1. Внутренняя энергия тела и способы ее изменения. Работа газа.

Внутреннюю энергию тела составляет сумма кинетической энергии  движения молекул тела и потенциальной энергии их взаимодействия.  Для газа  внутренняя энергия определяется только кинетической энергией движения его молекул. Существуют  два вида воздействия на тело , которые приводят к изменению его внутренней энергии :

1. Совершение над телом работы (сжатие или расширение)
2. Сообщение телу теплоты (нагревание и т.п.)

Процесс перехода внутренней энергии от одного тела к другому без совершения работы называется теплообменом.  Количество энергии, переданное  от тела к телу путем теплообмена, называется количеством теплоты Q ( Дж)

При изобарном расширении газ совершает работу

A=PΔV

Т.е. работа газа при изобарном расширении прямо пропорциональна изменению его объема.

Первый закон термодинамики — это закон сохранения и превращения энергии для тепловых процессов . Он формулируется и записывается следующим образом :

 Количество теплоты, переданное телу , затрачивается  им на изменение внутренней энергии и на совершение телом работы над внешними телами.

                                 Q = ΔU + A

2. Первый закон термодинамики и его применение к изопроцессам.

Первый закон термодинамики — это закон сохранения и превращения энергии для тепловых процессов . Он формулируется и записывается следующим образом :

 Количество теплоты, переданное телу , затрачивается  им на изменение внутренней энергии и на совершение телом работы над внешними телами.

                                 Q = ΔU + A

Количество теплоты Q подводится из внешней среды

Изменение внутренней энергии ΔU связано с изменением температуры

Работа A – с изменением объема.

Для изобарного процесса  1 закон термодинамики записывается и формулируется без изменений

Q =∆  U + A

Количество теплоты, переданное газу, расходуется им на изменение внутренней энергии и совершение работы.

          Для изохорного процесса, происходящего при постоянном объеме , работа газа = 0  

Q =∆  U

Все переданное газу количество теплоты расходуется им на  изменение внутренней энергии.

Для изотермического процесса, происходящего при постоянной температуре, не изменяется внутренняя энергия.

Q = A

Все переданное газу количество теплоты, расходуется им на  совершение работы.

Существует еще один процесс- адиабатный.

Адиабатный  процесс — это процесс сжатия или расширения газа, происходящий без обмена теплом с внешней средой.

Q =0      или  A =  — ∆  U

Работа совершается газом только за счет уменьшения его внутренней энергии.

3. Процессы теплообмена

Теплообмен- это процессы при которых происходит обмен теплом между телами.

К процессам теплообмена относятся процессы :

 нагревание-охлаждение, парообразование-конденсация, плавление-кристаллизация, сгорание.

Нагревание или охлаждение

При нагревании или охлаждении изменяется температура тела. При нагревании температура увеличивается, а при охлаждении – уменьшается, поэтому при нагревании телу передают тепло( Q >0), а при охлаждении тело отдает тепло (Q <0). 

Количество теплоты, поглощаемое или выделяемое им, рассчитывается по формуле:

Q = сm(t₂ – t₁),   

где m – масса тела, кг;  (t₂ – t₁) – разность температур тела,° С (или К);

с – удельная теплоёмкость вещества, из которого состоит тело,

Удельная теплоёмкость вещества – это количество теплоты, которое нужно сообщить одному килограмму данного вещества, чтобы увеличить его температуру на 1° С (или это количество теплоты, которое выделяет один килограмм данного вещества, остывая на 1° С).

Плавление или кристаллизация

Если при нагревании тела его температура достигнет температуры плавления, то начинает происходить процесс перехода этого вещества из твердого состояния в жидкое. Температура при плавлении не изменяется. 

Количество теплоты, поглощаемое телом при плавлении и выделяемое при кристаллизации, рассчитывается по формуле

Q = λm,   

где m – масса тела, кг;  – удельная теплота плавления, 

Удельная теплота плавления показывает, сколько энергии нужно сообщить одному килограмму данного вещества, взятого при температуре плавления, чтобы полностью превратить его при этой температуре в жидкость 

Удельную теплоту плавления любого вещества можно найти в справочниках. Температура плавления у каждого вещества своя. Её также можно найти в справочниках. Важно подчеркнуть, что температура плавления вещества равна температуре кристаллизации этого же вещества. У льда t_пл = 0° С.

Кипение или конденсация

При достижении жидкостью температуры кипения начинает происходить другой фазовый переход – кипение, при котором жидкость превращается в пар. Для кипения жидкости энергию к жидкости нужно подводить, при конденсации пара энергия выделяется. Количество теплоты, поглощаемое при кипении или выделяемое при конденсации, рассчитывается по формуле: 

Q = rm

где m – масса тела, кг; r – удельная теплота парообразования, 

Удельная теплота парообразования показывает, сколько энергии нужно сообщить одному килограмму жидкости, взятой при температуре кипения, чтобы при этой температуре полностью превратить её в 

При одинаковом давлении температура кипения и температура конденсации одного и того же вещества одинаковы.

Температуры кипения и удельные теплоты парообразования также можно найти в справочниках. Для воды же они соответственно равны

Горение

Процесс не имеющий обратного. При сгорании тепло всегда выделяется, т.е. тело тепло отдает. (Q <0).

 Количество теплоты, выделяемое при полном сгорании топлива, рассчитывается по формуле: 

Q = qm

где m – масса тела, кг; q – удельная теплота сгорания, 

Удельная теплота сгорания показывает, сколько энергии выделяется 1 кг топлива при его полном сгорании.

Уравнение теплового баланса

 Для любой теплоизолированной системы тел справедливо следующее утверждение: количество теплоты, отданное одними телами, равно количеству теплоты, принимаемому другими телами.

Q_отд. = Q_получ. 

Уравнение теплового баланса можно записать и в таком виде:

Q₁+ Q₂+…+ Q_n= 0, 

где n – количество тел системы.

Алгебраическая сумма всех количеств теплоты (поглощенных и выделенных) в теплоизолированной системе равна нулю.

4. Тепловой двигатель и его КПД

Устройства, превращающие энергию топлива в механическую энергию, называются тепловыми двигателями. 

          Любой тепловой двигатель (паровые и газовые турбины, двигатели внутреннего сгорания) состоит из трех основных элементов:

1. рабочего тела (это газ), которое совершает работу в двигателе; 
2. нагревателя, от которого рабочее тело получает энергию, часть которой затем идет на совершение работы; 
3. холодильника, которым является атмосфера или специальные устройства .    

         Рабочее тело (газ) получает от нагревателя количество теплоты Q₁ ,нагревается, расширяется и совершает работу. Для того что бы вернуть газ в первоначальное состояние ,его охлаждают и сжимают , при этом газ отдает холодильнику количество теплоты Q₂            Отношение работы к энергии, которое получило рабочее тело от нагревателя, называют коэффициентом полезного действия (КПД).  КПД  показывает какая часть затраченной энергии израсходована полезно.

