- •Потенциальная энергия. Закон сохранения энергии.
- •Закон сохранения энергии.
- •Момент инерции. Кинетическая энергия вращения тела Момент инерции
- •Теорема Гюйгенса-Штейнера
- •Момент силы. Основной закон вращательного движения.
- •Момент импульса и закон его сохранения
- •Основные положения молекулярно -кинетической теории (mkt)
- •Модель идеального газа. Уравнение Менделеева - Клапейрона.
- •Обратимые и необратимые процессы.
- •Распределение молекул по скоростям (закон Максвелла).
- •17.Опытная проверка закона Максвелла.
- •Барометрическая формула Распределение Больцмана.
- •Явления переноса. Диффузия. Закон Фика. Коэффициент диффузии.
- •Теплопроводность. Закон Фурье. Коэффициент теплопроводности
- •Внутреннее трение. Закон Ньютона. Коэффициент вязкости.
- •Свойства жидкостей. Поверхностное натяжение в жидкостях.
- •Капиллярные явления.
- •Внутренняя энергия тел. Количество теплоты.
- •28)Адиабатический процесс. Уравнение Пуассона.
- •29)Классическая теория теплоемкости и ее недостатки. Теплоемкость
- •30) Круговые процессы. Цикл Карно. Кпд цикла Карно.
- •31)Второй закон термодинамики. Энтропия и её свойства. Третий закон термодинамики.
- •Следствия Недостижимость абсолютного нуля температур
- •Поведение термодинамических коэффициентов
- •32)Энтропия и вероятность.
- •33)Взаимодействие электрических зарядов. Закон Кулона.
- •34)Электрическое поле. Напряженность поля. Электрическое смещение. Теорема Гаусса.
- •Сила, с которой действует электромагнитное поле на заряженные частицы
- •Уравнения Максвелла
- •35)Работа сил электрического поля. Потенциал и разность потенциалов.
- •Взаимодействие электрических зарядов. Закон Кулона. Системы зарядов.
- •Электрическое поле. Напряженность поля. Электрическое смещение. Теорема Гаусса.
- •Работа сил электрического поля. Потенциал и разность потенциалов. Циркуляция вектора напряженности электростатического поля
- •Связь между потенциалом и напряженностью. Потенциал заряженного проводника.
- •Электроемкость уединенного проводника. Конденсаторы. Электрическая энергия заряженного проводника и диэлектрического поля. Электрическая емкость уединенного проводника
- •Энергия системы зарядов, уединенного проводника и конденсатора. Энергия электростатического поля
- •Сила взаимодействия между обкладками плоского конденсатора.
- •Диэлектрики в электрическом поле. Поляризуемость диэлектриков. Диэлектрическая проницаемость среды.
- •Электрическое поле в проводниках. Понятие о токе проводимости, плотность тока и сила тока. Сторонние силы.
- •Сторонние силы. Электродвижущая сила и напряжение
- •41. Дифференциальная форма закона Ома. Правила Кирхгофа.
- •42. Закон Био-Савара-Лапласа и его приложения.
- •43. Движение заряженных частиц (токов) в магнитном поле. Формула Лоренца для силы, действующей на заряд со стороны электрического и магнитного полей. Действие магнитного поля на движущийся заряд
- •Движение заряженных частиц в магнитном поле
- •44. Электромагнитная индукция. Самоиндукция.
- •45. Энергия магнитного поля тока
- •46. Принцип Гюйгенса. Представление о световых лучах. Законы отражения и преломления света. Полное внутреннее отражение.
- •47. Интерференция света. Условия максимума и минимума интенсивности света при наложении когерентных волн. Интерференция от двух источников.
- •Интерференция света
- •48. Метод зон Френеля. Дифракция Френеля от круглого отверстия.
- •Дифракция Фраунгофера от щели. Дифракция Фраунгофера на одной щели
- •Дифракция от дифракционной решетки. Дифракция Фраунгофера на дифракционной решетке
- •Пространственная дифракционная решетка. Формула Вульфа-Брегга. Пространственная решетка. Рассеяние света
- •§ 182. Дифракция на пространственной решетке. Формула Вульфа — Брэггов
- •Дисперсия света. Дисперсия света
- •Поглощение света. Рассеяние света.
