Шпоры по физике

 2МЕХАНИКА

 2Механика 1 - 0 раздел физики, который изучает закономерности механи-

ческого движения и причины, вызывающие или изменяющие это движение.

 3Механическим движением 1  0 называется изменение положения тела в

пространстве относительно других тел с течением времени.

Механика делится на три раздела: кинематику, динамику, статику.

 3Кинематика 1  0изучает движение тел, не рассматривая причин, которые

это движение обусловливают.

 1Динамика 0 изучает законы движения тел и причины, которые вызывают

или изменяют это движение.

 1Статика 0 изучает законы равновесия тел.

 2КИНЕМАТИКА

 1Поступательным 0 называется движение тела, при котором все его точ-

ки описывают одинаковые траектории.

 1Материальной точкой 0 называется тело, размерами которого в услови-

ях его движения можно пренебречь.

 1Система отсчёта 0 - это совокупность системы координат и часов,

связанных с телом отсчёта.

 1Перемещение 0 - вектор, проведенный из начального положения движу-

щейся точки в положение ее в данный момент времени.

 1Путь 0 - это длина отрезка траектории, пройденного телом за расс-

матриваемый промежуток времени.

  1Траектория 0 - непрерывная линия, которую описывает движущаяся матери-

альная точка.

 1Прямолинейным равномерным движением 0 называют такое движение, при

котором тело за равные промежутки времени совершает одинаковые переме-

щения.

 1Скорость 0 - векторная величина, которая определяет как быстроту

движения, так и его направление в данный момент времени.

 1Средняя скорость  0равна отношению перемещения к промежутку време-

ни, в течение которого это перемещение произошло.

 7D 0  2r

<  2v 0 >  2= 0 ───

 7D 0 t

При прямолинейном движении вектор перемещения совпадает с соот-

ветствующим участком траектории и модуль перемещения 7 D 2 r 0 равен прой-

денному пути S. В этом случае < v > = S/t.

Единица скорости - метр в секунду.

 1Мгновенноя скорость 0 - скорость тела в данный момент времени в

данной точке траектории.

 2v 0 = d 2S 0/dt

Вектор мгновенной скорости направлен по касательной к траектории

в данной точке.

Движение, при котором тело за равные промежутки времени совершает

разные перемещения, называется неравномерным.

 1Ускорение - 0 характеристика неравномерного движения; определяет

быстроту изменения скорости по модулю и направлению.

 2a 0 = d 2v 0/dt

Единица ускорения - метр на секунду в квадрате ( 1 м/с 52 0 ).

 1Равноускоренное движение - 0 движение с ускорением, постоянным по

модулю и направлению.

.

- 2 -

Скорос 1ть точки при равнопеременном движении 3  0изменяется в зависи-

мости от времени по закону:

 v=v 40 0+at,

где v 40 0-cкорость в начальный момент времени, v-скорость тела в момент

времени t, а- ускорение.

 1Кинематическое уравнение равнопеременного движения 0 имеет вид:

S=v 40 0t+at 52 0/2.

Пройденный путь, ускорение и изменение скорости при равноперемен-

ном движении связаны формулой:

v 52 0-v 52 40 0=2aS ,

где v- Конечная скорость, v 40 0-начальная скорость, a-ускорение, S- прой-

денный путь.

 1Свободным падением 0 называется движение тела в безвоздушном прост-

ранстве под действием силы тяжести.

 1Криволинейным  0называют движение, траектория которого представляет

собой кривую линию.

Движение тела, брошенного под углом 7 a 0 к горизонту с модулем ско-

рости v 40 0: S=v 40 52 0 sin2 7a 0 /g - дальность полета,

H = v 40 52 0 sin 52 7a 0 /2g - максимальная высота подъема,

t = 2v 40 0 sin 7a 0 /g - время полета,

g- ускорение свободного падения.

 1Равномерное движение по окружности 0 - это движение по круговой

траектории с постоянной скоростью.

 1Линейная скорость 0- это величина равная отношению длины дуги, опи-

санной точкой при движении по окружности за некоторый промежуток вре-

мени, к величине этого промежутка. v=S/t.

Вектор линейной скорости направлен по касательной к окружности в

данной точке.

 1Угловая скорость 0 - это величина, равная отношению угла поворота

радиуса-вектора, проведённого к движущейся точке из центра вращения, к

промежутку времени, за который этот поворот совершен.

 7w 0 =  7f 0 /t.

Вектор угловой скорости направлен вдоль оси вращения в ту сторо-

ну, откуда поворот тела виден происходящим против хода часовой стрелки.

Единица угловой скорости - радиан в секунду (рад/с).

Связь между линейной и угловой скоростями выражается формулой:

v =  7w 0 R

 1Период обращения 0- это время, за которое точка совершает один пол-

ный оборот. Период ( Т ) измеряется в секундах.

 1Частота вращения 0 - это число оборотов в единицу времени. Частота

вращения ( n ) измеряется в об/с или с 5-1 0.

Формула, выражающая связь между периодом и частотой вращения:

n=1/T.

Связь линейной скорости с периодом и частотой: v=2 7p 0 R/T = 2 7p 0 Rn,

где v- линейная скорость; R - радиус окружности, по которой движется

точка; T - период вращения; n - частота вращения.

