Вопросы для промежуточной аттестации по дисциплине Физика

• Название: Вопросы для промежуточной аттестации по дисциплине Физика
• Дата: 11.04.2023
• Размер: 62.85 Kb.
• Имя файла: 1673545075601958.docx
• Тип: Закон; #1052675

Вопросы для промежуточной аттестации по дисциплине «Физика»

1. 
   Физика – это область естествознания: наука о наиболее общих законах о природы, о материи, ее структуре, движении и правилах трансформации
   
2. 
   Вещество – это материя состоящая из элементарных частиц, образующих атомы и молекулы, которые обладают массой покоя, отличной от нуля.
   
3. 
   Физическое поле – это особый вид материи, обеспечивающий физ. Взаимодействие материальных объектов и их систем
   
4. 
   Пространство – это форма сосуществования материальных объектов и процессов, характеризующая структурность и протяженность материальных систем
   
5. 
   Время – это форма последовательной смены явлений и состояний материи, которая характеризует длительность их бытия.
   
6. 
   На каких понятиях основывается научный метод
   

• 
  Способы построения и обоснования эмпирического исследования
  
• 
  Процедуры и приемы добывания фактов
  
• 
  Правила интерпретации фактов и построения концепции
  

Научный метод- это совокупность специальных правил и процедур, направленных на получение знаний о мире- таком, какой он существует, и в той степени, в какой ученые способны его изучить и понять.

7. 
   Опыт – это метод познания, при котором физическое явление воспроизводится и изучается в специально созданных условиях.
   
8. 
   Гипотеза – это научное предположение, выдвигаемое для объяснения какого-либо явления требующее проверки на опыте.
   
9. 
   Физические законы – это основанная на научных фактах устойчивая связь между повторяющимся явлениями, процессами и состояниями тел и других материальных объектов в окружающем мире
   
10. 
    Основные единицы физических величин интернациональной системы СИ (метр, килограмм, Секунда, Ампер, Кельвин, моль, Кандела, радиан, Стерадиан)
    
11. 
    Из каких разделов состоит наука Физика (Механика, Термодинамика, оптика, электродинамика)
    
12. 
    Электрическая цепь – это совокупность устройств и объектов, образующих путь для электрического тока, электрических процессов в которых могут быть описаны с помощью понятий об ЭДС напряжений и токе.
    
13. 
    Источники электрической энергии – это хим. Источники тока термоэлементы генераторы и др. устройства в которых происходит процесс преобразования хим, молекулярно-кинетической тепловой механической или другого вида энергии в электрическую.
    
14. 
    Приемники электрической энергии – это электрические лампы, электрические приборы, электрические двигатели и др. устройства, в которых энергия превращается в световую, тепловую, механическую и др.
    
15. 
    Электрический ток – это упорядоченное передвижение частиц, являющихся носителями электрического заряда.
    
16. 
    Виды электрического тока (постоянный, переменный, пульсирующий)
    

Постоянный ток- это ток, который с течением времени не изменяется по величине и напряжению

Переменный ток- это ток который с течением времени изменяется по величине и направлению.

Пульсирующий ток- это периодический электрический ток, среднее значение которого за период отлично от нуля

17. 
    Что такое единичный электрический заряд и чему он равен
    

Элемента́рный электри́ческий заря́д — фундаментальная физическая постоянная, минимальная порция (квант) электрического заряда, наблюдающегося в природе у свободных долгоживущих частиц. Согласно изменениям определений основных единиц СИ равен точно 1,602 176 634⋅10 −19 Кл в Международной системе единиц (СИ). Тесно связан с постоянной тонкой структуры, описывающей электромагнитное взаимодействие.

18. 
    Как обычно выбирается направление электрического тока?
    

Направление электрического тока принято указывать от плюса к минусу источника тока. Однако в проводах, выполненных из металла, единственными носителями заряда являются электроны, а электроны, как стремятся к положительно заряженным частицам. Поэтом электрический ток в проводниках в действительности протекает от минуса к плюсу. Но нынешнее направление было принято в те времена, когда подобные явления были мало изучены.

19. 
    Напряжение - это— скалярная физическая величина, равная отношению работы по перемещению электрического заряда между двумя точками цепи к величине этого заряда. Обозначение — U, единица измерения в СИ — вольт (В).
    