     

       

         Для реального теплового двигателя КПД обычно не превышает 30-40 % , т.к. потери энергии в процессе его работы велики. Даже для идеального теплового двигателя КПД не будет равно 100%.

1. 5.Второй закон термодинамики

Второй закон термодинамики — это дополнение к первому так как :
Первый закон термодинамики – это закон сохранения энергии. Он не запрещает  прохождение процессов, которые  не противоречат закону сохранения энергии, но в природе не возможны.

Например: При падении тела происходит переход потенциальной энергии в кинетическую, а затем во внутреннюю. Обратный процесс без внешних воздействий не возможен. 

Второй  закон термодинамики звучит так:

В природе не существует таких процессов , при которых тепло передаётся от более холодного тела, к более нагретому

6. Электрический заряд. Электризация. Закон сохранения заряда.  

    Электрический заряд( q ) – это мера электромагнитного взаимодействия. Измеряется в Кл «кулонах»
Элементарный заряд – это самый маленький заряд существующий в природе.
Положительный элементарный заряд – это протон, а отрицательный – электрон

Величина элементарного заряда          q₀ =1,6 * 10 ^-19 Кл. –
Электризация – это процесс возникновения электрического заряда у тела.

Способы электризации:
1.трение.
2. соприкосновение
3.передача заряда от заряженного тела.
4.воздействия электрического поля.
При электризации с одного тела на другое  переходят электроны .
q = q₀  *N  , где N – это число электронов в избытке или недостатке. Если электроны в избытке, то заряд- отрицательный, а в недостатке – положительный.

Закон сохранения заряда записывается формулой: 

  q₁ + q₂ + …. = const

Алгебраическая сумма  зарядов в замкнутой системе остаётся постоянной и не изменяется при любых процессах.(Любой закон сохранения выполняется только для замкнутой системы, т.е. при отсутствии взаимодействий с телами , не входящими в систему)

1. Взаимодействие зарядов.  Сила Кулона.

Силы электростатического взаимодействия зависят от формы и размеров наэлектризованных тел, а также от характера распределения заряда на этих телах. В некоторых случаях можно пренебречь формой и размерами заряженных тел и считать, что каждый заряд сосредоточен в одной точке. 

Точечный заряд – это заряд геометрическими размерами  которого можно пренебречь и считать, что он сосредоточен в одной точке.. 

Взаимодействие двух точечных зарядов определяет  закон Кулона. 

 F = k · (q₁ · q₂) / r² 

где q₁, q₂ – модули зарядов, r – расстояния между зарядами,

 k – коэффициент пропорциональности. 

Для вакуума    k = 9 * 10⁹ Н*м/Кл².

 Формулировка:

 Сила взаимодействия двух точечных  заряженных тел прямо пропорциональная произведению модулей зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. 

Сила, с которой взаимодействуют заряды в диэлектрике, меньше силы взаимодействия их на том же расстоянии в вакууме. 

 Силы взаимодействия двух неподвижных точечных заряженных тел направлены вдоль прямой, соединяющей эти тела. 

Кулоновская сила является центральной силой. Как показывает опыт, одноимённые заряженные тела отталкиваются, разноимённо заряженные тела притягиваются. 

1. Электрическое поле. Напряженность эл.поля. Графическое изображение.

Электрическое поле – возникает вокруг любых зарядов или заряженных тел и действует на заряды или заряженные тела.

Напряженность Е — это силовая характеристика электрического поля. 

Напряженность равна силе, действующей со стороны поля на единичный положительный заряд, в данной точке поля.

    – заряд на который действует сила.

   

ε– диэлектрическая проницаемость вещества, показывает во сколько раз электрическое поле в веществе отличается от поля в вакууме.

Графически электрическое поле изображается с помощью линий напряженности. Они направлены от плюса к минусу.  Для того чтобы нарисовать электрическое поле представим что вокруг находится большое количество зарядов. Линии напряженности рисуем соединяя первоначальный заряд с этими зарядами.

     

             

   

Однородное поле – это поле, для которого напряженность во всех точках одинакова по величине и направлению. 

9. Работа поля по перемещению заряда. Потенциальный характер эл. поля. 

 Работа поля при перемещении заряда = произведению силы на перемещение и на косинус угла между ними. 

Работу совершает электрическое поле, поэтому  F=q E

   = 

d- это расстояние, которое заряд проходит вдоль линий напряженности.

Для характеристики энергии заряда в электрическом поле используется потенциал.

    Потенциал – это работа, которую совершает электрическое поле при удалении заряда в 1 кулон из данной точки на бесконечность.

Потенциал точечного заряда  

Используя понятие потенциала можно записать формулу для работы

  

Разность потенциалов также называют напряжением  

Напряжение это разность потенциалов между двумя точками в электрической цепи.

Электрическое поле называется потенциальным, потому что его работа не зависит от формы траектории. Работа такого поля по замкнутой траектории равна нулю.

10. Проводники в электрическом поле.

11. Диэлектрики в электрическом поле.

12.Постоянный электрический ток. Условия существования тока. Сила тока.

Электрический ток — это направленное движение свободных, заряженных частиц, под действием электрического поля.

Сила тока — это заряд проходящий через поперечное сечение проводника за единицу времени.

I = q / t          ( единицы измерения А – Амперы )  

Если сила тока со временем не изменяется, электрический ток называют постоянным током.

УСЛОВИЯ:

1.Проводник (свободные заряды) Свободные заряды являются носителями тока.

2. Электрическое поле. Эл.поле необходимо для того, чтобы привести в движение свободные заряды.

Оба эти условия, являются необходимыми для создания тока. Если не выполняется хоть одно условие – тока в цепи не будет.

13. 3акон Ома для участка. Основные характеристики тока.

Участком цепи называется часть, фрагмент цепи, для которого не обязательно известно откуда возникло напряже­ние на зажимах .

Немецкий физик Георг Ом(1787-1854) в 1826 году обнаружил,что отношение напряжения U между концами металлического проводника,являющегося участком электрической цепи,к силе тока I в цепи есть величина постоянная:

R=U/I

Основными характеристиками тока и цепи являются:

• Напряжение — разность потенциалов между концами проводника(U- единицы измерения В)
• сопротивление(характеристика самой цепи)-величина, характеризующая противодействие проводника прохо­ждению по нему электрического тока(R- единицы измерения Ом)
• сила тока-заряд проходящий через поперечное сечение проводника за единицу времени(I — единицы измерения А ) 

14. ЭДС. Законы Ома для участка и для полной цепи. Короткое замыкание.

Источник тока-это устройство в котором происходит разделение зарядов за счет работы сторонних  сил, имеющих неэлектрическую природу(например химические, механические).

