Fizika egzaminas ktu


Fizikos Špera. REALIOS DUJOS Molekulių sąveikos jėgos ir potencinė energija ].Molekulinės jėgos. Pe lq. F1 (( r. F1 (( rn. DA Fa dr =– dWp (*Molekulių potencinė energija. Wp )( a1 rn a2 rm. KT >> Wmin. KT Wmin. KT << Wmin. Faziniai virsmai. Van der valso lygtis. Realių dujų izotermės. Van der Valso izotermės. Realiųjų dujų vididnė energija. Um umk ump. Ump ( Vm. DUm dT Vm2 dVm. Kristaliniai ir amorfiniai kūnai. Kristalų klasifikacija. Medžiagos kristalizacija. Skysčiai ir jų klasifikacija. Paprastieji skysčiai. Skystieji kristalai. Kvantiniai skysčiai. Elektros krūvis. Krūvio kvantavimas. Krūvio tvermės dėsnis. Elektros krūvio tankis. Dq dS. Dq dV. Kulono dėsnis. Q1q2 r. Q2 F1 * q1q2 r3 r. Q1 F2 * q1q2 r3 r. Elektrostatinio lauko stiprumas. Elektrostatinio lauko sąvoka. Elektrinio lauko stiprumas. Q’E. Jėgų linijos. Jėgų superpozicijos principas. Darbas , atliekamas perkeliant krūvį elektriniame lauke. Elektrinio lauko potencialumo sąlyga. Elektrinio lauko potencialas. Sąveikaujančių įelektrintų kūnų potencinė energija. = -( Wp2 Wp1 Wp 4? ? 0 qq’. Elektrostatinio lauko taško potencialas. Q’ (( -( )= q’ ((. ((=( -( 2 –. Elektrostatinio lauko stiprumo ir potencialo ryšys. DA = dWp = q’d (. = grad (. Ekvipotencialiniai paviršiai. (( )= const. Elektrinio dipolio laukas. Gauso teorema. Eds1n1 edsds nds. EdS E4 r2 (( r2 r2 /(. EdS /( /( (( dV. Elektrostatinių laukų skaičiavimas taikant gauso teoremą. EdS EdS EdS dq /(. EdS =( dS /(. =(/. Dielektrikų tipai. Poliniai ir nepoliniai. Dielektrikų poliarizacija. Elektrostatinis laukas dielektrike. E0 E’. E0 -( /( E0 -( /(. Gauso teorema dielektrikui. Elektrinė slinktis. =( 0E. =(( 0F. Elektrostatinis laukas įelektrintame laidininke ir ties jo paviršiumi. Elektrostatinis laukas įelektrintame laidininke. Elektrostatinis laukas ties ties laidininko paviršiumi. =( E. ? DS /( (. Debajaus ekranavimo nuotolis. Laidinikų elektrinė talpa. Laidininko elektrinė talpa. Kondensatoriaus elektrinė talpa. =(( 0S. Elektrostatinio lauko energija. Taškinių krūvių sistemos energija. Wp q1 q2 Wp *( q1 q2 Įelektrinto laidininko energija. Elektrinio lauko energija. We dwp dv. Polerizacijos energija. Elektros srovės stiprumas ir srovės tankis. Elektros srovės stiprumas. Dq dt. Elektros srovės tankis. Omo dėsnio diferencialinė išraika. EE. Me eE me. Umax (= me. Uvid = umax 2me.


Molekulės veikia viena kitą jėgomis, kurias vadiname – molekulinėmis. Jėgos kuriomis molekulės traukia viena kitą, dar vadinamos van der Valso jėgomis.Šios jėgos yra elektromagnetinės prigimties ir skirstomos į orientacines, indukcines ir dispersines. Dviejų taškinių vienodo didumo, bet priešingo ženklo krūvių nutolusių vienas nuo kito atstumu l, sistema vadinama – elektriniu dipoliu, kuris apibūdinamas dipolio elektriniu momentu pe(lq, vektorius l nukreipiamas link teigiamo krūvio ir vadinamas – dipolio petimi. Kai kurių medžiagų molekulėse elektros krūviai pasiskirsto taip, kad teigiamų ir neigiamų krūvių svorių centrai nesutampa. Tokia molekulė yra elektrinis dipolis ir vadinama poline. Molekulė kurios teigiamų ir neigiamų krūvių svorių centrai sutampa (l(0) yra nepolinė. Jeigu medžiaga susideda iš polinių molekulių tai gretimos molekulės natūraliai pasisuka taip, kad vienas prieš kitą būtų atsisukę priešingo ženklo krūvių svorio centrai. Tada dipolio krūvius veikianti suminė traukos jėga yra didesnė už stūmos jėgą. Tarp polinės molekulės dipolio ir jos indukuotojų dipolių veikiančias elektrostatines traukos jėgas vadiname – indukcinėmis. Dispersinės jėgos nepriklauso nuo to, ar molekulė yra polinė, ar nepolinė, todėl jos veikia tarp visų atomų ir molekulių. Tarp dviejų molekulių veikiančios van der Valso jėgos modulis priklauso nuo atstumo r tarp jų centrų apytiksliai šitaip: (f1((1/r7. Bandymai parodė, kad suartinus molekulių centrus arčiau kaip iki 10–9...10–10 dominuoja molekulių stūmos jėgos. Molekulinės stūmos jėgos, kaip ir van der Valso jėgos yra taip pat elektromagnetinės prigimties. Stūmos jėgos priklausomybė nuo atstumo r apytiksliai išreiškiame: (f1((1/rn. Dviejų molekulių traukos ir stūmos jėgos veikia išilgai tiesės, jungiančios jų centrus.

