- •1) Концепции естествознания – основа научного миропонимания. Связь естествознания с экономикой, управлением, нашей специальностью.
- •2) Гуманитарные, фундаментальные и прикладные науки. Естествознание и псевдонаучные тенденции. Религия и наука. Естествознание и культура.
- •3)Понятие научной истины. Критерии и границы адекватности истины. Особенности процесса отображения в сознании наблюдателя.
- •4) Научные революции. Особенность современной научно-технической революции.
- •Первая научная революция XVII века
- •Вторая научная революция конца XVIII века — 1-я половина XIX века
- •5)Методы научного познания действительности. Соотношение рационального и иррационального мышления.
- •Виды научного метода Теоретический научный метод Теории
- •Гипотезы
- •Научные законы
- •Научное моделирование
- •Эмпирический научный метод Эксперименты
- •Научные исследования
- •Наблюдения
- •Измерения
- •6) Дифференциация и интеграция научного знания. Диалектика свойств системы и ее частей. Естествознание и философия.
- •7) Развитие понятий: материя, движение, пространство и время. Структурные уровни организации материи.
- •8) Соотношение закономерности и случайности в окружающем мире. Принцип причинности и лапласовский детерминизм.
- •9) Роль математики в естествознании. Моделирование явлений природы. Системные принципы.
- •10)Измерения – основа естественнонаучного познания. Система единиц измерения. Виды измерений и погрешностей. Обработка результатов измерений.
- •Традиционные системы мер Единицы измерения, сгруппированные по физическим величинам
- •11)Фундаментальные взаимодействия , их роль в природных процессах. Универсальные физические постоянные. Что такое Поле. Близкодействие и дальнодействие. Биополе.
- •12)Св-ва вещества. Концепция атомизма. Понятие системы . Структурные уровни организации материи в микро,макро и мегамире.
- •13)Этапы развития физики и осн.Достижения каждого этапа.
- •14)Понятие классической механики – масса, вес, сила, энергия и импульс. Законы Ньютона. Закон всемирного тяготенпя. Космические скорости.
- •15)Принцип относительности инвариантной симметрии. Законы сохранения механики.
- •16)Развитие представлений о свете. Проявление двойственной системы света
- •17)Общая и специальная теории относительности. Постулаты специальной теории относительности. Единое пространство-время.Эквивалентность массы и энергии.
- •18)Развитие представлений о природе тепловых явлений. Агрегатные состояния вещества. Понятие температуры макросистем.
- •19) Термодинамический и молекулярно-кинетический подходы в тепловых явлениях.
- •20)Циклические процессы
- •21)Первое начало термодинамики . Особые св-ва тепловой энергии. Коэффициент полезного действия тепловых машин (цикл Карно) Тепловые двигатели.
- •22)Второе начало термодинамики. Необратимость реальных процессов. Концепция энтропии и законы ее изменения.
- •23)Колебательные и волновые процессы. Взаимодействие волн. Резонанс.
- •24)Сущность электромагнитной индукции Максвелла. Понятие электрического заряда, тока проводимости и тока совмещения.
- •26) Концепции атомного уровня материи. Развитие моделей атома. Характерные размеры и массы атома и его составляющих.
- •27)Строение атомных ядер. Ускорители частиц. Св-ва ядерных сил. Дефект массы и энергия связей.
- •28)Общие сведения о характеристиках элементарных частиц. Тождественность и корпускулярно- волновой дуализм микрочастиц.
- •29)Вероятностный характер микропроцессов. Соотношение неопределенностей и принцип дополнительности в квантовой механике.
- •30)Представление о физическом вакууме в квантовой теории. Виртуальные частицы. Перспективы развития науки о микромире.
- •31)Радиоактивность и ее разновидности. Понятие критической массы. Принципы получения атомной и термоядерной энергии.
- •32)Влияние радиоактивных излучений на биосферу. Параметры излучений. Дозы. Способы защиты. Проблемы утилизации радиоактивных отходов.
- •33)Развитие взглядов на эволюцию Вселенной. Концепция большого взрыва. Реликтовое излучение и первичный нуклеосинтез.