Участком цепи называется часть, фрагмент цепи, для которого не обязательно известно откуда возникло напряже­ние на  зажимах 

Закон Ома для участка цепи. Сила тока в цепи пропорциональна напряжению на концах участка цепи и обратно про­порциональна сопротивлению этого участка.

      I= U/R

      Рассмотрим простейшую полную  электрическую цепь постоянного тока, она состоит из источника тока и нагрузки (резистора). Электрическое сопротивление источника тока называется  внутренним  сопротивлением.     Электрическое со­противление всей цепи без источника питания называется внешним сопротивлением цепи. Соответствующие напряжения на­зываются внутренним и внешним напряжением в цепи.   

         Закон Ома для полной цепи. 

                  I  = ε / ( R + r)

     Сила тока  в электрической цепи прямо пропорциональна электродвижущей силе ис­точника тока и обратно пропорциональна сумме  электрических сопротивлений внешне­го и внутреннего участка цепи. 

При замыкании источника питания самого на себя( накоротко) возникает короткое за­мыкание. При этом сила тока возрастает в несколько раз.                                                    I_кз = ε /r

15. Последовательное и параллельное соединение резисторов.     

 Проводники в  электрических цепях постоянного тока могут соединяться последовательно и параллельно.  При по­следовательном  соединении  проводников конец первого  проводника  соединяется с началом второго и т.  д.  

I =I₁ =I₂ =I₃        

U = U₁ + U₂ + U₃             

 R  = R₁ + R₂ + R₃

 При последовательном  соединении проводников их общее электрическое сопротивление равно сумме электриче­ских сопротивлений всех проводников. Сопротивление при таком соединении увеличивается.

        При параллельном соединении проводников 1, 2, 3, их начала и концы имеют  общие точки       подключения к  ис­точнику тока. 

U =U₁ = U₂ = U₃        

 I = I₁ + I₂ + I₃          

 1 /R = 1/ R₁  + 1/ R₂ + 1 /R₃

 При параллельном соединении проводников величина,  обратная  общему сопротивлению цепи,  равна сумме величин,  обратных сопротивлениям всех параллельно включенных проводников. Сопротивление при таком способе включения резисторов уменьшается.

     Параллельный способ включения широко применяется для  подключения  ламп электрического  освещения и быто­вых электроприборов к электрической сети.

1. 16.Сопротивление. Зависимость сопротивления от материала, размеров и температуры.

Сопротивление- это величина, характеризующая противодействие проводника прохождению по нему электрического тока.

Из закона Ома для участка цепи  сопротивление можно найти      R= U / I     

 Единица электрического сопротивления — Ом. 

Сопротивление проводника объясняется тем, что при прохождении по проводнику электрического тока, заряды взаи­модействуют с ионами кристаллической решетки. В результате, скорость движения зарядов уменьшается.

Электрическое сопротивление проводника прямо пропорционально его  длине l и обратно пропорционально площади S поперечного сечения:

                     ρ  L

              R =  S

 Постоянный для данного вещества параметр ρ- называется удельным сопротивлением вещества(Ом м).

Сопротивление проводника связано с температурой — при повышении температуры сопротивление проводника тоже увеличивается. При повышении температуры ионы в узлах кристаллической решетки начинают совершать колебания с большой скоростью и амплитудой и поэтому оказывают влияние на большее число проходящих мимо зарядов.

R = Ro (1 +  α  t )

Где Ro — сопротивление данного проводника при 0^оС

α     — температурный коэффициент сопротивления вещества.(характеризует  зависимость  изменения сопротивле­ния при изменении температуры)

Если температура проводника понижается до температуры , близкой к абсолютному нулю, то наблюдается явле­ние сверхпроводимости- сопротивление проводника стремится к нулю. Это происходит потому , что при такой тем­пературе практически прекращается тепловое движение молекул.

1. 17.Работа и мощность тока. Закон Джоуля-Ленца.

 Работу сил электрического поля, по перемещению заряда вдоль цепи,  называют работой тока.  Работа  А электри­ческого поля  или  работа электрического тока на участке цепи с  электрическим сопротивлением R за время t равна  

              A = IU t =I²Rt= (U²/R)t

Мощность электрического тока равна отношению работы тока A к интервалу времени Δt, за которое эта работа была совершена:              N=A/t

     Работа электрического  тока  выражается  в Джоулях,  мощность — в Ваттах.

     Если на  участке цепи под действием электрического поля не совершается механическая работа и не происходят химические превращения  веществ, то работа электрического поля приводит только к нагреванию проводника. При этом работа электрического тока равна количеству теплоты, выделяемому проводников с током:

Q = A = I² R t

     Закон был  экспериментально установлен английским ученым Джеймсом  Джоулем 1818 — 1889 и русским  ученым  Эмилием  Христиановичем  Ленцем 1804 — 1865, поэтому носит название закона  Джоуля-Ленца.

  Количество теплоты, выделяющееся в проводнике при прохождении по нему электрического тока, прямо пропорцио­нально сопротивлению проводника, квадрату силы тока в нем и времени прохождения тока.

18. Электрический ток в металлах.

 Металлы- хорошие проводники., поэтому для создания в них электрического тока достаточно создать электриче­ское поле. Ток в металлах создают свободные электроны, которые образуются при образовании кристаллической ре­шетки. 

Описывают ток в металле законы Ома 

 Закон ОМА для участка цепи.                          I= U/R

Сила тока в цепи пропорциональна напряжению на концах участка цепи и обратно пропорциональна сопротивлению этого участка.      

      Закон Ома для полной цепи.                   I  = ε / ( R + r)

     Сила тока  в электрической цепи прямо пропорциональна электродвижущей силе источника тока и обратно про­порциональна сумме  электрических сопротивлений внешнего и внутреннего участка цепи. 

Сопротивление зависит от материала Электрическое сопротивление проводника прямо пропорционально его  длине l и обратно пропорционально площади S поперечного сечения:

                  ρ  L

              R =  S

Сопротивление проводника связано с температурой — при повышении температуры сопротивление проводника тоже увеличивается.      R = Ro (1 +  α  t )

Где Ro — сопротивление данного проводника при 0^оС;  α — температурный коэффициент сопротивления вещества. (характеризует  зависимость  изменения сопротивления при изменении температуры)

При прохождении тока по металлу вокруг него возникает магнитное поле, и проводник нагревается. То используют для создания больших электромагнитов, и нагревательных приборов.

19. Электрический ток в электролитах. Электролиз. Законы Фарадея для электролиза.

Электролитами называются вещества растворы или расплавы которых проводят электрический ток.

 К электролитам относятся соли, кислоты и щелочи. 

Для того чтобы в электролите возникли свободные заряды , необходимо его растворить или расплавить.  

Электролитическая диссоциация – это распад молекул электролита на ионы под действием растворителя. При   этом образуются положительные и отрицательные ионы, которые и являются  носителями тока в электролитах. 

