Шпоры по физике (работа 3)

- 1 -

2МЕХАНИКА

2Механика 1 - 0 раздел физики, который изучает закономерности механи-

ческого движения и причины, вызывающие или изменяющие это движение.

3Механическим движением 1 0 называется изменение положения тела в

пространстве относительно других тел с течением времени.

Механика делится на три раздела: кинематику, динамику, статику.

3Кинематика 1 0изучает движение тел, не рассматривая причин, которые

это движение обусловливают.

1Динамика 0 изучает законы движения тел и причины, которые вызывают

или изменяют это движение.

1Статика 0 изучает законы равновесия тел.

2КИНЕМАТИКА

1Поступательным 0 называется движение тела, при котором все его точ-

ки описывают одинаковые траектории.

1Материальной точкой 0 называется тело, размерами которого в услови-

ях его движения можно пренебречь.

1Система отсчёта 0 - это совокупность системы координат и часов,

связанных с телом отсчёта.

1Перемещение 0 - вектор, проведенный из начального положения движу-

щейся точки в положение ее в данный момент времени.

1Путь 0 - это длина отрезка траектории, пройденного телом за расс-

матриваемый промежуток времени.

1Траектория 0 - непрерывная линия, которую описывает движущаяся матери-

альная точка.

1Прямолинейным равномерным движением 0 называют такое движение, при

котором тело за равные промежутки времени совершает одинаковые переме-

щения.

1Скорость 0 - векторная величина, которая определяет как быстроту

движения, так и его направление в данный момент времени.

1Средняя скорость 0равна отношению перемещения к промежутку време-

ни, в течение которого это перемещение произошло.

7D 0 2r

< 2v 0 > 2= 0 ───

7D 0 t

При прямолинейном движении вектор перемещения совпадает с соот-

ветствующим участком траектории и модуль перемещения 7 D 2 r 0 равен прой-

денному пути S. В этом случае < v > = S/t.

Единица скорости - метр в секунду.

1Мгновенноя скорость 0 - скорость тела в данный момент времени в

данной точке траектории.

2v 0 = d 2S 0/dt

Вектор мгновенной скорости направлен по касательной к траектории

в данной точке.

Движение, при котором тело за равные промежутки времени совершает

разные перемещения, называется неравномерным.

1Ускорение - 0 характеристика неравномерного движения; определяет

быстроту изменения скорости по модулю и направлению.

2a 0 = d 2v 0/dt

Единица ускорения - метр на секунду в квадрате ( 1 м/с 52 0 ).

1Равноускоренное движение - 0 движение с ускорением, постоянным по

модулю и направлению.

- 2 -

Скорос 1ть точки при равнопеременном движении 3 0изменяется в зависи-

мости от времени по закону:

v=v 40 0+at,

где v 40 0-cкорость в начальный момент времени, v-скорость тела в момент

времени t, а- ускорение.

1Кинематическое уравнение равнопеременного движения 0 имеет вид:

S=v 40 0t+at 52 0/2.

Пройденный путь, ускорение и изменение скорости при равноперемен-

ном движении связаны формулой:

v 52 0-v 52 40 0=2aS ,

где v- Конечная скорость, v 40 0-начальная скорость, a-ускорение, S- прой-

денный путь.

1Свободным падением 0 называется движение тела в безвоздушном прост-

ранстве под действием силы тяжести.

1Криволинейным 0называют движение, траектория которого представляет

собой кривую линию.

Движение тела, брошенного под углом 7 a 0 к горизонту с модулем ско-

рости v 40 0: S=v 40 52 0 sin2 7a 0 /g - дальность полета,

H = v 40 52 0 sin 52 7a 0 /2g - максимальная высота подъема,

t = 2v 40 0 sin 7a 0 /g - время полета,

g- ускорение свободного падения.

1Равномерное движение по окружности 0 - это движение по круговой

траектории с постоянной скоростью.

1Линейная скорость 0- это величина равная отношению длины дуги, опи-

санной точкой при движении по окружности за некоторый промежуток вре-

мени, к величине этого промежутка. v=S/t.

Вектор линейной скорости направлен по касательной к окружности в

данной точке.

1Угловая скорость 0 - это величина, равная отношению угла поворота

радиуса-вектора, проведённого к движущейся точке из центра вращения, к

промежутку времени, за который этот поворот совершен.

7w 0 = 7f 0 /t.

Вектор угловой скорости направлен вдоль оси вращения в ту сторо-

ну, откуда поворот тела виден происходящим против хода часовой стрелки.

Единица угловой скорости - радиан в секунду (рад/с).

Связь между линейной и угловой скоростями выражается формулой:

v = 7w 0 R

1Период обращения 0- это время, за которое точка совершает один пол-

ный оборот. Период ( Т ) измеряется в секундах.

1Частота вращения 0 - это число оборотов в единицу времени. Частота

вращения ( n ) измеряется в об/с или с 5-1 0.

Формула, выражающая связь между периодом и частотой вращения:

n=1/T.

Связь линейной скорости с периодом и частотой: v=2 7p 0 R/T = 2 7p 0 Rn,

где v- линейная скорость; R - радиус окружности, по которой движется

точка; T - период вращения; n - частота вращения.

1Центростремительное ускорение 0 - это ускорение, характеризующее

быстроту изменения линейной скорости при вращательном движении по нап-

равлению. Оно направлено к центру вращения.

Модуль центростремительного ускорения определяется по формулам:

a = v 52 0/R = 7w 0 52 0R = 7w 0 v = 4 7p 0 52 0n 52 0R.

- 3 -

1Cкорость движения точки относительно неподвижной системы отсчета 0:

2v 0 = 2v 0` + 2 u 0, где 2 v` 0 - скорость частицы относительно подвижной сис-

темы отсчета, 2 u 0 - скорость подвижной системы отсчета относительно не-

подвижной.

2ОСНОВЫ ДИНАМИКИ

1Первый закон Ньютона 0: существуют такие системы отсчёта, относи-

тельно которых тела движутся равномерно и прямолинейно, если на них не

действуют другие тела или действие этих тел скомпенсировано.

1Инерциальная система отсчета 0 - система отсчета, относительно ко-

торой свободная материальная точка, не подверженная воздействию других

тел, движется равномерно и прямолинейно ( по инерции ).

1Инертность 0 - это свойство тел сохранять скорость своего движения

неизменной.

1Масса 0 тела - это физическая величина, являющаяся мерой его инер-

ционных ( инертная масса ) и гравитационных ( гравитационная масса )

свойств. Инертная и гравитационная массы равны друг другу.

1Плотность тела 0- это физическая величина, равная отношению массы

тела к его объёму. 7 r 0= m/V. Измеряется в кг/м 53 0.

1Сила 0- векторная величина, характеризующая действие на тело со

стороны других тел или полей, в результате которого тело приобретает

ускорение или подвергается деформациям.

Сила характеризуется числовым значением, направлением в прост-

ранстве и точкой приложения. Единица силы - ньютон. 1 Н = кг 5. 0м/с 52 0.

1Импульсом силы 0 называется произведение силы на время её действия.

F 5. 0t

1Импульс 0 материальной точки - векторная величина, численно равная

произведению массы материальной точки на ее скорость и имеющая направ-

ление скорости.

2p 0 = m 2v

1Второй закон Ньютона 0: ускорение, приобретаемое материальной точ-

кой , пропорционально вызывающей его силе, совпадает с ней по направ-

лению и обратно пропорционально массе материальной точки.

2a 0= 2 F 0/m

Более общая формулировка 1 второго закона Ньютона 0: скорость измене-

ния импульса материальной точки равна действующей на нее силе.

2F 0 = d 2p 0/dt

1Третий закон Ньютона 0: Тела действуют друг на друга с силами, рав-

ными по модулю и противоположными по направлению.

2F 412 2 0= 2 0- 2 F 421

1Закон всемирного тяготения 0: тела притягиваются друг к другу с си-

лой прямо пропорциональной произведению их масс и обратно пропорцио-

нальной квадрату расстояния между ними.

F = G m 41 0m 42 0/r 52 0,

где G - гравитационная постоянная, численно равная силе, с которой

притягиваются тела массами по 1 кг на расстоянии 1 м друг от друга.

1Сила тяжести 0 - это сила, с которой тело притягивается Землёй.

1Вес тела 0- это сила с которой тело давит на опору или растягивает

подвес.

