Подготовка экзамену. Добавить в избранное

• Название: Добавить в избранное
• Дата: 26.01.2023
• Размер: 0.52 Mb.
• Имя файла: Подготовка экзамену.docx
• Тип: Документы; #906084
• страница: 1 из 8

лов

ДОБАВИТЬ В ИЗБРАННОЕ



1.1.Механическое движение и его относительность. Системы отсчёта. Скорость и перемещение при прямолинейном равномерном движении.

Механическим движением называется изменение положения тела в пространстве относительно других тел с течением времени. Примеры: движение автомобиля, Земли вокруг Солнца, облаков на небе и др.

Механическое движение относительно: тело может покоиться относительно одних тел, и двигаться относительно других. Пример: водитель автобуса покоится относительно самого автобуса, но находится в движении вместе с автобусом относительно земли.

Для описания механического движения выбирают систему отсчёта.

Системой отсчёта называется тело отсчёта, связанная с ним система координат и прибор для измерения времени (напр. часы).

В механике часто телом отсчёта служит Земля, с которой связывают прямоугольную декартову систему координат (XYZ).

Линия, по которой движется тело, называется траекторией.

Прямолинейным называется движение, если траектория тела – прямая линия.

Длину траектории называют путем. Путь измеряется в метрах.

Перемещение – это вектор, соединяющий начальное положение тела с его конечным положением. Обозначается  , измеряется в метрах.

Скорость – это векторная величина, равная отношению перемещения за малый промежуток времени к величине этого промежутка. Обозначается  , измеряется в м/с.

Равномерным называется такое движение, при котором тело за любые равные промежутки времени проходит одинаковые пути. При этом скорость тела не меняется.

При этом движении перемещение и скорость вычисляются по формулам:       ,                        

1.2.Электрический ток в полупроводниках. Собственная и примесная проводимость полупроводников.

Полупроводники – это вещества, занимающие промежуточное положение между веществами, хорошо проводящими электрический ток (проводниками), и веществами, практически не проводящими тока (диэлектриками).

К полупроводникам относятся кремний Si, германий Ge, селен Se и соединения (Pb, CdS и др.).

Свойства полупроводников:

1.С ростом температуры их сопротивление резко падает.

2.Наличие примесей приводит к значительному уменьшению их удельного сопротивления.

3.Электрический ток переносится в них не только отрицательными зарядами – электронами, но и равными им по величине положительными зарядами – дырками.

Атомы в кристалле кремния (IV группа табл. Менделеева) связаны между собой ковалентными связями. Эти связи достаточно прочны и при низких температурах не разрываются. При нагревании кремния наступает разрыв отдельных связей, и некоторые электроны становятся свободными. В электрическом поле они перемещаются между узлами решётки, образуя электрический ток.

При разрыве связи образуется вакантное место с недостающим электроном. Его называют дыркой. Дырка несёт положительный заряд.

В чистых полупроводниках электрический ток создаётся движением отрицательно заряженных электронов и положительно заряженных дырок. Такая проводимость называется собственной проводимостью полупроводников.

При добавлении примесей к полупроводнику резко увеличивается его проводимость.

Примеси бывают донорные и акцепторные.

Донорная примесь – это примесь с большей, чем у кристалла, валентностью.

При добавлении такой примеси в полупроводнике образуются дополнительные свободные электроны. Полупроводник с донорной примесью называется полупроводником n-типа.

Например, для кремния с валентностью равной 4 донорной примесью является мышьяк с валентностью равной 5.

Каждый атом примеси мышьяка приведёт к образованию одного электрона проводимости.

Акцепторная примесь – это примесь с меньшей, чем у кристалла, валентностью.

При добавлении такой примеси в полупроводнике образуется лишнее количество «дырок». Полупроводник с акцепторной примесью называется полупроводником p-типа.

Например, для кремния акцепторной примесью является индий с валентностью равной 3.

Каждый атом примеси индия приведёт к образованию лишней дырки.

2.1.Электрический ток в растворах и расплавах электролитов. Закон электролиза. Применение электролиза в технике.

Вещества, растворы которых проводят электрический ток, называются электролитами.

К ним относятся растворы солей, кислот, щелочей.

При растворении электролитов под влиянием электрического поля полярных молекул воды происходит распад молекул электролитов на ионы. Этот процесс называется электролитической диссоциацией.

Например, при растворении в воде молекулы медного купороса   распадаются на положительные ионы меди   и отрицательные ионы  (кислотный остаток).

При прохождении электрического тока через водный раствор медного купороса у положительного электрода (анода) выделяется кислотный остаток, а на отрицательном электроде (катоде) выделяется медь. Т.е. в жидкостях ионная проводимость.

Электролиз – это процесс выделение на электроде вещества под действием электрического тока.

