| Главная » Разработки уроков » Физика |
Содержание Часть 1 (10 класс) Введение Таблица 1 Агрегатные состояния вещества с точки зрения МКТ Таблица 2 Изопроцессы в газах. Газовые законы Таблица 3 Сравнение физических свойств аморфных и кристаллических тел Таблица 4 Физические типы кристаллических решеток Таблица 5 Жидкие кристаллы и их свойства Таблица 6 Виды упругих деформаций, их свойства с точки зрения МКТ Таблица 7 Применение первого закона термодинамики к изопроцессам Таблица 8 Расчет количества теплоты в тепловых процессах Таблица 9 Тепловые двигатели и их рабочие циклы Таблица 10 Законы последовательного и параллельного соединения проводников Таблица 11 Последовательное и параллельное соединения конденсаторов Таблица 12 Самостоятельные разряды в газах Таблица 13 Магнитные свойства вещества Таблица 14 Магнитные поля проводников с током различной формы Таблица 15 Электростатическое поле и его характеристики Таблица 16 Электрический ток в жидкостях Данная работа – результат многолетней работы автора в начале в классах с углубленным изучением физики, а затем профильным обучением физике и математике. Занятия по предмету в этих классах состояли из лекционных и практических занятий. Во время лекционных занятий излагались теоретические основы, которые являлись базовыми для обучения учащихся решению физических задач. Как и в высшей школе, учащиеся в начале лекции записывали ее план, над которым работали в течение нескольких занятий. Результат работы на уроке-лекции для учащихся – это конспект. C первых уроков-лекций учитель ведет планомерную работу по обучению учащихся конспектированию. Работа начинается с того, что при изучении любого вопроса выделяется главное, и оно должно быть отражено в конспекте. Учителю приходится повторять это несколько раз, показывая как эту же мысль можно выразить иначе, более компактно отразить это в конспекте. Постепенно учащиеся начинают самостоятельно вести записи в конспекте, но вместе с этим их обучают обобщенным планам описания различных физических понятий, опытов, законов и т.д. Например, когда учащиеся изучают физические опыты, они всегда пользуются таким планом: Где, когда, кем и с какой целью проводился опыт. Очевидно, что по этой схеме учащиеся могут во время лекции, используя учебную литературу самостоятельно работать над составлением конспекта. Учебный материал лекции часто рационально представить в виде таблиц, которые позволяют сравнивать физические явления друг с другом, при этом в таблице отражаются главным образом те параметры, по которым идет сравнение. Например, в 10 классе изучая основные положения молекулярно-кинетической теории вещества, учащимся на уроке предлагается составить таблицу, в которой как итог этого изучения, рассмотреть агрегатные состояния вещества с этой точки зрения. Как показывает опыт, учащиеся без труда справляются с этой работой. Изучение теории на уроках-лекциях, конечно, должно подготавливать учащихся к успешному ее применению для решения физических задач. С этой целью часто во время уроков изучение отдельных вопросов целесообразно сразу в конспекте оформлять в виде таблицы. Например, изучая изопроцессы в газах, учащиеся отмечают название изопроцесса, и те постоянные параметры, которые характеризуют процесс. В этой же таблице приводятся все известные формулировки законов, которые описывают эти процессы, следствия из них, приводятся графики этих процессов и их объяснение с точки зрения МКТ. Как показывает опыт, такая запись в конспекте позволяет учащимся давать полные ответы на эти вопросы вовремя устных ответов, но самое главное позволяет учащимся достаточно быстро научиться использовать эти законы для решения расчетных, логических, а также графических задач по этой теме. Особенно важно, что таблица содержит словесные формулировки законов, т.