Сила тяжести действует всегда, а вес проявляется только в том

случае, когда на тело кроме силы тяжести действуют еще другие силы.

1Сила упругости - 0 сила, возникающая в результате деформации тела.

- 4 -

Деформация - это изменение объёма и формы тела под действием дру-

гих тел. Деформацию называют упругой, если после прекращения действия

других тел деформируемое тело полностью восстанавливает свою форму и

объём. Деформацию называют пластичной, если после прекращения действия

других тел деформируемое тело не восстанавливает свою форму и объём

или делает это не полностью.

1Закон Гука 0: Сила упругости пропорциональна удлинению тела и нап-

равлена в сторону, противоположную направлению перемещения частиц тела

при деформации.

F = - kx,

где F- сила упругости, k - коэффициент жесткости, х - удлинение тела.

Другая формулировка 1закона Гука 0: При малых деформациях механичес-

кое напряжение 7 s 0 прямо пропорционально относительному удлинению 7 e 0.

7s 0 = E 7e

Механическим напряжением называют отношение модуля силы упругости F к

площади поперечного сечения S тела: 7 s 0 = F/S.

Относительное удлинение 7 e 0 = (l-l 40 0)/l 40, 0 где l 40 0 - длина при отсутствии

внешней нагрузки, l- длина тела после приложения силы, Е- модуль Юнга.

1Сила трения - 0сила сопротивления, действующая на тело и направ-

ленная противоположно относительному перемещению данного тела.

1Сила трения покоя 0 - сила, возникающая на границе соприкосновения

тел при отсутствии относительного движения тел.

1Сила трения скольжения 0 пропорциональна силе нормального давления

F 4тр 0 = 7 m 0 N,

где 7m 0- коэффициент трения скольжения,зависящий от свойств соприкасаю-

щихся поверхностей.

1Закон сохранения импульса 0: в замкнутой системе тел геометрическая

сумма импульсов тел остается постоянной при любых взаимодействиях тел

этой системы между собой.

2p 0 = 7S 0 m 2v 0 = const

1Замкнутая система 0 - механическая система тел, на которую не дейс-

твуют внешние силы.

1Моментом силы 0 относительно оси вращения называется величина М,

равная произведению силы F на плечо d

M = Fd

1Плечом силы 0 называется кратчайшее расстояние от оси вращения до

линии действия силы.

1Правило моментов 0: твердое тело с закрепленной осью вращения нахо-

дится в равновесии при условии равенства нулю суммы всех моментов сил

относительно этой оси.

7S 0 M = 0

2РАБОТА И ЭНЕРГИЯ

1Работа силы - 0величина, 1 0равная произведению модуля вектора силы

на модуль вектора перемещения и на косинус угла между вектором силы и

вектором перемещения.

A 1 0= 1 0FScos 7a

A-величина скалярная 1. 0 Единица работы 1- 0 джоуль (Дж). 1 Дж=Н 5. 0м.

1Мощность 0 - это физическая величина, равная отношению работы к

промежутку времени, за который эта работа совершена.

N=A/t

Единица мощности - ватт (Вт). 1 Вт=Дж/с.

- 5 -

1Мгновенная мощность 0 равна произведению силы на скорость с кото-

рой движется тело и на косинус угла между векторами силы и скорости.

N = Fvcos 7a

1Энергия 0 - универсальная мера различных форм движения и взаимо-

действия.

В соответствии с различными формами движения материи различают разные

виды энергии: механическая, внутренняя, электромагнитная и т.д.

1Механическая энергия 0характеризует движение и взаимодействие тел

и является функцией скоростей и взаимного расположения тел. Она равна

сумме кинетической и потенциальной энергий.

Е = Е 4к 0 + Е 4р

1Кинетическая энергия 0 механической системы - энергия механического

движения этой системы.

1Кинетическая энергия 0 тела массой m, движущегося поступательно со

скоростью v, определяется по формуле:

Е 4к 0 = mv 52 0/2

1Потенциальная энергия 0 1- 0энергия, обусловленная взаимодействием

тела с другими телами или взаимодействием частей одного и того же тела

между собой при деформации.

1Потенциальная энергия тела, поднятого над поверхностью Земли 0на

высоту h

Е 4р 0= 4 0mgh

1Потенциальная энергия упругодеформированного тела. 0

Е 4р 0 = kx 52 0/2

1Закон сохранения полной механической энергии: 0 полная механическая

энергия системы тел остается неизменной при любых движениях тел систе-

мы.

Е = Е 4к 0+ Е 4р 0 = const

2МЕХАНИКА ЖИДКОСТЕЙ

1Давление 0- физическая величина равная отношению модуля силы,

действующей перпендикулярно поверхности, к площади поверхности.

р=F/S.

Единица давления - паскаль (Па). 1Па = Н/м 52

Внесистемные единицы давления: 1 мм.рт.ст.= 133 Па.

1атм. = 10 55 0 Па = 760 мм.рт.ст.

1Закон Паскаля 0: давление , производимое на жидкость или газ, пере-

даётся по всем направлениям одинаково.

1Давление столба жидкости 0 на глубине h

9P 0 9= 7 r 0 gh,

где 7 r 0- плотность жидкости

1Закон Архимеда 0: На тело, погружённое в жидкость или газ, действу-

ет выталкивающая сила, направленная вертикально вверх и равная весу

жидкости или газа, вытесненного этим телом.

F 4A 0 9= 7r 9gV 0,

9где 7r 9- плотность жидкости или газа, g 7 9- ускорение свободного 0 падения,

9V-объём погруженной в жидкость или газ части тела.

- 6 -

2СПЕЦИАЛЬНАЯ ТЕОРИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ

1Принцип относительности Эйнштейна: 0 никакие опыты ( механические,

электрические, оптические), проведенные внутри данной инерциальной

системы отсчета, не дают возможности обнаружить, покоится ли эта сис-

тема или движется равномерно и прямолинейно.

1Принцип постоянства скорости света: 0 скорость света в вакууме не

зависит от скорости движения источника света или наблюдателя и одина-

кова во всех инерциальных системах отсчета.

1Релятивистское замедление времени

1t 0= 1 t 40 0/(1 - v 52 0/c 52 0) 51/2

1Релятивистское сокращение длины

l 1 0= 1 0l 40 0/(1 - v 52 0/c 52 0) 51/2

1Масса релятивистской частицы

m = m 40 0/(1 - v 52 0/c 52 0) 51/2

1Закон взаимосвязи массы и энергии

Е = mc 52

Формула, выражающая связь между энергией и импульсом релятивист-

ской частицы.

E = m 40 52 0c 54 0 + p 52 0c 52

2МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА. ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ.

1Молекулярная физика - 0 раздел физики, изучающий строение и свойства

вещества, исходя из молекулярно-кинетических представлений о его стро-

ении.

1Основные положения молекулярно-кинетической теории: 0

1). Все тела состоят из частиц - молекул, атомов и ионов.

2). Атомы, молекулы и ионы находятся в непрерывном хаотическом тепло-

вом движении. Скорость этого движения зависит от температуры.

3). Между частицами любого тела существуют силы взаимного притяжения и

отталкивания.

1Броуновское движение - 0 беспорядочное движение малых макроскопи-

ческих частиц, взвешенных в жидкости или газе, присходящее под дейс-

твием ударов со стороны молекул жидкости или газа.

1Диффузия 0 - это явление проникновения молекул одного вещества в

промежутки между молекулами другого вещества.

1Количество вещества 0 - величина, равная числу структурных элемен-

тов (атомов, молекул, ионов), составляющих систему.

7n 0 = N/N 4A,

где N - число частиц, N 4A 0 - постоянная Авогадро.

1Моль - 0 единица количества вещества. Моль равен количеству вещест-

ва системы, содержащей столько же частиц, сколько содержится атомов в

углероде-12 массой 0.012 кг.

1Постоянная Авогадро - 0 число атомов ( молекул или ионов), содержа-

щихся в одном моле различных веществ.

N 4A 0 = 6,022 5. 010 523 0 моль 5-1

1Молярная масса - 0 масса 1 моль вещества

М = m 40 0N 4A 0,

где m 40 0 - масса молекулы.

Единица молярной массы - килограмм на моль (кг/моль)

Число N молекул в теле массой m можно подсчитать по формуле:

N = 7n 0 N 4A 0= 4 0- N 4A 0 ,

- 7 -

где 7 n 0- количество вещества, N 4A 0- число Авогадро, М-молярная масса,

m - масса веществ.

