Stretnutie sa blíži a je čas, aby sme prešli od teórie k praxi. Cez víkend sme si sadli a pomysleli si, že veľa študentov by chcelo mať po ruke výber základných fyzikálnych vzorcov. Suché vzorce s vysvetlením: stručné, výstižné, nič zbytočné. Veľmi užitočná vec pri riešení problémov, viete. Áno, a na skúške, kedy presne to, čo sa deň predtým najbrutálnejšie učilo naspamäť, takýto výber poslúži na výbornú.
Väčšina problémov je zvyčajne priradená k trom najobľúbenejším oblastiam fyziky. Toto mechanika, termodynamika a Molekulárna fyzika, elektriny... Vezmime si ich!
Základné vzorce vo fyzike - dynamika, kinematika, statika
Začnime tým najjednoduchším. Starý dobrý obľúbený rovný a stabilný pohyb.
Kinematické vzorce:
Samozrejme nezabudnime na pohyb v kruhu a potom prejdime k dynamike a Newtonovým zákonom.
Po dynamike prichádza na rad úvaha o podmienkach rovnováhy telies a kvapalín, t.j. statika a hydrostatika
Teraz dáme základné vzorce na tému „Práca a energia“. Kde sme bez nich!
Základné vzorce molekulovej fyziky a termodynamiky
Dokončime časť mechaniky vzorcami pre vibrácie a vlny a prejdime k molekulovej fyzike a termodynamike.
Účinnosť, Gay-Lussacov zákon, Clapeyron-Mendelejevova rovnica - všetky tieto krásne vzorce sú zhromaždené nižšie.
Mimochodom! Teraz je tu zľava pre všetkých našich čitateľov. 10% na .
Základné fyzikálne vzorce: elektrina
Je čas prejsť na elektrinu, hoci termodynamika ju miluje menej. Začíname s elektrostatikou.
A pod bubnom skončíme so vzorcami pre Ohmov zákon, elektromagnetickú indukciu a elektromagnetické oscilácie.
To je všetko. Samozrejme, dala by sa vychovať celá hora vzorcov, ale toto je zbytočné. Keď je príliš veľa vzorcov, môžete sa ľahko zmiasť a potom úplne roztopiť mozog. Dúfame, že náš cheat pre základné fyzikálne vzorce vám pomôže vyriešiť vaše obľúbené problémy rýchlejšie a efektívnejšie. A ak chcete niečo objasniť alebo ste nenašli požadovaný vzorec: opýtajte sa odborníkov študentská služba... Naši autori majú v hlave stovky vzorcov a lámu problémy ako orechy. Kontaktujte nás a čoskoro bude pre vás akákoľvek úloha príliš náročná.
Investovanie do vedomostí vždy prináša najvyššie výnosy.
Benjamin Franklin
SKÚŠKA KVALITATÍVNYCH PROBLÉMOV VO FYZIKE
ELEKTRINA
Dávam do pozornosti čitateľov 50 kvalitných fyzikálnych problémov na tému: "Elektrina" a tiež pár zaujímavých faktov...
Atmosférická elektrina:
Blesk nad vybuchujúcou sopkou.
Biologická elektrina:
Elektrická ryba.
Fyzika a vojenská technika:
Galvanická nárazová baňa.
A podľa tradície ... trochu maľovania :-)
Úlohy sú podmienene rozdelené do troch skupín:
1) elektrizujúce telesá;
2) Vodiče a dielektrika. Elektrina;
3) .
Benjamin Franklin(17.01.1706–17.04.1790) - politik, diplomat, vedec, vynálezca, novinár, vydavateľ. Prvý Američan, ktorý sa stal zahraničným členom Ruskej akadémie vied.
Benjamin Franklin pomenovaný jeden typ náboja pozitívne"+" A ten druhý negatívne"-"; vysvetlil princíp fungovania leidenská nádoba keď sa zistilo, že hlavnú úlohu v ňom zohráva dielektrikum oddeľujúce vodivé dosky; zistil totožnosť atmosférickej a trecej elektriny a predložil dôkaz elektrická povaha blesku; zistili, že kovové body spojené so zemou odstraňujú elektrické náboje z nabitých telies aj bez kontaktu s nimi a navrhli v roku 1752 projekt bleskozvodu.
Predložte nápad elektrický motor a demonštroval „elektrické koleso“ otáčajúce sa pod vplyvom elektrostatických síl; prvýkrát aplikovaný elektrická iskra za výbuch strelného prachu...
Dávid Martin(David Martin; 01.04.1737–30.12.1797) - britský maliar, grafik.
Elektrizujúce telesá
Problém číslo 1
Prečo medzi remeňom a kladkou, na ktorej je nasadený, z času na čas prebehne iskra?
Problém číslo 2
Prečo by mali byť hnacie remene ošetrené antistatickou (vodivou) pastou a remenice uzemnené vo výbušnom prostredí?
Problém číslo 3
Môže byť v remeňovom pohone elektrifikovaný iba remeň a remenica zostane nenabitá? prečo? Zvážte, že kladka nie je uzemnená.
Problém číslo 4
V textilných továrňach nie je nezvyčajné, že sa nite prilepia na hrebene mykacích strojov, zamotajú sa a trhajú. Na boj proti tomuto javu sa v dielňach umelo vytvára vysoká vlhkosť. Vysvetlite fyzikálnu podstatu tohto opatrenia.
Problém číslo 5
Prečo sa dve opačne nabité loptičky zavesené na šnúrach k sebe priťahujú, no po kontakte sa okamžite odpudzujú?
ATMOSFÉRICKÁ ELEKTRINA
Blesk nad vybuchujúcou sopkou
Blesk nad erupciou sopky je spôsobený seizmologické procesy a procesy prebiehajúce v oblakoch počas obyčajných búrok. Elektrické náboje môžu vzniknúť v dôsledku piezoelektrických, triboelektrických a podobných javov pri poruchách a pohyboch hornín, ktoré sprevádzajú sopečnú erupciu.
Náboje vznikajú aj pri trení medzi časticami popola vylietavajúcimi zo sopky... Pri bežných búrkach vzniká rozdiel potenciálov, ktoré sa potom vybíjajú bleskom, pretože ťažšie kvapôčky alebo ľadové kryhy sa svojou hmotnosťou hromadia v spodných vrstvách búrkového oblaku a malé, ľahké stúpajú stúpajúcimi prúdmi vzduchu do hornej časti. . Akumulujú opačné náboje, ktoré po určitej hodnote napätia prerazia vzduchovú vrstvu. Súčet týchto ešte nie celkom prebádaných „pozemských“ a „nebeských“ javov a privoláva blesky nad vybuchujúcou sopkou.
Vezuv otvoril ústa - dym sa nalial do palice - plameň
|
Skutočnosť, že sopečné erupcie sú niekedy sprevádzané údermi blesku, je známa už takmer 2000 rokov. V roku 79 po Kr Plínius mladší sledovanie erupcia Vezuvu, zaznamenali, že nad kráterom sa nahromadili tmavé mraky a blýskalo sa.
Bryullov Karl Pavlovič(12.23.1799-23.06.1852) - ruský maliar, monumentalista, svetlý predstaviteľ akademizmu.
Pompeje- staroveké rímske mesto neďaleko Neapola, v dôsledku toho pochované pod vrstvou sopečného popola erupcia Vezuvu 24. augusta 79 po Kr.
Problém číslo 6
Prečo nosia elektrikári pri opravách elektrických sietí a inštalácií gumené rukavice, gumené topánky, stoja na gumených podložkách a používajú nástroje s plastovými rukoväťami?