к. часто учащиеся могут записать математическую формулу закона, но с трудом справляются с его формулировкой, а границы его применения фактически не понимают. Этой же цели служат приведенные в работе таблицы по изучению соединений проводников и конденсаторов, изучению тепловых процессов. При достаточно сформированном навыке работы по оформлению записей в конспекте в виде таблицы, учащиеся сами при самостоятельном изучении тех или иных вопросов стремятся к этому. Например, изучая виды самостоятельных разрядов в газах, они понимают, что для их характеристики важно дать определение разряду, описать его свойства и назвать области его применения или наблюдения. Формирование таких навыков теоретической работы помогает учащимся без особого труда самостоятельно и в лабораторных работах записывать результаты измерений и вычислений в виде таблиц. В работе приведены 16 таблиц по курсу физики профильных классов, которые используются автором на практике. Они могут использоваться и в обычных классах при корректировке их содержания в соответствии с программой, по которой обучаются физике в школе. Агрегатные состояния вещества с точки зрения МКТ Характер движения и расположения молекул в веществе Физические свойства вещества Газообразное Wn(min)<<Wк Гораздо больше размеров молекул r >> d r- расстояние между молекулами; d – диаметр молекулы. В идеальных газах молекулы движутся непрерывно, хаотически, поступательно. В реальных газах молекулы также еще совершают вращательное движение Легко сжимаемы, занимают весь предоставленный объем, не имеют формы, оказывают давление на стенки сосудов. Жидкое Wn(min)≈Wк Сравнимо с размерами молекул r ~ d Колеблются около временных положений равновесия, совершают перескоки через промежуток времени, называемый «временем оседлой жизни», в новое временное положение равновесия. Текучи, трудно, практически несжимаемы, сохраняют объем, принимают форму сосуда, в котором находятся Твердое Wn(min)>>Wк Меньше, чем размеры молекул r << d Удерживаются относительно друг друга в определенных положениях равновесия, образуя кристаллическую решетку, колеблются около постоянных положений равновесия. Сохраняют форму и объем, трудно сжимаемы. Изопроцессы в газах. Газовые законы Название процесса Постоянные величины Газовый закон, описывающий процесс Изотермический T = const; m=const й Закон Бойля – Мариотта: PV = const; или P1V1 = P2V2 - для данной массы идеального газа при постоянной температуре произведение давления на объем остается величиной постоянной. m = const, поэтому из формулы плотности найдем значение объема V = m/ρ, подставив в формулу закона, получим P1 m/ρ1 =P2 m/ρ2, сократив на массу, получим, что P1/ρ1=P2/ρ2 или P1/P2=ρ1/ρ2 т.е. при изотермическом процессе давление идеального газа прямо пропорционально его плотности. При неизменной температуре средняя кинетическая энергия молекул газа остается величиной постоянной, как и масса его, поэтому увеличение объема газа приводит к уменьшению числа соударений молекул газа со стенками сосуда, что означает уменьшение давления газа и, наоборот, уменьшение объема газа увеличивает число столкновений молекул со стенками сосуда, что ведет к увеличению давления газа. Изобарный P = const; m=const Закон Гей – Люссака. Газовый закон для этого процесса имеет две формулировки: ∆V/V0 = β∆t – для данной массы газа относительное изменение объема прямо пропорционально изменению температуры β – температурный коэффициент объемного расширения, он измеряется в К-1 и для всех газов его значение примерно равно β = 1/273 К-1. Из первой формулировки закона следует формула для расчета конечного объема газа при изменении его температуры V=V0(1 + β ∆t). При постоянном давлении и массе газа число соударений молекул со стенками сосуда остается неизменным. С ростом температуры газа возрастает средняя кинетическая энергия его молекул, а значит, возрастает их число соударений со стенками сосуда. Для сохранения неизменным значения давления необходимо уменьшить число соударений молекул со стенками сосуда, что возможно только при увеличении объема газа, и наоборот, при охлаждении газа постоянство давления достигается за счет уменьшения объема