1Идеальный газ 0 - это газ, между молекулами которого отсутствуют

силы взаимного притяжения.

1Основное уравнение 0 1молекулярно-кинетической теории 0идеальных га-

зов

1 2

p = - nm<v 52 0> или p = - n<E>

3 3

где n-число молекул в единице объёма, m - масса молекулы, <v 52 0>- cредний

квадрат скорости. <E> - средняя кинетическая энергия поступательного

движения молекул газа.

1Температура - 0 величина, характеризующая состояние термодинамичес-

кого (теплового) равновесия макроскопической системы.

1Абсолютный нуль температуры 0- это предельная температура, при ко-

торой прекращается поступательное движение молекул.

1Абсолютная (термодинамическая) шкала - 0 это шкала температур, в

которой за начало отсчета принят абсолютный нуль. Единица температуры

в этой шкале - кельвин (К), величина которого совпадает градусом Цель-

сия. В шкале Цельсия абсолютный нуль равен - 273,15 50 0 С. Связь между

абсолютной температурной шкалой и шкалой Цельсия выражается формулой

Т = (t + 273) К

1Средняя кинетическая энергия поступательного движения молекулы

идеального газа

<E> = - kT ,

где k - постоянная Больцмана. k = 1,38 5. 010 5-23 0 Дж/К

1Зависимость давления газа от концентрации молекул и температуры

p = nkT

1Молярная газовая постоянная 0 R = kN 4A 0. R = 8,31 Дж/(моль 5. 0К)

1Средняя квадратичная 5 1скорость молекул

<v> = (3RT/M) 51/2 0 = (3kT/m) 51/2

1Уравнение Клапейрона 0

PV/T = const

1Уравнение состояния идеального газа 5 0(уравнение Менделеева-Клапей-

рона)

pV = - RT,

где P - давление, V - объём, R - универсальная газовая постоянная,

T - абсолютная температура, M - молярная масса газа.

1Изотермический процесс - 0 процесс, протекающий при постоянной тем-

пературе.

1Закон Бойля-Мариотта: 0 Для данной массы газа произведение давления

на объём при постоянной температуре есть величина постоянная.

pV=const

1Изобарный прцесс - 0 процесс, протекающий при постоянном давлении.

1Закон Гей-Люссака: 0 Для данной массы газа при постоянном давлении

отношение объёма к абсолютной температуре есть величина постоянная.

V/T=const.

1Изохорный процесс 0 1- 0процесс, протекающий при постоянном объёме.

- 8 -

1Закон Шарля: 0 Для данной массы газа при постоянном объёме отноше-

ние давления к абсолютной температуре есть величина постоянная.

p/T=const.

1Закон Дальтона: 0 Давление смеси идеальных газов равно сумме парци-

альных давлений входящих в нее газов.

p=p 41 0+p 42 0+p 43 0+ 5.. 0+p 4n

1Термодинамика 0- раздел физики, изучающий общие свойства макроско-

пических систем, находящихся в состоянии термодинамического равнове-

сия, и процессы перехода между этими состояниями.

1Внутренняя энергия 0 - энергия хаотического движения молекул и

энергия взаимодействия их между собой.

1Внутренняя энергия одноатомного идеального газа

3 3 m

U = - PV = - - RT

2 2 M

1Работа совершаемая газом при изменении его объема

dA = PdV

1Количество теплоты 0 - энергия, которую тело получает или отдаёт

при теплообмене.

1Первое начало термодинамики: 0 Количество теплоты, переданное сис-

теме 1, 0расходуется на 1 0изменение её внутренней энергии и на совершение

ею работы против внешних сил.

Q = 7D 0 U + A.

1Теплоёмкость 0 - физическая величина, численно равная отношению ко-

личества теплоты, сообщаемого телу, к изменению температуры тела.

C=Q/ 7D 0 T.

Теплоёмкость тела измеряется в Дж/К.

1Удельная теплоёмкость 0 - величина численно равная количеству теп-

лоты, которую надо сообщить телу массой 1 кг для изменения его темпе-

ратуры на 1 кельвин.

с = ────

m 7D 0 T

Единица удельной теплоёмкости - Дж/(кг 5. 0К).

1Работа газа при изобарном прцессе

A 1 0= 1 0P(V 42 0-V 41 0), A = mR(T 42 0-T 41 0)/M

1Адиабатный процесс 0 - процесс протекающий без теплообмена с окру-

жающей средой.

1Тепловой двигатель 0 - устройство, которое превращает внутреннюю

энергию топлива в механическую работу.

Тепловой двигатель состоит из трёх частей: нагревателя, холодильника и

рабочего тела.

1Термический коэффициент полезного действия 0 тепловой машины:

A Q 41 0-Q 42

7h 0 = - = ────── 4 ,

Q 41 0 Q 41

где Q 41 0- 4 0количество теплоты, полученной от нагревателя, Q 42 0- количест-

во теплоты, отданной холодильнику, A - механическая работа.

- 9 -

Максимально возможный КПД при данных температурах нагревателя и

холодильника имеет идеальный тепловой двигатель, работающий по циклу

Карно

T 42

7h 0 = 1 - - ,

T 41

где Т 41 0 - температура нагревателя, Т 42 0 - температура холодильника.

1Плавление 0 - процесс перехода вещества из твёрдого состояния в

жидкое при температуре плавления.

1Удельная теплота плавления 0 - количество теплоты, необходимое для

превращения 1 кг твёрдого кристаллического вещества из твёрдого состо-

яния в жидкое при температуре плавления.

7l 0 = Q/m.

1Пар 0 - вещество, находящееся в газообразном состоянии.

1Насыщенный пар 0 - пар, находящийся в равновесии со своей жидкостью.

1Точка росы 0 - температура, при которой пар переходит в состояние

насыщения.

1Парообразование 0 - процесс перехода вещества из жидкого состояния

в газообразное.

1Испарение 0- процесс парообразования, происходящий со свободной

поверхности жидкости при любой температуре.

1Кипение 0 - процесс парообразования, происходящий не только с сво-

бодной поверхности жидкости, но и во всем её объёме внутрь образующих-

ся при этом пузырьков пара.

Для каждой жидкости существует своя температура кипения. Жидкость ки-

пит при такой температуре, при которой давление её насыщенных паров

равно атмосферному давлению.

1Конденсация 0 - процесс перехода вещества из газообразного состоя-

ния в жидкое.

1Удельная теплота парообразования - 0 Количество теплоты, которое

необходимо для превращения единицы массы жидкости в пар 1. 0

r 1 0= 1 0Q/m.

1Кристаллизация 0 - Процесс превращения жидкости в твёрдое кристал-

лическое состояние.

1Кристаллическая решетка 0 - структура, для которой характерно регу-

лярное расположение частиц с переодической повторяемостью в трех изме-

рениях.

1Абсолютная влажность 0 - плотность водяных паров в атмосфере.

Может определятся также парциальным давлением водяного пара.

Единица абсолютной влажности - килограмм на кубический метр или

паскаль.

1Относительная влажность 0 - величина равная отношению абсолютной

влажности к плотности насыщенного пара при данной температуре.

r = 7r 0/ 7r 4н 5. 0100 4 0%.

1Точка росы 0 - температура, при которой водяной пар, содержащийся в

воздухе, становится насыщенным.

1Высота подъема жидкости 0 в капилярной трубке при полном смачивании

h = 2 7s 0 / 7r 0 gr,

где 7 s 0 - коэффициент поверхностного натяжения, 7 r 0 - плотность жидкости,

r - радиус капиляра, g - ускорение свободного падения.

- 10 -

2ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОДИНАМИКИ

2ЭЛЕКТРОСТАТИКА.

1Элекростатика 0 - раздел элекродинамики, изучающий взаимодействия

неподвижных электрических зарядов и свойств постоянного электрического

поля.

1Электрический заряд 0 - величина, характеризующая свойство тел или

частиц, вступать в электромагнитные взаимодействия.

Единица электрического заряда - кулон (Кл)

Существует два вида электрических зарядов - положительные и отрица-

тельные. Заряд, которым обладает электрон называют отрицательным, а

заряд протона - положительным.

Разноимённые заряды притягиваются, а одноимённые отталкиваются. Элект-

рический заряд дискретен, т.е. заряд любого тела составляет целое

кратное от элементарного электрического заряда.

