Билет № 11 Колебательный контур. Свободные электромагнитные колебания в контуре. Формула Томсона
Колебательный контур – электрическая цепь из соединенных последовательно конденсатора электроемкостью С и катушки индуктивностью L. Такую цепь еще называют LC-контуром.
При соединении концов катушки с обкладками заряженного конденсатора возникает электрический ток и конденсатор разряжается. Разрядка конденсатора не осуществляется мгновенно даже в том случае, если электрическое сопротивление провода катушки равно нулю. Мгновенному возрастанию силы тока препятствует возникающая в катушке ЭДС самоиндукции. Постепенно возрастая, сила тока в катушке достигает максимального значения в тот момент, когда конденсатор полностью разряжается. После разрядки конденсатора ток в цепи не прекращается мгновенно, так как ЭДС самоиндукции в катушке препятствует такому прекращению и создает ток самоиндукции в том же направлении, в каком он протекал под действием электрического поля заряженного конденсатора. Этот ток вновь заряжает конденсатор, но знаки зарядов на его обкладках при этом оказываются противоположными первоначальным знакам. К тому моменту, когда напряжение между обкладками конденсатора достигает первоначального значения, сила тока в цепи становится равной нулю. Зарядившийся конденсатор начинает разряжаться через катушку. Так процесс периодически повторяется.
Периодически повторяющиеся изменения силы тока в катушке, заряда и напряжения на конденсаторе, совершающиеся без потребления энергии от внешних источников, называются свободными электромагнитными колебаниями.
Период электромагнитных колебаний в колебательном контуре определяется формулой Томсона:
Т
= 2π
.
Билет № 12 Опыты Резерфорда. Ядерная модель атома
Английский физик Томсон предложил в 1903 г. одну из первых моделей строения атома. По предложению Томсона, атом представляет собой шар, по всему объему которого равномерно распределен положительный заряд. Внутри этого шара находятся электроны. Каждый электрон может совершать колебательные движения около своего положения равновесия. Положительный заряд шара равен по модулю суммарному отрицательному заряду электронов, поэтому электрический заряд атома в целом равен нулю.
Модель строения атома, предложенная Томсоном, нуждалась в экспериментальной проверке. Поэтому в 1911 г. Резерфорд провел ряд опытов по исследованию состава и строения атомов.
Пучок α-частиц направлялся на сверхтонкую золотую фольгу толщиной около 400 нм. Частицы, прошедшие через фольгу, регистрировали на экране с помощью микроскопа. Резерфорд обнаружил, что большинство альфа-частиц проходит сквозь металлическую фольгу, состоящую из многих тысяч слоев атомов, почти не отклоняясь от первоначального направления. Однако очень небольшая доля частиц отклонялась на большие углы. Результаты экспериментов свидетельствовали о том, что внутри атома имеется очень сильное электрическое поле, которое создается положительным зарядом, сконцентрированным в очень малом объеме. Название «ядро» для этого заряда было предложено Резерфордом.
Ядерная модель атома по Резерфорду:
В центре атома расположено положительно заряженное ядро размером 10-14 м;
Почти вся масса атома сосредоточена в ядре;
Электроны под действием кулоновских сил движутся по замкнутым орбитам вокруг ядра.
Такую модель атома называют также планетарной, поскольку она напоминает Солнечную систему.