Физическая география часть 27

Вычитая первое уравнение из второго, получим: P(V2 – Ki) – §R(T2 – ТО – %RAT.

Но p(Vz -V\) — А, поэтому А – � RAT.

м

Согласно первому закону термодинамики, AU — Авнеш + Q. Поскольку работа совершается газом, то в этом случае AU — Q – А.

Вычисляем удельную теплоемкость ср: ср – 9160 Дж/(2 кг • б К) – 916 Дж/(кг • К). Вычисляем работу А, совершенную газом:

А – 2 кг • 8,3 Дж/(моль • К) • б К/0,032 кг/моль « « 2594 Дж R5 2,59 кДж. Вычисляем увеличение внутренней энергии AU: AU – 9160 Дж – 2594 Дж – 6566 Дж и 6,57 кДж.

18. ТЕПЛОВЫЕ ДВИГАТЕЛИ

Устройства, превращающие энергию топлива в механическую энергию,’ называются тепловыми двигателями. Любой тепловой двигатель состоит из трех основных элементов: рабочего тела (это газ), которое совершает работу в двигателе; нагре­вателя, от которого рабочее тело получает энер­гию, часть которой затем идет на совершение ра­боты; холодильника, которым могут являться ат­мосфера или специальные устройства.

1 —

Qi ^ Qi » * <2Г Из этого выражения видно, что даже у идеального двигателя т/ < 100%, поскольку Qz не может быть равно нулю.

Максимальное значение Т] определяется следую­щим выражением:

19. АГРЕГАТНЫЕ СОСТОЯНИЯ ВЕЩЕСТВА

В зависимости от температуры и давления од­но и то же вещество может находиться в каком – либо агрегатном состоянии: твердом, жидком, га­зообразном. Кроме перечисленных трех можно вы­делить и другие агрегатные состояния (плазма, ней­тронное состояние вещества).

Каждому из состояний вещества присущи свои специфические свойства. Однако общим для всех является хаотический характер движения частиц, составляющих вещество, — молекул, атомов или ионов.

Расстояния между частицами вещества в газах во много раз превышают размеры самих частиц. Большую часть времени частицы свободно движут­ся и лишь сравнительно редко испытывают соуда­рения друг с другом. Этим объясняются свойства газов:

— способность к сжатию;

— занимать весь предоставленный ему объем (силы притяжения между частицами газа малы и не способны удержать их друг возле друга).

В жидкостях частицы располагаются практи­чески вплотную друг к другу и совершают коле­бательное движение около собственных положений равновесия. Совершив примерно миллион коле­баний, частица скачком переходит на другое ме­сто. В секунду каждая частица совершает пример­но 105-10 таких переходов. По этой причине жид­кости проявляют такие свойства:

— малая сжимаемость;

— сохранение определенного объема (силы при­тяжения между частицами достаточно велики);

— текучесть.

В твердых телах частицы совершают малые ко­лебания около своих положений равновесия (в кри­сталлах этими положениями являются узлы кри­сталлической решетки). Твердые тела имеют соб­ственные форму и объем, поскольку силы притя­жения между частицами твердого тела достаточно велики.

20. ИЗМЕНЕНИЕ АГРЕГАТНЫХ СОСТОЯНИЙ

Плавление — переход вещества из твердого со­стояния в жидкое. В процессе плавления разруша­ется кристаллическая решетка твердого тела, для чего ему необходимо получить некоторое количе­ство энергии. При плавлении кристаллического те­ла температура — температура плавления — оста­ется неизменной, пока тело полностью не распла­вится: все подводимое телу тепло идет на увеличе­ние потенциальной энергии частиц вещества, а не их средней кинетической энергии.

Удельная теплота плавления А показывает, ка­кое количество теплоты необходимо для превраще­ния 1 кг кристаллического тела в жидкость (при температуре плавления). Таким образом, чтобы расплавить тело массой т, ему необходимо сооб­щить количество теплоты Q, равное:

Q – А т.

При кристаллизации выделившееся количество теплоты может быть вычислено по этой же форму­ле. .

