Document 718503

Занятие №32
Электризация тел. Закон Кулона.
Закон Кулона: сила электрического взаимодействия двух неподвижных точечных зарядов в
вакууме прямо пропорциональна произведению модулей этих зарядов и обратно
пропорциональна квадрату расстояния между ними.
F k
в СИ:
k
1
q1  q2
r2
40
А закон Кулона имеет вид:
F
q1  q2
40 r 2
 0 =8,85.10-12 Кл2/Н.м2.-называется электрической постоянной.
Если заряды находятся в каком- либо веществе, то закон Кулона имеет вид:
 -диэлектрическая проницаемость среды.
F
q1  q2
40r 2
ЭЛЕМЕНТАРНЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЗАРЯД (е) фундаментальная константа, равная абсолютной
величине наименьшего электрического заряда, которым может обладать наблюдаемая частица:
е = 1,6.10-19 Кл. Электрический заряд любого тела кратен элементарному.
ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ЗАРЯДА – при любых процессах в замкнутой системе ее
полный электрический заряд остается неизменным.
Задача №1. Две тучи, размерами которых для упрощения можно пренебречь, взаимодействуют с
силой 90 кН. Определить заряд одной из туч, если заряд второй тучи 25 Кл, а расстояние между
ними 5 км.
Задача №2. С какой силой взаимодействуют два точечных заряда по 60 нКл каждый, разделённые
слоем слюды толщиной 1 мм? Диэлектрическая проницаемость слюды равна 6. Принять 4πε0=1010
Ф/м.
Домашнее задание. Учить конспект. Прочитать § 8.1. Решить задачу:№682. С какой силой
взаимодействуют два заряда по 10 нКл, находящихся на расстоянии 3 см друг от друга?
Занятие № 33
Электрическое поле. Напряжённость электрического поля.
Графическое изображение полей.
Электрическое поле является, как и другие физические поля, одним из видов материи; оно
существует реально и независимо от наших знаний о нём.
ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ .Электромагнитное поле, проявляющееся через свое воздействие на
заряженные тела (или частицы), независимо от того, движутся они или нет.
Источником электрического поля являются электрические заряды, а также переменное магнитное
поле.
ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОЕ ПОЛЕ-поле, создаваемое неподвижными зарядами. Силовые линии
электростатического поля , либо начинаются на положительных, оканчиваются на отрицательных
зарядах, либо одним своим концом уходят в бесконечность. Силовые линии вихревого
электрического поля замкнуты.

НАПРЯЖЁННОСТЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ (Е)
 F
E
q
Е- напряжённость эл. поля (В/м); F- сила (Н); q- заряд (Кл).
векторная физическая величина, измеряемая отношением силы, действующей на электрический
заряд, к величине этого заряда.
Напряжённость точечного заряда
Е
q
40r 2
q - заряд (Кл); ε0- электрическая постоянная (Ф/м); ε - диэлектрическая проницаемость среды;
r - расстояние до заряда (м).
Единицей напряженности в СИ является ньютон на кулон или вольт на метр (Н/Кл = В/м).
ПРИНЦИП СУПЕРПОЗИЦИИ ПОЛЕЙ– напряженность поля (электрического, магнитного или
гравитационного), создаваемого несколькими источниками,
сумме
  равна

 напряженностей полей,
создаваемых этими источниками по отдельности. Е  Е1  Е2  ...  Еn
Задача №1. На расстоянии 3 см от заряда 3,6 нКл, находящегося в диэлектрике, напряжённость
электростатического поля равна 20 кВ/м. Какова диэлектрическая проницаемость диэлектрика?
Принять 4πε0=10-10 Ф/м.
Задача №2. Найти напряжённость электростатического поля в точке, в которой на заряд 15 нКл
действует сила 6 мкН.
Домашнее задание. Выучить конспект. Решить задачу: №698. В некоторой точке поля на заряд 2
нКл действует сила 0,4 мкН. Найти напряжённость поля в этой точке.
Занятие №34
Работа в электрическом поле. Потенциал, разность потенциалов.
Связь между напряжённостью и разностью потенциалов.
РАБОТА ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО ПОЛЯ – работа, которую совершают электростатические силы
при перемещении заряженной частицы из одной точки поля в другую.
А=Eqd
А – работа (Дж); Е - напряжённость эл. поля (В/м); q - заряд (Кл); d - перемещение (м).
