Законом инерции


НазваниеЗаконом инерции
страница3/6
Дата публикации29.03.2013
Размер0.59 Mb.
ТипЗакон
userdocs.ru > Физика > Закон
1   2   3   4   5   6

Потенциал явл.энергетической хар-кой поля.Он численно равен работе,кот надо затратить против сил эл поля при перенесении единичного положительного точечного заряда из -ти в данную точку поля.Ед-ца измерения потенциала - вольт.

Когда поле образовано несколькими произвольно расположенными зарядами,потенциал его в данной точке равен алгебраич сумме потенциалов,создаваемых каждым зарядом в отдельности.Эл поле характеризуется двумя физ величинами: напряженностью (силовая хар-ка) и потенциалом (энергетическая хар-ка).Выясним как они связаны между собой.Пусть положительный заряд q перемещается силой эл поля с эквипотенциальной поверхности,имеющей потенциал ,на близко расположенную эквипотенциальную пов-сть,имеющую потенциал .Напряженность поля Е на всем малом пути dx можно считать постоянной. Тогда работа перемещения dA=qEdx.С др стороны dA=qdφ. Из этих ур-ний получаем .Знак минус обусловлен тем,что напряженность поля направлена в сторону убывания потенциала,тогда как градиент потенциала направлен в сторону возрастания потенциала.

19.Свойства проводников в электростатическом поле

Проводники-это тела,в кот имеются свободные носители заряда,т.е. заряженные частицы, кот могут свободно перемещаться внутри этого тела.Электростатическое поле-эл.поле, образованное неподвижными эл зарядами. Для формальной теории электричества достаточно определить идеальный проводник как такое тело,в кот собственные эл заряды (свободные электроны) могут двигаться с конечной скоростью при сколь угодно малом значении напряженности поля внутри проводника. Из определения идеального проводника непосредственно следует условие существования электростатического поля,а именно,электростатическое поле в пространстве, в кот имеются проводники,возможно лишь при равенстве нулю напряженности поля во всех внутренних точках проводника.Физически это означает следующее:при внесении проводника в электростатическое поле оно перестанет быть электростатическим; под действием сил поля по проводнику начнут двигаться заряды. Движение зарядов в проводнике можно рассматривать как перераспределение положительных и отрицательных зарядов (ранее взаимно компенсировавших друг друга во всех точках нейтрального проводника),при кот положительные заряды движутся в направлении поля,а отрицательные — в направлении, противоположном направлению поля. В рез-те такого перемещения на части внешней пов-ти проводника,обращенной к положительным истокам эл поля,будут скапливаться(индуцироваться)отрицательные заряды,на противоположной — положительные. Эти индуцированные заряды образуют внутри проводника собственное эл поле, кот направлено против внешнего поля.

20.Свойства диэлектриков в электростатическом поле

Св-ва диэлектриков проще всего описать,используя модель диполя-систему 2ух разноименных зарядов, находящихся на небольшом расстоянии друг от друга.Под действием внешнего эл поля диполи в в-ве поворачиваются,если они уже существовали,или образуются новые диполи.В рез-те под действием внешнего эл поля диполи выстраиваются так,что образуют структуру,эл поле кот направлено против внешнего эл поля.На рисунке показано такое выстраивание диполей в плоской пластине,где внутри пластины заряды диполей компенсируются,а на ее 2ух поверхностях образуются заряды противоположных знаков. Такое явление называется поляризацией диэлектрика(явление возникновения на противоп.сторонах диалектрика связанных зарядов противоположного знака при внесении диалектрика во внешнее электрическое поле..

Физическая величина, которая показывает, во сколько раз электрическое поле внутри диэлектрика меньше, чем электрическое поле в вакууме(если граница диалектрика перпендикулярна внешнему электрич.полю) при прочих равных условиях (то есть при неизменной системе свободных зарядов, задающих внешнее электрическое поле), получила название диэлектрической проницаемости диэлектрика.

