Билет № 3

1. Источники тока. ЭДС источника. Закон Ома для замкнутой цепи.

Источник тока - устройство, которое создает и поддерживает постоянную разность потенциалов в электрической цепи. В источнике тока происходит разделение связанных зарядов на положительные и отрицательные под действием сторонних сил и накопление этих зарядов на полюсах источника тока. Роль сторонних сил могут играть силы любой природы, кроме электростатической. В гальванических элементах сторонние силы имеют химическую природу, в генераторах- магнитную природу. Под действием сторонних сил электрические заряды внутри источника движутся в направлении противоположном действию сил электрического поля, поэтому на полюсах источника поддерживается постоянная разность потенциалов.

Основная количественная характеристика источника тока- электродвижущая сила.

Э Д С численно равна работе сторонних сил по перемещению единичного положительного заряда вдоль всей цепи ε = А_ст/Q. Единица измерения ЭДС- Дж/Кл=В (вольт)

Закон Ома для полной цепи является следствием закона сохранения энергии. Сила тока в цепи прямо пропорциональна ЭДС источника и обратно пропорциональна полному сопротивлению цепи (сумме сопротивлений потребителей тока и сопротивления источника) , R-сопротивление потребителя тока (потребителей),

r-внутреннее сопротивление источника .

IR=Uвнеш –падение напряжения во внешней части цепи,

Ir=U_внутр –падение напряжения внутри источника тока

2. - ЭДС источника равна сумме падений напряжений во внешний цепи и внутри источника.

Если ЭДС способствует движению положительного заряда в выбранном направлении, то она считается положительной ; если препятствует движению положительных зарядов ,то ЭДС считается отрицательной. Источники тока соединяют между собой последовательно и параллельно. Если сопротивление потребителя R=0, то ток называют током короткого замыкания I _{к. з .}=

2. Вынужденные механические колебания. Механический резонанс, его учет и использование.

Свободные механические колебания всегда колебания затухающие, т. е. амплитуда таких колебаний с течением времени уменьшается. При любом механическом движении тел часть энергии переходит во внутреннюю энергию в результате взаимодействия движущегося тела с окружающими телами. Колебания, амплитуда которых уменьшается, не могут найти практического применения. Постоянную амплитуду имеют вынужденные колебания и автоколебания.

Вынужденные колебания - это колебания под действием внешних периодически изменяющихся сил. Вынужденные колебания совершают поршень в цилиндре двигателя автомобиля, игла швейной машины, резец строгального станка. Амплитуда вынужденных колебаний определяется амплитудой действующей силы и потерями энергии в колебательной системе. Период вынужденных колебаний равен периоду внешней силы.

Амплитуда установившихся вынужденных колебаний зависит также от частоты изменения вынуждающей силы. Максимального значения амплитуда вынужденных колебаний достигает при частоте ω примерно равной собственной частоте ω₀ колебаний системы. Явление резкого возрастания амплитуды установившихся вынужденных колебаний до максимального значения при приближении частоты изменения внешней силы к частоте свободных колебаний системы называется резонансом.

Явление резонанса может быть причиной разрушения машин, мостов, зданий и других сооружений, если собственные частоты их колебаний совпадут с частотой периодически действующей силы. Конструкторы самолетов, ракет, мостов, зданий и других строений должны знать, какая собственная частота конструируемых ими машин и сооружений, чтобы исключить возможность воздействия на них периодических внешних сил с частотой, близкой к частоте собственных колебаний.

Автоколебаниями называются незатухающие колебания в системе, поддерживаемые внешними источниками энергии при отсутствии воздействия внешней переменной силы. Амплитуда автоколебаний определяется только свойствами самой колебательной системы. Автоколебательную систему можно разделить на три основных элемента: 1) колебательную систему; 2) источник энергии; 3) устройство с обратной связью, регулирующее поступление энергии из источника в колебательную систему. Энергия, поступающая из источника за период, равна энергии, потерянной в колебательной системе за это же время. Примером механической автоколебательной системы служат часы с маятником. В них колебательной системой является маятник, источником энергии – гиря, поднятая над землёй, или стальная пружина. Основными деталями устройства, осуществляющего обратную связь, служит храповое колесо и анкер( вилка). Гиря вызывает вращение храпового колеса. При каждом колебании маятника зубец храпового колеса толкает вилку в таком направлении, что разгоняет маятник. Наибольшее применение имеют автоколебательные системы для получения электрических колебаний.