20. 
    Как в цепи определяется направление напряжения? ( не знаю ответ)
    
21. 
    Мощность – это  скалярная физическая величина, характеризующая мгновенную скорость передачи энергии от одной физической системы к другой в процессе её использования и в общем случае определяемая через соотношение переданной энергии к времени передачи. В системе СИ единицей измерения мощности является ватт, равный энергии в 1 джоуль, переданной за время в 1 секунду (1 Вт ≡ 1 Дж/с), а любое числовое значение мощности, указываемое в каких-либо информационных источниках, по умолчанию подразумевает именно такой секундный временной промежуток.
    
22. 
    Как в цепи определяется знак мощности Мощность измеряется в Ваттах (Вт). Мощность в электрической цепи постоянного тока обозначается буквой P и равна P=UI. Она является алгебраической величиной, знак которой определяется знаком напряжения и тока: при совпадении этих знаков мощность положительна (Р>0), что соответствует потреблению энергии в рассматриваемом участке цепи; при несовпадении знаков тока и напряжения мощность отрицательна (P<0), что означает выделение ее из участка цепи (такой участок является источником энергии).
    
23. 
    Сопротивление – это Физическая величина, характеризующая свойство проводника препятствовать прохождению электрического тока и равная отношению напряжения на концах проводника к силе тока, протекающего по нему.
    
24. 
    Проводимость – это способность тела (среды) проводить электрический ток
    
25. 
    Вольт-амперная характеристика
    

Вольт- стандартная единица измерения напряжения, разности электрических потенциалов, электрического потенциала и электродвижущей силы

26. 
    Индуктивность и её количественное определение
    

Таким образом, индуктивность-это свойство проводника или цепи, обусловленное ее магнитным полем, которое имеет тенденцию противодействовать изменениям тока через цепь. Единицей индуктивности в системе СИ является Генри (H), названный в честь американского ученого Джозефа Генри, который представляет собой величину индуктивности, генерирующую напряжение в один вольт при изменении тока со скоростью один ампер в секунду. 

27. 
    Потокосцепление самоиндукции – это
    

Потокосцепле́ние (полный магнитный поток) — физическая величина, представляющая собой суммарный магнитный поток, который пронизывает замкнутый проводящий контур (как бы «сцепляется» с ним). Обозначается буквой. В СИ измеряется в веберах. Термин используется, в основном, в электротехнике применительно к дискретным элементам цепи — катушкам индуктивности. Потокосцеплением называется суммарный магнитный поток.

28. 
    Закон Фарадея – Максвелла ЭДС электромагнитной индукции в замкнутом контуре численно равна в противоположна по знаку скорости изменении магнитного потока через поверхность ограниченную эти контуром.
    
29. 
    Емкость и её количественное определение
    

Характеристика проводника, мера его способности аккумулировать электрический заряд. В теории электрических цепей ёмкостью называют взаимную ёмкость между двумя проводниками; параметр ёмкостного элемента электрической схемы, представленного в виде двухполюсника. 

30. 
    Линейные электрические цепи – это Совокупность устройств, элементов, предназначенных для протекания электрического тока, электромагнитные процессы в которых могут быть описаны с помощью понятий сила тока и напряжение.
    
31. 
    Электрическая схема – это документ, составленный в виде условных изображений или обозначений составных частей изделия, действующих при помощи электрической энергии, и их взаимосвязей.
    
32. 
    Ветвь электрической цепи-это участок электрической цепи с одним и тем же током
    
33. 
    Узел электрической цепи-это точка электрической цепи, в которой соединены несколько ветвей.
    
34. 
    Контур электрической цепи называется совокупность следующих друг за другом ветвей. Узлы, в которых эти ветви соединяются, являются точками разветвления. При обходе замкнутого контура начальная и конечная точки совпадают. В дальнейшем под контуром понимается замкнутый контур.
    
35. 
    Первый закон Кирхгофа
    

Первое правило Кирхгофа (правило токов Кирхгофа) гласит, что алгебраическая сумма токов ветвей, сходящихся в каждом узле любой цепи, равна нулю. При этом направленный к узлу ток принято считать положительным, а направленный от узла — отрицательным: Алгебраическая сумма токов, направленных к узлу, равна сумме направленных от узла.

36. 
    Как определяется количество уравнений, составляемых по первому закону Кирхгофа?
    

Для составления уравнений по первому закону кирхгофа любой электрической цепи выполняем следующие действия.

