Білет 1

Вид материалаДокументы
Подобный материал:

Білет 1


1) Молекула – це найменша електрично нейтральна частина речовини, що зберігає її хімічні властивості. Положення МКТ: а) Всі тіла складаються з молекул, між якими є проміжки, тобто тіла мають дискретну структуру (дифузія, нагрівання та охолодження тіл). б) Молекули в речовині рухаються безперервно і хаотично. (дифузія, Броуновський рух). в) Між молекулами в даному тілі існує взаємодія (притягання та відштовхування). r0 – відстань стійкої рівноваги, r=r0  F=0, r>r0  притягання, r0  відштовхування.

2) Навколо провідника з струмом завжди існує магнітне поле. Два чи більше паралельні струми, взаємодіючи, притягаються, а антипаралельні – відштовхуються. Властивості магнітного поля: а) Виникає тільки при русі частинок. б) Не має меж і пронизує будь-які середовища. в) Впливає на рамку з струмом, надаючи їй певної орієнтації в просторі. г) має 2 полюси: північний N та південний S. Сила взаємодії між двома провідниками з струмом прямо пропорційна добутку сил струмів і обернено пропорційна квадрату відстані між ними. Магнітне поле розпізнають по дії на електричний струм. Магнітна індукція є силовою характеристикою магнітного поля. Магнітна індукція – це магнітний момент, що виникає в провіднику з струмом на одиницю площі. Магнітний потік – це величина, яка дорівнює добутку площі поперечного перерізу провідника на нормальну складову вектора магнітної індукції. Фв=BScosα.


Білет 2

1) Модель ідеального газу: а) молекули в і.г. представляють собою матеріальні точки. б) сили взаємодії між молекулами відсутні, молекули вважаються пружними кульками. Мікро-параметри (до молекули): m,v,Eк. Макро-параметри (до всього тіла): p,V,T. Основне рівняння МКТ пов’язує між собою мікро- та макро- параметри. p=1/3nm0v2. p=2/3nEк.

2) Сила Ампера – це сила, що діє на провідник з струмом, який внесений у магнітне поле.FA=BIlsinα. Правило лівої руки (1): якщо ліву руку розмістити так, щоб складові лінії магнітної індукції входили у долонь, а 4 відігнуті пальці вказували напрямок струму, то відігнутий великий палець вказуватиме на напрямок сили Ампера. Сила Лоренца – це сила, що діє на одиничний заряд, який внесений в магнітне поле.FЛ=Bvq0sinα. Правило лівої руки (2): …….а 4 пальці вказували на напрямок швидкості частинки, ……на напрям сили Лоренца.


Білет 3

1) Відносна атомна маса – це маса, що виражена в атомних одиницях маси, або – це маса даної молекули (атома) по відношенню до 1/12 маси ізотопа вуглецю (12). Молярна маса – це маса 1 моль речовини. Кількість речовини – це число частинок у даному тілі в порівнянні з числом атомів у 0,012 кг ізотопа вуглецю (12). Постійна Авогадро вказує, скільки молекул знаходиться в еталоні, або в 1 моль речовини. Швидкість руху молекул газу визначається з основного рівняння МКТ.

2) За магнітними властивостями речовини діляться на: а) діамагнетики (м<1) – послаблюють магнітне поле. б) парамагнетики (м=1…1,9) – посилюють м.п. в) ферромагнетики (м>>1) - посилюють м.п. Домени – області певної орієнтації струму. Температура Кюрі – це температура, при якій втрачаються всі магнітні властивості речовини. Гіпотеза Ампера: Сила взаємодії між двома провідниками з струмом прямо пропорційна добутку сил струмів і обернено пропорційна квадрату відстані між ними. Гучномовець – прилад для збудження звукових хвиль під дією електричного струму, сила якого змінюється із звуковою частотою. В ньому використовується дія магнітного поля на провідник зі струмом. Складається з котушки, мембрани, дифузора. Магнітне записування інформації грунтується на властивості ферромагнетиків зберігати залишкове намагнічування після зняття зовнішнього магнітного поля. Будова: тонка магнітна пластмасова стрічка, мікрофон, котушка гучномовця, магніт, дифузор, електромагнітна головка. Інформацію можна записати на магнітний диск у вигляді чергування ділянок з різною полярністю намагнічування.


Білет 4

1) ГАЗ: взаємодія між частинками майже не виникає, рухаються хаотично, безперервно, незалежно одна від одної. Дифузія і Броуновський рух проходять швидко. РІДИНА: проявляються деякі сили взаємодії між частинками, мають найближчий порядок у розташуванні, рух рухаються хаотично, безперервно, за час осідлого життя (10-11 с) коливаються навколо центру рівноваги. Рідина має властивість текучості, на відміну від газів, менш інтенсивні Бр. рух та диф. ТВЕРДЕ ТІЛО: між частинками існують сили взаємодії, найбільший характер взаємодії, проглядається ближчий і дальній порядок у розташуванні. Коливання молекул проходить навколо центру стійкої рівноваги, або навколо вузлів кристалічної гратки. Бр. рух відсутній, диф. проходить повільно. Т.Т.–Р – плавлення, Р.–Т.Т. – кристалізація, Р.–Г. – пароутворення, Г.–Р. – конденсація, Г.-Т.Т. – возгонка, Т.Т.–Г. – сублімація.

2) Ел. струм у металах – це направлений впорядкований рух вільних електронів (електронів провідності). Основні положення електронної теорії металів (П.Друде): 1) Електрони в Ме ведуть себе, як ідеальний газ. 2) Електрони рухаються за законами Ньютона. 3) При русі електрони зтикаються з крист. граткою (причина опору) і майже не взаємодіють між собою. 4) При зіткненні електронів з іонами вони віддають частину своєї енергії – при цьому метал нагрівається. Положення Зомерфельда: 5) Стан електронів в атомі визначається 4-ма квантовими числами. 6) На одній орбіті не може існувати більше 2-х електронів з двома однаковими наборами квантових чисел.


