1 Устройство, принцип работы и назначение полупроводникового диода

Способность n-р-перехода пропускать ток в одном направлении используется в полупроводниковых приборах, называемых диодами.

Полупроводниковые диоды изготавливают из германия, кремния, селена и других веществ.

n-р переход не удается получить путем механического соединения двух полупроводников с различными типами проводимости, так как при этом получается слишком большой зазор между полупроводниками. Толщина же n-р-перехода не должна превышать межатомные расстояния. Поэтому в одну из поверхностей германиевого образца вплавляют индий.

Вследствие диффузии атомов индия в глубь монокристалла германия у поверхности германия образуется область с проводимостью р-типа. Остальная часть образца германия, в которую атомы индия не проникли, по-прежнему имеет проводимость n-типа. Между двумя областями с проводимостями разных типов и возникает n-р-переход (рис. 1, а). В полупроводниковом диоде германий служит катодом, а индий — анодом.

Рис. 1

Для предотвращения вредных воздействий воздуха и света кристалл германия помещают в герметический металлический корпус. Схематическое изображение диода приведено на рисунке 1, б. Полупроводниковые диоды являются основными элементами выпрямителей переменного тока. При включении диода в цепь переменного тока (рис. 2, а) ток на нагрузочном сопротивлении R будет практически постоянным по направлению. На протяжении половины периода, когда потенциал полупроводника р-типа положителен, ток свободно проходит через n-р-переход. В следующую половину периода ток практически равен нулю (рис. 2. б).

Рис. 2

Можно осуществить и двухполупериодное выпрямление переменного тока (рис. 2, в, г). Полупроводниковые выпрямители надежны и долговечны, имеют высокую механическую прочность и КПД, но зато могут работать лишь в ограниченном интервале температур (от 203 до 398 К).

Полупроводниковые выпрямители при тех же значениях выпрямленного тока более миниатюрны, чем электронные лампы. Вследствие этого радиоустройства, собранные на полупроводниках, компактнее.

Отмеченные преимущества полупроводниковых элементов особенно существенны при использовании их в искусственных спутниках Земли, космических кораблях, электронно-вычислительных машинах.

2 Задача

В баллоне емкостью 40×10^-3 м³ находится углекислый газ массой 1,98 кг. Баллон выдерживает давление не более 30×10⁵ Па. При какой температуре возникает опасность разрыва баллона?

Дано: V= 40×10-3 м3 m = 1,98 кг. p= 30×105 Па. R = 8,31 Дж / К×моль

T =?

Решение:

Воспользуемся уравнением Менделеева – Клайперона.:

pV = m / M × RT

T = pVM / mR

По таблице Менделеева найдем молярную массу углекислого газа:

M = (12+2×16)×10^-3 кг/моль = 44×10^-3 кг/моль

Т = 30×10⁵×40×10^-3×44×10^-3 / 1,98×8,31 = 321К

Ответ: 321К

Билет №27

1 Устройство и принцип действия электронно – лучевой трубки.

Рис.1,Принципиальная схема одного из видов ЭЛТ

Электронно-лучевая трубка[1] (ЭЛТ), кинескоп — электровакуумный прибор, преобразующий электрические сигналы в световые.

В строгом смысле, электронно-лучевуми трубками называют[2] ряд электронно-лучевых приборов, одним из которых являются кинескоп.

Устройство (см. Рис.1):

4,5 — электронная пушка, предназначена для формирования электронного луча, в цветных кинескопах и многолучевых осциллографических трубках объединяются в электронно-оптический прожектор;

8 — экран, покрытый люминофором — веществом, светящимся при попадании на него пучка электронов;

3 — отклоняющая система, управляет лучом таким образом, что он формирует требуемое изображение;

7 — электромагнитная фокусировка.

