Экзамен по физике за 8 класс.

Экзамен по физике за 8 класс.

1. Первоначальные сведения о строении вещества.

Основные положения МКТ.

  Молекулярно-кинетической теорией называется учение о строении и свойствах вещества, использующее представление о существовании атомов и молекул как наименьших частиц вещества.

Основные положения МКТ: вещество состоит из атомов и молекул, эти частиц хаотически движется, частицы взаимодействую друг с другом. Движение атомов и молекул и их взаимодействие подчиняется законам механики. На некотором расстоянии между молекулами возникают силы отталкивания, превосходящие по модулю силы притяжения. В твердых телах молекулы и атомы совершают беспорядочные колебания относительно положений, где силы притяжения и отталкивания уравновешивают друг друга. В жидкости молекулы не только колеблются, но и перескакивают из одного положения равновесия в другое (текучесть). В газах расстояния между атомами значительно больше размеров молекул (сжимаемость и расширяемость).

                      Экзамен по физике за 8 класс.

1. Первоначальные сведения о строении вещества.

Основные положения МКТ.

  Молекулярно-кинетической теорией называется учение о строении и свойствах вещества, использующее представление о существовании атомов и молекул как наименьших частиц вещества.

Основные положения МКТ: вещество состоит из атомов и молекул, эти частиц хаотически движется, частицы взаимодействую друг с другом. Движение атомов и молекул и их взаимодействие подчиняется законам механики. На некотором расстоянии между молекулами возникают силы отталкивания, превосходящие по модулю силы притяжения. В твердых телах молекулы и атомы совершают беспорядочные колебания относительно положений, где силы притяжения и отталкивания уравновешивают друг друга. В жидкости молекулы не только колеблются, но и перескакивают из одного положения равновесия в другое (текучесть). В газах расстояния между атомами значительно больше размеров молекул (сжимаемость и расширяемость).

Определение масс скоростей и размеров молекул, кол-во молекул в единицу объёма

Вещество состоит из атомов (молекул). Размеры атомов (молекул) очень малы. Число атомов содержащихся в одном моле = число Авогадро NА=6,022·1023. Моль - количество вещества, в котором содержится столько же атомов и молекул, сколько атомов содержится в углероде массой 0,012 кг.

 Оценка размеров молекул.

Это можно сделать при наблюдении за расплыванием капель масла (оливкового) по поверхности воды. Масло никогда не займет всю поверхность, если сосуд велик. Можно предположить, что при растекании масла по максимальной площади оно образует слой толщиной всего лишь в одну молекулу. Толщину этого слоя нетрудно определить и тем самым оценить размеры молекулы оливкового масла. 

Масса молекул

Масса отдельной молекулы любого вещества определяется из отношения массы вещества к количеству молекул или поскольку m=M*n, а N=Na*n, то масса молекулы равна .

Скорость молекул.

В среднем скорости и энергия всех молекул одинаковы. Однако в каждый момент времени энергия и скорость отдельных молекул могут значительно отличаться от среднего значения. Молекулы движутся с огромными скоростями (порядка 103 м/с).

Различные состояния вещества и их объяснение на основе МКТ.

   Газ: Расстояние между отдельными    молекулами (атомами) в газах очень велико по сравнению с размерами самих  молекул. Поэтому силы притяжения между молекулами в газе пренебрежимо малы. Следовательно, газы могут   неограниченно расширяться, занимая любой предоставленный им объем, а значит и легко сжимается.

Жидкость: Молекулы в жидкости расположены достаточно близко друг к другу, так что при попытке сжатия жидкости возникают большие силы отталкивания. Отсюда малая сжимаемость жидкостей. Жидкости текучи, т.е. не сохраняют свою форму. ; жидкое состояние (жидкости практически не сжимаются, принимают форму сосуда) характеризуется плотной упаковкой и ближним порядком в упаковке частиц;

Твердые тела: В твердом теле атомы или молекулы могут лишь колебаться вокруг  определенных положений равновесия. Поэтому твердые тела сохраняют и форму, и объем. У кристаллических твердых тел центры атомов (молекул) образуют пространственную решетку, в    узлах которой находятся атомы вещества. Аморфные твердые тела не обладают жесткой структурой и скорее напоминают застывшие жидкости.

В молекулярно-кинетической теории считается, что частицы кристаллических твердых тел непрерывно колеблются около положений равновесия. Размах колебаний частиц невелик по сравнению с размерами самих частиц. твердое состояние (несжимаемы, кристаллическое строение) характеризуется плотной упаковкой и дальним порядком в упаковке частиц.

М.В. Ломоносов о строении вещества.

Ломоносов развил учение о нечувствительных частичках материи (т.е неощутимых)-<корпускулах>(молекулах). Ломоносов полагал, что всем свойствам вещества можно дать исчерпывающее объяснение с помощью представлений о различных чисто механических движениях корпускул в свою очередь состоящих из атомов. В основу МКТ Ломоносов положил свою формулировку философского принципа сохранения материи и движения.

2. Тепловое движение.

Все тела состоят из молекул, которые находятся в непрерывном движении. Нам уже известно что, диффузия при более высокой температуре  происходит быстрее. Это означает что скорость движения молекул и температура связаны между собой. При повышении температуры скорость движения молекул увеличивается, при понижении уменьшается. Следовательно, температура тела зависит от скорости движения молекул. Явления, связанные с нагреванием и охлаждением тел называются тепловыми. Например, охлаждение воздуха, таяние льда.: Каждая молекула в теле движется по очень сложной траектории. Так, например частицы газа движутся на больших скоростях в разных направлениях, сталкиваются друг с другом и со стенками сосуда.

 Беспорядочное движение частиц, из которых состоит тело, называется тепловым движением.

Расширение твердых тел.

  При нагревании амплитуда колебания молекул увеличивается, расстояние между ними возрастает, и тело заполняет больший объем. Твердые тела при нагревании расширяются во всех направлениях.

Расширение жидкостей.

Жидкости расширяются значительно сильнее твердых тел. Они также расширяются во всех направлениях. Вследствие большой подвижности молекул жидкость принимает форму сосуда, в котором находится.

Учет и использование теплового расширения в технике.

В быту и технике тепловое расширение имеет очень большое значение. На электрических железных дорогах необходимо зимой и летом сохранять постоянное натяжение провода, питающего энергией электровозы. Для этого натяжение провода создается тросом, один конец которого соединен с проводом, а другой перекинут через блок и к нему подвешен груз.

При сооружении моста один конец фермы кладется на катки. Если этого не сделать, то при расширении летом и сжатии зимой ферма будет расшатывать устои, на которые опирается мост.

При изготовлении ламп накаливания часть провода проходящего внутри стекла необходимо делать из такого материала, коэффициент расширения которого такой же как у стекла иначе оно может треснуть.

Приведенные выше примеры далеко не исчерпывают роль и различные применения теплового расширения в быту и технике.

Термометры.

Термометры всегда показывают собственную температуру. Только через определенное время эта температура становится равной температуре окружающей среды. Иначе говоря, термометрам свойственна определенная инерционность.

Жидкостные термометры.

Длина столбика жидкости ртути, спирта, толуола, пентана и других служит мерой температуры. Интервал измерения ограничен температурами кипения и замерзания жидкости в термометре.

Металлические термометры.

Металлический термометр представляет собой биметаллическую пластину, т. е пластинку, сваренную из полосок двух различных металлов. Вследствие разницы в тепловых расширениях металлов пластинка при нагревании будет изгибаться. Из длинной пластинки сгибают спираль. Наружный конец спирали закрепляют, а к внутреннему прикрепляют стрелку, которая указывает по шкале определённую температуру

Термометры сопротивления

Сопротивление металлов меняется с температурой. Сила тока в цепи зависит от сопротивления проводника, а следовательно и от его температуры. Преимущество термометра сопротивления состоит в том , измерительный прибор и место, где измеряется температура могут быть разнесены на приличное расстояние.

Особенности теплового расширения воды.

Коэффициент объемного расширения слабо зависит от температуры. Вода является исключением и коэффициент расширения воды сильно зависит от температуры, а в интервале от 0 до 40 С принимает отрицательное значение. Другими словами объём воды уменьшается от 0 до 40 С а затем возрастает.

Значение теплового расширения в природе.

Тепловое расширение воздуха играет большую роль в явлениях природы. Тепловое расширение воздуха создает движение воздушных масс в вертикальном направлении (нагретый, менее плотный воздух поднимается вверх, холодный и менее плотный вниз). Неравномерный нагрев воздуха в разных частях земли приводит к возникновению ветра. Неравномерный разогрев воды создает течения в океанах.

При нагревании и охлаждении горных пород вследствие  суточных и годовых колебаний температуры (если состав породы неоднороден) образуются трещины, что способствует разрушению пород.

3. Внутренняя энергия

Существует два вида механической энергии: Кинетическая и потенциальная. Чем больше температура тела, тем больше средняя кинетическая энергия его молекул. Потенциальная энергия определяется взаимным расположением взаимодействующих тел или его отдельных частей.

Кинетическая и потенциальная энергия - это два вида механической энергии, они могут превращаться друг в друга.

  Кинетическая энергия всех молекул, из которых состоит тело, и потенциальная энергия их взаимодействия составляют внутреннюю энергию тела

Внутренняя энергия тела зависит от температуры, состояния вещества: это мы изучим позднее (в 10 классе).

Внутренняя энергия тела не зависит от скорости движения и положения тела относительно других тел.

Способы изменения внутренней энергии.

При повышении температуры тела скорость движения молекул возрастает, внутренняя энергия возрастает. Внутренняя энергия тела меняется при изменении скорости движения молекул в теле.

Внутреннюю энергию тела можно увеличить, совершая работу над телом.

Если же работу совершает само тело, то его внутренняя энергия уменьшается.

Внутреннюю энергию тела можно изменить другим способом, без совершения работы.

 Например, вода в чайнике, поставленном на плиту закипает. Воздух в комнате нагревается от различных предметов.

 Итак, внутреннюю энергию тела можно изменить путем теплопередачи.

 Процесс изменения внутренней энергии тела без совершения работы над ним или самим телом называется теплопередачей

 Теплопередача всегда происходит в определенном направлении: от более нагретым телам к менее нагретым.