Білет 5

1) Тиск – це фіз. величина, що дорівнює силі нормального тиску на одиницю площі. р=F/S, [p]=Па. Внесистемні одиниці тиску: мм. рт. ст. , Бар, Торр, атмосфери. Гідростатичний тиск – це тиск, що викликається вагою рідини або газу, що знаходиться у даній посудині p=ρgh. Закон Паскаля (для рідин і газів): тиск у рідинах та газах передається без зміни в будь-яку точку рідини або газу. Гідростатичний парадокс: якщо є декілька посудин з однаковою рідиною, що знаходиться на однаковій висоті, але форма основ посудин різна, то тиск на дно цих посудин чиниться однаковий. Закон Архімеда (для рідин і газів): на тіло, що опущене в рідину або газ, діє виштовхуюча сила, що направлена вверх і дорівнює вазі рідини або газу у об’ємі цього тіла. Сполучені посудини: а) якщо в сполучених посудинах однакова речовина, то висота цієї речовини буде однаковою. б) У сполучених посудинах з різними рідинами у колінах висота підйому рідин тим більша, чим менша густина цієї рідини. Умови плавання тіл: FT>FA , pT>pж (р – густина) – тоне, FT =FA , pT=pж – плаває в середині рідини, FT A , pT ж – плаває на поверхні.

2) Принцип дії магнітоелектричних приладів грунтується на взаємодії провідника з струмом і магнітного поля (будова: постійний магніт, котушка у вигляді рамки, стрілка з віссю, пружина, шкала). …….електромагнітних приладів – на ефекті втягування залізного осерця котушкою, через яку проходить струм (будова: котушка зі струмом, залізна пластинка, стрілка з віссю, шкала). Принцип дії електродинамічних приладів – це взаємодія провідників зі струмом (будова: дві котушки у вигляді рамок, підвішені на спільній осі, одна – на підшипниках, дві пружини, стрілка, шкала).


Білет 6

1) Температура – це міра середньої кінетичної енергії поступального руху молекул. p=nkT  T=p/(nk). Термометр – прилад для вимірювання температури, який фіксує власну температуру, що дорівнює температурі тіла або середовища, з яким він знаходиться у тепловому контакті. Бувають рідинні, металічні та електричні. Температурні шкали: шкала Цельсію, шкала Кельвіна (термодинамічна), шкала Фаренгейта.

2) У твердих тілах при зміні температури проходить зміна лінійних розмірів, тобто, зміна розміру за одним напрямком. Це наз. лінійним розширенням, тобто, розширенням, що відбувається при малому перерізі по довжині тіла (трубоопалення) l=l0(1+αΔT),α– температурний коеф-т лінійного розширення – це відносне видовження, що відбувається при зміні температури. Об’ємне розширення – зміна об’єму тіла при нагріванні або охолодженні, тобто, зміна лінійних розмірів в трьохмірному просторі ΔV=βV0ΔT, β– температурний коефіцієнт об’ємного розширення – вказує на відносну зміну об’єму при зміні температури. Теорема: β≈3α. Температурне розширення – процес зміни розмірів або об’єму тіла при зміні температури.


Білет 7

1) Основне рівняння стану ідеального газу (рівняння Менделєєва-Клайперона) за фізичним змістом визначає мікро- і макро- параметри системи при заданому положенні маси. pV=(m/M)RT, де R– універсальна газова стала. (pV):T=const. Ізопроцеси – це процеси, що відбуваються при сталому значенні одного з параметрів. T=const – ізотермічний процес, закон Бойля-Маріотта: при постійній температурі тиск обернено пропорційний об’єму. V=const– ізохорний процес, закон Гей-Люссака: при сталому об’ємі тиск прямо пропорційний температурі. p=const– ізобарний процес, закон Шарля: при постійному тиску об’єм прямо пропорційний температурі. Застосування стиснутих і розріджених газів: у народному господарстві (пневматичні інструменти ударної дії), в машинобудуванні (пневматичні вантажопідйомні пристрої), в гірничо-рудній промисловості (бурові машини, перфоратори), в апаратах на повітряній подушці, у вакуумних установках.

2) Питомий заряд – це величина, що дорівнює відношенню заряду частинки до її маси. а) метод мас-спектрографа: частинку поміщають в посудину, з якої викачено повітря. В цій посудині розташовують фотоплівку, всю систему поміщують у магнітне поле, під впливом якого частинка рухається, залишаючи на фотоплівці слід (трек). За формою треку визначають питомий заряд. q/m=v/(Br). б) метод схрещеного поля: цей метод грунтується на тому, що дія однорідного електричного поля компенсується дією однорідного магнітного поля. Досліди пророблюються в електронно-променевій трубці. q/m=E2/(2UB2).


Білет 8

1) Електричне поле – це поле, що створює у просторі навколо себе заряджене тіло (частинка). Напруженість ел. поля – це силова характеристика ел. поля, тобто, це сила, що діє на одиничний пробний заряд, внесений в це поле. E=F/q0, [E]=H/Кл. Лінії напруженості ел. поля – це один з способів графічного зображення поля, вони направлені так, щоб вектор напруженості в даній точці співпадав з дотичною до цих ліній. Вони починаються на позитивному заряді, а закінчуються на негативному. Принцип суперпозиції: якщо в даній точці простору різні заряджені частинки утворюють напруженості E1,E2,E3,……, то результуюча напруженість буде дорівнювати геометричній сумі напруженостей від кожного заряду окремо.

2) Напівпровідники – це речовини, питомий опір яких залежить від температури, домішок і освітленості, які визначають характер протікання ел. струму. Графік залежності p(T) (p-густина) – це гіпербола, розташована в 1-й чверті. Напівпровідники бувають чисті і з домішками. Н.п. з домішками бувають донорні (n-типу) та акцепторні (р-типу). Ел. струм в чистих н.п. – направлений впорядкований рух “дірок” та електронів, що вибиті під дією зовнішнього фактора. Ел. струм у домішкових н.п. – направлений впорядкований рух або електронів (донорні н.п.), або додатньо заряджених “дірок” (акцепторні). Застосування напівпровідників: в радіотехніці (прилади), терморезистори, фоторезистори, в напівпровідникових діодах (випрямлення струму, що проходить в одному напрямку).