ПОТЕНЦИАЛ электростатического поля (φ) - скалярная физическая величина, равная отношению
потенциальной энергии пробного заряда в поле к величине этого заряда. Работа
W
 п
электростатического поля по любой замкнутой траектории равна нулю.
q
Вводится как энергетическая характеристика поля. Единицей потенциала в СИ является вольт (В).
Разность потенциалов(∆=φ1-φ2)
 
A
q
∆φ- разность потенциалов [В]; А- работа [Дж]; q- заряд [Кл].
Разность потенциалов для электростатического поля совпадает с напряжением. U 
A
 A  Uq
q
ЭКВИПОТЕНЦИАЛЬНАЯ ПОВЕРХНОСТЬ - поверхность, все точки которой имеют один и тот же
потенциал.
Связь напряжённости с разностью потенциалов.
E
1   2
d
Эта формула позволяет:
Вычислить Е через величины, которые можно измерить.
Получить единицу измерения Е [В/м].
Задача №1. В однородном электростатическом поле с напряжённостью 1000 В/м переместили
заряд 25 нКл в направлении линии напряжённости на 2 см. Найти работу перемещения заряда.
Ответ выразить в микроджоулях (мкДж).
Задача №2. Какую работу надо совершить, чтобы перенести положительный заряд 4.10-6 Кл из
точки с потенциалом 10 В в точку с потенциалом 5 В? Ответ выразить в микроджоулях (мкДж).
Домашнее задание. Выучить конспект. Решить задачу: №734. При перемещении заряда между
точками с разностью потенциалов 1 кВ электрическое поле совершило работу 40 мкДж. Чему
равен заряд?
Занятие № 35,36
Проводники и диэлектрики в электрическом поле.
Электроёмкость. Конденсаторы. Энергия электрического поля.
ПРОВОДНИКИ– вещества, содержащие свободные заряженные частицы, то есть частицы,
способные перемещаться по всему объему вещества под действием сколь угодно слабого
электрического поля.
К проводникам относятся: металлы, электролитические жидкости и плазма. Электрическое поле
внутри проводника равно нулю.
ДИЭЛЕКТРИКИ– вещества, не содержащие свободных заряженных частиц.
Диэлектриками при нормальных условиях являются: все газы, многие чистые жидкости (включая
воду), пластмассы, неметаллические кристаллы.
Существуют два вида диэлектриков: полярные и неполярные (они различаются строением
молекул). Поляризованный диэлектрик сам создаёт эл. поле. Это поле ослабляет внутри
диэлектрика внешнее эл. поле.
ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЁМКОСТЬ конденсатора (С) – скалярная физическая величина, равная
отношению заряда конденсатора к разности потенциалов между его обкладками. Единицей
электроемкости в СИ является фарад (Ф). С  q
U
С- электроёмкость [Ф]; q- заряд [Кл]; U- напряжение [В].
Электроёмкость плоского конденсатора
C
 0 S
d
ε0 -электрическая постоянная (Ф/м); ε -диэлектрическая проницаемость среды; S- площадь одной
из пластин (м2); d- расстояние между пластинами (м).
Виды конденсаторов: Бумажные (обкладки: две ленты тонкой металлической фольги, между
ними бумажная лента, пропитанная парафином). Слюдяные ( листки станиоля прокладываются
слюдой), могут работать при напряжениях от сотен до тысяч вольт. Керамические (обкладки в
виде слоя серебра, нанесённого на поверхность керамики и защищена слоем лака). Широкое
распространение получили электролитические конденсаторы.
Задача №1. Антенны нередко электризуются под действием ветра с пылью или сухим снегом.
Определите потенциал, до которого зарядилась антенна, если её электроёмкость 200 пФ, а заряд
10-9 Кл.
Задача №2. Какова электроёмкость проводника, если при сообщении заряда 0,2 нКл его
потенциал стал равным 40 В? Ответ выразить в пикофарадах (пФ)
Домашнее задание. Выучить конспект. Решить задачу:№754. Какова ёмкость конденсатора, если
при его зарядке до напряжения 1,4 кВ он получает заряд 28 нКл?
Занятие №38,39
Закон Ома для участка цепи. Сопротивление. Соединение
проводников.
ЗАКОН ОМА для участка цепи – сила тока на участке цепи равна отношению напряжения на его
U
концах к сопротивлению этого участка.
I
R
I- сила тока [А]; U- напряжение [В]; R- сопротивление [Ом].
СИЛА ТОКА ( I ) – скалярная физическая величина, равная отношению заряда, переносимого
через сечение проводника за малый промежуток времени, к этому промежутку времени.