1Элементарный электрический заряд - e = 0 1.6 5. 010 5-19 0 Кл.

1Закон сохранения заряда: 0 алгебраическая сумма элект-

рических зарядов в электрически изолированной системе есть величина

постоянная.

7S 0 q = const.

1Точечный заряд 0- заряд, сосредоточенный на теле, линейные размеры

которого пренебрежимо малы по сравнению с расстоянием до других заря-

женных тел, с которыми он взаимодействует.

1Закон Кулона 0: сила взаимодействия между двумя точечными зарядами

прямо пропорционална произведению модулей этих зарядов и обратно про-

порционален квадрату расстояния между ними.

q 41 0q 42

F = k ────,

r 52

где k = 1/4 7p 0 7e 0 7e 0 40 0 = 9 5. 010 59 0Н 5. 0м 52 0/Кл 52 0, 7 e 0 - диэлектрическая проницаемость

среды в которой находятся заряды, 7e 0 40 0 - электрическая постоянная.

1Электрическая постоянная 7 e 4 0 0 = 8.85 5. 010 5-12 0 Ф/м.

1Электростатическое поле 0 - поле, которое создается неподвижными

электрическими зарядами.

1Напряжённость электрического поля 0 - физическая величина равная

отношению силы, действующей на положительный заряд, помещённый в дан-

ную точку поля, к величине этого заряда.

E=F/q.

Единица напряженности электрического поля - вольт на метр 1В/м = 1Н/Кл

Вектор напряжённости электрического поля совпадает по направлению с

вектором силы, действующей на пробный положительный заряд, помещённый

в данную точку поля.

1Напряжённость электрического поля точечного заряда

E = k - ,

r 52

где k = 1/4 7p 0 7e 0 7e 0 40 0 , r- расстояние от заряда до точки поля.

1Линии напряжённости электрического поля 0 - линии, касательные к

которым в любой точке совпадают по направлению с вектором напряжённос-

ти.

Линии напряжённости используются для графического изображения полей.

- 11 -

1Принцип суперпозиции полей 0: напряженность результирующего поля,

создаваемого системой зарядов, равна геометрической сумме напряженнос-

тей полей, создаваемых в данной точке каждым из зарядов в отдельности.

2Е = Е 41 0+ 2 Е 42 0+ 2 Е 43 0+ 5...

1Однородное электрическое поле - 0 электрическое поле, во всех точ-

ках которого вектор напряжённости одинаков по величине и направлению.

1Поверхностная плотность заряда 0-заряд, приходящийся на единицу

поверхности.

7s 0 9= 0 9q/S

1Напряженность поля, создаваемого равномерно заряженной бесконеч-

1ной плоскостью.

Е = 7 s 0/2 7e 4 0

1Напряженность поля в плоском конденсаторе

Е = 7 s 0/ 7ee 4 0

1Диэлектрическая проницаемость диэлектрика 7 0- безразмерная величи-

на, показывающая во сколько раз электрическое поле ослабляется диэ-

лектриком.

7e 0 = E 40 0/E,

где Е 40 0 - напряженность поля в вакууме, Е - напряженность поля в диэ-

лектрике.

1Потенциальная энергия 0 взаимодействия двух точечных зарядов.

q 41 0q 42

W = k ─── ,

где k = 1/4 7p 0 7e 0 7e 0 40 0 , r-расстояние между зарядами.

1Потенциал 0 электростатического поля - величина, равная отношению

потенциальной энергии заряда в данной точке поля, к величине этого за-

ряда.

7f 0 = W/q.

Единица потенциала - вольт (В).

Потенциал - энергетическая характеристика поля.

1Потенциал электростатического поля точнчного заряда 0 на расстоянии

r от заряда

7f 0 = k - ,

где k = 1/4 7p 0 7e 0 7e 0 40

Если поле создано несколькими зарядами, то потенциал результирующего

поля в данной точке равен алгебраической сумме потенциалов полей, соз-

данных отдельными зарядами.

7f 0 = 7f 0 41 0+ 7f 0 42 0+ 7f 0 43 0+ 5.....

1Работа сил электрического поля 0 рвна убыли потенциальной энергии

A 412 0 = W 41 0- 4 0W 42

1Работа сил электрического поля 0 по перемещению заряда из одной

точки поля в другу

A = q( 7f 41 - 7f 4 2 0),

где 7 f 0 41 0 - потенциал поля в начальной точке перемещения, 7 f 0 42 0 - потенци-

ал поля конечной точки перемещения.

1Разность потенциалов 0 между двумя точками поля равна отношению ра-

боты по перемещению заряда из одной точки поля в другую, к величине

этого заряда.

7f 0 41 0 - 7f 0 42 0 = A/q.

- 12 -

1Напряжение 0в электростатическом поле равно разности потенциалов.

U = 7f 41 7 0- 7f 4 2

Разность потенциалов и напряжение измеряются в вольтах (В).

1Напряжение 0 между двумя точками однородного поля и 1напряжённость

связаны между собой соотношением:

E = U/d,

где d-кратчайшее расстояние между эквипотенциальными поверхностями, на

которых находятся точки поля.

1Эквипотенциальные поверхности 0 - поверхности, во всех точках кото-

рых потенциал имеет одно и то же значение.

1Диэлектрики 0 - вещества, практически не проводящие электрический

ток.

1Полярные диэлектрики 0 состоят из молекул, у которых центры распре-

деления положительных и отрицательных зарядов не совпадают.

1Неполярные диэлектрики 0 состоят из молекул и атомов, у которых

центры распределения положительных и отрицательных зарядов совпадают.

1Электрический диполь 0 - система двух равных по модулю разноименных

точечных зарядов, расстояние между которыми значительно меньше рассто-

яния до рассматриваемых точек поля.

1Поляризация 0 диэлектрика - смещение положительных и отрицательных

зарядов диэлектрика в противоположные стороны под действием электри-

ческого поля.

1Электростатическая индукция 0 - явление перераспределения поверх-

ностных зарядов на проводнике во внешнем электростатическом поле.

1Уединенный проводник - 0 проводник, который удален от других про-

водников, тел и зарядов.

1Электроемкость 0 уединенного проводника - величина, равная отношеню

заряда проводника к его потенциалу.

C = q/ 7f 0.

Единица электроёмкости - фарад (Ф).

Фарад - электроёмкость такого проводника, потенциал которого изменяет-

ся на 1 вольт при изменении заряда на 1 Кл.

1Конденсатор - 0 система из двух проводников (обкладок) с одинаковы-

ми по модулю, но противоположными по знаку зарядами, форма и располо-

жение которых таковы, что поле сосредоточено в узком зазоре между обк-

ладками.

1Электроёмкость конденсатора 0 - величина равная отношению заряда

конденсатора к напряжению между его обкладками:

С=q/U

1Электроёмкость плоского конденсатора

7ee 0 40 0S

C = ───,

где 7 e 0 - диэлектрическая проницаемость диэлектрика, 7e 0 40 0 - электрическая

постоянная , S - площадь одной из пластин, d - расстояние между плас-

тинами.

1Емкость батареи конденсаторов:

при последовательном соединении

1/С = 1/С 41 0 + 1/С 42 0 + 1/С 43 0 + 5 ...

при параллельном соединении

С = С 41 0 + С 42 0 + С 43 0 + 5 ...

1Энергия заряженного конденсатора:

W = CU 52 0/2 = q 52 0/2C = qU/2

- 13 -

1Объемная плотность энергии электростатического поля - 0 энергия по-

ля в единице объема

7ee 4 0 0E 52

W = ────

2ПОСТОЯННЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК

1Электрический ток 0 - упорядоченное (направленное) движение элект-

рических зарядов

За направление тока принято направление движения положительно заряжен-

ных частиц.

1Постоянный ток 0 - ток, сила тока и направление которого не изменя-

ются со временем.

1Сила тока 0- скалярная величина , равная отношению заряда, протек-

шего через поперечное сечение проводника за некоторый промежуток вре-

мени, к величине этого промежутка.

I = q/t.

Единица силы тока - ампер (А).

1Ампер 0 - это сила такого неизменяющегося тока, при припускании ко-

торого по 2 проводникам бесконечной длины и ничтожно малого сечения,

находящимся в вакууме на расстоянии 1 метр друг от друга, вызывает си-

лу взаимодействия между ними 2 5. 010 5-7 0 Н на каждый метр длины.

