Плавление и отвердевание кристаллических  тел и объяснение этих процессов на основе представлений  о дискретном строении вещества. Удельная теплота плавления.

 
 
    Переход вещества из твердого состояния  в жидкое называется плавлением. Обратный процесс называется отвердеванием. Температура, при которой вещество плавится (отвердевает), называется температурой плавления (отвердевания) вещества. Температура плавления и отвердевания для данного вещества при одинаковых условиях одинакова. 
     
     При плавлении (отвердевании) температура вещества не меняется. Однако это не значит, что в процессе плавления к телу не надо подводить энергию. Опыт показывает, что если подача энергии путем теплообмена прекращается, то прекращается и процесс плавления. 
     
     При плавлении подводимая к телу теплота идет на уменьшение связей между частицами вещества, т. е. на разрушение кристаллической решетки. При этом уменьшается энергия взаимодействия между частицами. Небольшая же часть теплоты при плавлении расходуется на совершение работы по изменению объема тела, так как у большинства веществ при плавлении объем возрастает. В процессе плавления к телу подводится некоторое количество теплоты, которая называется теплотой плавления. Теплота плавления пропорциональна массе расплавившегося вещества. Величина А (ламбда) называется удельной теплотой плавления вещества. Удельная теплота плавления показывает, какое количество теплоты необходимо, чтобы расплавить 1 кг данного вещества при температуре плавления. Она измеряется в Дж/кг, кДж/кг. 
    

Задача  на расчет сопротивления  проводника.

Испарение и конденсация  жидкостей и объяснение этих процессов на основе представлений  о дискретном строении вещества. Удельная теплота парообразования.

 
 
    Испарение — это  парообразование, происходящее с поверхности  жидкости. 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. Одновременно с  испарением происходит перенос молекул  из пара в жидкость. Явление превращения  пара в жидкость называется конденсацией. 
     
     Если нет притока энергии к жидкости извне, то испаряющаяся жидкость охлаждается. Конденсация пара сопровождается выделением энергии. 
     
     Скорость испарения жидкости зависит от рода жидкости и от ее температуры, от площади ее поверхности, от движения воздушных масс (ветра) над поверхностью жидкости. 
     
     Кипение — это испарение изнутри и с поверхности жидкости. При нагревании жидкости пузырьки воздуха (он растворен в ней) внутри нее постепенно 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 о В процессе кипения при t = const к жидкости следует подводить энергию путем теплообмена, т. е. подводить теплоту для парообразования (Qn): Qn = rm. Теплота парообразования пропорциональна массе вещества, превратившегося в пар. 
     
     Величина удельная теплота парооб- 
     
     тп 
     
     разования. Она показывает, какое количество теплоты необходимо для превращения 1 кг жидкости в пар при температуре кипения. Ее единица— Дж/кг. 
     
     Наибольшая часть теплоты парообразования расходуется на разрыв связей между частицами, некоторая ее часть идет на работу, совершаемую при расширении пара. 
     
     С ростом атмосферного давления температура кипения жидкости повышается, а удельная теплота парообразования уменьшается.м

Задача  на расчет мощности и работы электрического тока.

Задача  на расчет количества теплоты, выделяемого  электрическим нагревателем.

Электризация  тел. Взаимодействие электрических зарядов. Закон сохранения электрического заряда.

 
 
    Тела, способные после  натирания притягивать  легкие предметы, называют наэлектризованными. Степень электризации тел в результате взаимного трения характеризуется  величиной и знаком электрического заряда, полученного телом. Например, эбонитовая палочка, потертая о  мех, электризуется  отрицательно, а стеклянная палочка, потертая о  шелк, электризуется  положительно. 
     
     Знак заряда тел в результате электризации определяется тем, что одни вещества при трении отдают электроны, а другие их присоединяют. 
     
     В атомах тех веществ, где электрон находится далеко от ядра и слабо с ним связан (например, в стекле), энергия связи электрона с атомом мала. Электрон может легко оторваться от атома. Атом при этом превращается в положительный ион, а вещество (стеклянная палочка) заряжается положительно. 
     
