Aпередаваемое газу количество теплоты идет на изменение его внутренней энергии ина совершение им работы при постоянном давлении. Адиабатный процесс. Процесс втеплоизолированной системе называют адиабатным. При адиабатном процессе Q=0 и согласно уравнению: ∆U=A+Q, изменение внутренней энергиипроисходит только за счет совершения работы: ∆U=A. Согласно этому уравнению при совершении над системойположительной работы, например при сжатии газа, внутренняя энергия егоувеличивается, что означает повышение температуры газа. И наоборот прирасширении газа сам газ совершает положительную работу (А>0) и внутренняя энергияего уменьшается — газ охлаждается.