 Внутреннюю энергию тела можно изменить двумя способами: совершая механическую работу или теплопередачей.

Теплопередача может осуществляется 3 способами:

1)      Теплопроводность

2)      Конвекция

3)      Излучение.

1.      Явление передачи внутренней энергии от одного тела к другому или от одной его части к другой называется теплопроводностью. Внесем в огонь конец деревянной палки. Он воспламениться. Конец палки, находящийся с наружи будет холодный . значит дерево обладает плохой теплопроводностью. Металлы имеют большую теплопроводность, а наибольшей обладают серебро и медь. При теплопроводности не происходит переноса вещества от одного конца к другому. У жидкостей теплопроводность не велика теплопроводность у газа ещё меньше.

2.      Конвекция - вид теплопередачи, при котором энергия передаётся струями газа или жидкости. Так, например, в отапливаемой комнате благодаря конвекции струи теплого воздуха поднимаются вверх. Струи холодного опускаются вниз. Поэтому у потолка воздух теплее, чем внизу. Различают два вида конвекции: вынужденную и естественную. Естественная конвекция - это например нагрев воздуха в комнате. Вынужденная наблюдается, если жидкость перемешивать ложкой, насосом и т. д. Для того чтобы происходила конвекция жидкость надо нагревать снизу.

3.      При тепловом излучении, тепловая энергия переносится от одного тела к другому благодаря испусканию и поглощению электромагнитных волн. Любое тело с температурой отличной от 0 по кельвину испускает излучение. Излучение абсолютно черного тела всегда выше излучения всех других тел. Излечение может осуществляться в полном вакууме. 

Теплопередача и теплоизоляция в технике.

Теплоизоляция

 Колба термоса - полезное изобретение, почти полностью исключающее теплопередачу. Она состоит из стеклянного сосуда с двойными стенками с пробкой. Из пространства между стенками выкачивается воздух и создаётся вакуум. Внутренняя поверхность стенок, между которыми создан вакуум, посеребрены для уменьшения потерь тепловой энергии через излучение. Недостаток - это хрупкость стекла. Пробка предотвращает потери тепла через испарение.

Между холодильной камерой и корпуса холодильника всегда укладывается слой теплоизоляционного материала для предотвращения теплопроводности.

Изоляция домов. В качестве изоляционного средства были предложены пористые стенки. Воздух - лучший изолятор, чем кирпич, и пористость увеличивает изоляцию.

Двойные рамы также улучшают изоляцию, поскольку содержат слой воздуха, который является отличным изолятором. На крышах размещают изолирующий материал или гранулы.

Теплопередача.

Центральное отопление домов намного эффективнее каминов. Большая часть горячего воздуха от открытого огня уходит вверх и теряется, а холодный воздух втягивается из под дверей. Конвекторный обогреватель должен быть расположен на полу, чтобы горячий воздух мог подниматься и циркулировать.

4. Количество теплоты.

 Энергию, которую получает или теряет тело при теплопередаче, называется количеством теплоты. Количество теплоты зависит

-       от массы тела (чем больше масса тела, тем большее количество теплоты необходимо затратить для того, чтобы тело нагреть на одинаковое количество градусов);

-       от разности температур тела и зависит от того;

-       из какого вещества состоит тело, т. е. от рода вещества.

Количество теплоты обозначается буквой Q и измеряется в джоулях.

Удельная теплоемкость.

Количество теплоты, которое необходимо передать телу массой 1 кг для того чтобы нагреть его на 10 С, называется удельной теплоёмкостью вещества. Удельная теплоёмкость обозначается буквой с и измеряется в Дж/кг*С0.

Следует помнить что удельная теплоемкость вещества в различных агрегатных состояниях различна. Удельная теплоемкость воды самая большая - 4200 Дж/кг*С0.

Удельная теплота сгорания топлива.

При сгорании топлива атомы соединяются в молекулы, и происходит выделение энергии.

Физическая величина, показывающая какое кол-во теплоты выделяется при полном сгорании топлива массой 1 кг, называется удельной теплотой сгорания топлива. Удельная теплота сгорания обозначается буквой q. Единицей удельной теплоты сгорания является  1 Дж/кг. Удельную теплоту сгорания определяют на опыте при помощи довольно сложных приборов.

Плавление и отвердевание кристаллических тел.

Переход вещества из твердого агрегатного состояния в жидкое называется плавлением.

Чтобы расплавить тело, необходимо сначала довести его до определенной температуры.

Температура при которой вещество начинает плавится называется температурой плавления вещества.

Температура плавления веществ различна, например, лед можно расплавить, внеся его в комнату, а железо плавят в специальных печах, где достигается высокая температура.

Переход вещества из жидкого состояния в твердое называется кристаллизацией.

Чтобы начать кристаллизацию тела оно должно остыть до определенной температуры.

Температура при которой вещество кристаллизуется называется температурой кристаллизации.

Опыты показывают, что вещества кристаллизуются при той же температуре, при которой плавятся. Для того, чтобы тело полностью перешло из твердого состояния в жидкое, необходим постоянный подвод энергии.

Удельная теплота плавления и кристаллизация.

При нагревании тела средняя скорость движения молекул возрастает, следовательно, возрастает, и их кинетическая энергия и температура. Вследствие этого размах колебания молекул увеличивается. Когда тело нагревается до  температуры плавления, то нарушается порядок в расположении частиц в кристаллах. Кристаллы теряют свою форму, тело плавится.

 Физическая величина, показывающая какое количество теплоты необходимо сообщить кристаллическому телу массой 1 кг, чтобы при температуре плавления полностью перевести его из твердого состояния в жидкое, называется удельной теплотой плавления.

Удельную теплоту плавления обозначают λ (лямбда). Её единица 1 дж/кг.

При температуре плавления внутренняя энергия вещества в жидком состоянии больше внутренней энергии такой же массы вещества в твердом состоянии. При отвердевании вещества выделяется такое же количество вещества, которое было затрачено на его плавление.

Удельная теплота плавления равна: Q=λm.

При отвердевании вещества все происходит в обратном порядке:

Средняя кинетическая энергия и скорость молекул в охлажденном расплавленном веществе уменьшаются. Расположение частиц становится упорядоченным - образуется кристалл.

5. Испарение и конденсация.

Испарение.

Неравномерное распределение кинетической энергии теплового движения приводит к тому. Что при любой температуре кинетическая энергия некоторой части молекул может превысить потенциальную энергию связи с остальными. Испарением называется процесс, при котором с поверхности жидкости или твердого тела вылетают молекулы. Испарение сопровождается охлаждением, т.к. более быстрые молекулы покидают жидкость. Скорость испарения зависит от рода жидкости. Испарение происходит при любой температуре, но с разной интенсивностью. Поэтому испарение происходит, чем выше температура, тем быстрее. Скорость испарения жидкости зависит от площади её поверхности.

В открытом сосуде масса жидкости вследствие испарения постепенно  уменьшается , так как большинство молекул пара рассеивается в воздухе не возвращаясь в жидкость. Но небольшая их часть возвращается в жидкость. Поэтому при ветре испарение жидкости происходит быстрее.

Конденсация.

Обычный водяной пар летним утром становится каплями росы, т. е. жидкостью, а зимой - кристалликами инея, т. е. твердым телом. Отвердевание или сжижение газообразных тел сопровождается огромным увеличением их плотности: примерно в 100-1000 раз. В переводе с латинского "конденсацио" означает "уплотнение, сгущение".

Поэтому конденсацией называется переход вещества из газообразного состояния в жидкое или твердое. А сами эти состояния называются конденсированными состояниями вещества.

Газ, находящийся в термодинамическом равновесии со своей жидкостью, называется насыщенным паром. Слово "насыщенный" подчеркивает, что при данной температуре этот пар не может содержать большее число молекул, то есть иметь большую плотность. Конденсация пара сопровождается выделением энергии.

 Внутренняя энергия испаряющейся жидкости уменьшается. Поэтому, если нет притока извне, испаряющаяся жидкость охлаждается.

Кипение, температура кипения.

Кипение - это испарение изнутри и с поверхности жидкости. При нагревании жидкости пузырь-ки воздуха (он растворен в ней) внутри нее постепен-но растут. Архимедова сила, действующая на пузырьки, увеличивается, они всплывают и лопаются. Эти пузырьки содержат не только воздух, но и водяной пар, так как жидкость испаряется внутрь этих пузырьков. Температура кипения - это температура, при которой жидкость кипит. В процессе кипения к жидкости следует подводить энергию пу-тем теплообмена, т. е. подводить теплоту парообразо-вания (QП) : QП = r×т.

Удельная теплота парообразования - физическая величина показывающая, какое количество теп-лоты необходимо для превращения 1 кг жидкости в пар при постоянной температуре. Она измеряется в Дж/кг, кДж/кг и обозначается буквой L.  Наибольшая часть теплоты парообразования расходуется на разрыв связей между частицами, не-которая ее часть идет на работу, совершаемую при расширении пара. При конденсации выделяется такое же количество энергии, которое было затрачено на парообразование. Чтобы вычислить количество теплоты, необходимое для превращения в пар жидкости любой массы m, взятой при температуре кипения, нужно удельную теплоту парообразования умножить на массу: Q=Lm. Количество теплоты, которое выделяет пар, определяется по той же формуле.

6. Объяснение изменений агрегатных состояний вещества на основе МКТ.

Конденсация и парообразование.

 Разные молекулы жидкости при одной и той же температуре движутся с разными скоростями. Если достаточно <быстрая> молекула окажется у поверхности жидкости, то она может преодолеть притяжение соседних молекул и вылететь из жидкости. Вылетевшие с поверхности жидкости молекулы образуют пар.

Превращение газа в жидкость с точки зрения МКТ объясняется тем, что при сближении молекул между ними возникают силы притяжения, и молекулы как бы слипаются, образуя капельки жидкости.

Плавление и отвердевание тел.

При плавлении подводимая к телу энергия  идет на уменьшение связей между частицами ве-щества, т. е. на разрушение кристаллической решет-ки, при этом возрастает энергия взаимодействия между частицами, дальний порядок в расположении частиц нарушается, устанавливается ближний порядок. Отвердевание наоборот энергия взаимодействия частиц вещества уменьшается, устанавливается дальний порядок.

