Годовой зачет по Физике.
Вопрос № 1. Взаимодействие заряженных тел. Электрический заряд. Закон сохранения электрических зарядов.
1)Взаимодействие заряженных тел - Взаимодействие заряженных тел или частиц в самом простейшем случае описывается законом Кулона. Известно, что разноименные заряды притягиваются, а одноименные отталкиваются. Например 2 магнита, если их направить друг на друга ЮЖНЫМИ полюсами, то они оттолкнуться, т.к. эти стороны одинаково заряжены, а если один магнит ЮЖНОЙ , а другой СЕВЕРНОЙ то они присоединятся т.к. заряды разные.
2) Электрический заряд – это физическая скалярная величина, определяющая способность тел быть источником электромагнитных полей и принимать участие в электромагнитном взаимодействии.
3) Закон сохранения электрических зарядов - нигде и никогда в природе не возникает и не исчезает электрический заряд одного знака. Появление положительного электрического заряда + q всегда сопровождается появлением равного по абсолютному значению отрицательного электрического заряда - q. Ни положительный, ни отрицательный заряд не могут исчезнуть в отдельности один от другого, они могут лишь взаимно нейтрализовать друг друга, если равны по абсолютному значению. Например Установим на демонстрационном столе два одинаковых электрометра. На стержне первого из них укрепим металлический диск и поставим на него второй такой же диск с ручкой из изолятора. Между дисками поместим прослойку из сукна или другого материала, являющегося изолятором. Взявшись за ручку, совершим несколько движений верхним диском по прослойке и поднимем этот диск (рис. 125).
После удаления верхнего диска стрелка первого электрометра отклонится, обнаруживая появление электрического заряда на диске и стержне электрометра. Опыт показывает, что стрелка второго электрометра после прикосновения к стержню вторым диском отклоняется примерно на такой же угол, на какой отклонилась стрелка первого электрометра (рис. 126). Это значит, что в результате электризации при соприкосновении электрические заряды появились одновременно на двух соприкасавшихся телах: на первом диске с сукном и на втором диске.
Вопрос № 2. Закон Кулона.
Закон Кулона количественно описывает взаимодействие заряженных тел. Он является фундаментальным законом, то есть установлен при помощи эксперимента и не следует ни из какого другого закона природы. Он сформулирован для неподвижных точечных зарядов в вакууме. В реальности точечных зарядов не существует, но такими можно считать заряды, размеры которых значительно меньше расстояния между ними. Сила взаимодействия в воздухе почти не отличается от силы взаимодействия в вакууме (она слабее менее чем на одну тысячную).
К
рутильные
весы
Вопрос № 3. Электрическое поле. Напряженность поля. 1) Электрическое поле - одна из двух компонент электромагнитное поле, представляющая собой векторное поле, существующее вокруг тел или частиц, обладающих электрическим зарядом, а также возникающее при изменении магнитного поля (например, в электромагнитных волнах). Электрическое поле непосредственно невидимо, но может быть обнаружено благодаря его силовому воздействию на заряженные тела.
2) Напряженность поля – векторная физическая величина, характеризующая электрическое поле в данной точке и численно равная отношению силы действующей на неподвижный пробный заряд, помещенный в данную точку поля, к величине этого заряда из этого определения видно, почему напряженность электрического поля иногда называется силовой характеристикой электрического поля (действительно, всё отличие от вектора силы, действующей на заряженную частицу, только в постоянном множителе).
Вопрос № 4. Потенциал поля. Разность потенциалов.
1) Потенциал поля – это скалярная величина, равная отношению потенциальной энергии заряда в поле к этому заряду, энергетическая характеристика поля в данной точке. Потенциал не зависит от величины заряда, помещенного в это поле.
2) Разность потенциалов – это разность потенциалов, возникающая при соприкосновении двух различных проводников, имеющих одинаковую температуру.
Вопрос № 5. Проводники и диэлектрике, в электрическом поле.