- •Рассеяние света.
- •54.Поляризация света. Поляризаторы. Поляризация света при отражении от поверхности сред. Закон Брюстера. Естественный и поляризованный свет
- •§ 191. Поляризация света при отражении и преломлении на границе двух диэлектриков
- •55. Поляризация света. Двойное лучепреломление. Призма Николя. Двойное лучепреломление
- •Поляризационные призмы и поляроиды
- •Вращение плоскости поляризации. Вращение плоскости поляризации
- •57.Фотоэффект. Законы внешнего фотоэффекта
- •Модель атома по Бору. Постулаты Бора.
- •Постулаты Бора
- •Волны де Бройля.
- •Соотношение неопределенностей Гейзенберга.
- •Энергетические уровни атома водорода, переходы между уровнями.
- •Законы взаимопревращений частиц, ядерные реакции, дефект масс. Дефект массы
- •Ядерные реакции и их основные типы
- •Строение ядер, ядерные силы, устойчивые и неустойчивые ядра. Размер, состав и заряд атомного ядра
- •Ядерные силы
- •Правила смещения
- •Гамма-излучение и его свойства
Сила взаимодействия между обкладками плоского конденсатора.
Энергия плоского конденсатора
- величина эл. энергии, запасенной между обкладками конденсатора.
Плотность энергии электростатического поля
Здесь обычно пользуются понятием количество энергии в единице объема или плотность энергии:
.
Силы взаимодействия между обкладками конденсатора. Пластины конденсатора заряжены разноименно, значит они притягиваются друг к другу. Для конденсатора:
, .
Поскольку между обкладками конденсатора действует сила притяжения, то во избежании нарушения геометрического пространства между обкладками помещают твердое непроводящее тело, так называемый диэлектрик.
Диэлектрики в электрическом поле. Поляризуемость диэлектриков. Диэлектрическая проницаемость среды.
Диэлектрик состоит из атомов и молекул. Так как положительный заряд всех ядер молекулы равен суммарному заряду электронов, то молекула в целом электрически нейтральна. Если заменить положительные заряды ядер молекул суммарным зарядом + Q, находящимся в центре «тяжести» положительных зарядов, а заряд всех электронов — суммарным отрицательным зарядом – Q, находящимся в центре «тяжести» отрицательных зарядов, то молекулу можно рассматривать как электрический диполь с электрическим моментом, определяемым формулой.
Первую группу диэлектриков (N2, Н2, О2, СО2, СН4, ...) составляют вещества, молекулы которых имеют симметричное строение, т. е. центры «тяжести» положительных и отрицательных зарядов в отсутствие внешнего электрического поля совпадают и, следовательно, дипольный момент молекулы р равен нулю. Молекулы таких диэлектриков называются неполярными. Под действием внешнего электрического поля заряды неполярных молекул смещаются в противоположные стороны (положительные по полю, отрицательные против поля) и молекула приобретает дипольный момент.
Вторую группу диэлектриков (H2O, NН3, SO2, CO,...) составляют вещества, молекулы которых имеют асимметричное строение, т. е. центры «тяжести» положительных и отрицательных зарядов не совпадают. Эти молекулы в отсутствие внешнего электрического поля обладают дипольным моментом. Молекулы таких диэлектриков называются полярными. При отсутствии внешнего поля дипольные моменты полярных молекул вследствие теплового движения ориентированы в пространстве хаотично и их результирующий момент равен нулю. Если такой диэлектрик поместить во внешнее поле, то силы этого поля будут стремиться повернуть диполи вдоль поля и возникает отличный от нуля результирующий момент.
Третью группу диэлектриков (NaCl, KCl, КВr, ...) составляют вещества, молекулы которых имеют ионное строение. Ионные кристаллы представляют собой пространственные решетки с правильным чередованием ионов разных знаков. При наложении на ионный кристалл электрического поля происходит некоторая деформация кристаллической решетки или относительное смещение подрешеток, приводящее к возникновению дипольных моментов.