Количество уравнений по 1 закону киргофа равно количеству узлов минус один

Произвольно задаемся направлением токов в каждой ветви электрической цепи

Если в ветви присутствует источник тока, то считаем данный ток уже известным, равным величине источника тока

Составляем уравнения по первому правилу Кирхгофа для любых узлов кроме одного

Расставляем знаки. Токи, которые втекают в узел берем с одним знаком, например с плюсом. Токи, которые вытекают из узла берем с противоположным знаком, например с минусом

37. 
    Второй закон Кирхгофа
    

Второе правило Кирхгофа (правило напряжений Кирхгофа) гласит, что алгебраическая сумма напряжений на резистивных элементах замкнутого контура равна алгебраической сумме ЭДС, входящих в этот контур. Если в контуре нет источников ЭДС (идеализированных генераторов напряжения), то суммарное падение напряжений равно нулю:

Это правило вытекает из 3-го уравнения Максвелла, в частном случае стационарного магнитного поля.

38. 
    Как определяется количество уравнений, составляемых по второму закону Кирхгофа
    

Чтобы определить количество уравнений по второму закону Кирхгофа нужно вычесть из числа неизвестных (совпадает с числом ветвей схемы, без ветвей с источниками тока, так как в последних ток будет равен току источника), число уравнений, составленных по первому закону Кирхгофа: N 2 =В-(У-1).

39. 
    Последовательное соединение элементов цепи
    

При последовательном соединении все элементы связаны друг с другом так, что включающий их участок цепи не имеет ни одного узла.

40. 
    Параллельное соединение элементов цепи
    

При параллельном соединении падение напряжения между двумя узлами, объединяющими элементы цепи, одинаково для всех элементов. При этом величина, обратная общему сопротивлению цепи, равна сумме величин, обратных сопротивлениям параллельно включённых проводников.

41. 
    Приведите пример эквивалентного преобразования цепи при последовательном соединении с основными параметрами (сила тока, напряжения, сопротивление)
    

4.3. Эквивалентные преобразования электрических цепей

Электрические цепи считают простыми, если они содержат только последовательное или только параллельное соединение элементов.

Участок цепи, содержащий и параллельное, и последовательное соединение элементов называют сложным или участком со смешанным соединением элементов.

Преобразования электрических цепей считают эквивалентными, если при их выполнении напряжения и токи на интересующих нас участках не изменяются.

При преобразовании сложных электрических цепей пользуются последовательным методом, то есть последовательно преобразуют участки цепи, имеющие простое соединение элементов.

4.3.1. Эквивалентное преобразование схемы при последовательном соединении элементов

Ра ссмотрим комплексную схему замещения электрической цепи, состоящей из последовательного соединения отдельных элементов (рис. 4.6). Данная цепь представляет собой контур, у которого через все элементы протекает общий для всех элементов ток. Эквивалентно преобразуем схему к одному элементу, но так чтобы напряжение и ток на выводах схемы сохранили свои значения. Это возможно, когда сопротивление исходной цепи и эквивалентной цепи одинаковы. На основании закона Ома и второго закона Кирхгофа в комплексной форме можно записать уравнение электрического равновесия



Напряжение и ток для обеих схем одинаковы, когда

.

Вывод. При эквивалентном преобразовании, при последовательном соединении элементов их комплексные сопротивления складываются.

1) Эквивалентное преобразование сопротивлений

Р ассмотрим электрическую цепь схема, которой приведена на рис.4.7. Эквивалентно преобразуем сопротивления R₁и R₂ к одному сопротивлению R_экв.

Учитывая, что Z_R=R, и соотношение полученное выше, получим R_экв=R₁+R₂.

2) Эквивалентное преобразование емкостей.

Ра ссмотрим электрическую цепь схема, которой приведена на рис.4.8. Эквивалентно преобразуем емкости С₁и С₂ к одной эквивалентной емкости С_экв.

Учитывая, что Z_С=1/(jωC), и соотношение полученное выше, получим

.

3) Эквивалентное преобразование индуктивностей

Ра ссмотрим электрическую цепь схема, которой приведена на рис.4.9 . Эквивалентно преобразуем индуктивностиL₁и L₂ к одной эквивалентной индуктивности L_экв.

Учитывая, что Z_L=jωL, и соотношение полученное выше, получим L_экв=L₁+L₂.