Проводник представляет собой тело, которое содержит большое число свободных электронов, заряды которых компенсируются положительными зарядами ядер атомов. Если металлический проводник поместить в электрическое поле, то под влиянием сил поля свободные электроны проводника придут в движение в сторону, противоположную направлению сил поля. В результате этого на одной стороне проводника возникает избыточный отрицательный заряд, а на другой стороне проводника — избыточный положительный заряд.
Диэлектрик, внесенный в электрическое поле, так же как и проводник, электризуется через влияние. Однако между электризацией проводника и диэлектрика имеется существенная разница. Если в проводнике под влиянием сил электрического поля свободные электроны передвигаются по всему объему проводника, то в диэлектрике свободного перемещения электрических зарядов произойти не может. Но в пределах каждой молекулы диэлектрика возникает смещение положительного заряда вдоль направления электрического поля и отрицательного заряда в обратном направлении. В результате на поверхности диэлектрика возникнут электрические заряды.
Вопрос № 6. Электрическая ёмкость. Конденсатор.
1) Электрическая ёмкость - это характеристика проводника, мера его способности накапливать электрический заряд. В теории электрических цепей ёмкостью называют взаимную ёмкость между двумя проводниками; параметр ёмкостного элемента электрической схемы, представленного в виде двухполюсника. Такая ёмкость определяется как отношение величины электрического заряда к разности потенциалов между этими проводниками.
2) Конденсатор – это двухполюсник с определённым значением ёмкости и малой омической проводимостью; устройство для накопления заряда и энергии электрического поля. Конденсатор является пассивным электронным компонентом. Обычно состоит из двух электродов в форме пластин (называемых обкладками), разделённых диэлектриком, толщина которого мала по сравнению с размерами обкладок.
Вопрос № 7. Постоянный ток. Э.Д.С. источника. Сила тока. Напряжение.
1) Постоянный ток – это электрический ток, параметры, свойства и направление которого не изменяются (в различных смыслах) со временем.
2) Э.Д.С. источника – это двухполюсник, напряжение на зажимах которого постоянно (не зависит от тока в цепи).
3) Сила тока – это физическая величина, равная отношению количества заряда, прошедшего за некоторое время через поперечное сечение проводника, к величине этого промежутка времени.
4) Напряжение – это физическая величина, значение которой равно отношению работы электрического поля, совершаемой при переносе пробного электрического заряда из одной точки в другую точку, к величине пробного заряда.
Вопрос № 8. Электрическое сопротивление. Закон Ома для участка цепи и для полной.
1) Электрическое сопротивление – это физическая величина, характеризующая свойства проводника препятствовать прохождению электрического тока и равная отношению напряжения на концах проводника к силе тока, протекающего по нему.
2) Закон Ома для участка цепи:
Напряжение между концами металлического проводника, являющегося участком электрической цепи к силе тока, в цепи есть величина постоянная сопротивление.
3) Закон Ома для полной цепи:
Определяет значения тока в реальной цепи, который зависит не только от сопротивления нагрузки, но и от сопротивления самого источника тока.
Вопрос № 9. Последовательное соединение проводников:
При последовательном соединении проводников сила тока в любых частях цепи одна и та же, а напряжение в цепи при последовательном соединении, или напряжение на полюсах источника тока, равно сумме напряжений на отдельных участках цепи.
Вопрос № 10. Параллельное соединение проводников:
Сила тока в неразветвленной части цепи равна сумме сил токов в отдельных параллельно соединённых проводниках, а напряжение на участках цепи и на концах всех параллельно соединённых проводников одно и то же.
Вопрос № 11. Тепловое действие тока. Работа и мощность тока.
1) Тепловое действие тока – это электрический ток в веществе вызывает его нагрев. Это явление называется тепловым действием электрического тока.Чем больший заряд проходит через проводник, тем сильнее проводник разогревается, и тем больше увеличивается его энергия. В быту используется много различных электронагревательных приборов. К ним относятся: электрический камин, который дает дополнительное тепло в том месте комнаты, где оно вам необходимо; электрические чайники, кофейники служат для нагревания воды; на электроплитках быстро готовится пища; мокрые волосы можно быстро высушить потоком сухого горячего воздуха, создаваемого электрическим феном; выстиранное белье хозяйки гладят электрическим утюгом. Это перечисление можно продолжить.