В 1859 году Юлиус Плюккер открыл катодные лучи. В 1879 году Уильям Крукс создал прообраз электронной трубки, установил, что катодные лучи распространяются линейно, но могут отклоняться магнитным полем. Так же он обнаружил, что при попадании катодных лучей на некоторые вещества, последние начинают светиться.

В 1895 году немецкий физик Карл Фердинанд Браун на основе трубки Крукса создал катодную трубку, получившую названия трубки Брауна. Луч отклонялся магнитно только в одном измерении, второе направление развёртывалось при помощи вращающегося зеркала. Браун решил не патентовать свое изобретение, выступал со множеством публичных демонстраций и публикаций в научной печати.[3] Трубка Брауна использовалась и совершенствовалась многими учёными. В 1903 году Артур Венельт поместил в трубке цилиндрический электрод (цилиндр Венельта), позволяющий менять интенсивность электронного луча, а соответственно и яркость свечения люминофора.

В 1905 году Альберт Эйнштейн опубликовал уравнение внешнего фотоэффекта, открытого в 1877 году Генгихом Герцем, и исследованного Александром Григорьевичем Столетовым.

В 1906 году сотрудники Брауна М. Дикман и Г. Глаге получили патент на использование трубки Брауна для передачи изображений, а в 1909 году М. Дикман предложил в статье фототелеграфное устройство для передачи изображений с помощью трубки Брауна, в устройстве для развёртки применялся диск Нипкова.

С 1902 года c трубкой Брауна работает Борис Львович Розинг. 25 июля 1907 года он подал заявку на изобретение «Способ электрической передачи изображений на расстояния». Развертка луча в трубке производилась магнитными полями, а модуляция сигнала (изменение яркости) с помощью конденсатора, который мог отклонять луч по вертикали, изменяя тем самым число электронов, проходящих на экран через диафрагму. В 9 мая 1911 года на заседании Русского технического общества Розинг продемонстрировал передачу телевизионных изображений простых геометрических фигур и приём их с воспроизведением на экране ЭЛТ.

В начале и середине XX века значительную роль в развитии ЭЛТ сыграли Владимир Зворыкин, Аллен Дюмонт и другие.

В электронно-лучевых приборах создается тонкий пучок электронов (луч), который управляется электрическим или магнитным полем либо обоими полями. К этим приборам относятся электроннолучевые трубки индикаторных устройств радиолокаторов, для осциллографии, приема телевизионных изображений (кинескопы), передачи телевизионных изображений, а также запоминающие трубки, электронно-лучевые переключатели, электронные микроскопы, электронные преобразователи изображений и др. Большинство электронно-лучевых приборов служит для получения видимых изображений на люминесцентном экране; их называют электронно-графическими. Рассматриваются наиболее распространенные осциллографические и приемные телевизионные трубки, к которым также близки индикаторные трубки радиолокационных и гидроакустических станций.

Трубки могут быть с фокусировкой электронного луча электрическим или магнитным полем и с электрическим или магнитным отклонением луча. В зависимости от цвета изображения на люминесцентном экране бывают трубки с зеленым, оранжевым или желто-оранжевым свечением — для визуального наблюдения, синим — для фотографирования осциллограмм, белым или трехцветным — для приема телевизионных изображений. Кроме того, трубки изготовляются с различной длительностью свечения экрана после прекращения ударов электронов (так называемым послесвечением). Трубки различаются также по размерам экрана, материалу баллона (стеклянные или металлостеклянные) и другим признакам.

Электронно-лучевые трубки (ЭЛТ) с электростатическим управлением, т. е. с фокусировкой и отклонением луча электрическим полем, называемые для краткости электростатическими трубками, особенно широко применяют в осциллографах.

