ЛИЦЕЙ РГСУ
КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ
ПО ФИЗИКЕ
11 КЛАСС
Составители
Бунина О.А.,
Головко О.Ю.
2007
Лекция 1 5
Магнитное поле 5
Введение 5
Постоянные магниты 5
Магнитное действие тока 6
Индукция магнитного поля 7
Картины силовых линий 9
Домашнее задание 11
ЛЕЦИЯ 2 11
Действие магнитного поля на проводник с током 11
12
Действие магнитного поля на движущийся заряд 12
14
Движение заряженной частицы в магнитном поле 14
Домашнее задание 17
Лекция 3 17
Магнитные свойства вещества 17
Домашнее задание: 19
Электромагнетизм 20
Магнитный поток 20
Явление электромагнитной индукции 21
Домашнее задание 23
Лекция 4 23
Направление индукционного тока. 23
24
Закон электромагнитной индукции (закон Фарадея) 24
ЭДС индукции движущегося проводника 26
Самоиндукция. Индуктивность 28
Энергия магнитного поля 29
ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК 29
Лекция 5 29
Введение. Немного математики 29
Вращение рамки в однородном магнитном поле 30
Элементы цепи переменного тока 33
Резистор в цепи переменного тока 33
Мощность на резисторе в цепи переменного тока 34
ЛЕКЦИЯ 6 35
Конденсатор в цепи переменного тока 35
Катушка индуктивности в цепи переменного тока 36
Мощность в цепи переменного тока 37
ЛЕКЦИЯ 7 37
Полная цепь переменного тока 37
Свободные и вынужденные колебания 38
Резонанс в электрической цепи 38
Трансформаторы 39
Метод векторных диаграмм. Закон Ома для цепи переменного тока 41
Передача электроэнергии 42
Свободные электромагнитные колебания 43
Превращения энергии в колебательном контуре 45
ЛЕКЦИЯ 8 46
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВОЛНЫ 46
Свойства электромагнитных волн 46
Излучение и прием электромагнитных волн. 48
Принципы радиосвязи 49
Шкала электромагнитных волн 50
ОПТИКА 52
Волновая оптика 52
Дифракция света. Дифракционная решетка. 53
ЛЕКЦИЯ 9 55
Геометрическая оптика. Законы геометрической оптики 55
Законы отражения и преломления света. Показатель преломления. 55
58
Ход лучей в призме 58
Построение изображения в плоском зеркале 59
Линзы 59
Ход лучей в линзах 61
Построение изображений в линзах 62
Формула линзы 62
ЛЕКЦИЯ 10 62
Элементы специальной теории относительности 62
Введение 62
Постулаты СТО 64
Относительность промежутков времени: 65
Относительность расстояний 66
Относительность одновременности 67
Принцип соответствия 67
Элементы релятивистской динамики 68
Квантовая физика 69
Квантовая гипотеза Планка: 69
Свойства фотонов: 69
Фотоэффект 69
Законы Столетова для фотоэффекта 70
Лекция 11 71
Атомная физика 71
Доказательства сложной структуры атома 71
Спектральные закономерности 71
Спектр атома водорода 72
Неустойчивость атома Резерфорда 74
Постулаты Бора 74
Объяснение закономерностей линейчатых спектров 75
Объяснение спектра атома водорода 75
Лекция 12 76
Физика атомного ядра 76
Элементарные частицы 77
Специальные единицы в ядерной физике 77
Методы наблюдения и регистрации элементарных частиц (домашнее задание: темы для докладов)) 78
Протонно-нейтронная модель атомного ядра 78
Изотопы 78
Ядерные силы 79
Дефект масс атомного ядра 80
Энергия связи атомного ядра 80
Устойчивые и неустойчивые ядра 81
Удельная энергия связи 81
Радиоактивность 82
Закон радиоактивного распада 84
Деление атомных ядер 84
Сравнение энергетического выхода реакций горения органического топлива и реакций ядерного деления 86
Ядерные реакции 86
Реакции ядерного синтеза 87
Цепная реакция. Критическая масса 87
Ядерные реакторы 88
Лекция 1 Магнитное поле Введение
Материя может существовать в двух видах – вещество и поле.
Свойства вещества – масса, цвет, вес, объем, форма, агрегатное состояние
Свойства поля – полевые характеристики
Мы изучили свойства некоторых полей:
Электростатическое поле создается неподвижными зарядами, действует на любые заряды
Характеристики – (полевые характеристики) напряженность E и потенциал φ
Гравитационное поле создается гравитационной (тяготеющей) массой
Характеристика - ускорение свободного падения
Кроме этих двух полей, существует поле другой природы – магнитное.
Наблюдения: существуют тела, которые могут притягивать к себе металлические предметы. Эти тела называются постоянными магнитами (ПМ).
Полюс постоянного магнита – его область, где магнитные силы максимальны
Название полюсов – северный N и южный S
Нейтральная область – часть ПМ, вблизи которой магнитные силы равны нулю
Разноименные полюса ПМ притягиваются друг к другу,
одноименные полюса - отталкиваются
Постоянные магниты
полосовой магнит
нейтральная зона в середине магнита
М
агнитная
стрелка- легкий полосовой магнит,
который может свободно вращаться вокруг одной или нескольких осей. Примеры - железные опилки, иголка
.
Подковообразный магнит
Земля
Северный магнитный полюс Земли расположен
вблизи ее географического Юга. Поэтому северный полюс
магнитной стрелки показывает на географический Север
Магнитное действие тока
Исследователи магнитного поля
Уильям Гильберт – экспериментальные основы науки о магнетизме, в частности –
о Земном
Шарль Кулон – исходил из предположении о существовании магнитных зарядов; создал закон, аналогичный закону Кулона для электрических зарядов .
Андре Ампер, Ханс Эрстед изучали магнитное действие тока.
Примерно к 1600 году было установлено, что
-
не существует магнитный монополь
-
постоянные магниты взаимодействуют с движущимися зарядами => гипотеза о том, что магнитное поле возникает вокруг движущихся зарядов.
Опыт Эрстеда доказывает, что постоянные магниты и движущиеся заряды создают поле одной природы.
Описание опыта Эрстеда:
магнитная стрелка, расположенная вблизи
проводника, поворачивается, если по
проводнику пропускают электрический ток
Опыт Ампера
Параллельные токи притягиваются Антипараллельные токи_отталкиваются
Модуль силы магнитного взаимодействия двух параллельных проводников с током равен
магнитная постоянная
Силу взаимодействия двух проводников с током не путать с силой Ампера!
На основе магнитного действия токов определяется сила тока 1 А – основная единица в СИ
Один Ампер - это сила такого неизменяющегося тока, который при прохождении по двум бесконечно длинным проводникам, расположенным в вакууме на расстоянии 1 метр друг от друга, вызывает силу магнитного взаимодействия между ними, равную 2 * 10-7 Н на каждый метр длины.
Магнитное поле – это особая форма материи, которая порождается (любыми) движущимися заряженными частицами и действует на движущиеся заряженные частицы
Пробные элементы для исследования магнитного поля:
-
магнитная стрелка
-
пробный ток
-
рамка с током
Рамка или виток – замкнутый контур с током любой формы.
Силы, действующие на прямоугольную рамку вблизи прямого провода с током
М
омент
сил F, вращающих рамку
M= FL,
где L - плечо силы - равно половине ширины рамки
В положении равновесия момент сил F равен нулю.
устойчивое равновесие неустойчивое равновесие
В устойчивом равновесии рамка растянута,
в неустойчивом равновесии рамка сжата.