 Процесс прохождения электрического тока через электролит, сопровождающийся химическими превращениями   и выделением чистого вещества на электродах, называется электролизом. 

 При электролизе положительные ионы  вещества движутся к отрицательному электроду (катоду) , а отрицательные к  положительному (аноду). Попадая на электрод они либо отдают избыточные электроны, либо приобретают недо­стающие, и образуют нейтральные  соединения.  

                Закон Фарадея для электролиза: m =  k q = k IΔ t

Масса чистого вещества, выделившегося на электроде в результате электро­лиза, прямо пропорциональна количеству электричества протекающего через раствор.                      

где k — коэффициент пропорциональности — электрохимический эквивалент  вещества.

Использование электролиза в технике :   с  помощью электролиза получают из расплавленной руды легкие металлы, которые реагируют с водой и из растворов не выделяются. С помощью электролиза производят покрытие  металли­ческих предметов тонким слоем  другого металла. С помощью электролиза можно получать  металлические рельеф­ные копии. Электролиз активно используется  в гальванических элементах.

20 Электрический ток в газах. Самостоятельный и несамостоятельный разряд. Вольтамперная характеристика тока.

Газы при н.у. являются диэлектриками. Для создания тока в газах необходима ионизация. 

Ионизация- образование свободных зарядов под действием внешних излучений. 

Ток в газах обычно протекает как несамостоятельный разряд, т.к. он  может возникнуть только при действии внешнего ионизатора. После прекращения действия ионизатора, ток в газе прекращается.

Механизм образования свободных зарядов- ударная ионизация. Ударная ионизация: молекулы газа начинают двигать­ся быстрее, за счет энергии ионизатора и при столкновении с другими молекулами, выбивают из них электроны. В ре­зультате образуются (-) и (+) ионы и электроны. Сопротивление газа зависит от интенсивности работы ионизато­ров. Чем больше энергии выдаёт ионизатор, тем меньше сопротивление.

Вольтамперная характеристика.

 Участок 1 несамостоятельный разряд ( без ионизатора ток исчезает). С увеличением напряжения, ток растёт линейно. 

Участок 2 несамостоятельный разряд. Ток постоянный ( с увеличением напряжения, ток не изменяется, т.к. все свободные заряды, созданные ионизатором, сразу же участвуют в создании тока).  

Участок 3 самостоятельный разряд ( продолжается после прекращения действия внешнего ионизатора). Это объясняется тем, что при большом напряжении образу­ются дополнительные свободные заряды за счет ионизации электронным ударом: электроны электрического поля разгоняются до больших скоростей и сталкиваясь с молекулой, выбивают из них электроны. Эти электроны тоже приобретают большую скорость и сталкиваются с молекулами. Число свободных зарядов очень быстро увеличивается без участия внешнего ионизатора.

 Разряд в газе, который происходит только при действии постороннего ионизатора, называют несамостоятель­ным. 

Разряд в газе, который может происходить без действия постороннего ионизатора, называют самостоятельным.

Для начала  самостоятельного разряда необходимо наличие  свободных электронов и значительное напряжение, ко­торое будет разгонять их до больших скоростей.       

   21.Электрический ток в вакууме. Вакуумные приборы.

Вакуум является идеальным изолятором, т.к. в нем совсем нет частиц. Для того чтобы создать ток в вакууме необ­ходимо внести свободные заряды. Это можно сделать с помощью термоэлектронной эмиссии.

Термоэлектронной эмиссией называется вылет электронов с поверхности металла под  действием нагревания.

 Вакуумные приборы:

 Вакуумный диод . В вакуумной лампе  электроны с раскаленной нити вылетают в вакуум. Электрическое поле  между нитью накала К и электродом А   заставляет двигаться электроны к электроду. Свободные электроны движутся в вакууме беспрепятственно и создают ток через диод. Вакуумный диод проводит ток только в одном направлении и не пропускает в другом, поэтому он служит для выпрямления переменного тока.

В триоде добавляется 3й электрод – сетка , которая может быть заряжена как положительно так и отрицательно. Она позволяет регулировать ток в цепи.

 Электронная лучевая трубка:В узкой части трубки расположена электронная пушка, которая создает электронный луч. С помощью электрических и магнитный полей можно управлять движением электронов на пути от анода до экрана. 

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

  Полупроводники занимают промежуточное место между  проводниками и диэлектриками. К числу полупроводников относятся  элементы 4 группы таблицы Менделеева (германий, кремний, селен, теллур, мышьяк и др.). 

      У полупроводников с понижением температуры сопротивление возрастает и вблизи абсолютного нуля они прак­тически становятся изоляторами . Свободные заряды образуются в полупроводниках при разрыве электронной пары. В результате образуются свободный отрицательный электрон и положительно заряженное вакантное место –дыр­ка(на месте разорванной связи). Разрыв электронной пары происходит при действии излучения(тепло, свет, ультра­фиолет). При этом электрон получает большую энергию и разрывает электронную пару, становясь свободным.

«+»-  это положительный заряд или дырка 

« — »-  это отрицательный электрон

Чистый полупроводник (без примесей) сдержит одинаковое число свободных электронов и дырок. Такая проводи­мость называется собственной.

23.Электрический ток в полупроводниках. Примесная проводимость полупроводников.

Для улучшения проводимости в полупроводники добавляют примеси.

  Зх валентная примесь 

 Каждый атом 3х валентной примеси создает свободное вакантное место или дырку. В таком полупроводнике есть и положительные и отрицательные электроны, но по­ложительных больше.  Такой полупроводник называется проводником “p – типа”, а при­месь – акцепторной.

5-ти валентная примесь полупроводников

 Каждый атом 5ти валентной примеси создает свободный  электрон. В таком полупроводнике есть и положительные и отрицательные элек­троны, но отрицательных больше. Такой полу­проводник называется проводни­ком “n — типа”, а примесь донорной.

Полупроводниковый диод – прибор, использующий свойства полупроводников p-n- типа.

 Полупроводниковый диод используется для выпрямления переменного тока. Можно использовать p-n- переход для управления (изменения) тока в цепи. Ток через p-n-переход проходит, так как образован основными зарядами.

При обратном включении ток через p-n-переход не проходит, так как образован не основными зарядами.

24 Магнитное поле. Напряженность магнитного поля и магнитная индукция. Магнитное поле для различных конфигураций проводников.

Магнитное поле возникает вокруг движущихся зарядов или проводников с током и действует на движущиеся заряды или проводники с током.

   Для характеристики магнитного поля используют две величины:

Напряженность – (Н) силовая характеристика магнитного поля в вакууме. 

Магнитная индукция – (В) силовая характеристика магнитного поля в веществе. Они связаны соотношением                В =    μ  μ _о  Н

где μ₀ – постоянная величина, которую называют магнитной постоянной. Ее численное значение  равно  μ₀=4 10^-7 Гн/м                           

 μ    — магнитная проницаемость вещества, показывает во сколько раз магнитное поле в веществе отличается от вакуума.

