сжатии надо непрерывно отбирать теплоту, чтобы внутренняя энергия, а
следовательно, и температура оставались постоянными. Из этого следует, что
изотермический процесс необходимо проводить очень медленно, так как в этом
случае температура газа будет успевать выравниваться с температурой
окружающей среды.
3. Изобарический процесс. Поскольку при данном процессе происходит
изменение температуры и объёма газа, то первый закон термодинамики
записывается так же, как и в общем случае.
4. Адиабатический процесс. Процесс, протекающий в термодинамической
системе без теплообмена с окружающей средой, называется адиабатическим
(адиабатным). Для практического осуществления такого процесса газ помещают
в сосуд с теплоизоляционными стенками. Поскольку любой материал в той или
иной степени проводит теплоту, то всякий процесс отличается от
адиабатического процесса. Хорошим приближением к адиабатическому процессу
являются быстро протекающие процессы. Кратковременность процесса приводит к
тому, что система не успевает обменяться теплотой с окружающей средой.
При адиабатическом процессе газ не отдаёт и не получает количество
теплоты, т.е. Q = 0. Тогда первый закон термодинамики запишется
[pic] или [pic]
т.е. работа, совершаемая газом при адиабатическом процессе, производится
только за счёт изменения его внутренней энергии. Выясним, как изменяется
температура газа при этом процессе. При адиабатном расширении (V = V2 — V1
> 0, где V1 и V2 — начальный и конечный объём газа. Поэтому А = P(V > 0. Из
формулы следует, что в этом случае (U < 0. Следовательно, внутренняя
энергия газа уменьшается и температура понижается. Если же газ сжимается,
то А < 0 и (U > 0, а его температура повышается. Этим объясняется,
например, нагревание воздуха в цилиндре дизельного двигателя при его
сжатии.
Билет № 12
Электростатика — это раздел электродинамики, изучающий свойства
неподвижных зарядов, их взаимодействия друг с другом посредством полей,
называемых электростатическими. Условие неподвижности зарядов в той системе
отсчёта, в которой они изучаются, является весьма важным, так как в случае
движущихся зарядов свойства окружающего пространства кардинально меняются
и, в частности, появляется магнитное поле.
1. Известно, что разнородные тела такие, как кожа, стекло, эбонит и
т.д., потёртые друг о друга, обладают свойством притягивать к себе лёгкие
предметы, например, кусочки бумаги. Для объяснения такого взаимодействия,
названного электрическим, и было введено понятие электрического заряда.
Заряженные тела могут как притягиваться, так и отталкиваться друг от друга.
Этот факт удаётся объяснить, если ввести два типа заряда, условно названных
положительными и отрицательными (плюс и минус). Как следует из опыта,
заряды с одинаковыми знаками отталкиваются, а с разными — притягиваются.
Сила взаимодействия заряженных тел может быть различной. Это зависит от
величины зарядов, находящихся на них.
Из этого можно сделать вывод: электрический заряд является количественной
мерой способности тел к электрическим взаимодействиям.
Заряд тела не зависит от выбора системы отсчёта, т.е. не зависит от того,
движется или покоится тело, на котором он находится. В системе единиц СИ
заряд измеряется в кулонах (Кл). 1 Кулон равен заряду, протекающему через
поперечное сечение проводника за 1 с при силе постоянного тока в 1А.
2. Возникновение зарядов на телах обусловлено следующим. Все тела
построены из атомов. Атом состоит из положительно заряженного ядра и
отрицательно заряженных электронов. Заряд ядра обусловлен протонами. Заряды
протона и электрона равны по абсолютной величине, но противоположим по
знаку. Число протонов и электронов в атоме одинаково. Поэтому атом в целом
нейтрален, т.е. алгебраическая сумма зарядов атома(сумма зарядов с учетом
знаков) равна нулю, а следовательно, и тело нейтрально. Чтобы зарядить
тела, т.е. наэлектризовать их, надо отделить часть отрицательного заряда от
связанного с ним положительного заряда. Это осуществляется различными
способами: трением тел друг о друга, электростатической индукцией и т.д.
Тело, на котором оказывается избыток электронов по сравнению с протонами,
заряжается отрицательно, если наоборот — положительно Например, при
электризации трением небольшая часть электронов с одного тела переходит на
другое. Если теперь раздвинуть тела, то они окажутся заряженными — одно
положительно, другое - отрицательно
3. Из обобщения опытных данных установлен закон сохранения
электрического заряда: в любой замкнутой электрической системе
алгебраическая сумма электрических зарядов является постоянной величиной
при любых процессах, происходящих в ней.
Замкнутой называется электрическая система, из которой не выходят и в
которую не входят заряды. Так, при электризации тел трением заряды,
возникающие на телах, равны по абсолютной величине, но противоположны по
знаку. Поэтому их алгебраическая сумма также равна нулю, как и в случае не
заряженных тел.
