Питання №2 електрорушійна сила

Повна електрична ланцюг обов'язково містить джерело струму.

Всередині джерела струму відбувається поділ зарядів: на одному полюсі накопичується позитивний заряд, на іншому - негативний.

Сили, які вчиняють роботу з розділення зарядів, називаються сторонни е.

Електрорушійної силою джерела (ЕРС) називається величина дорівнює відношенню роботи сторонніх сил Аст по переміщенню заряду уздовж замкнутого кола до величини цього заряду q.

ЕРС позначається буквою; вимірюється в Вольтах.

Закон Ома для повного кола. Сила струму в повній ланцюга прямо пропорційна ЕРС джерела струму і обернено пропорційна сумі зовнішнього і внутрішнього опорів ланцюга.

1. Механічний рух і його відносність; рівняння прямолінійного рівноприскореного руху.
2. Електричний струм в газах: несамостійний розряд в газах; самостійний електричний розряд; види самостійного розряду; плазма.
3. Завдання на визначення періоду і частоти вільних коливань в коливальному контурі.

Питання 1. Механічний рух і його відносність. Системи відліку. Швидкість і переміщення при прямолінійній рівномірному русі.

Механічним рухом називається зміна положення тіла в просторі відносно інших тіл з плином часу.

Приклади: рух автомобіля, Землі навколо Сонця, хмар на небі і ін.

Механічний рух відносно. тіло може спочивати щодо одних тіл, і рухатися щодо інших. Приклад: водій автобуса покоїться щодо самого автобуса, але знаходиться в русі разом з автобусом щодо землі.

Для опису механічного руху вибирають систему відліку.

Системою відліку називається тіло відліку, пов'язана з ним система координат і прилад для вимірювання часу (напр. Годинник).

У механіці часто тілом відліку служить Земля, з якою пов'язують прямокутну декартову систему координат (XYZ).

Лінія, по якій рухається тіло, називається траєкторією.

Прямолінійним називається рух, якщо траєкторія тіла - пряма лінія.

Довжину траєкторії називають шляхом. Шлях вимірюється в метрах.

Переміщення - це вектор, що сполучає початкове положення тіла з його кінцевим положенням. Позначається. вимірюється в метрах.

Швидкість - це векторна величина, що дорівнює відношенню переміщення за малий проміжок часу до величини цього проміжку. Позначається. вимірюється в м / с.

Рівномірним називається такий рух, при якому тіло за будь-які рівні проміжки часу проходить однакові шляхи. При цьому швидкість тіла не змінюється.

При цьому русі переміщення і швидкість обчислюються за формулами:

Якщо тіла за рівні проміжки часу проходить неоднакові шляхи, то рух буде нерівномірним.

При такому русі швидкість тіла або збільшується, або зменшується.

Процес зміни швидкості тіла характеризується прискоренням.

Прискоренням називається фізична величина, що дорівнює відношенню дуже малого зміни вектора швидкості # 8710; до малого проміжку часу # 8710; t, за яке сталося це зміна:.

Прискорення позначається буквою вимірюється в м / с 2.

Напрямок вектора збігається з напрямком зміни швидкості.

При рівноприскореному русі з початковою швидкістю прискорення дорівнює

Звідси швидкість рівноприскореного руху дорівнює.

Переміщення при прямолінійному рівноприскореному русі обчислюється за формулою:

Питання 2 .Гази стають провідниками лише тоді, коли вони якимось чином іонізовані. Процес іонізації газів полягає в тому, що під дією будь-яких причин від атома відривається один або кілька електронів. В результаті цього замість нейтрального атома виникають позитивний іон і електрон. Розпад молекул на іони і електрони називається іонізацією газу. Частина утворилися електронів може бути при цьому захоплена іншими нейтральними атомами, і тоді з'являються негативно заряджені іони.

Таким чином, в ионизованном газі є носії зарядів трьох сортів: електрони, позитивні іони і негативні. Відрив електрона від атома вимагає витрат певної енергії - енергії іонізації Wi. Енергія іонізації залежить від хімічної природи газу та енергетичного стану електрона в атомі. Так, для відриву першого електрона від атома азоту витрачається енергія 14,5 еВ, а для відриву другого електрона - 29,5 еВ, для відриву третього - 47,4 еВ. Чинники, що викликають іонізацію газу називаються ионизаторами. Розрізняють три види іонізації: термоіонізація, фотоионизацию і ударну іонізацію.