I
I- сила тока [А]; q-заряд [Кл]; t- время [с].
q
t
СОПРОТИВЛЕНИЕ электрическое (R) – скалярная физическая величина, характеризующая
противодействие проводника электрическому току.
Из закона Ома для участка цепи следует, что при одном и том же напряжении в проводнике с
большим сопротивлением течет меньший ток. R   l
S
R - сопротивление [Ом]; ρ - удельное сопротивление [Ом . м]; l - длина проводника [м]; S площадь поперечного сечения проводника [м2].
УДЕЛЬНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ – скалярная физическая величина, численно равная сопротивлению
цилиндрического проводника единичной длины и единичной площади поперечного сечения.
Единицей удельного сопротивления в СИ является Ом - метр (Ом·м).
Последовательное соединение проводников
R0  R1  R2
I 0  I1  I 2
U 0  U1  U 2
Параллельное соединение проводников
1
1
1
 
R 0 R1 R2
I 0  I1  I 2
U 0  U1  U 2
Задача №1. Два резистора сопротивлениями 12 и 8 Ом соединены параллельно. Найти общее
сопротивление этой цепи.
Задача №2. Чему равно сопротивление участка цепи, если при силе тока 4 мА напряжение на
участке равно 2 кВ? Ответ выразить в килоомах (кОм).
Домашнее задание. Выучить конспект. Прочитать: §§ 9.1,9.2 (стр.178-181). Решить задачу: №780.
Можно ли включить в сеть напряжением 220 В реостат, на котором написано: а) 30 Ом, 5 А; б)
2000 Ом, 0,2 А?
Занятие №42
Виды источников. ЭДС – источника. Закон Ома для полной цепи.
ЭЛЕКТРОДВИЖУЩАЯ СИЛА (ЭДС) – скалярная физическая величина, равная отношению работы,
совершаемой сторонними силами при перемещении заряда вдоль контура, к величине этого
заряда.
ε- (ЭДС) электродвижущая сила (В); Аст- работа сторонних сил (Дж); q- заряд (Кл).
ЭДС является величиной, характеризующей лишь свойства самого источника тока. Единицей ЭДС в
СИ является вольт (В).
ИСТОЧНИК ТОКА – в широком смысле: любое устройство, обеспечивающее длительное
движение носителей тока в проводниках.
Виды источников: механические источники тока ( динамо-машина); химические – устройства,
преобразующие энергию химических (окислительно-восстановительных) реакций в
электрическую энергию (к химическим источникам тока относятся гальванические элементы и
аккумуляторы); электромагнитные (индукционные генераторы); солнечные батареи.
ЗАКОН ОМА для полной (замкнутой) цепи – сила тока в замкнутой цепи равна отношению ЭДС
цепи к ее полному сопротивлению, равному сумме внешнего сопротивления и внутреннего
сопротивления источника тока.

I
Rr
I- сила тока (А); ε- ЭДС (В); R- внешнее сопротивление цепи (Ом); r- внутреннее сопротивление
источника(Ом).
Сила тока короткого замыкания
R 0
I к. з. 

r
Задача №1. ЭДС аккумулятора 2 В напряжение на внешнем участке цепи 1,8 В при токе в цепи 2 А.
Определите внутреннее сопротивление аккумулятора.
Задача №2. Электрическая цепь состоит из источника тока с ЭДС 7,2 В и потребителя
сопротивлением 2 Ом. Чему равна сила тока в цепи, если внутреннее сопротивление источника
1 Ом.
Домашнее задание. Выучить конспект. Решить задачу: № 815. К источнику с ЭДС 12 В и
внутренним сопротивлением 1 Ом подключён реостат, сопротивление которого 5 Ом. Найти силу
тока в цепи и напряжение на зажимах источника.
Занятие № 44
Работа и мощность тока. Закон Джоуля – Ленца.
РАБОТА ТОКА – работа, которую совершает электрическое поле при прохождении тока по цепи.
A  IUt
А- работа тока (Дж); I-сила тока (А); U- напряжение (В); t- время (с).
Используя закон Ома для участка цепи можно получить ещё два выражения этой работы:
A  I 2 Rt 
U2
t
R
МОЩНОСТЬ ТОКА (P) – скалярная физическая величина, равная отношению работы тока ко
A
времени, за которое она была совершена.
P
t
Р- мощность тока (Вт); А- работа тока (Дж); t- время (с).
P  UI
P - мощность тока (Вт); U - напряжение (В); I - сила тока (А).
