- •По физике
- •1. Материальная точка. Система отсчета. Кинематическое уравнение движения точки. Траектория. Путь. Перемещение. Скорость. Ускорение. Равномерное и равноускоренное движение.
- •2. Вращение вокруг неподвижной оси. Тангенциальное и нормальное ускорение. Угловая скорость. Связь между линейными и угловыми характеристиками движение.
- •3. Границы применяемости классической механики. Первый закон Ньютона. Инерциальные системы отсчета. Масса. Сила. Импульс. Второй закон Ньютона. Третий закон Ньютона.
- •4. Работа и мощность в механике. Кинетическая энергия. Потенциальная энергия. Закон сохранения механической энергии. Консервативные и диссипативные системы.
- •5. Импульс. Закон сохранения импульса. Абсолютно упругий и абсолютно неупругий удары. Законы сохранения энергии и импульса при ударе.
- •6. Основные положения мкт. Взаимодействие молекул.
- •7. Агрегатные состояния вещества с точки зрения мкт. Кристаллические и аморфные вещества.
- •8. Идеальный газ. Давление газа. Основное уравнение мкт.
- •9. Температура. Средняя кинетическая энергия поступательного движения одной молекулы. Физический смысл температуры.
- •10. Изопроцессы, их законы, графики. Уравнение состояния идеального газа. Уравнение Клайперона. Уравнение Менгделеева-Клайперона.
- •11. Закон Максвелла о распределении молекул идеального газа по скоростям. Опыт Штерна.
- •12. Насыщенный и ненасыщенный пар. Кипение жидкости.
- •13. Влажность воздуха и её измерение. Точка росы.
- •14. Свойства твёрдых тел. Деформация.
- •15. Внутренняя энергия тела .Работа газа. Первый закон термодинамики.
- •16. Применение первого закона термодинамики к изопроцессам. Адиабатный процесс.
- •17. Тепловые двигатели и их принцип работы. Кпд теплового двигателя. Холодильная машина.
- •18. Электрический заряд и его свойства. Закон сохранения заряда. Закон Кулона . Диэлектрическая проницаемость среды.
- •19. Электростатическое поле. Напряженность электрического поля. Линии напряженности. Принцип суперпозиции электрических полей.
- •21. Проводники и диэлектрики в электрическом поле. Электростатическая индукция. Типы диэлектриков. Поляризация диэлектриков. Диэлектрическая проницаемость среды.
- •22. Электроемкость. Плоский конденсатор. Емкость конденсатора.
- •23. Соединение конденсаторов. Энергия заряженного конденсатора. Энергия электростатического поля. Объемная плотность энергии.
- •24. Постоянный электрический ток. Сила и плотность тока. Закон Ома для однородного участка цепи.
- •25. Сопротивление проводника. Удельное сопротивление. Электрическая проводимость. Сверхпроводимость.
- •26. Последовательное и параллельное соединение проводников.
- •27. Электродвижущая сила. Закон Ома для полной цепи. Напряжение. Закон Ома для неоднородного участка цепи.
- •28.Работа и мощность тока. Закон Джоуля-Ленца.
- •29.Электрический ток в полупроводниках. Собственные и примесные полупроводники. Их электропроводность.
23. Соединение конденсаторов. Энергия заряженного конденсатора. Энергия электростатического поля. Объемная плотность энергии.
Конденсаторы могут соединяться между собой, образуя батареи конденсаторов. При параллельном соединении конденсаторов (рис. 1.6.3) напряжения на конденсаторах одинаковы: U1 = U2 = U, а заряды равны q1 = С1U и q2 = C2U. Такую систему можно рассматривать как единый конденсатор электроемкости C, заряженный зарядом q = q1 + q2 при напряжении между обкладками равном U. Отсюда следует
|
Таким образом, при параллельном соединении электроемкости складываются.
|
|
При последовательном соединении (рис. 1.6.4) одинаковыми оказываются заряды обоих конденсаторов: q1 = q2 = q, а напряжения на них равны и Такую систему можно рассматривать как единый конденсатор, заряженный зарядом q при напряжении между обкладками U = U1 + U2. Следовательно,
|
При последовательном соединении конденсаторов складываются обратные величины емкостей.
Формулы для параллельного и последовательного соединения остаются справедливыми при любом числе конденсаторов, соединенных в батарею.
Опыт показывает, что заряженный конденсатор содержит запас энергии.
Энергия заряженного конденсатора равна работе внешних сил, которую необходимо затратить, чтобы зарядить конденсатор.
Процесс зарядки конденсатора можно представить как последовательный перенос достаточно малых порций заряда Δq > 0 с одной обкладки на другую (рис. 1.7.1). При этом одна обкладка постепенно заряжается положительным зарядом, а другая – отрицательным. Поскольку каждая порция переносится в условиях, когда на обкладках уже имеется некоторый заряд q, а между ними существует некоторая разность потенциалов при переносе каждой порции Δq внешние силы должны совершить работу
Энергия Wе конденсатора емкости C, заряженного зарядом Q, может быть найдена путем интегрирования этого выражения в пределах от 0 до Q:
|
|
Рисунок 1.7.1. Процесс зарядки конденсатора |
Формулу, выражающую энергию заряженного конденсатора, можно переписать в другой эквивалентной форме, если воспользоваться соотношением Q = CU.
|
Электрическую энергию Wе следует рассматривать как потенциальную энергию, запасенную в заряженном конденсаторе. Формулы для Wе аналогичны формулам для потенциальной энергии Eр деформированной пружины (см. ч. I, § 2.4)
|
где k – жесткость пружины, x – деформация, F = kx – внешняя сила.
По современным представлениям, электрическая энергия конденсатора локализована в пространстве между обкладками конденсатора, то есть в электрическом поле. Поэтому ее называют энергией электрического поля. Это легко проиллюстрировать на примере заряженного плоского конденсатора.
Напряженность однородного поля в плоском конденсаторе равна E = U/d, а его емкость Поэтому
|
где V = Sd – объем пространства между обкладками, занятый электрическим полем. Из этого соотношения следует, что физическая величина
|
является электрической (потенциальной) энергией единицы объема пространства, в котором создано электрическое поле. Ее называют объемной плотностью электрической энергии.
Энергия поля, созданного любым распределением электрических зарядов в пространстве, может быть найдена путем интегрирования объемной плотности wе по всему объему, в котором создано электрическое поле.