40. Явление самоиндукции. Индуктивность. Энергия магнитного поля.

Явление самоиндукции - это возникновение в проводящем контуре ЭДС, создаваемой вследствие изменения силы тока в самом контуре.

Индуктивность контура зависит от его формы и размеров, от магнитных свойств окружающей среды и не зависит от силы тока в контуре.

ЭДС самоиндукции определяется по формуле:

Энергия магнитного поля

Энергия магнитного поля контура с током:

40. Явище самоіндукції… Самоіндукція — явище виникнення електрорушійної сили в провіднику при зміні електричного струму в ньому. Знак електрорушійної сили завжди такий, що вона протидіє зміні сили струму. Самоіндукція призводить до скінченного часу наростання сили струму при вмиканні джерела живлення і спадання струму при розмиканні електричного кола. Величина електрорушійної сили самоіндукції визначається за формулою

Е=-L*di/dt

деE — е.р.с.,i — сила струму, L — індуктивність.

Індуктивність - Фізична величина, яка характеризує електромагнітні властивості котушки і є визначальною в процесі самоіндукції

Магнітний  потік котушки пропорційний силі струму в ній

41.Вільні коливання електричних величин в коливальному контурі. Періодичні чи майже періодичні зміни заряду, сили струму і напруги називають електромагнітними коливаннями. Зазвичай ці коливання відбуваються з дуже великою частотою. Їх досліджують за допомогою спеціального приладу - осцилографа. Як і механічні коливання, електромагнітні коливання можуть бути вільними і вимушеними.

Вільні електромагнітні коливання виникають під час розряджання конденсатора через котушку індуктивності.

Найпростіша система, в якій можуть виникнути вільні електромагнітні коливання, складається із послідовно з'єднаних конденсатора ємністю С і котушки індуктивності L, приєднаної до його обкладок. Таку систему називають коливальним контуром

42.Згасаючі електромагнітні коливання. Коливання в такому контурі згасаючі, тобто амплітуда коливань зменшується, а період дещо збільшується. Коливання згасають, оскільки частина енергії електромагнітного поля при кожному коливанні перетворюється у внутрішню (теплову) енергію активного опору R (рис. 15).

43.Вимушені електромагнітні коливання. Коливання, що виникають під дією зовнішньої ЕРС, яка періодично змінюється, називають вимушеними електромагнітними коливаннями.

При зближенні частоти власних коливань контуру і частоти ЕРС, що діє в контурі, спостерігається збільшення струму в контурі, а коли настає збіг частот, опір контуру стає найменшим, а сила струму стає найбільшою. Такий випадок є особливо важливим, він називається резонансом. Явище різкого зростання амплітуди вимушених коливань, коли частота їх наближається до частоти власних коливань системи, називається резонансом:

У випадку змінного струму закон Ома можна розширити, включивши в розгляд також елементи електричного кола, які характеризуються ємністю й індуктивністю. Змінний струм проходить через конденсатор, випереджаючи за фазою напругу. В індуктивності змінний струм відстає за фазою від напруги. Проте в обох випадках амплітуда змінного струму пропорційна амплітуді прикладеної змінної напруги. Математично це можна описати, ввівши комплексні опори (імпеданси).

Тоді можна записати

де U — амплітуда змінної напруги, I — амплітуда змінного струму, Z — імпеданс.

44.теплове випромінювання. Теплове випромінювання — спільний процес конвекції і теплопровідності, при якій враховується температура всіх тіл, які мають температуру вище абсолютного нуля. Тобто це електромагнітне випромінювання з безперервним спектром, що випускається нагрітими тілами за рахунок їх теплової енергії., це є свічення тіл, зумовлене нагріванням.

Закон зміщення Віна дає залежність довжини хвилі, на якій потік випромінювання енергії чорного тіла сягає свого максимуму, від температури чорного тіла.

де T — температура в кельвінах, а — довжина хвилі з максимальною інтенсивністю у метрах. Слід зазначити, що коефіцієнт у даній формулі має при цьому розмірність [ м К].

Закон Стефана-Больцмана дає залежність енергії випромінювання з одиниці площі поверхні в одиницю часу від ефективної температури тіла, що випромінює.