Используя закон Ома для участка цепи можно получить ещё два выражения мощности:
P  I 2R 
U2
R
ЗАКОН ДЖОУЛЯ –ЛЕНЦА – количество теплоты, выделяемое проводником с током, равно
произведению квадрата силы тока, сопротивления проводника и времени прохождения по нему
тока.
Q  I 2Rt
Задача №1. За какое время электрический ток на участке цепи совершит работу 16 Дж, если
напряжение на этом участке 2,5 В, а сила тока 0,2 А?
Задача №2. Сколько теплоты выделится в проводнике сопротивлением 3 кОм при протекании по
нему тока 70 мА в течение 10с?
Домашнее задание. Выучить конспект. Сделать индивидуальное расчётное задание (рассчитать
стоимость электроэнергии, потреблённой вашей семьёй за неделю). Прочитать § 9.2 (стр.184186)Решить задачу: №806. Объяснить, почему при последовательном включении двух ламп
мощностью 40 и 100 Вт первая горит значительно ярче второй.
Занятие №46,47
Взаимодействие токов. Магнитная индукция. Магнитное поле
Земли. Сила Ампера.
МАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ - это силовая характеристика магнитного поля.
Вектор магнитной индукции направлен всегда так, как сориентирована свободно вращающаяся
магнитная стрелка в магнитном поле.
Единица измерения магнитной индукции в системе СИ является тесла (Тл).
ЛИНИИ МАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ - это линии, касательными к которой в любой её точке является
вектор магнитной индукции.
Для определения направления линий магнитной индукции вводится правило буравчика: если
направление движения буравчика совпадает с направлением тока в проводнике, то
направление движения ручки совпадает с направлением вектора магнитной индукции.
СИЛА АМПЕРА – сила, с которой магнитное поле действует на помещенный в него проводник с
током.
FA  BIl sin 
FA-сила Ампера (Н);
В- магнитная индукция (Тл);
I- сила тока (А);
∆l- длина проводника (м);
α- угол между В и I.
Направление силы Ампера находится по правилу левой руки: линии магнитной индукции
должны входить в ладонь, четыре вытянутых пальца направлены по току, тогда
отогнутый на 900 большой палец покажет направление силы Ампера.
Задача №1. Определите величину силы, выталкивающей прямолинейный проводник из
магнитного поля, если магнитная индукция поля 1,3 Тл, длина проводника 20 см, ток в нём 10 А, а
угол между направлениями проводника и вектора индукции равен 900.
Задача №2.ьОпределить силу, действующую при силе тока 100 А на проводник длиной 0,5 м, если
он находится в магнитном поле, вектор индукции которого перпендикулярен току, а значение её
равно 0,6 Тл.
Домашнее задание. Выучить конспект. Прочитать: §§ 11,1; 11.2. Решить задачу: № 841.
С какой силой действует магнитное поле индукцией 10 мТл на проводник, в котором сила тока
50 А, если длина активной части проводника 0,1 м? Линии индукции поля и ток взаимно
перпендикулярны.
Занятие №48
Сила Лоренца.
СИЛА ЛОРЕНЦА – сила, с которой магнитное поле действует на движущуюся в нем заряженную
частицу.
Сила Лоренца всегда перпендикулярна направлению движения частицы и вектору магнитной
индукции.
Fл  qB sin 
Fл- сила Лоренца (Н);
q-заряд (Кл);
υ-скорость частицы (м/с);
В-индукция магнитного поля(Тл);
α- угол между υ и В.
Направление силы Лоренца определяют по правилу левой руки: если левую руку расположить
так, чтобы вектор магнитной индукции В входил в ладонь, а четыре пальца были
направлены по движению положительного заряда, то отогнутый на 90º большой палец
покажет направление силы Лоренца.
Применение: В масс- спектрографах, циклотронах, (современный циклотрон используемый для
лучевой терапии), кинескопах, электронных микроскопах, для удержания горячей плазмы в
термоядерном реакторе, В ТОКАМАКе ( устройство для осуществления реакции термоядерного
синтеза), МГД- генераторе (МГД- магнитогазодинамический генератор).
Задача №1. Электрон движется в магнитном поле с индукцией 45 мТл со скоростью 1,2 км/с
перпендикулярно линиям индукции поля. Найти величину (модуль) центростремительного
ускорения электрона.
Задача №2. Электрон движется в вакууме в однородном магнитном поле с индукцией 6 мТл со
скоростью 5 Мм/с перпендикулярно линиям индукции. Определить силу, действующую на
электрон.