 1Центростремительное ускорение 0 - это ускорение, характеризующее

быстроту изменения линейной скорости при вращательном движении по нап-

равлению. Оно направлено к центру вращения.

Модуль центростремительного ускорения определяется по формулам:

a = v 52 0/R =  7w 0  52 0R =  7w 0 v = 4 7p 0  52 0n 52 0R.

.

- 3 -

  1Cкорость движения точки относительно неподвижной системы отсчета 0:

 2v 0 = 2v 0` + 2 u 0, где 2 v` 0 - скорость частицы относительно подвижной сис-

темы отсчета, 2 u 0 - скорость подвижной системы отсчета относительно не-

подвижной.

 2ОСНОВЫ ДИНАМИКИ

 1Первый закон Ньютона 0: существуют такие системы отсчёта, относи-

тельно которых тела движутся равномерно и прямолинейно, если на них не

действуют другие тела или действие этих тел скомпенсировано.

 1Инерциальная система отсчета 0 - система отсчета, относительно ко-

торой свободная материальная точка, не подверженная воздействию других

тел, движется равномерно и прямолинейно ( по инерции ).

 1Инертность 0 - это свойство тел сохранять скорость своего движения

неизменной.

 1Масса 0 тела - это физическая величина, являющаяся мерой его инер-

ционных ( инертная масса ) и гравитационных ( гравитационная масса )

свойств. Инертная и гравитационная массы равны друг другу.

 1Плотность тела 0- это физическая величина, равная отношению массы

тела к его объёму. 7 r  0= m/V. Измеряется в кг/м 53 0.

 1Сила 0- векторная величина, характеризующая действие на тело со

стороны других тел или полей, в результате которого тело приобретает

ускорение или подвергается деформациям.

Сила характеризуется числовым значением, направлением в прост-

ранстве и точкой приложения. Единица силы - ньютон. 1 Н = кг 5. 0м/с 52 0.

 1Импульсом силы 0 называется произведение силы на время её действия.

F 5. 0t

  1Импульс 0 материальной точки - векторная величина, численно равная

произведению массы материальной точки на ее скорость и имеющая направ-

ление скорости.

 2p 0 = m 2v

 1Второй закон Ньютона 0: ускорение, приобретаемое материальной точ-

кой , пропорционально вызывающей его силе, совпадает с ней по направ-

лению и обратно пропорционально массе материальной точки.

 2a  0= 2 F 0/m

Более общая формулировка 1 второго закона Ньютона 0: скорость измене-

ния импульса материальной точки равна действующей на нее силе.

 2F 0 = d 2p 0/dt

 1Третий закон Ньютона 0: Тела действуют друг на друга с силами, рав-

ными по модулю и противоположными по направлению.

 2F 412 2  0= 2  0- 2 F 421

 1Закон всемирного тяготения 0: тела притягиваются друг к другу с си-

лой прямо пропорциональной произведению их масс и обратно пропорцио-

нальной квадрату расстояния между ними.

F = G m 41 0m 42 0/r 52 0,

где G - гравитационная постоянная, численно равная силе, с которой

притягиваются тела массами по 1 кг на расстоянии 1 м друг от друга.

 1Сила тяжести 0 - это сила, с которой тело притягивается Землёй.

 1Вес тела  0- это сила с которой тело давит на опору или растягивает

подвес.

Сила тяжести действует всегда, а вес проявляется только в том

случае, когда на тело кроме силы тяжести действуют еще другие силы.

 1Сила упругости - 0 сила, возникающая в результате деформации тела.

.

- 4 -

 Деформация - это изменение объёма и формы тела под действием дру-

гих тел. Деформацию называют упругой, если после прекращения действия

других тел деформируемое тело полностью восстанавливает свою форму и

объём. Деформацию называют пластичной, если после прекращения действия

других тел деформируемое тело не восстанавливает свою форму и объём

или делает это не полностью.

 1Закон Гука 0: Сила упругости пропорциональна удлинению тела и нап-

равлена в сторону, противоположную направлению перемещения частиц тела

при деформации.

F = - kx,

где F- сила упругости, k - коэффициент жесткости, х - удлинение тела.

Другая формулировка  1закона Гука 0: При малых деформациях механичес-

кое напряжение 7 s 0 прямо пропорционально относительному удлинению 7 e 0.

 7s  0 = E 7e

Механическим напряжением называют отношение модуля силы упругости F к

площади поперечного сечения S тела: 7 s 0 = F/S.

Относительное удлинение 7 e 0 = (l-l 40 0)/l 40, 0 где l 40 0 - длина при отсутствии

внешней нагрузки, l- длина тела после приложения силы, Е- модуль Юнга.

 1Сила трения -  0сила сопротивления, действующая на тело и направ-

ленная противоположно относительному перемещению данного тела.

 1Сила трения покоя 0 - сила, возникающая на границе соприкосновения

тел при отсутствии относительного движения тел.

 1Сила трения скольжения 0 пропорциональна силе нормального давления

F 4тр 0 = 7 m 0 N,

где  7m  0- коэффициент трения скольжения,зависящий от свойств соприкасаю-

щихся поверхностей.