Problém číslo 7
Pracovníci v tlači, rolovanie papierov, práca v gumených rukaviciach a gumákoch. Vysvetli prečo.
Problém číslo 8
Nemôžeme vidieť, počuť, dotýkať sa atď. elektrického poľa, pretože nepôsobí priamo na zmysly. Ako môžete zistiť existenciu elektrického poľa?
Pre zvedavcov: Termín elektriny("Amber": starogrécky ηλεκτρον - elektrón, "jantár", Ing. elektrón) zaviedol v roku 1600 anglický prírodovedec William Gilbert vo svojom diele „O magnete, magnetických telesách a veľkom magnete – Zemi“, kde vysvetľuje fungovanie magnetického kompasu a popisuje niektoré pokusy s elektrifikovanými telesami.
Problém číslo 9
Pri hladení mačacej srsti dlaňou si v tme môžete všimnúť malé iskričky, ktoré sa objavujú medzi rukou a srsťou. Čo je príčinou iskier?
Problém číslo 10
Kefku zelektrizovanú trením prineste do tenkého prúdu vody. Zaznamenajte pozorované vo forme obrázka, doplňte komentárom.
Problém číslo 11
Otázka pre úhľadné a pozorné gazdinky ;-) Kde sa u vás doma najrýchlejšie zbiera prach? prečo?
Problém číslo 12
Prečo sa vlasy pri česaní plastovým hrebeňom akoby „lepili“ (niekedy je počuť jemné praskanie, v tme preskakujú drobné iskričky)?
Problém číslo 14
Prečo sú najmenšie kvapôčky, ktoré tvoria voňavý prúd kolínskej vody, parfumu, laku na vlasy, získané pomocou rozprašovača, elektrizované?
Problém číslo 15
Kvapky dažďa a snehové vločky sú takmer vždy elektricky nabité. prečo?
Vodiče a dielektrika. Elektrina
Problém číslo 16
Prečo je možné elektrifikovať sklenenú tyč trením, keď ju držíte v ruke, zatiaľ čo kovová tyč nie?
Problém číslo 17
Čo by ste mali urobiť, aby ste zelektrizovali kovový predmet, ako je napríklad lyžica?
Problém číslo 18
Prečo môže byť pripojenie k vodovodnému kohútiku jednou z metód uzemnenia?
Problém číslo 19
Prečo mokré vlasy pri česaní neelektrizujú?
Problém číslo 20
Prečo sú elektrické experimenty najčastejšie neúspešné vo vlhkom počasí alebo vysokej vlhkosti?
Jedna skúsenosť Dal som to vyššie ako tisíc názorov,
zrodený len z predstavivosti...
Michail Vasilievič Lomonosov
Fedorov Ivan Kuzmich(1853-1915?) - ruský historický maliar, maliar žánrov.
V júni 1764 dom navštívila Katarína II Michail Lomonosov a dve hodiny sledovali „umelecké diela mozaiky, fyzikálne nástroje novovynájdené Lomonosovom a niektoré fyzikálne a chemické pokusy».
Na obraze Ivan Kuzmich Fedorov pred cisárovnou Katarínou II stojí elektrostatický stroj so skleneným valcom otáčajúcim sa pomocou pedálového mechanizmu a potieraný koženými podložkami pritlačenými na sklo pomocou pružín. Podložky boli orezané konským vlasom a spojené so zemou pomocou drôtu. Stroj vydával také silné iskry, že mohli zapáliť éter.
Problém číslo 21
Experimenty ukázali, že čierna bavlnená niť vedie prúd lepšie ako biela! Ako môžete komentovať túto skutočnosť?
... Hrom udrel. Pohár neba je rozdelený.
Mraky sa roztrhli.
Na príveskoch zo svetlého zlata
Nebeské lampy sa hojdali...
"Hrdinská píšťalka". Sergej Alexandrovič Yesenin
Problém číslo 22
Je blesk medzi mrakom a Zemou elektrickým šokom? medzi oblakmi? Prečo môže blesk spôsobiť požiar?
Problém číslo 23
Blesky najčastejšie udierajú do stromov s veľkými koreňmi, ktoré prenikajú hlboko do pôdy. prečo?
George Morland(George Morland; 26.06.1763–29.10.1804) - anglický umelec.
Problém číslo 24
Vysvetlite, prečo pri údere blesku do piesočnatej pôdy vznikajú takzvané fulgurity – nepravidelne tvarované kúsky taveného kremeňa (piesku).
Pre zvedavcov: Prúd v bleskovom výboji dosahuje 10 - 500 tisíc ampérov, napätie - od desiatok miliónov do miliárd voltov. Teplota kanála počas hlavného výboja môže prekročiť 20 000 - 30 000 ° C. Blesky boli zaznamenané aj na Venuši, Jupiteri, Saturne a Uráne...
... Nedávno ste obkolesili oblohu,
A blesky sa okolo teba hrozivo omotali;
A urobili ste tajomný hrom
A chamtivá zem zaliata dažďom ...
"Oblak". Alexander Sergejevič Puškin
Pre zvedavcov: hrom vzniká z náhla expanzia vzduchu s rýchlym nárastom teploty v kanáli výboja blesku. Záblesk blesku vidíme to takmer ako okamžitý záblesk a v rovnakom momente, keď dôjde k výboju; po všetkom svetlo sa šíri rýchlosťou 3 · 108 m/s... Čo sa týka zvuku, ten sa šíri oveľa pomalšie. Vo vzduchu rýchlosť zvuku je 330 m/s... Preto po bliknutí blesku počujeme hromy. Čím ďalej je od nás blesk, tým dlhšia je pauza medzi zábleskom svetla a hromom a navyše, tým slabší je hrom. Meraním trvania týchto prestávok sa dá zhruba odhadnúť ako ďaleko je od nás momentálne búrka ako rýchlo sa k nám približuje, alebo naopak vzďaľuje od nás. Hrom z veľmi vzdialených bleskov vôbec nedosiahne - zvuková energia sa po ceste rozptýli a pohltí. Takéto blesky sa nazývajú blesk... Všimnite si tiež, že odraz zvuku z oblakov vysvetľuje niekedy zvýšenú hlasitosť zvuku na konci búrlivých kotúľov. Vysvetľuje sa však nielen odraz zvuku z oblakov údery hromu ;-)
Alexandrov stĺp(Alexandrijský stĺp) je jednou z najznámejších pamiatok Petrohradu. Postavili ho v empírovom štýle v roku 1834 v strede Palácového námestia architekt Auguste Montferrand na príkaz cisára Mikuláša I. na pamiatku víťazstva jeho staršieho brata Alexandra I. nad Napoleonom.
Raev Vasilij Egorovič(1808-1871) - ruský maliar, pedagóg.
Problém číslo 26
Výskyt búrok v atmosfére sťažuje používanie magnetického kompasu. Vysvetlite to.
Problém číslo 27
Počas búrky by ste mali uzemniť antény rozhlasových prijímačov, televízorov, najmä tých, ktoré sú inštalované vysoko nad zemou (napríklad strechy výškových budov). Ako a za akým účelom sa to robí?
Pre zvedavcov: V roku 1785 holandský fyzik Van Marum Martin charakteristickou vôňou sviežosti, ako aj oxidačnými vlastnosťami, ktoré vzduch po prechode získa elektrické iskry, objavil ozón- O 3 (zo starogréčtiny οζω - cítim) Nebol však opísaný ako nová látka, Van Marum veril, že špeciálna "elektrická záležitosť"... Termín ozón, pre svoju vôňu :-) navrhol nemecký chemik Christian Friedrich Schönbein v roku 1840.