Парообразование — переход жидкости в га­зообразное состояние. Вылететь из жидкости в окружающее пространство могут лишь наиболее быстрые частицы вещества, способные преодолеть силы притяжения, действующие в поверхностном слое жидкости. При преодолении частицами по­верхностного слоя жидкости их скорость уменьша­ется, таким образом, температура пара оказывает­ся равной температуре жидкости. Жидкость же в результате вылета наиболее быстрых частиц охла­ждается.

Чтобы парообразование происходило при посто­янной температуре жидкости, ей необходимо сооб­щать энергию. Количество теплоты, необходимое для превращения в пар 1 кг жидкости при постоян­ной температуре, называют удельной теплотой па­рообразования г. Значит, для превращения в пар жидкости массой т необходимо количество тепло­ты Q, равное:

Q — гт.

При конденсации количество теплоты, может быть рассчитано по той же формуле.

21. НАСЫЩЕННЫЙ И НЕНАСЫЩЕННЫЙ ПАР

Насыщенный пар находится в динамическом равновесии со своей жидкостью. Это состояние ха­рактеризуется тем, что число молекул, покидаю­щих поверхность жидкости, равно в среднем числу молекул пара, возвращающихся в жидкость за то же время. Название пара — насыщенный — под­черкивает, что при данной температуре в данном объеме не может находиться большее количество пара. Если пар еще не достиг состояния динамиче­ского равновесия с жидкостью, он называется не­насыщенным.

Для насыщенного пара характерны следующие свойства:

— при постоянной температуре давление на­сыщенного пара не зависит от занимаемого объ­ема;

— давление насыщенного пара при постоянном объеме увеличивается с росщом температуры, при­чем быстрее, чем у идеального газа при тех же условиях.

Как известно, в состав атмосферного воздуха входит и водяной пар. Количество водяного пара (в граммах), содержащееся в 1 м3 воздуха, назы­вается абсолютной влажностью воздуха. Эта вели­чина не позволяет судить о том, насколько водя­ной пар в данных условиях близок к насыщению. По этой причине используют понятие относитель­ной влажности воздуха, которая равна отношению парциального давления р водяного пара, содержа­щегося в воздухе при данной температуре, к давле­нию насыщенного пара ро при той же температуре

(в процентах): ip — — • 100%.

ро

Температуру, при которой относительная влаж­ность достигает значения 100% , называют точкой росы. Если температура станет хоть немного ниже точки росы, пар начнет конденсироваться: появят­ся роса, туман.

На практике влажность воздуха определяют, на­пример, с помощью психрометров. Психрометр со­стоит из двух термометров, один из которых оста – • ется сухим, а резервуар другого увлажнен. По раз­ности показаний термометров с помощью таблиц и находят влажность при данной температуре.

Для человека наиболее благоприятна относи­тельная влажность 40-60%.

22. ОТРАЖЕНИЕ И ПРЕЛОМЛЕНИЕ СВЕТА

При падении света на границу раздела двух сред * часть света отражается в первую среду, а часть проходит во вторую среду, если она прозрачна, из­меняя при этом направление своего распростране­ния, — преломляется.

Закон отражения: Угол падения равен углу от­ражения (а – — у). Падающий луч, отраженный луч и перпендикуляр, восставленный в точке па­дения, лежат в одной плоскости.

Закон преломлення: Падающий луч, прело­мленный луч и перпендикуляр, восставленный в точке падения, лежат в одной плоскости, – причем отношение синусов угла падения и угла прело­мления постоянно для данных двух сред и равно отношению скоростей света в них:

sill ос Щ gin/3 ft* ,

Отношение 8111″ , обозначая геяь называют отно-

sin/3

снтельным показателем преломлення второй сре­ды по отношению к первой. Он равен и отноше­нию скоростей света в этих средах пц — —. Аб-

V2

салютный показатель преломления равен отноше­нию скорости света в вакууме к скорости света в данной среде: п — -. Таким образом, отноше­ние скоростей света в двух различных средах равно обратному отношению их абсолютных показателей

