|
|
Шпаргалка по физике. Закон сохранения электрического заряда. Закон Кулона. Алгебраическая сумма электрических зарядов всех частиц изолированной системы не меняется при происходящих в ней процессах
10) Работа и мощность тока. Закон Джоуля-Ленца.
Работа тока - это работа электрического поля по переносу электрических зарядов вдоль проводника.
Работа тока на участке цепи равна произведению силы тока, напряжения и времени, в течение которого работа совершалась.
Применяя формулу закона Ома для участка цепи, можно записать несколько вариантов формулы для расчета работы тока:
По закону сохранения энергии: работа равна изменению энергии участка цепи, поэтому выделяемая проводником энергия равна работе тока.
Мощность тока - физическая величина, характеризующая скорость передачи или преобразования электрической энергии.
ЗАКОН ДЖОУЛЯ –ЛЕНЦА
При прохождении тока по проводнику проводник нагревается, и происходит теплообмен с окружающей средой, т.е. проводник отдает теплоту окружающим его телам.
Количество теплоты, выделяемое проводником с током в окружающую среду, равно произведению квадрата силы тока, сопротивления проводника и времени прохождения тока по проводнику.
По закону сохранения энергии количество теплоты, выделяемое проводником численно равно работе, которую совершает протекающий по проводнику ток за это же время.
|
11) Закон Ома для неоднородного участка цепи. Правило Кирхгофа.
Обобщённый закон Ома для неоднородного участка цепи выглядит так
В случае замкнутой цепи закон Ома имеет следующий вид:
Для расчета разветвленных цепей постоянного тока используют законы (правила) Кирхгофа.
Если считать токи, входящие в узел, положительными, а выходящие из узла – отрицательными, то первое правило Кирхгофа может быть сформулировано так: в любом узле замкнутой электрической цепи алгебраическая сумма токов равна нулю, т.е.
Второе правило Кирхгофа является обобщением закона Ома на разветвленные цепи и может быть сформулировано так: в любом неразветвленном контуре алгебраическая сумма ЭДС равна алгебраической сумме падений напряжений, т.е.
На основе правил Кирхгофа составляют систему уравнений, решение которой позволяет вычислить силы токов в ветвях цепи.
|
12) Элементарная классическая теория металлов. Работа выхода электрона из металла. Виды электронной эмиссии.
Работа выхода имеет величину порядка нескольких эВ и зависит от рода металла и состояния его поверхности: загрязнения и следы влаги изменяют ее. Наиболее быстро движущиеся электроны покидают металл на расстоянии нескольких межатомных расстояний. В результате в этом месте возникает избыток положительных зарядов, а вблизи поверхности проводника образуется электронное облако.
Возникает двойной электрический слой, поле которого подобно полю тонкого плоского конденсатора. Он не создает электрического поля во внешнем пространстве, но препятствует выходу свободных электронов из металла. Таким образом, электрон при вылете из металла
должен преодолеть задерживающее его электрическое поле двойного слоя. Разность потенциалов  в этом слое называется поверхностным скачком потенциала или контактной разностью потенциалов между металлом и вакуумом и определяется работой выхода А электрона из металла
 ,
 - заряд электрона.
Виды эмиссии. Термоэлектронная эмиссия.
Если сообщить электронам в металле энергию, необходимую для преодоления работы выхода, то часть электронов может покинуть металл, в результате чего наблюдается явлении е испускания электронов, или электронной эмиссии. В зависимости от способа сообщения электронам энергии различают:
1). Холодную эмиссию – вырывание электронов из металла под действием сильного электрического поля.
2). Вторичную эмиссию – при бомбардировке металла сильно разогнанными электронами.
3). Фотоэмиссию (фотоэффект) – в результате освещения поверхности металла.
4). Термоэлектронную эмиссию – испускание электронов нагретым металлом.
|
13) Ионизация газов. Несамостоятельный газовый разряд.
Ионизация – расщепление нейтральных атомов и молекул на ионы и свободные электроны. Для этого газ надо подвергнуть действию какого-либо ионизатора (сильный нагрев, короткое электромагнитное излучение, корпускулярное излучение и тд). При этом происходит вырывание из электронной оболочки атома или молекулы одного или нескольких электронов, что приводит к образованию свободных электронов и положительных ионов.
Газовый разряд – прохождение электрического тока через газы.
Энергия ионизации – энергия, которую необходимо затратить для того, чтобы выбить из молеклы один электрон. Лежит в пределах от 4 до 25 эВ.
Процесс рекомбинации: положительные и отрицательные ионы, положительные ионы и электроны, встречаясь, воссоединяются между собой с образованием нейтральных атомов и молекул. (Чем больше ионов возникает, тем интенсивнее идёт процесс рекомбинации).
Несамостоятельные газовые разряды – разряды, существующие только под действием внешних ионизаторов.
|
14) Самостоятельный газовый разряд и его типы.
Самостоятельный газовый разряд – разряд, сохраняющийся после прекращения действия внешнего ионизатора.