Problém číslo 28
„Strašná pomsta, 1832,
Nikolaj Vasilievič Gogoľ
"... Keď modré oblaky idú horami po oblohe, čierny les sa potáca ku koreňom, duby praskajú a blesky, lámajúce sa medzi oblakmi, rozžiaria naraz celý svet - vtedy je Dneper strašný!"
Pozorovania ukazujú, že blesky najčastejšie udierajú do vlhkej zeme v blízkosti brehov jazier, riek, močiarov. Ako sa to dá vysvetliť?
Vasnetsov Apollinár Michajlovič(06.08.1856–23.01.1933) - ruský umelec, majster historickej maľby, umelecký kritik.
Problém číslo 29
Prečo blesk zriedka zasiahne otvorené nádrže na skladovanie ropy ("ropné jazerá")?
Problém číslo 30
Prečo by mal byť spodný koniec bleskozvodu zakopaný hlbšie, kde sú vrstvy zeme vždy mokré?
Perun(starý ruský Perun) - boh hromu v slovanskej mytológii patrón kniežaťa a čaty v staroruskom pohanskom panteóne. Po rozšírení kresťanstva v Rusku sa mnohé prvky obrazu Perúna preniesli do obrazu proroka Eliáša ( Iľja Gromovník). Meno Perun je na vrchole zoznamu bohov panteónu princa Vladimíra v Príbehu minulých rokov.
Šiškin Ivan Ivanovič(25.01.1832–20.03.1898) - Ruský krajinár, jeden zo zakladajúcich členov Združenia kočovníkov.
Alexej Savrasov(12.05.1830–26.09.1897) - Ruský krajinár, jeden zo zakladajúcich členov Združenia kočovníkov.
Pre zvedavcov:
Je pravda, že blesky udierajú radšej do dubov?
Ak je strom mokrý, bleskový prúd pretečie vodou a strom zostane nepoškodený. V suchom strome môže prúd prejsť do kmeňa a cez miazgu stromu ísť do zeme. V tomto prípade sa miazga môže zahriať, vyparovať a pri rozširovaní „explodovať“ strom. Dub trpí bleskom častejšie ako iné stromy, pretože jeho kôra je veľmi nerovnomerná. Ak blesk udrie do duba na začiatku búrky, môže sa ukázať, že iba vrch stromu má čas navlhčiť, zatiaľ čo strom s hladkou kôrou rýchlo zmokne zhora nadol. Preto pri zásahu bleskom môže dub „explodovať“ a strom s hladkou kôrou môže zostať neporušený. Lesný požiar nastane, keď sa v kanáli blesku vyskytne niekoľko výbojov, ale prúd naďalej preteká kanálom medzi hlavnými výbojmi.
|
|
|
Vasiliev Fedor Alexandrovič(22.02.1850–06.10.1873) - ruský krajinár.
|
Pre zvedavcov: Búrka je atmosférický jav, v ktorej vnútri oblakov alebo medzi oblakom a zemským povrchom sú elektrické výboje - blesky sprevádzané hromom... Typicky sa búrka tvorí v silných kupovitých oblakoch a je spojená so silným dažďom, krupobitím a silným vetrom. Na Zemi zároveň pôsobí asi jeden a pol tisíca búrok, priemerná intenzita výbojov sa odhaduje ako 46 bleskov za sekundu.
Búrky sú po povrchu planéty rozložené nerovnomerne. Nad oceánom sú búrky pozorované asi desaťkrát menej ako nad kontinentmi.
Intenzita búrok sleduje slnko: Búrky vrcholia (v stredných zemepisných šírkach) v letných a popoludňajších hodinách. Minimum zaregistrovaných búrok pripadá na čas pred východom slnka. Búrky ovplyvňujú aj geografické črty oblasti: stredy silných búrok sa nachádzajú v horských oblastiach Himalájí a Kordiller.
Makovský Konstantin Egorovič(20. 6. 1839 – 30. 9. 1915) - ruský maliar, jeden z prvých členov Spolku kočovníkov.
Problém číslo 31
Vznikne galvanický článok, ak dáme dve platne z rovnakého kovu (napríklad zinku) do vodného roztoku nejakej kyseliny alebo soli?
Problém číslo 32
Prečo galvanometer ukazuje prítomnosť prúdu, ak sú na jeho svorky pripojené oceľové a hliníkové drôty, ktorých druhé konce sú zaseknuté v citróne alebo čerstvom jablku?
Pre zvedavcov: taliansky fyzik, chemik a fyziológ - Alexandro Volta, počas štúdia "živočíšna elektrina" opakovaním a rozvíjaním experimentov Luigi Galvani, zistili, že elektrický prúd možno „ochutnať“ – keď elektrický prúd preteká medeným drôtom, jazyk chutí kyslo a čím viac prúdu, tým silnejší je pocit kyseliny; ukazuje sa, že náš jazyk môže pôsobiť ako veľmi svojrázny ampérmeter ;-) V roku 1800 postavil Volta prvý generátor elektrického prúdu - "voltový stĺp"... Tento vynález mu priniesol svetovú slávu.
Problém číslo 33
Hovorí sa, že v zime v Arktíde, keď je teplota vzduchu -50 ° C, sa tamojší svet stáva „strašne elektrickým“. Vysvetlite alebo vyvráťte to.
Problém číslo 34
Prečo vo veľmi vlhkých miestnostiach môže dôjsť k zásahu elektrickým prúdom človeka aj pri dotyku skleneného valca elektrickej žiarovky?
Problém číslo 35
Chemickým pôsobením prúdu je možné pokryť kovovou vrstvou výrobok nielen z vodivých materiálov, ale aj z dielektrík - vosk, plast, sadra, drevo, plastelína atď. Ako na to?
BIOLOGICKÁ ELEKTRINA
Elektrická ryba
Viac starí Gréci to sa vedelo rejnoky majú úžasnú schopnosť zasiahnuť malé ryby, kraby, chobotnice plávajúce blízko na diaľku. Náhodou sa ocitli blízko svahu, zrazu sa začali kŕčovito krútiť a okamžite stuhli. Boli zabití elektrické výboje ktorý generoval špeciálne orgány rejnokov. Mať rejnoky obyčajné tieto orgány sú v chvoste a u tých, ktorí žijú v teplých moriach elektrické rejnoky- v oblasti hlavy a žiabier. Rejnok obyčajný vytvoriť Napätie blízko 5 palcov, elektrické predtým 50 palcov. Starovekí Gréci použité elektrogénne vlastnosti elektrických lúčov na úľavu od bolesti pri operáciách a pôrodoch.
V 1775 rok Britský fyzik a chemik Henry Cavendish pozval sedem významných vedcov, aby demonštrovali umelý elektrický lúč a dal všetkým pocítiť elektrický výboj, úplne identické s čím skutočný rejnok paralyzuje svoje obete. Elektrický model rejnoka, bol „napájaný“ batériou leidenské poháre a ponoríme do osolenej vody. Na konci predstavenia Henry Cavendish pred svojimi súčasníkmi Galvani a Volta, slávnostne oznámil hosťom, že práve toto, ním predvádzané novú silu jedného dňa spôsobuje revolúciu v celom svete!