газа. Изохорный V = const; m=const Закон Шарля Газовый закон для этого процесса имеет две формулировки: ∆P/P0 = γ∆t для данной массы газа относительное изменение давления прямо пропорционально изменению температуры газа: P/T = const;или P1/T1 = P2/T2 – для данной массы газа при постоянном объеме отношение давления газа к его температуре остается величиной постоянной. γ - температурный коэффициент давления, он измеряется в К-1 и для всех газов его значение примерно равно: γ = 1/273 К-1 . Из первой формулировки закона следует формула для расчета конечного давления газа при изменении его температуры P=P0(1 + γ ∆t). При неизменном объеме и массе газа давление может изменяться только за счет изменения средней кинетической энергии молекул газа. Она растет при увеличении температуры, что приводит к росту давления газа, а при уменьшении температуры газа – к понижению его давления. Сравнение физических свойств аморфных и кристаллических тел Таблица 3 Параметры сравнения Аморфные тела Кристаллические тела Определение Аморфные тело – это состояние твердого вещества, при котором молекулы расположены беспорядочно. Кристаллические тела – это состояние твердого вещества, при котором образующие их частицы – атомы, молекулы, ионы, расположены упорядоченно. Сравнение физических свойств: плавление зависимость свойств от направле –ния сохранение формы и объема Не имеют определенной температуры плавления. График процесса размягчения имеет вид: Тепловой эффект при размягчении и отвердевании не наблюдается. Изотропны, т.е. физические свойства не зависят от выбранного в теле направления. К таким свойствам относятся: механические – упругость по всем направлениям одинакова, что приводит к раскалыванию тел по произвольным направлениям; Сохраняют объем, форма с течением времени при неизменной температуре изменяется (явление текучести). Имеют определенную температуру плавления и кристаллизации: tпл = tкр, при плавлении и кристаллизации наблюдается тепловой эффект, который заключается в поглощении или выделении некоторого количества теплоты без изменения температуры тела. Анизотропны т. е. физические свойства зависят от направления в кристалле. К таким свойствам относятся: механические – упругость различна по разным направлениям, поэтому кристаллы раскалываются по определенным граням; Сохраняют объем, обладают правильной геометрической формой, которая с течением не изменяется, каждый кристалл имеет свою отличную от других форму. Физические типы кристаллических решеток В узлах кристаллической решетки расположены положительные и отрицательные ионы. Расстояние между противоположными по знаку ионами меньше, чем между одноименными, поэтому преобладают силы притяжения, которые и удерживают ионы в узлах решетки. В этом монокристалле нельзя выделить отдельные молекулы. Весь кристалл представляет собой одну огромную молекулу, у которой каждый ион взаимодействует с остальными. Свойства: при растворении распадается на ионы; В узлах решетки находятся нейтральные атомы, взаимодействие между которыми происходит через общие для каждых двух соседних атомов электронные пары. В этих кристаллах атомы связаны в единую кристаллическую решетку, т.е. весь кристалл можно считать гигантской молекулой. Свойства: при плавлении и растворении образуются атомы и молекулы; В узлах решетки нейтральные молекулы, которые удерживаются в равновесии силами молекулярного взаимодействия. Так как молекулярные силы слабы, то кристаллы легко разрушаются тепловым движением. Свойства: плавятся при низких температурах; Твердые гелий, водород, кислород, бром, йод, лед, органические кристаллы. Металлический Электронный газ В узлах решетки положительные ионы, взаимодействие между которыми осуществляется через обобществленные свободные электроны. Электронный газ связывает в прочную систему положительные ионы. Эта связь более гибкая, чем ионная и ковалентная. Свойства: полиморфизм; Чистые металлы, сплавы металлов. Жидкие кристаллы и их свойства Таблица 5 Название кристалла Строение кристалла Свойства кристалла Применение кристалла Нематические ( «нема» греческое слово, в переводе – нить) Эти вещества включают микроскопические нитевидные структуры. Длинные оси молекул параллельны друг другу, и в этом отношении вещество обнаруживает дальний порядок, подобно кристаллам. Но центры тяжести молекул расположены хаотически, и в их расположении обнаруживается лишь ближний порядок. 