Для существования электрического тока необходимо выполнение двух

условий:1) Наличие электрического поля ,2) Наличие свободных носителей

зарядов.

1Плотность тока 0 - векторная величина, модуль которой равен отноше-

нию силы тока к площади поперечного сечения проводника. Направление

вектора плотности тока совпадает с направлением упорядоченного движе-

ния положительных зарядов.

j = I/S

Плотность тока связана со скоростью движения носителей заряда со-

отношением:

j = qnv,

где q-заряд носителя зарядов, n-число носителей заряда в единице объ-

ёма, v - средняя скорость носителей заряда.

1Закон Ома для однородного участка цепи 0: Сила тока в однородном

участке цепи прямо пропорциональна приложенному напряжению и обратно

пропорциональна сопротивлению.

I = U/R.

1Сопротивление одногодного линейного проводника

R 1 0= 7r 1 - 0,

где 7r 0 - удельное сопротивление, l - длина проводника, S - площадь по-

перечного сечения.

1Сопротивление проводников при последовательном соединении

R = R 41 0 + R 42 0 + R 43 5... 0.

1Сопротивление проводников при параллельном соединении

1/R 1 0= 1 01/R 41 1 0+ 1 01/R 42 1 0+ 1 01/R 43 0+ 5... 0.

Зависимость сопротивления проводников от температуры

R = R 40 0(1 + 7a 0 t),

где R - сопротивление при температуре t, R 40 0 - сопротивление при 0 50 0 С, 7a

- температурный коэффициент сопротивления.

- 14 -

1Сторонние силы 0 - силы неэлектростатического происхождения, дейс-

твующие на заряды со стороны источников тока.

1Электродвижущая сила 0 - физическая величина, равная отношению ра-

боты сторонних сил по перемещению заряда по замкнутой цепи, к величине

этого заряда.

7E 0 = A 4ст 0/q

1Закон Ома для замкнутой цепи 0: Сила тока в замкнутой цепи прямо

пропорциональна ЭДС источника и обратно пропорциональна полному сопро-

тивлению цепи.

I = ─────,

R + r

где r- внутреннее сопротивление источника тока

R-общее сопротивление внешнего участка цепи.

1Работа постоянного тока 0

A = I 5. 0Ut = U 52 0t/R = I 52. 0Rt.

1Мощность тока

N = IU = U 52 0/R = I 52 0R.

1Закон Джоуля-Ленца 0: Количество теплоты, которое выделяется в про-

воднике при пропускании электрического тока равно произведению квадра-

та силы тока, протекающего по проводнику, на сопротивление проводника

и на время протекания электрического тока.

Q = I 52 0Rt.

Короткое замыкание цепи - это такой режим работы источника тока,

при котором сопротивление внешнего участка цепи стремится к нулю.

Сила тока при коротком замыкании равна I 4кз 0 = 7E 0 /r.

1Сверхпроводимость 0 - такое состояние вещества проводника, при ко-

тором его сопротивление становится равным нулю.

1Электролиты 0 - вещества, растворы и расплавы которых проводят

электрический ток. Носителями зарядов в электролитах являются положи-

тельные и отрицательные ионы.

1Электролитическая диссоциация 0 - распад молекул электролита на ио-

ны под влиянием электрических полей молекул растворителя.

1Рекомбинация 0 - процесс образования нейтральных молекул из ионов.

1Электролиз 0 - явление выделения вещества на электродах при пропус-

кании тока через электролит.

1Закон Фарадея для электролиза 0: Масса вещества, выделившегося на

электроде при электролизе, прямо пропорциональна заряду, протекшему

через электролит.

m = kq = kIt,

где k - электрохимический эквивалент вещества, выделяющегося на элет-

роде.

k = M/(eN 4A ╧n), где М- молярная масса, е 0 ╧- элементарный заряд, 0 N 4A 0- число

Авогадро, n - валентность. F = eN 4A 0 - число Фарадея.

1Газовый разряд 4 0- прохождение электрического тока через газ.

1Несамостоятельный газовый разряд 0 - разряд, существующий только

под действием внешнего ионизатора.

1Самостоятельный газовый разряд 0 - разряд в газе, сохраняющийся

после прекращения действия внешнего ионизатора.

1Плазма 0 - сильно ионизированный газ, в котором концентрация поло-

жительных и отрицательных зарядов практически одинакова.

1Вакуум 0 - состояние газа при давлениях значительно ниже атмосфер-

ного.

- 15 -

1Термоэлектронная эмиссия 0 - явление вылетания электронов с поверх-

ности металлов и их окислов при нагревании.

1Полупроводники 0 - группа веществ, представители которой по своей

проводимости занимают промежуточное положение между металлами и диэ-

лектриками.

Главное отличие полупроводников от металлов состоит в зависимости

электрического сопротивления от температуры. Сопротивление металлов

при нагревании медленно растёт, а сопротивление полупроводников быстро

уменьшается.

2МАГНИТНОЕ ПОЛЕ

1Магнитное поле 0 - силовое поле в пространстве, окружающем токи и

постоянные магниты. Магнитное поле порождается движущимися зарядами и

обнаруживается по действию на движущиеся заряды с некоторой силой.

1Индукция магнитного поля 0 - векторная величина, равная отношению

максимального вращательного момента сил, действующего на контур с то-

ком, помещённый в магнитное поле, к магнитному моменту контура.

B = M 4макс 0/p 4m

1Магнитный момент контура

p 4m 0 = IS,

где I - сила тока в контуре, S - площадь ограниченная контуром.

За направление вектора магнитной индукции принимается направление от

южного полюса к северному магнитной стрелки, свободно устанавливающей-

ся в магнитном поле.

Единица индукции магнитного поля - тесла (Тл).

1Закон Ампера 0: Сила , действующая на проводник с током, помещённый

в магнитное поле, равна произведению модуля вектора индукции магнитно-

го поля на силу тока в проводнике , на длину проводника и на синус уг-

ла между направлением тока и вектором индукции магнитного поля.

F = BlIsin 7a

Направление силы Ампера можно определить по правилу левой руки:

Левую руку располагаем так, чтобы вектор индукции магнитного поля был

перпендикулярен ладони, четыре пальца были направлены по направлению

тока, тогда, отогнутый на 90 градусов большой палец покажет направле-

ние силы Ампера.

1Силовая линия магнитного поля 0 - линия , касательная к которой в

любой точке совпадает по направлению с вектором 2В 0 индукции магнитного

поля в этой точке.

1Сила Лоренца 0 - сила, действующая на электрический заряд q, движу-

щийся в магнитном поле со скоростью v.

F 4л 0 = qvBsin 7a

Направление силы Лоренца можно определить по правилу левой руки:

Левую руку располагаем так, чтобы вектор индукции магнитного поля 2 В

был перпендикулярен ладони, 4 пальца были направлены по направлению

вектора скорости 2 0v положительно заряженной частицы, тогда отогнутый на

90 градусов большой палец покажет направление силы Лоренца. Если час-

тица имеет отрицательный заряд, то вытянутые пальцы левой руки следует

направить против направления вектора скорости 2 0v.

Радиус окружности, по которой со скоростью v, перпендикулярной В,

движется в магнитном поле заряженная частица

r = mv/qB

- 16 -

Период обращения частицы - время, затрачиваемое ею на один полный

оборот.

T = 2 7p 0 m/qB

1Магнитная проницаемость 0 - величина, показывающая, во сколько раз

индукция магнитного поля в веществе больше или меньше, чем в вакууме.

7m 0 = B/B 40

1Ферромагнетики 0 - вещества, в которых магнитные моменты атомов или

ионов самопроизвольно ориентированы параллельно друг другу.

1Домены 0- области в ферромагнетике, самопроизвольно намагниченные

до насыщения.

1Парамагнетики - 0 вещества, в которых вектор магнитной индукции

собственного магнитного поля имеет одинаковое направление с вектором

индукции намагничивающего поля.

1Диамагнетики - 0 вещества, в которых вектор индукции собственного

магнитного поля направлен противоположно вектору магнитной индукции

намагничивающего поля.

1Соленоид 0 - проводник, свернутый в спираль с большим числом вит-

ков, по которому идет электрический ток.

2ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ

1Электромагнитная индукция 0 - это явление возникновения индукцион-

ного тока в замкнутом проводнике при изменении магнитного поля, пере-

секающего контур, ограниченный этим проводником.