Напряжение пробоя – напряжение, при котором возникает самостоятельный разряд.
Типы самостоятельного газового разряда
Тлеющий разряд. Самостоятельный разряд, происходящий в разреженном газе. Возникает при низком давлении. Характеризуется неодинаковыми по интенсивности излучением участка разрядов (лампа дневного света, катодное напыление металлов).
Искровой разряд. Прерывистый самостоятельный разряд при нормальном или повышенном давлении газа в электрическом поле большой напряжённости (для измерения высоких напряжений, для резки, сверления и точной обработки металлов).
Дуговой разряд. Разряд между электродами, нагретыми до высокой температуры при атмосферном или повышенном давлении (сварка и резка металлов, получение высококачественных сталей (дуговая печь) и освещение).
Коронный разряд. Самостоятельный разряд, возникающий при нормальном и повышенном давлении у концов заострённых электродов и сопровождающийся слабым фиолетовым свечением в виде короны (в электрофильтрах для очистки промышленных газов от примесей, при нанесении порошковых и лакокрасочных покрытий).
|
15) Плазма и её свойства.
Плазма – нейтральная в целом система, состоящая из хаотически перемешанных заряженных микрочастиц (электронов и ионов, например, в сильно ионизированном газе). Низкотемпературная плазма (Т=103-104К), применение – сварка и резка металлов, в магнитогидродинамических (МГД) генераторах, для получения химических соединений инертных газов, дробления твёрдых тел.
Высокотемпературная плазма Т>=106К
Свойства плазмы:
- Высокая степень ионизации в пределе – полная ионизация;
- Равенство нулю результирующего пространственного заряда;
- Большая электропроводность;
- Свечение;
- Сильное взаимодействие с электрическим и магнитным полями;
- Колебания электронов в плазме с большой частотой (около 108 Гц), вызывающие общее вибрационное состояние плазмы.
- «Коллективное» - одновременное взаимодействие громадного числа частиц (в обычных газах частицы взаимодействуют друг с другом попарно)
|
16) Магнитное поле. Закон Био - Савара - Лапласа. Магнитное поле движущегося заряда.
Магнитное поле – особая форма материи, существующая вокруг движущихся электрических зарядов – токов. Источниками магнитного поля являются постоянные магниты, проводники с током. Обнаружить магнитное поле можно по действию на магнитную стрелку, проводник с током и движущиеся заряженные частицы.
Свойства магнитного поля:
магнитное поле материально;
источник и индикатор поля – электрический ток;
магнитное поле является вихревым – его силовые линии (линии магнитной индукции) замкнутые;
величина поля убывает с расстоянием от источника поля.
Силовая характеристика магнитного поля – вектор магнитной индукции B⃗ . Модуль вектора магнитной индукции равен отношению максимального значения силы, действующей со стороны магнитного поля на проводник с током, к силе тока в проводнике I и его длине l: 
Действует принцип суперпозиции
Закон Био-Савара-Лапласа 
Т.к. в законе Био-Савара-Лапласа имеется векторное произведение  , то вектор 
Должен быть перпендикулярен плоскости векторов  и  . Направление вектора по правилу правой руки.
Модуль (величина) вектора  равен 
 Закон Био-Савара-Лапласа в скалярной форме
Каждый проводник с током создает в окружающем пространстве магнитное поле. Электрический же ток представляет собой упорядоченное движение электрических зарядов. Поэтому можно сказать, что любой движущийся в вакууме или среде заряд создает вокруг себя магнитное поле. В результате обобщения опытных данных был установлен закон, определяющий поле В точечного заряда Q, свободно движущегося с нерелятивистской скоростью v.Под свободным движением заряда понимается его движение с постоянной скоростью. Этот закон выражается формулой:  вектор В направлен перпендикулярно плоскости, в которой расположены векторы v и г, а именно: его направление совпадает с направлением поступательного движения правого винта при его вращении от v к г. Модуль магнитной индукции вычисляется по формуле
|
17) Применение закона Био-Савара-Лапласа для расчета магнитных полей.
|
18) Сила Лоренца.Закон Ампера.
Ампер экспериментально установил, что величина силы, действующей на элемент тока  , находящийся в магнитном поле с индукцией В определяется по формуле
 ,где  - угол между векторами  и  ( направлен по току в проводнике).Для прямолинейного проводника формула модуля силы Ампера имеет вид  .
Направление силы Ампера определяют по правилу левой руки. Сила Ампера всегда перпендикулярна элементу тока и направлению вектора магнитной индукции
На заряженную частицу, движущуюся в магнитном поле, действует сила Лоренца 
Направление силы Лоренца определяют по правилу левой руки. Сила Лоренца всегда перпендикулярна направлению вектора скорости и вектора магнитной индукции. Под действием этой силы модуль скорости заряда и его кинетическая энергия не изменяются, а направление скорости заряда изменяется непрерывно.
| |
|
|
Скачать 0.91 Mb.