Elektrické rampy(lat.Torpediniformes) - oddelenie chrupavkovitých rýb, ktoré majú obličkovitý tvar elektrické orgány... Chýbajú im však slabé elektrické orgány, ktoré sa nachádzajú v rodine kosoštvorcových na oboch stranách chvosta. Morská líška, alebo rejnok tŕnitý (lat.Raja clavata) - najrozšírenejší európsky druh rají (čeľaď: Rhombus; rod: Rhombus stingrays).
Pierre Moulin du Coudray de La Blanchere(1821-1880) – francúzsky prírodovedec, ilustrátor.
Wilhelm Richard Pavol Flanderky(1872-1937) – nemecký ilustrátor.
Elektrický sumec(lat. Malapterurus electricus) je druh spodnej sladkovodnej ryby, ktorá žije v tropických a subtropických vodách Afriky. Elektrický sumec elektrické orgány nachádza sa po celom povrchu tela, priamo pod kožou. Tvoria až 1/4 telesnej hmotnosti sumca. V závislosti od veľkosti, elektrický sumec schopné produkovať Napätie dosahovanie 350-450 V, pri súčasnej sile 0,1-0,5 A.
U mnohých elektrických rýb (elektrický úhor; gymnarch; gnatonemus - slonia ryba; aeronotus - nožová ryba) je chvost nabitý negatívne, hlava je pozitívna, ale v elektrický sumec naopak, chvost je nabitý pozitívne, hlava negatívne.
Elektrický sumec(Malapterurus electricus),
Níl polypere, alebo bishir(Polypterus bichir),
Elektrická šťuka(Mormyrus oxyrhynchus).
Friedrich Wilhelm Kunert(Friedrich Wilhelm Kuhnert; 1865-1926) – nemecký maliar, spisovateľ a ilustrátor.
Elektrické ryby tieto vlastnosti využívajú nielen na útok, ale aj na nájdenie potenciálnej koristi, identifikáciu nebezpečných protivníkov a navigáciu v neosvetlenej alebo kalnej vode. Elektrické pole okolo elektrickej ryby vedie aj k elektrolýza vody, čo má za následok obohatenie vody kyslíkom, ktorý láka ryby a žaby, čím uľahčuje elektrické rybky nájsť korisť.
Nie všetky ryby sú elektrické. Počet živých bytostí so špeciálnymi orgánmi pre generovanie a vnímanie elektrických polí nie je taká skvelá. Napriek tomu v každom živom organizme a dokonca aj v jednotlivých živých bunkách, elektrické napätia; volajú sa biopotenciály. "Biologická elektrina" je neoddeliteľnou vlastnosťou všetkej živej hmoty. Vyskytuje sa pri fungovaní nervového systému, pri práci žliaz a svalov. takze pracujúci srdcový sval vytvára na povrchu tela rytmicky sa meniace elektrické potenciály... Zmena týchto potenciálov s časom môže byť fixovaná vo forme elektrokardiogram umožňujúce špecialistovi posúdiť prácu srdca.
Pokračujeme v riešení problémov ;-)
Súčasná sila. Napätie. Odpor
Problém číslo 36
Dve rozdielne kovové platne ponorené do vodného roztoku soli, zásady alebo kyseliny tvoria vždy galvanický článok. Je možné získať galvanický článok z dvoch rovnakých kovových dosiek, ale ponorených do rôznych riešení?
Problém číslo 37
Lampa a ampérmeter boli zapojené do série s batériou a tento obvod bol uzavretý s koncami vodičov ponorenými do roztoku síranu meďnatého. Zmení sa údaj ampérmetra, ak sa roztok zahreje?
Problém číslo 38
Keď sa zinok rozpustí vo vodnom roztoku kyseliny sírovej, roztok je veľmi horúci. Prečo nie je rozpúšťanie zinku sprevádzané silným zahrievaním elektrolytu vo Voltovom galvanickom článku uzavretom vo vonkajšom okruhu?
Problém číslo 39
Je možné použiť ortuť, vodný roztok kyseliny sírovej, nôž a kúsok izolovaného hliníkového drôtu na výrobu zdroja elektrického prúdu?
Problém číslo 40
K dispozícii máte: kuchynskú soľ, mydlo, vodu, kúsky izolovaného medeného drôtu, nôž, drevenú palicu, hliníkový hrniec a veľkú sklenenú nádobu. Tyč je o niečo dlhšia ako priemer nádoby. Ukážte, ako pomocou týchto materiálov môžete vytvoriť zdroj elektrického prúdu (galvanický článok). Zabráňte priamemu kontaktu medzi meďou a hliníkom.
FYZIKA A VOJENSKÁ VÝBAVA
Galvanická nárazová baňa, model 1908
"Pod vodou", 1915, Alexej Nikolajevič Tolstoj
“... Andrej Nikolajevič bubnoval prstami na sklo. Nebolo možné zostať pod vodou, objaviť sa na povrchu znamená zradiť sa a byť vystavený ostreľovaniu. Napriek tomu to bol jediný spôsob, ako určiť presnú polohu. Prikázal pomaly stúpať a vrátil sa k oknu. Tiene klesli. Voda sa citeľne rozjasnila. A zrazu zhora, smerom, začala klesať tmavá guľa. "Mina ... Teraz sa dotknime ..." pomyslel si Andrej Nikolajevič a premáhajúc otupenosť, ktorá mu utláčala mozog, zakričal: "Doľava, čo najviac doľava!" Lopta sa vzdialila a zľava sa blížila druhá. Bez toho, aby sme vstali, sme sa pohli vpred. Ale aj tam sa v zelenkastom šere objavili liatinové gule, ktoré čakali, kým sa ich dotkne oceľový plášť člna. "Kat" sa stratil v mínových poliach ... "
Ako funguje baňa s galvanickým šokom?
V povedomí drvivej väčšiny ľudí je námorná mína veľká a strašidelná rohatá čierna guľa, ktorá sa voľne vznáša na vlnách alebo je pripevnená na kotevnom kábli pod vodou. Ak sa okoloidúca loď dotkne jedného z „rohov“ takejto míny, dôjde k výbuchu a loď spolu s celou posádkou pôjde na dno mora. Rohaté čierne gule sú najbežnejšie míny sú kotvové galvanické rázové míny.
1 - utopenie; 2 - kryt galvanického šoku; 3 - zapaľovacia kazeta; 4 - zapaľovacie sklo; 5 - kotviaca labka; 6 - valček; 7 - pohľad s minrepom; 8 nabitie BB; 9 - závažie s kolíkom; 10 - bezpečnostné zariadenie.
Ako funguje baňa s galvanickým šokom?
Táto baňa bola ďalším vývojom galvanických rázových mín modelov 1898 a 1906. V galvanickej rázovej bani bola poistka umiestnená vo veku jediného montážneho hrdla na vrchu míny, pružinový nárazník zmierňoval trhnutie míny, päť galvanických uzáverov olova - "rohy" míny boli umiestnené pozdĺž obvod jeho trupu. Každý horn-cap obsahoval suchú zinkovo-uhlíkovú batériu s elektrolytom v sklenenej ampulke – „fľaške“.
Keď loď narazila na mínu, olovený uzáver sa pokrčil, „fľaša“ sa rozbila a elektrolyt aktivoval batériu. Prúd z batérie bol privedený do zapaľovacieho zariadenia a zapálil rozbušku.
TNT sa použilo ako výbušnina namiesto pyroxylínu, kotva bola inštalovaná na 4 valčekoch a na uchytenie míny pri valcovaní boli poskytnuté koľajnicové úchyty. Mína bola vybavená protivýbuchovými nábojmi - obrancami mín navrhnutých P.P. Kitkin.