21.Условия сущ.эл.тока.законы Ома,Джоуля-Ленца,Кирхгофа

Электр.ток-упорядоченное(направленное)движение зваряженных частиц.Для появления и сущ.эл.тока необходимо наличие:свободных носителей тока,источника электрич.энергии.Эл ток наз.постоянным,если движение носителей тока стационарно( скорость движенияне изменяется со временем).За направление тока принимают направление движения положительно электрически заряженных частиц.В металлах направление тока противоположно направлению дрейфв электронов.Закон Ома для однородного участа цепи:сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и обратно пропорциональна его сопротивлению..^ Закон Ома для неоднородного участка цепи.I= (на неоднородном участке цепи действуют как электрические, так и сторонние силы. Закон Ома для полной(замкнутой)цепи(Сила тока в замкнутой цепи прямо пропорциональна величине электродвижущей силы источника тока и обратно пропорциональна полному сопротивлению цепи,равному сумме сопротивлений внешней и внутренней цепи: .^ Короткое замыкание-явление,возникающее при замыкании концов участка цепи проводником с предельно малым сопротивление R<< r.Закон Ома для полной цепи в данном случае равно Iк.з.= . ^ Закон Джоуля-Ленца:кол-во теплоты,выделяемое проводником с током,равно произведению квадрата силы тока,сопротивления проводника и времени Q При решении задач на правила Кирхгофа используются термины: Узел(точка,где сходятся не менее трех проводников). Ветвь(участок цепи между двумя узлами).Контур(замкнутый участок цепи из нескольких последовательных ветыей).

Первое правило Кирхгофа.Алгебраическая сумма токов,сходящихся в узле,равна нулю: .^ Второе правило:в любом замкнутом контуре сумма падений напряжения на сопротивлениях равна алгебраической сумме ЭДС в этом контуре:(Уравнений на основе правил Кирхгофа составляется столько,сколько сопротивлений(резисторов) в контуре.

22.Сопротивление проводников.Причина его изменений.

Электрическое сопротивление проводника-физ.вел.,которая показывает,как данный проводник препятствует прохождению тока через него.Единица измерения в СИ-1Ом.

Высокая электропроводность металлов связана с тем, что в них имеется большое количество носителей тока — электронов проводимости, образующихся из валентных электронов атомов металла, которые не принадлежат определённому атому. Электрический ток в металле возникает под действием внешнего электрического поля, которое вызывает упорядоченное движение электронов. Движущиеся под действием поля электроны рассеиваются на неоднородностях ионной решётки (на примесях, дефектах решётки, а также нарушениях периодической структуры, связанной с тепловыми колебаниями ионов). При этом электроны теряют импульс, а энергия их движения преобразуются во внутреннюю энергию кристаллической решётки, что и приводит к нагреванию проводника при прохождении по нему электрического тока.В других средах (полупроводниках, диэлектриках, электролитах, неполярных жидкостях, газах и т. д.) в зависимости от природы носителей заряда физическая причина сопротивления может быть иной. Линейная зависимость, выраженная законом Ома, соблюдается не во всех случаях. Сопротивление проводника при прочих равных условиях зависит от его геометрии и от удельного электрического сопротивления материала, из которого он состоит.Сопротивление однородного проводника постоянного сечения зависит от свойств вещества проводника, его длины, сечения и вычисляется по формуле:,где ρ — удельное сопротивление вещества проводника, l — длина проводника, а S — площадь сечения. Сопротивление однородного проводника также зависит от температуры. Удельное сопротивление — скал физ. Вел., численно равная сопротивлению однородного цилиндрического проводника единичной длины и единичной площади.Сопротивление металлов снижается при понижении температуры; при температурах порядка нескольких кельвинов сопротивление большинства металлов и сплавов стремится или становится равным нулю (эффект сверхпроводимости — свойство некоторых материалов обладать строго нулевым электрическим сопротивлением при достижении ими температуры ниже определённого значения (критическая температура(для большинства металлов критическая температура лежит в интервале 1-20К).). Напротив, сопротивление полупроводников и изоляторов при снижении температуры растёт. Сопротивление также меняется по мере увеличения тока/напряжения, протекающего через проводник/полупроводник.

23.Электрический ток в жидкостях.Методы повышения проводимости жидкости.

Жидкости по степени электропроводности делятся на: диэлектрики (дистиллированная вода), проводники (электролиты), полупроводники (расплавленный селен).Электролит-жидкий проводник, в котором подвижными носителями зарядов явл.только ионы.Степень диссоциации-число,показ.,какую часть всех молекул растворенного вещества составляют молекулы,распавшиеся на ионы.Электролиз-процесс выделения на электродах вещества,связанный с окислительно-восстановительными реакциями при прохождении тока в растворах электролитов.Положительный электрод-анод,отрицательный-катод. Закон электролиза был экспериментально установлен английским физиком М. Фарадеем в 1833 году.Первый закон Фарадея.Масса вещества,выделяющегося при электролизе,прямо пропорциональна количеству электричества,протекшего через раствор: m = kQ = kIt,где I-сила тока,t-время пропускания тока,k-электрохимический эквивалент вещества.Второй закон Фрадея:масса выделяющегося на электроде вещества прямо пропорциональна молярной массе этого вещества и обратно пропорциональна его авлентности.,где n-валентность атома,М-моряная масса вещества,-постоянная Авогадро.Электрохимический эквивалент вещества измеряется массой вещества,выделяющегося на электроде при прохождении через электролит единичного заряда.Для повышения проводимости жидкости служит нагревание и добавление в жидкость примесей.