1.Оптические свойства такого кристалла вдоль направления осей молекул и перпендикулярно им различны. 2.Под действием электрических и магнитных полей ориентация осей молекул изменяется. Для изготовления буквенно-цифровых индикаторов, управляемых экранов, плоских телевизионных экранов. Смектические ( от греческого слова «смегма» - мыло) Наиболее упорядоченные жидкие кристаллы. Оси их молекул также параллельны, но образуют набор слоев. У некоторых кристаллов молекулы упорядочены и внутри каждого слоя; центры их тяжести располагаются на прямых линиях. В других же – молекулы в слоях располагаются беспорядочно. В любом случае оси молекул параллельны друг другу и перпендикулярны плоскости слоя, толщина которого равна длине молекулы. 1.Взаимодействие между слоями молекул гораздо слабее взаимодействия молекул внутри слоя. 2.Слои молекул могут легко скользить друг относительно друга, и поэтому смектики на ощупь мылоподобны. 3.Обладают пьезоэлектрическим эффектом. Для изготовления устройств памяти в оптических вычислительных машинах, для систем изготавливающих печатные платы, интегральных схемы, для ввода алфавитно – цифровой информации в автоматизированных системах управления. Холестерические Молекулы располагаются в слоях, но в каждом слое центры молекул расположены беспорядочно. Оси молекул параллельны плоскостям слоев. Оси молекул в каждом слое незначительно повернуты относительно направления осей предшествующего слоя. Поэтому направление осей при перемещении от слоя к слою описывает спираль и через порядка 300 слоев расположение осей молекул повторяется. 1.С изменением температуры изменяются условия отражения света от кристалла, т. к. изменяются углы поворота осей молекул от слоя к слою. 2.Окраска кристалла зависит от температуры. 3.При фиксированной температуре данное вещество имеет определенный цвет. В медицине для измерения температуры поверхности тела, для изготовления комнатных термометров. Виды упругих деформаций, их свойства с точки зрения МКТ Растяжение (сжатие) – это деформация, состоящая в изменении длины тела под действием внешней силы. Пусть металлический стержень испытывает деформацию растяжения, при этом ℓ0 - начальная длина стержня; ℓ - конечная длина стержня; ∆ℓ=ℓ - ℓ0 – абсолютное удлинение стержня; ε = Δℓ/ℓ0 - относительное удлинение стержня. Если ε > 0, то это деформация растяжения. Если ε < 0, то это деформация сжатия. По закону Гука Fупр. = k│∆ℓ│, но ∆ℓ= εℓ0, с другой стороны Fупр.= σ S, тогда получаем σ S = k ε ℓ0. Отсюда получаем σ = (k ℓ0/S) .ε, обозначив k ℓ0/S = E - постоянную для данного тела величину, которая называется коэффициентом упругости или модулем Юнга. получаем другую формулировку закона Гука σ =E │ε│ - механическое напряжение прямо пропорционально модулю относительного удлинения тела. Физический смысл модуля Юнга: если ε = 1, σ = E, т.е. модель Юнга равен механическому напряжению, если относительное удлинение стержня равно единице. Но при этом деформация стержня равна: ℓ-ℓ0/ℓ0 =1, тогда ℓ-ℓ0= ℓ0, отсюда ℓ= 2ℓ0, т.