Кипение.

Это испарение изнутри и с поверхности жидкости. При нагревании жидкости пузырь-ки воздуха (он растворен в ней) внутри нее постепен-но растут. Архимедова сила, действующая на пузырьки, увеличивается, они всплывают и лопаются. Эти пузырьки содержат не только воздух, но и водяной пар (не успевший испариться с поверхности), так как жидкость испаряется внутрь этих пузырьков.

7. Превращение энергии в механических и тепловых процессах.

Физика атмосферы.

Физика атмосферы - процессы разнообразные по своей физической природе взаимодействующие между собой. Основные из них:

1. Атмосфера находится в постоянном движении. Во- первых, это ветры обязанные тепловой конвекции. Конвекция формирует как местные ветры, так и крупномасштабные ветровые системы. Во-вторых, это сильно усиливающиеся с высотой волновые движения, охватывающие всю планету.

2. Атмосфера является областью приложения многих разделов оптики и спектроскопии.

Прежде всего, это связано с тем, что поглощение солнечного электромагнитного излучения атмосферой и поверхностью планеты приводит к нагреванию атмосферы, которое является первоисточником атмосферных явлений.

3. Проблемы запыления атмосферы, требующие изучения возникновения и преобразования аэрозольных частиц.

4. Воздействие на атмосферу жесткого ультрафиолетового излучения.

Образование ветра.

Ветер, движение воздуха относительно земной поверхности, вызванное неравномерным распределением атмосферного давления и направленное от высокого давления к низкому. Ветер характеризуется скоростью и направлением. Скорость выражается в м/с, км/ч, в узлах или приближенно в баллах по Бофорта шкале.

Неравномерное распределение атмосферного давления вызвано неравномерным прогревом территорий:

Баллы Бофора

Определение силы ветра

Скорость м/с.

0

Штиль

0-0.2

1

Тихий

0.3-1.5

2

Легкий

1.6-3.3

3

Слабый

3.4-5.4

4

Умеренный

5.5-7.9

5

Свежий

8-10.7

6

Сильный

10.8-1.8

7

Крепкий

13.9-17.7

8

Очень крепкий

17.2-20.7

Образование тумана и облаков.

 По мере того как влажный и теплый воздух оттесняется более холодным вверх, он расширяется. При расширении и преодолении атмосферного давления совершается работа, поэтому воздух охлаждается. Когда поднимающийся воздух охлаждается до точки россы, то образуются облака.

Туман, в общем смысле - аэрозоль с капельно-жидкостной дисперсной фазой. Образуется из пересыщенных паров в результате конденсации. В атмосфере туманом называют скопление водяных капелек или ледяных кристаллов в приземном слое.

Метеорологические наблюдения.

Метеорология - наука о земной атмосфере и происходящих в ней процессах. Метеорология изучает состав и строение атмосферы; теплооборот и тепловой режим в атмосфере и на земной поверхности; влагооборот и фазовые превращения воды в атмосфере, движения воздушных масс; электрические, оптические и акустические явления в атмосфере.

Метеорологическая станция - учреждение для регулярных метеорологических наблюдений над состоянием атмосферы и земной поверхности. Метеорологическая станция оборудована измерительными приборами для определения температуры, давления, влажности воздуха и др. метеорологических элементов.

Если мы знаем скорость движения центра низкого давления в циклоне, то можем достаточно точно сказать время, когда он достигнет некоторой точки, а также и тип погоды, который будет преобладать при переходе этого центра. Точно также если мы знаем направление движения холодного или теплого фронта, то мы можем предсказать какой тип погоды будет преобладать в некоторой точке расположенной на его пути, за несколько часов до того, как фронт подойдет, и какую погоду следует ожидать после прохождения фронта.

Осадки.

Водные капли столь малы, что парят в воздухе. Если становится теплее, то облако может совсем исчезнуть - растворится, капли воды испаряются и превращаются в пар. Если же холодает, капли сливаются и образуют одну полновесную каплю. Такие капли становятся слишком тяжелыми, чтобы дальше парить в воздухе, и они падают на землю - идет дождь. Некоторые капли дождя формируются таким образом.

Те, что покрупнее находятся преимущественно в середине облака, восходящие потоки теплого воздуха подхватывают их и капли вбирают в себя более мелкие, так происходит пока капли не упадут на землю.

 Если температура внутри облака ниже точки замерзания, то образуются не капельки дождя а ледяные кристаллики. Они медленно опускаются вниз, слипаясь в снежные хлопья. Тогда идет снег.

Град зарождается как дождь, но прежде чем его капельки упадут на землю, их подхватывает ветер и возносит в холодные слои воздуха. Там они успевают замерзнуть и вновь падают вниз.

8. Тепловые двигатели.

История изобретения тепловых машин

В 1770 г. Французский инженер Кюньон построил самодвижущуюся тележку, приводимую в движение паром, которая была первым паровым автомобилем. Первая универсальная паровая машина была построена английским изобретателем Джеймсом Уаттом. За 10 лет с 1775 по 1785 было выпущено 66 паровых машин.

Принцип действия: под действием водяного пара на поршень происходит возвратно-поступательное движение поршня, которое с помощью шатунно-кривошипного механизма преобразуется во вращательное движение коленчатого вала.

 Двигатель внутреннего сгорания.

Очень распространенный вид теплового двигателя. Топливо сгорает прямо в двигателе в цилиндре отсюда название. Двигатель работает на жидком топливе или на газе. Двигатель состоит из цилиндра, в котором перемещается поршень, соединенный при помощи шатуна  с коленчатым валом на валу укреплен тяжелый маховик предназначенный для уменьшения неравномерности вращения вала.

 В верхней части цилиндра имеются два клапана, которые при работе двигателя автоматически открываются и закрываются в нужные моменты. Через первый клапан в цилиндр поступает горючая смесь, которая воспламеняется при помощи свечи, а через второй клапан выпускаются отработанные газы. Температура этих газов может достигать 1600-1800°. Газ оказывает на поршень большое давления и отталкивает его и вместе с ним коленчатый вал, совершая механическую работу. Крайние положения поршня называются мертвыми точками. Расстояние, которое проходит поршень от одной мертвой точки до другой называется ходом поршня. Один рабочий цикл в двигателе проходит за 4 хода поршня или такта по этому такой двигатель называется четырехтактным. Один ход поршня совершается за пол оборота коленчатого вала. Цикл двигателя состоит из: впуск, сжатие, рабочий ход, выпуск.

Двигатель дизеля.

Просто дизель отличается тем, что поршень засасывает в цилиндр чистый воздух и к концу второго такта его удаётся сжать до давления в 28-40 атмосфер. Вследствие чего температура воздуха повышается до 550-6500 С. В этот сжатый воздух, когда поршень только что прошел "мертвую точку" в цилиндр, впрыскивается распыленное топливо, которое моментально воспламеняется. Давление возрастает до 50-80 атмосфер, а температура повышается до 1400-19000 С.

В 1860 году французский изобретатель Этьен Ленуар (1822-1900) сконструировал двигатель внутреннего сгорания мощностью около 12 лошадиных сил, который представлял собой одноцилиндровую горизонтальную машину двойного действия, работавшую на смеси воздуха и светильного газа с зажиганием от постороннего источника. В 1876 году был вытеснен более совершенным двигателем немецкого конструктора Николауса Отто.

 Реактивный двигатель.

Двигатель, который преобразует химическую энергию топлива в кинетическую энергию газовой струи и создаёт силу тяги являющуюся силой реакции вытекающей струи газа.

Существуют два вида реактивных двигателей: ракетный, в котором используется горючее и окислитель перевозимые вместе с двигателем, и воздушно-реактивные, в которых горючее перевозится вместе с двигателем а окислителем служит воздух поступающий снаружи.

 В камеру сгорания через форсунку подается топливо, а через вторую форсунку подаётся окислитель. При горении смеси образуется в камере сгорания двигателя продукты сгорания, имеющие высокое давление и высокую температуру. Струя газа с большой скоростью выбрасывается через реактивное сопло, в результате чего возникает реактивное действие отбрасываемой массы газа, т. е. создаётся реактивная сила, направленная в обратную сторону относительно направлению течения газов.

Паровая и газовая турбина.

  Двигатель, в котором пар или нагретый до высокой температуры газ вращает вал двигателя без помощи поршня шатуна и коленчатого вала.

 На вал насажен диск по ободу, которого закреплены лопатки около лопаток расположены сопла, в которые поступает пар из котла. Струи пара вырывающиеся из сопел, оказывают значительное давление на лопатки и приводят диск в быстрое вращение. Также в турбинах применяют не один, а несколько дисков насаженных на вал. Пар последовательно проходит, отдавая каждому из них часть энергии. Применяют на электростанциях и кораблях.

В газовых турбинах вместо пара используется продукты сгорания газа.

Тепловоз, автомобиль.

Автомобиль (от авто... и лат. mobilis - подвижной, легко двигающийся) - транспортная безрельсовая машина, главным образом, на колесном ходу, приводимая в движение собственным двигателем внутреннего сгорания, электрическим или паровым. Первый автомобиль с паровым двигателем построен Ж. Кюньо (Франция) в 1769-1770, с двигателем внутреннего сгорания - Г. Даймлером, К. Бенцем (Германия) в 1885-1886. Вращение от двигателя передается муфте сцепления, коробке передач, дифференциалу и колесам (ведущему мосту).

Скорость легковых автомобилей до 300 км/ч, гоночных до 1020 км/ч (1993), грузоподъемность грузовых автомобилей до 180 т.

Тепловоз - локомотив с двигателем внутреннего сгорания (дизелем), энергия которого через силовую передачу (электрическую, гидравлическую или механическую) передается на колесные пары.

Первые опыты использования двигателя внутреннего сгорания на локомотивах начали проводится сразу после изобретения этого двигателя. Непосредственными предшественниками тепловоза были автодрезины и мотовозы. Первый магистральный тепловоз был создан в СССР в 1924 году по проекту Я. М. Гаккеля.

9. Тепловые двигатели и охрана природы.

