2. Состав атомного ядра. Ядерные силы. Энергия связи ядер.
В 1919г Резерфорд, осуществляя первую
искусственную ядерную реакции, получил
в свободном состоянии элементарную
частицу, заряд которой был равен модулю
заряда электрона, а её масса оказалась
примерно равной 1 а.е.м. (атомной единице
массы). Частицу назвали протоном (позднее
оказалась, что она представляет собой
ядро изотопа водорода). Протон условились
обозначать p или
Некоторое время считали, что ядра состоят
только из протонов, но такое представление
о ядре противоречили некоторым опытным
фактам. В 1932г. Чедвик получил в свободном
состоянии элементарную частицу, которая
не имела заряда, масса частицы оказалась
примерно равной массе протона. Эту
частицу назвали нейтрон -
.
После открытия нейтрона Д.Д. Иваненко
и немецкий физик Гейзенберг предложили
протонно-нейтронную модель ядра: ядро
состоит из протонов и нейтронов. Общее
название ядерных частиц – нуклоны.
Число протонов Z совпадает
с порядковым номером элемента в таблице
Менделеева, т.е. число протонов определяет
заряд ядра. Сумма протонов Z
и нейтронов N равна
массовому числу A ( массе
химического элемента, округленной до
целого значения) Z+N=A.
Протонно-нейтронная модель ядра
объяснила существование изотопов.
Изотопы- вещества, обладающие одинаковыми
химическими свойствами (занимающие
одно место в таблице Менделеева), но
имеющие разные физические свойства (в
основном разную радиоактивность). Ядра
изотопов одного химического элемента
имеют одинаковое число протонов и разное
число нейтронов.
Например: изотопы водорода - Z=1, N=0 - легкий водород
- Z=1, N=1 -
дейтерий
-
Z=1, N=2 -
тритий
Ядерные силы – силы, обеспечивающие существование устойчивых ядер, пример сильных взаимодействий. Ядерные силы – силы особой природы. Особенности ядерных сил: 1) ядерные силы являются только силами притяжения; 2) ядерные силы –это короткодействующие силы; 3) ядерные силы обладают свойствами зарядовой независимости; 4) ядерные силы не являются центральными; 5) ядерные силы обладают свойствами насыщения, т.е. в ядре не может быть любого числа нуклонов.
Энергия связи – энергия необходимая для расщепления ядра на нуклоны без сообщения им кинетической энергии. Она была вычислена на основании формулы взаимосвязи массы и энергии (формулы Эйнштейна) Е=mc2.
Есв=Δm·с2, Δm – дефект масс, Δm = Zmp+Nmn-Mя; Zmp – масса протонов, входящих в ядро, Nmn – масса нейтронов, входящих в ядро, Mя – масса целого ядра, с – скорость света в вакууме.
3. Задача
а) На заряд 0,5·10-7 Кл, помещенный в электрическое поле действует сила 6,5 ·10-3 Н.
Определить напряженность поля в этой точке.
Дано: q = 0,5·10-7 Кл F = 6,5 ·10-3 Н E -? |
Решение. По определению напряженности Е = |
б) Определить напряженность поля в точке, отстоящей на расстоянии 3 см от точечного заряда 3мкКл. Среда – вакуум.
Дано: Q = 3·10-6 Кл R = 3·10-3 м k = 9·109 Н·м2/Кл Е - ? |
Решение. Напряженность поля точечного заряда Е =
|
Билет 6(2)
Электрический ток. Условие существования тока. Сопротивление. Закон Ома для участка цепи.
Электрический ток- направленное непрерывное движение свободных электрических зарядов (электронов или ионов). Ток характеризуется 2-мя величинами: сила тока-I и плотность тока- j I=dQ/dt; j=dI/dt;
Различают постоянный и переменный ток. Постоянный ток- ток, сила которого с течением времени не изменяется I=Q/t, где Q- заряд, проходящий через поперечное сечение проводника за время t.
Для возникновения и существования тока необходимо достаточное количество свободных зарядов и электрическое поле, которое будет перемещать эти заряды в одном направлении, т. е. необходимо создать разность потенциалов (напряжение).
Зависимость между силой тока в цепи и разностью потенциалов (напряжением) называется вольтамперной характеристикой. Наиболее простая вольтамперная характеристика для металлов, она была получена в опытах Г.Омом и называется его законом. Закон Ома для участка цепи: Сила тока на участке цепи прямо пропорциональна разности потенциалов на концах этого участка: I=GU, где G-коэффициент пропорциональности, называемый электропроводимостью. Величину, обратную электропроводимости называют электрическим сопротивлением –R. Закон Ома для участка цепи чаще записывают в виде: I=U/R
Сопротивление обусловлено тем, что при дрейфе свободные электроны сталкиваются с положительными ионами кристаллической решетки, что вызывает уменьшение скорости направленного движения, значит уменьшение силы ( плотности) тока .Все это проявляется как противодействие проводника установлению в нем тока.