Na umiestnenie mín v danom výklenku sa použila metóda automatického uzáveru a nákladu. Postup prípravy mín na kladenie pozostával z dvoch etáp. Predbežná fáza: inštalácia galvanických uzáverov, "baniek" s elektrolytom, poistka, predĺženie vodičov a kontrola všetkých elektrických obvodov. Posledná fáza zahŕňala iba inštaláciu príslušenstva zapaľovania.
Dizajn galvanickej rázovej bane sa ukázal byť natoľko úspešný, že po menšej modernizácii v roku 1939 pod kódom „model 1908/39“. zostala v prevádzke s domácou flotilou až do polovice 60. rokov.
Bordačev Ivan Vasilievič(13.08.1920 ...) Člen Zväzu umelcov ZSSR od roku 1957. Člen Veľkej vlasteneckej vojny. Bol vyznamenaný Radom Červenej hviezdy, Radom vlasteneckej vojny II., medailou „Za víťazstvo nad Nemeckom vo Veľkej vlasteneckej vojne v rokoch 1941-1945“. a ďalšie medaily ZSSR.
Od prvých dní svojej existencie sa ruská flotila stala skutočnou kováčňou všetkých druhov noviniek a pokročilých inovácií. Najzreteľnejšie sa to prejavilo v oblasti mínových zbraní. Ruskí námorníci majú prednosť pri vytváraní námornej míny, protimínovej vlečnej siete, povrchových a podvodných minonosičov a mínolovky. Prvé pokusy v tejto oblasti sa v Rusku začali začiatkom 19. storočia a už 20. júna 1855 vyhodili do vzduchu štyri lode anglo-francúzskej eskadry na morské míny umiestnené pri Kronštadte. Na pamiatku tejto udalosti sa od roku 1997 oslavuje 20. jún ako Deň špecialistov banskej a torpédovej služby ruského námorníctva.
Pokračujeme v riešení problémov ;-)
Súčasná sila. Napätie. Odpor
Problém číslo 41
Žiak pri meraní prúdu vo svietidle omylom zapol namiesto ampérmetra voltmeter. Čo sa v tomto prípade stane s vláknom žiarovky?
Problém číslo 42
Je potrebné znížiť prúd v tomto vodiči na polovicu. Čo mám urobiť?
Problém číslo 43
Kus drôtu bol roztrhnutý na polovicu a polovice boli skrútené dohromady, ako sa zmenil odpor vodiča?
Problém číslo 44
Drôt prechádzal ťažným strojom, v dôsledku čoho sa jeho prierez zmenšil na polovicu (objem sa nezmenil). Ako sa zmenil odpor drôtu?
Problém číslo 45
Prečo sa na výrobu reostatov nepoužívajú medené drôty?
Problém číslo 46
Prečo sa medené alebo hliníkové drôty zvyčajne používajú na výrobu elektrických drôtov?
Problém číslo 47
Prečo sú drôty pokryté vrstvou gumy, plastu, laku atď. alebo zabalené do papierovej priadze impregnovanej parafínom?
Problém číslo 48
Ako môžete určiť dĺžku medeného drôtu s plastovou izoláciou zvinutého do veľkej cievky bez toho, aby ste ho odvinuli?
Problém číslo 49
Prečo nezabije elektrickým prúdom vtáka, ktorý sedí na jednom z vysokonapäťových drôtov?
Problém číslo 50
Prečo je ekonomické striekanie malých predmetov a zároveň neškodné pre zdravie pracovníka, ak medzi striekacou pištoľou a predmetom vzniká vysoké napätie?
Dôležitý a celkom prirodzený krok k učeniu elektrické javy došlo k prechodu z kvalitatívne pozorovania vytvoriť kvantitatívne prepojenia a vzorov, k rozvoju základy teórie elektriny... Najvýraznejšie k riešeniu týchto problémov prispeli petrohradskí akademici Michail Vasilievič Lomonosov, Georg Wilhelm Boháč a americký vedec Benjamin Franklin.
§ Virtuálne fyzické laboratórium „Začiatky elektroniky“: Vydanie č
Riešenie výpočtových úloh vo fyzike.
+ Inštalačný súbor programu "Virtuálne laboratórium ZAČIATKOV ELEKTRONIKY"(s kontrolou súboru Antivírus Dr.WEB)
+ Zábavné experimenty na virtuálnej časovej osi ;-)
…
§ Virtuálne fyzikálne laboratórium „Začiatky elektroniky“: Skupina C
Prajem vám veľa úspechov vo vašom samostatnom rozhodovaní
problémy s kvalitou vo fyzike!
Literatúra:
§ Lukashik V.I. Fyzikálna olympiáda
Moskva: Vydavateľstvo "Vzdelávanie", 1987
§ Tarasov L.V. Fyzika v prírode
Moskva: Vydavateľstvo "Vzdelávanie", 1988
§ Perelman Ya.I. Vyznáte sa vo fyzike?
Domodedovo: vydavateľstvo "VAP", 1994
§ Zolotov V.A. Otázky a úlohy z fyziky 6-7 ročník
Moskva: Vydavateľstvo "Vzdelávanie", 1971
§ Tulchinsky M.E. Problémy kvalitatívnej fyziky
Moskva: Vydavateľstvo "Vzdelávanie", 1972
§ Kirillova I.G. Kniha na čítanie z fyziky pre 6-7 ročník
Moskva: Vydavateľstvo "Vzdelávanie", 1978
§ Erdavletov S.R., Rutkovský O.O. Zábavná geografia Kazachstanu
Alma-Ata: Vydavateľstvo Mektep, 1989.
Moderný život si nemožno predstaviť bez elektriny, tento druh energie využíva ľudstvo najúplnejšie. Nie všetci dospelí si však zo školského kurzu fyziky dokážu zapamätať definíciu elektrického prúdu (ide o usmernený tok elementárnych častíc s nábojom), len veľmi málo ľudí chápe, čo to je.
Čo je elektrina
Prítomnosť elektriny ako jav sa vysvetľuje jednou z hlavných vlastností fyzickej hmoty – schopnosťou mať elektrický náboj. Môžu byť pozitívne a negatívne, zatiaľ čo predmety s opačnou polaritou sa navzájom priťahujú a "ekvivalentné" sa naopak odpudzujú. Pohybujúce sa častice sú tiež zdrojom magnetického poľa, čo opäť dokazuje súvislosť medzi elektrinou a magnetizmom.
Na atómovej úrovni možno existenciu elektriny vysvetliť nasledovne. Molekuly, ktoré tvoria všetky telá, obsahujú atómy zložené z jadier a elektrónov, ktoré obiehajú okolo nich. Tieto elektróny sa môžu za určitých podmienok oddeliť od „materských“ jadier a presunúť sa na iné dráhy. Výsledkom je, že niektoré atómy sa stanú „nedostatočne obsadenými“ elektrónmi a niektoré ich majú nadbytok.
Keďže povaha elektrónov je taká, že prúdia tam, kde chýbajú, neustály pohyb elektrónov z jednej látky do druhej predstavuje elektrický prúd (od slova „tok“). Je známe, že elektrina má smer od "mínusového" pólu k "plusovému" pólu. Preto sa látka s nedostatkom elektrónov považuje za kladne nabitú a s nadbytkom - záporne a nazýva sa „ióny“. Ak hovoríme o kontaktoch elektrických vodičov, kladne nabité sa nazývajú „nula“ a záporne „fáza“.
