- •1. Тиск газів. Закон Паскаля. Атмосферний тиск
- •2. Послідовне та паралельне з’єднання провідників в електричному колі.
- •3. Рівноприскорений рух. Вільне падіння .
- •4. Взаємодія струмів. Магнітне поле струму. Магнітна індукція. Сила Ампера. Сила Лоренца.
- •5. Механічний рух. Відносність руху. Система відліку. Шлях і переміщення. Додавання швидкостей.
- •6. Випаровування рідин. Насичуюча і ненасичуюча пара. Тиск насичуючої пари. Вологість повітря, її вимірювання
- •7. Рівномірний рух тіла по колу
- •8. Електромагнітні хвилі, їх випромінювання. Принципи сучасного радіозв’язку. Розвиток засобів зв’язку в Україні.
- •9. Гравітаційна взаємодія. Закон всесвітнього тяжіння. Деформація тіл. Закон Гука. Сила тертя.
- •10. Корпускулярно-хвильовий дуалізм. Тиск світла. Дослід Лебедєва. Хімічна дія світла.
- •11. Перший закон динаміки Ньютона. Інерціальні системи відліку. Принцип відносності у класичній механіці.
- •12. Закони відбивання та заломлення світла.
- •13. Маса, її вимірювання. Сила. Другий закон динаміки Ньютона.
- •14. Радіоактивність. Закон радіоактивного розпаду. Альфа-, бета-, гамма-випромінювання.
- •15. Третій закон Ньютона. Імпульс тіла. Закон збереження імпульсу. Значення робіт к. Ціолковського, ю. Кондратюка, с.Корольова у розвитку космонавтики.
- •16. Самоіндукція. Індуктивність. Енергія магнітного поля.
- •17. Рух тіла під дією кількох сил. Момент сили. .
- •18.Неперервний та лінійчатий спектри. Спектри поглинання та випромінювання. Спектральний аналіз та його застосування.
- •19. Фотоелементи та їх застосування в техніці.
- •20. Дифракція світла. Дифракційна решітка та її застосування
- •21. Склад атомного ядра. Відкриття нейтрона. Ізотопи
- •22. Генератор змінного струму. Трансформатор. Передавання енергії на відстань.
- •23. Основні положення молекулярно-кінетичної теорії. Пояснення агрегатних станів речовини на основі мкт. Маса і розмір молекул. Стала Авогадро.
- •Будь-які речовини мають дискретну (переривчасту) будову. Вони складаються з найдрібніших частинок молекул і атомів.
- •Молекули знаходяться в стані неперервного хаотичного (невпорядкованого) руху, що називається тепловим.
- •24. Лінзи. Формула тонкої Лінзи. Лінійне збільшення
- •25. Внутрішня енергія, способи її зміни. Кількість теплоти та робота. Перший закон термодинаміки
- •26. Вільні електромагнітні коливання у контурі. Перетворення енергії в коливальному контурі. Власна частота коливань у контурі
- •27. Температура, її фізичний зміст. Вимірювання температури. Температурні шкали.
- •28. Поділ ядер урану. Ланцюгова реакція. Ядерний реактор. Термоядерні реакції
- •29. Несамостійний і самостійний розряди у газах. Плазма, її використання.
- •30. Дослід Резерфорда. Ядерна модель атома. Квантові постулати Бора.
- •31. Електризація тіл. Електричний заряд, його дискретність. Закон збереження електричного заряду. Закон Кулона.
- •32. З'єднання конденсаторів у батарею.
- •33. . Електричне поле. Напруженість електричного поля. Лінії напруженості
- •34 Фотоелектричний ефект. Закони фотоефекту, їх пояснення на основі квантових уявлень. Рівняння Ейнштейна.
- •35. Робота при переміщенні заряджених тіл в електричному полі. Потенціал. Різниця потенціалів. Напруга.
- •36. Експериментальні методи реєстрації іонізуючих випромінювань. Поглинена доза випромінювання, її біологічна дія. Способи захисту від випромінювання
- •37. Електроємність. Конденсатор. Енергія електричного поля конденсатора (без виведення). Застосування конденсаторів у техніці.
- •38. Деформації. Види деформацій. Сила пружності. Закон Гука
- •39. Електричний струм. Закон Ома для ділянки кола. Опір.
- •40. Кристалічні та аморфні тіла. Поняття про рідкі кристали
- •41. Електрорушійна сила. Закон Ома для повного кола. Робота і потужність електричного струму.
- •42. Природа світла
- •43. Явище електромагнітної індукції. Закон електромагнітної індукції. Правило Ленца.
- •44. Побудова зображення за допомогою лінзи.
- •45. Електромагнітне поле, його матеріальність. Електромагнітні хвилі, їх властивості. Радіолокація, її застосування.
- •Блок-схема радіолокаційної станції.
- •46 Поверхневий натяг. Капілярні явища. Явища змочування і капілярності у природі і техніці.
- •47. Електричний струм у вакуумі. Електронна емісія. Електронно-променева трубка.
- •48. Ідеальний газ. Рівняння стану ідеального газу.
- •49. Електричний струм в електролітах. Закони електролізу. Застосування електролізу.
- •50. Шкала електромагнітних хвиль. Застосування інфрачервоного, ультрафіолетового та рентгенівського випромінювань.
- •51. Електричний струм у напівпровідниках. Залежність опору напівпровідників від температури та освітленості. Застосування напівпровідників.