  1Закон сохранения импульса 0: в замкнутой системе тел геометрическая

сумма импульсов тел остается постоянной при любых взаимодействиях тел

этой системы между собой.

 2p 0 = 7S 0 m 2v 0 = const

 1Замкнутая система 0 - механическая система тел, на которую не дейс-

твуют внешние силы.

 1Моментом силы 0 относительно оси вращения называется величина М,

равная произведению силы F на плечо d

M = Fd

 1Плечом силы 0 называется кратчайшее расстояние от оси вращения до

линии действия силы.

 1Правило моментов 0: твердое тело с закрепленной осью вращения нахо-

дится в равновесии при условии равенства нулю суммы всех моментов сил

относительно этой оси.

 7S 0 M = 0

 2РАБОТА И ЭНЕРГИЯ

 1Работа силы -  0величина, 1  0равная произведению модуля вектора силы

на модуль вектора перемещения и на косинус угла между вектором силы и

вектором перемещения.

A 1  0= 1  0FScos 7a

A-величина скалярная 1. 0 Единица работы  1-  0 джоуль (Дж). 1 Дж=Н 5. 0м.

 1Мощность 0 - это физическая величина, равная отношению работы к

промежутку времени, за который эта работа совершена.

N=A/t

Единица мощности - ватт (Вт). 1 Вт=Дж/с.

.

- 5 -

  1Мгновенная мощность 0 равна произведению силы на скорость с кото-

рой движется тело и на косинус угла между векторами силы и скорости.

N = Fvcos 7a

 1Энергия 0 - универсальная мера различных форм движения и взаимо-

действия.

В соответствии с различными формами движения материи различают разные

виды энергии: механическая, внутренняя, электромагнитная и т.д.

 1Механическая энергия  0характеризует движение и взаимодействие тел

и является функцией скоростей и взаимного расположения тел. Она равна

сумме кинетической и потенциальной энергий.

Е = Е 4к 0 + Е 4р

 1Кинетическая энергия 0 механической системы - энергия механического

движения этой системы.

 1Кинетическая энергия 0 тела массой m, движущегося поступательно со

скоростью v, определяется по формуле:

Е 4к 0 = mv 52 0/2

 1Потенциальная энергия 0  1-  0энергия, обусловленная взаимодействием

тела с другими телами или взаимодействием частей одного и того же тела

между собой при деформации.

 1Потенциальная энергия тела, поднятого над поверхностью Земли  0на

высоту h

Е 4р  0= 4  0mgh

 1Потенциальная энергия упругодеформированного тела. 0

Е 4р 0 = kx 52 0/2

 1Закон сохранения полной механической энергии: 0 полная механическая

энергия системы тел остается неизменной при любых движениях тел систе-

мы.

 Е = Е 4к  0+ Е 4р 0 = const

 2МЕХАНИКА ЖИДКОСТЕЙ

 1Давление  0- физическая величина равная отношению модуля силы,

действующей перпендикулярно поверхности, к площади поверхности.

р=F/S.

Единица давления - паскаль (Па). 1Па = Н/м 52

Внесистемные единицы давления: 1 мм.рт.ст.= 133 Па.

1атм. = 10 55 0 Па = 760 мм.рт.ст.

 1Закон Паскаля 0: давление , производимое на жидкость или газ, пере-

даётся по всем направлениям одинаково.

  1Давление столба жидкости 0 на глубине h

 9P 0  9= 7 r 0 gh,

где 7 r 0- плотность жидкости

 1Закон Архимеда 0: На тело, погружённое в жидкость или газ, действу-

ет выталкивающая сила, направленная вертикально вверх и равная весу

жидкости или газа, вытесненного этим телом.

F 4A 0  9= 7r  9gV 0,

 9где  7r  9- плотность жидкости или газа, g 7  9- ускорение свободного 0 падения,

 9V-объём погруженной в жидкость или газ части тела.

.

- 6 -

 2СПЕЦИАЛЬНАЯ ТЕОРИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ

 1Принцип относительности Эйнштейна: 0 никакие опыты ( механические,

электрические, оптические), проведенные внутри данной инерциальной

системы отсчета, не дают возможности обнаружить, покоится ли эта сис-

тема или движется равномерно и прямолинейно.

 1Принцип постоянства скорости света: 0 скорость света в вакууме не

зависит от скорости движения источника света или наблюдателя и одина-

кова во всех инерциальных системах отсчета.

 1Релятивистское замедление времени

 1t  0= 1 t 40 0/(1 - v 52 0/c 52 0) 51/2

 1Релятивистское сокращение длины

l 1  0= 1  0l 40 0/(1 - v 52 0/c 52 0) 51/2

 1Масса релятивистской частицы

m = m 40 0/(1 - v 52 0/c 52 0) 51/2

 1Закон взаимосвязи массы и энергии

Е = mc 52

Формула, выражающая связь между энергией и импульсом релятивист-

ской частицы.

 E = m 40 52 0c 54 0 + p 52 0c 52

 2МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА. ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ.

 1Молекулярная физика - 0 раздел физики, изучающий строение и свойства

вещества, исходя из молекулярно-кинетических представлений о его стро-

ении.