Рис. 20.1. Принцип устройства (а) и условное графическое обозначение (б) электростатической электронно-лучевой трубки

На рис. 20.1 показаны принцип устройства электростатической трубки простейшего типа и ее изображение на схемах. Баллон трубки имеет цилиндрическую форму с расширением в виде конуса или в виде цилиндра большего диаметра. На внутреннюю поверхность основания расширенной части нанесен люминесцентный экран ЛЭ — слой веществ, способных излучать свет под ударами электронов. Внутри трубки расположены электроды, имеющие выводы, как правило, на штырьки цоколя (для упрощения на рисунке выводы проходят непосредственно через стекло баллона).

Катод К обычно бывает оксидный косвенного накала в виде цилиндра с подогревателем. Вывод катода иногда совмещен с одним выводом подогревателя. Оксидный слой нанесен на донышко катода. Вокруг катода располагается управляющий электрод, называемый модулятором (М), цилиндрической формы с отверстием в донышке. Этот электрод служит для управления плотностью электронного потока и для предварительной фокусировки его. На модулятор подается отрицательное - напряжение (обычно десятки вольт). С увеличением этого напряжения все больше электронов возвращается на катод. При некотором отрицательном напряжении модулятора трубка запирается.

Следующие электроды, также цилиндрической формы, являются анодами. В простейшем случае их два. На втором аноде А2 напряжение бывает от 500 В до нескольких киловольт (иногда 10 — 20 кВ), а на первом аноде А1 напряжение в несколько раз меньше. Внутри анодов перегородки с отверстиями (диафрагмы). Под действием ускоряющего поля анодов электроны приобретают значительную скорость. Окончательная фокусировка электронного потока осуществляется с помощью неоднородного электрического поля в пространстве между анодами, а также благодаря диафрагмам. Более сложные фокусирующие системы содержат большее число цилиндров.

Система, состоящая из катода, модулятора и анодов, называется электронным прожектором (электронной пушкой) и служит для создания электронного луча, т. е. тонкого потока электронов, летящих с большой скоростью от второго анода к люминесцентному экрану.

На пути электронного луча поставлены под прямым углом друг к другу две пары отклоняющих пластин Пх и Пy. Напряжение, подведенное к ним, создает электрическое поле, отклоняющее электронный луч в сторону положительно заряженной пластины. Поле пластин является для электронов поперечным. В таком поле электроны движутся по параболическим траекториям, а, выйдя из него, далее движутся по инерции прямолинейно, т. е. электронный луч получает угловое отклонение. Чем больше напряжение на пластинах, тем сильнее отклоняется луч и тем больше смещается на люминесцентном экране светящееся, так называемое электронное пятно, возникающее от ударов электронов.

Пластины Пy отклоняют луч по вертикали и называются пластинами вертикального отклонения (пластинами «игрек»), а пластины Пх — пластинами горизонтального отклонения (пластинами

Магнитные электронно-лучевые трубки, т. е. ЭЛТ с магнитной фокусировкой и магнитным отклонением луча, получили большое распространение, в частности, в качестве приемных телевизионных трубок (кинескопов) и индикаторных трубок радиолокаторов. Так как фокусирующая и отклоняющая системы в виде катушек находятся снаружи трубок, конструкция магнитных трубок проще, нежели электростатических (рис. 20.17). Электронный прожектор имеет катод, модулятор и анод. Иногда анодом является проводящий слой. В некоторых трубках между анодом и управляющим электродом есть еще экранирующий электрод, на который подается постоянное положительное напряжение в несколько сотен вольт. Питание прожектора осуществляется так же, как в электростатической трубке, но при этом не требуется регулировки анодного напряжения для целей фокусировки.

Для получения нужной яркости, цвета свечения и длительности послесвечения к люминофору добавляют активаторы. Ими обычно служит серебро, марганец или медь. Длительное послесвечение у радиолокационных трубок достигается применением меди в качестве активатора. Активация серебром обеспечивает в кинескопах среднее послесвечение.

Наиболее часто применяемые люминофоры имеют следующие свойства.