Домашнее задание. Выучить конспект. Прочитать §11.3. Решить задачу: №847.
Какая сила действует на протон, движущийся со скоростью 10 Мм/с в магнитном поле
индукцией 0,2 Тл перпендикулярно линиям индукции?
Занятие №49
Магнитный поток. Магнитные свойства вещества. Магнитосфера и
радиационные пояса Земли.
МАГНИТНЫЙ ПОТОК (Ф) – скалярная физическая величина, равная произведению модуля
индукции В этого поля, площади S плоской поверхности, через которую рассматривается данный
поток, и косинуса угла между направлениями индукции и нормали к данной поверхности.
Единицей магнитного потока в СИ является вебер (Вб).
Ф  ВS cos

Ф- магнитный поток через контур (Вб); В- магнитная индукция (Тл); S- площадь контура (м2); αугол между В и нормалью (перпендикуляром) к S.
Максимальный магнитный поток, когда α=0 и Ф=0, когда α=900.
МАГНИТНАЯ ПРОНИЦАЕМОСТЬ (μ) – физическая величина, характеризующая магнитные свойства
вещества и зависящая от рода этого вещества и его состояния. Она равна отношению индукции
магнитного поля, возникшего в среде из этого материала, к индукции этого же поля в вакууме.

В
В0
μ -магнитная проницаемость среды; В- магнитная индукция в данной среде (Тл); В0магнитная индукция в вакууме (Тл).
ФЕРРОМАГНЕТИКИ – вещества, у которых магнитная проницаемость μ>> 1. Это – железо, никель,
кобальт, множество их сплавов, а также редкоземельные элементы. При возрастании
температуры намагниченность ферромагнетиков уменьшается, они теряют свои ферромагнитные
свойства и превращаются в парамагнитные вещества. Для каждого ферромагнитного материала
есть своя температура перехода, называемая точкой Кюри; так, например, для Fe – 1043 К, Со –
1393 К, Ni – 631 К.
ПАРАМАГНЕТИКИ – слабомагнитные вещества, магнитная проницаемость которых чуть больше
единицы: μ> 1Парамагнетиками являются : азот, кислород, алюминий, эбонит, платина, олово,
титан и др.
ДИАМАГНЕТИКИ – слабомагнитные вещества, магнитная проницаемость которых чуть меньше
единицы: μ < 1. Диамагнетиками являются: вода (μ = 0,999991), медь (μ= 0,9999897), золото
(μ= 0,999961), этиловый спирт (μ= 0,9999927) и др.
МАГНИТОСФЕРА Земли – это область околопланетного пространства, физические свойства
которой определяются магнитным полем планеты и его взаимодействием с потоками заряженных
частиц космического происхождения (с солнечным ветром).
Задача №1. Контур площадью 100 см2 находится в однородном магнитном поле с индукцией 20
Тл. Чему равен магнитный поток, пронизывающий контур, если плоскость контура
перпендикулярна вектору индукции?
Домашнее задание. Выучить конспект. Прочитать § 11.4. Решить задачу: №837. Магнитный поток
внутри контура, площадь поперечного сечения которого 60 см2, равен 0,3 мВб. Найти индукцию
магнитного поля внутри контура. Поле считать однородным и перпендикулярным плоскости
проводника.
Занятие №50,51
Электрический ток в полупроводниках.
Собственная и примесная проводимость. Применение
полупроводников.
Проводники- вещества, электрическая проводимость которых занимает промежуточное место между
проводимостью металлов и диэлектриков.
К полупроводникам относятся большинство веществ, составляющих примерно 4/5 объёма земной коры.
Это ряд элементов, большинство минералов, различные окислы, сульфиды, теллуриды и др. хим.
соединения. Характерной особенностью полупроводников, отличающей их от металлов, является резкое
убывание удельного сопротивления с ростом температуры.
СОБСТВЕННАЯ ПРОВОДИМОСТЬ полупроводников– проводимость полупроводников, не содержащих
примесей. Обычно невелика, обусловлена наличием в полупроводнике свободных электронов и дырок.
ПРИМЕСНАЯ ПРОВОДИМОСТЬ полупроводников – проводимость обусловлена внесением в их
кристаллические решетки примесей (атомов посторонних химических элементов). При наличии таких
примесей число носителей тока в полупроводнике резко возрастает, и он приобретает либо
преимущественно электронную проводимость (в случае донорной примеси), либо преимущественно
дырочную проводимость (в случае акцепторной примеси). В первом случае полупроводник называют
полупроводником n-типа, во втором – полупроводником p-типа.