 1Основные положения молекулярно-кинетической теории: 0

1). Все тела состоят из частиц - молекул, атомов и ионов.

2). Атомы, молекулы и ионы находятся в непрерывном хаотическом тепло-

вом движении. Скорость этого движения зависит от температуры.

3). Между частицами любого тела существуют силы взаимного притяжения и

отталкивания.

 1Броуновское движение - 0 беспорядочное движение малых макроскопи-

ческих частиц, взвешенных в жидкости или газе, присходящее под дейс-

твием ударов со стороны молекул жидкости или газа.

 1Диффузия 0 - это явление проникновения молекул одного вещества в

промежутки между молекулами другого вещества.

 1Количество вещества 0 - величина, равная числу структурных элемен-

тов (атомов, молекул, ионов), составляющих систему.

 7n 0 = N/N 4A,

где N - число частиц, N 4A 0 - постоянная Авогадро.

 1Моль - 0 единица количества вещества. Моль равен количеству вещест-

ва системы, содержащей столько же частиц, сколько содержится атомов в

углероде-12 массой 0.012 кг.

 1Постоянная Авогадро - 0 число атомов ( молекул или ионов), содержа-

щихся в одном моле различных веществ.

N 4A 0 = 6,022 5. 010 523 0 моль 5-1

 1Молярная масса - 0 масса 1 моль вещества

М = m 40 0N 4A 0,

где m 40 0 - масса молекулы.

Единица молярной массы - килограмм на моль (кг/моль)

Число N молекул в теле массой m можно подсчитать по формуле:

m

 N =  7n 0 N 4A  0= 4  0- N 4A 0 ,

M

.

- 7 -

где 7 n 0- количество вещества, N 4A  0- число Авогадро, М-молярная масса,

m - масса веществ.

 1Идеальный газ 0 - это газ, между молекулами которого отсутствуют

силы взаимного притяжения.

 1Основное уравнение 0  1молекулярно-кинетической теории  0идеальных га-

зов

1 2

p = - nm<v 52 0> или p = - n<E>

 3 3

где n-число молекул в единице объёма, m - масса молекулы, <v 52 0>- cредний

квадрат скорости. <E> - средняя кинетическая энергия поступательного

движения молекул газа.

 1Температура - 0 величина, характеризующая состояние термодинамичес-

кого (теплового) равновесия макроскопической системы.

 1Абсолютный нуль температуры  0- это предельная температура, при ко-

торой прекращается поступательное движение молекул.

 1Абсолютная (термодинамическая) шкала - 0 это шкала температур, в

которой за начало отсчета принят абсолютный нуль. Единица температуры

в этой шкале - кельвин (К), величина которого совпадает градусом Цель-

сия. В шкале Цельсия абсолютный нуль равен - 273,15 50 0 С. Связь между

абсолютной температурной шкалой и шкалой Цельсия выражается формулой

Т = (t + 273) К

 1Средняя кинетическая энергия поступательного движения молекулы

идеального газа

3

<E> = - kT ,

2

где k - постоянная Больцмана. k = 1,38 5. 010 5-23 0 Дж/К

 1Зависимость давления газа от концентрации молекул и температуры

p = nkT

 1Молярная газовая постоянная 0 R = kN 4A 0. R = 8,31 Дж/(моль 5. 0К)

 1Средняя квадратичная 5  1скорость молекул

<v> = (3RT/M) 51/2 0 = (3kT/m) 51/2

 1Уравнение Клапейрона 0

PV/T = const

 1Уравнение состояния идеального газа 5  0(уравнение Менделеева-Клапей-

рона)

m

pV = - RT,

M

где P - давление, V - объём, R - универсальная газовая постоянная,

T - абсолютная температура, M - молярная масса газа.

 1Изотермический процесс - 0 процесс, протекающий при постоянной тем-

пературе.

 1Закон Бойля-Мариотта: 0 Для данной массы газа произведение давления

на объём при постоянной температуре есть величина постоянная.

 pV=const

 1Изобарный прцесс - 0 процесс, протекающий при постоянном давлении.

 1Закон Гей-Люссака: 0 Для данной массы газа при постоянном давлении

отношение объёма к абсолютной температуре есть величина постоянная.

V/T=const.

 1Изохорный процесс 0  1- 0процесс, протекающий при постоянном объёме.

.

- 8 -

 1Закон Шарля: 0 Для данной массы газа при постоянном объёме отноше-

ние давления к абсолютной температуре есть величина постоянная.

p/T=const.

 1Закон Дальтона: 0 Давление смеси идеальных газов равно сумме парци-

альных давлений входящих в нее газов.

p=p 41 0+p 42 0+p 43 0+ 5.. 0+p 4n

 1Термодинамика  0- раздел физики, изучающий общие свойства макроско-

пических систем, находящихся в состоянии термодинамического равнове-

сия, и процессы перехода между этими состояниями.

 1Внутренняя энергия 0 - энергия хаотического движения молекул и

энергия взаимодействия их между собой.

 1Внутренняя энергия одноатомного идеального газа

3 3 m

U = - PV = - - RT

2 2 M

 1Работа совершаемая газом при изменении его объема

dA = PdV

 1Количество теплоты 0 - энергия, которую тело получает или отдаёт

при теплообмене.