Физическая география – часть 1 1

Физическая география – часть 2 138

Физическая география – часть 3 401

Физическая география – часть 4 409

АНТАРКТИДА 415

ОКЕАНЫ 415

Тихий океан и Океания 415

Физическая география – часть 5 417

Природные зоны 420

Физическая география – часть 6 166

ЭКОНОМИЧЕСКАЯ И СОЦИАЛЬНАЯ ГЕОГРАФИЯ 167

Население 424

Физическая география – часть 7 428

Структура АПК 431

Физическая география – часть 8 176

Физическая география – часть 9 440

ЭКОНОМИЧЕСКАЯ И СОЦИАЛЬНАЯ ГЕОГРАФИЯ МИРА 441

СОВРЕМЕННАЯ ПОЛИТИЧЕСКАЯ КАРТА МИРА 441

Формирование политической карты 441

Физическая география – часть 10 189

Физическая география – часть 11 452

БАКТЕРИИ. ГРИБЫ. ЛИШАЙНИКИ 460

Физическая география – часть 12 461

Физическая география – часть 13 471

ЖИВОТНЫЕ 473

Физическая география – часть 14 218

Физическая география – часть 15 484

АНАТОМИЯ И ФИЗИОЛОГИЯ ЧЕЛОВЕКА 489

Мышечная система 493

Физическая география – часть 16 494

Физическая география – часть 17 503

Физическая география – часть 18 253

Физическая география – часть 19 17

Физическая география – часть 20 264

Физическая география – часть 21 271

Физическая география – часть 22 278

Физическая география – часть 23 285

Физическая география – часть 24 289

Физика 297

Физическая география – часть 25 299

Физическая география – часть 26 305

Физическая география – часть 27 312

Физическая география – часть 1 317

Физическая география – часть 1 325

Химия 329

Физическая география – часть 1 331

Физическая география – часть 1 332

Физическая география – часть 1 338

Физическая география – часть 1 340

Физическая география – часть 1 348

Физическая география – часть 1 355

О 362

Физическая география – часть 1 362

Физическая география – часть 1 368

Физическая география – часть 1 372

sill/3 п\

Переходя в оптически менее плотную среду («2 < nl)> луч будет отклоняться в сторону от пер­пендикуляра к границе раздела двух сред (J3 > а), причем с ростом угла падения будет возрастать и превышающий его угол преломления. При неко­тором значении а о угол преломления становится максимальным (До ~ 90°). При а > ао происходит полное внутреннее отражение: весь свет отражает­ся, а преломление во вторую среду прекращается. Предельный угол полного отражения ао легко най­ти:

sin по – — sin До – — sin 90° – ^ =>

/и /и /и

Из

^ ао » arcsin —.

Задача на прнмененне законов отраження или преломлення света: Сечение стеклянной призмы имеет форму равностороннего треугольника. Луч падает на одну из граней перпендикулярно к ней. Найти угол tp между направлениями падающего лу­ча и луча, вышедшего из призмы. Показатель пре­ломления стекла п — 1,5.

Решенне: Пройдя перпендикулярно сквозь грань АВ (рис. 10), луч не изменяет своего напра­вления, и поэтому угол падения на грань АС соста-

Рис. 10

Угол, под которым луч должен был бы выйти, преломившись на грани АС, можно найти по закону преломления: — -. Подставив известные нам

sin в п

значения а и п, получаем:

sin00° „2 _y/S_ = 2 ; о _ >

sin/3 3 ^ 2sill/3 3 ^ Slllp 4 ^

Таким образом, угол (3 действительных значений не имеет. Следовательно, на грани АС происходит полное внутреннее отражение, и луч выходит через грань’ВС перпендикулярно к ней. Вычисляем угол tp:

(р = 180° – 2а = 180° – 2 • 60° – 60°.

23. ЛИНЗЫ

Прозрачные тела, ограниченные двумя сфериче­скими поверхностями, называются лннзамн. Выпу­клые линзы, у которых середина толще, чем края, являются собирающими, а вогнутые линзы — рас­сеивающими.

Линзы, толщина которых пренебрежимо мала по сравнению с радиусами кривизны поверхностей, называют тонкнмн.

Строя изображения в тонких линзах, учитыва­ют такие их свойства:

—: параллельные главной оптической оси лучи после преломления проходят через главный фокус линзы (рис. 11, луч а)-,

— проходящие через оптический центр линзы лучи не преломляются (рис. 11, луч б);

— параллельные побочной оптической оси лу­чи после преломления проходят через побочный фо­кус, лежащий на этой оси (рис. 11, луч в). I

Рис. И

Если предмет находится между линзой и ее фо­кусом, его изображение будет мнимым, прямым и увеличенным. Действительное, обратное и увели­ченное изображение получается, когда предмет пQ – мещен между фокусным и двойным фокусным рас­стоянием. Когда же предмет удален от линзы более чем на двойное фокусное расстояние, его изображе­ние действительное, обратное и уменьшенное.