4. В общем случае сила взаимодействия между заряженными телами зависит
от Размеров и формы Тел, а также от свойств среды, н которой находятся
тела. Наиболее просто сила взаимодействия находится для так называемых
точечных зарядов. Точечным зарядом называется заряженное тело, размеры
которого пренебрежимо малы по сравнению с расстоянием до других заряженных
тел, с которыми оно взаимодействует. Законы взаимодействия точечных зарядов
был открыт Кулоном и формулируется следующим образом: модуль Fv силы
взаимодействия между двумя неподвижными точечными зарядами q и q0,
находящимися в вакууме, пропорционален произведению этих зарядов, обратно
пропорционален квадрату расстояния r между ними, т.е.
[pic]
где [pic] — электрическая постоянная. Эта сила направлена вдоль прямой
линии, соединяющей заряды. Электрическая постоянная равна [pic] или [pic],
где фарад (Ф) – единица электроёмкости.
Билет № 13
1. Уединённые проводники обладают крайне малой электроёмкостью. Например,
ёмкость Земли всего лишь примерно 0,7 мФ. Однако во многих электронных
приборах используются устройства, называемые конденсаторами, в которых
накапливаются достаточно большие заряды. Конденсаторы представляют собой
два проводника, близко расположенных друг к другу и разделённых слоем
диэлектрика. Если этим проводникам (обкладкам) сообщить одинаковые по
величине, но противоположные по знаку заряды, то электрическое поле,
возникающее между ними, будет практически полностью сосредоточено внутри
конденсатора. Поэтому электроёмкость конденсатора мало зависит от
расположения окружающих его тел.
Если сообщать конденсатору различные заряды, то и разность потенциалов
между его обкладками будет различной. (Под зарядом конденсатора понимается
заряд на одной из его обкладок по абсолютной величине). Однако отношение
заряда q, находящегося на конденсаторе, к разности потенциалов[pic],
возникающую между его обкладками, остаётся постоянным независимо от
величины заряда. Поэтому это отношение принимают за характеристику
способности конденсатора накапливать на себе заряды. Её по аналогии с
проводником называют электроёмкостью (или ёмкостью) конденсатора и
обозначают той же буквой С. Итак,
[pic]
т.е. емкостью конденсатора называется физическая величина равная отношению
заряда конденсатора к разности потенциалов между его обкладками.
Емкость конденсатора не зависит от величины заряда и разности потенциалов
между его обкладками и определяется только размерами и формой обкладок
конденсатора, а также диэлектрическими свойствами вещества, заполняющего
его. Емкость конденсатора, как и ёмкость проводника, измеряется в фарадах
(Ф): 1 Ф — это ёмкость такого конденсатора, при сообщении которому
заряда в 1 Кл , разность потенциалов между его обкладками изменяется на 1
В.
2.Емкость плоского конденсатора. Рассмотрим плоский конденсатор,
заполненный однородным изотропным диэлектриком с диэлектрической
проницаемостью (, у которого площадь каждой обкладки S и расстояние между
ними d. Емкость такого конденсатора находится по формуле:
[pic]
Из этого следует, что для изготовления конденсаторов большой ёмкости надо
увеличить площадь обкладок и уменьшать расстояние между ними.
Энергия W заряженного конденсатор: [pic] или [pic]
Конденсаторы применяются для накопления электроэнергии и использования её
при быстром разряде (фотовспышка), для разделения цепей постоянного и
переменного токов, в выпрямителях, колебательных контурах и других радио-
электронных устройствах. В зависимости от типа диэлектрика конденсаторы
бывают воздушные, бумажные, слюдяные.
Билет № 14
1. Работой электрического тока называется работа, которую совершают силы
электрического поля, созданного в электрической цепи, по перемещении заряда
по этой цепи. Пусть к концам проводника приложена разность потенциалов
(напряжение) [pic] Тогда работа А, совершаемая электростатическим полем по
переносу заряда q за некоторое время 4 равна [pic]. Величину протекшего
заряда можно найти, используя силу тока I: q = It С учётом этого получаем
[pic]
Применяя закон Ома для однородного участка цепи U = IR, где R —
сопротивление проводника, выражение запишем в виде
[pic]
2. По определению мощность Р электрического тока равна Р = A/t. Получаем
P=IU.
В системе единиц СИ работа и мощность электрического тока измеряются
соответственно в джоулях и ваттах. Однако на практике используется
внесистемная единица работы — 1 кВт*ч, т.е. работа тока мощностью 1 кВт за
время 1 ч
([pic]).
3. Опытным путём джоуль и, независимо от него, Ленц установили, что при
протекании электрического тока по проводнику он нагревается, в результате
чего увеличивается его внутренняя энергия. Количество теплоты Q, выделяемое
в проводнике пропорционально квадрату силы тока, сопротивлению проводника R
и времени протекания t, т.е.
[pic]
Соотношение называют законом Джоуля - Ленца.
2. ЭДС. Возьмём два проводника, заряженные разноимёнными зарядами, и
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14
