справочник по физике
.pdf
131
Единица
Величина
Обозначение
Наименование
русское международное
Производные единицы пространства и времени
Площадь |
квадратный метр |
м2 |
m2 |
Объем |
кубический метр |
м3 |
m3 |
Скорость |
метр в секунду |
м / с |
m/s |
|
|
|
|
Ускорение |
метр на секунду |
м / с2 |
m/s2 |
|
в квадрате |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
Частота |
герц |
Гц |
Hz |
периодического |
|||
процесса |
|
|
|
|
|
|
|
Частота вращения |
секунда в минус |
с−1 |
s-1 |
|
первой степени |
|
|
|
|
|
|
Угловая скорость |
радиан в секунду |
рад/ с |
rad/s |
|
|
|
|
Угловое ускорение |
радиан на секунду |
рад / с2 |
rad/s2 |
|
в квадрате |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
Продолжение таблицы
Производные единицы механических величин
Плотность |
килограмм на |
кг / м3 |
kg/m2 |
|
кубический метр |
|
|
|
|
|
|
Импульс (количество |
килограмм-метр в |
кг × м / с |
kg×m/s |
движения) |
секунду |
|
|
|
|
|
|
Сила, вес |
ньютон |
Н |
N |
|
|
|
|
Момент силы |
ньютон-метр |
Н × м |
N×m |
|
|
|
|
Давление, механичес- |
паскаль |
Па |
Pa |
|
|
|
|
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
132
кое напряжение |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Поверхностное |
ньютон на метр |
Н/м |
|
N/m |
натяжение |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Работа, энергия |
джоуль |
Дж |
|
J |
|
|
|
|
|
Мощность |
ватт |
Вт |
|
W |
|
|
|
|
|
Производные единицы акустических величин |
|
|||
|
|
|
|
|
Звуковая мощность |
ватт |
Вт |
|
W |
|
|
|
|
|
Интенсивность звука |
ватт на |
Вт/м2 |
|
W/m2 |
|
квадратный метр |
|
|
|
|
|
|
|
|
Звуковое давление |
паскаль |
Па |
|
Pa |
|
|
|
|
|
Производные единицы тепловых величин |
|
|||
|
|
|
|
|
Количество теплоты |
джоуль |
Дж |
|
J |
|
|
|
|
|
Удельное количество |
джоуль на |
Дж/кг |
|
J/kg |
теплоты; удельные |
килограмм |
|
|
|
теплоты плавления, |
|
|
|
|
парообразования, |
|
|
|
|
сгорания топлива |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Удельная теплоемкость |
Джоуль на |
Дж/(кг×К) |
|
J/(kg×K) |
|
килограмм- |
|
|
|
|
кельвин |
|
|
|
|
|
|
|
|
Температурный |
кельвин в минус |
К-1 |
|
K-1 |
коэффициент |
первой степени |
|
|
|
|
|
|
|
|
Производные единицы электрических и магнитных величин |
||||
|
|
|
|
|
Плотность |
ампер на |
А/м2 |
|
A/m2 |
электрического тока |
квадратный метр |
|
|
|
|
|
|
|
|
Количество |
кулон |
Кл |
|
C |
электричества; |
|
|
|
|
электрический заряд |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Продолжение таблицы |
||
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
133
Поверхностная |
кулон на |
Кл/м2 |
C/m2 |
|
плотность |
|
квадратный метр |
|
|
электрического заряда |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Электрическое |
вольт |
В |
V |
|
напряжение; |
|
|
|
|
электрический |
|
|
|
|
потенциал, |
разность |
|
|
|
электрических |
|
|
|
|
потенциалов; ЭДС |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Напряженность |
вольт на метр |
В/м |
V/m |
|
электрического поля |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Электрическая емкость |
фарада |
Ф |
F |
|
|
|
|
|
|
Абсолютная |
|
фарада на метр |
Ф/м |
F/m |
диэлектрическая |
|
|
|
|
проницаемость; |
|
|
|
|
электрическая |
|
|
|
|
постоянная |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Электрическое |
ом |
Ом |
W |
|
сопротивление |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Удельное |
|
ом-метр |
Ом×м |
W×m |
электрическое |
|
|
|
|