ДОНОРНАЯ ПРИМЕСЬ – атомы элементов V группы (P, As, Sb) в полупроводниках IV группы (Ge, Si). Из пяти
валентных электронов у атомов донорной примеси четыре участвуют в создании ковалентной связи с
соседними атомами полупроводника, а пятый, будучи слабо связанным с атомом примеси, легко его
покидает и становится свободным.
АКЦЕПТОРНАЯ ПРИМЕСЬ – примесь в полупроводнике, приводящая к возникновению в нем
преимущественно дырочной проводимости. Пример акцепторной примеси – атомы элементов III группы (B,
Al, Ga, In) в полупроводниках IV группы (Ge, Si).
ЭЛЕКТРОННО-ДЫРОЧНЫЙ ПЕРЕХОД (p–n-переход) – область полупроводника, в которой происходит смена
электронной проводимости на дырочную. Возникает в месте контакта p- и n-областей полупроводника.
Использование полупроводниковых приборов: полупороводниковые диоды, термореле (может быть
использовано для сигнализации о том, что в электропечи достигнута заданная t; тепловой пожарный датчик
с термореле 68 – 72 градуса), термисторы (используются для создания очень чувствительных термометров,
размеры: несколько мм или даже доли его, для измерения t небольших участков человеческого тела,
листьев растений и т.д).
Задача №1. Как объяснить, почему уменьшается удельное сопротивление полупроводников с повышением
температуры?
Задача №2. Пользуясь таблицей Д.И. Менделеева, назовите элементы, подходящие для примеси к
германиевому полупроводнику, чтобы он обладал: а) электронной проводимостью? б) дырочной
проводимостью? Какая валентность должна быть у примеси в обоих случаях?
Домашнее задание. Выучить конспект. Прочитать §10.5. Решить задачу:№873. Для получения примесной
проводимости нужного типа в полупроводниковой технике часто применяют фосфор, галлий, мышьяк,
индий, сурьму. Какие из этих элементов можно ввести в качестве примеси в германий, чтобы получить
электронную проводимость?
Занятие №52
Электрический ток в вакууме. Электронно-лучевая трубка.
Вакуум становится проводящей средой только при внесении в него свободных носителей заряда,
например при термоэлектронной эмиссии.
ТЕРМОЭЛЕКТРОННАЯ ЭМИССИЯ – испускание электронов нагретыми телами (твердыми, реже –
жидкими). Заметная термоэлектронная эмиссия наблюдается металлов с температурой 1100–
1200 К.
Вакуумный диод. Электрический ток в вакууме возможен в электронных лампах.
Электронная лампа - это устройство, в котором применяется явление термоэлектронной эмиссии.
Вольт- амперная характеристика вакуумного диода. При малых напряжениях на аноде не все
электроны, испускаемые катодом, достигают анода, и ток небольшой. При больших напряжениях
ток достигает насыщения, т.е. максимального значения. Т.е. все образовавшиеся электроны
достигают анода.
По сравнению с полупроводниковыми диодами в электровакуумных диодах отсутствует обратный
ток, и они выдерживают более высокие напряжения. Способны кратковременно выдерживать
большие перегрузки (полупроводниковые «выгорают» сразу). Стойки к ионизирующим
излучениям. Однако они обладают гораздо большими размерами и меньшим КПД.
ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВАЯ ТРУБКА - электровакуумный прибор, предназначенный для
преобразования электрических сигналов в видимое изображение.
Для управления перемещением электронного луча по экрану используют вертикально и
горизонтально отклоняющие пластины. Под действием изменяющихся электрических полей,
созданных внутри каждой пары отклоняющих пластин, электронный луч «рисует» на экране
определенную фигуру.
Домашнее задание. Выучить конспект. Прочитать: §10.4. Обозначить составные части электроннолучевой трубки.
Занятие № 53
Электрический ток в электролитах. Законы Фарадея. Применение
электролиза.
Хорошими проводниками электрического тока являются расплавленные металлы и соли, а также растворы
кислот, солей и щелочей, называемые электролитами.
Под действием растворителя (воды) происходит распад молекул растворённого вещества на заряженные
ионы и появляются подвижные заряды, необходимые для протекания электрического тока. Такой процесс
называют электролитической диссоциацией.
ЭЛЕКТРОЛИЗ – процесс выделения на электродах веществ, входящих в состав электролита, при
прохождении через него электрического тока.