V rôznych látkach je vzdialenosť medzi atómami rôzna. Ak sú veľmi malé, elektrónové obaly sa navzájom doslova dotýkajú, a tak sa elektróny ľahko a rýchlo presúvajú z jedného jadra do druhého a späť, čím vzniká pohyb elektrického prúdu. Látky ako kovy sa nazývajú vodiče.
V iných látkach sú medziatómové vzdialenosti pomerne veľké, preto ide o dielektrika, t.j. nevedú elektrický prúd. V prvom rade je to guma.
Ďalšie informácie. Pri vyžarovaní elektrónov jadrami hmoty a ich pohybom vzniká energia, ktorá zahrieva vodič. Táto vlastnosť elektriny sa nazýva „výkon“, meria sa vo wattoch. Táto energia môže byť tiež premenená na svetlo alebo inú formu.
Pre nepretržitý tok elektriny cez sieť musia byť potenciály na koncových bodoch vodičov (od elektrického vedenia po domovú elektroinštaláciu) odlišné.
História objavu elektriny
Čo je elektrina, odkiaľ pochádza a jej ďalšie charakteristiky sú zásadne študované vedou o termodynamike s priľahlými vedami: kvantovou termodynamikou a elektronikou.
Povedať, že ktorýkoľvek vedec vynašiel elektrický prúd, by bolo nesprávne, pretože od staroveku sa ním zaoberá veľa výskumníkov a vedcov. Samotný pojem „elektrina“ zaviedol do každodenného života grécky matematik Thales, toto slovo znamená „jantár“, pretože práve pri pokusoch s jantárovou palicou a vlnou sa Thalesovi podarilo vytvoriť statickú elektrinu a opísať tento jav.
Rímsky Plínius študoval aj elektrické vlastnosti živice a Aristoteles elektrické úhory.
Neskôr V. Gilbert, lekár anglickej kráľovnej, ako prvý dôkladne študoval vlastnosti elektrického prúdu. Nemecký purkmistr z Magdeburgu O. v. Guericke je považovaný za tvorcu prvej žiarovky z trenej sírovej gule. A veľký Newton prišiel s dôkazom existencie statickej elektriny.
Na samom začiatku 18. storočia anglický fyzik S. Gray rozdelil látky na vodiče a nevodiče a holandský vedec Peter van Muschenbrook vynašiel leidenskú nádobu schopnú akumulovať elektrický náboj, teda bol to prvý kondenzátor . Americký vedec a politik B. Franklin ako prvý odvodil teóriu elektriny z vedeckého hľadiska.
Celé 18. storočie bolo bohaté na objavy v oblasti elektriny: bola stanovená elektrická podstata blesku, skonštruované umelé magnetické pole, existencia dvoch typov nábojov („plus“ a „mínus“) a v dôsledku toho , boli odhalené dva póly (prírodovedec z USA R. Simmer) , Coulomb objavil zákon interakcie medzi bodovými elektrickými nábojmi.
V nasledujúcom storočí boli vynájdené batérie (taliansky vedec Volta), oblúková lampa (Angličana Daveyho), ako aj prototyp prvého dynama. Rok 1820 je považovaný za rok zrodu elektrodynamickej vedy, urobil to Francúz Ampere, pre ktorého bolo jeho meno priradené k jednotke na udávanie sily elektrického prúdu a Škót Maxwell odvodil svetelnú teóriu elektromagnetizmu. Ruský Lodygin vynašiel žiarovku s uhoľnou tyčou - predchodcu moderných žiaroviek. Pred niečo vyše sto rokmi bola vynájdená neónová lampa (francúzsky vedec Georges Claude).
Dodnes pokračujú výskumy a objavy v oblasti elektriny, napríklad teória kvantovej elektrodynamiky a interakcie slabých elektrických vĺn. Medzi všetkými vedcami, ktorí sa zaoberajú štúdiom elektriny, patrí osobitné miesto Nikolovi Teslovi - mnohé z jeho vynálezov a teórií o tom, ako funguje elektrina, stále nie sú ocenené.
Prírodná elektrina
Dlho sa verilo, že elektrina „sama o sebe“ v prírode neexistuje. Túto mylnú predstavu vyvrátil B. Franklin, ktorý dokázal elektrickú povahu blesku. Podľa jednej z verzií vedcov prispeli k syntéze prvých aminokyselín na Zemi.
Vo vnútri živých organizmov vzniká aj elektrina, ktorá generuje nervové impulzy zabezpečujúce motorické, dýchacie a iné životné funkcie.
zaujímavé. Mnohí vedci považujú ľudské telo za autonómny elektrický systém, ktorý je vybavený samoregulačnými funkciami.
Svoju elektrinu majú aj predstavitelia živočíšneho sveta. Napríklad niektoré druhy rýb (úhory, mihule, rejnoky, rybáriky a iné) ho využívajú na ochranu, lov, hľadanie potravy a orientáciu v podmorskom priestore. Špeciálny orgán v tele týchto rýb vyrába elektrinu a ukladá ju ako v kondenzátore, jeho frekvencia je stovky hertzov a napätie je 4-5 voltov.
Získavanie a používanie elektriny
Elektrina je v našej dobe základom pohodlného života, preto ľudstvo potrebuje jej neustálu výrobu. Na tieto účely sa budujú rôzne typy elektrární (vodné, tepelné, jadrové, veterné, prílivové a slnečné), schopné pomocou generátorov generovať megawatty elektriny. Tento proces je založený na premene mechanickej (energia padajúcej vody vo vodnej elektrárni), tepelnej (spaľovanie uhlíkového paliva - uhlia a hnedého uhlia, rašeliny v tepelnej elektrárni) alebo medziatómovej energie (atómový rozpad rádioaktívneho uránu a plutónium v jadrovej elektrárni) na elektrickú energiu.
Veľa vedeckých výskumov sa venuje elektrickým silám Zeme, pričom všetky sa snažia využiť atmosférickú elektrinu pre dobro ľudstva – výrobu elektriny.
Vedci navrhli veľa zaujímavých zariadení na generátor prúdu, ktoré umožňujú extrahovať elektrinu z magnetu. Využívajú schopnosť permanentných magnetov robiť užitočnú prácu vo forme krútiaceho momentu. Vzniká v dôsledku odpudzovania medzi rovnako nabitými magnetickými poľami na statorových a rotorových zariadeniach.
Elektrina je populárnejšia ako všetky ostatné zdroje energie, pretože má mnoho výhod:
- ľahký pohyb k spotrebiteľovi;
- rýchla premena na tepelnú alebo mechanickú energiu;
- možné nové oblasti jeho použitia (elektrické vozidlá);
- objav všetkých nových vlastností (supravodivosť).
Elektrina je pohyb rôzne nabitých iónov vo vnútri vodiča. Ide o veľký dar prírody, ktorý ľudia poznali už od pradávna a tento proces ešte nie je ukončený, hoci sa ho ľudstvo už naučilo ťažiť v obrovských objemoch. Elektrina zohráva obrovskú úlohu vo vývoji modernej spoločnosti. Dá sa povedať, že bez nej sa život väčšiny našich súčasníkov jednoducho zastaví, veď nie nadarmo sa po vypnutí elektriny hovorí, že „zhasli svetlo“.