е. длина деформируемого стержня должна увеличиться в 2 раза по сравнению с первоначальной При увеличении расстояния между молекулами возрастают силы притяжения между молекулами, которые восстанавливают размеры образца после снятия нагрузки. При сжатии эту роль выполняют силы отталкивания, возникающие при небольших деформациях кристаллической решетки. В цепных, ременных передачах, канатах, во всех вертикальных конструкциях. Сдвиг – это деформация, при которой слои твердого тела, параллельные некоторой плоскости, смещаются параллельно друг другу. Угол сдвига прямо пропорциональный механическому напряжению: ά = k σ = k F/S. При сдвиге одного слоя молекул относительно другого изменяются расстояния между ними, что приводит к увеличению сил взаимного притяжения. После снятия внешней нагрузки эти силы восстанавливают размеры тела. При разрезании металлов, при трении поверхностей тел друг о друга. Кручением называется деформация образца с одним закрепленным концом под действием пары сил плоскость, которой перпендикулярна к оси образца. Угол поворота φ = μМℓ прямо пропорционален крутящему моменту М, длине стержня - ℓ, а μ – коэффициент кручения. При повороте слоев молекул относительно друг друга возрастают силы взаимного притяжения молекул друг к другу из – за увеличения расстояния между ними. После снятия внешней нагрузки эти силы восстанавливают прежние раз меры образца. Эти деформации испытывает карданный вал автомобиля, вращающийся винт парохода, рукоятка отвертки и т. д. Изгиб – возникает, когда тело испытывает одновременно деформации растяжения и сжатия в разных частях тела. За меру деформации принимается стрела прогиба, которая равна смещению конца балки или середины ее. Стрела прогиба балки прямоугольного сечения прямо пропорциональна нагрузке и кубу длины балки и обратно пропорциональна кубу толщины балки и первой степени ее ширины. При изгибе есть слой не испытывающий деформаций, который называется нейтральным. Это позволяет на практике использовать не сплошные, а полые балки, что значительно уменьшает вес конструкций При изгибе в разных слоях стержня одновременно из-за изменения расстояния между молекулами возникают силы притяжения и отталкивания, которые и восстанавливают размеры тела после снятия внешней нагрузки. Эти деформации испытывают рельсы, балки перекрытия, рамы велосипеда и т.д. Применение первого закона термодинамики к изопроцесса. Q = ΔU + A' ΔU = Q + A Внутренняя энергия газа растет за счет подводимого к системе тепла, часть которого идет на совершение работы системой над внешними телами. Или рост внутренней энергии системы происходит не только за счет подводимого к ней тепла, но и за счет совершаемой над системой внешними телами работой . При конденсации температура тела остается постоянной т.к. идет процесс восстановления связей между молекулами и выделяется энергия равная той, которая была потрачена на разрыв связей при парообразовании. Горение – это самоускоряющаяся химическая реакция, связанная с накоплением теплоты в системе реагирующих веществ. Q = qm q [Дж/кг] – это удельная теплота сгорания топлива, она численно равна количеству теплоты, которое выделяет топливо массой 1кг при его полном сгорании. При горении идет процесс соединения молекул топлива с молекулами кислорода, при этом излишняя энергия выделяется в виде некоторого количества теплоты. Тепловые двигатели и их рабочие циклы Газовая турбина 1985 год - Кузьминский построил газопаровую турбину; 20 -30годы ХХ века ученые Маковский, Стечкин и Уваров, а также инженер Зотиков пишут работы, которые легли в основу проектирования и создания современных газотурбинных установок, в 1939 году производятся в Харькове первые газотурбинные установки, а в 1944 -1945 годах они устанавливаются на самолетах. Закон токов І = І1 = І2 При последовательном соединении проводников сила тока в участке равна силе тока в каждом проводнике І = І1+ І2 При параллельном соединении проводников сила тока в участке цепи равна сумме сил токов в отдельных проводниках, входящих в участок цепи. Закон напряжений U = U1 + U2 При последовательном соединении проводников напряжение на участке цепи равно сумме напряжений на отдельных проводниках, входящих в участок цепи. U = U1 = U2 При параллельном соединении проводников напряжение на участке цепи равно напря- жению на каждом из проводников, входящих в участок цепи. Сопротивление участка цепи R = R 1+ R2 При последовательном соединении сопротивление участка цепи равно сумме сопротивлений проводников, входящих в участок цепи. Следствие: если участок цепи состоит из n- одинаковых проводников, то сопротивление участка равно R = n R1 т. е. сопротивление участка, состоящего из n- одинаковых проводников при последовательном соединении больше сопротивления одного проводника в n-раз 1/R = 1/R1 + 1/R2 При параллельном соединении проводников величина обратная сопротивлению участка равна сумме обратных величин сопротивлений, входящих в участок цепи. Следствие: если участок состоит из n- одинаковых проводников, то сопротивление участка равно 1/R = n/R1, отсюда следует, что сопротивление участка равно R = R1/n т.