Масса вещества, выделившегося на электроде, вычисляется по формуле:

            закон Фарадея

k – электрохимический эквивалент вещества (зависит от природы вещества), (кг/Кл),

I – сила тока, измеряется в Амперах (А),

 - промежуток времени, в течении которого проходил ток, (с).

Электролиз применяется для очистки металлов от примесей, для покрытия поверхности одного металла тонким слоем другого, для получения копий с рельефных поверхностей.

 

2.2 Свободные носители электрического заряда в проводниках. Механизм проводимости растворов и расплавов в электролитах.

Жид­ко­сти, как и твер­дые тела, могут быть про­вод­ни­ка­ми, по­лу­про­вод­ни­ка­ми и ди­элек­три­ка­ми. Тип про­во­ди­мо­сти таких про­вод­ни­ков – ион­ный.

Для луч­ше­го по­ни­ма­ния про­цес­са про­во­ди­мо­сти тока в жид­ко­стях, можно пред­ста­вить сле­ду­ю­щий опыт: В ванну с водой по­ме­сти­ли два элек­тро­да, под­клю­чен­ные к ис­точ­ни­ку тока, в цепи в ка­че­стве ин­ди­ка­то­ра тока можно взять лам­поч­ку. Если за­мкнуть такую цепь, лампа го­реть не будет, что озна­ча­ет от­сут­ствие тока, а это зна­чит, что в цепи есть раз­рыв, и вода сама по себе ток не про­во­дит. Но если в ван­ную по­ме­стить неко­то­рое ко­ли­че­ство   – по­ва­рен­ной соли – и по­вто­рить за­мы­ка­ние, то лам­поч­ка за­го­рит­ся. Это зна­чит, что в ван­ной между ка­то­дом и ано­дом на­ча­ли дви­гать­ся сво­бод­ные но­си­те­ли за­ря­да, в дан­ном слу­чае ионы (рис. 1).

Рис. 1. Схема опыта   

От­ку­да во вто­ром слу­чае бе­рут­ся сво­бод­ные за­ря­ды? Неко­то­рые ди­элек­три­ки – по­ляр­ные. Вода имеет как раз-та­ки по­ляр­ные мо­ле­ку­лы (рис. 2).



Рис. 2. По­ляр­ность мо­ле­ку­лы воды

При вне­се­нии в воду соли мо­ле­ку­лы воды ори­ен­ти­ру­ют­ся таким об­ра­зом, что их от­ри­ца­тель­ные по­лю­са на­хо­дят­ся возле на­трия, по­ло­жи­тель­ные – возле хлора. В ре­зуль­та­те вза­и­мо­дей­ствий между за­ря­да­ми мо­ле­ку­лы воды раз­ры­ва­ют мо­ле­ку­лы соли на пары раз­но­имен­ных ионов. Ион на­трия имеет по­ло­жи­тель­ный заряд, ион хлора – от­ри­ца­тель­ный (рис. 3). Имен­но эти ионы и будут дви­гать­ся между элек­тро­да­ми под дей­стви­ем элек­три­че­ско­го поля.

 

 

 

 

2.2(продолжение)



Рис. 3. Схема об­ра­зо­ва­ния сво­бод­ных ионов

При под­хо­де ионов на­трия к ка­то­ду он по­лу­ча­ет свои недо­ста­ю­щие элек­тро­ны, ионы хлора при до­сти­же­нии анода от­да­ют свои.

Так как про­те­ка­ние тока в жид­ко­стях свя­за­но с пе­ре­но­сом ве­ще­ства, при таком токе имеет место про­цесс элек­тро­ли­за.

Опре­де­ле­ние. Элек­тро­лиз – про­цесс, свя­зан­ный с окис­ли­тель­но-вос­ста­но­ви­тель­ны­ми ре­ак­ци­я­ми, при ко­то­рых на элек­тро­дах вы­де­ля­ет­ся ве­ще­ство.

Ве­ще­ства, ко­то­рые в ре­зуль­та­те по­доб­ных рас­щеп­ле­ний обес­пе­чи­ва­ют ион­ную про­во­ди­мость, на­зы­ва­ют­ся элек­тро­ли­та­ми. Такое на­зва­ние пред­ло­жил ан­глий­ский физик Майкл Фа­ра­дей .

Элек­тро­лиз поз­во­ля­ет по­лу­чать из рас­тво­ров ве­ще­ства в до­ста­точ­но чи­стом виде, по­это­му его при­ме­ня­ют для по­лу­че­ния ред­ких ма­те­ри­а­лов, как на­трий, каль­ций… в чи­стом виде. Этим за­ни­ма­ет­ся так на­зы­ва­е­мая элек­тро­ли­ти­че­ская ме­тал­лур­гия.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.1Ускорение, скорость  и перемещение при прямолинейном равноускоренном движении.

Прямолинейным называется движение, если траектория тела – прямая линия.

Если тела за равные промежутки времени проходит неодинаковые пути, то движение будет неравномерным.