Повсеместное применение тепловых двигателей с целью полу-чения удобной для использования энергии связано с воздействием на окружающую среду. Согласно законам термодинамики производство электрической и механической энергии в принципе не может быть осуществлено без отвода в окружающую среду значительного количества теплоты, что должно привести к постепенному повышению средней температуры на Земле. Сейчас мощность двигателей в целом составляет около 1010 кВт. Когда эта мощность достигнет 3*1012 кВт, то средняя температура повысит-ся примерно на один градус. Дальнейшее повышение температуры может создать угрозу таяния лед-ников и катастрофического повы-шения уровня Мирового океана. Кроме того,  на Зем-ле может возникнуть "паровой эффект".

Применение паровых турбин на электростанциях требует больших площадей под пруды для охлаждения отработанного пара.

Охрана: Необхо-димо повышать эффективность со-оружений, препятствующих выбросу в атмосферу вредных веществ, до-биваться более полного сгорания топлива в автомобильных двигате-лях. Уже сейчас не допускаются к эксплуатации автомобили с повы-шенным содержанием СО2 в отрабо-танных газах. Создают электромобили, способные конкурировать с обычными, и возможность применения горючего без вредных веществ в отработанных газах. Например, в двигатели, рабо-тающие на смеси водорода с кисло-родом.

10. Электрическое поле.

Электризация тел.

Рассмотрим сначала происхождение термина <электричество>.

Если потереть стеклянную палочку о лист бумаги и поднести её к руке, то можно услышать лёгкий треск, а в темноте и увидеть небольшие искорки. Кроме того, палочка приобретает способность притягивать к себе листочки бумаги, пушинки и прочие небольшие предметы.

Эти явления были замечены ещё в Древней Греции. Было установлено, что янтарь - по-гречески <электрон>, отсюда и <электричество> - при натирании его шерстью начинает притягивать к себе различные тела.

Тело, обладающее свойством притягивания после натирания, называют наэлектризованным или телом, которому сообщён электрический разряд.

В электризации могут принимать участие тела, состоящие из разных веществ, но их всегда два.

Всё это говорит о том, что электрический заряд можно передать от одного тела к другому. Для этого нужно коснуться наэлектризованным телом другого тела, тогда часть электрического заряда перейдёт на него.

Два рода зарядов и их взаимодействие.

Наэлектризуем эбонитовую палочку. Приблизим к ней другую такую же палочку, наэлектризованную трением о тот же материал. Палочки оттолкнутся => мы можем сказать, что тела, имеющие заряды одного рода, взаимно отталкиваются.

Теперь поднесём к той же полочке уже стеклянную, потёртую о другой материал. Палочки будут притягиваться => заряд, полученный на стекле другого рода.

Заряд на стекле назвали положительным, а другой - отрицательным и обозначили их знаками <+> и <->.

Электрическое поле.

Как показывают опыты, тела взаимодействуют друг с другом на расстоянии. Но тогда, как передаётся действие одного тела на другое? Ответ на этот вопрос дали в своих работах английские физики Максвелл и Фарадей. Согласно их учению пространство, окружающее наэлектризованное тело, отличается от пространства, находящегося вокруг ненаэлектризованных тел. В пространстве, где находится электрический заряд, существует электрическое поле. Отсюда следует, что электрическое поле - вид материи, порождающийся заряженным телом и обнаруживающийся по действию на него (заряженное тело).

Электрическое поле заряда действует с некоторой силой на всякий другой заряд, оказавшийся в поле данного заряда.

Сила, с которой электрическое поле действует на внесённый в него электрический заряд, называется электрической.

Подвесим на нити заряженную гильзу. Поднесём к ней палочку другого заряда. Затем будем приближать подставку с гильзой к палочке. По углу отклонения нити заметим, что чем ближе гильза к палочке, тем сильнее они притягиваются => вблизи заряженных тел действие поля сильнее, а при удалении от них поле слабеет.

11. Строение атомов.

Дискретность электрического заряда.

При объяснении тепловых явлений мы пользовались знаниями о молекулярном строении вещества. А как тогда объяснит явление электризации? Ведь молекулы и атомы в обычном состоянии не имеют заряда, потому что их перемещением нельзя объяснить электризацию тел. Тогда, наверняка, в природе есть частицы, имеющие электрический заряд. Если это так, то следует определить его предел деления.

Из опыта о двух металлических шарах, из которых один заряжен, а другой - нет, мы узнаём, что первоначальный заряд делится на две части.

Потом снова делим заряд. И так мы можем получить четвёртую, восьмую части => электрический заряд физическая величина, т. к. может иметь разное значение.

За единицу электрического заряда принят один Кулон (1 Кл)

Во всех проведенных опытах дальше определенного предельного значения заряд не удалось разделить => мы выяснили, что электрический заряд имеет предел делимости,     т. е. существует заряженная частица, которая имеет самый малый заряд, далее уже не делимый.

Электрон.

Для того, чтобы определить и доказать неделимость заряды многие учёные проводят специальные опыты. Например, Иоффе поставил опыт, в результате которого выяснилось, что в природе существует такая частица вещества, которая имеет самый маленький заряд, далее уже не делимый.

Эту частицу назвали электрон.

Заряд электрона - отрицательный, и равен он  ―1,6*10-19 Кл. Электрический заряд - одно из основных свойств электрона. Этот заряд нельзя <снять> с электрона.

Масса электрона равна 9,1*10-31 кг, она в 3700 раз меньше молекулы водорода, наименьшей из всех молекул. Крылышко мухи имеет массу, примерно в 5*1022 большую, чем масса электрона.

Строение атомов.

В начале прошлого столетия опыты по исследованию состава и строения атома были поставлены английским физиком Эрнестом Резерфордом. На их основании  Резерфорд предположил, что атом имеет сложное строение. В центре атома находится заряженная положительным зарядом частица - ядро атома. На большом расстоянии (по сравнению с его размерами) в атоме находятся электроны. Они притягиваются, но не приближаются вплотную к ядру, потому что быстро движутся вокруг него. Этот положительный заряд  ядра равен абсолютному значению заряда всех электронов, имеющихся в атоме. Но заряд электронов отрицателен, потому что вест атом в целом не имеет заряда, т. е. нейтрален.

По своему строению атом напоминает нашу Солнечную систему.

Атомы разных элементов в обычном состоянии отличаются друг от друга числом электронов. Но все же главной характеристикой данного химического элемента является не число электронов, а заряд ядра.

Дело в том, что электроны могут иногда отрываться от атома и, тогда общий заряд электронов в атоме изменится. Заряд же ядра очень трудно изменить. В случае чего, получится другой химический элемент.

Т. к. заряд ядра равен по абсолютному значению общему заряду электронов атома, то можно предположить, что в составе ядра находятся положительно заряженные частицы - протоны. Каждый протон имеет массу в 1840 раз большую, чем масса электрона, но по абсолютному значению равен заряду электрона.

Кроме протонов, как было установлено учёными позже, в атоме есть и нейтральные частицы - нейтроны. Масса нейтрона немного больше массы протона.

Итак, строение атома таково: в центре атома находится ядро, состоящее из протонов и нейтронов, а вокруг ядра движутся электроны.

Атом, потерявший один или несколько электронов, уже не является нейтральным, а будет иметь положительный заряд. Такой атом называется - положительным ионом.

В обратном случае, когда атом приобрёл электроны, он будет иметь отрицательный заряд и название - отрицательный ион.

12. Электрический ток.

Электрический ток.

Электрический ток - упорядоченное движение заряженных частиц.

Чтобы получить электрический ток в проводнике, надо создать в нём электрическое поле. Под действием этого поля заряженные частицы, которые могут свободно перемещаться в этом проводнике, придут в движение в направление действия на них электрических сил, возникнет электрический ток.

Чтобы электрический ток в проводнике существовал длительное время, необходимо постоянно поддерживать электрическое поле. Для этого существуют источники электрического тока.

Источники тока бывают разные, но во всяком из них имеются положительно и отрицательно заряженные скопления частиц. Эти частицы накапливаются на полюсах источника. Один полюс источника тока заряжается положительно, другой - отрицательно.

За направление электрического тока - направление движения от положительного полюса источника тока к отрицательному.

Теперь рассмотрим устройство и работу двух источников тока - аккумуляторов и гальванических элементов.

Гальванические элементы.

Гальванический элемент - химический источник тока, в котором электрическая энергия вырабатывается в результате прямого преобразования внутренней энергии, вырабатываемой при химической реакции, окислительно-восстановительной реакцией. В состав гальванического элемента входят два разнородных электрода (один - содержащий окислитель, другой - восстановитель), контактирующие с электролитом.

Аккумулятор.

Аккумулятор - устройство для накопления энергии с целью ее последующего использования. Чтобы аккумулятор стал источником тока, его надо зарядить. Для зарядки через аккумулятор пропускают постоянный ток от какого-нибудь источника. В результате чего, один электрод становится положительно заряженным, а другой - отрицательно. При окончании зарядки аккумулятора его можно использовать как самостоятельный источник тока.

Аккумуляторы бывают:

-          свинцовые (кислотные);

-          железоникелевые;

-          щелочные.

Аккумуляторы имеют широкое и разнообразное применение:

-          освещение железнодорожных вагонов;

-          запуск автомобильного двигателя;

-          радиопередатчики и научная аппаратура на орбите Земли.

Электрическая цепь.

Для использования энергии электрического тока нужно иметь источник тока, который используют в потребителях - приёмниках и потребителях электрической энергии.

Электрическую энергию доставить к приёмнику. Для этого их соединяют проводами.

Чтобы включать и выключать приёмники, применяют ключи, рубильники, кнопки, выключатели.

Итак, простейшую электрическую цепь составляют - источник тока, приёмники, замыкающие устройства, соединённые между собой проводами.

Условия существования электрического тока в цепи:

-          наличие источников электрического тока;

-          свободные электрические заряды;

-          замкнутая электрическая цепь.

13. Сила тока, напряжение, сопротивление.

Электрический ток в металлах.

Металлы в твёрдом состоянии, как известно, имеют кристаллическое строение. Частицы в кристаллах расположены в определённом порядке, образуя пространственную решётку.

В узлах кристаллической решётки металла находятся положительные ионы, а в пространстве между ними движутся свободные электроны, т. е. несвязанные с ядрами своих атомов.