сопротивление |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Электрическая |
сименс |
См |
S |
|
проводимость |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Удельная |
|
сименс на метр |
См/м |
S/m |
электрическая |
|
|
|
|
проводимость |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Магнитный поток |
вебер |
Вб |
Wb |
|
|
|
|
|
|
Магнитная индукция |
тесла |
Тл |
T |
|
|
|
|
|
|
Индуктивность |
генри |
Г |
H |
|
|
|
|
|
|
Абсолютная |
магнитная |
генри на метр |
Г/м |
H/m |
проницаемость; |
|
|
|
|
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
134
магнитная постоянная |
|
|
|
|
|
|
|
Электромагнитная |
джоуль |
Дж |
J |
энергия |
|
|
|
|
|
|
|
Активная мощность |
ватт |
Вт |
W |
|
|
|
|
Полная мощность |
вольт-ампер |
В×А |
V×A |
|
|
|
|
Продолжение таблицы
Производные единицы световых величин
Световой поток |
люмен |
лм |
|
lm |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Освещенность |
люкс |
лк |
|
lx |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Яркость |
кандела на |
кд/м2 |
|
cd/m2 |
|
|
|
квадратный метр |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Фундаментальные физические постоянные (константы) |
|
|||||
|
|
|
|
|||
Физическая постоянная |
|
Значение постоянной |
|
|||
|
|
|
|
|||
Скорость распространения электро- |
|
с = 2,99792458×108 м/с |
|
|||
магнитных волн (скорость света) в |
|
|
|
|
|
|
вакууме (в свободном пространстве) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Элементарный заряд (заряд электрона) |
|
e =1,6021892×10−19 Кл |
|
|||
Масса покоя электрона |
|
|
me = 9,109534 ×10−31 кг |
|
||
Масса покоя протона |
|
|
m p =1,6726485×10−27 кг |
|
||
|
|
|
|
|
||
Масса покоя нейтрона |
|
|
mn = 1,6749543 ×10−27 кг |
|
||
Постоянная Больцмана |
|
|
k =1,380662×10 |
−23 |
|
|
|
|
|
|
|
Дж/К |
|
|
|
|
|
|||
Газовая постоянная (молярная) |
|
R = 8,31441 Дж/(моль × К) |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
135
Гравитационная постоянная |
G = 6,6720 ×10−11 Н × м2 / кг 2 |
||||
Постоянная Планка |
h = 6,626176 ×10−34 Дж × с |
||||
|
h = |
|
h |
=1,055 ×10−34 Дж × с |
|
|
|
|
|||
|
|
|
2p |
||
|
|
||||
Число (постоянная) Фарадея |
F = 96,48456×103 Кл/моль |
||||
Нормальный (молярный) объем |
V0 = 22,41383 ×10−3 м3/моль |
||||
идеального газа при нормальных |
|
|
|
|
|
условиях (t = 0 °С, р = 101,325 кПа) |
|
|
|
|
|
|
|
||||
Число (постоянная) Авогадро |
N A = 6,022045 ×1023 моль−1 |
||||
|
|
|
|
|
|
Число Лошмидта |
N |
L |
= L = 2,687 ×1025 м-3 |
||
|
|
0 |
|||
|
|
||||
Температурный коэффициент |
b = 1/273,16 К-1 = 0,00367 К-1 |
||||
объемного расширения газов |
|
|
|
|
|
|
|
||||
Атомная единица массы |
u = 1,6605655 × 10−27 кг |
||||
|
|
|
|
|
|
Ускорение свободного падения |
|
|
|
gп = 9,80665 м/с2 |
|
(нормальное) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
136
СОДЕРЖАНИЕ
1. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ КЛАССИЧЕСКОЙ МЕХАНИКИ…..….….……3
Основные формулы и определения….……..…….……….…………….…….....3
1.1.Кинематика поступательного движения материальной точки.……….…..3
1.2.Кинематика вращательного движения материальной точки….……..…...5
1.3.Относительность движения……………….…………………….…………...6
1.4.Основные уравнения прямолинейного движения и движения по окружности…………………….…………………………………………………..7
1.5.Динамика материальной точки и поступательного движения твердого тела……………………………………..………..…………….……………...……7
1.6.Фундаментальные взаимодействия в природе…….…………..…...............9