 Величина магнитного поля зависит от силы тока в проводнике и от его конфигураций (форма)

          Напряженность для различных конфигурации проводников

Прямолинейный проводник. H=I/2Пr          r- расстояние от проводника до точки.    

Круговой ток или виток. H=I/2r                   r- радиус

Соленоид или катушка. H=I*N/l                   N -число витков  l-длина соленоида

 Магнитное поле  оказывает силовое действие только на движущиеся заряды (токи). 

Вектор магнитной индукции    В      определяет силы, действующие на токи или движущиеся заряды в магнитном поле. 

25 Графическое изображение магнитных полей. Вихревой характер магнитного поля.

 Магнитное поле изображается с помощью линий магнитной индукции.

Линии магнитной индукции – это линии касательная, к которым к каждой точке совпа­дает с вектором магнитной индукции.

    Увидеть линии магнитного поля можно используя намагниченные стрелки или же­лезные опилки. Линии магнитного поля выглядят как концентрические окружности с центром в проводнике.   Т.к. линии магнитного поля всегда замкнуты, то такое поле на­зывается вихревым.

   Направление линий магнитной индукции определяется по правилу буравчика (право­го винта):

если направление поступательного движения буравчика совпадает с направлением тока в проводнике, то направле­ние вращения ручки буравчика совпадает с направлением вектора магнитной индукции

 

  26   Сила, действующая на проводник с током (сила Ампера)  со сто­роны магнитного поля.

Сила Ампера-сила, с которой магнитное поле действует на проводник с током. Определяется по формуле:

F_А=BIlsin α.

B-магнитная индукция; l-длина проводника ; I-сила тока; α-угол между проводником и линиями магнитного поля.

Сила  Ампера=0, если хотя бы одна из величин=0 .

Если проводник расположен параллельно линиям поля, то сила на него не действует.

 Направление силы Ампера находится по правилу левой руки: развернутую ладонь, располагают так чтобы линии индукции входили в ладонь, 4 пальца направлены по току в проводнике, большой палец, отогнутый на 90°, показывает направление силы Ампера. 

При изображении силы Ампера действует правило изображения веторов:  

 x(крестик)-  вектор направлен от нас. 

    (точка)    —  вектор направлен к нам

27. Сила действующая на заряд(сила Лоренца) со сто­роны магнитного поля.

Сила Лоренца (Fл)- сила, с которой магнитное поле действует на движущийся заряд.       F_л=qvBsinα 

B- магнитная индукция; q- заряд; υ-  скорость движения заряда; α — угол между направле­нием движения заряда и линиями магнитного поля.

Fл=0, если одна из величин =0.

Если заряд движется параллельно линиям поля, то сила на него не действует. 

Направление Fл определяется по правилу левой руки — вытянутые пальцы направлены по движению заряда, .линии индукции  входят в ладонь,  большой пале показывает направление силы Лоренца для положительного заряда. Если заряд отрицательный,то сила направлена в противоположную сторону.

Сила Лоренца— это центростремительная сила. То есть,если α=90°, то она заставляет заряд двигаться по окружности. А если α<90°, то заряд будет двигаться по спирали.     F_л=(mv²)/R.

Сила Лоренца не изменяет скорость заряда по величине, а только по направлению.

28  Явление электромагнитной индукции. Закон электромагнитной индукции. Правило Ленца

   Вокруг проводника с током возникает магнитное поле. Фарадей предложил, что возможен обратный процесс — маг­нитное поле создает электрический ток. Для проверки своей гипотезы Фарадей проводил опыты, в которых рассмат­ривал взаимодействие магнитного поля и замкнутого проводника. 

Выводы:  Электрический ток возникает при изменяющимся магнитном поле. Ток появлялся в момент вдвигания  и выдвигания магнита.

Явление ЭМИ— это явление возникновение ЭДС в замкнутом контуре, вызванное изменением магнитного поля в этом же контуре.

Закон ЭМИ :                          ε_u=-N ΔФ\Δt

ЭДС индукции в замкнутом контуре прямо пропорциональна скорости изменения магнитного потока. 

 ε_u— ЭДС индукции (В);    N- число витков;  ΔФ=Ф₂-Ф₁ — изменение магнитного потока;Δt- время

Знак минус в формуле говорит о направлении индукционного тока: Индукционный ток имеет такое направление, что созданный им магнитный поток стремится уравновесить, то изменение магнитного поля, которое вызвало данный ток. (когда поля нет ток мешает его возникновению, когда поле есть — мешает его исчезновению).  Это правило назы­вается правилом Ленца.

 Магнитный поток- это величина равная числу линии магнитного поля проходящих через площадь контура. 

Ф=В Scos α (Вб- Вебер)

В- магнитная индукция(Тл);S- площадь контура (м²);  α — угол между линиями магнитного поля и перпендикуляром к контуру. (если контур расположен перпендикулярно линиям поля то α=0).

 Единица магнитного потока  — Вебер (Вб)

 

29.  ЭДС индукции, возникающая в движущемся проводнике. Правило правой руки.

Явление электромагнитной индукции наблюдается и в тех случаях, когда магнитное поле не изменяется во вре­мени, но магнитный поток через контур изменяется из-за движения проводника  в магнитном поле. В этом слу­чае причиной возникновения ЭДС индукции является не вихревое электрическое поле, а сила Лоренца.

Возникновение ЭДС индукции объясняется действием силы Лоренца на свободные заряды в движущихся проводниках, в результате заряды начинают двигаться, направленно созда­вая в таком проводнике индукционный ток и эдс индукции. ε_i = B·V·L·sin α. 

ε_i —  ЭДС индукции, возникшая в проводнике,

B- магнитная индукция(характеристика поля)

V- скорость движения проводника

L- длина проводника

α- угол между направлением движения проводника и линиями магнитного поля.

 Направление индукционного тока в движущемся проводнике определяют по правилу пра­вой руки

 Правило правой руки: Если правую руку расположить так, чтобы линии магнитной ин­дукции (В) входили в ладонь, а отогнутый большой палец показывал направление движе­ния проводника, то четыре вытянутых пальца укажут направление индукционного тока в проводнике.

30. Гармонические колебания, их уравнение и характеристики.

