Билет №19

1.Фотоэлектрический эффект. Экспериментальные законы внешнего фотоэффекта. Уравнение Эйнштейна для фотоэлектрического эффекта.

Фотоэффектом называется вырывание электронов с поверхности металлов под действием оптического излучения. Впервые фотоэффект был открыт немецким ученым Герцем, а исследован русским ученым Столетовым, он установил два закона фотоэффекта :

1-й Количество электронов вырываемых светом с поверхности метала за одну секунду прямо пропорционально интенсивности света.

2-й Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой света и не зависит от его интенсивности.

Явление фотоэффекта объяснил Эйнштейн на основе квантовой теории, уравнения Эйнштейна

hv=A_вых+mv²/2

где hv – энергия кванта света; А_вых – работа выхода электронов из металла;

mv²/2 – кинетическая энергия фотоэлектрона

Данное уравнение является проявлением закона сохранения энергии. Явление фотоэффекта нашло применение при создании фотоэлементов которые широко применяются при конструировании «видящих» автоматов, для предотвращения аварий при работе мощных прессов, для включения и отключения уличного освещения и т.д.

В 1900 году Макс Планк выдвинул гипотезу, что излучение и поглощение света происходит не непрерывно, а порциями или квантами. Согласно гипотезе Планка наименьшая порция энергии, которую несет излучение частотой v, определяется по формуле, которая называется формула Планка. Е=hv

Где h- постоянная планка.

Порция света называется квантом или фотоном.

2.Задача по теме «Явление самоиндукции».

Д ано:

=0 A

I=10A

t=0.1c

=10B

L-?

3.Экспериментальное задание. Измерение ускорения свободного падения с помощью математического маятника.

Билет №20

1.Принцип действия тепловых машин. Тепловые двигатели. Коэффициент полезного действия тепловых двигателей.

Тепловые машины (двигатели) – совершающие механическую работу за счет внутренней энергии системы. Тепловые двигатели позволяют использовать огромные запасы внутренней энергии различных энергоемкостей (топлива) для нужд цивилизации.

Любая тепловая машина состоит и трех основных частей: нагреватель , рабочее тело (газ или пар) и холодильника. Нагреватель (теплоотдатчик) передает рабочему телу тепловой машины энергию в виде тепла. Холодильник (теплоприемник) забирает от рабочего тела неизрасходованную часть тепловой энергии.

Газ получает от нагревателя количество теплоты , часть его отдает холодильнику. Так как рабочее тело вернулось в исходное состояние, то его внутренняя энергия не изменилась.

Коэффициент полезного действия (КПД) тепловой машины определяют как отношение совершенной машиной работы А к количеству тепла , полученного от нагревания :

КПД= (0 )

Второе начало термодинамике – невозможен такой процесс, при котором теплота самопроизвольно переходила ба от более холодных тел к более горячим телам.

Тепловые двигатели являются основными преобразователями энергии топлива в другие виды энергии. Развитие современной цивилизации без них было бы невозможно. Совершенствование современных тепловых двигателей имеет важное значение как для развития науки и техники, так и для охраны окружающей среды.

Рассмотрим основные причины вредного воздействия теплового двигателей на окружающую среду.

Во – первых, КПД двигателей меньше 50%, поэтому большая часть энергии топлива рассеивается в окружающее пространство. Это , например, приводит к нагреву окружающей среды вблизи электростанции (тепловому загрязнению), что является нежелательным явлением, поскольку ухудшает экологическую обстановку.

Во – вторых, при сгорании топлива загрязняется атмосфера, поскольку в нее попадают вредные вещества (соединение серы, оксиды азота, углеводороды, оксид углерода, углекислый газ и др. ) .

В – третьих, увеличение количества углекислого газа а атмосфере усиливает «парниковый эффект». Так, по различным оценкам, в настоящее время потребляемая человечеством мощность составляет 10¹⁰ кВт. Как показывают расчеты, если потребляемая мощность достигнет величины 8* 10¹² кВт, то может произойти «всемирная экологическая катастрофа» , вязанная с существенным потеплением климата, таянием всех ледовых запасов планеты и катастрофическим повышение уровня Мирового океана.

Один из путей уменьшение загрязнения атмосферы – использование электромобилей, а также двигателей, работающих на смеси водорода и кислорода. Ученые и инженеры ищут также возможности использования альтернативных источников энергии – энергии ветра, приливов, солнечного излучения и тепла геотермальных вод из подземных источников .

2.Задача по теме «Работа сил электростатического поля. Потенциал. Разность потенциалов».

Д ано:

=50нRл Y=

А =10кДж Y= =0.2×1

У-?

3.Экспериментальное задание. Измерение центростремительного ускорения с помощью конического маятника.