2) Работа и мощность тока:
Работа - показывает, какая работа была совершена электрическим полем при перемещении зарядов по проводнику.
Работа = напряжение*сила тока*время.
Мощность тока - показывает работу тока, совершенную в единицу времени
и равна отношению совершенной работы ко времени, в течение которого эта работа была совершена.
Мощность = работа/время или Мощность = напряжение*силу тока.
Вопрос № 12. Полупроводники. Собственная и примесная проводимость.
1) Полупроводник - материал, который по своей удельной проводимости занимает промежуточное место между проводниками и диэлектриками и отличается от проводников сильной зависимостью удельной проводимости от концентрации примесей, температуры и воздействия различных видов излучения. Основным свойством полупроводника является увеличение электрической проводимости с ростом температуры.
2) Собственная проводимость - это полупроводники, в которых свободные электроны и «дырки» появляются в процессе ионизации атомов, из которых построен весь кристалл, называют полупроводниками с собственной проводимостью. В полупроводниках с собственной проводимостью концентрация свободных электронов равняется концентрации «дырок».
Примесная проводимость – это создания полупроводниковых приборов часто используют кристаллы с примесной проводимостью. Такие кристаллы изготавливаются с помощью внесения примесей с атомами трехвалентного или пятивалентного химического элемента.
Вопрос № 13. Магнитное поле тока – это силовое поле, действующее на движущиеся электрические заряды и на тела, это явление заключается в том, что магнитная стрелка, помещенная вблизи проводника с током, отклоняется от плоскости магнитного меридиана и уже, как правило, не указывает с севера на юг.
Вопрос № 14. Величины, характеризующие магнитное поле тока.
Основными векторными величинами, характеризующие магнитное поле, являются магнитная индукция (вектор В) – это векторная величина, определяемая по силовому воздействию магнитного поля на ток.
намагниченность ( вектор J) – это магнитный момент единицы объёма вещества.
Кроме этих двух основных единиц есть и третья (вектор H), все они связаны друг с другом следующим образом:
Вопрос № 15. Устройство и работа амперметра и вольтметра.
Амперметр:
Наиболее распространены амперметры, в которых движущаяся часть прибора со стрелкой поворачивается на угол, пропорциональный величине измеряемого тока. Амперметры бывают магнитоэлектрическими, электромагнитными, электродинамическими, тепловыми, индукционными, детекторными, термоэлектрическими и фотоэлектрическими.
Принцип действия:
Принцип действия магнитоэлектрического прибора основан на создании крутящего момента, благодаря взаимодействию между полем постоянного магнита и током, который проходит через обмотку рамки. С рамкой соединена стрелка, которая перемещается по шкале. Угол поворота стрелки пропорционален силе тока.
Вольтметр:
Наиболее распространенный вольтметр, в которых движущая часть прибора со стрелкой поворачивается на угол, пропорциональный величине напряжения в цепи. Вольтметры бывают электромагнитные, магнитоэлектрические, электростатические, электродинамические, термоэлектрические, выпрямительные.
Принцип действия:
Принцип действия вольтметров состоит в сравнении с помощью вакуумного диода пикового значения измеряемого напряжения с эталонным напряжением постоянного тока с внутреннего регулируемого источника вольтметра. Преимущество такого метода состоит в очень широком рабочем диапазоне частот (от единиц герц до сотен мегагерц), с весьма хорошей точностью измерения, недостатком является высокая критичность к отклонению формы сигнала от синусоиды.
Вопрос № 16. Явление электромагнитной индукции – это явление возникновения электрического тока в замкнутом контуре при изменении магнитного потока, проходящего через него.
Вопрос № 17. Вихревое поле. Правило Ленца.
1) Вихревое поле – оно не связано непосредственно с электрическими зарядами, и его линии напряженности не могут на них начинаться и кончаться. Они вообще нигде не начинаются и не кончаются, а представляют собой замкнутые линии, подобные линиям индукции магнитного поля.