Движения, которые  повторяются через равные интервалы времени, называются  колебаниями. Колебания, которые  происходят по закону синуса или косинуса, называются гармоническими.
Уравнение гармонических колебаний имеет вид:                 X = Х _м sin (ωt + φ₀)
где Х _м — амплитуда колебаний (наибольшее расстояние, на которое тело удаляется от положения равновесия), 

ω — циклическая частота колебаний (число колебаний, совершаемых за 2Π секунд), 

φ₀ — начальная фаза колебаний.
Частота колебаний   v — число колебаний за секунду. Если за время t совершено N колебаний, то                  ν=N/t
Единица измерения частоты — Герц (Гц). Частота связана с циклической частотой соотношением:            ω=2Πν
Время, за которое происходит одно полное колебание, называется периодом колебаний Т. Период определяется по формуле T=t/N
Сравнивая формулы для расчета частоты и периода, можно заметить, что это обратные величины:  T=1/v
Величина, стоящая под знаком синуса или косинуса в уравнении гармонических колебаний, называется фазой колебаний:      φ=ωt+φ₀
Фаза является той величиной, которая при заданной амплитуде определяет координату.
Графиком гармонических колебаний является синусоида.

31. Закрытый колебательный контур. Возникновение колебаний в нем.

Колебаниями называются любые изменения величины, повторяющиеся через определенные промежутки времени.

Электромагнитные колебания— это изменения электрического и магнитного полей, происходящие в цепи или пространстве.

Для создания электромагнитных колебаний используют колебательный контур. 

 Колебательный контур-это система, состоящая из конденсатора и катушки, соединенных в замкнутую цепь.

С – емкость конденсатора                   L – индуктивность катушки

     В конденсаторе накапливается заряд, т.е. энергия электрического поля.      

     В катушке накапливается энергия магнитного поля.

W_э=q²/2c = cu²/2-энергия электрического поля

W_м=LI²/2 – энергия магнитного поля

Контур называется закрытым, т. к. цепь замкнутая, и колебания происходят только внутри контура и вовне не распространяются.

Процесс колебаний:

Для создания колебаний в таком контуре необходимо в начальный момент времени  зарядить конденсатор.

1) q-max    I=0   W_э=max   W_м=0

2)конденсатор разряжает q ↓   I ↑ (ток и заряд изменяются постепенно, т.к. в катушке возникает явление самоиндукции)   

W_э↓ →   W_м↑ Энергия электрического поля переходит в энергию магнитного

3)q=0 I_max W_э=0 W_м=max

4)q↑ I↓ W_э↑ ←W_м↓ Энергия магнитного поля переходит в энергию электрического

5)q–max I=0 W_э-max w_м=0

1-5 – это только половина колебаний, т.к. заряд конденсатора поменялся по знаку

Колебания могли быть бесконечными, если бы не было потери энергии.

Период колебаний в контуре:

T = 2Π√LC   —  Формула Томсона.

32.Физические основы радиосвязи.

 Система  электросвязи — это совокупность   технических средств и среды распространения  электрических сигналов,  обеспечивающих передачу сообщения от источника к получению. 

1)Источник  сообщения,

2) преобразователь  сообщения  в  электрический  сигнал, 

3)  передатчик, 

4) среда распространения сигналов электросвязи; 

5) приемник сигнала; 

6)преобразователь электрического сигнала в сообщение; 

7)получатель сообщения; 

8) источник помех.

Сообщение от источника 1 поступает на выход  преобразователя  2 и преобразуется  в первичный электрический сигнал. В передатчике 3 первичный сигнал дополнительно преобразуется  к виду, пригодному для передачи через среду распространения 4. Средой распространения может быть искусственная направляющая среда или открытое пространство. В  процессе передачи электрический сигнал искажается, и на него могут накладываться  помехи.

Под помехой понимается   любое воздействие на полезный электрический сигнал, затрудняющее его прием.  Помехи  весьма разнообразны как по своему происхождению, так и по физическим свойствам. Наличие помех изображено на схеме в виде элемента 8.  Приемник 5 выделяет из суммы вторичного электрического сигнала  и помехи   только  электрический сигнал,  а затем вновь преобразует его в первичный. Далее, в преобразователе  6 первичный электрический  сигнал  преобразуется в копию  передаваемого   сообщения, которое и поступает сообщение 7. Преобразователи 2 и 6 выполняют  функции оконченных устройств системы электросвязи. 

33. Преломление и отражение света. Зеркальное и рассеянное отражение.

Наблюдения показывают, что в однородной среде свет распространяется прямолинейно. 

Прямая, указывающая направление распространения света, называется световым лучом.

 На границе раздела двух сред свет  изменяет направление распространения — может частично отразиться и частич­но преломиться.

В большей или меньшей мере отражение света происходит от любых предметов, поэтому мы видим все освещенные тела.

Отражение— луч изменяет направление распространения, оставаясь при этом в той же среде.

Преломление- луч изменяет направление распространения при переходе из одного вещества в дру­гое.

Закон отражения. Как показывают наблюдения, при отражении света всегда выполняется закон отражения: луч падающий, луч отраженный и перпендикуляр к границе раздела двух сред, восстав­ленный в точке падения луча, лежат в одной плоскости; угол отражения β  равен углу падения α

 Отражение может быть 

— зеркальным от идеально гладкой поверхности (параллельный пучок  лучей после отражения от поверхности остается таким же параллельным пучком лучей)

— диффузным-рассеянным от неровных поверхностей (параллельный пучок лучей после отражения рассеивается-каж­дый луч отражается под своим углом, т.к. поверхность не ровная)

34. Законы преломления и отражения света. 

          Геометрическая оптика-это раздел рассматривающий распространение света использую основной закон: в од­нородной среде света распространяется вдоль прямой линии  — луча. 

Рассматривая распространение света, мы принимаем весь световой пучок за один луч. 

На границе раздела двух сред, свет изменяет направление распространения, т.е. преломляется и отражается.

Отражение – это луч света изменяет направление распространения на границе двух сред и остается при этом в той же среде.

Преломление – луч изменяет направление распространение при переходе из одной среды в другую.

Закон преломления и отражения света

1. Луч падающий (1), луч отраженный (3),луч преломлённый (2) и перпендикуляр границы раздела, лежит в одной плоскости.

2. Угол падения равен углу отражения. α =β

3.  Отношение синуса угла падения к синусу угла преломления, ве­личина постоянная для двух данных сред пола затем преломления.

  

Углы на рисунке поменять!!!!!

 35.Показатель преломления(абсолютный и относительный)

Абсолютный показатель преломления говорит о том во сколько раз скорость света в веществе меньше чем в вакууме.

n₁=c/υ₁ c — скорость света в вакууме (3*10⁸ м/с)

n₂=c/υ₂

υ₁ и υ₂ –  скорость света в данной среде. В любом веществе скорость света меньше, чем в вакууме.

Абсолютный показатель преломления( n₁ и n₂ ) – показывает во сколько раз скорость света в веществе меньше чем в вакууме.

n₁, n₂≥1

Относительный показатель преломления – показывает во сколько раз скорость света в одном веществе, отли­чается от скорости света в другом веществе.

n_1,2=n₁/n₂= υ₂/ υ₁=sinϒ /sinα

n_2,1=n₂/n₁= υ₁/υ₂ =sinα/sinϒ

35.Основные фотометрические величины   (телесный угол, световой поток, сила света, освещенность, два закона освещенности).