Отрицательный заряд всех свободных электронов по абсолютному значению равен положительному заряду всех ионов решётки. Движутся электроны беспорядочно, но, если создать электрическое поле, то они будут двигаться под действием электрических сил и образуется электрический ток.

Итак, электрический ток в металлах представляет собой упорядоченное движение свободных электронов.

Скорость движения самих электронов в проводнике под действием электрического поля около 10, а его скорость распространения составляет почти скорость света 300000

Сила тока.

Сила тока - физическая величина, характеризующая интенсивность движения зарядов в проводнике и равная отношению заряда, прошедшего через поперечное сечение проводника в единицу времени.

I=, где t - время, а q - заряд.

Единица обозначения - ампер.

1 ампер - физическая величина, при которой на каждый метр двух бесконечных проводников, находящихся в вакууме на расстоянии 1 метр друг от друга, действует сила 2*10-7 Н.

q=It

[q]=1 ампер*1 сек. = 1 кулон.

Ток в  0,1А - смертелен.

Амперметр.

Амперметр - прибор, измеряющий силу тока. Он имеет проградуированную шкалу в амперах. На шкале амперметра обычно ставят букву А. А на схемах он изображается вот так:

При включении амперметра в цепь следует соблюдать некоторые правила:

-          соблюдение полярности;

-          включение в цепь последовательно с тем потребителем, силу тока через который мы измеряем.

Электрическое напряжение.

Напряжение - физическая величина, которая характеризует работа поля по перемещению заряда от одной точки до другой и равная отношению работы поля по перемещения заряда к величине этого заряда.

U=, где А - работа, а q - заряд.

Единица измерения - вольт.

[U]=1В.

Вольтметр.

Вольтметр - прибор, служащий для измерения напряжения. На шкале ставят букву V. На схеме изображается вот так:

При включении вольтметра в цепь следует соблюдать некоторые правила:

-          соблюдение полярности;

-          включение в цепь параллельно с тем участком цепи, напряжение на котором мы измеряем.

Электрическое сопротивление.

Проведем опыт с измерением силы тока и напряжения на участке цепи, мы можем сказать, что сила тока в проводнике пропорциональна напряжению на концах этого проводника.

Но если провести опыт, где взять два рода проводников, то увидим, что напряжение остаётся постоянным, а сила тока изменяется. Значит, сила тока зависит не только от напряжения, не и от свойств проводника. Эту зависимость можно объяснить тем, что разные проводники обладают разным электрическим сопротивлением.

Обозначается буквой R.

За единицу сопротивления приняли 1 Ом.

1 Ом - сопротивление такого проводника, в котором напряжение на концах 1 вольт, а сила тока 1 ампер.

1 Ом=

Существуют и другие единицы сопротивления:

1 мОм=0,001 Ом

1 кОм=1000 Ом

1 МОм=1000000 Ом

14. Закон Ома для участка электрической цепи.

Закон Ома для участка электрической цепи.

Георг Ом установил закон, связывающий три характеристики цепи: напряжение, сила тока, сопротивление.

Сила тока на некотором участке цепи прямопропорциональна приложенному напряжению и обратнопропорциональна сопротивлению данного участка.

I=

Из этой формулы следуют некоторые другие:

R= - формула для нахождения сопротивления.

U=IR - формула для нахождения напряжения.

Удельное сопротивление.

Зависимость сопротивления проводника от его размеров и вещества, из которого изготовлен проводник, впервые на опытах изучил Ом. Он установил, что сопротивление прямопропорционально длине проводника, и обратнопропорционально площади его поперечного сечения и зависит от рода вещества проводника.

Для учета зависимости сопротивления от рода вещества ввели понятие удельное сопротивление вещества.

Удельное сопротивление вещества - сопротивление проводника из данного вещества длиной 1 м, площадью поперечного сечения 1 м2.

Введём буквенные обозначения:

р - удельное сопротивление

l - его длина

S - площадь поперечного сечения

Тогда сопротивление проводника R выражается формулой:

R=p

Из этой формулы следуют некоторые другие:

р=

Единица измерения - 1 Ом*м, т. к. [p]==1 Ом*м

Удобнее выражать площадь поперечного сечения проводника в квадратных миллиметрах, тогда единицей измерения будет:

1

Реостаты.

Для регулировки силы тока в цепи применяют специальные приборы - реостаты.

Покажем принцип работы реостата:

Рассмотрим реостат в виде керамического цилиндра, обмотанного никелиновой проволокой. Проволока покрыта тонким слоем не проводящей ток окалины, поэтому витки её изолированы друг от друга. Над обмоткой расположен металлический стержень, по которому может перемещаться ползунок. Своими контактами он прижат к виткам обмотки. Перемещая ползунок по стержню, мы уменьшаем или увеличиваем сопротивление реостата, т. к. при этом меняется длина, то и меняется сопротивление, причём пропорционально. А регулируя сопротивление при постоянном напряжении в цепи, мы можем изменять силу тока.

Виды соединений проводников.

Всего существует два вида соединения проводников:

-          параллельное;

-          последовательное.

Рассмотрим последовательное соединение:

Мы уже знаем, что при последовательном соединении сила тока в любых участках цепи одна и та же.

I=I1=I2

Соединяя проводники последовательно, мы как бы увеличиваем длину проводника. При этом сопротивление цепи становится больше сопротивления одного проводника.

Общее сопротивление цепи при последовательном соединении равно сумме сопротивлений отдельных проводников.

R=R1+R2

Напряжение на концах отдельных участков цепи рассчитаем по закону Ома:

U1=IR1, U2=IR2

Полное напряжение в цепи при последовательном соединении, или напряжении на полюсах источника тока равно сумме напряжений на отдельных участках цепи:

U=U1+U2

Все приведённых закономерности справедливы для любого числа последовательно соединенных проводников.

Рассмотрим параллельное соединение:

При параллельном соединении все входящие в цепь проводники одним своим концом присоединяются к одной точке, а вторым концом - к другой. Поэтому напряжение на всём участке цепи и на концах всех параллельно соединённых проводников одно и то же:

U=U1=U2

При параллельном соединении ток в точке разъединения проводников разветвляется на два тока I1 и I2, а затем снова сходится в точки соединения проводников.

Поэтому принято считать, что сила тока неразветвлённой части цепи равна сумме сил токов в отдельных параллельно соединённых проводниках.

I=I1+I2

Сопротивление при параллельном соединении рассчитаем по закону Ома:

Отсюда следует, что общее, обратнопропорциональное сопротивление цепи с параллельным соединением проводников равно сумме обратнопропорциональных сопротивлений каждого участка такого вида соединения:

.

15. Работа и мощность тока.

Работа и мощность тока.

При прохождении по проводнику тока происходит преобразовании энергии: потенциальная энергия электрического поля превращается во внутреннюю энергию проводника, из-за этого мы можем говорить о том, что работу совершает электрический ток.

Чтобы определить работу электрического тока на каком-либо участке цепи, следует напряжение на концах этого участка цепи умножить на электрический заряд, прошедший по нему.

В виде формулы это выглядит так:

A=Uq

Но мы уже знаем, что q=It и поэтому, используя это соотношение, получим формулы работы электрического тока:

A=UIt

В итоге, работа электрического тока на участке цепи равна произведению напряжения на концах этого участка на силу тока и на время, в течение которого совершалась работа.

Единица измерения - джоуль.

1 Дж= 1 В*1 А*1 сек.

Также работа измеряется в:

1 кДж=1000 Дж

1 МДж =1000000 Дж.

Как мы видим, для измерения работы электрического тока нужны три прибора: вольтметр, амперметр и часы. Но на практике эти приборы заменяет один - счётчик, которые так распространены в квартирах.

Из курса предыдущего класса мы можем сказать, что мощность численно равна работе, совершённой в единицу времени. А электрическая мощность - мощность, которая выделяется в проводнике при прохождении электрического тока. В виде формулы выгладит вот так:

Р=, где Р - мощность тока.

Работа электрического тока равна произведению напряжения на силу тока и на время:

A=UIt

Отсюда следует, что:

Т. е. мощность электрического тока равна произведению силу тока и напряжения.

Единица измерения - ватт.

1 ватт=1 В* 1 А.

Существует два вида мощности в зависимости от того, какими способами мы её измеряем:

[P]=[Вт] - активная мощность

[P]=[В*А] - реактивная мощность.

Как и в работе, так и мощности электрического тока есть некоторые другие единицы измерения:

1 гВт=100 Вт

1 кВт=1000 Вт

1 МВт =1000000 Вт.

Измерить мощность электрического тока мы сможем при помощи специального прибора - ваттметра, который непосредственно измеряет мощность электрического тока в цепи.

После того, как мы изучили и о мощность, и о работу, то можно сказать, что есть ещё одна единица измерения работы электрического тока - кВт*час.

1 кВт=1 кВт* 1 час=1000*3600=3,6 МДж.

Количество теплоты, выделяемое в проводнике с током.

Электрический ток нагревает проводник. Это явление хорошо известно.

Закон Джоуля-Ленца устанавливает связь между характеристиками проводника, током, протекающем в нём, и временем протекания.

Закон Джоуля-Ленца:

Количество теплоты, выделяющееся при прохождении электрического тока через проводник пропорционально квадрату силы тока, сопротивлению проводника и времени прохождения тока через этот проводник.

=>

 
Q=A=UIt

 

Q=I2Rt

Закон Джоуля-Ленца находит широкое применение в практике: электронагревательные приборы, электрические лампы накаливания, предохранители.

Напряжение не входит в закон Джоуля-Ленца, т. к. напряжение создаёт электрический ток и никаким образом не влияет на тепловыделения проводника.

Закон получил такое название, потому что его вывели двое учёных, Джоуль и Ленц, в результате некоторых опытов независимо друг от друга.

16. Электроприборы.

Лампа накаливания.

Основная часть лампы накаливания - спираль из тонкой вольфрамовой проволоки.

Вольфрам - тугоплавкий металл, его температура плавления - 33870 С. В лампе

спираль нагревается до 30000 С, при такой температуре она достигает белого каления и

светится ярким светом.

Спираль помещают в стеклянную колбу

без воздуха внутри, чтобы она не перегорела.

