Алматы энергетика және байланыс институты
Физика кафедрасы
ФИЗИКА 1
5В0717- Жылу энергетикасы, 5в0718-Электр энергетикасы
мамандықтарының күндізгі оқу бөлімінің студенттеріне арналған дәрістер жинағы
Алматы 2009
ҚҰРАСТЫРУШЫЛАР: Ж.И. Искаков, Р.Н. Сыздықова, А.И. Кенжебекова. Физика 1. 5В0717– Жылу энергетикасы, 5В0718 – Электр энергетикасы мамандықтарының күндізгі оқу бөлімінің студенттеріне арналған дәрістер жинағы. – Алматы: АЭжБИ, 2009. – 61 б.
Бакалавриаттың энергетика және мамандықтары үшін «Физика1» пәні бойынша дәрістердің қысқаша мазмұны берілген. Оқу материалын меңгеру деңгейін анықтайтын оқу мақсаттары келтіріледі. «Физика 1 дәрістер жинағы» пән бойынша оқу үрдісін әдістемелік қамтамасыз ету жүйесінің элементі болып табылады және дәрістік сабақтарда, сондай-ақ студенттердің өзіндік жұмысында теориялық материалдармен жұмыс істеуде, машықтандыру, зертханалық сабақтарына және емтиханға дайындық кезінде таратпа материал ретінде қолдануға болады. Студенттер мен жас оқытушыларға ұсынылады.
Мазмұны
Кіріспе………………………………………………………………………......... 5
№1 дәріс. Кіріспе. Материалдық нүкте мен қатты дененің кинематикасы және динамикасы …… 6
1.1 Механикалық қозғалыс. Кеңістік және уақыт. Санақ жүйесі.........… 7
1.2 Механиканың негізгі есебі. Қатты дененің қозғалыс теңдеуі. ...……. 7
1.3 Айналмалы қозғалыс динамикасының негізгі түсініктері: импульс моменті, күш моменті, инерция моменті …………………………………….... 8
№2 дәріс. Энергия, жұмыс, қуат .........……………………………………….... 10
2.1 Энергия – материяның әртүрлі қозғалыс формаларының жалпы өлшемі ……....... 11
2.2 Кинетикалық энергия және күш жұмысы…………………………… 11
2.3 Консервативті және консервативті емес күштер. Потенциалды күш өрісі…………. . . .13
№3 дәріс. Механикадағы сақталу заңдары………………………………….... 15
3.1 Импульстің сақталу заңы ………………………………………….... 15
3.2 Импульс моментінің сақталу заңы ..... … … … … … … … … ... ... 15
3.3 Механикадағы энергияның сақталу заңы…………………………… . 16
№4 дәріс. Салыстырмалылық принципі. Релятивистік динамика элементтері ...... 17
4.1 Галилейдің салыстырмалылық принципі.……………………………. .18
4.2 Эйнштейннің постулаттары. Салыстырмалылықтың арнайы теориясы. ...... 19
4.3 Лоренц түрлендірулері. ...................................................……………... 20
4.4 Салыстырмалылықтың арнайы теориясының инварианттары.…….. 21
4.5 Релятивистік динамика элементтері. ..........................................…….. 22
4.6 Масса мен энергияның байланыс заңдылығы...................................... 22
№5 дәріс. Статистикалық таралулар ........……………………………………. 23
5.1 Статистикалық және термодинамикалық зерттеу әдістері. ....…….. 23
5.2 Еркіндік дәрежесі бойынша энергияның біркелкі таралу заңы........ 24
5.3 Молекулалардың жылдамдық бойынша таралуына арналған Максвелл заңы. ..... 24
5.4 Сыртқы потенциалды өрістегі молекулалардың таралуына арналған Больцман заңы. ….. .. 26
№6 дәріс.Термодинамика негіздері ………………………………………….... 27
6.1 Жылу мен жұмыс – термодинамикадағы энергия алмасу формалары. Термодинамиканың бірінші бастамасы. ..................………………………… 27
6.2 Карно циклі. Карно теоремасы және Клаузиус теоремасы............... 28
6.3 Энтропия. Энтропияның статистикалық түсіндірмесі..................... 29
№7 дәріс. Термодинамиканың екінші бастамасы
7.1 Дөңгелек процестер. Жылу машиналарының ПӘК-і ........................ 30
7.2 Термодинамиканың екінші заңы – энтропияның өсу заңы............... 31
№8 дәріс. Тасымал құбылыстары……………………………………………. . 32
8.1 Тасымал құбылыстарының жалпы сипаттамасы.............................. 32
8.2 Тасымал құбылыстарының молекула-кинетикалық теория элементтері....... 34
№9 дәріс. Вакуумдегі электростатикалық өріс. ...……………………………. .36
9.1 Электростатикалық өріс және оның сипаттамалары........ ……….. ...36
9.2 Электростатикалық өрістің қасиеттері ............................................ ..37
№10 дәріс. Электростатиканың негізгі есептері…………………………….... 39
10.1 Вакуумдегі электростатикалық өрісті есептеуге Остроградский-Гаусс теоремасын қолдану...... 39
