координата, и т.д.) равна [pic], где А и В – константы, определяемые
параметрами системы. Продифференцировав это выражение и приняв во внимание
отсутствие внешних сил, возможно записать, что [pic], откуда [pic].
Билет №8
1) Внутренняя энергия и способы её изменения. Первый закон термодинамики.
Каждое тело имеет вполне определенную структуру, оно состоит из частиц,
которые хаотически движутся и взаимодействуют друг с другом, поэтому любое
тело обладает внутренней энергией. Внутренняя энергия — это величина,
характеризующая собственное состояние тела, т. е. энергия хаотического
(теплового) движения микрочастиц системы (молекул, атомов, электронов, ядер
и т. д.) и энергия взаимодействия этих частиц. Внутренняя энергия
одноатомного идеального газа определяется по формуле U=3/2• т/М • RT.
Внутренняя энергия тела может изменяться только в результате его
взаимодействия с другими телами. Существуют два способа изменения
внутренней энергии: теплопередача и совершение механической работы
(например, нагревание при трении или при сжатии, охлаждение при
расширении).
Теплопередача — это изменение внутренней энергии без совершения работы:
энергия передается от более нагретых тел к менее нагретым. Теплопередача
бывает трех видов: теплопроводность (непосредственный обмен энергией между
хаотически движущимися частицами взаимодействующих тел или частей одного и
того же тела); конвекция (перенос энергии потоками жидкости или газа) и
излучение (перенос энергии электромагнитными волнами). Мерой переданной
энергии при теплопередаче является количество теплоты (Q).
Эти способы количественно объединены в закон сохранения энергии, который
для тепловых процессов читается так. Изменение внутренней энергии замкнутой
системы равно сумме количества теплоты, переданной системе, и работы,
внешних сил, совершенной над системой. ? U= Q + А, где ? U— изменение
внутренней энергии, Q — количество теплоты, переданной системе, А — работа
внешних сил. Если система сама совершает работу, то ее условно обозначают
А'. Тогда закон сохранения энергии для тепловых процессов, который
называется первым законом термодинамики, можно записать так: Q = ?' + ? U,
т. е. количество теплоты, переданное системе, идет на совершение системой
работы и изменение ее внутренней энергии.
2) Генератор переменного тока. Трансформатор. Успехи и перспективы
электрификаци СССР.
Переменный ток в электрических цепях является результатом возбуждения в них
вынужденных электромагнитных колебаний. Пусть плоский виток имеет площадь S
и вектор индукции B составляет с перпендикуляром к плоскости витка угол (.
Магнитный поток Ф через площадь витка в данном случае определяется
выражением [pic]. При вращении витка с частотой ( угол ( меняется по закону
[pic]., тогда выражение для потока примет вид[pic]. Изменения магнитного
потока создают ЭДС индукции, равную минус скорости изменения потока [pic].
Следовательно, изменение ЭДС индукции будет проходить по гармоническому
закону [pic]. Напряжение, снимаемое с выхода генератора, пропорционально
количеству витков обмотки. При изменении напряжения по гармоническому
закону [pic] напряженность поля в проводнике изменяется по такому же
закону. Под действием поля возникает то, частота и фаза которого совпадают
с частотой и фазой колебаний напряжения [pic]. Колебания силы тока в цепи
являются вынужденными, возникающими под воздействием приложенного
переменного напряжения. При совпадении фаз тока и напряжения мощность
переменного тока равна [pic]или [pic]. Среднее значение квадрата косинуса
за период равно 0.5, поэтому [pic]. Действующим значением силы тока
называется сила постоянного тока, выделяющая в проводнике такое же
количество теплоты, что и переменный ток. При амплитуде Imax гармонических
колебаний силы тока действующее напряжение равно [pic]. Действующее
значение напряжения также в [pic] раз меньше его амплитудного значения
Средняя мощность тока при совпадении фаз колебаний определяется через
действующее напряжение и силу тока[pic].
Преоьразование переменного тока, при котором напряжение увеличивается или
уменьшается в несколько раз практически без потери мощности, осуществляется
с помощью трансформаторов. Трансформатор состоит из замкнутого стального
сердечника, собранного из пластин, на который надеты две (иногда более)
катушки с проволочными обмотками. Одна из обмноток называется первичной,
подключается к источнику переменного напряжения. Вторая обмотка, к которой
присоединяют «нагрузку», т.е приборы и устройства, потребляющие
электроэнергию, называется вторичной. Действие трансформатора основано на
явлении электромагнитной инддукции. При прохождении переменного тока по
первичной обмотке в сердечнике появляется переменный магнитный поток,
который возбуждает ЭДС индукции в каждой обмотке. Сердечник из
трансформаторной стали концентрирует магнитное поле, так что магнитный
поток существует практически только внутри сердечника и одинаков во всех
его сечениях. В первичной обмотке, меющей ЭДС индукции e1 равноа N1e. Во
вторричной обмоткеполная ЭДС e2=n2e (N2-число витков вторичной обмотки).