е. при параллельном соединении n-одинаковых проводников сопротивле- ние участка меньше сопротивления одного проводника в n- раз. Связь между изменяющимися параметрами U1/U2 = R1/R2 При последовательном соединении напряжения на проводниках в участке цепи прямо пропорционально их сопротивлениям. I1/I2 = R2/R1 При параллельном соединении сила тока в проводниках в участке цепи обратно про- порциональна их сопротивлениям. Работа электрического тока на участке цепи A1/A2 = R1/R2 При последовательном соединении проводников работа электрического тока в каждом из них прямо пропорциональна их сопротивлениям. A1/A2 = R2/R1 При параллельном соединении проводников работа электрического тока в каждом из них обратно пропорциональна их сопротивлениям. Электрическая мощность и количество теплоты, выделяемые на участке цепи P1/P2 = R1/R2 Q1/Q2 = R1/R2 При последовательном соединении проводников выделяемые в них электрическая мощность и количество теплоты прямо пропорциональны их сопротивлениям. P1/P2 = R2/R1 Q1/Q2 = R2/R1 При параллельном соединении проводников выделяемые в них электрическая мощность и количество теплоты обратно пропорциональны их сопротивлениям. Особенности соединения проводников При последовательном соединении проводников выход из строя одного из них разрывает электрическую цепь. При параллельном соединении проводников выход из строя одного из проводников не разрывает электрическую цепь. Последовательное и параллельное соединения конденсаторов Таблица 11 Параметры сравнения Последовательное соединение конденсаторов Параллельное соединение конденсаторов Условные обозначения в цепи Закон зарядов q = q1 = q2 при последовательном соединении конденсаторов общий заряд участка равен заряду каждого из конденсаторов. q = q1 +q2 При параллельном соединении конденсаторов общий заряд участка равен сумме зарядов конденсаторов, входящих в него. Закон напряжений U = U1 + U2 При последовательном соединении конденсаторов напряжение на участке равно сумме напряжений на каждом конденсаторе, входящем в участок. U = U1 = U2 При параллельном соединении конденсаторов напряжение на участке равно напряжению на каждом из конденсаторов, входящем в участок. Общая емкость участка 1/C = 1/C1+ 1/C2 При последовательном соединении конденсаторов величина обратная общей емкости участка равна сумме обратных величин емкостей конденсаторов, входящих в участок. Следствие: если участок состоит из n- конденсаторов одинаковой емкости, то общая емкость участка равна 1/C = n/C1 откуда C = C1/n, т. е. емкость участка, состоящего из n-конденсаторов одинаковой емкости меньше емкости одного конденсатора в n-раз. C = C1 + C2 При параллельном соединении конденсаторов общая емкость участка равна семе емкостей конденсаторов, входящих в участок. Следствие: если участок состоит из n- конденсаторов одинаковой емкости, то общая емкость участка равна C = n C1, т. е. емкость участка, состоящего из n- конденсаторов одинаковой емкости больше емкости одного конденсатора в n-раз. Связь между изменяющимися параметрами C1/C2=U2/U1 При последовательном соединении конденсаторов напряжения на них обратно пропорциональны их емкостям. q1/q2 = C1/C2 При параллельном соединении конденсаторов их заряды прямо пропорциональны их емкостям. Самостоятельные разряды в газах Тип разряда Условия возникновения и свойства разряда Применение разряда Тлеющий разряд – это ток малой плотности, возникающий