1.7.Законы сохранения в механике………….……………….…….………….10
1.8.Динамика вращательного движения……………………………………….12
1.9.Момент инерции тел правильной геометрической формы относительно неподвижной оси вращения……..……………..…………….…………………13
1.10.Момент силы, момент импульса. Основное уравнение динамики вращательного движения твердого тела………………………………….…..14
1.11.Статика…..…….…………………..…….….……….…….…………….....15
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
137
1.12.Элементы механики жидкостей…….….…….…………………...………16
1.13.Элементы специальной теории относительности……..……....…..…….17 2. МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА И ТЕРМОДИНАМИКА…………………….19
Основные формулы и определения…...…….…….………..…………………..19
2.1.Основные понятия молекулярно-кинетической теории.………..…….….19
2.2.Параметры состояния вещества….....…………………..………………….20
2.3.Законы, описывающие поведение идеальных газов………....……….......21
2.4.Среднее число столкновений и длина свободного пробега молекул……24
2.5.Явление переноса в термодинамически неравновесных системах……...25
2.6.Внутренняя энергия и работа идеального газа..…………..………..……..26
2.7.Теплоемкость идеального газа……...……………………………………...27
2.8.Первый закон термодинамики…...………………………………………...29
2.9.Адиабатный и политропный процессы. Уравнение Пуассона………...…30
2.10.Круговой процесс (цикл). Обратимые и необратимые процессы…..…31
2.11.Обратимые и необратимые процессы…..………………………….…….32
2.12.Энтропия………………….…………..………………………………........32
2.13.Второе начало термодинамики………...………………………………....33
2.14.Третье начало термодинамики…...……………………………………….34
2.15.Тепловые двигатели и холодильные машины. Цикл Карно и его КПД..34
2.16.Реальные газы………....……………..………………………….………....35
3. ЭЛЕКТРОСТАТИКА………………..…………………………………….…36
Основные формулы и определения……………….………………….………...37
3.1.Электрический заряд. Закон Кулона……….…….……………………...37
3.2.Напряженность и потенциал электростатического поля, связь между ними. Принцип суперпозиции……………...............……………….…………..38
3.3.Применение теоремы Гаусса к расчету электрических полей.….……….44
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
138
3.4.Диэлектрики. Электрическое поле в диэлектриках….…………………...44
3.5.Электроемкость проводников и конденсаторов…...……………….….…46
3.6.Энергия системы точечных зарядов, заряженных проводников и конденсаторов. Энергия электростатического поля. Объемная плотность энергии…………………………….………..………………………….……….48
4. ПОСТОЯННЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК…………………………….…49
Основные формулы и определения………………….……..…………………..49
4.1.Электрический ток, сила и плотность тока……...………………………...49
4.2.Электродвижущая сила (ЭДС). Напряжение……………………………...49
4.3.Сопротивление проводников………….……………………………..……..50
4.4.Последовательное и параллельное соединение проводников……...….…51
4.5.Закон Ома……..…….……………………………………………………….52
4.6.Анализ обобщенного закона Ома (ОЗО)…………………………………..53
4.7.Правила Кирхгофа для разветвленных цепей…..…….……………….…..53
4.8.Работа и мощность тока……..………….…………………………………..54 5. МАГНИТНОЕ ПОЛЕ………….………………..………………………….…55
Основные формулы и определения………………………..………………..….55
5.1.Основные характеристики магнитного поля……...…….………………...55
5.2.Закон Био-Савара-Лапласа и его применение…...………………………..55
5.3.Закон Ампера. Взаимодействие параллельных токов………………….…57
5.4.Магнитное поле движущегося заряда………………………….…...……..58
5.5.Действие магнитного поля на движущийся заряд. Сила Лоренца. Движение заряженных частиц в магнитном поле…………………………….58
