Билет № 1

1. Материя и движение. Две формы существования материи. Механическое движение. Система отсчёта. Материальная точка. Траектория. Путь и перемещение.

Нас окружают различные тела, которые мы называем физическими. Хотя им присущи разнообразные свойства, у них есть и общее свойство – они материальны. Под материей мы понимаем всё, что действует на организм человека или на приборы. И существует она в двух формах: в виде вещества и в виде поля. Вещество – это материя, из которой состоят физические тела. Этот вид материи конечен, т.е. имеет определённые размеры. Вещество можно увидеть непосредственно или с помощью приборов (микроскоп). Поле – это материя, с помощью которой происходит передача взаимодействий. Этот вид материи непрерывен в пространстве и нашими органами чувств не регистрируется. Но он обнаруживается по его действию с помощью приборов.

Общим свойством материи является её движение, изменяющееся во времени. Материя не существует без движения, она не уничтожима. Простейший вид движения материи – механическое движение, под которым понимают процесс перемещения тела в пространстве с течением времени относительно других тел. Законы для этого движения установлены английским физиком Исааком Ньютоном. Более сложным видом движения материи является тепловое движение. Тепловое движение – это беспорядочное движение частиц, из которых состоят тела. Оно зависит от температуры тела: чем температура тела выше, тем интенсивнее тепловое движение в нём. Это движение изучается в молекулярно-кинетической теории строения вещества, основоположником которой является русский учёный Ломоносов.

Тело отсчёта, система координат и часы для измерения времени образуют систему отсчёта. Системой отсчета называют тела относительно, которых рассматривается данное движение. Бывают инерциальные и неинерциальные системы отсчета. Системы, для которых выполняется закон инерции, называются инерциальными. Инерциальных систем отсчета бесчисленное множество, однако, все механические процессы протекают одинаково во всех инерциальных системах отсчета. Системы отсчета, связанные с телами, которые сами движутся с ускорением по отношению к инерциальным системам, называются неинерциальными. В неинерциальных системах отсчета нельзя пользоваться для описания движения законами Ньютона.

Материальная точка – это тело, размерами которого в условии рассматриваемого движения можно пренебречь. Траектория – это мысленная линия, в каждой точке которой последовательно побывало тело в процессе движения. Путь – это длина траектории, по которой движется тело определённый промежуток времени. Перемещение – это вектор (направленный отрезок), соединяющий начальное положение тела, находившегося в движении, с его конечным положением.

2. Работа и мощность электрического тока. Полная, полезная и теряемая мощности. Кпд источника тока.

Электрическим током называется упорядоченное движение заряженных частиц. Для того, чтобы появился электрический ток, необходимо выполнить два условия:

А)создать электрическое поле (особый вид материи, который передаёт электрические взаимодействия);

Б) в данной среде должны иметься свободные заряженные частицы.

Устройство, создающее электрическое поле и длительное время его поддерживающее, называется источником тока. Источник тока превращает какой-то вид энергии (солнечную, химическую, механическую и т.д.) в электрическую. Происходит это за счёт работы сил неэлектрической природы внутри источника тока. Каждый источник тока характеризуется электродвижущей силой (ЭДС): . ЭДС источника тока – это физическая величина, показывающая, какую работу внутри источника совершают неэлектрические (сторонние) силы по перемещению единичного заряда. [ ] = B = Дж/Кл.

Электрический ток характеризуют особой физической величиной – силой тока, которая показывает, какой заряд проходит через поперечное сечение проводника за единицу времени.

I = , [I] = A, амперметр

Электрическая цепь (источник тока, потребители тока, замыкающие устройства, соединённые между собой проводами) имеет ещё одну характеристику, которую называют напряжением. Напряжение – это физическая величина, показывающая, какую работу совершает электрическое поле при перемещении единичного заряда по проводнику:

U = , [U] = B= Дж/Кл, вольтметр.

Физическая величина, характеризующая способность проводника препятствовать прохождению тока, называется электрическим сопротивлением. Сопротивление проводника зависит от вида материала, длины и площади его поперечного сечения:

R = , [R] = Ом, омметр,

(где удельное сопротивление проводника, т.е. сопротивление проводника единичной длины и единичного сечения).

Электрический ток, проходя по проводнику, совершает работу. Работа тока на участке цепи, где отсутствует источник тока, находится по формулам:

A = UIt, A = I²Rt, A = .

Работа тока на участке цепи, где имеется источник тока, определяется по формуле: A= Ir.

Мощность электрического тока – это физическая величина, характеризующая быстроту преобразования электрической энергии в другие виды энергии:

P = , [P] = Вт = Дж/с, ваттметр.

Мощность электрического тока на участке цепи с сопротивлением R находится по формуле: P=UI. Полная мощность, потребляемая электрической цепью, равна: P= = = .

Теряемая мощность – мощность, выделяемая в источнике: P=U_r I=IrI=I²r= .

Полезная мощность: P= U_RI=IRI=I²R= .

КПД = А_{полезная}/А_{затраченная} = = .