Но вольфрам быстро испаряется в вакууме, становится тоньше и тоже перегорает. Для избежания этого лампы снабжают азотом

или другими инертными газами. 

Схема электрической лампы накаливания:

1 - стеклянная колба; 2 - нить накаливания; 3 - держатели;

4 - штенгель; 5 - выводы;

6 - лопатка; 7 - цоколь.

Первыми людьми, создавшими подобное, стали Лодыгин и Эдисон.

Электронагревательные приборы.

Тепловое действие тока используют в различных электронагревательных приборах. В домашних условиях применяют электрические плитки. В промышленности используют для выплавки специальных сортов стали и других металлов. В сельском хозяйстве - для обогрева теплиц, инкубаторов и другого.

Основная часть любого нагревательного электрического прибора - нагревательный элемент. Он представляет собой проводник с большим удельным сопротивлением, способный выдерживать большие температуры - 1000-12000 С.

В нагревательном элементе проводник с током в виде проволоки наматывается на пластинку из жароустойчивого материала: слюды или керамики.

Расчёт электроэнергии, потребляемой бытовыми электроприборами.

Для расчёта электроэнергии, которую используют бытовые электроприборы мы должны знать их мощность и какое время они были включены в сеть.

Для примера решим следующую задачу:

Решение:

A=Pt

A=1 кВт*7,5 ч=7,5 кВт*ч

Стоимость=10 *7,5 кВт*ч=75 к.

 
Есть электрическая плитка, рассчитанная на ток 1 кВт. Чтобы вскипятить воду требуется 15 мин. Сколько потребуется денег, чтобы заплатить за электроэнергию, если воду кипятили каждый день в течение месяца при тарифе 10 ?

 

Дано:

P=1 кВт

t=0,25 ч*30 дн=7,5 ч

Тариф=10

Стоимость - ?

Ответ: стоимость=75 к.

Если у нас работают несколько приборов, то мы отдельно подсчитаем электроэнергию, использованную каждым прибором, и сложим все полученные результаты.

Вот некоторые мощности различных электрических приборов в кВт:

Холодильник

0,11 - 0,16

Утюг

0,3 - 1

Плита

0,6 - 1,25

Пылесос

до 0,6

Короткое замыкание.

Электрические цепи всегда рассчитаны на определённую силу тока. Если происходит превышение этого максимума, то провода могут значительно нагреться. А покрывающая их изоляция - воспламенится.

Причиной большого увеличения силу тока может служить короткое замыкание.

Короткое замыкание - соединение концов участка цепи проводником, сопротивление которого очень мало по сравнению с сопротивлением участка цепи. Сопротивление при коротком замыкании незначительно, поэтому в цепи возникает большая сила тока.

Плавкие предохранители.

Во избежание возникновения большой силы тока в цепи ставят предохранители. Один из видов предохранителей - плавкий предохранитель - предохранитель с плавким проводником.

Плавкий предохранитель - защитное устройство, отключающее электрическую цепь от источника питания, если ток в ней превысит допустимое значение. Основа плавкого предохранителя - вставка из легкоплавкого металла, которая плавится при определенном токе. Причём, включается последовательно с защищаемой цепью.

17. Электрический ток в жидкостях.

Электролиты.

Электролиты - жидкие или твердые вещества, в которых в сколько-нибудь заметных концентрациях присутствуют ионы, способные перемещаться и проводить электрический ток. Движение зарядов сопровождается движением атомов, связанных друг с другом. (Например, SO4, NO3). Эти атомы или атомные группы представляют собой части молекулы растворенного вещества. Естественно предположить, что заряжены именно эти части молекулы в растворе и именно они являются носителями электрического заряда. Их перемещение под действием электрического поля и представляет собой электрический ток идущий через электролит.

 При прохождении тока через электролит выделение вещества наблюдается на обоих электродах. Заряженные атомы называются ионами.

 Пока между электродами не создано поле, ионы совершают беспорядочное движение. Когда внутри электролита возникает электрическое поле, то на это беспорядочное движение накладывается упорядоченное движение ионов различных знаков в противоположные стороны: отрицательных- к аноду, положительных -к катоду

Таким образом, ток в электролитах обусловлен движущимися ионами, на электродах же происходит нейтрализация ионов и выделение их в виде нейтральных атомов или молекул.

Итак, электрический ток в электролитах представляет собой движение положительных и отрицательных ионов.

Электролиз и его применение.

 Электролиз - совокупность процессов электрохимического окисления - восстановления, происходящих на погруженных в электролит электродах при прохождении электрического тока.

Применяется для:

1. Получения многих веществ (металлов, водорода, хлора и др.);

2. Нанесения металлических покрытий (гальваностегия);

Посредством электролиза можно покрыть металлические предметы слоем другого металла. Особое техническое значение имеют при этом электролитические покрытия трудно окисляемыми металлами, в частности никелирование и хромирование, а также серебрение.

3. Воспроизведения формы предметов (гальванопластика).

Посредством электролиза можно не только покрыть предметы слоем того или иного металла, но и изготовить их рельефные металлические копии (этот процесс был изобретен Борисом Семеновичем Якоби).

18. Электрический ток в газах.

Носителями заряда в газах могут быть ионы или электроны. Ток в газах представляет собой электрический разряд.

 В естественном состоянии газы не проводят электрического тока. Изолирующие свойства газа объясняются тем, что атомы и молекулы газов в естественном состоянии являются нейтральными, незаряженными, частицами. Для того чтобы сделать газ проводящим, нужно тем или иным способом внести в него или создать в нем свободные носители заряда - заряженные частицы. При этом возможны два случая:

1. Либо эти заряженные частицы создаются действием какого-нибудь внешнего фактора или вводятся в газ извне.

2. Либо они создаются самим электрическим полем.

 В первом случае заряд называется несамостоятельным, во втором самостоятельным.

Виды разрядов.

Искровой разряд.

При достаточной напряженности поля между электродами возникает электрическая искра, имеющая вид ярко святящегося извилистого канала, соединяющего оба электрода. Газ вблизи искры нагревается до высокой температуры и внезапно расширяется, из за чего мы слышим характерный треск. Описанная форма газового разряда носит название искрового разряда или искрового пробоя.

 Коронный разряд.

 Возникновение ионной лавины может привести не только к искровому, но и к коронному разряду.

Коронный разряд, электрический разряд в газе, возникающий обычно при давлении не ниже атмосферного, если электрическое поле между электродами (в виде острей, тонких проводов) неоднородно. Ионизация и свечение газа в коронном разряде происходят только в ограниченной области вблизи электродов (коронирующий слой). Коронный разряд может образовываться между проводниками высоковольтных линий электропередач, что приводит к значительным потерям энергии.

Электрическая дуга.

Электрический разряд в газе в виде яркосветящегося плазменного шнура.  Один из электродов дуги является анодом другой катодом. Между электродами находится столб раскаленного газа, хорошо проводящего электричество. На положительном угле (электроде), вследствие сильной возгонки образуется углубление - положительный кратер. Он нагревается до высокой температуры до 40000 С. Впервые наблюдалась В. В. Петровым в 1802. Применяется для плавки и сварки металлов, для освещения и других целей. 

Тлеющий разряд.

Протекает при низком давлении. Представлен в виде свечения газа. При тлеющем разряде газ хорошо проводит электричество, а значит, в газе все время поддерживается сильная ионизация. Катод все время остается холодным.

Электрические явления в атмосфере.

Молния - красивое и небезопасное явление природы. Представляет собой искровой разряд в атмосфере. Разные части грозового облака несут заряды различных знаков (нижняя часть отрицательно, верхняя положительно). Поэтому, если два облака сближаются разноименно заряженными частями, то между ними проскакивает молния.

Другие электрические явления в атмосфере: ионизация воздуха, электрическое поле атмосферы, электрические заряды облаков и осадков, электрические токи и разряды в атмосфере и т. д.

19. Магниты.

Постоянные магниты.

Тела длительное время сохраняющие намагниченность называются постоянными магнитами.

В каждом атоме такого вещества имеются отрицательно заряженные частицы- электроны которые при движении вокруг ядра создают магнитное поле и вызывают намагниченность железа или стали. Те места магнита, где обнаруживается наиболее сильное действие магнитное, называются полюсами магнита. У каждого магнита обязательно есть два полюса северный (N) и южный (S).

 Хорошо притягиваются магнитом чугун, сталь, железо, некоторые значительно слабее -никель, кобальт. В природе встречается естественный магнит - железная руда.

 Разноименные полюса притягиваются, а одноименные отталкиваются. Взаимодействие магнитов объясняется тем, что вокруг каждого магнита имеется магнитное поле. С помощью железных опилок можно получить представление о магнитном поле магнита.

Магнитное поле земли.

Вокруг земли существует магнитное поле, и магнитная стрелка устанавливается вдоль его магнитных линий. На этом основано применение компаса. Южный магнитный полюс земли удален от северного географического полюса на 2100 км. Северный магнитный полюс находится вблизи Южного географического полюса. По этому стрелка компаса лишь примерно указывает на полюса земли. Иногда внезапно возникают магнитные бури, кратковременное изменение магнитного поля земли, оно сильно влияет на стрелку компаса. Наблюдения показывают, что появление магнитных бурь связано с солнечной активностью. В период проявления солнечной активности с поверхности солнца в мировое пространство потоки заряженных частиц электронов и протонов. Магнитное поле, образуемое этими частицами, изменяет магнитное поле земли и вызывает бурю. Магнитные бури - явление кратковременное. Но на земле встречаются области, в которых направление магнитной стрелки постоянно отклонено от направления магнитных линий земли. Такие области называются областями магнитной аномалии. Большую роль в изменении магнитного поля земли играют разнообразные электрические точки. Магнитное поле земли защищает поверхность от космического излучения. Например, у планеты марс имеется слабое магнитное поле.

20. Действие магнитного поля на проводник с током.

 Магнитное поле действует с некоторой силой на любой проводник с током, находящийся в этом поле.