24.Электрический ток в газах при различных напряженностях электрического поля.

Под действием внешнего электрического поля ионы обоих знаков и электроны движутся в направлении действия сил электрического поля: положительные ионы к катоду, отрицательные ионы и электроны - к аноду. Т.е. электрический ток в газах - это упорядоченное движение ионов и электронов под действием электрического поля. При нормальных условиях газы состоят из нейтральных молекул, а поэтому являются диэлектриками. Так как для получения электрического тока необходимо наличие заряженных частиц, то молекулы газа следует ионизировать. Для ионизации молекул необходимо затратить энергию - энергию ионизации(энергия,необходимая для выбивания из молекул(атома)одного электрона из кристаллической решетки).Несамостоятельный газовый разряд-разряд,кот.происходит только под действием постороннего ионизатора.Самостоятельный газовый разряд-разряд в газе,кот.может происходить без воздействия постороннего ионизатора.( свободный электрон под действием поля набирает ускорение. В случае если напряженность поля достаточна, частица при своём свободном пробеге настолько сильно увеличивает энергию, что при столкновении с молекулой сразу же ионизует ее).Различают следующие типы самостоятельного газового разряда:1)тлеющий(происходит в разряженном газе,сопровождается свечением).2)искровой(происходт при высоком напряжении,достаточном для образования лавинного пробоя- электрический пробой в диэлектриках и полупроводниках, связанный с тем, что в сильном электрическом поле носители заряда могут приобретать энергию, достаточную для ударной ионизации атомов или молекул материала.).3)дуговой(возникает при уменьшении расстояния между электродами).4)коронный(происходит в газе,когда ударная ионизация возникает не во всем пространстве,занятом поле,а лишьвблизи электодов или проводов,где напрженность поля наиболее высокая). При увеличении напряжения между электродами скорость направленного движения электронов и ионов возрастает, поэтому большая часть заряженных частиц достигает электродов, а, следовательно возрастает сила тока. При увеличении анодного напряжения ток возрастает до некоторого максимального значения, называемого током насыщения. Причиной установления тока насыщения является полное прекращение процесса рекомбинации.

25.Электрический ток в вакууме.Методы регулирования.

Полный вакуум-идеальный изоляторЭлектрич.ток в вакууме-направленный поток электронов между двумя электродами(от катода к аноду).Для того,чтобы в вакууме был ток,туда необходимо подать заряд.Наличие электронов обусловлено электронной эмиссией с поверхности электрода.Электронную эмиссиию обуславливают несколько факторов:1)бомбардировка катода положительными ионами(ионно-электронная эмиссия),2)испускание электронов с поверхности достаточно нагретого металлического катода(термоэлектронная эмиссия),3)воздействие на поверхность металла электромагнитного излусения(фотоэлектронная эмиссия),4)бомбардировка металла быстрыми электронами(вторичная электронная эмиссия).

26.Термоэлектрические явления на спаях проводников.Термопара и ее работа.

ТЕРМОЭЛЕКТРИ́ЧЕСКИЕ ЯВЛЕ́НИЯ, явления прямого преобразования теплоты в электричество в твердых или жидких проводниках, а также обратные явления прямого нагревания и охлаждения спаев двух проводников проходящим током. Обусловлены связью между тепловыми и электрическими процессами в проводниках (полупроводниках). К термоэлектрическим явлениям относятся термоэлектрический эффект Зеебека и электротермические эффекты — эффект Пельтье и эффект Томсона. Эффект Зеебека состоит в том, что в замкнутой цепи, состоящей из разнородных проводников, возникает электродвижущая сила (термоЭДС), если места контактов поддерживают при разных температурах. Характеризуется коэффициентом aТ — дифференциальным коэффициентом термоЭДС. Эффект Пельтье является эффектом, обратным явлению Зеебека: при протекании тока в цепи из различных проводников в местах контактов, в дополнение к теплоте Джоуля, выделяется или поглощается, в зависимости от направления тока, некоторое количество теплоты Qп, пропорциональное протекающему через контакт количеству электричества (то есть силе тока I и времени t), и П — коэффициенту Пельтье. Эффект Томсона заключается в выделении дополнительного количества тепла Qт в однородном проводнике при одновременном действии проходящего тока и градиента температур. Количество выделенного тепла пропорционально коэффициенту Томсона .Термопары широко применяют для измерения температуры различных объектов, а также в автоматизированных системах управления и контроля. Измерение температур с помощью термопар получило широкое распространение из-за надежной конструкции датчика, возможности работать в широком диапазоне температур и дешевизны. Широкому применению термопары обязаны в первую очередь своей простоте, удобству монтажа, возможности измерения локальной температуры. Они гораздо более линейны, чем многие другие датчики, а их нелинейность на сегодняшний день хорошо изучена и описана в специальной литературе. К числу достоинств термопар относятся также малая инерционность, возможность измерения малых разностей температур. Термопары незаменимы при измерении высоких температур (вплоть до 2200°С) в агрессивных средах. Термопары могут обеспечивать высокую точность измерения температуры на уровне ±0,01°С. Они вырабатывают на выходе термоЭДС в диапазоне от микровольт до милливольт, однако требуют стабильного усиления для последующей обработки. Термопары относятся к классу термоэлектрических преобразователей, принцип действия которых основан на явлении Зеебека: если спаи двух разнородных металлов, образующих замкнутую электрическую цепь, имеют неодинаковую температуру (Т не равно Т2), то в цепи протекает электрический ток (рис. 1). Изменение знака у разности температур спаев сопровождается изменением направления тока.

