Учимся вместе

Законы постоянного тока.

Электрический ток - это упорядоченное движение заряженных частиц (электронов и ионов).

За направление тока  условно принято направление движения положительных зарядов, т.е.  от  « + »  к  « - »

Условия, необходимые для существования электрического тока:

• Наличие свободных заряженных частиц;
• Наличие электрического поля, действующего на заряженные частицы с силой в определённом направлении;
• Наличие замкнутой электрической цепи.

Действия  тока:
Тепловое: проводник по которому течет ток нагревается.
Химическое: электрический ток может изменять химический состав проводника (электролита).

Магнитное: ток оказывает силовое воздействие на соседние токи и намагниченные тела. Вокруг проводника с током существует магнитное поле.

Закон Ома для участка цепи.

В 1826  году немецкий физик Георг Ом экспериментально установил, что  I ~ U;  I ~ 1 / R

Закон Ома для участка цепи: сила тока прямо пропорциональна приложенному напряжению U  и обратно пропорциональна сопротивлению проводника R.

Электродвижущая сила.
Если два заряженных тела соединить проводником, то через него пойдет кратковременный ток. Избыточные электроны с отрицательно заряженного тела перейдут на положительно заряженное. Потенциалы тел окажутся одинаковыми, значит, напряжение на концах проводника станет равно нулю, и ток прекратится. Для существования длительного тока в проводнике нужно поддерживать разность потенциалов на его концах неизменной. Этого можно достичь, перенося свободные электроны с положительного тела на отрицательное так, чтобы заряды тел не менялись со временем.

Силы электрического взаимодействия сами по себе не способны осуществлять подобное разделение зарядов. Они вызывают притяжение электронов к положительному телу и отталкивание от отрицательного. Поэтому внутри источника тока должны действовать сторонние силы, имеющие неэлектрическую природу и обеспечивающие разделение электрических зарядов.

Сторонние силы - любые силы, действующие на электрические заряженные частицы, за исключение сил, электростатического происхождения (т.е. кулоновских).

ЭДС – электродвижущая сила – физическая величина, определяемая работой , совершаемой сторонними силами при перемещении единичного  положительного заряда от «+» полюса к «-» полюсу внутри источника тока.  Является энергетической характеристикой  источника тока. 

Зарегистрированные пользователи, предварительно войдя на сайт под своим именем, могут скачать с этой страницы полный вариант методических материалов для занятий с учащимися, состоящих из двух блоков – изложение теории и набор тестов с ответами по теме Законы постоянного тока (ссылка на файл будет указана ниже).

Электростатика.

Электростатика – раздел электродинамики, изучающий покоящиеся электрически заряженные тела.

Существует два вида электрических зарядов: положительные (стекло о шелк) и отрицательные (эбонит о шерсть)

разноименные  заряды

одноименные заряды

лементарный заряд – минимальный заряд (е = 1,6∙10^-19 Кл)
Заряд любого тела кратен целому числу элементарных зарядов:     q = N∙е
Электризация тел – перераспределение заряда между телами.
Способы электризации: трение,  касание, влияние.
Закон сохранения электрического заряда – в замкнутой системе алгебраическая сумма зарядов всех частиц остается неизменной.
q₁ + q ₂ + q ₃ + …..+ q_n =  const
Пробный заряд – точечный положительный заряд.
Закон Кулона (установлен опытным путем в 1785 году)

 - по 3-му закону Ньютона

 q₁ и q₂ - заряды;  R- расстояние между зарядами;  
k - коэффициент пропорциональности, равный силе взаимодействия единичных зарядов на расстоянии, равном единице длины.

В  СИ:   k = = 9·109 Н·м²/Кл²;    ε-электрическая постоянная; ε= 8,85·10-12 Кл²/Н·м²

Закон Кулона в диэлектрической среде: 

ε - диэлектрическая проницаемость среды, характеризующая свойства среды. В вакууме ε =1, в воздухе ε ≈1

Зарегистрированные пользователи, предварительно войдя на сайт под своим именем, могут скачать с этой страницы полный вариант методических материалов для занятий с учащимися, состоящих из двух блоков – изложение теории и набор тестов с ответами по теме Электростатика (ссылка на файл будет указана ниже).

Термодинамика.

Внутренняя энергия – это суммарная энергия хаотического движения и взаимодействия микрочастиц системы (молекул). 