Білет 9

1) Тверді тіла мають постійні об’єм і форму. М-ли утворюють кристалічну гратку, відстані між молекулами менші за розміри молекул. Дифузія проходить повільно, Броуновський рух відсутній. Існує ближній і дальній порядок у розташуванні молекул. Час осідлого життя найдовший за всі агрегатні стани. Кристалічні – це тверді тіла, атоми чи молекули яких займають в просторі впорядковане положення (є кристалічна гратка). Аморфні (склоподібні) – це тверді тіла без чіткого розташування атомів, в яких присутній лише найближчий порядок. Властивості аморфних тіл: 1) немає певної температури плавлення (інтервалу температур розм’якшення). 2) Всі аморфні тіла є ізотропними речовинами. 3) Аморфні тіла вважають “переохолодженими рідинами” (бо за фіз. вл-стями вони відносяться до твердих тіл, а по внутрішній будові вони – рідини). 4) В залежності від характеру взаємодії у аморфних тіл можуть бути властивості і рідини, і твердого тіла. Види кристалів: іонні (у вузлах кр. гратки знаходяться іони протилежних знаків), атомні (……нейтральні атоми), молекулярні (……нейтральні молекули), металічні (……додатні іони металу). Рідкі кристали – група тіл, що мають у сукупності властивості і твердого, і рідкого тіла, мають найближчий порядок у розташуванні молекул. Рідкі кристали бувають нематичні (ниткоподібні), та смектичні (милоподібні). Застосовуються, як терморегулятори.

2) Електронно-дірковий перехід – контакт двох напівпровідників р- і n- типу. При зворотному підключенні (р–,n+) струм протікати не може, бо збільшується межа граничного шару. При прямому підключенні (р+,n–) опір граничного шару зменшується і електричний струм протікати може. Електронно-дірковий перехід використовується в напівпровідникових діодах. Напівпровідниковий діод – це прилад, в якому використовується p-n-перехід. Він має односторонню провідність. Основне призначення – випрямлення струму, що проходить в одному напрямку. Використовується в радіотехніці. Особливості: існує невеликий зворотній струм; в прямому струмі – майже лінійний характер залежності (н.п. є непоганим провідником, тут виконуються закони постійного струму).


Білет 10

1) Насичена пара – стан речовини, при якій пар (газ) знаходиться зі своєю рідиною в динамічній рівновазі. Динамічна рівновага – стан системи “газ-рідина”, при якому кількість м-л, що залишили рідину за одиницю часу, дорівнює кількості м-л, що переходять до рідини. Ненасичена пара – це пара, тиск якої значно менший за тиск насиченої пари при цій же температурі. Випаровування – процес пароутворення з відкритої поверхні рідини, що має границі з газом (залежить від густини, від площі поверхні, від температури, від вітру). Кипіння – випаровування в усьому об’ємі рідини з виділенням бульбашок пару при певній для кожної рідини температурі – температурі кипіння. Під час кипіння температура рідини не змінюється. Критична температура – це температура, при якій всі фізичні властивості між рідиною та газом зникають. В цьому стані густини пару і рідини рівні. Тиск (пружність) насиченої пари даної рідини при даній температурі є величиною постійною і не залежить від об’єму та простору над рідиною. Тиск насиченої пари – це найбільш можливий тиск пари даної рідини при даній температурі. Тиск насиченої пари різних рідин при одній температурі різний.

2) Відносна зміна опору – відношення абсолютної зміни опору до його початкового значення. Залежність опору від температури: R=R0(1+αΔT), α– температурний коефіцієнт опору – це відношення відносної зміни опору до абсолютної зміни температури. Він визначає залежність опору від температури. Залежність має характер прямої. Надпровідність – це явище повної втрати металами опору при певній температурі. При цьому струм зростає до нескінченості.


Білет 11

1) Вологість – це наявність водяного пару в атмосфері. Парціальний тиск – тиск, який би спричиняв водяний пар, якщо б всі інші пари були б відсутні. Абсолютна вологість – маса водяного пару в одиниці об’єму. Відносна вологість – це відношення парціального тиску водяної пари, що є в повітрі, до тиску насиченої пари при цій же температурі, виражене в процентах. φ=p/p0(100%). Точка роси – температура, при якій пар стає насиченим. Психрометр – прилад, дія якого заснована на залежності температури рідини від вологості оточуючого повітря. Складається з сухого та вологого термометрів. Визначивши різницю показів термометрів, за допомогою психрометричної таблиці знаходять відносну вологість. Гігрометр – прилад, дія якого заснована на залежності певних фізичних параметрів від вологості оточуючого середовища.

2) Вакуум – це така ступінь розрідження газу, при якій можна знехтувати ударами частинок між собою і вважати, що середня довжина вільного пробігу перевищує лінійні розміри посудини, в якій рухаються ці частинки. Емісія – виривання електронів з поверхні металу (фотоемісія, термоемісія, вторинна емісія). Робота виходу електронів – це енергія, що вказує на зв’язок електрона з іонами кристалічної гратки. Електричний струм у вакуумі – це впорядкований направлений рух електронів, що вирвані з поверхні металу за допомогою електронної емісії. Двохелектродна лампа (діод) – це пристрій, що складається з двох електродів, що поміщені у вакуум і використовують в своїй роботі термоелектронну емісію. Діод має уніполярну (односторонню) провідність. Основне призначення – вирівнювання струму. Використовується в електронно-променевих трубках. Прямий струм – при підключенні К–,А+. Зворотній струм – при підключенні К+,А–. Вольт-амперна характеристика: а) зворотного струму немає. б) при збільшенні U збільшується і I, але залежність не має лінійного характеру (бо електроди мають різну форму, також впливає просторова дія поля). Кожен вакуумний діод має свій струм насичення, що залежить від температури розжарення катоду. Струм насичення – це стан, при якому всі електрони, що були вирвані з поверхні катоду, досягають аноду. Він характеризує емісійну можливість даної лампи.


Білет 12

1) Сила поверхневого натягу – сила, що перпендикулярна будь-якому елементу лінії, проведеній на плівці дотично до поверхні рідини. Вона направлена так, щоб скоротити поверхню рідини до мінімуму. Поверхневий натяг рідини спричинюється сферами дії молекул, що розташовані поблизу поверхні рідини. δ=F/l, δ- коефіцієнт поверхневого натягу – це сила, що діє перпендикулярно до поверхні рідини на одиницю довжини цієї поверхні. Не залежить від довжини поверхні, але залежить від температури і домішок, в критичному стані δ=0. Поверхнево-активні речовини – речовини, які послаблюють поверхневий натяг рідин (мило, спирти, нафта, ефіри). Змочування – явище викривлення вільної поверхні рідини біля поверхні твердого тіла. Меніск – поверхня рідини, викривлена на межі з твердим тілом. При змочуванні молекули рідини і твердого тіла взаємодіють між собою краще, ніж молекули “рідини-рідини”. При незмочуванні м-ли рідини взаємодіють між собою сильніше, ніж м-ли рідини та тв. тіла. Додатковий тиск, що виникає в зв’язку з викривленням поверхні, наз. лаплассівським. Капілярність – це явище підйому чи опускання рідини по трубкам, товщина яких набагато менша за висоту підйому рідини по ній. h=(2δ)/(ρgR).