Оксид цинка дает фиолетовое или зеленое свечение и обладает коротким послесвечением, что необходимо для осциллографии. Различные смеси сернистого цинка и сернистого кадмия дают яркое свечение любого цвета, в частности белого, с послесвечением от долей микросекунды до минут. Для визуального наблюдения служат люминофоры из искусственного или естественного (минерал виллемит) кремнекислого цинка с марганцем в качестве активатора. Они имеют цвет свечения от зеленого до желто-оранжевого и небольшое послесвечение. Синефиолетовое свечение с коротким послесвечением дают экраны из вольфрамово-кислого бария, кальция, магния, кадмия, цинка и стронция (вольфраматы).

2 Задача

Тело падает с некоторой высоты. В момент падения на землю его скорость равна 30м/с.С какой высоты упало тело?

Дано: V0 = 30м/c q = 9,8 м/с2

h = ?

Решение:

Примем за точку отсчета высоты ту точку, откуда упало тело. В этой точке кинетическая энергия тела равна нулю, а потенциальная энергия равна mqh.

В момент падения тела на землю потенциальная энергия равна нулю, а кинетическая энергия равна

mV₀² / 2. Согласно закону сохранения энергии получаем : mqh.= mV₀² / 2. Отсюда :h = V₀²/2q

h = (30)²/2×9,8=45,9(м)

Ответ: 45,9(м)

Билет №28

1 Сила Ампера. Электроизмерительные приборы.

На проводник с током, находящийся в магнитном поле, действует сила, равная

F = I·L·B·sina

I - сила тока в проводнике;

B - модуль вектора индукции магнитного поля;

L - длина проводника, находящегося в магнитном поле;

a - угол между вектором магнитного поля и направлением тока в проводнике.

Силу, действующую на проводник с током в магнитном поле, называют силой Ампера.

Максимальная сила Ампера равна:

F = I·L·B

Ей соответствует a = 90.

Направление силы Ампера определяется по правилу левой руки: если левую руку расположить так, чтобы перпендикулярная составляющая вектора магнитной индукции В входила в ладонь, а четыре вытянутых пальца были направлены по направлению тока, то отогнутый на 90 градусов большой палец покажет направление силы, действующей на отрезок проводника с током, то есть силы Ампера.

Поскольку было установлено, что рамка с током, помещённая в постоянное магнитное поле, поворачивается до момента, когда нормаль к её плоскости установится вдоль линий магнитного поля, это свойство удобно использовать в устройстве электроизмерительных приборов (амперметров и вольтметров) так называемой магнитоэлектрической системы. Название "магнитоэлектрическая система" говорит о том, что магнит (постоянный, природный) окружает рамку с электрическим током, который следует оценить и на шкале показать величину измеряемого тока.

Конструкция электроизмерительного прибора.

Берут лёгкую алюминиевую рамку 2 прямоугольной формы, наматывают на неё катушку из тонкого провода. Рамку крепят на двух полуосях О и О', к которым прикреплена также стрелка прибора 4. Ось удерживается двумя тонкими спиральными пружинами 3. Силы упругости пружин, возвращающие рамку к положению равновесия в отсутствие тока, подобраны такими, чтобы были пропорциональными углу отклонения стрелки от положения равновесия. Катушку помещают между полюсами постоянного магнита М с наконечниками формы полого цилиндра. Внутри катушки располагают цилиндр 1 из мягкого железа. Такая конструкция обеспечивает радиальное направление линий магнитной индукции в области нахождения витков катушки (см рисунок). В результате при любом положении катушки силы, действующие на неё со стороны магнитного поля, максимальны и при неизменной силе тока постоянны. Векторы F и -F изображают силы, действующие на катушку состороны магнитного поля и поворачивающие её. Катушка с током будет поворачиваться до тех пор, пока силы упругости пружины не уравновесят силы Ампера, действующие на все витки катушки со стороны магнитного поля постоянного магнита.