Термоіонізація відбувається в результаті зіткнення атомів або молекул газу при високій температурі, якщо кінетична енергія відносного руху частинок, що стикаються перевищує енергію зв'язку електрона в атомі.

Фотоіонізація відбувається під дією електромагнітного випромінювання (ультрафіолетового, рентгенівського або # 947;-випромінювання), коли енергія, необхідна для відриву електрона від атома, передається йому квантом випромінювання.

Іонізація електронним ударом (або ударна іонізація) - це утворення позитивно заряджених іонів в результаті зіткнень атомів або молекул з швидкими, що володіють велику кінетичну енергію, електронами. Процес іонізації газу завжди супроводжується протилежним процесом відновлення нейтральних молекул з разноименно заряджених іонів внаслідок їх електричного тяжіння. Це явище називається рекомбінацією. При рекомбінації виділяється енергія, що дорівнює енергії, витраченої на іонізацію. Це може викликати, наприклад, світіння газу. Якщо дію іонізатора незмінно, то в ионизованном газі встановлюється динамічна рівновага, при якому в одиницю часу відновлюється стільки ж молекул, скільки їх розпадається на іони. При цьому концентрація заряджених частинок в ионизованном газі залишається незмінною. Якщо ж припинити дію іонізатора, то рекомбінація почне переважати над іонізацією і число іонів швидко зменшиться майже до нуля. Отже, наявність заряджених частинок в газі - явище тимчасове (поки діє іонізатор). При відсутності зовнішнього поля заряджені частинки рухаються хаотично.

При приміщенні іонізованого газу в електричне поле на вільні заряди починають діяти електричні сили, і вони дрейфують паралельно лініям напруженості: електрони і негативні іони - до анода, позитивні іони - до катода. На електродах іони перетворюються в нейтральні атоми, віддаючи або приймаючи електрони, тим самим замикаючи ланцюг. У газі виникає електричний струм. Електричний струм в газах - це спрямований рух іонів і електронів.

Електричний струм в газах називається газовим розрядом.

Повний струм в газі складається з двох потоків заряджених частинок: потоку, що йде до катода, і потоку, спрямованого до анода. У газах поєднується електронна провідність, подібна провідності металів, з іонною провідністю, подібною провідності водних розчинів або розплавів електролітів. Таким чином, провідність газів має іонно-електронний характер.

Несамостійний розряд. Розглянутий вище механізм проходження електричного струму через гази при постійному впливі на газ зовнішнього іонізатора є несамостійний розряд, так як при припиненні дії іонізатора припиняється і ток в газі.

Несамостійний розряд - це розряд, який залежить від наявності іонізатора. Якщо після досягнення насичення продовжувати збільшувати різницю потенціалів між електродами, то сила струму при досить великій напрузі стане різко зростати. Це означає, що в газі з'являються додаткові іони понад ті, які утворюються за рахунок дії іонізатора. Сила струму може зрости в сотні і тисячі разів, а число заряджених частинок, що виникають в процесі розряду, може стати таким великим, що зовнішній іонізатор буде вже не потрібен для підтримки розряду. Тому іонізатор можна тепер прибрати. Оскільки розряд не потребує для своєї підтримки в зовнішньому іонізатор, його називають самостійним розрядом.

Види самостійного розряду

Залежно від тиску газу, напруги, прикладеної до електродів, форми і характеру розташування електродів розрізняють наступні типи самостійного розряду: тліючий, коронний, дугового і іскровий.

Іскровий розряд можна отримати, якщо поступово збільшувати напругу між двома електродами. При певній напрузі виникає електрична іскра. Прикладом гігантського іскрового розряду є блискавка. Вона виникає або між двома зарядженими хмарами, або між зарядженим хмарою і Землею. Сила струму в блискавці сягає 500000 ампер, а різниця потенціалів між хмарою і Землею - 1 млрд. Вольт. Довжина світиться каналу може досягати 10 км, а його діаметр - 4 м.

Якщо після запалювання іскрового розряду поступово зменшувати опір ланцюга, то сила струму в іскрі буде збільшуватися, і виникне нова форма газового розряду, званого дуговим. В даний час електричну дугу, палаючу при атмосферному тиску, найчастіше отримують між спеціальними вугільними електродами. Її температура при атмосферному тиску близько 4000 ° С. Електрична дуга є потужним джерелом світла і широко застосовується в проекційних, прожекторних та інших освітлювальних установках. Внаслідок високої температури дуга широко застосовується для зварювання та різання металів. Високу температуру дуги використовують також при влаштуванні дугових електричних печей, що грають важливу роль в сучасній електрометалургії.