4.3.2. Эквивалентное преобразование схемы при параллельном соединении элементов

Рассмотрим комплексную схему замещения электрической цепи, состоящей из параллельного соединения отдельных элементов (рис. 4.10). Данная цепь содержит два узла, между которыми включены все элементы. Общим для всех элементов является напряжение на них. Эквивалентно преобразуем схему к одному элементу, но так чтобы напряжение и ток на выводах схемы сохранили свои значения. Это возможно, когда сопротивление исходной цепи и эквивалентной цепи одинаковы. На основании закона Ома и первого закона Кирхгофа в комплексной форме можно записать уравнение электрического равновесия

I=I₁+I₂+…+I_n, или (U/Z_экв) = (U/Z₁) + (U/Z₂) + …(U/Z_n) .

Отсюдаследует, что

(1/Z_экв) = (1/Z₁) + (1/Z₂) + … +(1/Z_n), или Z_экв = 1/[(1/Z₁) + (1/Z₂) + … +(1/Z_n)].

Учитывая, (1/Z) = Y – комплексная проводимость элемента, можно записать, что

Y_экв = Y₁ + Y₂ + … + Y_n.

Вывод. При эквивалентном преобразовании, при параллельном соединении элементов их комплексные проводимости складываются.

42. 
    Приведите пример эквивалентного преобразования цепи при параллельном соединении с основными параметрами (сила тока, напряжения, сопротивление)
    

5 Эквивалентные преобразования схем. Последовательное и параллельное соединение элементов электрических цепей

Сопротивления в электрических цепях могут быть соединены последовательно, параллельно, по смешанной схеме и по схемам «звезда», «треугольник». Расчет сложной схемы упрощается, если сопротивления в этой схеме заменяются одним эквивалентным сопротивлением R_экв, и вся схема представляется в виде схемы, где R=R_экв, а расчет токов и напряжений производится с помощью законов Ома и Кирхгофа.

Электрическая цепь с последовательным соединением элементов

Последовательным называют такое соединение элементов цепи, при котором во всех включенных в цепь элементах возникает один и тот же ток I.

На основании второго закона Кирхгофа общее напряжение U всей цепи равно сумме напряжений на отдельных участках:

U = U₁ + U₂ + U₃ или IR_экв = IR₁ + IR₂ + IR₃,

откуда следует R_экв = R₁ + R₂ + R₃.

Таким образом, при последовательном соединении элементов цепи общее эквивалентное сопротивление цепи равно арифметической сумме сопротивлений отдельных участков. Следовательно, цепь с любым числом последовательно включенных сопротивлений можно заменить простой цепью с одним эквивалентным сопротивлением R_экв. После этого расчет цепи сводится к определению тока I всей цепи по закону Ома ,

и по вышеприведенным формулам рассчитывают падение напряжений U₁, U₂, U₃ на соответствующих участках электрической цепи.

Недостаток последовательного включения элементов заключается в том, что при выходе из строя хотя бы одного элемента, прекращается работа всех остальных элементов цепи.

Электрическая цепь с параллельным соединением элементов

Параллельным называют такое соединение, при котором все включенные в цепь потребители электрической энергии, находятся под одним и тем же напряжением.

В этом случае они присоединены к двум узлам цепи а и b, и на основании первого закона Кирхгофа можно записать, что общий ток I всей цепи равен алгебраической сумме токов отдельных ветвей:

I = I₁ + I₂ + I₃, т.е.  ,откуда следует, что .

В том случае, когда параллельно включены два сопротивления R₁ и R₂, они заменяются одним эквивалентным сопротивлением .

Из соотношения, следует, что эквивалентная проводимость цепи равна арифметической сумме проводимостей отдельных ветвей:

g_экв = g₁ + g₂ + g₃.

По мере роста числа параллельно включенных потребителей проводимость цепи gэкв возрастает, и наоборот, общее сопротивление R_экв уменьшается.

Напряжения в электрической цепи с параллельно соединенными сопротивлениями

U = IR_экв = I₁R₁ = I₂R₂ = I₃R₃.

Отсюда следует, что

т.е. ток в цепи распределяется между параллельными ветвями обратно пропорционально их сопротивлениям.

По параллельно включенной схеме работают в номинальном режиме потребители любой мощности, рассчитанные на одно и то же напряжение. Причем включение или отключение одного или нескольких потребителей не отражается на работе остальных. Поэтому эта схема является основной схемой подключения потребителей к источнику электрической энергии