2) Залежність питомого опору напівпровідників від температури та освітлення широко використовується для вимірювання температур, автоматичного регулювання сили струму в різних керуючих реле та ін. Терморезистори – прилади, дія яких грунтується на використанні значної залежності опору напівпровідників від температури. Виготовляють з н.п. з великим температурним коефіцієнтом. Будова: електричний нагрівник, електромагнітне реле. Принцип дії: терморезистор, опір якого значно перевищує опір інших елементів, вмикають в електричне коло пристрою. При проходженні ел. струму через нього, сила струму визначається опором терморезистора (температурою). З підвищенням температури терморезистора сила струму в колі зростає, і навпаки. Застосовуються в різних установках автоматики й телемеханіки, радіотехніці, термометрії тощо. Фоторезистори – прилади, в яких застосовується залежність опору напівпровідників від освітлення. Будова: фотореле, діелектрична пластинка, на яку нанесено шар напівпровідника, металеві електроди. При затемнені фоторезистора його опір різко зростає, сила струму в його колі зменшується майже до нуля, якір фотореле замикає коло. Переваги фоторезисторів: практично необмежений строк служби, малі розміри, простота виготовлення, висока чутливість, надійність. Фоторезистори застосовуються в різних пристроях автоматики й телемеханіки, у пристроях для відтворення оптичного запису звуку та ін.


Білет 13

1) Деформація – зміна форми чи об’єму певного тіла при виконанні зовнішньої дії або зміні температури. Сили пружності в твердому тілі – це внутрішні сили, які прагнуть ліквідувати деформацію, тобто, це сили, що протидіють зовнішнім. Класифікації деформацій: а) за видом сил пружності: пружні (повертають попередній стан після зняття зовнішньої дії), пластичні ( не повертають …), крихкі (приводять до зміни внутрішньої будови тіла). б) за видом часток, що можуть зміщуватись: деформації розтягу, стиснення, кручення, ізгиб. Всі деформації можуть бути або пружними, або непружними. Відносне видовження (ε) – відношення абсолютного видовження до початкової довжини тіла. Механічна напруга (δ) – це сила, що виникає в одиниці площі даного тіла (це внутрішній тиск даного твердого тіла). δ=F/S, δ=Еε, Е- модуль пружності (Юнга) – вказує на механічну напругу, яку має тіло при подвоєнні довжини. Закон Гука: а) При пружних деформаціях механічна напруга прямо пропорційна видовженню. б) сила пружності, що виникає при пружних деформаціях, прямо пропорційна абсолютному видовженню і направлена в бік, протилежний цьому видовженню. F=kΔl, k- жорсткість – сила пружності в 1Н, що виникає при деформації тіла на 1 м. Діаграма розтягу тіла: Межа пропорційності – найбільше значення, при якому виконується закон Гука. Текучість твердого тіла – ділянка необмежених пластичних деформацій. На межі міцності починається руйнування твердого тіла. Запас міцності (коефіцієнт безпеки) – число, що показує, у скільки разів дане значення напруги відрізняється від максимального значення. К=δ/δmax

2) Електроліти – а) це речовини другого роду провідності, тобто, р-ни, в яких з зарядом переноситься частина речовини. б) це провідники ел. струму в розплавленому стані, а також розчини солей та лугів. в) це провідники, що мають іонний механізм провідності. Ел. струм в електролітах – це направлений впорядкований рух додатних і від’ємних іонів (катіонів та аніонів). Електроліз – це електрохімічні (окислювально-відновні) реакції, які відбуваються біля електродів в електролітах при пропусканні ел. струму. Механізм: додатні іони (катіони) рухаються до катоду, де відбуваються відновні р-ції; від’ємні іони (аніони) рух. до аноду, там відбув. окислювальні р-ції. Застосування електролізу: гальванічні ел-ти, електрометалургія, рафінування металів (очищення від домішок), гальванопластика (отримання об’ємних зображень), гальваностегія (покриття поверхні одного металу іншим, що менш окислюється). Електролітична дисоціація – процес перетворення речовини у провідник ел. струму. Сутність: м-ли розчинника розривають м-ли р-ни на складові іони, послаблюючи зв’язки між м-лами.


Білет 14

1) Енергія – міра виконання роботи. Внутрішня енергія – це кінетична та потенційна енергія м-л у даному тілі. Вона пов’язана з температурою. U=Eк+Ep. Способи зміни: виконання роботи, теплообмін. Теплообмін – процес передачі тепла від одного до іншого без виконання роботи. Види: а) теплопровідність (енергія передається від однієї частинки до другої шляхом взаємодії частин, пов’язана з рухом і взаємодією м-л; нагрівання та охолодження металів), б) конвекція (перемішування теплих та холодних слоїв рідин або газів; повітря у кімнаті, рідини), в) випромінювання (перенесення енергії електромагнітними хвилями, видимим світлом, інфрачервоним випромінюванням, може відбуватися у вакуумі; тепло від вогнища, електроприбори, сонячне випромінювання).

2) Електронно-променева трубка – важливий компонент у телевізійних і радіолокаційних установках, в електронно-обчислювальних машинах, у вимірювальній апаратурі та ін. Будова: вакуумний балон, циліндричний катод, що підігрівається спіраллю, через яку проходить струм, циліндричний анод, діафрагма (утворює електронний промінь), два конденсатори, екран, що може світитися під дією ел. променя. Катод з підігріванням, анод і діафрагма утворюють електронну гармату. В місці падіння променя на екрані з’являється світна точка. Її зміщення вздовж горизонталі і вертикалі можна регулювати зміною напруги на пластинах конденсаторів (отримання зображень). Е-п трубка є основною частиною електронного осцилографа, який широко використовується в науці й техніці під час вивчення швидкоплинних процесів (до 10-10 сек.). Будова: е-п трубка, генератор пилкоподібної напруги, джерело живлення ел. гармати, блоки з регуляторами фокусування і яскравості, екран. Для спостереження слабких електричних сигналів в осцилографі передбачено підсилювач, а регулятором можна змінювати амплітуду спостережуваних на екрані коливань.