Оптическая сила линзы D, характеризующая ее способность собирать или рассеивать лучи, обратна фокусному расстоянию F: D — i.

г

Расстояние d от предмета до линзы, расстояние f от изображения до линзы и фокусное расстояние F (или оптическая сила D) связаны формулой тонкой

линзы: i + 7-4 или ± + i – D. d f F d!

24. ВОЛНОВЫЕ СВОЙСТВА СВЕТА

Наиболее ярко волновые свойства света про­являются в явлениях интерференции и дифракции.

Интерференция света — сложение двух или не­скольких световых волн, в результате которого на­блюдается устойчивая во времени картина усиле­ния или ослабления интенсивности света в различ­ных точках пространства. Согласно волновой тео­рии, интенсивность света пропорциональна квадра­ту напряженности электрического поля в световой волне. Две волны создают поле, напряженность ко­торого в данной точке, согласно принципу супер­позиции, равна Е — Ei + Е2. Если волны прихо­дят в данную точку в одной фазе, то векторы Еi и Е2 будут сонаправлены, и результирующая на­пряженность возрастет. Согласно волновой теории интенсивность света вследствие этого увеличится, и в этой точке будет наблюдаться максимум освещен­ности. Если же волны приходят в данную точку в противофазе, то Ei и Ё2 будут направлены в про­тивоположные стороны, и результирующая напря­женность, а как следствие, и интенсивность света уменьшаются: в этой точке минимум освещенно­сти.

Интерференционная картина получится устой­чивой только в случае, если волны когерентны, то есть их частоты одинаковы, и разность фаз не из­меняется с течением времени.

Днфракцня света — огибание световыми вол­нами непрозрачных препятствий. Подобно интер­ференции, дифракционная картина — это чере­дование максимумов и минимумов освещенности. Сходство дифракционной картины с интерференци­онной объясняется на основе принципа Гюйгенса – Френеля, согласно которому каждая точка фронта волны — источник вторичных волн, и интенсив­ность света в любой точке пространства — резуль­тат интерференции вторичных волн. Именно вто­ричные волны, интерферируя, освещают область, где по законам геометрической оптики должна быть тень.

Наблюдается дифракция, когда препятствие очень мало или когда экран расположен от пре­пятствия достаточно далеко — на расстоянии г: г ^ d2/A, где d — размер препятствия, а А — длина световой волны.

26. ДИСПЕРСИЯ СВЕТА

Зависимость показателя преломления вещества п от частоты проходящего через него света называ­ется дисперсней света.

Дисперсия объясняется взаимодействием свето­вой волны с электронами, входящими в состав мо­лекул и атомов вещества. Под действием электро­магнитного поля световой волны эти электроны на­чинают совершать вынужденные колебания с ча­стотой этой волны. Поскольку амплитуда колеба­ний зависит от соотношения между этой частотой и собственной частотой колебаний электронного обла­ка, то при разной частоте амплитуда будет разной. Разной при этом будет и диэлектрическая прони­цаемость вещества е. Но показатель преломления связан с диэлектрической проницаемостью соотно­шением п — у/ё, и если е зависит от частоты света, значит, и п будет зависеть от этой частоты.

Следствием дисперсии света является разложе­ние призмой пучка белого света в спектр. Это явле­ние лежит в основе конструкций спектральных ап­паратов (спектрографы, спектроскопы).

Направленное в спектрограф излучение сначала попадаете коллиматор — трубку, в начале которой имеется узкая щель, а в конце — собирающая лин­за. Щель находится в фокальной плоскости линзы, поэтому расходящийся световой пучок, попадая из щели на линзу, выходит из нее параллельным пуч­ком и падает на призму. Из призмы выходят па­раллельные пучки разного цвета, не совпадающие друг с другом по направлению. Они падают на вто­рую линэу, а пройдя через нее — на экран, кото­рый устанавливают в фокальной плоскости второй

линзы. Вторая линза фокусирует на экране целый ряд изображений (вместо одного изображения ще­ли). Каждой частоте (узкому спектральному ин­тервалу) соответствует свое изображение. Все эти изображения вместе и образуют спектр.

