Билет № 21

1. Шкала электромагнитных волн. Свойства и применение отдельных частей электромагнитных волн.

В зависимости от частоты ν ( или длины волны λ в вакууме λ= с/v ), а также способа излучения и регистрации различают несколько видов электромагнитных волн: радиоволны, оптическое излучение ( инфракрасное, видимое, ультрафиолетовое), рентгеновское излучение и гамма излучение. Общие свойства электромагнитных волн:

распространение в пространстве с течением времени; поглощение веществом ( степень поглощения зависит от частоты); на границе раздела двух частично отражаются, частично преломляются ( степень отражения и преломления зависит от сред); для всех волн наблюдается дифракция, интерференция, дисперсия.

Радиоволнами называют электромагнитные волны, для которых ν 10⁵-10¹¹ Гц,

По международному соглашению радиочастоты делят на 12 диапазонов. Радиоволны получают с помощью колебательных контуров, используют в радиосвязи, телевещании, радиолокации.

Оптическим излучением или светом называют электромагнитные волны в диапазоне от 10 нм до 1 мм. Инфракрасное излучение ν = 3·10¹¹-4·10¹⁴ Гц, дают все тела при любой температуре, т.е. излучение обусловлено тепловыми колебаниями атомов. Человек излучает электромагнитные волны λ м. Тепловое излучение проходит через некоторые непрозрачные тела, производит химическое действие на фотопластинку, поглощаясь веществом, нагревает его, невидимо. Регистрируется тепловыми, фотоэлектрическими, фотографическими методами. Используются для получения изображений предметов в темноте, приборы ночного видения, системы самонаведения, в криминалистике, физиотерапии, в промышленности для сушки окрашенных изделий, стен зданий, фруктов. Видимым излучением, или видимым светом, называют электромагнитное излучение с длиной волн в вакууме от 770 до 380 нм, которое способно непосредственно вызвать зрительное ощущение в человеческом глазе. Ультрафиолетовое излучение – электромагнитное излучение с длиной волны в вакууме от 380 до 10 нм. Источники: кварцевые лампы, все твердые тела, температура которых выше 1000⁰С, пары ртути. Обладает высокой химической активностью, невидимо, большая проникающая способность, убивает микроорганизмы, в небольших дозах необходимо человеку, но в больших дозах оказывает отрицательное биологическое воздействие( изменение в развитии клеток и обмене веществ, действует на зрение). Применяется в медицине и промышленности .

Рентгеновское излучение, или рентгеновские лучи излучаются при большом ускорении электронов, например, при торможении в металлах, длина волны от 100нм до 0,01нм. Обладают огромной проникающей способностью, в больших дозах вызывают лучевую болезнь. Используются в медицине и промышленности для диагностики, в науке ( дифракция рентгеновских лучей на кристаллической решетке).

Гамма излучение возникает при распаде ядер, обладает всеми свойствами рентгеновского излучения, более жесткое.

Мощным источником электромагнитных излучений всех длин волн является Солнце.

2. Электрический ток. Сила тока. Плотность тока. Закон Ома для участка цепи.

Электрический ток- направленное непрерывное движение свободных электрических зарядов (электронов или ионов). Различают ток проводимости и конвекционный ток. Практическое применение в основном имеет ток проводимости. Ток проводимости –упорядоченное перемещение свободных электронов или ионов ( дрейф) в неподвижных проводниках. Упорядоченное движение зарядов, связанное с перемещением в пространстве заряженного тела называют током проводимости. За техническое направление тока принимают направление дрейфа положительных зарядов.

Ток характеризуется 2-мя величинами: сила тока-I и плотность тока- j

I=dQ/dt; j=dI/dt;

Различают постоянный и переменный ток. Постоянный ток- ток, сила которого с течением времени не изменяется I=Q/t, где Q- заряд, проходящий через поперечное сечение проводника за время t.

Плотность тока j-векторная физическая величина, модуль которой равен отношению силы тока к площади поперечного сечения проводника. При постоянном токе j=I/S

Плотность тока определяется концентрацией свободных электронов-n, скоростью их дрейфа-v, и зарядом свободной частицы-e. j=nev

Для возникновения и существования тока необходимо достаточное количество свободных зарядов и электрическое поле, которое будет перемещать эти заряды в одном направлении, т. е. необходимо создать разность потенциалов (напряжение).

Зависимость между силой тока в цепи и разностью потенциалов (напряжением) называется вольт-амперной характеристикой. Наиболее простая вольт-амперная характеристика для металлов, она была получена в опытах Г.Омом и называется его законом. Закон Ома для участка цепи: Сила тока на участке цепи прямо пропорциональна разности потенциалов на концах этого участка: I=GU, где G-коэффициент пропорциональности, называемый электропроводимостью. Величину, обратную электропроводимости называют электрическим сопротивлением –R. Закон Ома для участка цепи чаще записывают в виде: I=U/R/

Сопротивление-мера противодействия проводника установлению в нем электрического тока. Сопротивление обусловлено тем, что при дрейфе свободные электроны сталкиваются с положительными ионами кристаллической решетки, что вызывает уменьшение скорости направленного движения, значит уменьшение силы( плотности) тока .Все это проявляется как противодействие проводника установлению в нем тока.

Для однородного проводника цилиндрической формы R= ; где -длина проводника,S-площадь сечения проводника, сопротивление проводника.

Единицы измерения: Сила тока I-Ампер (А). Плотность тока j – Ампер/( метр)² (А/м²)

Сопротивление R- Ом. Удельное сопротивление - Ом·м.