Білет 15

1) 1й закон термодинаміки: а) Кількість теплоти, що надається системі, йде на зміну внутрішньої енергії та на виконання системою роботи. б) Зміна внутрішньої енергії системи йде на надання системі теплоти та на роботу зовнішніх сил. Q=ΔU+A. Застосування до ізопроцесів: 1) При ізотермічному процесі (T=const) кількість теплоти, що надається системі, йде на виконання системою роботи: ΔT=0, ΔU=0, Q=A. 2) При ізохорному процесі (V=const) кількість теплоти, що надається системі, йде на зміну внутр. енергії: ΔV=0, A=0, Q=ΔU. 3) При ізобарному процесі (p=const) кількість теплоти, що надається системі, йде на зміну внутрішньої енергії і на виконання системою роботи: Δp=0, Q=ΔU+A. 4) При адіабатичному процесі (Q=0, процес проходить при теплообміні системи тільки між собою) зміна внутрішньої енергії йде на роботу зовнішніх сил: Q=0, ΔU+A=0, ΔU=-A=A*. Робота в термодинаміці: A=pΔV. Геометричне тлумачення: робота буде дорівнювати площі фігури, що утворена графіком в координатах p(V).

2) З законів електролізу: m=moiNi, moi=M/NA, Ni=Δq/qoi, Δq=IΔt, qoi=ne, m=(MIΔt)/(neNA). Звідси випливає, що модуль заряду електрону дорівнює: e=(MIΔt)/(mnNA). Знаючи масу m речовини, що виділилася при проходженні заряду IΔt, молярну масу M, валентність атомів n і постійну Авогадро NA, можна знайти значення модуля заряду електрону. Воно дорівнює e=1,6*10-19 Кл. Цим шляхом в 1874 р. вперше було отримано заряд електрона. Це було зроблено точніше в дослідах Р.Міллікена та А.Іоффе.


Білет 16

1) Будь-яке тіло у вільному стані електрично нейтральне і має дискретну структуру. В природі існує 2 види зарядів: позитивні (шовк об скло), та негативні (ебоніт об шерсть). Однойменні заряди відштовхуються, різнойменні – притягуються. Електричний заряд – фізична величина, що характеризує інтенсивність електромагнітного поля та забезпечує електромагнітну взаємодію. q=It, [q]=Кл. Закон збереження ел. заряду: При електризації нові заряди не створюються, а лише перерозподіляються між тілами, тобто, в замкненій системі тіл алгебраїчна сума зарядів постійна і незмінна, які б дії в системі не відбувались. q1+q2+q3+…+qn=const. Закон Кулона: Сила взаємодії між двома точковими зарядами направлена вздовж прямої, що з’єднує центри цих зарядів, прямо пропорційна добутку цих зарядів і обернено пропорційна квадрату відстані між ними (сила залежить від середовища, де знаходяться заряди). F=(q1q2)/(4πεε0r2).

2) Електроліз – це електрохімічні (окислювально-відновні) реакції, які відбуваються біля електродів в електролітах при пропусканні ел. струму. Механізм: додатні іони (катіони) рухаються до катоду, де відбуваються відновні р-ції; від’ємні іони (аніони) рух. до аноду, там відбув. окислювальні р-ції. Застосування електролізу: гальванічні ел-ти, електрометалургія, рафінування металів (очищення від домішок), гальванопластика (отримання об’ємних зображень), гальваностегія (покриття поверхні одного металу іншим, що менш окислюється). Закони електролізу: 1) з-н Фарадея: маса р-ни, що виділяється під час електролізу, прямо пропорційна заряду, що проходить через провідник з електродами. m=kq, m=kIt, k- електрохімічний еквівалент – маса в 1 кг речовини, що виділяється на електродах при проходженні струму. 2) 2й з-н Фарадея: електрохімічний еквівалент прямо пропорційний його хімічному еквіваленту. k=(1/F)(M/Z), F- постійна Фарадея – вказує на заряд, що проходить через будь-яку р-ну в кількості 1 моль. [F]=Кл/моль. 3) Об’єднаний з-н Фарадея: m=(MIt)/(FZ).


Білет 17

1) Процес називають оборотним, якщо повернення системи в початковий стан без будь-яких змін у навколишньому середовищі можливе. 2й з-н термодинаміки: Всі макропроцеси можуть проходити лише в одному напрямку. Зворотній процес самовільно протікати не може. Тобто, теплота не може переходити сама по собі від тіла менш нагрітого до тіла більш нагрітого. Теплові двигуни – це машини, що перетворюють внутрішню енергію палива у механічну роботу механізмів. Нагрівник – джерело теплоти, де відбувається згорання палива. Робоче тіло – тіло, яке приводить до руху систему, виконуючи роботу. Холодильник – ємність, через яку відпрацьоване паливо (гази) викидається в оточуюче середовище. Цикл – сукупність змін стану газу, в результаті яких він повертається у вихідний стан. Один робочий цикл у двигуні внутрішнього згорання проходить за 4 хода поршня: впуск, стискання, робочий хід, випуск. ККД: η=A/Q1=(Q1–Q2)/Q1=(TH–TX)/TH. Цикл Карно (1824 р.): цикл в роботі ідеальної теплової машини, який складається з двох ізотермічних і двох адіабатних процесів (координати p-V). Види теплових машин: двигун внутрішнього згорання, дизельний ДВЗ, реактивні двигуни, парові і газові турбіни. Способи захисту навколишнього середовища: встановлення фільтрів на двигуни, заміна двигунів на електричні та водневі, встановлення газоочисного і пилоуловлюючого обладнання. Застосування у народному господарстві: тепловози, теплоходи, автомобілі, авіатехніка та аерокосмонавтика, турбіни – у важкій промисловості, трактори і комбайни – в сільському господарстві, насосні станції.