Спектроскоп отличается от спектрографа тем, что в нем вместо второй линзы и экрана использу­ют зрительную трубу для визуального наблюдения спектров.

26. СПЕКТРЫ ИЗЛУЧЕНИЯ И ПОГЛОЩЕНИЯ

Спектр излучения — совокупность частот (длин волн), содержащихся в излучении какого-либо ве­щества. Характер спектра излучения определяет­ся как свойствами отдельных излучающих атомов, так и взаимодействием атомов друг с другом.

Твердые тела, жидкости, плотные газы и вы­сокотемпературная плазма дают сплошной спектр, содержащий излучения всех частот. Для получе­ния спектра эти тела нагревают до высокой темпе­ратуры и затем разлагают их излучение в спектр с помощью спектральных аппаратов, на экране кото­рых становится видна сплошная разноцветная по­лоса.

В сплошном спектре излучения у различных тел распределение энергии по частотам отличается. У черных тел зависимость энергии излучения от ча­стоты имеет максимум, положение которого изме­няется с ростом температуры излучающего тела: при повышении температуры этот максимум сме­щается в сторону больших частот.

Атомарные газы дают линейчатый Спектр Излу­чения, в котором присутствуют только некоторые частоты. Для получения такого спектра газ на­гревают до высокой температуры, а затем наблю­дают на экране спектрографа несколько цветных линий — это и есть линейчатый спектр.

Спектр поглощения — совокупность частот, по­глощаемых данным веществом. Спектр поглоще­ния получают, пропуская белый свет сквозь холод­ный, неизлучающий газ. При этом на экране спек­трографа можно наблюдать темные линии на фо­не сплошного спектра. Эти темные линии и есть спектр поглощения.

Исследования показывают, что атомы каждого химического элемента излучают волны строго опре­деленных частот, поэтому линейчатый спектр из­лучения у каждого элемента свой; атомы вещества наиболее активно поглощают свет как раз тех ча­стот, которые они испускают в нагретом состоянии. Эти закономерности лежат в основе спектрального анализа — метода определения химического соста­ва вещества по его спектру.

27. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЗАРЯД

Физическая величина, характеризующая интен­сивность электромагнитных взаимодействий, назы­вается электрическим зарядом.

Любой заряд — как положительный, так и от­рицательный — всегда кратен минимальному эле­ментарному заряду е\ q — пе, где е ss 1,6- 10 Кл, п = ±1;±2;… Это свойство дискретности элек­трического заряда. Носителями элементарного за­ряда являются электроны, протоны и некоторые другие заряженные элементарные частицы.

Электризация тел трением объясняется перехо­дом части электронов с одного тела на другое. При этом первое тело заряжается положительно, а вто­рое — отрицательно. Суммарный же заряд двух тел не изменяется — действует один из фунда­ментальных законов природы — закон сохране­ния электрического заряда: при любых процес­сах, происходящих в замкнутой системе, ее пол­ный электрический заряд остается неизменным, т. е. J2 qi ~ const.

Одноименно заряженные тела (или частицы) от­талкиваются друг от друга, а разноименно заря­женные — притягиваются.

Закон Кулона: Сила, с которой взаимодейству­ют два неподвижных точечных заряда в ваку­уме, прямо пропорциональна произведению моду­лей зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними, т. е.

р – «.МЫ

г к – J,

где h Яй 9 • 109 Н • м2/Кл2. Используя систему единиц СИ, этот коэффициент часто записывают в

виде: k — —, где eq RS 8,85 • 10~12 Кл г — злек-

4тгео Н • м

трическая постоянная.

Электрическая сила, подчиняющаяся закону Кулона и направленная по прямой, соединяющей заряды, называется кулоновской.

Если взаимодействующие заряды находятся в однородном диэлектрике, а не в вакууме, то куло – новская сила уменьшается в е раз (е — диэлектри­ческая проницаемость среды).