1Магнитный поток 0 - величина, равная произведению модуля вектора

индукции магнитного поля 2 B 0 на площадь поверхности 2 0S, которую пересека-

ет магнитное поле, и на косинус угла 7a 0 между вектором нормали к конту-

ру и вектором индукции магнитного поля.

Ф = ВScos 7a 0.

Единица измерения Магнитного потока - вебер (Вб).

1Закон Фарадея 0: ЭДС индукции, возникающаяя в контуре, прямо про-

порциональна скорости изменения магнитного потока, пересекающего пло-

щадь, ограниченную этим контуром.

72D 0 Ф 72

7E 0 = - ────

7D 0 t

1Правило Ленца 0: Индукционный ток всегда имеет такое направление,

при котором, созданное им магнитное поле противодействует изменению

магнитного потока , вызывающего этот ток.

1Самоиндукция - 0 возникновение ЭДС индукции в проводящем контуре

при изменении в нем силы тока.

1ЭДС самоиндукции: 0 ЭДС самоиндукции, возникающая в электрической

цепи при изменении тока в ней, прямо пропорциональна скорости измене-

ния силы тока.

7E 0 4с 0 = -L 7D 0 I/ 7D 0 t,

где L-индуктивность контура.

1Индуктивность контура - 0 величина, равная отношению полного маг-

нитного потока пронизывающего контур к силе тока, текущего в нем.

L = Ф/I

Единица индуктивности - генри (Гн)

1Магнитный поток, создаваемый током в контуре

Ф = LI

- 17 -

1ЭДС индукции возникающая в движущемся проводнике

7E 0 = Blv sin 7a 0,

где В - модуль вектора магнитной индукции, 7 a 0 - угол между векторами v

и В, l - длина проводника.

1Гипотеза Максвелла 0: во всех случаях, когда электрическое поле из-

меняется со временем, оно порождает магнитное поле.

1Электромагнитное поле 0- это совокупность переменного электричес-

кого поля и неразрывно связанного с ним переменного магнитного поля.

1Энергия магнитного поля 0:

W=LI 52 0/2

2МЕХАНИЧЕСКИЕ И ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ КОЛЕБАНИЯ

1Колебания - 0 движения или процессы, которые характеризуются опре-

деленной повторяемостью во времени.

1Свободные колебания 0 - колебания, которые совершаются за счет пер-

воначально сообщенной энергии при последующем отсутствии внешних воз-

действий на колебательную систему.

1Гармонические колебания 0 - колебания, при которых колеблющаяся величина

изменяется со временем по закону синуса или косинуса.

1Уравнение гармонических колебаний 0

x = A cos( 7w 0 t + 7f 0 ),

где х - значение изменяющейся величины в данный момент времени, A -

амплитуда, 7w 0 - циклическая частота, 7f 0 - начальная фаза.

1Амплитуда колебаний - 0 максимальное значение колеблющейся величины.

1Фаза колебаний 0 - переодически изменяющийся аргумент, описывающий

колебательный процесс

( 7w 0 t + 7f 0 ),

1Частота 0 1колебаний 0 7y 0 - число полных колебаний, совершаемых в еди-

ницу времени.

Единица частоты - герц (Гц).

1Циклическая частота 0 7w 0 - число колебаний за 2 7p 0 секунд.

Единица циклической частоты - с 5-1 0.

Связь частоты с циклической частотой

7w 0= 2 7py

1Период колебаний 0 T - время, за которое совершается одно полное

колебание.

Связь периода с частотой

7w 0 = 2 7p 0 /T ; 7y 0 = 1/T.

1Скорость колеблющейся точки

v = ── = - A 7w 0 sin( 7w 0t + 7f 0 )

1Максимальная скорость колеблющейся точки

v 4мах 0 = A 7w

1Ускорение колеблющейся точки

1a 0 = ── = A 7w 5 2 0 cos( 7w 0t + 7f 0 )

1Максимальное ускорение колеблющейся точки

1a 4мах 0 = A 7w 5 2

1Сила, действующая на колеблющуюся материальную точку

F = - m 7w 5 2 0x = - kx

- 18 -

1Полная энергия 0 материальной точки, совершающей гармонические ко-

лебания

m 7w 5 2 0A 52

W = 5 0─────

1Пружинный маятник 0 - груз массой m, подвешенный на абсолютно упру-

гой пружине и совершающий колебания под действием упругой силы

1Период колебаний пружинного маятника

────

Т = 2 7p 0 7? 0 m/k 4 0,

где m- масса маятника, k 5 0- жесткость пружины.

1Математический маятник 0 - идеализированная система, состоящая из

материальной точки, подвешенной на невесомой и нерастяжимой нити.

1Период колебаний математического маятника

───

Т=2 7p 0 7? 0 l/g ,

где l - длина математического маятника, g-ускорение свободного падения.

1Затухающие колебания 0 - колебания, амплитуда которых уменьшается с

течением времени.

1Вынужденные колебания 0 - колебания, которые происходят под дейс-

твием внешней периодически изменяющейся силы или внешней периодически

изменяющейся эдс.

1Автоколебания 0 - незатухающие колебания, поддерживаемые внешним

источником энергии, вид и свойства которых определяются самой систе-

мой.

1Резонанс 0 - явление резкого возрастания амплитуды вынужденных ко-

лебаний при приближении частоты вынуждающей силы к собственной частоте

колебаний системы.

1Колебательный контур 0 - электрическая цепь, состоящая из включен-

ных последовательно конденсатора емкостью С, катушки индуктивностью L

и резистора сопротивлением R, в которой могут возникать электромагнит-

ные колебания.

1Формула Томсона 0, устанавливает связь между периодом Т собственных

колебаний в контуре без активного сопротивления, индуктивностью L и

емкостью С контура.

───

T = 2 7p 0 7? 0 L 5. 0C

1Полная электромагнитная энергия контура 0 в любой момент времени

W = LI 52 0/2 + CU 52 0/2

1Переменный ток 0- электрический ток, изменяющийся во времени.

1ЭДС индукции, 0 возникающая при вращении рамки

E = BSN 7w 0 sin 7w 0 t,

где В - индукция магнитного поля, S - площадь рамки, N - число витков

в рамке, 7w 0 - угловая скорость вращения рамки, t - время.

Максимальная ЭДС индукции

E 4мах 0 = BSN 7w

1Действующее значения силы тока и напряжения 0- среднее квадратич-

ное значение силы переменного тока или напряжения за период. Действую-

щее значение силы тока равно силе постоянного тока, выделяющего в про-

воднике то же количество теплоты, что и переменный ток за то же время.

- 19 -

Действующее или эффективное значение силы переменного тока и нап-

ряжения связаны с их максимальными значениями формулами:

__ 5 0 __

I 4д 0 = I 4m 0/ 7? 5 02 7 0, U 4д 0 = U 4м 0/ 7? 5 02 7 0.

1Индуктивное сопротивление

R 4L 0 = 7 w 0 L

1Емкостное сопротивление

1R 4C 0 = 1/ 7w 0 5. 0C

1Импеданс 0 (полное сопротивление электрической цепи при синусои-

дальных напряжениях и токе)

─────────────────────

Z = 7 ? 0 R 52 0 + [ 7w 0 L - 1/( 7w 0 C)] 52

1Закон Ома для цепи переменного тока

I 40 0 = U 40 0/Z,

где I 40 0 и U 40 0 -амплитудные значения силы тока и напряжения.

1Мощность переменного тока

P = IU cos 7f

6Коэффициент мощности

6cos 7f 0 = R/Z

1Трансформатор 0- электротехническое устройство, служащее для повы-

шения или понижения напряжения переменного тока.

1Коэффициент трансформации 0 - отношение числа витков в первичной и

вторичной обмотках трансформатора, показывающее, во сколько раз ЭДС во

вторичной обмотке трансформатора больше (или меньше), чем в первичной.

k = N 41 0/N 42 0 = U 41 0/U 42

При к > 1 трансформатор - понижающий, при к < 1 - повышающий

2ВОЛНЫ

1Волна 0 - процесс распространения колебаний в среде.

1Поперечная волна - 0волна, в которой колебания происходят перпен-

дикулярно направлению распространения волны.

1Продольная волна 0- волна, в которой колебания происходят вдоль

направления её распространения.

1Длина волны - 0 величина, равная расстоянию между точками, фазы ко-

лебаний в которых отличаются на 2 7p 0 , или расстояние, на которое рас-

постраняется волна за время, равное периоду колебаний точки среды.