 1Первое начало термодинамики: 0 Количество теплоты, переданное сис-

теме 1,  0расходуется на 1  0изменение её внутренней энергии и на совершение

ею работы против внешних сил.

Q =  7D 0 U + A.

 1Теплоёмкость 0 - физическая величина, численно равная отношению ко-

личества теплоты, сообщаемого телу, к изменению температуры тела.

C=Q/ 7D 0 T.

Теплоёмкость тела измеряется в Дж/К.

 1Удельная теплоёмкость 0 - величина численно равная количеству теп-

лоты, которую надо сообщить телу массой 1 кг для изменения его темпе-

ратуры на 1 кельвин.

Q

с = ────

m 7D 0 T

Единица удельной теплоёмкости - Дж/(кг 5. 0К).

 1Работа газа при изобарном прцессе

A 1  0= 1  0P(V 42 0-V 41 0), A = mR(T 42 0-T 41 0)/M

 1Адиабатный процесс 0 - процесс протекающий без теплообмена с окру-

жающей средой.

 1Тепловой двигатель 0 - устройство, которое превращает внутреннюю

энергию топлива в механическую работу.

Тепловой двигатель состоит из трёх частей: нагревателя, холодильника и

рабочего тела.

 1Термический коэффициент полезного действия 0 тепловой машины:

A Q 41 0-Q 42

 7h 0 = - = ────── 4 ,

 Q 41 0 Q 41

где Q 41  0- 4  0количество теплоты, полученной от нагревателя, Q 42  0- количест-

во теплоты, отданной холодильнику, A - механическая работа.

.

- 9 -

Максимально возможный КПД при данных температурах нагревателя и

холодильника имеет идеальный тепловой двигатель, работающий по циклу

Карно

T 42

 7h 0 = 1 - - ,

T 41

где Т 41 0 - температура нагревателя, Т 42 0 - температура холодильника.

 1Плавление 0 - процесс перехода вещества из твёрдого состояния в

жидкое при температуре плавления.

 1Удельная теплота плавления 0 - количество теплоты, необходимое для

превращения 1 кг твёрдого кристаллического вещества из твёрдого состо-

яния в жидкое при температуре плавления.

 7l 0 = Q/m.

 1Пар 0 - вещество, находящееся в газообразном состоянии.

 1Насыщенный пар 0 - пар, находящийся в равновесии со своей жидкостью.

 1Точка росы 0 - температура, при которой пар переходит в состояние

насыщения.

 1Парообразование 0 - процесс перехода вещества из жидкого состояния

в газообразное.

 1Испарение  0- процесс парообразования, происходящий со свободной

поверхности жидкости при любой температуре.

 1Кипение 0 - процесс парообразования, происходящий не только с сво-

бодной поверхности жидкости, но и во всем её объёме внутрь образующих-

ся при этом пузырьков пара.

Для каждой жидкости существует своя температура кипения. Жидкость ки-

пит при такой температуре, при которой давление её насыщенных паров

равно атмосферному давлению.

 1Конденсация 0 - процесс перехода вещества из газообразного состоя-

ния в жидкое.

 1Удельная теплота парообразования - 0 Количество теплоты, которое

необходимо для превращения единицы массы жидкости в пар 1. 0

r 1  0= 1  0Q/m.

 1Кристаллизация 0 - Процесс превращения жидкости в твёрдое кристал-

лическое состояние.

 1Кристаллическая решетка 0 - структура, для которой характерно регу-

лярное расположение частиц с переодической повторяемостью в трех изме-

рениях.

 1Абсолютная влажность 0 - плотность водяных паров в атмосфере.

Может определятся также парциальным давлением водяного пара.

Единица абсолютной влажности - килограмм на кубический метр или

паскаль.

 1Относительная влажность 0 - величина равная отношению абсолютной

влажности к плотности насыщенного пара при данной температуре.

r =  7r  0/ 7r  4н 5. 0100 4  0%.

 1Точка росы 0 - температура, при которой водяной пар, содержащийся в

воздухе, становится насыщенным.

 1Высота подъема жидкости 0 в капилярной трубке при полном смачивании

h = 2 7s 0 / 7r 0 gr,

где 7 s 0 - коэффициент поверхностного натяжения, 7 r 0 - плотность жидкости,

r - радиус капиляра, g - ускорение свободного падения.

.

- 10 -

 2ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОДИНАМИКИ

 2ЭЛЕКТРОСТАТИКА.

 1Элекростатика 0 - раздел элекродинамики, изучающий взаимодействия

неподвижных электрических зарядов и свойств постоянного электрического

поля.

 1Электрический заряд 0 - величина, характеризующая свойство тел или

частиц, вступать в электромагнитные взаимодействия.

Единица электрического заряда - кулон (Кл)

 Существует два вида электрических зарядов - положительные и отрица-

тельные. Заряд, которым обладает электрон называют отрицательным, а

заряд протона - положительным.

Разноимённые заряды притягиваются, а одноимённые отталкиваются. Элект-

рический заряд дискретен, т.е. заряд любого тела составляет целое

кратное от элементарного электрического заряда.

 1Элементарный электрический заряд - e = 0 1.6 5. 010 5-19 0 Кл.