– для идеального или одноатомного газа.

– для двухатомного газа.

∆ U  - изменение внутренней энергии тела, сопровождается изменением температуры или агрегатного состояния тела.

∆ U - два способа изменения

 Для газа

А -  работа  газа или над газом 

Работа газа (расширение) U↓,T↓ на графике  переход 1→а→2
Работа над газом (сжатие)U↑,T↑на графике  переход 2→б→1

Геометрический способ нахождения работы 

А = S  площади фигуры  между графиком и осью V (процесс не замкнут)

Для циклического процесса
1→а→2→б→1

Для любого тела

Q  –  теплопередача

1. Теплопроводность  (от молекулы к молекуле)

2. Конвекция (потоками вещества)

3. Излучение (инфракрасные лучи)

1. Q = cmΔT – нагрев, охлаждение, где с – удельная теплоемкость тела [Дж/(кгС)]

2. Q = λm – плавление, кристаллизация, где λ - удельная теплота плавления (Дж/K)

3. Q = Lm–парообразование , конденсация, где  L - удельная теплота парообразования (Дж/K)

4. Q = qm – сгорание топлива, где q – удельная теплота сгорания топлива (Дж/K)

Уравнение теплового баланса для замкнутой системы тел:   ± Q₁ ± Q₂± … ± Q_n = 0

для газа

∆U = A_{внешн.с.} ± Q или ∆ U = -A_газа. ± Q

Первый закон термодинамики -  изменение внутренней энергии системы происходит за счет совершения работы (газом или над газом) и теплопередачи.

Q = ∆U +A

Пример: 

Второй закон термодинамики -  невозможен процесс, единственным результатом которого была бы передача энергии от холодного тела к горячему (сформулировал этот закон Р. Клаузиус).

Зарегистрированные пользователи, предварительно войдя на сайт под своим именем, могут скачать с этой страницы полный вариант методических материалов для занятий с учащимися, состоящих из двух блоков – изложение теории и набор тестов с ответами по теме Термодинамика (ссылка на файл будет указана ниже).

Основы молекулярно-кинетической теории (МКТ).

Основные положения

1. Все вещества состоят из частиц (молекул, атомов), разделенных промежутками.
Доказательства:

• фотографии атомов и молекул, сделанные с помощью электронного микроскопа;
• возможность механического дробления вещества, растворение вещества в воде, диффузия, сжатие и расширение газов.

2.Частицы всех веществ беспорядочно и хаотично движутся.
Доказательства:

• диффузия – явление взаимного проникновения частиц одного вещества между частицами другого вещества вследствие их теплового движения.
• броуновское движение мелких, инородных, взвешенных в жидкости частиц под действием  не скомпенсированных ударов молекул.

3. Частицы всех веществ взаимодействуют между собой: одновременно действуют силы взаимного притяжения и отталкивания (природа сил носит электромагнитный характер).
Доказательства:

• сохранение формы твердыми телам, для их разрыва необходимо усилие;
• жидкие и твердые тела трудно сжимаемы;
• капли жидкости, помещенные в непосредственной близости друг от друга, сливаются;
• явления смачивания и несмачивания.

График зависимости силы взаимодействия двух молекул от расстояния между ними.

F_r - сила взаимодействия молекул, r – расстояние между их центрами.

F_om - сила отталкивания, положительная.

F _np - сила притяжения, отрицательная.

На расстоянии r = r результирующая сила F_r = 0, т.е. силы притяжения и отталкивания уравновешивают друг друга. Поэтому расстояние r соответствует  равновесному расстоянию между молекулами.

Основные понятия.

Атом – мельчайшая частица химического элемента, являющаяся носителем его химических свойств.

Молекула – наименьшая частица химического соединения, обладающая его основными химическими свойствами и состоящая из двух или нескольких атомов.

m – масса молекулы,     m ~ 10^-26  – 10^-27 кг.
d– диаметр молекулы,    d ~ 10^-10 м .  
υ – скорость молекулы,   υ ~ 200 – 2000 м/с.

Зарегистрированные пользователи, предварительно войдя на сайт под своим именем, могут скачать с этой страницы полный вариант методических материалов для занятий с учащимися, состоящих из двух блоков – изложение теории и набор тестов с ответами по теме Основы молекулярно-кинетической теории (МКТ) (ссылка на файл будет указана ниже).