При таком движении скорость тела либо увеличивается, либо уменьшается.

Процесс изменения скорости тела характеризуется ускорением.

Ускорением называется физическая величина, равная отношению очень малого изменения вектора скорости ∆  к малому промежутку времени ∆t, за которое произошло это изменение:         .

Ускорение обозначается буквой   измеряется в м/с².

Направление вектора   совпадает с направлением изменения скорости.

При равноускоренном движении с начальной скоростью   ускорение   равно

 , где  .

Отсюда скорость равноускоренного движения равна  .

Перемещение при прямолинейном равноускоренном движении вычисляется по формуле:

.

 

 

3.2 Электрический ток – это направленное движение заряженных частиц.

В металлах ток создаётся движением электронов.

За направление тока принимается направление движения положительных зарядов.

Для возникновения тока необходимо наличие свободных носителей заряда и наличие внешнего электрического поля.

Электрический ток производит тепловое, магнитное, химическое, световое и биологическое действия.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.1.Сила. Сложение сил. Законы динамики Ньютона.

Сила – это векторная физическая величина, являющаяся мерой ускорения, приобретаемого телами при взаимодействии.

Сила характеризуется модулем, точкой приложения и направлением.

Сила обозначается  , измеряется в Ньютонах (Н).  .

Если на тело одновременно действует несколько сил, то результирующая сила находится по правилу сложения векторов.

Законы Ньютона:

I.(Закон инерции). Существуют такие системы отсчёта (инерциальные), относительно которых поступательно движущиеся тела сохраняют свою скорость постоянной, если на них не действуют другие тела или действие других тел компенсируется.

II.Произведение массы тела на ускорение равно сумме всех сил, действующих на тело.

III.Силы, с которыми тела действуют друг на друга, равны по модулям и направлены по одной прямой в противоположные стороны. 

 

 

4.2.Магнитное поле тока. Магнитная индукция. Сила Ампера. Сила Лоренца.

Магнитное поле – это особая форма материи, существующая независимо от нас и от наших знаний о нём. Оно обладает следующими свойствами:

1. возникает вокруг движущихся зарядов и проводников с током;

2. действует на движущиеся заряды и проводники с током.

Силовой характеристикой магнитного поля является магнитная индукция.

Модулем магнитной индукции называется отношение максимальной силы, действующей со стороны магнитного поля на участок проводника с током, к произведению силы тока на длину этого участка.              , где B – модуль магнитной индукции,  F_m максимальная сила,  I сила тока,  ∆l – длина проводника.

Магнитная индукция измеряется в Теслах (Тл).

Магнитная индукция – векторная величина.

Вектор   направлен от северного полюса магнита к южному полюсу.

Для прямолинейного проводника с током направление вектора   определяют по правилу буравчика: если направление поступательного движения буравчика совпадает с направлением тока в проводнике, то направление вращения буравчика совпадёт с направлением вектора  .

Сила, действующая со стороны магнитного поля на проводник с током, называется силой Ампера.

Сила Ампера вычисляется по формуле:     ,  где          .

Сила, действующая со стороны магнитного поля на движущийся заряд, называется силой Лоренца.

Сила Лоренца вычисляется по формуле:   ,  где          .

Направление силы Ампера и силы Лоренца определяется по правилу левой руки.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.1.Основы СТО. Инерциальные системы отсчёта. Принцип относительности. Постулаты специальной теории относительности.

Специальная теория относительности Эйнштейна – это новое учение о пространстве и времени, пришедшее на смену старым (классическим) представлениям.

В основе теории относительности лежат два постулата.

Первый постулат (принцип относительности): все процессы природы протекают одинаково во всех инерциальных системах отсчёта.

Это означает, что во всех инерциальных системах физические законы имеют одинаковую форму.

Инерциальными называются такие системы отсчёта, относительно которых тело при отсутствии внешних воздействий движется прямолинейно и равномерно.

Системы отсчёта, связанные с Землёй, обычно считаются инерциальными.

Второй постулат (постулат постоянства скорости света): скорость света в вакууме одинакова для всех инерциальных систем отсчёта. Она не зависит ни от скорости источника, ни от скорости приёмника светового сигнала.

Скорость света: c = 3٠10⁸ м/с. Скорость света в вакууме является максимально возможной скоростью передачи взаимодействий в природе.

Согласно теории относительности размеры предметов и интервалы времени не являются абсолютными, а зависят от скорости движения. При скоростях близких к скорости света масса тела увеличивается с увеличением скорости, линейные размеры тела уменьшаются, а интервал времени между событиями увеличивается. Явление замедления времени было обнаружено экспериментально в ядерной физике при наблюдении распада элементарных частиц.

Но при скоростях движения, много меньших скорости света, эти эффекты незаметны, и справедливы классические представления о пространстве и времени и законы механики Ньютона.