- •34)Масштабы, структура и возраст Вселенной. Закон Хаббла. Эволюция звезд. Синтез химических элементов.
- •35)Происхождение и состав Солнечной системы. Строение и эволюция Земли.
- •36) Энергетика. Концепции использования традиционных и альтернативных источников энергии. Создание отечествен. Энергетики
- •37) Концепции устойчивого развития общества
- •38)Естествознание и современные технологии, обеспечение их безопасности.
- •39)Проблемы создания единой научной картины мира
24)Сущность электромагнитной индукции Максвелла. Понятие электрического заряда, тока проводимости и тока совмещения.
В 60-х годах XIX в. английский физик Максвелл развил теорию Фарадея об электромагнитном поле и создал теорию электромагнитного поля. Это была первая теория поля. Она касается только электрического и магнитного полей и весьма успешно объясняет многие электромагнитные явления. Из закона Фарадея(закон электро-магнитной индукции) следует, что любое изменение сцепленного с контуром магнитного потока приводит к возникновению электродвижущей силы (ЭДС) индукции и вследствие этого появляется индукционный ток. Следовательно, возникновение ЭДС электромагнитной индукции возможно и в неподвижном контуре, находящемся в переменном магнитном поле. Однако ЭДС в любой цепи возникает только тогда, когда в ней на носителей тока действуют сторонние силы, т. е. силы не электростатического происхождения. Поэтому возникает вопрос о природе сторонних сил в данном случае. Опыт показывает, что такие сторонние силы не связаны ни с тепловыми, ни с химическими процессами в контуре; их возникновение нельзя также объяснить силами Лоренца, так как они на неподвижные заряды не действуют. Дж.Максвелл высказал гипотезу, что всякое переменное магнитное поле возбуждает в окружающем пр-ве электрическое поле, которое и является причиной возникновения индукционного тока в контуре. Согласно представлению Максвелла, контур, в котором появляется ЭДС, играет второстепенную роль, являясь своего рода лишь «прибором», обнаруживающим это поле. Электрическое поле, возбуждаемое магнитным полем, как и само магнитное поле, является вихревым. Согласно Максвеллу, если всякое переменное магнитное поле возбуждает в пр-ве вихревое электрическое поле, то должно существовать обратное явление: всякое изменение электрического поля должно вызывать появление в окружающем пр-ве вихревого магнитного поля. Для установления количественных соотношений между изменяющимся электрическим полем и вызываемым им магнитным полем Максвелл ввел в рассмотрение так называемый ток смещения, обладающий способностью создавать в окружающем пр-ве магнитное поле. Ток смещения в вакууме не связан с движением зарядов, а обусловливается только изменением электрического поля во времени и вместе с тем возбуждает магнитное поле — в этом заключается принципиально новое утверждение Максвелла. Из уравнений Максвелла следует, что источниками электрического поля могут быть либо электрические заряды, либо изменяющиеся во времени магнитные поля, а магнитные поля могут возбуждаться либо движущимися электрическими зарядами, либо переменными электрическими полями. Уравнения Максвелла не симметричны относительно электрического и магнитного полей. Это связано с тем, что в природе существуют электрические заряды, но нет зарядов магнитных. В стационарном случае, когда электрическое и магнитное поля не изменяются во времени, источниками электрического поля являются только электрические заряды, а источниками магнитного — только токи проводимости. В данном случае электрическое и магнитное поля независимы друг от друга, что и позволяет изучать отдельно постоянные электрические и магнитные поля. Уравнения Максвелла — наиболее общие уравнения для электрических и магнитных полей в покоящихся средах. В учении об электромагнетизме они играют такую же роль, как законы Ньютона в механике. Из уравнений Максвелла следует, что переменное магнитное поле всегда связано с порождаемым им электрическим полем, а переменное электрическое поле связано с порождаемым им магнитным, т. е. электрическое и магнитное поля неразрывно связаны друг с другом — они образуют единое электромагнитное поле.