     В других веществах (например, в шелке) ядро атома сильно удерживает электрон. Атом этого вещества может присоединить к себе дополнительный электрон, образуя отрицательный ион. Вещество (шелк) при этом заряжается отрицательно. В результате трения стекло заряжается положительно, а шелк — отрицательно. Иными словами, электрические заряды не создаются и не исчезают, они лишь перераспределяются между контактирующими телами. 
     
     Система тел, которая не взаимодействует с окружающими телами, называется замкнутой или изолированной системой тел. 
     
     Явление электризации тел подчиняется закону сохранения электрического заряда: во всех явлениях электризации тел в замкнутой системе суммарный электрический заряд сохраняется. 
     
     Многочисленные опыты показывают, что тела, имеющие электрические заряды одинакового знака, взаимно отталкиваются, а тела, имеющие заряды противоположного знака, взаимно притягиваются. 
     
     На основе взаимодействия зарядов одинакового знака работают приборы: электроскоп и электрометр, с помощью которых можно обнаружить наличие заряда и определить его знак.

Задача  на отражение света  от плоского зеркала.

Электрическое поле. Действие электрического поля на электрические  заряды.

 
 
    Пространство, окружающее наэлектризованное  тело, отличается от пространства, находящегося вокруг ненаэлектризованных тел. Иначе говоря, с каждым зарядом обязательно связано электрическое поле, которое непосредственно действует с некоторой силой на все остальные заряды. Электрическое поле материально. Оно может быть обнаружено по воздействию на заряженные тела. Это подтверждается следующим (одним из многочисленных) опытом. Если заряженной палочкой прикоснуться к подвешенной на нити гильзе (из металлической фольги), то она оттолкнется. Чем ближе гильза к палочке, тем с большей силой действует на нее электрическое поле палочки. Следовательно, вблизи заряженных тел действие поля сильнее, а при удалении от них поле ослабевает. Электрическое поле исследуют с помощью пробного заряда, находящегося на шарике малых размеров. 
     
     Отношение силы, действующей на пробный заряд, к его величине не зависит от величины пробного заряда и называется напряженностью электростатического поля. Напряженность является силовой характеристикой электрического 
     
     поля: . Направление напряженности совпадает с направлением силы Кулона. Для наглядности электростатическое поле представляют непрерывными линиями напряженности. Число линий напряженности, приходящихся на единицу площади, с удалением от заряда уменьшается, уменьшается и сила, действующая на пробный заряд. Этот вывод находится в полном соответствии с результатами эксперимента, приведенными выше. 
    

Задача  на применение второго  закона Ньютона при  прямолинейном движении.

Постоянный  электрический ток, условия его существования. Сила тока и напряжение.

 
 
    Электрический ток  в металлах. Металл в твердом состоянии  имеет кристаллическое  строение. В узлах  кристаллической  решетки металла  расположены положительные  ионы, а в пространстве между ними движутся свободные электроны. В обычных условиях в соответствии с  законом сохранения заряда металл электрически нейтрален. Если в  металле создать  электрическое поле, то свободные электроны  под действием  электрических сил (притяжения и отталкивания) начнут двигаться упорядоченно, т. е. преимущественно  в одном направлении. Такое движение электронов называется электрическим  током. Скорость движения электронов — до нескольких миллиметров  в секунду, а скорость распространения  электрического поля 300 000 км/с. Поэтому при  создании электрического тока в проводнике все свободные  электроны практически  одновременно придут в упорядоченное  движение. 
     
     Если число электронов, проходящих через поперечное сечение проводника, не изменяется со временем, то такой ток называют постоянным. Для создания постоянного тока в проводнике необходимо в нем все время поддерживать электрическое поле. Электрическое поле в проводниках замкнутой электрической цепи создается и поддерживается с помощью источников постоянного тока. Наиболее широкое применение в практике получили гальванические элементы, аккумуляторы, генераторы, солнечные батареи. 
     
