Параллельное соединение проводников

I общая=I1+I2+…

Работа и мощность электрического тока.

Работа тока A на участке цепи равна величине напряжения U на концах этого участка, умноженного на силу тока I и на время t, в течение которого совершалась работа.

A=U/t

Мощность электрического тока-работа, совершаемая электрическим полем за единицу времени.P=A/t.

Количество теплоты Q, выделяемое проводником с током равно произведению квадрата силы тока I, сопротивления проводника R и времени прохождения по траектории.

Q=I²*R*t(Дж)

Билет№20.

Сторонние силы- силы не электростатического происхождения. Они действуют лишь внутри источника тока. Разделяя заряды, эти силы создают разность потенциалов между концами остальной части цепи. В этой части движение зарядов обусловлено электрическим полем, возникающим в проводнике в следствии разности потенциалов между его концами.

Электродвижущая сила-физическая величина, характеризующая работу сторонних сил в источниках постоянного или переменного тока. В замкнутом проводящем контуре ЭДС равна работе этих сил по перемещению единого положительного заряда вдоль контура.

Причиной электродвижущей силы может стать изменение магнитного поля в окружающем пространстве. Это явление называется магнитной индукцией.

Закон Ома для полной цепи. I=E/(R+r).

Закон Ома-эмпирический физический закон, определяющий связь электродвижущей силы источника или электрического напряжения с силой тока и сопротивлением проводника.

Если соединить между собой все положительные и все отрицательные полюсы двух или n источников, то получим параллельное соединение.

При последовательном соединении два соседних источника соединяются разноименными полюсами.

Билет№19

Магнитное поле создается постоянным магнитом, а вторым электрическим током (движущиеся зарядами).

Характеристикой магнитного поля является вектор магнитной индукцией.

За направление вектора магнитной индукции принимаем направление от южного полюса да магнитной стрелки, свободно установленным в магнитном поле.

Силовые линии снаружи магнита направлены с севера к югу.

Внутри: S------>N

Снаружи: N------->S

Правило Буравчика:

Направление поступательного движения Буравчика совпадает с направлением тока в проводнике, а вращении ручки Буравчика показывает направление вектора магнитной индукции.

Линии магнитной индукции называется –касательные линии, которые направлены так же как и вектор магнитной индукций в данной точке поля.

Линии магнитной индукции замкнуты. Поля с замкнутыми силовыми линиями называется-вихревые.

Сила Ампера.

Сила ампера - это сила действующая на проводник с током в магнитном поле:

I=q/t I-сила тока; q-электрический заряд; t-время прохождения заряда.

Направление F с индексом A определяем с помощью ‘’правила левой руки’’.

‘’Четыре пальца показывают направление тока; вектор магнитной индукции входит в ладонь, тогда большой палец укажет направление силы’’.

Сила Лоренца - это сила действующая на движущуюся заряженную частицу со стороны магнитного поля.

Если сила Лоренца (Fл) _|_ V, то работа не совершается.

Билет№21

Наиболее отчетливо полупроводники отличаются от проводников характером зависимости электропроводимости от температуры. Измерения показывают, что у ряда элементов и соединений удельное сопротивление с увеличением температуры не растет, как у металлов, а наоборот, чрезвычайно резко уменьшается. Такие вещества и называют полупроводниками.

Парно-электронные связи кремния достаточно прочны и при низких температурах не разрываются. Поэтому кремний при низких температурах не проводит электрический ток.

Электронная проводимость.

При нагревании кремния кинетическая энергия частиц повышается, и наступает разрыв отдельных связей.

Проводимость полупроводников, обусловленную наличием у них свободных электронов, называют электронной проводимостью.

Дырочная проводимость. При разрыве связи образуется вакантное место с недостающим электроном-дырка.

n тип(-) –В полупроводнике n-типа электроны являются основными носителями заряда, а дырки неосновными.

p тип(+) –Основными носителями заряда в полупроводнике p-типа являются дырки, а неосновными-электроны.

Контакт двух полупроводников называют p-n переходом.

Полупроводниковые диоды изготавливают из германия, кремния, селена и других веществ.

Свойства p-n перехода используют для выпрямления переменного тока.

Термисторы. В полупроводниках электрическое сопротивление очень сильно зависит от температуры. Это свойство используют для изменения температуры по силе тока в цепи с полупроводником. Такие приборы называют термисторами и терморезисторами.

Фоторезисторы. Электрическая проводимость полупроводников повышается не только при нагревании, но и при освещении.