10.2 Вакуумдегі электростатиканың негізгі теоремалары..................... 40
№11 дәріс. Заттардағы электростатикалық өріс . . ………………………. .. 41
11.1 Диэлектриктер. Диэлектриктердің үйектелуі.………………........ .. 41
11.2 Үйектеліну. Көлемдік және беттік байланысқан зарядтар. ........... 41
11.3 Электр ығысу векторы. Диэлектриктегі электростатикалық өріс үшін Гаусс теоремасы. … 43
11.4 Екі диэлектрик шекарасындағы шарттар. ..…………………… . .. 44
№12 дәріс. Электр өрісінің энергиясы. ...........… ……………………………. . 45
12.1 Зарядтар жүйесінің өзара әсерлесу энергиясы. .............……………46
12.2 Конденсаторлар мен оқшауланған өткізгіш энергиясы.………... 46
12.3 Электростатикалық өріс энергиясы .....……………………...…. 46
№13 дәріс. Тұрақты электр тогы. .....................…………………………….. . 48
13.1 Электр тогының жалпы сипаттамалары және бар болу шарттары. 48
13.2 Үздіксіздік теңдеуі. Электр тогының стационарлық шарты. …... 49
13.3 Металдардың электр өткізгіштігінің классикалық электрондық теориясы. ...... 50
№14 дәріс. Вакуумдегі магнит өрісі .......................…………………………… 51
14.1Магнит өрісі. Магнит индукция векторы. ..........………………… 51
14.2 Суперпозиция принципі. Био-Савар-Лаплас заңы ......…………… 52
№15 дәріс Магнит өрісі үшін Гаусс теоремасы.................................................. 54
15.1 Магнит ағыны. Магнит өрісінің негізгі заңдары. .........…………. 54
15.2 Тогы бар өткізгіштің магнит өрісінде орын ауыстыру жұмысы. Холл эффектісі..... 55
№16 дәріс. Зат ішіндегі магнит өрісі..........……………………………………. 56
16.1 Атомдар мен молекулалардаң магнит моменті..................................56
16.2 Заттың магниттелуі. Магниттеліну....................…………………… 57
16.3 Заттағы өріс үшін магнитостатиканың негізгі теоремалары..…… 57
16.4 Магнит өрісіне арналған шекаралық шарттар. Біртекті емес ортадағы магнит өрістерін есептеу...…59
Әдебиеттер тізімі................................................................................................... 60
Кіріспе
«Физика 1» дәрістер жинағында осы пән бойынша бакалавриат энергетика мамандықтары үшін дәрістердің қысқа мазмұны берілген.
Әр дәрісте тақырыптың негізгі сұрақтары мен олардың логикалық байланысы және құрылымдық тұтастығы математикалық дәлелдеусіз немесе мысалдар келтірмей-ақ көрсетіледі. Сондықтан оқу-әдістемелік құрал студенттің дәрістік сабақтар, аудиториядан тыс өзіндік жұмыстар сияқты оқу іс-әрекеті үшін бағыттаушы құрал болып табылады.
Әр дәрістің мақсатының нақты берілуі, оқу материалының мазмұндалу формасы оның мазмұнына сай келеді, ол «Физика 1» курсын меңгеруде ЕГЖ-тарды жүйелеуге, жақсы меңгеруге көмек береді.
Дәрістер конспектісі жылу энергетика және электр энергетика мамандығының студенттеріне арналған. Осы мамандықтар үшін «Физика 1» курсы жалпы мазмұнға ие. Әр мамандық бойынша оқу-әдістемелік қамтамасыз етудің барлық жүйесі кейбір бөлімдерді ғана тереңірек қарастырады. Бұл бөлімдер қысқа оқу-әдістемелік құралда көрсетілмейді.
№1 дәріс. Кіріспе. Материалдық нүкте мен қатты дененің кинематикасы және динамикасы
Дәрістің мақсаты:
- физика курсы мен физика ғылымы пәнінің мағынасын ашу ;
- механиканың негізгі есебінің мәні мен оны шешу әдістерінің маңыздылығын анықтау .
Кіріспе
Техникалық жоғары оқу орнындағы физика жалпы білім беруші пән болып табылады. Физика болашақ маманға негізгі базалық білім береді, оның инженерлі-техникалық ойлау қабілеті және әлемнің қазіргі жаратылыс-ғылыми бейнесі жөнінде жалпы түсінігін қалыптастырады.
Қазіргі
физика өлі табиғаттың ортақ заңдарын
және оның материя түрлерінің кейбір
құрылымдық деңгейлерінде қолданылуын
зерттейді. Физиканы зерттеу нысаны -
өлі табиғаттың алуан түрі (өріс, элементар
бөлшектер, молекулалар, макроденелер,
ғарыштық орта, вакуум және т.б.). Қазіргі
кезде зерттелген (зерттелу үстіндегі)
материялық құбылыстар кеңістіктік және
уақыттық аймақтардың өте үлкен
диапазонымен сипатталады. (1.1 сурет)
10-18 10-12 10-6 1 106 1012 1026 r, м
Элементар атом атом адам Жер Ғаламның
бөлшектер өлшемі өлшемі өлшемі радиусы көрінетін бөлігінің
өлшемі
t, с
10-23 1018 (ондаған млрд. жыл)