2) Електричний струм у газах при зовнішній дії – це впорядкований рух електронів і іонів, що були попередньо іонізовані. Іонізація – це процес відриву від атомів чи м-л електронів. Способи здійснення іонізації: нагрівання, радіоактивне випромінювання, ультрафіолетове або рентгенівське випромінювання, бомбардування швидко зарядженими частинами. Енергія іонізації (міра іонізації) – енергія, що витрачається на виривання електрона з атома чи м-ли. Щоб дослідити вольт-амперну характеристику, використовують газовий лічильник, що складається з балону з певним газом та двох електродів. Особливості в-а хар-ки: а) виникає несамостійний розряд під дією зовнішнього іонізатора (струм протікає за з-нами Ома). б) порушується лінійність у залежності (бо збільшилася концентрація вільних носіїв заряду). в) струм насичення. г) напруга запалення – це напруга, при якій несамостійний розряд перетв. у самостійний, потім – некерована іонізація.


Білет 18

1) Потік вектора напруженості ел. поля – скалярна величина, що дорівнює добутку площі поверхні на нормальну складову вектора напруженості. ФЕ=ЕScosα(n;E), [ФЕ]=(Н*м2)/Кл. Теорема Остроградського-Гаусса: потік вектора напруженості через замкнену поверхню дорівнює алгебраїчній сумі зарядів, які охопила дана поверхня, поділеній на добуток εε0. ФЕ=(q1+q2+…+qn)/εε0. Для рівномірно зарядженої площини: Е=δ/(2εε0), δ- поверхнева густина заряду (одиничний заряд на одиницю площі), δ=q/S, [δ]=Кл/м2. Для сфери: а) r>>R, тоді сферу розглядають, як матеріальну точку. б) R>r, тоді Е=0, бо заряд розподілений тільки по поверхні сфери. в) R=r, тоді Е=δ/(εε0).

2) Ел. струм у газах дуже короткочасний, тому його наз. газовим розрядом. Несамостійний розряд – це розряд, що виникає під дією зовнішнього іонізатора. Самостійний розряд – це розряд, що виникає під дією зовнішнього іонізатора, але продовжується і тоді, коли він припиняє свою роботу. Види самостійних розрядів: іскровий (блискавка, пробій діелектрика); тліючий – при p≈0,01…1 мм. рт. ст. (використовується в газосвітних трубках, газових лазерах); коронний – у сильному неоднорідному ел. полі (виникає поблизу гострого зарядженого провідника, проводу ЛЕП); дуговий – викидання електронів та іонів з розжареного металу (використовується в проекційних лампах, при електрозварюванні та ін.).


Білет 19

1) Якщо провідник внести в ел. поле, вільні електрони в провіднику під дією сил цього поля зміщатимуться в напрямі, протилежному напруженості поля. Внаслідок цього зміщення на одній частині провідника виникне надлишок негативного заряду, на другій частині – надлишок позитивного заряду. В цьому полягає явище електростатичної індукції. Провідник електризується. Всередині провідника немає ел. поля. У діелектриках також спостерігається індукція електричних зарядів, але якщо за наявності зарядженого тіла розділити діелектрик на дві частини, то ми не дістанемо двох шматків, заряджених різнойменно. В ідеальних діелектриках немає вільних електронів, їх м-ли складаються з іонів. Диполь – полярна м-ла, що утворюється внаслідок зміщення один відносно одного центрів позитивних і негативних ел. зарядів молекул діелектриків. Полярні діелектрики – це діелектрики, що складаються з молекул-диполів. Поляризація діелектриків – явище розміщення молекул-диполів вздовж ліній напруженості поля внаслідок накладання ел. поля на кожну молекулу. Діелектрик, вміщений в електричне поле, поляризується. Діелектрична проникність (εС) – величина, що характеризує залежність сили взаємодії між зарядами від оточуючого середовища. Види діелектриків: сегнетоелектрики (при певній температурі набувають великих значень діелектричної проникності), електрети (можуть тривалий час зберігати наелектризований стан за відсутності зовнішнього ел. поля).

2) Закон Ома для ділянки кола (1826 р.): сила струму прямо пропорційна напрузі при постійному опорі і обернено пропорційна опору при постійній напрузі. I=U/R. Дії ел. струму: теплова, хімічна, фізіологічна, магнітна. Роль джерела струму – ділити заряди на додатні та від’ємні. Це можуть робити непотенційні сили, які наз. сторонніми. Електрорушійна сила (ЕРС) – фізична скалярна величина, що дорівнює роботі сторонніх сил при переміщенні заряду в джерелі. ε=Аст/q. З-н Ома для повного кола: а) ЕРС, що виникає в колі, дорівнює сумі спаду напруг на зовнішній і внутрішній ділянках. ε=IR+Ir. б) сила струму, що виникає в повному колі, прямо пропорційна ЕРС цього кола і обернено пропорційна повному опору кола. I=ε/(R+r). Коротке замикання: r>>R, I=ε/r, R≈0. При цьому струм зростає до нескінченості.


Білет 20

1) Робота ел. поля при переміщенні одиничного заряду: A=FS (cosα=1); F=Eq, A=EqS=Eq(d1–d2)=Eqd1–Eqd2=Wp1–Wp2=-ΔWp. Wp=qEd. Потенціал – енергетична характеристика ел. поля. Це потенційна енергія, що припадає на одиничний заряд. φ=Wp/q=Ed, [φ]=Дж/Кл=В. Напруга – величина, що дорівнює різниці потенціалів, взятій з протилежним знаком. U=-Δφ=A/q. A=qU. [U]=Дж/Кл=В. Прилад для вимірювання напруги – вольтметр (у коло підключається паралельно). Зв’язок напруги з напруженістю: A=qU, A=qEΔd,  U=EΔd.

2) Теплові двигуни – це машини, що перетворюють внутрішню енергію палива у механічну роботу механізмів. Види теплових машин: двигун внутрішнього згорання, дизельний ДВЗ, реактивні двигуни, парові і газові турбіни. Застосування у народному господарстві: тепловози, теплоходи, автомобілі, авіатехніка та аерокосмонавтика, турбіни – у важкій промисловості, трактори і комбайни – в сільському господарстві, насосні станції. Проблеми охорони довкілля: для спалювання палива в теплових машинах витрачається велика кількість кисню (10-25 % кисню, що виробляється зеленими рослинами), в атмосферу викидається еквівалентна кількість вуглекислого газу та сажі, різні види транспорту забруднюють повітря. Способи захисту навколишнього середовища: встановлення фільтрів на двигуни, заміна двигунів на електричні та водневі, встановлення газоочисного і пилоуловлюючого обладнання.