Терморезисторы изменяют t. Фоторезисторы регистрируют и измеряют слабы световые потоки.

Билет№22

Магнитный поток-характеризует магнитное поле в определенной области пространства.

Правило Ленца: индукционный ток, имеет такое направление, что его магнитное поле препятствует любым изменениям магнитного потока.

Изменяющиеся магнитное поле создает вихревое электрическое поле, которое перемещает ранее не подвижные заряды по своей замкнутой цепи.

Закон Ампера: на проводник с током помешенный в однородное магнитное поле индукции B, действует сила пропорциональная длине отрезка проводника ΔL, сила тока I, протекающего по проводнику и индукции магнитного поля B:

F=BIΔLsina

Сила Лоренца направлена перпендикулярно вектора v и B.

Сила Лоренца не совершает работу: Fл=QvB sina

Сила Лоренца. Силу, действующую со стороны магнитного поля B на заряд Q, движущийся со скоростью v, можно определить исходя из закона Ампера.

Билет№23

При изменении магнитного потока, прописывающего замкнутый контур, в нем возникает электрический ток. Это явление было названо электромагнитной индукцией.

Магнитный поток.

Магнитный поток Ф характеризует число линий магнитной индукции, проходящих через данную поверхность.

Магнитный поток через замкнутую поверхность равен нулю, ток как число входящих силовых линий равен числу входящих.

Единица магнитного потока-вебр (вб).

Магнитный поток-физическая величина, равная количеству силовых линий проходящих через бесконечно малую площадку dS, поток Ф как интеграл вектора магнитной индукции B через конечную поверхность S. Определяется через интеграл поверхности.

где а- угол между направлением нормали n и вектором индукции B. Так как Bn=Bcosa-величина скалярная, скаляром является и магнитный поток.
Правило Ленца: в момент нарастания тока, напряженность вихревого поля направлена против тока, и в следствие замерят прохождения тока.

Индуктивность отражает магнитные свойства катушки.

· Закон электромагнитной индукции:

Ф=L*I; L-индуктивность(Гн)

Закон Фарадея:

ЭДС индукции равна скорости изменения магнитного потока через поверхность ограниченную контуром.

ЭДС индукции. Электродвижущая сила в цепи-это результат действия сторонних сил, т.е. неэлектрического происхождения: Е индукции=∆Ф/∆t.

· Взаимосвязь электрических и магнитных полей.

Перемещение магнитное поле порождает наведенное электрическое поле. Если магнитное поле постоянно, то индуцированного электрического поля не возникнет. Следовательно, индуцированное электрическое поля, не связанно с зарядами, как это имеет место в случае электрического поля; его силовые линии не начинаются и не заканчиваются на зарядах, а замкнуты сами на себя, подобно силовым линиям магнитного поля.

Это означает что: индуцированное электрическое поле, подобно магнитному, является вихревым.

· Примеры применения явления электромагнитной индукции.

Явление электромагнитной индукции лежит в основе действия электрических генераторов.

Билет№24

Самоиндукцией называется явление возникновения вихревого электрического поля в проводнике при изменения магнитного поля, созданного изменяющимся током в этом же проводнике.

Электромагнитным колебаниями называют периодические заряда с силой тока напряжения.

Свободные колебания-колебания в системе, которые возникают после выведение ее из положения равновесия.

Самоиндукция-частный случай явления электромагнитной индукции.

Вынужденные колебания-колебания цепи под действием внешней периодически изменяющийся электродвижущей силы.

Коэффициентом - пропорциональности L называют индуктивностью контура. Ф=LI

Свободные колебания можно получить с помощью колебательного контура.

При излучении собственного магнитного потока в контуре, согласно закону электромагнитной индукции, возникает ЭДС самоиндукции. Eси=-(∆Ф/∆t).

Индуктивность-физическая величина, численно равна ЭДС самоиндукции, возникающей в контуре при изменении силы тока на 1А за 1с.

Формула для расчета энергии магнитного поля: Ф=LI

Билет№25

Электромагнитными колебаниями-называют периодические взаимосвязанные изменения зарядов, токов, напряженности электрического поля и индукции магнитного поля.

Колебания заряда(напряжении) и тока в контуре сдвинуты по фазе на /2.

Схема колебательного контура:

Механизм возникновения свободных электрических колебаний в контуре.