Схема, показывающая механизм действия силы Ампера в приборе:

Увеличивая силу тока в рамке в 2 раза можно заметить, что рамка повернётся на угол, вдвое больший. Силы, действующие на рамку с током прямо пропорциональны силе тока, то есть можно, проградуировав прибор, измерять силу тока в рамке. Точно так же можно прибор настроить на измерение напряжения в цепи, если проградуировать шкалу в вольтах, причём сопротивление рамки с током должно быть выбрано очень большим по сравнению с сопротивлением участка цепи, на котором измеряем напряжение, так как вольтметр подсоединяют параллельно к потребителю тока и вольтметр не должен отводить большой ток, чтобы не нарушить условия прохождения тока по потребителю тока и не исказить показания напряжения на изучаемом участке электрической цепи.

α~I и α~U т.е. можно измерять и напряжение.

Всякий электроизмерительный прибор имеет успокоительную систему, назначение которой – уменьшить время колебания подвижной системы и указателя прибора при его работе.

У электромагнитных приборов функцию успокоителя выполняет рамка подвижной системы.

Постоянный магнит измерительного прибора изготавливается из специальных сплавов, имеющих большую величину остаточной магнитной индукции. Т.к. магнит создает сильное поле, то даже при небольших токах в обмотке возникает значительно вращающий момент, достаточный для его поворота.

Следовательно, прибор магнитоэлектрической системы отличают высокой чувствительностью и часто используют в качестве mV и mA.

К достоинствам магнитоэлектрических приборов можно отнести равномерность шкалы и малое потребление энергии.

Недостатки: чувствительность к перегрузкам. При включении прибора в сеть необходимо соблюдать полярность, обозначенную на его выходах.

Приборы электромагнитной системы

Приборы электромагнитной системы (рисунок2) работают по принципу взаимодействия стального сердечника с магнитным полем обмотки, по виткам которой течет ток. Неподвижно закрепленная на основании прибора плоская катушка I имеет обмотку из изолированного провода. Против отверстия катушки расположен стальной сердечник 2, имеющий форму лепестка и укрепленный на оси 3, связанный с указателем 6. противодействующий момент создается пружиной 4. Когда по обмотке течет ток, стальной сердечник подвижной системы намагничивается и вытягивается в катушку. Чем больше ток в обмотке, тем больше угол поворота подвижной системы.

Приборы электромагнитной системы могут работать как в цепи постоянного тока, так и в цепи переменного. Успокоители подвижной системы выполняются чаще всего из алюминиевого сектора 5, перемещающегося на небольшом расстоянии возле постоянных магнитов 6. Когда подвижная система поворачи вается, в секторе возникают вихревые токи, препятствующие его движению

Рисунок 2

Приборы электромагнитной системы имеют неравномерную шкалу, в начале шкалы расстояние между делениями меньше, чем не среднем участке. У некоторых приборов одно из начальных делений шкалы отмечено точкой. Это означает, что начиная с данного деления прибор дает показания, соответствующие его классу точности.

Вращающий момент пропорционален квадрату тока, т.е. магнитные поля катушки и сердечника создаются одним и тем же измеряемым током, протекающим по катушке

α~I² и α~U²

Последнее выражение показывает, что угол отклонения стрелки пропорционален квадрату тока и напряжения. Шкала прибора квадратичная, сжатая вначале. Т.к. стальной сердечник обладает остаточной магнитной индукцией, приборы электромагнитной системы имеют более низкий класс точности, чем приборы магнитоэлектрические.

К достоинствам приборов электромагнитной системы можно отнести их простоту, надежность, устойчивость к перегрузкам, возможность использовать в цепях переменного и постоянного токов.

Недостатками являются неравномерность шкалы, большая потребляемая мощность, влияние внешних магнитных полей на точность показаний.

2 Задача

Луч света падает на поверхность воды под углом 40°. Под каким углом должен упасть луч на поверхность стекла, чтобы угол преломления оказался тем же, что и в первом случае?

