Физика (билеты с ответами)
Второй семестр
Билет № 1 (Постоянный ток в металлах. Закон Ома для полной цепи)
В металлах ток представляет собой направленное движение свободных электронов под действием электрического поля. Свободные электроны образуются за счёт отщепления валентных электронов. Под действием электрического поля участвуют в двух движениях:
1) Хаотическом тепловом.
2) Направленном под действием поля.
Скорость направленного движения мала, но переход к нему происходит быстро (c =3*10 в 8 степени). Направленному движению свободных электронов препятствуют ионы, колеблющиеся в узлах кристаллической решётки, что приводит к сопротивлению. При увеличении температуры металл амплитуда колебаний ионов возрастает и приводит к увеличению сопротивления.
Сила тока в цепи с одной э.д.с. прямо пропорциональна сумме сопротивлений внешней и внутренней цепей.
Билет № 2 (Соединение источник электроэнергии в батарею)
При получении электроэнергии от гальвоничеких элементов или аккумуляторов часто приходится соединять их в батарею. Со-яю:
1) Последовательно. + предыдущего источника соединяют с – последующего, где E-э.д.с всей батареи, а r-вн. Сопротивление.
I=E6/(R+rб) -> I=Eп/(R+rn)
2) Параллельно. Все + присоединяются к одной клейм, а – к другой.
I=E/(R=r/m)
3) Смешанно. Увеличение э.д.с. даёт только последовательное соединение. Учитывается:
1) последовательное > сопротивление. (увеличивает)
2) параллельное < сопротивления (уменьшает)
I=Eп/(R+r*n/m)
Билет № 3 (Электрический ток в различных средах)
Ток проводимости – упорядоченное движение свободных электрических зарядов, происходящих в проводнике:
1) в металлах.
2) в жидкостях.
3) в газах.
Условие возникновения и существования электрического тока проводимости:
1) Наличие свободных носителей тока – заряженных части, способных перемещаться упорядоченно
2) Наличие электрополя
1. См. вопрос первый.
2. Упорядоченное перемещение + и – ионов под действием созданного в жидкостях электрополя.
3. Направленное движение свободных электронов или ионов. При н.у. газы – диэлектрики, они становятся проводниками после ионизации.
Билет № 4 (Электролиз. Закон Фарадея. Применение электролиза. Электрический эквивалент)
Электролиз – процесс выделения вещества на электролитах при прохождении тока через электролит.
Первый закон Фарадея:
Коэффициент пропорциональности – выражает зависимость массы выделенного при электролизе вещества от его рода, называют электрическим эквивалентом вещества. Электрический эквивалент вещества измеряется массой вещества, выделевшегося на электролиде при прохождении тока через электролит ед. заряда:
k=m/g g=I/t m=KIt
Второй закон Фарадея:
Электрический эквивалент различных веществ прямо пропорционален их химическим эквивалентам:
k=(1/f)(M/n)
Применение:
1) Очистка металлов от посторонних примесей
2 Покрытие металлических предметов тонким слоем металла
3) Получение металлических рельефных копий изображений
Билет № 5 ()
Билет № 6 (Ток в газах)
Направленное движение свободных электронов и ионов. При н.у. газы – диэлектрики становятся проводниками после ионизации. Ионизация – процесс образования ионов путём отделения электронов от молекул газа. Нейтральная молекула теряет электроны, превращаясь в + ион, захватывает - - ион
Рекомбинация – процесс обратный ионизации.
Если рекомбинация преобладает над ионизацией, то проводимость быстро уменьшается до 0.
Электрон в газе представляет собой противоположно направленные – и + ионоы
Для газового заряда 2 условия:
1) ионизированная газовая среда
2) электрополе
Газовый заряд возникает под действием внешнего ионизатора и прекращается после его удаления.
Билет № 7 (Ток вакууме)
Возьмём пустотную лампу накаливания, электроны вылетают из раскалённой нити в вакуум. Если между нитью накала и электродом создать электрополе, заставляющее двигаться электроны к электроду, то цепь замыкается и в вакууме течёт ток. Электроны движутся беспрепятственно, за счёт работы сил электрополя. A=Ue –работа сил по перемещению электрополя между электродами
За счёт этой работы приобретают кинетическую энергию
W=Ue mv*v/2=Ue
Билет № 8 (Ток в полупроводниках)
Полупроводники – вещества, удельное сопротивление. которых убывает с повышением температуры, изменением освёщённости, зависимости от примесей. Виды:
1) Собственные
2) Примесные
а) Донорные
б) Акцепторные
При температурах, близких к абсолютному 0 связи между атомами в кристаллах заполнены (при таких температурах – диэлектрики).
При нагревании или облучении кинетическая энергия валентных электронов повышается и некоторая парная ковалентная связь разрушается. Т.е п/п повлияют свободные электроны и вакантные места. У собственных п/п появляются свободные места. У собственных п/п число электронов и дырок равно. Движутся хаотически при отсутствии магнитного поля.
Примесные – внешние атомов примесей.
При наличии лишнего валентного электрона они начинают двигаться образуя электрон – донорный тип. Если не хватает электронов – дырки движутся вод действием магнитного поля – акцепторный тип.
Билет № 9 (Полупроводниковый диод. Применение электрического тока в полупроводниках)
P – n переход работает подобно вентилю, т.е пропускает ток в одном направлении и не пропускает его в обратном направлении. Если включить кристалл с P- n переходом в цепь переменного тока, то ток будет практически постоянным по направлению. Пожтому кристалл с P – n переходом называют полупроводниковым выпрямителем или полупроводниковым диодом.