Замкнем конденсатор С на индуктивность L, ключ в положении 2. Конденсатор начнет разряжаться, при этом в контуре возникает электрический ток, в следствие чего в катушке индуктивность появляется магнитное поле В. В идеальном через четверть периода энергия электрического поля переходит в энергию магнитного поля.

Wmax=Wm=LI²o/2

Причина затухания свободных колебаний в контуре: CU²o/2=LI²o/2.

В идеальном контуре суммарная энергия сохраняется, электромагнитные колебания незатухающие.

· Период и частота колебаний

Период колебаний Т-время, в течении которого совершается одно полное колебание.

Частота периодических колебаний v-величина, показывающая число полных колебаний, совершаемых за единицу времени. Частота – величина обратная периоду: v=1/t

Единица частоты- герц(Гц)

· Формула Томсона для периода свободных колебаний в контуре.

Циклическая или круговая частота собственных электромагнитных колебаний:

W₀=2π/T=1/

Билет№25

Генератор электрического тока – устройство, предназначенные для преобразования различных видов энергии (механической, химической, тепловой, световой и др.) в электрическую.

Работа современных генераторов основана на явлении электромагнитной индукции. В книге изображена простейшая схема генератора переменного тока. При вращении рамки в магнитном поле в ней возникает переменная ЭДС индукция. Если цепь замкнуть, то в цепи пойдет переменный ток. Для соединения рамки с внешней цепью служат кольца, укрепленные на одной оси с рамкой. С помощью неподвижных скользящих контактов-щеток кольца соединяются с внешней цепью. За один оборот рамки полярность щеток меняется дважды. Для увеличения напряжения, снимаемого с клемм генератора, на рамки наматывают не один, а много витков. Во всех промышленных генераторах переменного тока витки, в которых индуцируется переменный ток, устанавливают неподвижно, а вращается магнитная система. Неподвижную часть генератора называют статором, а подвижную ротором. Если ротором будет вращаться и магнитное поле, создаваемое им, при этом в проводниках статора индуцируется ЭДС.

Типы генераторов:

1. Коллекторов

2. Гидрогенераторы

3. Турбогенераторы

4. Трансформаторы

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

Трансформатор осуществляет преобразование переменного напряжения и/или гальваническую развязку в самых различных областях применения — электроэнергетике, электронике и радиотехнике.

Конструктивно трансформатор может состоять из одной (автотрансформатор) или нескольких изолированных проволочных, либо ленточных обмоток (катушек), охватываемых общим магнитным потоком, намотанных, как правило, на магнитопровод (сердечник) из ферромагнитного магнито-мягкогоматериала.

Коэффициент трансформации

K=N1/N2 Если на вторичной обмотке витков больше, трансформатор называют повышающим (N2>N1), если меньше- понижающим (N2<N1).

Типы трансформаторов:

· Автотрансформаторы

· Индукционная катушка Румкорфа

Получение электроэнергии:

Производство электроэнергии осуществляется на трех типах электростанциях (тепловая, гидро, атомная электростанции).

Передача электроэнергии:

Преспективными являются кабельные линии передачи больших мощностей, расположенные в трубах, заполненных для уменьшение потерь жидким водородом(при температуре 20к) или гелием (4к). При таких низких t сопротивление алюминиевых или медных кабельных проводов уменьшается в тысячи раз, пропорционально сопротивлению уменьшаются потери при передаче электроэнергии.

Билет№27

Согласно теории Максвелла, скорость распространения электромагнитных волн-величин конечная. Она определяется электрическими и магнитными свойствами среды, в которой распространяется электромагнитная волна: V=1/ - где E0µ0 электрическая и магнитная постоянные; Е и µ-относительные диэлектрическая и магнитная проницаемости среды.

· Условие излучения:

Ускоренное движение заряда.

· Практический способ получения электромагнитных волн.

Когда разность потенциалов между обкладками конденсатора становилась достаточно большой, в искровом промежутке возникала искра, замыкающая контур и вместе с тем отключающая индукционную катушку. В эхо время в контуре совершалась серия электромагнитных колебаний. При исчезновении искры контур размыкался и колебания прекращались. Но тогда индукционная катушка вновь заряжала конденсатор; в искровом промежутке вновь проскакивала искра, а в контуре совершалась повторная серия электроколебаний и т.д.

· Свойства электромагнитных волн:

-все свойства электромагнитных волн совпадают со свойством света.

-видимый свет представляет собой электромагнитное излучение.

Скорость электромагнитной волны равна скорости света.

Возможность использования электромагнитных волн для передачи энергии без проводов является радиоприемник.