Дано: ∠α = 40°; n воды = 1,33; ncт = 1,6; ∠β1 = ‹β2; ∠α2 _- ?

Решение:

Среда 1 – вода : n₁ = sinα₁ / sinβ₁

Среда 2 – стекло : n₂ = sinα₂ / sinβ₂

По условию задачи ∠β₁ = ∠β₂ , значит , sin β₁₌ sin β_2. Из первой формулы : sin β₁ = sinα₁/n₁

Аналогично sinβ₂= sinα₂/n₂

Приравнивая оба выражения, получаем : sinα₁/n₁ = sinα₂/n₂

Отсюда находим : sin α₂ =n₂× sinα₁/n₁; sinα₂ = 1,6×sin40° / 1,33 = 0,77

По таблице синусов находим : ∠α= 50°.

Ответ: ∠α= 50°.

Билет №29

1 Переменный электрический ток и его параметры. Модель генератора переменного тока.

Современная электротехника почти полностью построена на применении переменного тока. Широкое использование переменного тока объясняется рядом преимуществ:

- возможность сравнительно просто с помощью трансформаторов получать различные значения напряжения переменного тока;

- эффективность непосредственного применения переменного тока высокой частоты в целом ряде технологических процессов (индукционная закалка металлов, сушка древесины и т.д.);

- относительная простота решения проблемы передачи электроэнергии на большие расстояния.

Переменным называется ток, периодически изменяющий свое направление и величину, причем среднее значение этого тока за период равно нулю. На рисунке 1 видно, что через определенный промежуток времени Т, называемый периодом изменения тока повторяются.

i

t

T

Рисунок 1 – Период переменного тока

Переменный ток

Как мы уже знаем, электрический ток бывает постоянным и переменным. Но широко применяется только переменный ток. Это обусловлено тем, что напряжение и силу переменного тока можно преобразовывать практически без потерь энергии. Переменный ток получают при помощи генераторов переменного тока с использованием явлений электромагнитной индукции. На рис. 8 изображена примитивная установка для выработки переменного тока.

Рис. 8. Простейшая установка для выработки переменного электрического тока

Принцип действия установки прост. Проволочная рамка вращается в однородном магнитном поле с постоянной скоростью. Своими концами рамка закреплена на кольцах, вращающихся вместе с ней. К кольцам плотно прилегают пружины, выполняющие роль контактов. Через поверхность рамки непрерывно будет протекать изменяющийся магнитный поток, но поток, создаваемый электромагнитом, останется постоянным. В связи с этим в рамке возникнет ЭДС индукции. Для того чтобы определить, изменяется ли магнитный поток, проходящий по поверхности рамки, нужно всего лишь сравнить положение рамки в определенные периоды времени. Для этого нужно внимательно посмотреть на рис. 9.

Рис. 9. Изменения положения рамки в разные периоды времени

Точкой отсчета будет положение рамки, показанное на рис. 9, а. В этот момент плоскость рамки перпендикулярна к магнитным линиям, и магнитный поток будет иметь максимальное значение. Параллельно магнитным линиям рамка встанет через четверть периода. Магнитный поток при этом станет равным нулю, потому что ни одна магнитная линия не проходит через поверхность рамки. Чтобы определить ЭДС индукции, нужно знать не величину потока, а скорость его изменения. В точке отсчета ЭДС индукции равна нулю, а в третьем (рис. 9, в) — максимальному значению. Исходя из положений рамки, можно увидеть, что ЭДС индукции меняет и значение, и знак. Таким образом, она является переменной (см. график на рис. 9).

Если рамка имеет только активное сопротивление, то ток, который возникает в контуре под действием ЭДС индукции, с течением времени будет меняться, как и сама ЭДС. Такой ток называется переменным синусоидальным током. Периодом переменного тока называется отрезок времени, в течение которого ток выполняет одно полное колебание (эту единицу обозначают буквой Т). Число полных колебаний за 1 с называется частотой тока и обозначается буквой f. Частота измеряется в герцах (Гц). В промышленности и быту большинства стран используют переменный ток с частотой 50 Гц.