7l 0 = vT,

где v - скорость волны, Т - период колебаний.

Формула, связывающая длину волны с частотой колебаний

v = 7 ly

1Фронт волны 0 - поверхность, которая отделяет область пространства,

уже вовлечённую в волновой процесс, от области пространства, в которой

колебания ещё не возникли.

1Волновая поверхность 0- геометрическое место точек, колеблющихся в

одинаковой фазе.

1Разность фаз

2 7p

7Df 0= 7 0── (r 42 0 - r 41 0)

- 20 -

1Принцип суперпозиции волн: 0 при распостранении в линейной среде

нескольких волн каждая из них распстраняется так, как будто другие

волны отсутствуют, а результирующее смещение частиц среды в любой мо-

мент времени равно геометрической сумме смещений, которые получают

частицы, участвуя в каждом из слагающих волновых процессов.

1Когерентность 0 - согласованное протекание во времени и пространс-

тве нескольких колебательных или волновых процессов.

1Когерентные волны 0 - волны, разность фаз которых остается постоян-

ной во времени.

Когерентными могут лишь волны, имеющие одинаковую частоту.

1Интерференция волн 0 - сложение когерентных волн, при котором в

разных точках пространства получается усиление или ослабление амплиту-

ды результирующей волны.

1Условия интерференционных максимумов 0: разность хода волн равна

чётному числу длин полуволн или целому числу длин волн.

7D 0 r = 2k 7l 0 /2 = k 7l

где 7 D 0 r - разность хода волн, 7 l 0 - длина волны, k = 0,1,2,...

1Условия интерференционных мимимумов 0: разность хода волн равна не-

чётному числу длин полуволн.

7D 0 r = (2k + 1) 7l 0 /2,

где 7 D 0 r - разность хода волн, 7 l 0 - длина волны, k = 0,1,2,...

1Звуковые (или акустические) волны 0 - распостраняющиеся в среде уп-

ругие волны, частоты которых лежит в диапазоне от 16 Гц до 20 кГц.

Звуковые волны в газах и жидкостях могут быть только продольными.

В твердых телах звуковые волны могут быть как продольными, так и попе-

речными.

1Инфразвук - 0 волны с частотами меньше 16 Гц.

1Ультразвук 0 - волны с частотами больше 20 кГц.

1Интенсивность звука 0 - величина, определяемая средней по времени

энергией, переносимой звуковой волной за 1 с через площадку 1 м 52 0, пер-

пендикулярную направлению распостранению волны.

I = W/St

Интенсивность звука - величина, объективно характеризующая волновой

процесс.

1Громкость звука 0 - субъективная характеристика звука, связанная с

его интенсивностью и зависящая от частоты.

1Высота звука 0 - качество звука, определяемое человеком субъективно

на слух и зависящее от частоты звука. С ростом частоты высота звука

увеличивается.

1Электромагнитная волна 0 - переменное электромагнитное поле, рас-

постраняющееся в пространстве с конечной скоростью. Электромагнитные

волны возникают по той причине, что переменное электрическое поле по-

рождает переменное магнитное поле, которое, в свою очередь, порождает

переменное электрическое поле.

Электромагнитные волны распространяются в вакууме со скоростью

света.

Электромагнитные волны поперечны: векторы Е и В электрического и

магнитного полей волны взаимно перпендикулярны и лежат в плоскости,

перпендикулярной вектору v скорости распостранения волны.

Электромагнитные волны поглощаются, отражаются и преломляются по-

добно всем другим видам волн.

- 21 -

2ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ ОПТИКА

1Свет 0 - электромагнитные волны, длина волны которых лежит в диапа-

зоне от 4,5 5. 010 5-7 0м до 8 5. 010 5-7 0м.

1Геометрическая оптика 0 - раздел оптики, в котором законы распост-

ранения света рассматриваются на основе представления о световых лучах.

1Световой луч - 0линия, вдоль которой распостраняется энергия све-

товых электромагнитных волн.

1Оптически однородная среда - 0 среда, для которой показатель пре-

ломления везде одинаков.

1Закон прямолинейного распостранения света: свет в оптически одно-

1родной среде распостраняется прямолинейно.

1Закон отражения света 0: луч падающий, луч отражённый и перпендику-

ляр опущенный в точку падения к границе раздела сред, лежат в одной

плоскости. Угол падения равен углу отражения.

1Закон преломления 0: луч падающий, луч преломлённый и перпендику-

ляр, опущенный в точку падения к границе раздела сред, лежат в одной

плоскости. Отношение синуса угла падения к синусу угла преломления

есть величина постоянная для данных двух сред и называется относитель-

ным показателем преломления второй среды относительно первой (n 421 0).

sin 7a 0 /sin 7b 0 = n 421 0,

где 7 a 0 - угол падения, 7b 0 - угол преломления.

Углы падения и преломления отсчитываются от перпендикуляра к границе

раздела сред.

1Относительный показатель преломления 0 двух сред равен отношению их

абсолютных показателей преломления.

n 421 0 = n 42 0/n 41

1Абсолютный показатель преломления среды 0 - величина n, равная от-

ношению скорости 1 с 0 электромагнитных волн в вакууме к их скорости v в

среде.

n = c/v

1Полное отражение 0 1света 0 может наблюдаться при переходе луча света

из среды с большим показателем преломления в среду с меньшим показате-

лем преломления.

1Предельный угол полного отражения 0 - угол падения, при котором

угол преломления равен 7 p 0 /2.

sin 7a 0 4пр 0 = n 42 0/n 41 0,

где 7 a 0 4пр 0 - предельный угол полного отражения; n 41 0- показатель преломле-

ния среды, из которой луч света падает на границу раздела сред; n 42 0 -

показатель преломления среды, в которую переходит преломлённый луч.

1Линза 0 - прозрачное тело, ограниченное двумя поверхностями, пре-

ломляющими световые лучи, способное формировать оптические изображения

предметов.

По оптическим свойствам линзы делятся на собирающие и рассеиваю-

щие.

1Тонкая линза 0 - линза, толщина которой значительно меньше по срав-

нению с радиусами поверхностей, ограничивающих линзу.

1Главная оптическая ось 0 - прямая, проходящая через центры кривизны

поверхностей линзы.

1Оптический центр линзы 0 - точка, лежащая на главной оптической оси

и обладающая тем свойством, что лучи проходят сквозь нее не преломля-

ясь.

1Фокус - 0 точка, в которой после преломления собираются все лучи,

падающие на линзу, параллельно главной оптической оси.

- 22 -

1Формула тонкой линзы

1/f + 1/d = 1/F,

где d - расстояние от предмета до линзы; f - расстояние от линзы до

изображения; F - фокусное расстояние. Для собирающей линзы F > 0, d>0,

для действительного изображения f > 0, для мнимого изображения f < 0.

1Оптическая сила линзы 0 - величина обратная фокусному расстоянию.

D = 1/F.

Единица оптической силы линзы - диоптрия (дптр).

1Оптическая сила тонкой линзы

D = (n - 1) 5. 0(1/R 41 0 + 1/R 42 0),

где n - относительный показатель преломления линзы, R 41 0и R 42 0 - радиусы

кривизны поверхностей (R > 0 для выпуклой поверхности; R < 0

для вогнутой).

1Увеличение линзы 0- отношение линейного размера изображения к ли-

нейному размеру предмета.

G = H/h,

где Н-размер изображения, h- размер предмета.

2ВОЛНОВАЯ ОПТИКА

1Волновая оптика - 0 раздел оптики, изучающий оптические явления, в

которых проявляется волновая природа света.

1Интерференция света 0- сложение когерентных волн, вследствие кото-

рого наблюдается устойчивая во времени картина усиления или ослабления

результирующих световых колебаний в различных точках пространства.

1Дифракция света 0- явление огибания волнами препятствий, размеры

которых соизмеримы с длиной волны.

1Принцип Гюйгенса 0 - каждая точка, до которой доходит волна, служит

центром вторичных волн, а огибающая этих волн дает положение волнового

фронта в следующий момент времени.

1Дифракционная решётка 0 - это оптический прибор, представляющий со-

бой систему из большого числа одинаковых по ширине и параллельных друг

другу щелей, разделенных одинаковыми по ширине непрозрачными промежут-

ками.

1Постоянная (период) дифракционной решетки

d = a + b,

где а - ширина каждой щели решетки, b - ширина непрозрачных участков

между щелями.