· Примеры использования электромагнитных волн в средстве связи:

1. Радиолокация- обнаружение различных предметов и измерение расстояния до них с помощью радиоволн.

2. Телевидение-преобразования изображения предметов в электрические сигналы.

3. Радиоастроналогия

Билет№28

Дисперсия- разложение света на цвета.

Если пропустить пучок белого света через стеклянную призму, то на экране возникает полоска с непрерывно меняющейся окраской, которая называется призматическим.

Собирая линзой в одно место, вышедшие из призмы цветные лучи. Ньютон получил на экране вместо окрашенной белую полоску, следовательно, при соединении цветных лучей спектра образуется свет.

· Примеры проявления дисперсии в природе.

В природе не существует ни абсолютно белых, ни абсолютно черных.

Способность тел поглощать определенные цветные лучи называют избирательным поглощением. От него и зависит окраска тел.

· Интерференция.

Интерференция – сложение волн, при котором образуется постоянная во времени распределение амплитуд-результирующих колебаний.

Условия максимума-амплитуда колебаний среды в данной точке максимально, если разность хода двух волн равна целому числу длин волн.

Условия минимума – амплитуда колебаний среды в данной точке минимальна, если разность равна нечетному числу полуволн.

· Дифракция света.

Фиктивные источники кочерентны и могут интерферировать в любой точке пространства, в результате чего элементарные волны могут гасить или усиливать друг друга.

· Дифракционная решетка.

Когда имеется очень большое число одинаковых очень узких щелей, расположенных на одинаковых весьма малых растениях. Такую систему называют дифракционной решеткой.

Дифракция – нарушение прямолинейности распространения волн, вызванное резкими неоднородностями среды.

Билет№28

Фотоэффект – вырывание электронов из вещества под действием света.

1. Закон. Количество электронов вырываемых светом за 1 секунду металла, прямо пропорционален интенсивности света.

2. Закон. Кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой света и не зависит от его интенсивности.

3. Закон. Для каждого вещества существует красная граница фотоэффект, то есть, наименьшая частота при которой возможен фотоэффект.

Теория фотоэффекта:

E=hv -где h=6.63*10^-34Дж*с

Vmin=A/h – красная граница фотоэффекта.

Билет№29

Английский физик Резефорд исследовал распределение положительного заряда и массы внутри атома.

Он применил: обстрел атома с помощью альфа частиц(золотая фольга). Они возникли при распаде радиоактивных элементов. Масса альфа-частицы больше массы электрона в 8 тысяч раз, поэтому электрон не может изменить траекторию альфа- частицы.

Модель Томсона:

******* альфа частицы может вызвать только положительный заряд. Затем неожиданно альфа частицы отклонились на 90⁰:он получил противоречие модели Томсона.

Идея атомного ядра. Это тело малых размеров, идея атомного ядра, в котором сконцентрировалась вся масса и положительный заряд атома.

Ядро: 10^-12

Заряд:10^-8

Заряд электрона приняли за единицу, заряд ядра равен номеру данному химического элемента в таблице Менделеева.

Протон-это ядро атома водорода.

Билет№30

Первое явление из области ядерной физике было открыта в 1896 году Беккерелем.

Это естественная радиоактивность солей урана, так проявляющаяся в самопроизвольном испускании невидимых лучей. Через два года супруги Кюри открыли радиоактивность ‘теория’ и выделили из солей урана полоний и радий, радиоактивность которых миллионов раз выше.

В таблице Менделеева все элементы с 83 номера радиоактивности.

Виды излучений:

1. Альфа-наименьшая пропускная способность, имеет + заряд.

2. Бета-средняя пропускная способность, имеет – заряд.

3. Гамма-наибольшая пропускная способность, нецтрален.

Радиоактивность представляет собой самопроизвольное излучение одних ядер в другие, сопровождающиеся испусканием различных частиц.

Билет№31,

В 1932 русский физик предложил(Иваненко) протонно-нейтронную модель ядра.

Ядро состоит из протонов и нейтронов, которые называются нуклонами.

Изотопы-это ядра содержащие одинаковое число протонов, но различное число нейтронов. Изотопы одного и того же элемента различаются массой и радиоактивностью.

Ядерные силы-это силы между нуклонами в ядре, это силы только притяжения неэлектрической природы.

Энергии связи – это энергия, которую надо затратить, чтобы разделить ядро на составляющие его части.

Дефект масс-масса ядра меньше суммарной массы частиц входящий в состав ядра.