Фотометрия- это раздел оптики, рассматривающий её техническое применение.

Телесный угол— это объемный угол, то есть область пространства, ограничена конической поверхностью.

Ω=S/R²  

Ω- телесный угол (ср- стерадиан), S- площадь,  расстояние- R      

Световой поток— это та часть потока излучения, которая вызывает зрительное ощущение. 

Ф=Ј*Ω

Ф — световой поток (лм-люмен), Ј – сила света, Ω – телесный угол

Сила света — это световой поток,  излучаемый в единичный телесный угол. 

Ј= Ф/ Ω,  

Ј– сила света (кд-кандела), Ф — световой поток, Ω – телесный угол.

 Освещенность – это световой поток, падающий  на единицу площади  поверхности. 

Е= Ф/S        

Е – освещенность (лк- люкс), Ф — световой поток, S- площадь

Законы освещенности

1 закон освещенности — освещенность при перпендикулярном падении  лучей обратно пропорционально квадрату вы­соты источника света над поверхностью. 

Е₀= Ј/ R²      

Е₀-освещенность (лк), Ј – сила света,  расстояние- R       

Е₀= Ј/h²    т.к. при падении света от источника перпендикулярно поверхности h=R ( высота=расстоянию)

2 закон освещенности — освещенность поверхности при падение лучей под углом пропорционально cos угла падения.

Е=(Ј/R ²)cos α

36. Электромагнитная (волновая) теория света. Доказательства этой теории.

По волновой теории, свет – это электромагнитная волна, с длиной волны в интервале 350-750 нм

Только в этом интервале электромагнитное излучение будет видным.

Характеристики  света как волны: 

1. υ = 3*10⁸ м/с   скорость света в вакууме
2. λ= υ*T=υ/v   длина волны -это расстояние, которое волна проходит за период.
3. v=10¹⁴ Гц          частота

Свойства световых волны:

1)отражение от препятствий

2)проходит сквозь прозрачные вещества, при этом преломление не теряет часть своей энергии. 

3)распространяется как в веществе так и в вакууме

Свойства — явление доказывающие волновую природу света.

4)интерференция – это сложение нескольких когерентных волн, одновременно пришедших в одну точку, в результате которого возникает усиление или ослабление света

Когерентные волны – это волны с одинаковой длиной волны

5)дифракция – это огибание волнами препятствий размеры которых соизмеримы с длиной волны. За большими препятствиями образуется тень

6)дисперсия – это разложение белого света на составляющие цвета, при прохождении через прозрачные вещества. Происходит, если стороны предмета не  параллельны. Каждый цвет имеет свою длину волны. Показатель преломления зависит от длины волны. Каждый цвет преломляется под своим углом. Цвета тел объясняются тем, какие длины волн отражаются (остальные поглощаются).

Белый цвет – полностью отражает все лучи.

Черный цвет – поглощает лучи.

37. Виды электромагнитных излучений 

Все электромагнитные излучения отличаются друг от друга длиной волны(или частотой). Это создает и разные свойства у электромагнитных излучений.

Радиоволны            Длина волны: 10⁵-10^-3м

Частота: ν₁=3*10³; ν₂=3*10¹¹Гц

Источник излучения: Антенна, колебательный контур

Особенные свойства: получение и передача информации на расстоянии, легко огибает большие препятствия

Проявление: В радиосвязи, телевидении, радиолокации, сотовая связь

Инфракрасное излучение    Длина волны:2*10^-3-7,6*10^-7м

Частота: ν₁=1,5*10¹¹;ν₂=4*10¹⁶Гц

Источник излучения: Любые нагретые тела, лампы накаливания, огонь

Особенные свойства: вызывает нагревание тел- тепловое излучение

Проявление:  Применяется для сушки окрашенных изделий, стен зданий, древесины. Нагревательные приборы; приборы ночного видения, тепловизоры.

Видимое излучение            Длина волны:7,7*10^-7-3,8*10^-7м

Частота: ν₁=4*10¹⁶   ν₂=8*10¹⁶Гц

Источник излучения: Солнце, лампы, огонь- любые светящиеся тела.

Особенные свойства: Является обязательным условием для развития зеленых растений, видимое

Проявление: в природе- солнечный свет, огонь; в технике- лампочка, в результате фотосинтеза вырабатывается кислород. Необходимо для ориентации, получения информации об окружающем.

Ультрафиолетовое                    Длина волны:4*10^-7-3*10^-8м

Частота: ν₁=8*10¹⁶;ν₂=10¹⁵Гц

Источник излучения: газоразрядная лампа, солнце

Особенные свойства: способность убивать болезнетворные бактерии, вырабатывание витамина D, вызывает химические реакции

Проявление: широко применяется в медицине (кварцевание)-обеззараживание помещений, загар кожи человекаJ

Рентгеновское      Длина волны:10^-8-10^-12м

Частота: ν₁=3*10¹⁶;ν₂=3*10²⁰Гц

Источник излучения: Рентгеновская трубка, возникает при торможении быстро летящих электронов.

Особенные свойства: Способность проникать через толстые слои вещества

Проявление: используется для диагностики заболеваний внутренних органов организма (переломы, пневмония, опухоли и т.п.), контроль качества внутренней поверхности деталей

Гамма излучение 

Длина волны:10^-11-10^-13м

Частота: ν₁=3*10¹⁹;ν₂=3*10²¹Гц

Источник излучения: солнце и звезды, в ядерном реакторе, радиоактивность, ядерные реакции

Особенные свойства: легко проходит сквозь любые непрозрачные тела, вызывает изменение структуры вещества. 

Проявление: Ядерная энергетика, причина мутаций, обработка семян растений, облучение в медицине

 

  38. Квантовая теория света и ее доказательства. Характеристики фотона.

  Кватовая теория была создана Планком. По этой теории свет излучается и поглощается в виде отдельных порций энергии – фотонов (это частица света ) или квантов (это частица излучения).

Величина порции: E=hν,    Дж.

h=6.63*10^-34 Дж с – постоянная Планка,  ν-частота излучения

Доказательством квантовой теории являются все ситуации, когда свет взаимодействует с частицами вещества:

— фотохимическое действие света – излучение вызывает химические реакции, т.е. кванты взаимодействуют с молекулами вещества (фотосинтез, фотография -пленочная)

— люминесценция – освещение, вспышка на поверхности вещества при попадании на него любого излучения

— фотоэффект – под действием света в веществе образуется свободные заряды

— световое давление – свет оказывает давление на поверхность при отражении от нее(солнечный ветер)

Характеристики фотона:

1)основная характеристика фотона – это его энергия     

               E=hν  = hc/λ

2)скорость распространения световых частиц равна скорости света   υ=c/n υ=c υ<c c=3*10⁸м/с

3)частота:   ν=1/Т = υ/ λ, Гц.