в газе при низком давлении и напряжении в несколько сотен вольт Возникает в двухэлектродной трубке, в которой газ находится под пониженным давлением Сопровождается свечением столба газа, при этом в разряде наблюдаются неоднородности. темное катодное пространство. В области прилежащей к катоду наблюдается резкое падение потенциала, а напряженность электрического поля достигает больших значений. Положительные ионы, проходя эту область, приобретают большую кинетическую энергию и, ударяясь о катод, выбивают из него электроны, которые поддерживают процесс ударной ионизации газа. Используется в светящихся трубках рекламы и в лампах дневного света. Коронный разряд – это слабый ток через газ при атмосферном давлении, возникающий под действием неоднородного электрического поля высокой напряженности. Возникает вблизи заостренных частей проводников в том случае. Когда напряженность электрического поля превышает 3 106В/м, сопровождается слабым свечением и тихим шумом. Причина разряда – ударная ионизация, происходящая в области, которая непосредственно граничит с проводником. Способствует потере заряда проводниками с большим потенциалом, потере энергии в линиях высоковольтных передач. Дуговой разряд – это ток большой плотности через газ при невысоких, в десятки вольт напряжениях. Сопровождается сильным свечением газа и очень высокой температурой, по форме напоминает дугу. Разряд поддерживается термоэлектронной эмиссией, происходящей с поверхности разогретого катода и термической ионизацией молекул газа. Сопровождается излучением световых, инфракрасных и ультрафиолетовых волн. Используется в дуговой сварке, дуговых печах для выплавки металла, в химическом производстве получения азотной кислоты, в источниках света, в ртутных выпрямителях. Искровой разряд – это электрический пробой газа при высоких напряжениях. Причина искрового разряда – это лавинообразное увеличение числа ионов в газе за счет ударной ионизации. Сопровождается свечением и звуковым эффектом, излучением электромагнитных волн. При разряде возникают каналы сильно ионизированного газа – стримеры, по которым происходит распространение разряда при высоком давлении и температуре, расширяясь, газ, создает звуковые волны. Разновидность разряда – молния. Используется для поджигания рабочей смеси в цилиндрах ДВС, в электроискровой сварке. Магнитные свойства вещества Таблица 13. Название группы Магнитная проницаемость вещества μ Свойства веществ Примеры Диамагнетики μ < 1 (на10-5-10-6 отличается от 1) Во внешнем однородном поле образец устанавливается перпендикулярно линиям магнитной индукции; Bi; Cu; Ag; Au; Hg; Be; Cl, инертные газы. Парамагнетики μ > 1 (на10-5-10-6 отличается от 1) Во внешнем однородном поле образец устанавливается вдоль линий магнитной индукции; Na; Mg; K; Ca; Al; Mn; Pt; O2, растворы солей. Ферромагнетики μ >> 1 Во внешнем поле ведет себя подобно парамагнетикам; Fe; Co; Ni; Gd, многие сплавы. Магнитные поля проводников с током различной формы Таблица 14 Форма проводника Вид линий магнитной индукции Определение направления вектора магнитной индукции Формула для расчета модуля вектора магнитной индукции Прямолинейный Концентрические окружности с центром в проводнике с током По правилу правого винта глядя с конца вектора силы тока, линии магнитной индукции должны быть направлены против часовой стрелки. Если проводник с током расположен перпендикулярно чертежу и направлен к наблюдателю, то направление линий магнитной индукции определяется по такому же правилу и на чертеже выглядит так, рис. слева, если ток направлен от наблюдателя, то направление линий индукции изменяется на противоположное, рис. справа. B0 = μ0I/2πr- в вакууме, где r – расстояние от проводника B =μμ0I/2πr – в веществе. Круговой проводник Линии магнитной индукции также замкнуты, в виде концентрических окружностей охватывают элементы проводника Направление линий магнитной индукции определяется по правилу правого винта для каждого элемента кругового тока. В