     В итоге условия существования электрического тока таковы: наличие свободных зарядов, источника тока, потребителя и замкнутой электрической цепи. 
     
     Электрический ток возникает не только при упорядоченном движении свободных электронов в металле, но и при упорядоченном движении положительных и отрицательных ионов в растворах электролитов, ионов в газах и т. д. 
     
     Электрический заряд частиц, проходящих через поперечное сечение проводника в 1 с, определяет силу тока в цепи, т. е. 
     
      
     
     Единица силы тока — ампер (А), но используют и кратные единицы: 1 мА = 10~3 А, 1 кА = = 103 А. 
     
     Силу тока в цепи измеряют амперметром. 
     
     Электрический ток в замкнутой цепи совершает работу, которая в первую очередь зависит от источника тока, вернее, от его напряжения. 
     
     Напряжение показывает, какую работу совершает электрическое поле источника при перемещении единичного положительного заряда из начальной точки в конечную:  
     
     Единица напряжения — вольт (В), но используют и кратные единицы: 1 мВ = 10~3 В, 1 кВ = = 103 В. 
     
     Напряжение измеряют вольтметром. 
    

Задача  на применение формул механической работы и мощности при  равномерном движении.

Закон Ома для участка  цепи. Сопротивление  металлического проводника и его зависимость  от размеров и вещества проводника. Удельное сопротивление вещества.

 
 
    Напряжение, сила тока и сопротивление  — физические величины, характеризующие  явления, происходящие в электрических  цепях. Эти величины связаны между  собой. Эту связь  впервые изучил немецкий физик Ом. 
     
     Закон Ома звучит так: сила тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению на этом участке (при заданном сопротивлении) и обратно пропорциональна сопротивлению участка (при заданном напряжении): . Из формулы следует, что . Так как сопротивление данного проводника не зависит ни от напряжения, ни от силы тока, то последнюю формулу надо читать так: сопротивление данного проводника равно отношению напряжения на его концах к силе протекающего по нему тока. 
     
     Причиной сопротивления металлического проводника является взаимодействие электронов при их движении с ионами кристаллической решетки. Отсюда предположение: сопротивление проводника зависит от его длины и площади поперечного сечения, а также от металла, из которого изготовлен проводник. 
     
     На все эти вопросы ответил Ом. Он установил, что сопротивление прямо пропорционально длине проводника, обратно пропорционально площади его поперечного сечения и зависит от вещества проводника. Вещество проводника характеризует удельное сопротивление — это сопротивление проводника из данного вещества длиной 1 м, площадью поперечного сечения 1 мм2. 
     
     Зависимость сопротивления проводника от его размеров и вещества выражают формулой: 
     
    

Задача  на расчет силы давления атмосферы на плоскость.

 
 
    Определите, с какой  силой атмосферный  воздух давит на поверхность  стола размерами 120 х х 50 см2. Нормальное атмосферное давление 760 мм рт. ст. 
     
      
     
    

Магнитное поле. Действие магнитного поля на электрические  заряды.

 
 
    Магнитное поле проявляется  около постоянных магнитов и проводников, по которым идет электрический  ток. Широко распространенным индикатором магнитного поля является магнитная  стрелка (компас). С  помощью этого  индикатора можно  обнаружить, что магниты  разноименными полюсами притягиваются, а  одноименными — отталкиваются. Это взаимодействие описывается по схеме: магнит — поле —  магнит. Иначе говоря, вокруг магнита существует магнитное поле, которое  действует на другие магниты, в частности  на магнитные стрелки  или намагничивающиеся  частицы железа (железные опилки). 
     