Направление движения проводника зависит от направления тока в нем и от расположения полюсов магнита. При направлении тока от плюса к минусу проводник отклонится влево, а если поменять направление тока, то проводник отклонится вправо. Так же проводник может отклоняться в разные стороны в зависимости от расположения  полюсов магнита. Практически, важное значение имеет вращение проводника с током в магнитном поле. Так, например, вращение катушки с током в магнитном поле используют в устройстве электрического двигателя.

В технических электродвигателях обмотка состоит из большого числа витков проволоки. Эти витки укладываются в пазы, сделанные вдоль боковой поверхности железного цилиндра. Этот цилиндр нужен для усиления магнитного поля.

На схеме показано устройство, которое называется якорем двигателя.

 

 


                N                                 Я - якорь

                                                    N, S - магнит

Я

              S

Магнитное поле, в котором вращается якорь такого двигателя, создается сильным электромагнитом. Электромагнит питается током от того же источника тока, что и обмотка якоря.

Вал двигателя, проходящий по центральной оси железного цилиндра, соединяют с прибором, который приводится двигателем во вращение.

КПД мощных электрических двигателей достигает 98%. Они нашли широкое применение на транспорте, в промышленности и т.д. Один из первых  в мире электрических двигателей, пригодных для практического применения, был изобретен русским ученым Б. С. Якоби в 1834 г.

23. Прямолинейное распространение света.

Что же представляет собой свет? Почему и как мы его воспринимаем?  Свет нагревает тела, на которые он падает, т. е. передает этим телам энергию. Мы знаем, что существует вид передачи энергии, который называется излучением.  Свет - это тоже излучение, но та лишь его часть, которая воспринимается глазом, поэтому свет называют еще видимым излучением.

Раздел науки, посвященный изучению света, называют также оптикой.

Световое (оптическое) излучение создается источниками света.

Существуют естественные и искусственные источники света. К естественным источникам света относятся такие, как Солнце, звезды, полярные сияния, молния, различные светящиеся насекомые и растения. К искусственным - лампы, свечи, экран включенного телевизора и т. п.

Все источники можно разделить на собственные источники света или первичные и вторичные. К ним относятся тела, способные излучать световую энергию: спички, лазер и т. д. Вторичные источники света, это такие источники, которые отражают свет первичных источников, и поэтому видимы. Также все источники света можно поделить на точечные (*S) и протяженные.

Источники света мы видим потому, что создаваемое ими излучение попадает к нам в глаза. Но мы видим также и тела, не являющиеся источниками света, - деревья, дома и т. д. Однако мы видим их только тогда, когда они освещены источниками света. Излучение, идущее от источников света, упав на поверхность предметов, меняет свое направление и попадает в глаза.

Источники света излучают свет, который в геометрической оптике изображают с помощью луча.

Луч света - это линия, вдоль которой распространяется свет.

Закон прямолинейного распространения света гласит: свет в прозрачной однородной среде распространяется прямолинейно.

Существует несколько опытных доказательств этого закона.

Рассмотрим одно из них - образование тени. Для этого возьмем маленький источник света S. Расположим на некотором расстоянии от нее экран Э. Лампа освещает экран, т. е. в каждую его точку попадает свет. Поместим между лампочкой и экраном непрозрачное тело, например, металлический шар Т. Теперь на экране мы увидим темный круг, так как за шаром образовалась тень - пространство, в которое не попадает свет от источника S . Проведем прямую через точки S  и А. На ней будет лежать и точка В. Прямая SВ - это луч света, который касается шара в точке А. Если луч не был бы прямой линией, то тень могла бы не образоваться или иметь другую форму и размеры.

Если в качестве источника взять большую лампу, размеры спирали которой сравнимы с расстоянием от нее до экрана, то вокруг тени на экране образуется частично освещенное пространство - полутень.

Образование полутени  не противоречит закону прямолинейного распространения света, а, напротив, подтверждает его. Ведь в данном случае источник света состоит из множества точек и каждая из них испускает лучи. Поэтому на экране имеются области, в которые свет от одних точек источника попадает, а от других не попадает, там и образуется полутень. В центральную область экрана не попадает свет ни от одной точки лампы, там наблюдается полная тень.

В грандиозных масштабах  тень и полутень наблюдаются при солнечном и лунном затмениях. Солнечное затмение происходит в новолунье. Явление заключается в том, что Земля, Луна и Солнце оказываются почти на одной прямой. Тень Луны скользит по поверхности Земли.

Лунное затмение - это явление покрытия тенью Земли Луны. Лунное затмение происходит в полнолунье и наблюдается на всей ночной стороне Земли.

Почти до конца 17 столетия многие ученые считали, что свет распространяется мгновенно. Другие ученые, в том числе Галилео Галилей, считали, что свет имеет какую-то определенную скорость, хотя и очень большую.

Для решения спора Галилей предложил провести опыт. Два человека становятся на некотором расстоянии друг от друга. Каждый из них имеет фонарь, снабженный заслонкой, которую можно быстро открыть. Наблюдатели договариваются, что сначала один из них открывает заслонку фонаря, посылает световой сигнал и замечает этот момент времени. Второй открывают свой фонарь, как только получит сигнал от первого. Получив ответный световой сигнал, первый наблюдатель отмечает момент его прихода. Таким образом, будет измерено время прохождения светом двойного расстояния между наблюдателями. Зная время и расстояние, легко вычислить скорость света:

Неизвестно, провел ли Галилей или кто-нибудь другой такой опыт, но в то время из него нельзя было сделать правильного вывода из-за чрезвычайно большой скорости света. На каком бы расстоянии в пределах Земли ни находились друг от друга наблюдатели, время прохождения светом этого расстояния несоизмеримо меньше времени, в течение которого они могли среагировать на сигнал, открыть заслонку, замерить время.

Однако за Галилеем остается заслуга первой постановки этой проблемы в экспериментальном плане.

Первое измерение скорости света было осуществлено в 1676 г. почти по замыслу Галилея.

В 1672 г. астроном Кассини изучал движение спутников Юпитера. И с помощью некоторых наблюдений вычислил скорость света:

С = 3*105 км/с = 3*108 м/с.

24. Законы отражения.

 Мы знаем, что человек воспринимает свет, испускаемый источником или отраженный от освещенного тела, в том случае, если лучи света направлены в глаза. Проделаем опыт, который подтверждает это.

Направим от источника S на экран пучок света. Экран будет освещен, но между экраном и источником мы ничего не увидим. Если же между источником и экраном поместить листок бумаги, то он будет виден. Происходит это потому, что излучение, достигнув поверхности листка, отражается, изменяет свое направление и попадает в наши глаза. Весь пучок света становится видимым, если запылить воздух между экраном и источником света. В этом случае пылинки отражают свет и направляют его в глаза наблюдателя.

Этот опыт позволяет еще раз заметить, что отдельные пылинки то становятся видимыми, то как будто исчезают: двигаясь, они посылают лучи света в разных направлениях. Значит, свет отражается от поверхности тел по определенным законам.

Рассмотрим эти законы на опытах.

Для этого воспользуемся специальным прибором, называемым оптическим диском. Он состоит из белого круга, по окружности которого нанесены деления. На краю диска расположен подвижный осветитель - источник света (яркая лампочка), помещенный в светонепроницаемый футляр. Через маленькое отверстие в футляре тонкий пучок света падает на тело, закрепленное в центре диска.

Закрепим в центре диска стеклянную пластинку и направим на нее пучок света.

Мы увидим, что часть пучка отразилась от стекла, часть прошла сквозь него. Кроме того, стекло немного нагрелось. Таким образом, при падении света на стекло происходит три явления (одно из них мы не видим): отражение света, прохождение его через тело и поглощение света, которое обнаруживается чаще всего по нагреванию тела.

Опытами были установлены и доказаны законы отражения света:

1. Лучи падающий и отраженный лежат в одной плоскости с перпендикуляром к отражающей поверхности, восстановленным в точке падения луча (луч, идущий от источника света к поверхности, называется падающим лучом).

2. Угол отражения равен углу падения (угол между падающим лучом и перпендикуляром, восстановленным из точки падения, называется углом падения; угол между отраженным лучом и перпендикуляром, восстановленным из точки падения, называется углом отражения).

Если луч света будет падать по направлению отраженного луча, то после отражения он пойдет в направлении падающего луча, лучи поменяются местами. Это свойство отраженного и падающего лучей называют обратимостью световых лучей.

Зеркало, поверхность которого представляет собой плоскость, называется плоским зеркалом. Когда предмет находится перед зеркалом, то кажется, что за зеркалом находится такой же предмет; то, что мы видим за зеркалом, называется изображением предмета. Опытно доказано, что изображение предмета в плоском зеркале имеет следующие особенности: это изображение мнимое (т. к. оно получается на пересечении продолжений лучей света), прямое, равное по размерам предмету, находится оно на таком же расстоянии за зеркалом, на каком предмет расположен перед зеркалом.

У изображения в плоском зеркале есть еще одна особенность. Если посмотреть на изображение правой руки в плоском зеркале, то  пальцы на изображении будут расположены так, как будто это левая рука.

Все перечисленные особенности  изображения предмета в плоском зеркале позволяют сказать, что изображение симметрично предмету.

Перископ (от греч. periskopéo - смотрю вокруг, осматриваю) - оптический прибор для наблюдения из укрытий (окопов, блиндажей и др.), танков, подводных лодок. Многие перископы позволяют измерять горизонтальные и вертикальные углы на местности и определять расстояние до наблюдаемых объектов. Устройство и оптические характеристики перископа обусловлены его назначением, местом установки и глубиной укрытия, из которого ведётся наблюдение. Простейшим перископом является вертикальный перископ, состоящий из вертикальной зрительной трубы и 2 зеркал, установленных под углом 450 к оси трубы и образующих оптическую систему, которая преломляет световые лучи, идущие от наблюдаемого предмета, и направляет их в глаз наблюдателя. Поле зрения перископа при малом увеличении (до 1,5 раза) составляет около 400; оно обычно уменьшается с ростом увеличения. Некоторые типы перископы позволяют вести круговой обзор.

25. Законы преломления света. Призмы.

Ложка или карандаш, опущенная в стакан с водой, кажется преломленной на границе между водой и воздухом. Это можно объяснить только тем, что лучи света, идущие от ложки, имеют в воде другое направление, чем в воздухе.