Video
Vzorce elektriny a magnetizmu. Štúdium základov elektrodynamiky tradične začína elektrickým poľom vo vákuu. Na výpočet sily interakcie medzi dvoma presnými nábojmi a na výpočet sily elektrického poľa vytvoreného bodovým nábojom musíte byť schopní aplikovať Coulombov zákon. Na výpočet intenzity polí vytvorených rozšírenými nábojmi (nabité vlákno, rovina atď.) sa používa Gaussova veta. Pre sústavu elektrických nábojov je potrebné aplikovať princíp
Pri štúdiu témy „Jednosmerný prúd" je potrebné zvážiť zákony Ohma a Joule-Lenz vo všetkých formách. Pri štúdiu „Magnetizmus" je potrebné mať na pamäti, že magnetické pole je generované pohybom nábojov a pôsobí na pohyb poplatky. Tu by ste mali venovať pozornosť zákonu Bio-Savart-Laplace. Osobitná pozornosť by sa mala venovať Lorentzovej sile a zvážiť pohyb nabitej častice v magnetickom poli.
Elektrické a magnetické javy spája zvláštna forma existencie hmoty – elektromagnetické pole. Základom teórie elektromagnetického poľa je Maxwellova teória.
Tabuľka základných vzorcov elektriny a magnetizmu
|
Fyzikálne zákony, vzorce, premenné |
Vzorce elektrina a magnetizmus |
||||||||
|
Coulombov zákon: |
|
||||||||
|
Sila elektrického poľa: kde Ḟ - sila pôsobiaca na náboj q 0 nachádza v danom bode poľa. |
|||||||||
|
Intenzita poľa vo vzdialenosti r od zdroja poľa: 1) bodový poplatok 2) nekonečne dlhý nabitý závit s lineárnou hustotou náboja τ: 3) rovnomerne nabitá nekonečná rovina s povrchovou hustotou náboja σ: 4) medzi dvoma opačne nabitými rovinami |
|
||||||||
|
Potenciál elektrického poľa: kde W je potenciálna energia náboja q 0. |
|||||||||
|
Potenciál poľa bodového náboja vo vzdialenosti r od náboja: |
|
||||||||
|
Podľa princípu superpozície polí je intenzita: |
|
||||||||
|
Potenciál: kde Ē i a ϕ i- intenzita a potenciál v danom bode poľa, vytvorený i-tým nábojom. |
|||||||||
|
Práca elektrického poľa núti presunúť náboj q z bodu s potenciálomϕ 1 do bodu s potenciálomϕ 2: |
|
||||||||
|
Vzťah medzi napätím a potenciálom 1) pre nehomogénne pole: 2) pre jednotné pole: |
|
||||||||
|
Elektrická kapacita osamelého vodiča: |
|||||||||
|
Kapacita kondenzátora: |
|||||||||
|
Elektrická kapacita plochého kondenzátora: kde S je plocha dosky (jedna) kondenzátora, d je vzdialenosť medzi doskami. |
|||||||||
|
Energia nabitého kondenzátora: |
|||||||||
|
Aktuálna sila: |
|||||||||
|
Súčasná hustota: kde S je plocha prierezu vodiča. |
|||||||||
|
Odpor vodiča: l je dĺžka vodiča; S je plocha prierezu. |
|||||||||
|
Ohmov zákon 1) pre homogénnu časť reťaze: 2) v diferenciálnej forme: 3) pre časť obvodu obsahujúcu EMF: Kde ε je EMF zdroja prúdu, R a r - vonkajšie a vnútorné odpory obvodu; 4) pre uzavretý okruh: |
|
||||||||
|
Joule-Lenzov zákon 1) pre homogénnu časť obvodu jednosmerného prúdu: 2) pre časť obvodu s prúdom, ktorý sa časom mení: |
|
||||||||
|
Aktuálny výkon: |
|||||||||
|
Vzťah medzi magnetickou indukciou a silou magnetického poľa: kde B je vektor magnetickej indukcie, |
|
||||||||
|
Magnetická indukcia(magnetická indukcia): 2) polia nekonečne dlhého dopredného prúdu 3) pole vytvorené kúskom vodiča s prúdom |
|
,
Fyzika elektriny je niečo, s čím sa musí vysporiadať každý z nás. V tomto článku sa pozrieme na základné pojmy s tým spojené.
čo je elektrina? Pre nezasväteného človeka je spojená so zábleskom blesku alebo s energiou, ktorá poháňa televízor a práčku. Vie, že sa používajú elektrické vlaky. O čom ešte môže hovoriť? Našu závislosť od elektriny mu pripomínajú elektrické vedenia. Niekto môže uviesť niekoľko ďalších príkladov.
S elektrinou sa však spája aj mnoho iných, nie až tak samozrejmých, no každodenných javov. So všetkými nás zoznámi fyzika. Elektrinu (úlohy, definície a vzorce) začíname študovať v škole. A dozvieme sa veľa zaujímavého. Ukazuje sa, že tlčúce srdce, bežiaci športovec, spiace dieťa a plávajúca ryba, všetci vytvárajú elektrickú energiu.
Elektróny a protóny
Definujme si základné pojmy. Z pohľadu vedca je fyzika elektriny spojená s pohybom elektrónov a iných nabitých častíc v rôznych látkach. Preto vedecké chápanie povahy fenoménu, ktorý nás zaujíma, závisí od úrovne vedomostí o atómoch a ich subatomárnych časticiach. Kľúčom k tomuto pochopeniu je malý elektrón. Atómy akejkoľvek látky obsahujú jeden alebo viac elektrónov pohybujúcich sa na rôznych dráhach okolo jadra, rovnako ako planéty obiehajú okolo Slnka. Zvyčajne sa v atóme rovná počtu protónov v jadre. Avšak protóny, ktoré sú oveľa ťažšie ako elektróny, možno považovať za fixované v strede atómu. Tento extrémne zjednodušený model atómu stačí na vysvetlenie základov takého javu, akým je fyzika elektriny.
Čo ešte potrebujete vedieť? Elektróny a protóny majú rovnakú veľkosť (ale opačné znamienko), takže sa navzájom priťahujú. Náboj protónu je kladný a náboj elektrónu záporný. Atóm, ktorý má viac alebo menej elektrónov ako zvyčajne, sa nazýva ión. Ak ich v atóme nie je dostatok, potom sa nazýva kladný ión. Ak ich obsahuje nadbytok, potom sa nazýva záporný ión.
Keď elektrón opustí atóm, získa kladný náboj. Elektrón zbavený svojho protikladu - protónu sa buď presunie na iný atóm, alebo sa vráti k predchádzajúcemu.
Prečo elektróny opúšťajú atómy?
Má to viacero dôvodov. Najbežnejší je ten, že pod vplyvom pulzu svetla alebo nejakého externého elektrónu môže byť elektrón pohybujúci sa v atóme vyrazený z jeho obežnej dráhy. Teplo spôsobuje, že atómy vibrujú rýchlejšie. To znamená, že elektróny môžu vyletieť z ich atómu. Pri chemických reakciách sa tiež pohybujú z atómu na atóm.
Svaly sú dobrým príkladom vzťahu medzi chemickou a elektrickou aktivitou. Ich vlákna sa stiahnu, keď sú vystavené elektrickému signálu z nervového systému. Elektrický prúd stimuluje chemické reakcie. Vedú tiež k svalovej kontrakcii. Externé elektrické signály sa často používajú na umelú stimuláciu svalovej aktivity.
Vodivosť
V niektorých látkach sa elektróny pod vplyvom vonkajšieho elektrického poľa pohybujú voľnejšie ako v iných. O takýchto látkach sa hovorí, že majú dobrú vodivosť. Nazývajú sa sprievodcovia. Patria sem väčšina kovov, horúce plyny a niektoré kvapaliny. Vzduch, guma, olej, polyetylén a sklo nevedú dobre elektrický prúd. Nazývajú sa dielektriká a používajú sa na izoláciu dobrých vodičov. Ideálne izolátory (absolútne nevodivé) neexistujú. Za určitých podmienok môžu byť elektróny odstránené z akéhokoľvek atómu. Tieto podmienky je však zvyčajne tak ťažké splniť, že z praktického hľadiska možno takéto látky považovať za nevodivé.