Коронний розряд спостерігається при порівняно високому тиску газу (наприклад, при атмосферному тиску) в різко неоднорідному електричному полі. Так, наприклад, коронний розряд можна отримати близько тонкого дроту. При цьому біля неї спостерігається світіння, що має вигляд оболонки або корони, навколишнього дріт, звідки і пішла назва розряду. Коронний розряд використовується в техніці для пристрою електрофільтрів, призначених для очищення промислових газів від твердих і рідких домішок. У природі коронний розряд виникає іноді під дією атмосферного електричного поля на гілках дерев, верхівках щогл (так звані вогні святого Ельма). Коронний розряд може виникнути на тонких проводах, що знаходяться під напругою.

Поняття про плазму

Плазма - це частково або повністю іонізований газ, в якому густини позитивних і негативних зарядів практично однакові. Тому в цілому плазма є електрично нейтральною системою. Ступінь іонізації плазми # 945; визначається відношенням числа іонізованих атомів до їх загальної кількості. Залежно від ступеня іонізації плазма поділяється на слабо іонізовану (# 945; - частки відсотка), частково іонізовану (# 945; - кілька відсотків) і повністю іонізовану (# 945; = 100%). Слабо іонізованої плазмою є іоносфера - верхній шар земної атмосфери. У стані повністю іонізованої плазми знаходиться Сонце, гарячі зірки. Сонце і зірки представляють собою гігантські згустки гарячої плазми, де температура дуже висока, близько 106 - 107 К. Штучно створена плазмою різного ступеня іонізації є плазма в газових розрядах, газорозрядних лампах. Існування плазми пов'язане або з нагріванням газу, або з випромінюванням різного роду, або з бомбардуванням газу швидкими зарядженими частинками. Ряд властивостей плазми дозволяє розглядати її як особливий стан речовини. Плазма - найпоширеніше стан речовини. Плазма існує не тільки в якості речовини зірок і Сонця, вона заповнює і космічний простір між зірками і галактиками. Верхній шар атмосфери Землі також є слабо іонізовану плазму. Управління рухом плазми в електричних і магнітних полях є основою її використання як робочого тіла в різних двигунах для безпосереднього перетворення внутрішньої енергії в електричну - плазмові джерела електроенергії, магнитогидродинамические генератори. Для космічних кораблів перспективно використання малопотужних плазмових двигунів. Потужний струмінь щільної плазми, що отримується в плазмотроне, широко використовується для різання і зварювання металів, буріння свердловин, прискорення багатьох хімічних реакцій. Проводяться широкомасштабні дослідження по застосуванню високотемпературної плазми для створення керованих термоядерних реакцій.

1. Рух по колу з постійною за модулем швидкістю; період і частота; доцентровийприскорення.

2. Електричний струм в розчинах і розплавів електролітів; закон Фарадея; технічні застосування електролізу.

3. Завдання на застосування першого закону термодинаміки.

Питання 1. Рух по колу з постійною за модулем швидкістю

Криволінійний рух - рух, траєкторією якого є крива лінія. Вектор швидкості в будь-якій точці спрямований по дотичній до траєкторії. Будь-яка ділянка криволінійного руху приблизно можна представити у вигляді дуги кола.

Рух по колу з постійною за модулем швидкістю - найпростіший вид криволінійного руху. Це рух зі змінним прискоренням. Траєкторія руху - коло. Вектор швидкості завжди спрямований по дотичній до окружності. Величина швидкості постійна, напрямок швидкості весь час змінюється. Прискорення при русі по колу називають доцентровим. Воно завжди, в кожній точці, направлено до центру кола. Доцентровийприскорення не змінює модуля швидкості, але змінює напрямок швидкості. Величини, що характеризують рух по колу з постійною за модулем швидкістю.

Період Т (с) - час одного повного обороту. Частота v (Гц, грецька буква "ню") - число повних обертів за 1 с. Ці два параметри також зустрінуться вам в темі "Коливання і хвилі", формули будуть ті ж. Формулу прискорення треба запам'ятати зараз. Все інше виводиться з математичних міркувань: треба знати формулу довжини кола, що таке кут в градусах і в радіанах.