Первый закон Фарадея: – масса m вещества, выделившегося на электроде при прохождении через
электролит постоянного тока силой I, пропорциональна силе тока и времени протекания тока:
m=kIt
Второй закон Фарадея: Электрохимический эквивалент вещества пропорционален отношению молярной
M
массы к валентности:
k
N A ne
Коэффициент k численно равен массе вещества в килограммах, выделяемой при прохождении через
электролит 1 кулона электричества.
Значит электрохимические эквиваленты неодинаковы не только для различных веществ, но и для одного и
того же вещества в разных соединениях, в которых оно обладает различной валентностью.
Применение электролиза. Никелирование, хромирование (а также: кадмий, платина, золото, серебро).
Рафинирование меди и др. (анод: толстые листы неочищенной меди; катод: тонкие листы чистой меди,
анод растворяется, примеси - в осадок). Электролитическая полировка. Плотность тока на выступах
больше, чем на впадинах. Поэтому из впадин металл будет переходить в раствор с меньшей скоростью.
Электрометаллургия. Для получения алюминия, натрия, магния, бериллия и др. Между дном ванны и
угольными электродами- электрическая дуга (T>2500 К). Руда плавится, через неё пропускают ток и дне
оседают молекулы металла. Расплавленный металл стекает по наклонному дну ванны в специальные
ковши. Гальванопластика. Абсолютно точные рельефные копии предметов: монет, медалей, ювелирных
украшений и т.д. (слепок из пластичного материала, например из воска, покрывают тонким слоем
электропроводного вещества и помещают в электролитическую ванну в качестве катода).
Задача №1. Определить массу никеля, которая выделится за 1 ч 40 мин из раствора сернокислого никеля
при силе тока 2 А.
Задача №2.Через раствор медного купороса в гальванической ванне прошёл заряд 2 .104 Кл. сколько меди
выделилось на электроде?
Домашнее задание. Выучить конспект. Прочитать §10.2. Решить задачу: № 896. При электролитическом
способе получения алюминия используются ванны, работающие под напряжением 5 В при силе тока 40 кА.
Сколько времени потребуется для получения 1 т алюминия и каков при этом расход энергии?
Занятие №54
Электрический ток в газах. Несамостоятельный и самостоятельный
разряды.
В обычных условиях электропроводность газов ничтожна. Но есть способы, которые позволяют заметно
повысить электропроводность газа. Воздух, как и другие газы, можно сделать электропроводным при
воздействии на него ультрафиолетового, рентгеновского и радиоактивного излучения. Для отрыва
электрона от атома необходима определённая энергия, называемая энергией ионизации. Она различна
для различных атомов.
ГАЗОВЫЙ РАЗРЯД – прохождение электрического тока через газ, сопровождающееся различными
оптическими, электрическими и тепловыми явлениями.
НЕСАМОСТОЯТЕЛЬНЫЙ РАЗРЯД – газовый разряд, существующий при заданном напряжении лишь при
наличии внешнего ионизатора.
САМОСТОЯТЕЛЬНЫЙ РАЗРЯД – газовый разряд, не требующий для своего поддержания действия внешнего
ионизатора. Самостоятельный разряд возникает при достаточно высоком напряжении на электродах, когда
начавшийся разряд создает необходимые для его поддержания ионы и электроны.
Переход несамостоятельного разряда в самостоятельный (вольт- амперная характеристика)
І- несамостоятельный разряд, ІІ- несамост. лавинный разряд, ІІІ- самостоятельный разряд
Разновидности самостоятельного разряда при атмосферном давлении.
ИСКРОВОЙ РАЗРЯД – газовый разряд, характерной особенностью которого является быстрое прекращение
тока после электрического пробоя разрядного промежутка. Наблюдается в виде искры. В природных
условиях представляет собой молнию. Искровой разряд возникает обычно при давлениях порядка
атмосферного, но при достаточно высоком электрическом напряжении.
ДУГОВОЙ РАЗРЯД. Электрическая дуга – самостоятельный газовый разряд, возникающий между
электродами после их раздвижения и представляющий собой ярко светящийся изогнутый плазменный
шнур. Электросварка металлов, электроплавильные печи, прожекторы.
КОРОННЫЙ РАЗРЯД – высоковольтный самостоятельный газовый разряд при атмосферном давлении,
возникающий в резко неоднородном электрическом поле вблизи электродов с большой кривизной
поверхности (острия, провода). Имеет вид светящегося ореола – «короны». Коронный разряд используют
для очистки газов от пыли и других загрязнений, для диагностики состояния конструкций.