4)масса фотона: m_ф=E/с² c=3*10⁸м/с Е-энергия фотона

5)импульс: Р=m_ф*с

39.Внешний и внутренний фотоэффект. Уравнение Эйнштейна. Красная граница фотоэффекта.

Различают внешний и внутренний фотоэффект.

Внутренний фотоэффект-это образование свободных зарядов в полупроводниках  под действием электромагнитного излучения (света).

Внешний фотоэффект-это вылет электронов с поверхности вещества (металла) под действием излучения (света).

Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта.

Еизл.=Авых.+Екин.

Е_изл.=hν  = hc/λ   — энергия излучения(фотона)

Е_кин=m_eV_e²— кинетическая энергия электрона, вылетевшего из вещества благодаря фотоэффекту

А_вых.-работа выхода электрона из вещества

А_вых.= Е*φ

φ-потенциал работы выхода(вольт)                  е=1,6*10^-19 Кл- заряд электрона1э= 1,6*10^-19Дж

Энергия фотона Еизл , падающего на поверхность вещества, расходуется на совершение электроном работы выхода А_вых.      и приобретение электроном кинетической энергии Е_кин.

Условия прохождения фотоэффекта  

— Энергия излучения больше либо равна работе выхода         E _изл ≥   A_вых

— Частота излучения больше либо равна частоте красной границы фотоэффекта  ν_изл≥     ν_{красной границы}

— Длина волны излучения меньше либо равна длине волны красной границы фотоэффекта    λ_изл≥λ_{красной границы}

 Красная граница фотоэффекта — это минимальная частота, или соответствующая длинна волны, при которой начинается фотоэффект.

h ν = A,  откуда                   ν_{красной границы}=ν _min = A/h       

ν_min=ν _кр.гр.— частота красной границы фотоэффекта или минимальная частота при которой начинается фотоэффект

    

40. Строение атома. Модели атома. 

 Модель атома Томсона

1897 г.- Дж. Томсоном выдвинута модель строения атома. Атом имеет форму шара. По всему объему атома с посто­янной плотностью распределен положительный заряд. Внутри (как изюм в кексе) расположены электроны. В целом атом электрически нейтрален. Когда электроны колеблются относительно центра сферы, атом излу­чает свет.

Опыт Резерфорда по рассеянию альфа-частиц

 1906 г. — Э. Резерфорд проводит опыты для проверки состоятельности модели атома Томсона:

В вакууме в свинцовом стакане располагался источник радиоактивного излучения (альфа-частиц) — полоний(Ро). Тонкая золотая фольга бомбардировалась положительно заряженн­ыми альфа-частицами, скорость кото­рых около 20 ООО км /с. На экране регистрировались вспышки от попадания на него альфа-частиц.
Кроме основного экрана следы от альфа-частиц были зафиксированы и на бо­ковых экранах.

 Зная о том, как взаимодействуют одноименно заря­женные частицы, а они отталкиваю­тся друг от друга, можно объяс­нить ре­зультаты опыта Резерфорда:
— частицы, которые отклонялись, пролетали недалеко от ядра
— частицы, которые отражались, попадали точно в ядро
— частицы, которые не испытывали отклонений, проле­тали далеко от ядра
Понимание причин отклонения альфа-частиц позволило Э.Резерфорду выдвинуть собствен­ную планетарную (иначе ядерную) модель строения атома.
     Планетарная модель атома:
— это положительно заряженное ядро в центре атома и электроны на орбитах вокруг ядра
— характер движения электронов определяется действием кулоновских сил со стороны ядра
— диаметр ядра в 100000 раз меньше диаметра атома
— масса ядра составляет 99,4% от массы всего атома
— заряд ядра по модулю равен сумме зарядов электронов, поэтому атом в целом нейтрален.

41. Явление радиоактивности

42.Строение атомного ядра. Массовое число, заряд. Дефект массы и энергия связи. Изотопы.

Существуют различные  модели атома, которые используются в различных условиях. Рассмотрим  протонно-нейтронную модель ядра атома.
Согласно этой модели:
— ядра всех химических элементов состоят из нуклонов: протонов и нейтронов
— заряд ядра обусловлен только протонами
— число протонов в ядре равно порядковому номеру элемента
— число нейтронов равно разности между атомным числом и числом протонов (N=A-Z)
Условное обозначение ядра атома химического элемента:      _z ^A X
X – символ химического элемента
А – массовое число, которое показывает — массу ядра в целых атомных единицах массы (а.е.м.) ,- число нуклонов в ядре
— (A = N + Z) ,
Z – зарядовое число, которое показывает- заряд ядра, число протонов, число электронов в атоме,- порядковый номер в таблице Менделеева

N – число нейтронов в ядре атома  (N = A — Z)
Масса ядра всегда меньше суммы масс  свободных протонов и нейтронов, его составляющих. Это объясняется тем, что протоны и нейтроны в ядре очень сильно притягиваются друг к другу. Чтобы разъединить их требуется затра-тить большую работу. Поэтому полная энергия покоя ядра не равна энергии покоя составляющих его частиц.
Разность между массой ядра и суммой масс протонов и нейтронов называется дефектом масс. 

Дефект масс — недостаток массы ядра по сравнению с суммой масс свободных нуклонов

Расчетная формула для дефекта масс: Δm=(z *m_p +N_*m_n)- mя

где m_я — масса ядра;  

      (z _*m_p +N_*m_n)- сумма масс свободных нуклонов, сливающихся в ядро
      Z- число протонов;     m_p -масса свободного протона; N — число нейтронов;  m_n — масса свободного нейтрона

ЭНЕРГИЯ СВЯЗИ — минимальная энергия, необходимая для расщепления ядра на свободные нуклоны; или    — энергия, выделяющаяся при слиянии свободных нуклонов в ядро.

Расчетная формула для энергии связи: E= Δm c²             (с — скорость света в вакууме)

43. Методы регистрации заряженных частиц.

          44. Ядерные реакции. Типы ядерных реакций. Цепная реакция деления. Термоядерный синтез.

Ядерные реакции – это превращения, происходящие с атомными ядрами. Ядро состоит из протонов и нейтронов

 Виды ядерных реакций:

1)Распад  или испускание частицы – из ядра вылетает одна или несколько частиц в результате чего, образуется одно новое ядро.

    

2) Реакция поглощения частицы – ядро сталкивается и поглощает одну или несколько частиц, в результате превращаясь в другое ядро

3) Реакция деления – одно более тяжёлое ядро делится на два более лёгких.

4) Реакция синтеза – два более лёгких ядра объединяется в одно более тяжёлое. 

Правило прохождения ядерной реакции: заряд и масса должны оставаться неизменными . В любой ядерной  реакции могут дополнительно вылетать или поглощаться частицы.