Электрический ток в металлах Астрономия квантовая механика электромагнитная индукция Магнитные моменты атомов Особенности структуры электронных уровней в сложных атомах

Учебник физики Примеры решения задач и лабораторных работ

Опытное обоснование корпускулярно-волнового дуализма свойств вещества. Формула де Бройля. Соотношение неопределенно стей как проявление корпускулярно-волнового дуализма свойств материи. Волновая функция и ее статистический смысл. Ограничен ность механического детерминизма. Уравнение Шредингера для ста ционарных состояний. Туннельный эффект. Частица в одномерной прямоугольной «потенциальной яме». Квантование энергии и импуль са частицы. Главное, орбитальное и магнитное квантовые числа.

Электрический ток в металлах.

Модель металлического тела:

кристаллическая решетка, в узлах которой находятся положительные ионы;

между ионами - свободные электроны («электронный газ»)

Электрический ток в металлах - упорядоченное движение свободных электронов.

Скорость движения электронов в металлах » 1 мм/с

Скорость распространения электрического поля 3´108 м/с

Скорость распространения тока - скорость распространения электрического поля.

Действия электрического тока.

Судить о наличии электрического тока можно только по его действиям:

тепловое (исключение - сверхпроводники)

химическое (исключение - например, металлы)

магнитное (исключений нет)

Направление электрического тока.

За направление тока условно принято направление, по которому двигались бы в проводнике положительно заряженные частицы.

Сила тока. Единица измерения силы тока.

Сила тока - мера интенсивности электрического тока.

Сила тока - физическая величина, равная отношению электрического заряда, протекшего через поперечное сечение проводника, ко времени его протекания.

За единицу измерения силы тока принимают такую силу тока, при которой отрезки прямых параллельных проводников длиной по 1м на расстоянии в 1м взаимодействуют с силой 2´10-7 Н. Единица называется Ампéр [А].

Единица измерения заряда, 1Кулон, равен электрическому заряду, протекающему через поперечное сечение проводника при силе тока в 1А за время 1с.

Амперметр. Измерение силы тока.

Гальванометр: прибор для определения интенсивности магнитного действия тока (смотри рисунок):

При протекании тока магнитная стрелка «пытается» развернуться перпендикулярно току, но пружина противодействует этому повороту. Поэтому, чем больше ток, тем больше угол поворота стрелки.

Амперметр: гальванометр, градуированный в амперах.

Правила включения в цепь:

амперметр не должен изменять силу тока в цепи;

амперметр включают последовательно с тем прибором, силу тока в котором хотят измерить;

«плюс» соединяют с «плюсом», а «минус» с «минусом»;

В последовательной цепи сила тока везде одинакова.


Электрическое напряжение.

Электрическое напряжение - мера интенсивности электрического поля.

Электрическое напряжение - энергетическая характеристика поля.

Электрическое напряжение между двумя точками электрического поля есть физическая величина, равная отношению работы сил электрического поля по перемещению электрического заряда из точки в другую к величине этого заряда.

Работа сил электрического поля по перемещению заряженных частиц вдоль данного участка цепи называется работой электрического тока на этом участке цепи.

Электрическое напряжение на данном участке цепи равно отношению работы тока на данном участке к заряду, протекшему по этому участку.

§40. Единицы измерения напряжения.

Напряжение измеряется в Вóльах [В].

1В - напряжение на участке цепи, при котором работа тока на этом участке при перемещении по нему заряда в 1Кл равна 1Дж.

1В = 1Дж / 1Кл

Вольтметр. Измерение напряжения.

Вольтметр - прибор для измерения напряжения на участке цепи.

Вольтметр - гальванометр (смотри §38), градуированный в вольтах и устроенный так, чтобы ток через него был как можно меньше.

Правила включения в цепь:

вольтметр включают параллельно тому участку цепи, напряжение на котором хотят измерить;

«плюс» соединяют с «плюсом», а «минус» с «минусом»;

Зависимость силы тока от напряжения.


Чем больше электрическое напряжение, тем интенсивнее электрическое поле.

ß


Чем интенсивнее электрическое поле, тем больше должна быть сила тока.

ß


Сила тока должна зависеть от напряжения, причем

чем больше напряжение, тем больше сила тока.

 Схема устройства для определения зависимости тока от напряжения:

увеличивая количество источников тока мы одновременно измеряем напряжение и ток на участке цепи АБ.

Результат: Сила тока на участке цепи пропорциональна напряжению на его концах. 

Делимость электрического заряда. Электрон. Между двумя одинаковыми проводниками заряд делится поровну. Если проводники разные, то бóльшему проводнику «достанется» бóльший заряд.

Электрическое сопротивление проводников

Параллельное соединение проводников. (Начала всех проводников соединены в одной точке, а концы - в другой)

Работа и мощность. Энергия. Механическая работа. Единицы измерения работы.

Равенство работ при использовании простых механизмов. Золотое правило механики.

В магнитном поле, индукция которого В=0,05 Тл, вращается стержень длиной l=1 м с угловой скоростью w=20 рад/с. Ось вращения проходит через конец стержня и параллельна магнитному полю. Найти ЭДС индукции , возникающую на концах стержня.

 Решение. ЭДС индукции, возникающая в проводнике, движущимся в постоянном магнитном поле

,

где - магнитный поток через поверхность dS, “заметаемую” проводником при его перемещении за время .

.

Так как поверхность, “заметаемая” в единицу времени pl2/T, где T - период обращения стержня, то

  где .

Таким образом,

.

Вычисляем:

ê ç=В.

5.(В.11.98). Круговой проволочный виток площадью S=0,01 м2 находится в однородном магнитном поле, индукция которого В=1 Тл. Плоскость витка перпендикулярна к направлению магнитного поля. Найти среднюю ЭДС индукции ср, возникающую в витке при выключении поля в течение времени t=10 мс.

Решение. Согласно определению среднего значения функции

срt)dt.

Учитывая, что , получим

ср;

ср

так как поле выключают и  В2=0, а В1=В.

Вычисляем:

срВ.

Рис. 5.2

 Явления переноса в термодинамических неравновесных системах. Опытные законы диффузии, теплопроводности и внутреннего трения. Молекулярно-кинетическая теория этих явлений. Термодинамический метод исследования. Термодинамические параметры. Равновесные состояния и процессы, их изображения на термодинамических диаг раммах. Работа газа при изменении его Объема. Количество теплоты. Теплоемкость. Первое начало термодинамики. Применение первого начала термодинамики к изопроцессам и адиабатному процессу иде ального газа.
Теория Максвелла для электромагнитного поля