1Условие главных максимумов для дифракционной решётки 0:

dsin 7f 0 = k 7l 0,

где d - постоянная дифракционной решётки, 7 f 0- угол дифракции, 7l 0 - длина

волны, k - порядок дифракционного максимума, k = 1,2,3...

1Дисперсия света 0 - зависимость показателя преломления вещества от

частоты (длины волны) света или зависимость скорости световых волн от

его частоты.

Следствие дисперсии - разложение в спектр пучка белого света при

прохождении его через призму.

1Угол отклонения лучей призмой

7f 0 = A(n - 1),

где А - преломляющий угол призмы, n - показатель ее преломления.

1Естественный свет 0 - электромагнитная волна, в которой направления

векторов E и B могут лежать во всевозможных плоскостях, перпендикуляр-

ных к вектору скорости распостранения волны.

- 23 -

1Поляризованный свет - 0 свет, в котором направления колебаний век-

торов Е и В каким-то образом упорядочены.

2КВАНТОВАЯ ОПТИКА

1Фотон 0 - элементарная частица, квант электромагнитного поля. Имеет

нулевую массу покоя, движется со скоростью света.

1Энергия кванта света

7e 0= h 7y 0 = hc/ 7l 0 ,

где h - постоянная Планка, 7 y 0 - частота света, 7 l 0 - длина волны, с -

скорость света в вакууме. с = 3 5. 010 58 0 м/с.

1Постоянная Планка

h = 6.625 5. 010 5-34 0 Дж/с

1Масса фотона

m = h 7y 0 /c 52

1Импульс фотона

p = h 7y 0 /c = h/ 7l

1Внешний фотоэффект - 0 вырывания электронов с поверхности металлов

под действием света.

1Законы внешнего фотоэффекта.

1. 1 Закон Столетова: 0 при фиксированной частоте падающего света

число фотоэлектронов, вырываемых из катода в единицу времени, пропор-

ционально интенсивности света (сила фототока насыщения пропорциональна

световому потоку).

2.Максимальная начальная скорость фотоэлектронов не зависит от

интенсивности падающего света, а определяется только его частотой.

3.Для каждого вещества существует "красная граница" фотоэффекта,

т.е. минимальная частота света ниже которой фотоэффект невозможен.

1Уравнение Эйнштейна для внешнего фотоэффекта: 0 энергия падающего

фотона расходуется на совершение электроном работы выхода А из металла

и на сообщение вылетевшему фотоэлектрону кинетической энергии.

h 7n 0 = A + mv 52 0/2

1Работа выхода 0 - энергия , которую надо сообщить электрону для его

выхода за пределы металла.

1Красная граница фотоэффекта

h 7n 0 4кр 0 = А hc/ 7l 0 4кр 0 = А

2АТОМНАЯ И ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА

1Первый постулат Бора 0 (постулат стационарных состояний): в атоме

существуют стационарные ( не изменяющиеся со временем) состояния, в

которых он не излучает энергию.

В стационарном состоянии атома электрон, двигаясь по круговой ор-

бите, имеет дискретные квантованные значения момента импульса.

mvr = nh/2 7p 0,

где m - масса электрона, v - его скорость, r - радиус орбиты, n =

1,2,3,...

1Второй постулат Бора ( 0правило частот) при переходе электрона с

одной стационарной орбиты на другую излучается (поглощается) фотон с

энергией, равной разности энергий соответствующих стационарных состоя-

ний.

h 7y 0 = E 4n 0 - 4 0E 4m

1Атомное ядро 0 состоит из из протонов и нейтронов. Их общее назва-

ние - нуклоны.

- 24 -

Число протонов в ядре равно порядковому номеру химического эле-

мента в таблице Менделеева, а число нейтронов равно разности между

массовым числом и порядковым номером.

1Массовое число 0 - общее число нуклонов в атомном ядре.

1Изотопы 0 - атомы химических элементов, ядра которых состоят из

одинакового числа протонов, но разного числа нейтронов.

1Энергия связи ядра 0 - энергия, которую необходимо затратить, чтобы

расщепить ядро на отдельные нуклоны.

1Энергия связи нуклонов в ядре

E 4св 0 = [Zm 4p 0 + (A - Z)m 4n 0 - m 4я 0] 5. 0c 52 0 = [Zm 4H 0 + (A - Z)m 4n 0 - m] 5. 0c 52 4 ,

где m 4p 0, m 4n 0, m 4я 0 - соответственно массы протона, нейтрона и ядра; m 4H 0 -

масса атома водорода. m - масса атома. А - массовое число, Z - заряд

ядра.

1Удельная энергия связи 0 - энергия связи, отнесенная к одному нук-

лону. Е 4св 0/ А

1Дефект массы ядра 0: разность между суммарной массой свободных нук-

лонов, из которых состоит ядро и массой ядра.

7D 0 m = [Zm 4p 0 + (A - Z)m 4n 0 - m 4я 0] 5. 0c 52 0 = [Zm 4H 0 + (A - Z)m 4n 0 - m] 5. 0c 52

1Ядерные силы 0 - силы, действующие между составляющими ядро нукло-

нами и значительно превышающими кулоновские силы отталкивания между

протонами. Относятся к классу сильных взаимодействий.

1Радиоактивность 0 - способность некоторых атомных ядер самопроиз-

вольно (спонтанно) превращаться в другие ядра с испусканием элементар-

ных частиц.

Радиоактивность подразделяют на естественную (наблюдается у неус-

тойчивых изотопов, существующих в природе) и искусственную (наблюдает-

ся у изотопов, полученных посредством ядерных реакций).

К радиоактивным превращениям относятся: альфа-распад, все виды

бета-распада, спонтанное деление ядер, протонная радиоактивность.

Обычно все типы радиоактивности сопровождаются гамма-излучением.

Три типа радиоактивного излучения:

1.Альфа-излучение - поток ядер гелия.

2.Бета-излучение - поток быстрых электронов.

3.Гамма-излучение - коротковолновое электромагнитное излучение с

длиной волны меньше 10 5-10 0 м, т.е. является потоком фотонов.

1Радиоактивный распад 0 - естественное радиоактивное превращение

ядер, происходящее самопроизвольно.

Число ядер, распавшихся в среднем за промежуток времени dt

dN = - 7l 0 Ndt,

где N - число нераспавшихся ядер в начальный момент времени, 7 l 0 - пос-

тоянная радиоактивного распада.

1Закон радиоактивного распада

4- 0 _ 5t

N 1 0= 1 0N 40 0 exp(- 7l 0 t) или N = N 40 0 2 4 5 T 0 ,

где N 40 0 - число нераспавшихся ядер в начальный момент времени, N - чис-

ло нераспавшихся ядер в момент времени t, exp = 2,72 - основание нату-

рального логарифма, 7l 0- постоянная радиоактивного распада. Т - период

полураспада.

1Период полураспада - 0 время, за которое исходное число радиоактив-

ных ядер в среднем уменьшается вдвое.

T = ln2/ 7l

- 25 -

1Число ядер, распавшихся за время t

7D 0 N = N 40 0 - N = N 40 0[ 1 - exp(- 7l 0 t)]

1Cреднее время жизни радиоактивного ядра

7t 0= 7 01/ 7l

1Активность радиоактивного источника - 0 число распадов радиоактив-

ных ядер в единицу времени

A = 7 l 0 N = ln2 5. 0N/T

Единица активности - беккерель.

1Ядерная реакция 0 - превращения атомных ядер одних химических эле-

ментов в ядра атомов других химических элементов, вызванные взаимо-

действием ядер с элементарными частицами или с другими ядрами.

1Реакция деления ядра - 0 тяжелое ядро под действием нейтронов де-

лится чаще всего на два ядра, близких по массе.

1Цепная реакция деления 0 - ядерная реакция, в которой частицы, вы-

зывающие реакцию, образуются как продукты этой реакции.

1Коэффициент размножения нейтронов - 0 отношение числа нейтронов в

данном поколении к их числу в предыдущем поколении.

Необходимым условием для развития цепной реакции деления является

требование k 7. 0 1.

1Критические размеры - 0 минимальные размеры активной зоны, при ко-

торых возможно осуществление цепной реакции.

1Критическая масса - 0 минимальная масса делящегося вещества необхо-

димая для осуществления цепной реакции.

1Ядерный реактор - 0устройство, в котором осуществляется и поддержи-

вается управляемая цепная реакция деления.