 1Закон сохранения заряда: 0 алгебраическая сумма элект-

рических зарядов в электрически изолированной системе есть величина

постоянная.

 7S  0 q = const.

 1Точечный заряд  0- заряд, сосредоточенный на теле, линейные размеры

которого пренебрежимо малы по сравнению с расстоянием до других заря-

женных тел, с которыми он взаимодействует.

 1Закон Кулона 0: сила взаимодействия между двумя точечными зарядами

прямо пропорционална произведению модулей этих зарядов и обратно про-

порционален квадрату расстояния между ними.

q 41 0q 42

F = k ────,

r 52

где k = 1/4 7p 0  7e 0  7e 0  40 0 = 9 5. 010 59  0Н 5. 0м 52 0/Кл 52 0, 7 e 0 - диэлектрическая проницаемость

среды в которой находятся заряды,  7e 0  40 0 - электрическая постоянная.

 1Электрическая постоянная 7 e 4 0 0 = 8.85 5. 010 5-12 0 Ф/м.

 1Электростатическое поле 0 - поле, которое создается неподвижными

электрическими зарядами.

 1Напряжённость электрического поля 0 - физическая величина равная

отношению силы, действующей на положительный заряд, помещённый в дан-

ную точку поля, к величине этого заряда.

E=F/q.

Единица напряженности электрического поля - вольт на метр 1В/м = 1Н/Кл

Вектор напряжённости электрического поля совпадает по направлению с

вектором силы, действующей на пробный положительный заряд, помещённый

в данную точку поля.

 1Напряжённость электрического поля точечного заряда

q

E = k - ,

r 52

где k = 1/4 7p 0  7e 0  7e 0  40 0 , r- расстояние от заряда до точки поля.

 1Линии напряжённости электрического поля 0 - линии, касательные к

которым в любой точке совпадают по направлению с вектором напряжённос-

ти.

Линии напряжённости используются для графического изображения полей.

.

- 11 -

 1Принцип суперпозиции полей 0: напряженность результирующего поля,

создаваемого системой зарядов, равна геометрической сумме напряженнос-

тей полей, создаваемых в данной точке каждым из зарядов в отдельности.

 2Е = Е 41 0+ 2 Е 42 0+ 2 Е 43 0+ 5...

 1Однородное электрическое поле - 0 электрическое поле, во всех точ-

ках которого вектор напряжённости одинаков по величине и направлению.

 1Поверхностная плотность заряда  0-заряд, приходящийся на единицу

поверхности.

 7s 0  9= 0  9q/S

 1Напряженность поля, создаваемого равномерно заряженной бесконеч-

 1ной плоскостью.

Е = 7 s  0/2 7e 4 0

 1Напряженность поля в плоском конденсаторе

 Е = 7 s  0/ 7ee 4 0

 1Диэлектрическая проницаемость диэлектрика 7  0- безразмерная величи-

на, показывающая во сколько раз электрическое поле ослабляется диэ-

лектриком.

 7e 0 = E 40 0/E,

где Е 40 0 - напряженность поля в вакууме, Е - напряженность поля в диэ-

лектрике.

 1Потенциальная энергия 0 взаимодействия двух точечных зарядов.

q 41 0q 42

W = k ─── ,

r

где k = 1/4 7p 0  7e 0  7e 0  40 0 , r-расстояние между зарядами.

 1Потенциал 0 электростатического поля - величина, равная отношению

потенциальной энергии заряда в данной точке поля, к величине этого за-

ряда.

 7f 0 = W/q.

Единица потенциала - вольт (В).

Потенциал - энергетическая характеристика поля.

 1Потенциал электростатического поля точнчного заряда 0 на расстоянии

r от заряда

q

  7f  0 = k - ,

r

где k = 1/4 7p 0  7e 0  7e 0  40

Если поле создано несколькими зарядами, то потенциал результирующего

поля в данной точке равен алгебраической сумме потенциалов полей, соз-

данных отдельными зарядами.

 7f 0 =  7f 0  41 0+  7f 0  42 0+  7f 0  43 0+ 5.....

 1Работа сил электрического поля 0 рвна убыли потенциальной энергии

A 412 0 = W 41  0- 4  0W 42

 1Работа сил электрического поля 0 по перемещению заряда из одной

точки поля в другу

A = q( 7f  41 - 7f 4 2 0),

где 7 f 0  41 0 - потенциал поля в начальной точке перемещения, 7 f 0  42 0 - потенци-

ал поля конечной точки перемещения.

  1Разность потенциалов 0 между двумя точками поля равна отношению ра-

боты по перемещению заряда из одной точки поля в другую, к величине

этого заряда.

 7f 0  41 0 - 7f 0  42 0 = A/q.

.

- 12 -

 1Напряжение  0в электростатическом поле равно разности потенциалов.

U = 7f  41 7  0- 7f 4 2

Разность потенциалов и напряжение измеряются в вольтах (В).

 1Напряжение 0 между двумя точками однородного поля и  1напряжённость

связаны между собой соотношением:

E = U/d,

где d-кратчайшее расстояние между эквипотенциальными поверхностями, на

которых находятся точки поля.

 1Эквипотенциальные поверхности 0 - поверхности, во всех точках кото-

рых потенциал имеет одно и то же значение.