ТЛЕЮЩИЙ РАЗРЯД - самостоятельный газовый разряд, происходящий при низкой температуре катода и
пониженном (по сравнению с атмосферным) давлении газа. Тлеющий разряд используют как источник
света в люминесцентных лампах И плазменных экранах.
ПЛАЗМА– частично или полностью ионизованный газ, в котором плотности положительных и
отрицательных зарядов практически одинаковы. Носителями заряда в плазме являются электроны и
ионы, образовавшиеся в результате ионизации газа. Отношение числа ионизованных атомов к полному их
числу в единице объема плазмы называют степенью ионизации плазмы.
Домашнее задание. Выучить конспект. Прочитать §§10.3,10.4.
Занятие №55
Явление электромагнитной индукции. Опыт Фарадея. Правило
Ленца.
При движении проводника в постоянном магнитном поле, на заряды действует сила Лоренца.
Причём для положительных и отрицательных зарядов она направлена в противоположные
стороны.
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ (лат. inductio – наведение) – явление порождения вихревого
электрического поля переменным магнитным полем.
Если внести в переменное магнитное поле замкнутый проводник, то в нем появится
электрический ток. Появление этого тока называют индукцией тока, а сам ток – индукционным.
ЗАКОН ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ (в формулировке Максвелла). ЭДС индукции,
возникающей в контуре, прямо пропорциональна скорости изменения магнитного потока через
любую поверхность, опирающуюся на данный контур.
 
Ф
t
ε- ЭДС индукции (В); Ф- магнитный поток (Вб); t- время (с).
ПРАВИЛО ЛЕНЦА – правило для определения направления индукционного тока: при движении
проводника в магнитном поле возникает индукционный ток такого направления, при котором
действующие на проводник силы противодействуют перемещению проводника, т. е. причине,
вызвавшей индукционный ток.
Домашнее задание. Выучить конспект. Прочитать §11.5 (стр.228-232). Решить задачу: №921. За 5
мс магнитный поток, пронизывающий контур, убывает с 9 до 4 мВб. Найти ЭДС индукции в
контуре.
Занятие№56
Самоиндукция. Индуктивность. Энергия магнитного поля.
ИНДУКТИВНОСТЬ (L) – скалярная физическая величина, являющаяся коэффициентом
пропорциональности между магнитным потоком, пронизывающим некоторый проводящий
контур, и силой тока в этом контуре.
Единицей индуктивности в СИ является генри (Гн). Индуктивность катушки зависит от размеров и
формы витков и наличия в ней сердечника.
Ф  LI
Ф- магнитный поток (Вб); L - индуктивность (Гн); I- сила тока (А).
САМОИНДУКЦИЯ– возникновение вихревого электрического поля в проводящем контуре при
изменении силы тока в нем; частный случай электромагнитной индукции.
За счёт явления самоиндукции в электрической цепи с источником ЭДС при замыкании цепи ток
устанавливается не мгновенно, а через какое-то время. Аналогичные процессы происходят и при
размыкании цепи, при этом величина ЭДС самоиндукции может значительно превышать ЭДС
источника.
Применение катушек индуктивности.
Применяется в качестве реактивного сопротивления для люминесцентных ламп. Катушки
индуктивности (совместно с конденсаторами и/или резисторами) используются для построения
различных цепей. ушки индуктивности используются в импульсных стабилизаторах как элемент,
накапливающий энергию и преобразующий уровни напряжения. Две и более индуктивно
связанные катушки образуют трансформатор. Катушки используются также в качестве
электромагнитов. Катушки применяются в качестве источника энергии для возбуждения
индуктивно-связанной плазмы. Для радиосвязи - излучение и приём электромагнитных волн
(магнитная антенна, кольцевая антенна).
ЭНЕРГИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ– физическая величина, равная половине произведения
индуктивности проводника, создающего магнитное поле, на квадрат силы тока в этом
2
проводнике.
W
LI
2
W- энергия магнитного поля (Дж); L- индуктивность (Гн); I- сила тока (А).
Задача №1. Чему равен магнитный поток через контур индуктивностью 40 мГн при силе тока в
нём 20 А?
Задача №2. Какова индуктивность катушки, если при токе 5 А в ней существует магнитный поток
50 мВб? Ответ выразить в миллигенри (мГн).
Домашнее задание. Выучить конспект. Прочитать § 11.5 (стр.233-235). Решить задачу: № 932.
Какой магнитный поток возникает в контуре индуктивностью 0,2 мГн при силе тока 10 А?