Фізика. Електро техніка.
Група 100з. Гвоздь О.
Білет № 8.
№1
Основні положення молекулярно-кінетичної теорії будови речовини зводяться до таких:
1. Усі тіла складаються з дрібненьких частинок – молекул чи атомів.
2. Атоми і молекули в тілах перебувають у безперервному хаотичному русі.
3. Між атомами і молекулами діють сили притягання і відштовхування.
Молекули настільки малі, що розрізнити їх неозброєним оком і навіть у звичайний мікроскоп не можна. Ще в 1974 році за допомогою електронного мікроскопа дістали фотографії окремих атомів і молекул, що, безумовно, стало найбільш переконливим доказом їх існування.
Можна здійснити багато спостережень і експериментів, що підтверджують основні положення молекулярно-кінетичної теорії – дискретність (подільність) і «вічний» рух.До найбільш переконливих дослідів належать насамперед дифузія і броунівський рух.
Дифузія – це явище змішування самих по собі речовин одна з одною. Найпростіший приклад дифузії в газах – швидке поширення запахів навіть в спокійному повітрі : аромат парфумів вже через декілька хвилин відчувається по всій кімнаті. Це легко пояснити з точки зору молекулярно-кінетичної теорії: молекули обох газів, рухаючись невпорядковано і стикаючись одна з одною, проникають у проміжки між сусідніми молекулами, що призводить до проникнення одного газу в інший; поступово виникає однорідна суміш газів.
У рідинах дифузія відбувається значно повільніше. Якщо налити в скляний циліндр до його половини концентрований розчин мідного купоросу, а потім зверху обережно долити воду, спочатку видно чітку межу між рідинами. З часом вона стає менш різкою, і за декілька днів обидві рідини повністю перемішуються, утворюючи однорідний розчин. Швидкість дифузії залежить від температури рідини. В цьому легко переконатись, підігріваючи циліндр з розчином. В цьому випадку дифузія відбуватиметься швидше, що можна пояснити зростанням швидкості частинок.
Дифундують і молекули твердих тіл, та при звичайних температурах дуже повільно. Було виконано такий дослід. На золоту пластинку поставили свинцевий циліндр з старанно очищеною від оксидів основою, і залишили в такому положенні при кімнатній температурі на кілька років. Через 4 роки свинцевий циліндр «спаявся» з золотою пластинкою, і хімічний аналіз показав, що невелика кількість золота проникла в свинець, а свинцю – в золото, на глибину близько 5мм. Це можна пояснити тим, що частинки твердих тіл зрідка покидають свої місця і переходять в інші – ці «мандруючі» молекули чи атоми і обумовлюють дифузію в твердих тілах.
Осмос – важливий випадок дифузії – взаємне проникнення речовин крізь пористі перегородки. Дифузію рідин крізь пористу перегородку можна спостерігати на такому досліді. Затягнемо широкий отвір лійки целофаном або пергаментом, наповнимо Ії розчином мідного купоросу і опустимо в посудину з водою. Через певний час рівень розчину в лійці підвищиться. Отже, вода дифундує в розчин мідного купоросу швидше, ніж розчин в воду. Блакитне забарвлення води в посудині свідчить про те, що мідний купорос хоч і повільно, все ж дифундує в воду.
Броунівський рух - є одним з найбільш переконливих доказів існування молекул і їх хаотичного теплового руху. Названий на честь англійського ботаніка Броуна. Він розглядав в мікроскоп краплину води і звернув у вагу на невпорядкований рух плаваючих у ній спор рослин: ці частинки створювали невпинний невпорядкований рух – своєрідний «вічний танок». Це явище можете спостерігати і ви. Для цього краплю дуже розведеної у воді туші слід помістити на предметне скло мікроскопа зі збільшенням в 500-600 разів. Рідина, яка здавалась суцільною і однорідною, в полі зору мікроскопа виглядатиме зовсім інакше: чорні, неправильної форми шматочки різних розмірів плавають у безбарвній рідині. Зрозуміло, що це не молекули, а шматочки сажі, з якої виготовлена туш. Зосередивши увагу на одній з найдрібніших крупинок сажі, побачимо, що вона рухається хаотично, переміщуючись то в один, то в інший бік. Якщо положення цієї частинки позначити через рівні послідовні інтервали часу (30с) крапками і з’єднати їх прямими, то дістанемо заплутану ламану, однак не вона не є її дійсною траєкторією, що насправді набагато складніша.
№2
Електричне коло, при розгляді якого постає необхідність враховувати перетворення електричної енергії у теплову, зміни магнітного й електричного полів, характеризують трьома еквівалентними елементами: резистивним (резистором) з активним опором r, індуктивним (ідеальною котушкою індуктивності) з індуктивністю L та ємнісним (конденсатором) з ємністю С. Наприклад, лампи розжарювання, електротермічні прилади можна представити еквівалентною схемою у вигляді резистивного елемента з активним опором r, коло ненавантаженого трансформатора – індуктивним елементом з індуктивністю L, електричний кабель без навантаження – ємнісним елементом з ємністю С, асинхронний електричний двигун – послідовно з’єднаними резистивним елементом з активним опором r та індуктивним елементом з індуктивністю L.
Резистивний елемент характеризується активним опором. Індуктивний та ємнісний елементи називають реактивними елементами. Індуктивний та ємнісний елементи характеризуються реактивними опорами.
Індуктивний елемент – елемент електричного кола (електротехнічний виріб), призначений для використання його індуктивності.
Ємнісний елемент – елемент електричного кола (електротехнічний виріб), призначений для використання його ємності.
Введемо поняття індуктивності та ємності.
Індуктивність. Індуктивність – фізична величина, що описує електромагнітні властивості індуктивного елемента (ідеальної котушки індуктивності).
У найпростішому випадку індуктивний елемент (котушка індуктивності або дросель) – ізольований провід, намотаний поверх феромагнітного осердя (магнітопроводу). Відповідно до закону електромагнітної індукції ЕРС індукується у провіднику, якщо останній знаходиться у змінному магнітному полі. Припустимо, що котушка проводу є нерухомою та уздовж її витків пересувається постійний магніт
Ємність. Ємність – фізична величина, що характеризує властивості ємнісного елемента (електротехнічного виробу, який називається "конденсатором"). У найбільш простому випадку ємнісний елемент (конденсатор) – система з двох провідників (електродів) будь-якої форми, розділених діелектриком, що має властивість накопичувати й утримувати електричні заряди.
Ємність (позначається латинською літерою C; одиниця виміру позначається [Ф], називається "фарада") – фізична величина, що характеризує властивості ємнісного елемента та дорівнює відношенню величини заряду Q однієї з обкладинок до прикладеної напруги U:
Ємність (позначається латинською літерою C; одиниця виміру позначається [Ф], називається "фарада") – фізична величина, що характеризує властивості ємнісного елемента та дорівнює відношенню величини заряду Q однієї з обкладинок до прикладеної напруги U