Билет № 10 (Магнитное поле. Магнитное поле проводника с током, витка, соленоида)
Поле, посредством которого осуществляется взаимодействие электрических токов, расположенных на расстоянии, магнитным полем.
Магнитное поле и электрический ток всегда существуют совместно.
B=F/Il*sin a
B=McI/2пr – проводника
B=McI/2п – витка
B=McIw/l – соленоида
Билет № 11 (Магнитное взаимодействие токов. Магнитная проницаемость среды. Магнитная постоянная)
Токи одинакового направления притягиваются, противоположного отталкиваются. F=(K*I1*I2*l) / a k=Mc / 2п F=(Mc*I1*I2*l) / a
Величина Mc выражает зависимость силы взаимодействия электрических токов от среды, называют магнитной проницаемостью среды. Mc=M*M0. F0 – магнитная постоянная Mc=D / H [(Тесла*Метр)/Ампер]
M0=4*п*10 в 7 степени [H / (A*A)]
Билет № 12 (Действие магнитного поля на проводнике с током)
Правило левой руки: если расположить левую руку вдоль проводника с током, чтобы 4 пальца указывали направление тока в проводнике, а линии магнитной индукции входили в ладонь, то отогнутый большой палец будет указывать направление силы, действующей на проводник с током. F=D*I*l*sin a [H]
Билет № 13 (Электрический заряды, движущийся в магнитном поле. Магнитная индукция)
Сила по перемещению заряда в магнитном поле. F=Fa / N => (B*I*l*sin a) / N => (B*v*n0*e*S*l*sin a) / N => (B*v*n0*e*V*sin a) / N => B*v*e*sin a. Заряды в магнитном поле движутся по радиусу. R=(m*v) / (q*B). Величина B, являющегося силовой характиристивой магнитного поля в данной точке называют магнитной индукцией. B=Fa max / I*l [Тл] Bпр=(Mc*I) / (2*п*r) Bкр=(Mc*I) / (2*п) Всол=(Mc*I*w) / l
Билет № 14 (Напряжённость магнитного поля.)
Величина H, которая характеризует магнитное поле в какой-либо точке пространства, созданное макротоками в проводниках независимо от окружающей среды, называют напряжённостью магнитного поля в этой точке. Hпр=I / (2*п*r*) Hкр=I / (2*r) Hсол=(I*w) / l - [А/м]
Билет № 15 (Явление электромагнитной индукции. Э.Д.С индукции. Опыты Фарадея)
Электрический ток и его магнитное поле всегда существуют совместно. Возникновение в замкнутом проводнике электрического тока, обусловленное изменение магнитного поля, называют явлением электромагнитной индукции. Полеченный таким способом ток называют индукционным, а создающую его э.д.с. называют э.д.с. индукции. Почти вся электроэнергия используемая на проводнике, получается с помощью индукционных генераторов. U=B*v*l*sin a Eинд.=B*v*l*sin a
Опыты Фарадея:
1. Возьмём соленоид, соединённый с гальванометром и будем вдвигать в него магнит. При движении стрелка гальванометра отклонятся. Если магнит останавливается, то стрелка гальванометра возвращается в 0 положение. Тоже получается при выдвижении магнита из соленоида или при надевании на неподвижный магнит соленоида. Значит, что индукционный ток возникает в соленоиде только при относительном перемещении соленоида и магнита. Т.е индукционный ток (и э.д.с индукции) в замкнутом контуре появляются только в том случае, когда изменяется магнитный поток, который проходит через площадь, охваченную контуром.
Билет № 16 (Закон Ленца для электромагнитной индукции)
Взаимодействие между полюсами всегда препятствует движению магнита: э.д.с индукции создаёт в замкнутом контуре такой индукционный ток, который своими магнитным полем препятствует причине, вызывающей появление этой э.д.с.
Билет № 17 (Правило Буравчика)
Правило Буравчика – правило правого винта.
Правило правого винта для кругового тока: если вращать головку винта по направлению тока в контуре, то поступательное движение винта укажет направление линий магнитной индукции внутри контура. Правило правого винта: Если поступательное движение винта происходит по направлению тока в проводнике, то направление вращения головки винта показывает направление линий индукции магнитного поля
Билет № 18 (Вихревое электрическое поле и его связь с магнитным)
На покоящиеся заряды действует электрическое поле. Теория Максвелла в пространств, в котором изменяется магнитное поле, обязательно возникает электрическое поле с замкнутыми линиями напряженности , независимо от присутствия вещества. Вектор напряжённости магнитного поля в каждой точке пространства перпендикулярен вектору напряжённости созданного им электрополя
Поэтому наибольшая э.д.с индукции в прямолинейном проводнике возникает тогда, когда он движется перпендикулярно к линиям индукции магнитного поля. Переменное магнитное поле может создавать электрополе, которое уже и возбуждает в замкнутом проводнике индукционный ток.
Билет № 19 (Явление самоиндукции. Э.Д.С самоиндукции. Энергия электромагнитного поля)
Собственное магнитное поле в цепи постоянного тока изменяет в момент замыкания и размыкания, а также при изменении в ней силы тока. В указанные моменты в такой цепи должна возникнуть э.д.с индукции. Возникновение э.д.с. индукции в цепи, которое вызвано в цепи изменение магнитного поля тока, текущего в этой же цепи, называют явлением самоиндукции, а появляющуюся э.д.с. – э.д.с самоиндукции.
Страницы: 1, 2