- •52. Когерентність. Інтерференція, її застосування в техніці. Дисперсія світла.
26. Вільні електромагнітні коливання у контурі. Перетворення енергії в коливальному контурі. Власна частота коливань у контурі
Отримати електромагнітні коливання так само просто, як і примусити тіло коливатися, відтягнувши його на пружині. А спостерігати не просто, оскільки безпосередньо ми не бачимо ні заряду конденсатора, ні струму в котушці. Вільними називаються коливання в системі, що виникають після виведення її із стану рівноваги і надаючи їй стану спокою.
Періодичні чи майже періодичні зміни заряду, сили струму і напруги називають електромагнітними коливаннями. Зазвичай ці коливання відбуваються з дуже великою частотою. Їх досліджують за допомогою спеціального приладу - осцилографа. Як і механічні коливання, електромагнітні коливання можуть бути вільними і вимушеними.
Вільні електромагнітні коливання виникають під час розряджання конденсатора через котушку індуктивності.
Вимушеними електромагнітними коливаннями називаються коливання в колі під дією зовнішньої періодичної ЕРС. Змінна ЕРС виникає під час обертання замкненого провідника в однорідному магнітному полі.
Найпростіша система, в якій можуть виникнути вільні електромагнітні коливання, складається із послідовно з'єднаних конденсатора ємністю С і котушки індуктивності L, приєднаної до його обкладок. Таку систему називають коливальним контуром (рис.5.2.1).
.
Зарядимо конденсатор від зовнішнього джерела струму. При цьому конденсатор отримає енергію
.
Після підключення до конденсатора котушки індуктивності, отримаємо замкнене коло. Конденсатор почне розряджатися і в колі з'явиться електричний струм. Струм у колі не одразу досягне максимального значення, а збільшуватиметься поступово. Це зумовлено явищем самоіндукції. З появою струму виникає змінне магнітне поле. Це змінне магнітне поле породжує вихрове електричне поле в провіднику, яке внаслідок наростання магнітного поля діє проти струму і протидіє його миттєвому збільшенню (правило Ленца).
У міру розряджання конденсатора енергія електричного поля буде зменшуватись, але водночас буде зростати енергія магнітного поля струму, яку визначають за формулою:
.
У момент часу, коли конденсатор повністю розрядився (q = 0), енергія електричного поля набуває нульового значення. Енергія магнітного поля струму згідно із законом збереження енергії буде максимальною . У цей момент струм досягає максимального значення Imax.
Однак на цьому процес коливань у контурі зупинитися не може, бо з цього часу за рахунок самоіндукції підтримується струм у колі, що зумовлює перезарядження конденсатора. На цьому етапі енергія магнітного поля котушки знову перетворюється в енергію електричного поля конденсатора.
Коли б не було втрат енергії (наприклад, на подолання опору провідників, за якого енергія струму перетворюється в енергію провідників), то цей процес відбувався б нескінченно. Коливання стали б незагасальними. Через інтервали часу, що дорівнюють періоду коливань, стани системи повторювались би і значення енергії (магнітного і електричного полів) було б максимальним:
.
А в будь-який інший час
.
Порівнюючи коливання в коливальному контурі з механічними коливаннями (наприклад, пружинного маятника), бачимо, що індуктивність котушки виконує таку ж роль, як і маса в пружинному маятнику (L m):
; .
Бачимо, що коефіцієнт жорсткості k для пружинного маятника в контурі "виконує роль" величини 1/С (k 1/C), це дозволяє записати формулу для періоду коливань у коливальному контурі: оскільки ; а k 1/C, L m, то , або
. (5.2.1)
Формула (5.2.1) називається формулою Томсона. Перетворення енергії в коливальному контурі приводить до зміни величини заряду, сили струму і напруги за законом синуса або косинуса. Тому такі електромагнітні коливання є гармонічними. Знайдемо рівняння, що описує вільні електромагнітні коливання в контурi. Оскільки повна енергія коливального контуру залишається сталою в будь-який момент часу, якщо R = 0, то похідна від повної енергії за часом дорівнюватиме нулю:
або
. (5.2.2)
Фізичний зміст рівності (5.2.2) полягає в тому, що швидкість зміни енергії магнітного поля за модулем дорівнює швидкості зміни енергії електричного поля. Знак "-" вказує на те, що коли енергія електричного поля збільшується, то енергія магнітного поля зменшується (і навпаки). Саме тому не змінюється повна енергія.
У рівнянні (5.2.2) візьмемо похідну:
. (5.2.3)
Але похідна заряду за часом - це сила струму в певний момент часу:
.
Тому рівняння (5.2.3) можна записати так:
. (5.2.4)
Похідна сили струму за часом є не що інше, як друга похідна заряду за часом, подібно до того, як похідна прискорення - це друга похідна координати за часом. Підставивши у рівняння (5.2.4) I' = q" і поділивши ліву й праву частини цього рівняння на LI, дістанемо основне рівняння, яке описує вільні електромагнітні коливання в контурі:
,
де q" - друга похідна заряду за часом. Розв'язком цього рівняння є вираз:
.
Позначимо через w0, що виражає циклічну частоту (кількість коливань у контурі за час 2p секунд). Основне рівняння набуде вигляду
q" = – w02q.
Знаючи період, можна визначити і власну частоту: - частота вільних електромагнітних коливань в контурі; n - вимірюють у герцах (Гц); 1 Гц відповідає одному електромагнітному коливанню за 1 с.