Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України

Запорізькій авіаційний коледж ім. О. Г. Івченка

Методичні вказівки

до практичних занять

Фізичні основи

обчислювальної техніки

Електрика та магнетизм

Для студентів спеціальності 5.05010201

Обслуговування комп’ютерних та інтелектуальних систем

Т. В. ГУЛЯЄВА

Запоріжжя

2012

Автор: Т.В.Гуляєва – викладач фізики Запорізького авіаційного колледжу ім. О. Г. Івченка, квадіфікаційна категорія –вища.

Методичні вказівки до практичних занять «Фізичні основи обчислювальної техніки. Електрика та магнетизм» для студентів спеціальності 5.05010201 «Обслуговування комп’ютерних та інтелектуальних систем»

Навчальний посібник складено відповідно до програми дисципліни «Фізика^*» і призначено для допомоги студентам напряму «Обслуговування комп’ютерних та інтелектуальних систем» при самостійному вивченні курсу для закріплення знань теоретичного матеріалу. Розглянуто ряд тем, кожна з яких включає наведені приклади розв’язання типових задач, а також задач для самостійного розв’язання з відповідями. Всі задачі надані з докладним поясненням і малюнками, що повинно сприяти розвитку навичок розв’язання задач і закріпленню теоретичного матеріалу. В рішеннях задач використовується Міжнародна система одиниць СІ.

Розробив викладач ____________ (Гуляєва Т.В.)

Розглянуто та затверджено

на засіданні ПЦК

_фізико-математичних дисциплін_

Протокол № ____ від _______________ 2012

Голова ПЦК ___________ (Костенко Л. І.)

Розділ 1 будова кристала

1. Приклади рішення задач

Тема 1.1.1 Кристалічна решітка

1. Визначити кількість вузлів, які припадають на одну елементарну комірку в г.ц.к. решітці.

Д ано: Рішення

г.ц.к

n - ?

Виділимо елементарну комірку кубічної решітки і визначимо, якої кількості сусідніх комірок належить той чи інший вузол цієї комірки.

В г.ц.к. комірках є вузли двох типів: тип А – у вершинах куба і тип В – в точках перетину діагоналей. Вузол А належить одночасно 8 елементарним коміркам, тому у дану комірку він входить з частотою 1/8. Вузол В входить одночасно тільки у дві комірки і тому його частка у даній комірці дорівнює 1/2. Якщо врахувати, що в одній комірці кількість вузлів типу А дорівнює 8, тобто кількості вершин, а кількість вузлів типу В дорівнює 6, тобто кількості граней, то загальна кількість вузлів, яка припадає на одну елементарну комірку в г.ц.к решітці, дорівнює

вузла

Таким чином, враховуючи, що кількість вузлів дорівнює кількості атомів, то на одну елементарну комірку в г.ц.к. решітці буде припадати 4 атома.

2. Визначити період решітки і відстань між найближчими сусідніми атомами кристала кальцію ⁴⁰Са, який має г.ц.к. решітку. Густина кристала кальцію 1,55 г/см³.

Д ано: Рішення

М = 40∙10^-3 кг/моль

ρ = 1,55г/см³ = 1,55∙10³ кг/м³

n = 4

a - ? d - ?

Враховуючи, що об’єм елементарної комірки дорівнює

, то (1)

З іншого боку

, (2)

де V_М - об’єм одного моля, Z_М – кількість елементарних комірок в одному молі.

Враховуючи, що

, а , (3)

де n – кількість атомів в елементарній комірці. Підставимо формулу (2) в (1) і враховуючи (3), отримаємо:

Виходячи з рисунка бачимо, що

3. Визначити тип елементарної комірки заліза ⁵⁶Fe, що кристалізується в кубічну систему. Ребро куба дорівнює 2,27 , густина заліза 7,8∙10³ кг/м³.

Дано: Рішення

М = 56∙10^-3 кг/моль Щоб визначити тип елементарної комірки, знайдемо

= 2,27 =2,27∙10^-10 м кількість атомів n, які припадають на одну

ρ = 7,8∙10³ кг/м³ елементарну комірку заліза. Для цього поділемо

число Авогадро N_A на кількість елементарних

n - ? комірок у одному молі Z_М і отримаємо:

(1)

Величину Z_М можна знайти, якщо визначити об’єм одного моля V_М та об’єм однієї комірки V:

, (2)

де ,

Тоді, підставляючи формулу (2) в (1), отримаємо:

Виходячи з того, що n = 2, залізо має о.ц.к. решітку.

4 . Визначити молярну масу кристала, який має о.ц.к. решітку, якщо відстань між найближчими сусідніми атомами дорівнює 3,04 . Густина кристалу 534 кг/м³.

Дано: Рішення

n = 2

d = 3,04 = 3,04∙10^-10 м

ρ = 534 кг/м³

М - ?

Молярну масу кристала можна знайти з формули для густини:

,

звідси (1)

Враховуючи, що об’єм моля дорівнює добутку кількості елементарних комірок Z_М, які містяться у одному молі, на об’єм однієї комірки V, отримаємо:

, (2)

де , Z_М = (3)

З рисунка бачимо, що , тобто

(4)

Тоді підставимо формулу (2) в (1), і враховуючи формули (3) і (4), отримаємо:

З отриманого значення зрозуміло, що маємо справу з кристалом літію ⁷Li.