Таким образом, термопара может образовывать устройство (или его часть), использующее термоэлектрический эффект для измерения температуры. В сочетании с электроизмерительным прибором термопара образует термоэлектрический термометр. Измерительный прибор или электронную измерительную систему подключают либо к концам термоэлектродов , либо в разрыв одного из них Подключение термопары к измерительному прибору. В местах подключения проводников термопары к измерительной системе возникают дополнительные термоЭДС. В результате их действия на вход измерительной системы фактически поступает сумма сигналов от рабочей термопары и от «термопар», возникших в местах подключения. Существуют различные способы избежать этого эффекта. Самым очевидным из них является поддержание температуры холодного спая постоянной.


Рис1


27.Понятие проводников и механизмов их проводимости.

Проводники – вещества, пропускающие электрический ток, то есть имеющие низкое сопротивление.Существуют два основных типа проводников:1. Металлические. 2. Ионные.1. В металлических проводниках ток переносят электроны, само вещество ток не затрагивает (при небольших значениях). Этот вид проводимости наблюдается в твердых и жидких (расплавленных) металлах и полупроводниках.2. В ионных проводниках ток переносят положительно и отрицательно заряженные ионы (катионы и анионы соответственно). Этот вид проводимости меняет состав вещества, вызывая химические реакции (к примеру, появление отложений на электродах). Такой тип проводимости характерен для некоторых жидкостей (солей), растворенных солей, солевых растворов и ионизированного газа (плазмы).Плазмы – отдельная категория, здесь один переносчик зарядов – электроны, а второй – положительно заряженные частицы газа. Обе составляющие двигаются в электрическом поле.

28. Дырочно-электронный переход в полупроводниках
1   2   3   4   5   6

Похожие:

Законом инерции iconМетодические указания к лабораторной работе №2 определение момента инерции физического
Цель работы: определить момент инерции физического маятника и исследовать зависимость момента инерции от положения центра масс маятника...
Законом инерции iconОтчет По лабораторной работе № м-2 Определение момента инерции
Чему равны моменты инерции материальной точки массой m, сплошного цилиндра и диска, вычисленные относительно оси симметрии, проходящей...
Законом инерции iconЛабораторная работа №3 исследование зависимости момента инерции системы от расспределения масс
Цель работы: проверить характер зависимости момента инерции вращающейся системы от распределения в ней масс
Законом инерции iconРеспублики казахстан
Законом рк от 22. 07. 11 г. №478-iv; внесены изменения в соответствии с Законом рк от 17. 02. 12 г. №564-iv (см стар ред.); Законом...
Законом инерции iconЭту энциклопедию в полном варианте можно просмотреть на сайте
Весь текст, содержавшийся здесь защищен законом об авторских правах, и основана на информации, которая также защищена законом об...
Законом инерции iconВычисление главных центральных моментов инерции с использованием элементов программирования
При изучении технической механики приходится производить сложные, трудоемкие расчеты на прочность, жесткость и устойчивость. Облегчить...
Законом инерции icon1«Закон не может быть законом, если за ним нет силы, могущей принудить»(Джеймс Абрам Гарфилд)
Сказывание Абрама Гарфилда, президента США в 1881году, о том, что «закон не может быть законом, если за ним нет силы, могущей принудить»...
Законом инерции iconДля того чтобы сохранить положение оси вращения твердого тела с течением...
Главными осями инерции шара являются любые три взаимно перпендикулярные оси, проходящие через центр масс
Законом инерции iconВнесен Правительством Российской Федерации российская федерация федеральный закон
Органами опеки и попечительства являются также органы местного самоуправления в случае, если законом субъекта Российской Федерации...
Законом инерции icon3 динамический анализ машин и механизмов 1 задачи динамики машин
Динамика изучает движение с учетом действия сил инерции и инерционных свойств тел. В этом ее отличие от кинематики, которая занимается...
Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2015
контакты
userdocs.ru
Главная страница