Отсюда следует, что e1/e2=n1/n2 Обычно активное сопротивление
трансформаторных обмоток мало и им можно пренебречь. U1/u2=e1/e2=n1/n2=k
k=коэффициент трансформации. При K>1 трансформатор понижающий, при K>r). При этом напряжение на зажимах
источника приблизительно равно ЭДС:
U=IR??.
При коротком замыкании, когда R>0, сила тока в цепи определяется именно
внутренним сопротивлением источника и при электродвижущей силе в несколько
вольт может оказаться очень большой, если r мало (например, у аккумулятора
r?0,1—0,001 Ом). Провода могут расплавиться, а сам источник выйти из строя.
Если цепь содержит несколько
последовательно соединенных элементов с ЭДС ?1 , ?2, ?3 и т.д., то полная
ЭДС цепи равна алгебраической сумме ЭДС отдельных элементов.
Если при обходе цепи переходят от отрицательного полюса источника к
положительному, то ЭДС >0.
2) Свободные колебания в механических и электрических колебательных
системах. Частота свободных колебаний. Затухание колебаний.
Механическими колебаниями называют движения тел, повторяющиеся точно или
приблизительно одинаково через одинаковые промежутки времени. Силы,
действующие между телами внутри рассматриваемой системы тел, называют
внутренними силами. Силы, действующие на тела системы со стороны других
тел, называют внешними силами. Свободными колебаниями называют колебания,
возникшие под воздействием внутренних сил, например – маятник на нитке.
Колебания под действиями внешних сил – вынужденные колебания, например –
поршень в двигателе. Общим признаков всех видов колебаний является
повторяемость процесса движения через определенный интервал времени.
Гармоническими называются колебания, описываемые уравнением [pic]. В
частности колебания, возникающие в системе с одной возвращающей силой,
пропорциональной деформации, являются гармоническими. Минимальный интервал,
через который происходит повторение движения тела, называется периодом
колебаний Т. Физическая величина, обратная периоду колебаний и
характеризующая количество колебаний в единицу времени, называется частотой
[pic]. Частота измеряется в герцах, 1 Гц = 1 с-1. Используется также
понятие циклической частоты, определяющей число колебаний за 2( секунд
[pic]. Модуль максимального смещения от положения равновесия называется
амплитудой. Величина, стоящая под знаком косинуса – фаза колебаний, (0 –
начальная фаза колебаний. Производные также гармонически изменяются, причем
[pic], а полная механическая энергия при произвольном отклонении х (угол,
координата, и т.д.) равна [pic], где А и В – константы, определяемые
параметрами системы. Продифференцировав это выражение и приняв во внимание
отсутствие внешних сил, возможно записать, что [pic], откуда. [pic]
Билет №16
1) Взаимодействие токов. Магнитное поле тока. Магнитная индукция. Сила
Ампера. Сила Лоренца.
Взаимодействия между проводниками с током, т. е. взаимодействия между
движущимися электрическими зарядами, называют магнитными. Силы, с которыми
проводники с током действуют друг на друга, называют магнитными силами.
Магнитное поле. Согласно теории близкодействия ток в одном из проводников
не может непосредственно действовать на ток в другом проводнике.
В пространстве, окружающем неподвижные электрические заряды, возникает
электрическое поле, в пространстве, окружающем токи, возникает поле,
называемое магнитным.
Электрический ток в одном из проводников создает вокруг себя магнитное
поле, которое действует на ток во втором проводнике. А поле, созданное
электрическим током второго проводника, действует на первый.
Магнитное поле представляет собой особую форму материи, посредством которой
осуществляется взаимодействие между движущимися электрически заряженными
частицами.
Свойства магнитного поля:
1. Магнитное поле порождается электрическим током (движущимися зарядами).
2. Магнитное поле обнаруживается по действию на электрический ток
(движущиеся заряды).
Подобно электрическому полю, магнитное поле существует реально, независимо
от нас, от наших знаний о нем.
Магнитная индукция – способность магнитного поля оказывать силовое действие
на проводник с током (векторная величина). Измеряется вТл.
За направление вектора магнитной индукции принимается направление от южного
полюса S к северному N магнитной стрелки, свободно устанавливающейся в
магнитном поле. Это направление совпадает с направлением положительной
нормали к замкнутому контуру с током.
Направление вектора магнитной индукции устанавливают с помощью правила
буравчика:
если направление поступательного движения буравчика совпадает с
направлением тока в проводнике, то направление вращения ручки буравчика
совпадает с направлением вектора магнитной индукции.
Линии магнитной индукции.
Линия, в любой точке которой вектор магнитной индукции направлен по
касательной – линии магнитной индукции. Однородное поле – параллельные
линии, неоднородное поле – кривыми линиями. Чем больше линий, тем больше
сила этого поля. Поля с замкнутыми силовыми линиями называют вихревыми.
Магнитное поле - вихревое поле.
Магнитный поток –величина равная произведению модуля вектора магнитной
индукции на площадь и на косинус угла между вектором и нормалью к
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9