Закон Кулона выполняется не только для точеч­ных зарядов, но и для заряженных шаров (рассто­яние измеряют между их центрами).

28. ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ

Электрическое поле — одна из форм проявления электромагнитного. Каждый из взаимодействую­щих зарядов создает в окружающем пространстве свое электромагнитное поле, поле одного заряда действует на другой заряд, и наоборот. Сила, с ко­торой электрическое поле действует на заряд, не

зависит от скорости заряда, поэтому (в отличие от магнитного) электрическое поле действует даже на неподвижные заряды.

Сила, с которой электрическое поле действует

на заряд, всегда пропорциональна величине это-

р

го заряда: F ~ q, поэтому отношение – не зави-

ч

сит от величины заряда и может рассматриваться как характеристика поля. Эту векторную величи­ну называют напряженностью электрического по – _ я

ля: Ё — -. Направление вектора напряженности я

совпадает с направлением силы, действующей на помещенный в данную точку поля положительный заряд.

В случае, когда электрическое поле создается сразу несколькими зарядами, его напряженность вычисляют, исходя из принципа суперпозиции по­лей: напряженность поля, создаваемого нескольки­ми зарядами, равна векторной сумме напряженно – сшей, создаваемых каждым из зарядов в отдельно­сти, т. е.

» Ё1 + Ё% + * • • + Ёп•

VI 7 V2

Если напряженность поля во всех точках про­странства одинакова, поле называют однородным (поле внутри плоского конденсатора), в противном случае — неоднородным (поле точечного заряда).

• Электрическое поле, напряженность которого не изменяется с течением времени, называется стаци­онарным (постоянным). Например, стационарны­ми являются электростатические поля — поля, со­здаваемые неподвижными зарядами.

Поле, работа которого при перемещении заряда по любой замкнутой траектории равна нулю, на­зывают потенциальным. Пример потенциального поля — электростатическое поле.

29. РАЗНОСТЬ ПОТЕНЦИАЛОВ

Электростатическое поле потенциально — его работа по любой замкнутой траектории равна ну­лю. Например, в случае однородного поля напря­женность Е во всех точках одинакова. Сила F, с которой поле действует на заряженную частицу (ее заряд q), будет постоянной: F — qE. Работа поля в данном случае А = Fscosat. Но перемещение 8 = 0, значит, и А — 0.

Второе важное свойство электростатического по­ля: его работа по перемещению заряда не зависит от формы траектории, а определяется только на­чальным и конечным положением заряда. Рассмо­трим перемещение заряженной частицы из точки 1 в точку 2 по траектории «, и затем обратно, но по другой траектории b (рис. 12). Совершаемая при этом работа А – Ai„2 + ^2Ы – 0, поскольку контур замкнутый. Но так как Агы — ~Л\Ь2> то получаем А\а% + (-^162) – 0, а значит, AUtZ – Ахы.

Рис. 12

Электростатическое поле потенциально, и лю бая заряженная частица в нем обладает потенци­альной энергией. Эта энергия пропорциональна за-

w

ряду частицы W ~ а, а значит, отношение — не

Ч

зависит от заряда и может рассматриваться в ка­честве энергетической характеристики поля. Она

w

получила название потенциала: и> = —.

ч

Значение потенциала, как и потенциальной энергии, зависит от выбора нулевого уровня. Ина­че обстоит дело с разностью потенциалов (поэтому именно она и выбрана за характеристику электро­статического поля). Разность потенциалов в двух точках связана с работой, которую необходимо со­вершить для перемещения заряженной частицы из одной точки в другую:

— . w> ~w* = d я’

9 9 Ч

Разность потенциалов называют напряженн­ее U: U = ifii – (р2- Напряжение между двумя точ­ками равно 1 В (вольт), если при переносе заряда 1 Кл из одной точки в – другую совершена работа в 1 Дж.

30. ЭЛЕКТРОЕМКОСТЬ

Электроемкость двух проводников, заряженных соответственно зарядами +q и – q, — это физическая величина, равная отношению заряда одного из про­водников к разности потенциалов между этим про­водником и вторым:

Величина электроемкости характеризует спо­собность двух проводников накапливать электри­ческий заряд. Она не зависит ни от заряда, ни от напряжения, а определяется только геометриче­скими размерами и формой проводников, их взаим­ным расположением и диэлектрической проницае­мостью среды, которая находится между ними.