Изменение направления распространения света при его прохождении через границу раздела двух сред называется преломлением света.

При переходе луча из одной среды в другую выполняются следующие положения:

1. Лучи, падающий и преломленный, лежат в одной плоскости с перпендикуляром, проведенным в точке падения луча к плоскости раздела двух сред.

2. В зависимости от того, из какой среды в какую переходит луч, угол преломления может быть меньше или больше угла падения (углом преломления называется угол между преломленным лучом и перпендикуляром, проведенным в точку падения луча к поверхности раздела двух сред).

Опыты показывают, что при переходе луча из воздуха в стекло или воду угол преломления меньше угла падения, а при переходе луча из стекла (или воды) в воздух угол преломления больше угла падения. Но стоит помнить, что отношение синуса  угла падения  к синусу угла преломления есть, величена постоянная для двух данных сред.

Постоянная величена в законе сохранения называется относительным показателем преломления второй среды относительно первой.

Относительный показатель преломления показывает, во сколько раз скорость света в одной среде отличается от скорости света в другой среде.

Среда, скорость распространения света в которой меньше чем в другой среде, является более оптически плотной. Если луч света идет из менее оптически плотной среды в более оптически плотную, то угол падения больше угла преломления. Если луч света идет из более оптически плотной среды в менее оптически плотную, то угол падения меньше угла преломления.

В оптике очень часто приходится иметь дело с прохождением света сквозь тело, имеющее форму призмы.

Призма - многогранник, две грани которого расположены в параллельных плоскостях, а другие грани параллелограммы. Луч, падающий на призму (например, на ее боковые стороны), преломляется дважды: при входе и при выходе из нее.

26. Формула тонкой линзы.

Преломляющую способность линзы характеризует величина, называемая оптической силой линзы. Оптическая сила больше у той линзы, у которой фокусное расстояние короче. Поэтому величину, обратную фокусному расстоянию линзы, условились называть оптической силой этой линзы. Ее обозначают буквой D.  Тогда D=, где f - aфокусное расстояние.

1 диоптрия - это оптическая сила такой линзы, фокусное расстояние которой равно 1 м.

Оптическая сила системы линз равна сумме оптических сил каждой линзы.

Мы знаем, что у рассеивающей линзы фокус мнимый. В этом случае фокусное расстояние считают отрицательной величиной. Оптическая сила рассеивающей линзы, как величина, обратная фокусному расстоянию, тоже будет отрицательной.

Таким образом, оптическую силу собирающей линзы условились считать положительной, а оптическую силу рассеивающей линзы - отрицательной величиной.

Формула тонкой линзы связывает между собой три величины: расстояние от предмета до линзы (а); расстояние от линзы до изображения (b); фокусное расстояние (f):

 


D ABO ~ Δ A1B1O =>

D OCF ~ Δ A1B1F =>

Т. к. AB=OC =>

Сделаем замену:

ab-af = bf    (умножим на )

Это формула тонкой линзы. В формуле тонкой линзы при расчетах необходимо учитывать знаки, которые выбираются следующим образом:

-          величина >0 для собирательной линзы, <0 для рассеивающей линзы;

-           величина >0 если предмет и изображение находятся по разные стороны линзы,  <0 в противном случае.

27. Оптические приборы.

Глаз, очки.

Глаз человека имеет почти шарообразную форму, он защищен плотной оболочкой, называемой склерой. Передняя часть склеры - роговая оболочка прозрачна. За роговой оболочкой расположена радужная оболочка, которая у разных людей может иметь разный цвет. Между роговицей и радужной оболочкой находится водянистая жидкость.

В радужной оболочке есть отверстие - зрачок, диаметр которого  в зависимости от освещения может изменятся примерно от 2 до 8 мм. Функция зрачка - регулирование количества света, попадающего в глаз.

За зрачком расположено прозрачное тело, по форме похоже на собирающую линзу - это хрусталик, он окружен мышцами, прикрепляющими его к склере. Хрусталик служит для формирования изображения. Он способен изменять оптическую силу, а процесс изменения оптической силы хрусталика глаза называется аккомодацией(приспособление).

За хрусталиком расположено стекловидное тело. Оно прозрачно и заполняет всю остальную часть глаза. Задняя часть склеры - глазное дно - покрыто сетчатой оболочкой (сетчаткой). В сетчатке существует 2 вида рецепторов: колбочки и палочки. Колбочки отвечают за цветное зрение. Палочки - это рецепторы, которые отвечают за сумеречное зрение.

Расстояние до предмета, при котором мышцы глаза находятся в полностью расслабленном состоянии, называется расстоянием наилучшего видения.

Глаз называется нормальным, если он в ненапряженном состоянии собирает параллельные лучи в точке, лежащей на сетчатке. Наиболее распространены два недостатка глаза - близорукость и дальнозоркость.

Близоруким называется такой глаз, у которого фокус при спокойном состоянии глазной мышцы лежит внутри глаза, а дальнозорким называется такой глаз, у которого фокус при спокойном состоянии глазной мышцы лежит за сетчаткой.

Чтобы исправить недостатки глаза используют очки. Очки для дальнозоркого глаза увеличивают (+0,5 дптр), а очки для близорукого глаза уменьшают (-0,5 дптр).

Фотоаппарат.

Основной частью фотоаппарата является объектив - линза или система линз. Он образует действительное изображение оптических объектов съемки в плоскости светочувствительного слоя фотоаппарата. Объектив помещается в передней стенке камеры (ящик со светонепроницаемыми стенками), а у задней стенки помещают чувствительную к свету фотографическую пленку.

При фотографировании предмет, как правило, находится на расстоянии, гораздо большем фокусного расстояния объектива. Вследствие этого на фотоаппарате получается обратное уменьшенное изображение предмета.

Проекционный аппарат.

Проекционные приборы дают на экране действительное, увеличенное изображение картины или предмета.

Освещение объекта производится ярким источником с помощью системы линз, называемой конденсором. Иногда за источником устанавливается вогнутое зеркало, в центре которого находится источник. Это зеркало, направляя обратно в систему свет, падающий на заднюю стенку фонаря, увеличивает освещенность объекта.

Проекционные системы очень часто употребляются для демонстрации рисунков, чертежей и т. п.

Бинокль.

Бинокль - это оптический прибор для рассмотрения отдаленных предметов.

Выделяется три вида биноклей: бинокль Галилея, бинокль с оборачивающей системой линз, полевой бинокль.

Ход лучей в призменном бинокле:

***ЗАКРЫТЬ ОКНО***

Бинокль характеризуется следующими свойствами:

-          увеличение;

-          светосила (отношение яркости изображения к яркости предмета). Светосила зависит от качества стекла бинокля, при прохождение через которое происходит некоторая потеря света;

-          пластичность или стереоскопичность, т. е. усиление ощущения глубины. Она способствует более точной оценки расстояния;

-          угол поля зрения - это угол, составленный лучами, идущими от глаза (окуляра) к краям картины, видимой в бинокле.

28. Оптические явления.

Зрение двумя глазами. Оценка расстояний.

Зрение двумя глазами дает человеку большое преимущество. Во-первых, мы видим большее пространство, т. е. увеличивается поле зрения. Во-вторых, зрение двумя глазами позволяет различать, какой предмет находится ближе и какой - дальше от нас. Дело в том, что на сетчатке правого и левого глаза получаются отличные друг от друга изображения, мы как бы видим предметы справа и слева. Чем ближе предмет, тем заметнее это различие, оно и создает впечатление разницы в расстояниях, хотя, конечно, изображения сливаются в нашем сознании в одно. Благодаря зрению двумя глазами мы видим предмет объемным, не плоским.

29. Линзы

Линза - тело, ограниченное двумя поверхностями.

Oa и O2a2 - радиусы кривизны (О и О2 - центры окружностей).

Линзы делятся на:

1. Двояко выпуклые;

2.  Двояко вогнутые;

3.  Плоско выпуклые;

4.  Плоско вогнутая;

5.  Выпукло вогнутая;

6.  Вогнуто выпуклая.

  Линзы можно разделить на:

-       собирающие;

-       рассеивающие.

Собирающая линза - это линза с тонкими краями и толстой серединой. Собирает лучи в одну точку.

Рассеивающая линза - линза, толстая по краям и тонкая в середине. Рассеивает падающие на неё лучи.

Обозначения:

Собирающая

Рассеивающая

Линза называется тонкой, если её толщиной можно пренебречь относительно радиуса кривизны поверхности.

Прямая, проходящая через центры кривизны поверхности линзы, называется главной оптической осью линзы.

Точкой пересечения главной оптической оси с линзой называется оптическим центром линзы.

 

Пучок лучей, параллельных главной оптической оси, падающий на собирающую линзу, преломляясь, собирается в 1 точке - фокусе линзы.

Расстояние между оптическим центром линзы и фокусом называется фокусным расстоянием.

Фокус является действительным, если в нем пересекаются преломленный лучи. Мнимым, если в нем пересекаются их продолжения

Плоскость, проходящая через фокус и перпендикулярная главной оптической оси, называется фокальной плоскостью.

Правила построения изображения:

1.    Луч света, излучающий параллельно главной оптической оси преломляется через фокус.

2.    Луч света, проходящий через оптический центр линзы, не преломляется.

3.    Луч света, проходящий через фокус, преломляется и идёт параллельно главной оптической оси.

4.    Луч света, идущий параллельно побочной оптической оси, преломляется через точку пересечения этой оси с фокальной плоскостью.

Пример построения изображения:

На данном изображении, полученном с помощью линзы, оно получилось мнимое, увеличенное и прямое.

Какое изображение предмета будет при его разных положениях относительно фокуса:

1.      Между фокусом и линзой:

Изображение - мнимое, увеличенное и прямое.

2.      В фокусе:

Изображения не будет.

3.      Между фокусом и двойным фокусом:

Изображение - действительное, увеличенное и перевёрнутое.

4.      В двойном фокусе:

Изображение - действительное, нормальное, перевёрнутое.

5.      За двойным фокусом:

Изображение - действительное, уменьшенное и перевёрнутое.

 
Адрес страницы на сайте :
http://redpencil.ru/obschie-voprosi-po-fizike/ekzamen-po-fizike-za-8-klass.html

© RedPencil, 2018