Білет 21

1) Електрична ємність – величина, що виражає залежність електричного заряду на провіднику від напруги цього провідника, але сама від неї не залежить. C=q/U, С не залежить від U, [C]=Кл/В=Ф (фарад). Конденсатор – це система з двох провідників, що розділені шаром діелектрика, товщина якого порівняно мала по відношенню до площі провідників. Види конденсаторів: 1) за формою обкладинок: плоскі, сферичні, циліндричні, комбіновані. 2) за природою речовини-діелектрика: повітряні, слюдяні, керамічні, латунні, масляні. Конденсатор швидко накопичує енергію і швидко, майже миттєво, її віддає. З цим пов’язане його застосування: а) лампа спалахування, б) радіотехніка, в) система запалювання автомобілів. Ємність плоского конденсатора: для двох площин: Е=δ/(2εε0), U=Ed=(2δd)/(2εε0)=(qd)/(Sεε0). C=q/U=(εε0S)/d.

2) Рідкі кристали – група тіл, що мають у сукупності властивості і твердого, і рідкого тіла, мають найближчий порядок у розташуванні молекул. Рідкі кристали бувають нематичні (ниткоподібні - ДНК), та смектичні (милоподібні – мило, мозок). Рідкі кристали мають шари, в яких присутня анізотропність. За фіз. вл-стями вони більш схожі на рідини. За механічними – мають подвійну структуру. Застосовуються, як терморегулятори. Створення матеріалів з заданими наперед тех. вл-стями. Одним із засобів керування вл-стями нових металів є утворення різних сплавів. Тверді металеві сплави мають високу пластичність та міцність (титан). З метою підвищення міцнісних вл-стей металів у їхні кристалічні гратки вводять атоми інших ел-тів (вуглець, кремній, азот, бор). Утворюються міцні ковалентно-металеві зв’язки. Сплави танталу і гафнію можуть працювати при температурі 30000С. Металоподібні сполуки застосовуються в металургії та енергетиці. Монокристали вирощують двома способами: кристалізація із розплаву, кристалізація із розчину.


Білет 22

1) З’єднання конденсаторів: а) послідовно: q1=q2=…=qn; U=U1+U2+…+Un, C=q/U,  1/C=1/C1+1/C2+…+1/Cn. б) паралельно: U1=U2=…=Un; q=q1+q2+…+qn; q=CU;  C=C1+C2+…+Cn. Процес перерозподілу зарядів означає, що на одній обкладинці конденсатора утв. надлишок додатних зарядів, а на другій – надлишок від’ємних. При цьому витрачається енергія: Wp=qEd=Ud. Енергія однієї пластини: W=(qEd)/2=(qU)/2=(CU2)/2=q2/(2C). Конденсатор швидко накопичує енергію і швидко, майже миттєво, її віддає. З цим пов’язане його застосування: а) лампа спалахування, б) радіотехніка, в) система запалювання автомобілів.

2) Кількість теплоти – це енергія, яку має тіло при теплообміні. Фазові переходи: Т.Т.–Р – плавлення, Р.–Т.Т. – кристалізація, Р.–Г. – пароутворення, Г.–Р. – конденсація, Г.-Т.Т. – возгонка, Т.Т.–Г. – сублімація. Фазова діаграма (графік зміни агрегатного стану): 1) процес нагрівання Т.Т., 2) плавлення Т.Т. (температура не змінюється, йде руйнування кр. гратки), 3) процес нагрівання Р., 4) пароутворення (температура не змінюється, йде руйнування зв’язків між м-лами), 5) процес нагрівання газу…… 6) процес охолодження газу, 7) конденсація (темпер. не змін, відновлюються зв’язки між м-лами), 8) охолодження рідини, 9) кристалізація (темпер. не змін., відновлюється крист. гратка), 10) процес охолодження Т.Т.. Кількість теплоти при різних процесах: а) при нагріванні та охолодженні: Q=CmΔT, C- питома теплоємність, [C]=Дж/(кг*К). б) при плавленні (кристалізації): Q=λm, λ- питома теплота плавлення – енергія в 1 Дж, що необхідна 1 кг речовини при плавленні (кристалізації) при певній температурі плавлення (кристалізації). [λ]=Дж/кг. в) при пароутворенні (конденсації): Q=Lm, L- питома теплота пароутворення - ……, [L]=Дж/кг. г) при згоранні палива: Q=qm, q- питома теплота згорання палива – це енергія в 1 Дж, що виділяється при згоранні 1 кг палива. [q]=Дж/кг.

Білет 23

1) Електричний струм – направлений впорядкований рух заряджених частинок. Постійний ел. струм – ел. струм, який не змінюється ні за напрямком, ні за амплітудою. Умови існування ел. струму: а) наявність вільних носіїв заряду (електронів або іонів), тобто, коло повинно бути замкненим. б) в провіднику повинно бути ел. поле, тобто, сила, яка б діяла на вільні заряджені частинки. q=q0N=q0nV=q0nlS=q0nvtS, I=q/t,  I=q0nvS, n- концентрація, S- площа поперечного перерізу провідника, v- швидкість заряджених частинок. Закон Ома для ділянки кола (1826 р.): сила струму прямо пропорційна напрузі при постійному опорі і обернено пропорційна опору при постійній напрузі. I=U/R. Опір – це фіз. величина, яка вказує на залежність сили струму від напруги, але сама від них не залежить. Опір характеризує провідник, причина опору – удари електронів при русі об кр. гратку. Опір залежить від роду провідника, його довжини та площі поперечного перерізу. R=U/I, R=(ρl)/S, [R]=В/А=Ом. ρ- питомий опір провідника. При R=const залежність I(U) має характер прямої (виходить з початку координат). При U=const залежність I(R) обернено пропорційна (графік – вітка гіперболи). Залежності R(T) і ρ(T) мають характер прямих.