Измеряют электроемкость в фарадах (Ф). Элек­троемкость равна 1 Ф, если между проводниками с зарядами +1 Кл и -1 Кл разность потенциалов составляет 1 В.

Конденсаторы — специально созданные систе­мы из двух проводников — обладают большой элек­троемкостью. Проводники (обкладки) в конденса­торе разделены слоем диэлектрика, толщина кото­рого мала по сравнению с размерами самих провод­ников. Практически все поле конденсатора сосре­доточено внутри него.

Для зарядки конденсатора его обкладки присо­единяют к полюсам источника постоянного напря­жения. При этом электрическое поле совершает работу по разделению положительных и отрица­тельных зарядов. За счет этой работы конденса­тор, будучи заряженным, обладает некоторой энер­гией, которая определяется его электроемкостью и напряжением между его обкладками:

Сопротивление измеряется в омах (Ом). Если при напряжении в 1 В в проводнике устанавлива­ется ток в 1 А, то сопротивление такого проводника равно 1 Ом.

Сопротивление проводника прямо пропорцио­нально его длине I и обратно пропорционально пло­щади его поперечного сечения S:

R ■

W

си2

Сконцентрированная в поле заряженного кон­денсатора энергия при его разрядке превращается в другие формы энергии: внутреннюю энергию про­водников, световую энергию и т. д.

Рис. 13

На рисунке 13 показано обозначение конденса­тора на электрических схемах.

31. электрический ток в металлах

Ток в металлах представляет собою упорядочен­ное, направленное движение свободных электро­нов, которое накладывается на их беспорядочное тепловое движение при включении электрического поля в проводнике.

R’

R, + й2′ Отсюда согласно закону Ома для участка цепи: V _ и

Ra + R?

При наличии тока через любое поперечное се­чение проводника все время переносится электри­ческий заряд. Отношение заряда ДQ к интервалу времени At, за который он проходит через сечение проводника, называется снлой тока I. Сила тока 1 пропорциональна скорости направленного движе­ния электронов v. Эта скорость приобретается элек­тронами за счет действия электрической силы F со стороны поля Е ив дальнейшем не увеличивается, поскольку электронам приходится преодолевать не­которую тормозящую силу, сталкиваясь с ионами кристаллической решетки.

Поскольку напряженность Е в проводнике про­порциональна напряжению U, можно записать:

откуда видно, что / ~ U.

R1 + Ri

Ra +

Закон Ома для участка цепн: Сила тока в про­воднике прямо пропорциональна приложенному напряжению и обратно пропорциональна сопро­тивлению проводника, т. е.

1 R.

и 1-

Сопротивление проводника R — величина, ха­рактеризующая противодействие проводника уста­новлению в нем электрического тока.

где коэффициент пропорциональности р называет­ся удельным сопротивлением. Удельное сопроти­вление зависит от рода вещества и от температуры (с повышением температуры удельное сопротивле­ние большинства металлов увеличивается), числен­но оно равно сопротивлению проводника единич­ной длины с единичной площадью поперечного се­чения.

Задача на применение закона Ома для участ­ка цепи прн последовательном илн параллельном соединеннн: На схеме (рис. 14) напряжение источ­ника тока U = 200 В, а сопротивления проводников R\ — -60 Ом, i?2 — /?з = 30 Ом. Найти напряжение на сопротивлении R\.

R1

R3

R2

Рис. 14

Решенне: Общее сопротивление всей цепи R складывается из сопротивления R3 и сопротивле­ния R’, эквивалентного сопротивлению параллель­но соединенных проводников R1 и R2:

r, R2

‘-Ч

Ra +

R1 + й2

По закону параллельного соединения напряже­ние на проводнике R1 равно напряжению на про­воднике R2 и равно напряжению на R’, и в то же время по закону последовательного соединения как через сопротивление R3, так и через R’ протекает один и тот же ток. Тогда по закону Ома для участка цепи:

I/, – и’ = 1R> 1 » .

Я» Кг R, + Я2

VR, Ri

Ra(Rt + Ri) * RiRz’

Вычисляем напряжение U\:

200 В GO Ом-30 Ом

■80 В.