 1Диэлектрики 0 - вещества, практически не проводящие электрический

ток.

 1Полярные диэлектрики 0 состоят из молекул, у которых центры распре-

деления положительных и отрицательных зарядов не совпадают.

 1Неполярные диэлектрики 0 состоят из молекул и атомов, у которых

центры распределения положительных и отрицательных зарядов совпадают.

 1Электрический диполь 0 - система двух равных по модулю разноименных

точечных зарядов, расстояние между которыми значительно меньше рассто-

яния до рассматриваемых точек поля.

 1Поляризация 0 диэлектрика - смещение положительных и отрицательных

зарядов диэлектрика в противоположные стороны под действием электри-

ческого поля.

 1Электростатическая индукция 0 - явление перераспределения поверх-

ностных зарядов на проводнике во внешнем электростатическом поле.

 1Уединенный проводник - 0 проводник, который удален от других про-

водников, тел и зарядов.

 1Электроемкость 0 уединенного проводника - величина, равная отношеню

заряда проводника к его потенциалу.

C = q/ 7f 0.

Единица электроёмкости - фарад (Ф).

Фарад - электроёмкость такого проводника, потенциал которого изменяет-

ся на 1 вольт при изменении заряда на 1 Кл.

 1Конденсатор - 0 система из двух проводников (обкладок) с одинаковы-

ми по модулю, но противоположными по знаку зарядами, форма и располо-

жение которых таковы, что поле сосредоточено в узком зазоре между обк-

ладками.

 1Электроёмкость конденсатора 0 - величина равная отношению заряда

конденсатора к напряжению между его обкладками:

С=q/U

 1Электроёмкость плоского конденсатора

 7ee 0  40 0S

C = ───,

d

где 7 e 0 - диэлектрическая проницаемость диэлектрика, 7e 0  40 0 - электрическая

постоянная , S - площадь одной из пластин, d - расстояние между плас-

тинами.

 1Емкость батареи конденсаторов:

при последовательном соединении

1/С = 1/С 41 0 + 1/С 42 0 + 1/С 43 0 + 5 ...

при параллельном соединении

С = С 41 0 + С 42 0 + С 43 0 + 5 ...

 1Энергия заряженного конденсатора:

W = CU 52 0/2 = q 52 0/2C = qU/2

.

- 13 -

 1Объемная плотность энергии электростатического поля - 0 энергия по-

ля в единице объема

 7ee 4 0 0E 52

W = ────

2

 2ПОСТОЯННЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК

 1Электрический ток 0 - упорядоченное (направленное) движение элект-

рических зарядов

За направление тока принято направление движения положительно заряжен-

ных частиц.

 1Постоянный ток 0 - ток, сила тока и направление которого не изменя-

ются со временем.

 1Сила тока  0- скалярная величина , равная отношению заряда, протек-

шего через поперечное сечение проводника за некоторый промежуток вре-

мени, к величине этого промежутка.

I = q/t.

Единица силы тока - ампер (А).

 1Ампер 0 - это сила такого неизменяющегося тока, при припускании ко-

торого по 2 проводникам бесконечной длины и ничтожно малого сечения,

находящимся в вакууме на расстоянии 1 метр друг от друга, вызывает си-

лу взаимодействия между ними 2 5. 010 5-7 0 Н на каждый метр длины.

Для существования электрического тока необходимо выполнение двух

условий:1) Наличие электрического поля ,2) Наличие свободных носителей

зарядов.

 1Плотность тока 0 - векторная величина, модуль которой равен отноше-

нию силы тока к площади поперечного сечения проводника. Направление

вектора плотности тока совпадает с направлением упорядоченного движе-

ния положительных зарядов.

j = I/S

Плотность тока связана со скоростью движения носителей заряда со-

отношением:

j = qnv,

где q-заряд носителя зарядов, n-число носителей заряда в единице объ-

ёма, v - средняя скорость носителей заряда.

 1Закон Ома для однородного участка цепи 0: Сила тока в однородном

участке цепи прямо пропорциональна приложенному напряжению и обратно

пропорциональна сопротивлению.

 I = U/R.

 1Сопротивление одногодного линейного проводника

l

R 1  0= 7r 1 - 0,

S

где  7r 0 - удельное сопротивление, l - длина проводника, S - площадь по-

перечного сечения.

 1Сопротивление проводников при последовательном соединении

R = R 41 0 + R 42 0 + R 43 5... 0.

 1Сопротивление проводников при параллельном соединении

1/R 1  0= 1  01/R 41 1  0+ 1  01/R 42 1  0+ 1  01/R 43 0+ 5... 0.

Зависимость сопротивления проводников от температуры

R = R 40 0(1 + 7a 0 t),

где R - сопротивление при температуре t, R 40 0 - сопротивление при 0 50 0 С, 7a

- температурный коэффициент сопротивления.

.

- 14 -

 1Сторонние силы 0 - силы неэлектростатического происхождения, дейс-

твующие на заряды со стороны источников тока.

 1Электродвижущая сила 0 - физическая величина, равная отношению ра-

боты сторонних сил по перемещению заряда по замкнутой цепи, к величине

этого заряда.