5.6.Теорема о циркуляции вектора В (закон полного тока для магнитного поля в вакууме) и ее применение к расчету магнитных полей…………….....59
5.7.Поток вектора магнитной индукции (магнитный поток). Теорема Гаусса для поля В ……………………………………..………………………………...60
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
139
5.8.Работа по перемещению проводника и контура с током в магнитном поле………………………………………………………..…………………….61
5.9.Явление электромагнитной индукции. Закон Фарадея (закон электромагнитной индукции). Правило Ленца…………..…..…………….....61
5.10.Индуктивность контура. Самоиндукция……….………………….........62
5.11.Токи при размыкании и замыкании цепи…….………………………...62
5.12.Взаимная индукция. Трансформатор…………………..……………..…..63
5.13.Энергия магнитного поля……………………………………………........64
5.14.Закон полного тока для магнитного поля в веществе. Циркуляция
вектора Н …………..……………………….……………………….………64
5.15.Условия на границе раздела двух магнетиков……………….……...…...65
5.16.Уравнения Максвелла для электромагнитного поля……………………65
5.17.Следствия из уравнений Максвелла. Свойства электромагнитных волн……………………………………………………………………………….65
6. КОЛЕБАНИЯ И ВОЛНЫ…………………….……………………...….….66
Основные формулы и определения………………………...……………….….66
6.1.Гармонические колебания………………………………...…………….….66
6.2.Период и частота колебаний.………………………...………………….…66
6.3.Затухающие колебания…………………..……….…………………….…..67
6.4.Уравнение электромагнитных колебаний для идеализированного контура………………………………………………..………………………….67
6.5.Переменный ток. Ток через резистор……………………………………...68
6.6.Переменный ток, текущий через катушку индуктивности L…………….69
6.7.Переменный ток, текущий через конденсатор емкостью С……………...69
6.8.Цепь переменного тока, содержащая последовательно и включенные резистор, катушку индуктивности конденсатор…...…………….……………70
6.9.Резонанс напряжений (последовательный резонанс)…….………..….….70
6.10.Упругие волны……...…………………………………….………………..70
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
140
7.ОПТИКА………………..………….……………..…………………….…..…71
7.1.Геометрическая оптика……….………………..…………………….....….71
7.2.Элементы фотометрии…………………….….…………………………….73
7.3.Интерференция монохроматического света……...……………………….75
7.4.Дифракция света……….………….……………….………………………..76
7.5.Распространение света в веществе. Дисперсия и поглощение света........82
7.6.Поляризация света ……………..………..………………………………….85
7.7.Квантовая природа излучения……………………………….……………..89
8.ЭЛЕМЕНТЫ КВАНТОВОЙ ФИЗИКИ АТОМОВ, МОЛЕКУЛ И ТВЕРДЫХ ТЕЛ……………..…………………………………………..…..……92
8.1.Теория атома водорода по Бору……..……………....………….………….92
8.2.Элементы квантовой механики……….………………………..…………..95
8.3.Атом водорода в квантовой механике……….…………………………….98
8.4.Периодическая система элементов Д.И. Менделеева.…..….……..……..99
9. ЭЛЕМЕНТЫ ФИЗИКИ АТОМНОГО ЯДРА. АТОМНОЕ ЯДРО И ЕГО СОСТАВ………….……………………………………………………………..101
9.1.Дефект массы и энергия связи ядра…...…………..…..………………….101
9.2.Ядерные силы….………………..………..………………………………..101
9.3.Радиоактивное излучение и его виды…...………………….…………….102
9.4.Закон радиоактивного распада….…………………………………….......102
9.5.Правила смещения………..…………………………….………………….102
9.6.Ядерные реакции. Цепные ядерные реакции…..…………………..…….103 10. ЭЛЕМЕНТЫ ФИЗИКИ ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЧАСТИЦ….……………...104
10.1.Элементарные частицы Кварки……..…………………………….……104
Приложение….……….……….………………………………..………………106
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com