Электри́ческий заря́д — это связанное с телом свойство, позволяющее ему быть источником электрического поля и участвовать вэлектромагнитных взаимодействиях. Заряд является количественной характеристикой. Единица измерения заряда в СИ — кулон — электрический заряд, проходящий через поперечное сечение проводника при силе тока 1А за время 1с. Впервые электрический заряд был введён в законе Кулонав 1785 году. Заряд в один кулон очень велик. Если бы два носителя заряда (q1 = q2 = 1Кл) расположили в вакууме на расстоянии 1 м, то они взаимодействовали бы с силой 9×109 H.
Электрический ток проводимости - как явление - направленное движение свободных носителей электрического заряда в веществе или в вакууме.
25)Источники электрических и магнитных полей. Принцип суперпозиции полей. Механизмы излучения атомов: спонтанное и вынужденное излучения. Спектры излучений и поглощений. Спектральный анализ. Шкала электромагнитных волн.
Электрическое поле — одна из составляющих электромагнитного поля; особый вид материи, существующий вокруг тел или частиц, обладающих электрическим зарядом, а также в свободном виде при изменении магнитного поля (например, в электромагнитных волнах). Электрическое поле непосредственно невидимо, но может наблюдаться благодаря его силовому воздействию на заряженные тела. В классической физике система уравнений Максвелла описывает взаимодействие электрического поля, магнитного поля и воздействие зарядов на эту систему полей.Сила Лоренца описывает воздействие электромагнитного поля на частицу.Эффект поля заключается в том, что при воздействии электрического поля на поверхность электропроводящей среды в её приповерхностном слое изменяется концентрация свободных носителей заряда. Этот эффект лежит в основе работы полевых транзисторов.
Магнитное поле (геомагнитное поле) — магнитное поле, генерируемое внутриземными источниками. Предмет изучения геомагнетизма.
Принцип суперпозиции — один из самых общих законов во многих разделах физики. В самой простой формулировке принцип суперпозиции гласит:
-
результат воздействия на частицу нескольких внешних сил есть просто сумма результатов воздействия каждой из сил.
Наиболее известен принцип суперпозиции в электростатике, в которой он утверждает, что электростатический потенциал, создаваемый в данной точке системой зарядов, есть сумма потенциалов отдельных зарядов.
Принцип суперпозиции может принимать и иные формулировки, которые, подчеркнём, полностью эквивалентны приведённой выше:
-
Взаимодействие между двумя частицами не изменяется при внесении третьей частицы, также взаимодействующей с первыми двумя;
-
Энергия взаимодействия всех частиц в многочастичной системе есть просто сумма энергий парных взаимодействиймежду всеми возможными парами частиц. В системе нет многочастичных взаимодействий.
-
Уравнения, описывающие поведение многочастичной системы, являются линейными по количеству частиц.
Вы́нужденное излуче́ние, индуци́рованное излучение — генерация нового фотона при переходе квантовой системы (атома, молекулы, ядраи т. д.) из возбуждённого в стабильное состояние (меньший энергетический уровень) под воздействием индуцирующего фотона, энергия которого была равна разности энергий уровней. Созданный фотон имеет ту же энергию, импульс, фазу и поляризацию, что и индуцирующий фотон (который при этом не поглощается). Оба фотона являются когерентными.
Спонтанное излучение или спонтанное испускание — процесс самопроизвольного испускания электромагнитного излучения квантовыми системами (атомами, молекулами) при их переходе из возбуждённого состояния в стабильное.
Спектр электромагнитных волн.
Электромагнитные волны классифицируются по длине волны или связанной с ней частотой волны. Отметим также, что эти параметры характеризуют не только волновые, но и квантовые свойства электромагнитного поля. Соответственно в первом случае электромагнитная волна описывается классическими законами, изучаемыми в данном томе, а во втором - квантовыми законами, изучаемыми в томе 5 настоящего пособия.
Рассмотрим понятие спектра электромагнитных волн. Спектром электромагнитных волн называется полоса частот электромагнитных волн, существующих в природе.
Спектр электромагнитного излучения в порядке увеличения частоты составляют:
1) Радиоволны;
2) Инфракрасное излучение;
3) Световое излучение;
4) Рентгеновское излучение;
5) Гамма излучение.