 7E 0 = A 4ст 0/q

 1Закон Ома для замкнутой цепи 0: Сила тока в замкнутой цепи прямо

пропорциональна ЭДС источника и обратно пропорциональна полному сопро-

тивлению цепи.

 7E

I = ─────,

R + r

где r- внутреннее сопротивление источника тока

R-общее сопротивление внешнего участка цепи.

 1Работа постоянного тока 0

A = I 5. 0Ut = U 52 0t/R = I 52. 0Rt.

 1Мощность тока

N = IU = U 52 0/R = I 52 0R.

 1Закон Джоуля-Ленца 0: Количество теплоты, которое выделяется в про-

воднике при пропускании электрического тока равно произведению квадра-

та силы тока, протекающего по проводнику, на сопротивление проводника

и на время протекания электрического тока.

Q = I 52 0Rt.

Короткое замыкание цепи - это такой режим работы источника тока,

при котором сопротивление внешнего участка цепи стремится к нулю.

Сила тока при коротком замыкании равна I 4кз 0 =  7E 0 /r.

 1Сверхпроводимость 0 - такое состояние вещества проводника, при ко-

тором его сопротивление становится равным нулю.

 1Электролиты 0 - вещества, растворы и расплавы которых проводят

электрический ток. Носителями зарядов в электролитах являются положи-

тельные и отрицательные ионы.

 1Электролитическая диссоциация 0 - распад молекул электролита на ио-

ны под влиянием электрических полей молекул растворителя.

 1Рекомбинация 0 - процесс образования нейтральных молекул из ионов.

 1Электролиз 0 - явление выделения вещества на электродах при пропус-

кании тока через электролит.

 1Закон Фарадея для электролиза 0: Масса вещества, выделившегося на

электроде при электролизе, прямо пропорциональна заряду, протекшему

через электролит.

m = kq = kIt,

где k - электрохимический эквивалент вещества, выделяющегося на элет-

роде.

k = M/(eN 4A ╧n), где М- молярная масса, е 0  ╧- элементарный заряд, 0 N 4A 0- число

Авогадро, n - валентность. F = eN 4A 0 - число Фарадея.

 1Газовый разряд 4  0- прохождение электрического тока через газ.

 1Несамостоятельный газовый разряд 0 - разряд, существующий только

под действием внешнего ионизатора.

 1Самостоятельный газовый разряд 0 - разряд в газе, сохраняющийся

после прекращения действия внешнего ионизатора.

 1Плазма 0 - сильно ионизированный газ, в котором концентрация поло-

жительных и отрицательных зарядов практически одинакова.

 1Вакуум 0 - состояние газа при давлениях значительно ниже атмосфер-

ного.

.

- 15 -

 1Термоэлектронная эмиссия 0 - явление вылетания электронов с поверх-

ности металлов и их окислов при нагревании.

 1Полупроводники 0 - группа веществ, представители которой по своей

проводимости занимают промежуточное положение между металлами и диэ-

лектриками.

Главное отличие полупроводников от металлов состоит в зависимости

электрического сопротивления от температуры. Сопротивление металлов

при нагревании медленно растёт, а сопротивление полупроводников быстро

уменьшается.

 2МАГНИТНОЕ ПОЛЕ

  1Магнитное поле 0 - силовое поле в пространстве, окружающем токи и

постоянные магниты. Магнитное поле порождается движущимися зарядами и

обнаруживается по действию на движущиеся заряды с некоторой силой.

 1Индукция магнитного поля 0 - векторная величина, равная отношению

максимального вращательного момента сил, действующего на контур с то-

ком, помещённый в магнитное поле, к магнитному моменту контура.

B = M 4макс 0/p 4m

 1Магнитный момент контура

 p 4m 0 = IS,

где I - сила тока в контуре, S - площадь ограниченная контуром.

За направление вектора магнитной индукции принимается направление от

южного полюса к северному магнитной стрелки, свободно устанавливающей-

ся в магнитном поле.

Единица индукции магнитного поля - тесла (Тл).

 1Закон Ампера 0: Сила , действующая на проводник с током, помещённый

в магнитное поле, равна произведению модуля вектора индукции магнитно-

го поля на силу тока в проводнике , на длину проводника и на синус уг-

ла между направлением тока и вектором индукции магнитного поля.

F = BlIsin 7a

Направление силы Ампера можно определить по правилу левой руки:

Левую руку располагаем так, чтобы вектор индукции магнитного поля был

перпендикулярен ладони, четыре пальца были направлены по направлению

тока, тогда, отогнутый на 90 градусов большой палец покажет направле-

ние силы Ампера.

 1Силовая линия магнитного поля 0 - линия , касательная к которой в

любой точке совпадает по направлению с вектором  2В 0 индукции магнитного

поля в этой точке.

 1Сила Лоренца 0 - сила, действующая на электрический заряд q, движу-

щийся в магнитном поле со скоростью v.

F 4л 0 = qvBsin 7a

Направление силы Лоренца можно определить по правилу левой руки:

Левую руку располагаем так, чтобы вектор индукции магнитного поля 2 В

был перпендикулярен ладони, 4 пальца были направлены по направлению

вектора скорости 2  0v положительно заряженной частицы, тогда отогнутый на