     Идентифицировать магнитное поле тока в плоскости, перпендикулярной проводнику, помогают железные опилки и магнитные стрелки. Пространственная ориентация опилок и стрелок изменяется на противоположную (на 180°) при изменении направления тока в проводнике. Это значит, что величина, характеризующая магнитное поле (она называется магнитной индукцией), будет векторной. Линии магнитной индукции для прямого проводника (рис. 36) с током являются концентрическими окружностями с центром на оси проводника. Они замкнуты, т. е. не имеют начала и конца. Магнитное поле с замкнутыми линиями магнитной индукции называется вихревым. 
     
     Вектор магнитной индукции В (см. рис. 36) направлен по касательной к замкнутой линии. Его направление определяют по правилу буравчика: если ввинчивать буравчик по направлению тока в проводнике, то направление скорости вращения конца его рукоятки в данной точке совпадает с направлением вектора магнитной индукции В в этой точке; по правилу правой руки: если охватить проводник правой рукой, направив отогнутый большой палец по направлению тока, то кончики остальных пальцев покажут направление вектора индукции в этой точке. 
     
     Многочисленные опыты свидетельствуют о том, что магнитное поле постоянного магнита действует на проводник с током, т. е. оно действует на 
     
      
     
     упорядоченно движущиеся электрические заряды. На неподвижные заряды магнитное поле не действует. Эти положения подтверждаются опытами: при замыкании электрической цепи (рис. 37) проводник втягивается в область между полюсами магнита, а при смене направления магнитного поля или тока выталкивается из этой области (рис. 38). При отсутствии тока нет взаимодействия проводника и магнита. 
     
     Явление взаимодействия проводника с током с магнитным полем магнита широко используется при конструировании измерительных приборов и электродвигателей. 
     
     Магнитное поле постоянного магнита действует на движущиеся электрические заряды, не связанные с проводником. В катодных трубках, в телевизионных кинескопах пучок свободных электронов движется прямолинейно. 
     
      
     
      
    Задача на применение закона сохранения энергии при свободном падении.

Электромагнитное  поле. Электромагнитные волны и их свойства.

 
 
    Известно, что электрический  ток порождает  магнитное поле (опыт Эрстеда), изменяющееся магнитное поле порождает электрический ток (опыт Фарадея). Имея в виду эти экспериментальные факты, английский физик Дж. Максвелл создал теорию электромагнитных волн. По Максвеллу: переменное магнитное поле порождает вихревое электрическое (явление электромагнитной индукции), а переменное электрическое поле порождает вихревое магнитное (магнитоэлектрическая индукция). В результате в соседних областях пространства возникает единое электромагнитное поле. 
     
     Электромагнитное поле в каждой точке пространства характеризуется напряженностью Е и индукцией В. Возникновение электромагнитной волны можно представить так: в некоторой области пространства возникают колебания электрического заряда, например между контактами электрической цепи проскакивает искра. Это повлечет за собой колебания вектора напряженности Е, т. е. его модуль и направление станут периодически меняться. Согласно теории Максвелла, в этой же области будут происходить колебания вектора магнитной индукции Б. Эти колебания порождают электромагнитные волны, распространяющиеся в пространстве. Моментальный «снимок» электромагнитной волны показан на рисунке 41. 
     
     Теория Максвелла показала, что электромагнитные волны — волны поперечные, их скорость распространения в вакууме примерно равна 300 000 км/с, эта волна несет энергию. 
     
     С помощью искрового разрядника и аналогичного ему приемника немецкий физик Г. Герц получил и зарегистрировал электромагнитные волны, обнаружил их отражение и преломление. Заслуга по практическому использованию электромагнитных волн в радиосвязи принадлежит русскому физику А. С. Попову. 
     
    

Задача  на определение основных параметров гармонического колебательного движения по его графику.

 
 
    По графику, приведенному на рисунке 43, определите амплитуду, период, частоту. 
     
      
     
      
     
     Какие из величин, характеризующих гармонические колебания (амплитуда, период, частота, смещение, скорость, ускорение), являются постоянными и какие — переменными? 
     
     Ответ: А = 10 см; Т = 0,2 с; v = 5 Гц. 
     
     Переменными являются смещение, скорость, ускорение.