2) Кипіння – випаровування в усьому об’ємі рідини з виділенням бульбашок пару при певній для кожної рідини температурі – температурі кипіння. Під час кипіння температура рідини не змінюється. При кипінні рідини в бульбашках утв. насичена пара. При зменшенні зовнішнього тиску температура кипіння зменшується, при збільшенні тиску – збільшується. Випаровування – процес пароутворення з відкритої поверхні рідини, що має границі з газом (залежить від густини, від площі поверхні, від температури, від вітру).

Білет 24

1) Вольтметр в коло підключається паралельно споживачу, амперметр – послідовно. Послідовне підключення: I1=I2=…=In, U=U1+U2+…+Un,  R=R1+R2+…+Rn. Паралельне підключення: U1=U2=…=Un, I=I1+I2+…+In,  1/R=1/R1+1/R2+…+1/Rn. Шунт – додатковий опір, який паралельно підключається до амперметра, щоб збільшити його робочі параметри (проградуювати шкалу по-іншому). I=nI0=I0+Iш; Uш=U0; IшRш=I0R0; Iш=I0(n-1); I0(n-1)Rш=I0R0;  Rш=R0/(n-1); R0- опір амперметра. Додатковий опір – опір, який послідовно підключається до вольтметра, щоб збільшити межі його вимірювань. U=nU0=U0+Uд; U0/R0=Uд/Rд; nU0=U0+(U0Rд)/R0; n=1+Rд/R0;  Rд=R0(n-1), R0- опір вольтметра.

2) Температура – це міра середньої кінетичної енергії поступального руху молекул. Температура характеризує ступінь нагрітості тіла, вона відноситься до макропараметрів, вирівнюється у двох взаємодіючих тіл при тепловому контакті, вона передається від більш нагрітих тіл до менш нагрітих. p=nkT  T=p/(nk). nkT=2/3nEк;  T=(2Eк)/(3k). k- постійна Больцмана.

Білет 25

1) Електрорушійна сила (ЕРС) – фізична скалярна величина, що дорівнює роботі сторонніх сил при переміщенні заряду в джерелі. ε=Аст/q. Роль джерела струму – ділити заряди на додатні та від’ємні. Це можуть робити непотенційні сили, які наз. сторонніми. З-н Ома для повного кола: а) ЕРС, що виникає в колі, дорівнює сумі спаду напруг на зовнішній і внутрішній ділянках. ε=IR+Ir. б) сила струму, що виникає в повному колі, прямо пропорційна ЕРС цього кола і обернено пропорційна повному опору кола. I=ε/(R+r). Аналіз закону: 1) r<U; - нормальний режим. 3) Коротке замикання: r>>R, I=ε/r, R≈0. При цьому струм зростає до нескінченості. Закон Джоуля-Ленца: кількість теплоти, що виділяється в провіднику при проходженні ел. струму, дорівнює роботі цього ел. струму. Q=A=IUt. Робота ел. струму: q=It; A=qU; U=RI;  A=IUt=RtI2=(U2t)/R. 1 Вт*год=3600 Дж, 1 кВт*год=3,6*106 Дж. Потужність – міра виконання роботи. P=A/t; [P]=Дж/с=Вт. Потужність ел. струму: P=UI=I2R=U2/R.

2) 1й закон термодинаміки: а) Кількість теплоти, що надається системі, йде на зміну внутрішньої енергії та на виконання системою роботи. б) Зміна внутрішньої енергії системи йде на надання системі теплоти та на роботу зовнішніх сил. Q=ΔU+A. Застосування до ізопроцесів: 1) При ізотермічному процесі (T=const) кількість теплоти, що надається системі, йде на виконання системою роботи: ΔT=0, ΔU=0, Q=A. 2) При ізохорному процесі (V=const) кількість теплоти, що надається системі, йде на зміну внутр. енергії: ΔV=0, A=0, Q=ΔU. 3) При ізобарному процесі (p=const) кількість теплоти, що надається системі, йде на зміну внутрішньої енергії і на виконання системою роботи: Δp=0, Q=ΔU+A. 4) При адіабатичному процесі (Q=0, процес проходить при теплообміні системи тільки між собою) зміна внутрішньої енергії йде на роботу зовнішніх сил: Q=0, ΔU+A=0, ΔU=-A=A*.

Білет 26

1) Електричне коло – це сукупність джерела струму та споживачів, що з’єднані між собою провідниками. Складові ел. кола: джерело струму, провідники, споживачі, вимикачі. Електричні кола можуть містити паралельні або послідовні з’єднання провідників (споживачів). Електричні кола можуть бути розгалуженими. Розгалужені ел. кола – це кола, що мають два чи більше вузлів з’єднання. Правила Кірхгофа: 1) правило вузлів: алгебраїчна сума сил струмів, що сходяться у вузол, дорівнює нулю, причому струми, що входять у вузол, вважаються додатними, а струми, що виходять з вузла, вважаються від’ємними. I1+I2+…+In=0; 2) правило контурів: в будь-якому замкненому контурі, довільно вибраному в колі, алгебраїчна сума спаду напруг дорівнює алгебраїчній сумі ЕРС. ε12+…+εn=I1R1+I2R2+…+InRn. Алгоритм використання: а) на схемі вказати напрями струму, записати 1 рівняння Кірхгофа. б) в колі довільно вибрати контури та напрями обходу, контури вибирати так, щоб кожен новий контур мав хоча б один ел-т, який не входив до попереднього контуру. Сила струму буде додатною, якщо напрями струму і обходу однакові, і навпаки. ЕРС буде додатною, якщо на джерелі йде перехід від – до + , і навпаки.

2) Самостійний розряд – це розряд, що виникає під дією зовнішнього іонізатора, але продовжується і тоді, коли він припиняє свою роботу. Види самостійних розрядів: іскровий (блискавка, пробій діелектрика); тліючий – при p≈0,01…1 мм. рт. ст. (використовується в газосвітних трубках, газових лазерах); коронний – у сильному неоднорідному ел. полі (виникає поблизу гострого зарядженого провідника, проводу ЛЕП); дуговий – викидання електронів та іонів з розжареного металу (використовується в проекційних лампах, при електрозварюванні та ін.). Плазма (4й стан речовини) – це повністю іонізований газ, в якому концентрації позитивно і негативно заряджених частинок практично однакові. Існує холодна і гаряча плазми. Носіями електричного заряду в плазмі є електрони та іони. Плазма дуже чутлива до дії електричного і магнітного полів. В плазмі всі заряджені частинки взаємодіють між собою.