центре кругового тока B0 = μ0I/2R – в вакууме B =μμ0I/2 R – в веществе R – радиус витка. Катушка (соленоид) Внутри соленоида магнитное поле однородно, т. е. линии магнитной индукции параллельны друг другу. Вне катушки – магнитное поле неоднородно, линии магнитной индукции выходят из одного конца катушки (северного полюса) и входят в другой конец (южный полюс). При этом линии замкнуты, не пересекаются и чем гуще они распложены, тем больше модуль индукции магнитного поля. Для определения полярности соленоида нужно посмотреть на соленоид с торца и представить, как идет ток по его виткам. Если ток направлен против часовой стрелки, то – это северный полюс соленоида, а если по часовой стрелки – это южный полюс соленоида. Линии напряженности Это линии, касательные к которым в каждой точке электростатического поля совпадают с векторами напряженности в данной точке поля. Свойства линий напряженности: незамкнуты, непрерывны, Потенциал электрического поля Это энергетическая характеристика поля. Потенциал – это отношение потенциальной энергии заряда, помещенного в данную точку поля, к величине этого заряда. Формула: φ = Wp/q; Единицы измерения φ [В] Свойства потенциала: значение потенциала зависит от выбора нулевого уровня; Эквипотенциальные поверхности С помощью этих поверхностей можно графически изображать электростатические поля. Эквипотенциальной поверхностью называется поверхность, все точки которой имеют одинаковый потенциал. При пересечении с плоскостью чертежа эквипотенциальные поверхности образуют эквипотенциальные линии. Свойства эквипотенциальных линий: они замкнуты, непрерывны и не могут пересекаться; Связь напряженности с разностью потенциалов Модуль напряженности равен отношению разности потенциалов между двумя точками поля к расстоянию между этими точками. E = ∆φ/d или E = U/d (для однородного электрического поля). Из формулы видно: чем меньше меняется потенциал на расстоянии d, тем меньше напряженность электростатического поля; 10.Работа электростатического поля Для вычисления работы можно использовать формулы: A = qE∆d; A = q∆φ; A = qU. Жидкий проводник и его свойства Жидкие проводники называются электролитами. К ним относятся растворы солей, кислот и щелочей, а также расплавы солей. Они обладают ионной проводимостью, которая обусловлена электролитической диссоциацией раствора этих веществ. При диссоциации образуются одинаковые по заряду, но противоположные по знаку ионы. Электрохимический эквивалент вещества Если q = 1 Кл, то m = k, т.е. электрохимический эквивалент вещества численно равен массе вещества, выделяющейся на электроде при прохождении через электролит заряда в 1Кл. Значение k для каждого вещества находится в таблице, единицы измерения в СИ - кг/Kл, на практике - мг/Kл. 7.Химический эквивалент вещества x = A/n - величина равная отношению атомной массы вещества к его валентности, называют химическим эквивалентом вещества 8.Второй закон электролиза (Фарадея) A1/n1 = x1; A2/n2 = x2 – химические эквиваленты данных веществ, k1; k2 – электрохимические эквиваленты этих же веществ. k1/k2 = x1/x2 – электрохимические эквиваленты веществ прямо пропорциональны их химическим эквивалентам. 9. Объединенный закон Фарадея для электролиза m = 1/F A/n It – масса вещества, выделившегося при электролизе на электроде, прямо пропорциональна атомной массе вещества, силе тока и времени его прохождения через электролит и обратно пропорциональна валентности вещества. F – постоянная Фарадея, F = 96500 Кл/моль – это величина заряда, который нужно пропустить через электролит, чтобы выделить массу вещества, численно равную химическому эквиваленту этого вещества. F = A/n q/m – из этого закона. 10. Применение электролиза электролитическое получение алюминия из бокситов; получение водорода; |
|
Автор разработки: Золотухина Н. П. Учебный предмет: Физика Выставить рейтинг разработки урока: Просмотров: 741 | Загрузок: 205 | Комментариев: 0 Ключевые слова: |
Похожие конспекты:
| Всего комментариев: 0 | |