Загальна енергія теплового випромінювання визначається як:

,

де — потужність на одиницю площі поверхні випромінювання, а

 Вт/(м²·К⁴) — стала Стефана—Больцмана.

45.фотоелектричний ефект і його закони. Фотоефе́кт — явище «вибивання» світлом електронів із металів. Це повне або часткове вивільнення електронів від зв'язків з ядрами атомів речовини внаслідок дії на неї електромагнітного проміння (світла, рентгенівського чи гамма-променів).

Дослідження фотоефекту дозволили сформулювати три його характерні закони.

1. Кількість фотоелектронів прямо пропорційна інтенсивності світла.

2. Максимальна кінетична енергія фотоелектронів не залежить від інтенсивності світла, кінетична енергія фотоелектронів прямо пропорційна частоті світла.

3. Для кожної речовини існують порогові значення частоти та довжини хвилі світла, які відповідають межі існування фотоефекту; світло з меншою частотою та більшою довжиною хвилі фотоефекту не викликає.

46.дослід резерфорда. Ядра атомів складаються з нуклонів — протонів і нейтронів. Кількість протонів у ядрі атома даного елемента дорівнює порядковому номеру цього елемента в періодичній системі хімічних елементів. Різновиди даного хімічного елемента, атоми яких мають у своїх ядрах однакову кількість протонів, але різну кількість нейтронів, називають ізотопами цього хімічного елемента. У ядрі нуклони втримуються разом завдяки сильній взаємодії, яка значно сильніша за електромагнітну. При позначенні ядра атома будь-якого хімічного елемента перед символом елемента вказують значення нуклонного числа а та протонного числа 2.

47 Постулаты Бора — основные допущения, сформулированные Нильсом Бором в 1913 году для объяснения закономерности линейчатого спектра атома водорода и водородоподобных ионов (формула Бальмера-Ридберга) и квантового характера испускания и поглощения света. Бор исходил из планетарной модели атома Резерфорда.

Теорія атома Бора - перша квантова теорія водневого атома (або одноелектронного іона) на основі планетарної моделі Резерфорда. Розробив її Н. Бор у 1913 році. Ґрунтувалася вона на постулатах, які носять його ім’я. Розглянемо цю теорію.

48 Хвильові властивості речовини. В 1924 р. де-Бройль висунув гіпотезу, що двоякість (дуалізм) не є особливістю тільки світла, але має універсальне значення. Він припустив, що частинки речовини поряд з корпускулярними властивостями мають також і хвильові і переніс на випадок частинок речовини ті ж правила переходу від корпускулярної картини до хвильової, які справедливі для світла. Ці твердження отримали назву гіпотези де-Бройля. Фотон має енергію і імпульс

e=հn, p=հ/l .

Енергія і імпульс відбивають його корпускулярні властивості, а частотаn і довжина l – хвильові властивості.

За ідеєю де-Бройля рух будь-якої частинки пов’язаний з поширенням хвилі, довжина якої

l=հ/р (8.1)

а частота – n=e/հ.

Ці хвилі спочатку називали хвилями де-Бройля, а потім вони отримали назву хвилі матерії. Гіпотезу де-Бройля невдовзі було блискуче підтверджено експериментально у досліді з проходження електронного пучка через металеву фольгу

49 Принцип Паулі (принцип заборони Паулі, принцип виключення Паулі)— квантово-механічний принцип, згідно з яким у багаточастинковій системі невзаємодіючих ферміонів, ніякі дві частки не можуть описуватися хвильовими функціями з однаковим набором усіх квантових чисел.

Принцип сформульовано Вольфгангом Паулі 1925 року. Він є наслідком принципу нерозрізнюваності часток (або принципу тотожності частинок).

Ферміони характеризуються тим, що їхні хвильові функції антисиметричні щодо перестановки ідентичних частинок. Щоб забезпечити антисиметричність, хвильову функціюсистеми багатьох ферміонів зазвичай будують за допомогою детермінанта Слейтера, використовуючи певний набір одночастинкових хвильових функцій. Із цих одночастинкових функцій не може бути двох однакових, бо згідно з властивостями визначника при двох однакових рядках чи стовпчиках визначник дорівнює нулю.