Keď sa zoznámime s takou vedou, ako je "elektrina"), dozvieme sa, že existuje špeciálna skupina látok. Ide o polovodiče. Správajú sa čiastočne ako dielektrika a čiastočne ako vodiče. Patria sem najmä: germánium, kremík, oxid meďnatý. Polovodič vďaka svojim vlastnostiam nachádza mnohostranné využitie. Môže slúžiť napríklad ako elektrický ventil: podobne ako ventil na pneumatike bicykla umožňuje nábojom pohybovať sa iba jedným smerom. Takéto zariadenia sa nazývajú usmerňovače. Používajú sa v miniatúrnych rádiách aj vo veľkých elektrárňach na premenu striedavého prúdu na jednosmerný.
Teplo je chaotická forma pohybu molekúl alebo atómov a teplota je mierou intenzity tohto pohybu (vo väčšine kovov sa s poklesom teploty stáva pohyb elektrónov voľnejší). To znamená, že s klesajúcou teplotou klesá odpor voči voľnému pohybu elektrónov. Inými slovami, zvyšuje sa vodivosť kovov.
Supravodivosť
V niektorých látkach pri veľmi nízkych teplotách odpor voči toku elektrónov úplne zmizne a elektróny, ktoré sa začali pohybovať, pokračujú na neurčito. Tento jav sa nazýva supravodivosť. Pri teplotách niekoľko stupňov nad absolútnou nulou (-273 °C) sa pozoruje v kovoch ako cín, olovo, hliník a niób.
Van de Graaffove generátory
Súčasťou školského vzdelávacieho programu sú rôzne pokusy s elektrinou. Existuje mnoho typov generátorov, z ktorých jeden by sme chceli povedať podrobnejšie. Van de Graaffov generátor sa používa na výrobu ultra vysokého napätia. Ak sa do nádoby umiestni predmet obsahujúci prebytok kladných iónov, potom sa na jej vnútornom povrchu objavia elektróny a na vonkajšom povrchu rovnaký počet kladných iónov. Ak sa teraz dotknete vnútorného povrchu nabitým predmetom, prenesú sa naň všetky voľné elektróny. Navonok zostanú kladné náboje.
Kladné ióny zo zdroja sa ukladajú na dopravný pás prechádzajúci vnútri kovovej gule. Páska je spojená s vnútorným povrchom gule pomocou vodiča v tvare hrebeňa. Elektróny prúdia dole z vnútorného povrchu gule. Navonok sa objavujú kladné ióny. Efekt je možné zvýšiť použitím dvoch oscilátorov.
Elektrina
Školský kurz fyziky zahŕňa aj taký koncept ako elektrický prúd. Čo je to? Elektrický prúd je spôsobený pohybom elektrických nábojov. Keď je elektrická lampa pripojená k batérii zapnutá, prúd preteká vodičom z jedného pólu batérie do lampy, potom cez vlasy, čo spôsobí, že svieti, a späť cez druhý vodič k druhému pólu batérie. . Ak je spínač otočený, obvod sa otvorí - prúd prestane prúdiť a lampa zhasne.
Pohyb elektrónov
Prúd je vo väčšine prípadov usporiadaný pohyb elektrónov v kove, ktorý slúži ako vodič. Vo všetkých vodičoch a niektorých iných látkach vždy dochádza k nejakému náhodnému pohybu, aj keď prúd netečie. Elektróny v látke môžu byť relatívne voľné alebo silne viazané. Dobré vodiče majú voľné elektróny na pohyb. Ale v zlých vodičoch alebo izolátoroch je väčšina týchto častíc dostatočne pevne viazaná na atómy, čo bráni ich pohybu.
Niekedy sa prirodzeným alebo umelým spôsobom elektróny pohybujú vo vodiči určitým smerom. Tento tok sa nazýva elektrický prúd. Meria sa v ampéroch (A). Nosiče prúdu môžu slúžiť aj ako ióny (v plynoch alebo roztokoch) a "diery" (nedostatok elektrónov v niektorých typoch polovodičov. Tie sa správajú ako kladne nabité nosiče elektrického prúdu. Na prinútenie elektrónov pohybovať sa jedným alebo druhým smerom je potrebná určitá sila. jej zdrojmi môžu byť: vystavenie slnečnému žiareniu, magnetickým účinkom a chemickým reakciám. Niektoré z nich sa používajú na generovanie elektrického prúdu. Na tento účel sú typické: generátor využívajúci magnetické efekty a článok (batéria), ktorý je spôsobené chemickými reakciami. Obe zariadenia, ktoré vytvárajú, spôsobujú, že sa elektróny po obvode pohybujú jedným smerom.Hodnota EMF sa meria vo voltoch (V).To sú základné jednotky merania elektriny.
Veľkosť EMF a sila prúdu spolu súvisia, ako tlak a prietok v kvapaline. Vodné potrubia sú vždy naplnené vodou pod určitým tlakom, ale voda začne tiecť až po otvorení kohútika.
Podobne sa dá napojiť na zdroj EMF, ale prúd v ňom nepotečie, kým sa nevytvorí dráha, po ktorej sa môžu elektróny pohybovať. Môžu to byť, povedzme, elektrická lampa alebo vysávač, prepínač tu zohráva úlohu kohútika, ktorý "uvoľňuje" prúd.
Vzťah medzi prúdom a napätím
Keď napätie v obvode stúpa, zvyšuje sa aj prúd. Štúdiom kurzu fyziky sa dozvieme, že elektrické obvody pozostávajú z niekoľkých rôznych častí: zvyčajne spínač, vodiče a zariadenie - spotrebič elektrickej energie. Všetky spojené dohromady vytvárajú odpor voči elektrickému prúdu, ktorý sa (pri konštantnej teplote) pre tieto komponenty v čase nemení, ale pre každý je iný. Ak sa teda na žiarovku a žehličku použije rovnaké napätie, potom bude tok elektrónov v každom zo zariadení odlišný, pretože ich odpory sú rôzne. V dôsledku toho je sila prúdu pretekajúceho určitým úsekom obvodu určená nielen napätím, ale aj odporom vodičov a zariadení.
Ohmov zákon
Elektrický odpor sa vo vede, ako je fyzika, meria v ohmoch (ohmoch). Elektrina (vzorce, definície, experimenty) je rozsiahla téma. Nebudeme dedukovať zložité vzorce. Na prvé zoznámenie sa s témou stačí to, čo bolo povedané vyššie. Jeden vzorec sa však predsa len oplatí odvodiť. Nie je to vôbec ťažké. Pre akýkoľvek vodič alebo systém vodičov a zariadení je vzťah medzi napätím, prúdom a odporom daný vzorcom: napätie = prúd x odpor. Je to matematické vyjadrenie Ohmovho zákona, pomenovaného po Georgovi Ohmovi (1787-1854), ktorý ako prvý stanovil vzťah medzi týmito tromi parametrami.
Fyzika elektriny je veľmi zaujímavým odvetvím vedy. Uvažovali sme len o základných pojmoch, ktoré s tým súvisia. Naučili ste sa, čo je elektrina, ako vzniká. Dúfame, že tieto informácie budú pre vás užitočné.