Внесение всех трех групп диэлектриков во внешнее электрическое поле приводит к возникновению отличного от нуля результирующего электрического момента диэлектрика или к поляризации диэлектрика. Поляризацией диэлектрика - процесс ориентации диполей или появления под воздействием внешнего электрического поля ориентированных по полю диполей.
трем группам диэлектриков различают три вида поляризации:
электронная, или деформационная, поляризация диэлектрика с неполярными молекулами, заключающаяся в возникновении у атомов индуцированного дипольного момента за счет деформации электронных орбит;
ориентационная, или дипольная, поляризация диэлектрика с полярными молекулами, заключающаяся в ориентации имеющихся дипольных моментов молекул по полю. Тепловое движение препятствует полной ориентации молекул, но в результате совместного действия обоих факторов (электрическое поле и тепловое движение) возникает преимущественная ориентация дипольных моментов молекул по полю. Эта ориентация тем сильнее, чем больше напряженность электрического поля и ниже температура; ионная поляризация диэлектриков с ионными кристаллическими решетками, заключающаяся в смещении подрешетки положительных ионов вдоль поля, а отрицательных — против поля, приводящем к возникновению дипольных моментов. Поляризованность. Напряженность поля в диэлектрике
При помещении диэлектрика во внешнее электрическое поле он поляризуется, т. е. приобретает отличный от нуля дипольный момент где рi — дипольный момент одной молекулы. Для количественного описания поляризации диэлектрика пользуются векторной величиной — поляризованностью, определяемой как дипольный момент единицы объема диэлектрика:
Для большого класса диэлектриков поляризованность Р линейно зависит от напряженности поля Е. Если диэлектрик изотропный и Е не слишком велико, то
где — диэлектрическая восприимчивость вещества, характеризующая свойства диэлектрика; – величина безразмерная; притом всегда > 0 и для большинства диэлектриков (твердых и жидких) составляет несколько единиц (хотя, например, для спирта 25, для воды =80).
Для установления количественных закономерностей поля в диэлектрике внесем в однородное внешнее электрическое поле Е0 (создается двумя бесконечными параллельными разноименно заряженными плоскостями) пластинку из однородного диэлектрика, расположив ее так, как показано на рис. 135. Под действием поля диэлектрик поляризуется, происходит смещение зарядов: положительные смещаются по полю, отрицательные — против поля. В результате этого на правой грани диэлектрика, обращенного к отрицательной плоскости, будет избыток положительного заряда с поверхностной плотностью +', на левой — отрицательного заряда с поверхностной плотностью –'. Эти нескомпенсированные заряды, появляющиеся в результате поляризации диэлектрика, называются связанными. Так как их поверхностная плотность ' меньше плотности свободных зарядов плоскостей, то не все поле Е компенсируется полем зарядов диэлектрика: часть линий напряженности пройдет сквозь диэлектрик, другая же часть — обрывается на связанных зарядах. Поляризация диэлектрика вызывает уменьшение в нем поля по сравнению с первоначальным внешним полем. Вне диэлектрика Е=Е0.
Появление связанных зарядов приводит к возникновению дополнительного электрического поля Е' (поля, создаваемого связанными зарядами), которое направлено против внешнего поля Е0 (поля, создаваемого свободными зарядами) и ослабляет его. Результирующее поле внутри диэлектрика
Поле Е'='/0 (поле, созданное двумя бесконечными заряженными плоскостями
Определим поверхностную плотность связанных зарядов '. Полный дипольный момент пластинки диэлектрика pV =PV = PSd, где S — площадь грани пластинки, d — ее толщина. Полный дипольный момент, равен произведению связанного заряда каждой грани Q' =' S на расстояние d между ними, т. е. рV = ' Sd. Таким образом, PSd= ' Sd, или
поверхностная плотность связанных зарядов ' равна поляризованности Р. Получим
откуда напряженность результирующего поля внутри диэлектрика равна
Безразмерная величина
называется диэлектрической проницаемостью среды. показывает, во сколько раз поле ослабляется диэлектриком, и характеризует количественно свойство диэлектрика поляризоваться в электрическом поле.