Длительность периода измеряется в секундах. Число периодов в секунду называется частотой, следовательно, частота f=1/T. Частота измеряется в Герцах (Гц)=1Гц=1/с. Частота тока в электроэнергетических установках стандартизирована. В энергосистемах Росси и многих других стран промышленная частота ЭДС (тока) равна 50 Гц .

В электрооборудовании промышленной техники (в том числе и боевой) для уменьшения веса оборудования и получения высоких частот вращения электродвигателей применяются источники повышенной частоты (400, 500, 800Гц).

Значение переменной электрической величины в какой-нибудь момент времени называется, мгновенным значением и ее обозначают малыми буквами i, u, e .

ω=2πf,

где f- угловая частота.

Наибольшее из мгновенных значений ЭДС, напряжение, тока имеющее место в течение периода, называется амплитудным (Еm, Um, Im).

Для расчета цепей переменного тока пользуются понятием действующего значения переменного тока (Е, U).

Действующее значение переменного тока равно значению такого эквивалентного постоянного тока, который, проходя через то же сопротивление, что и переменный ток, выделяет в нем за период переменного тока тоже количество тепла.

Действующее значение обозначают прописными буквами, то есть ток I, напряжение U, ЭДС – Е. На шкалах измерительных приборов наносят действующие значения.

2, аналогично U=Um/√2, E=Em/√2,

Стадии измерения переменной величины называют ФАЗОЙ.

е₁ = Е_msin · (ωt+ψ₁)

е₂ = Е_msin · (ωt+ψ₂)

В этих выражениях угол (ωt + ψ) называется фазным углом или фазой. Углы ψ₁ и ψ₂, определяющие значение ЭДС в начальный момент времени (t = 0), называются начальными фазами.

Разность начальных фаз двух синусоидальных величин называется углом сдвига фаз или сдвигом фаз (рисунок 2)

φ = ψ₁ - ψ₂

e₁ e₂

ωt

Ψ₂

Ψ₁

φ

Рисунок 2 - Временная диаграмма е₁ и е₂

Величина, у которой начало периода наступает раньше, чем у другой, считается опережающей, в та у которой начало периода, наступает позже отстающей по фазе (рисунок 2). На рисунке2 е₁ опережает е₂. А при совпадении фаз у двух синусоидальных величин φ = ψ₁ - ψ₂=0.

Векторное изображение синусоидальных величин

При расчете электрических цепей переменного тока пользуются простым способом графического изображения синусоидальных величин с помощью векторов.

Длина вектора в определенном масштабе равна значению амплитуды, или действующего значения переменной величины. Угол между вектором и положительным направлением оси абсцисс в начальный момент равен начальной фазе.

2 Задача

Газ находится в сосуде под давлением 2.5 ×10⁴ Па. При сообщении газу 1,25 × 10⁵ Дж теплоты он изобарно расширился , и его объем увеличился на 2 м³. На сколько изменилась его внутренняя энергия?

Дано: р. = 2.5 ×104 Па.=const; Q = 1,25 × 105 Дж; ∆V = 2 м3

Решение: Согласно первому закону термодинамики для изобарного процесса (р = const): Q = ∆V + A'. Отсюда : ∆U = Q - A'. Находим работу газа : A' = р × ∆V Тогда: ∆U = 1,25 × 105 - 2.5 ×104 = 7,5 × 104(Дж) Ответ: ∆U = 7,5 × 104(Дж)

Билет №30

1 Переменный электрический ток. Конденсатор в цепи переменного тока.

Переменным называется ток, периодически изменяющий свое направление и величину, причем среднее значение этого тока за период равно нулю. На рисунке 1 видно, что через определенный промежуток времени Т, называемый периодом изменения тока повторяются.

i

t

T

Рисунок 1 – Период переменного тока