Esant molekulėms atstumu r0 –jėgų atstojamoji =0; kai rr0 –vyrauja F traukos jėga; kai r>10-9m F0≈0. Jėgų atstojamosios elementarusis darbas atitolinant molekules elementariu atstumu dr atliekamas molekulių potencinės energijos sumažėjimo sąskaita. dA=Fa*dr=–dWp (*). Kai r atstumas artėja į ∞ tai Wp artėja į 0. Molekulėms artėjant labiau stiprėja traukos jėgos ir sąveikos potencinė energija mažėja, o kai r=r0 , Wp –minimali. Mažėjant atstumui vyrauja stūmos jėgos,Wp didėja, ir tampa teigiama. Molekulės judėjimo kinetinė energija proporcinga temperatūrai.

Molekulių potencinė energija. Molekulių sąveikos jėgos yra potencialinės, todėl sąveikaudamos molekulės turi potencinės energijos. Nesąveikaujančių molekulių potencinė energija lygi nuliui. Todėl stūmos potencinė energija yra teigiama, o traukos neigiama. Dviejų molekulių sąveikos potencinės energijos formulė: wp(r)(a1/rn–a2/rm.Tuose temperatūrose kuriuose kT >>Wmin medžiaga yra garų būsenoje. Kai kT≈Wmin medžiaga yra skysta. Kai kT<

Termodinamikoje medžiagos faze vadinama jos termodinamiškai pusiausviroji būsena, kuri fizikinėmis savybėmis skiriasi nuo kitų galimų tos medžiagos pusiausvirųjų būsenų. Kai turime dvi ir daugiau medžiagos fazių ir kiekvienos jų masė laikui bėgant nekinta, tuomet turime fazių pusiausvyrą. Medžiagos perėjimą iš vienos fazės į kitą vadiname – faziniu virsmu. Faziniai virsmai yra dviejų tipų: pirmosios ir antrosios rūšies. Pirmosios rūšies faziniai virsmai: yra tokie kuriems vykstant sugeriama arba išskiriama fazinio virsmo šiluma ir dėl to greitai pakinta medžiagos vidinė energija, entropija, tankis. Antrosios rūšies faziniai virsmai: vadiname tokius virsmus, dėl kurių šuoliškai pakinta fizikinės savybės priklausomybės nuo temperatūros ar slėgio. Pirmosios rūšies fazinio virsmo temperatūros T priklausomybę nuo slėgio nusako Klaiperono ir Klauzijaus lygtis:

Aprašant realiąsias dujas būtina įvertinti kaip ir molekulių matmenis, taip ir jų sąveikos jėgas. Joms idealiųjų dujų modelis ir būsenos lygtis: pVmolio=RT; (bet kokiam kiekiui) pV=(RT; (=m/M; Olandų fizikas Valsas, pasinaudojęs idealiųjų dujų būsenos lygtimi, įvertinęs dujų molekulių savąjį tūrį ir tarp molekulines sąveikos jėgas,išvedė realiųjų dujų būsenos lygtį. Jei idealiųjų dujų molekulės gali laisvai judėti visame jų užimame tūryje Vmolio, tai realiųjų dujų molekulės galės judėti tūryje (Vm(b), b(molyje esančių pačių dujų molekulių užimamas tūris. Jis lygus keturgubam molekulių savajam tūriui. Jei inde pvz. yra dvi molekulės, kiekvienos jų centras prie kitos molekulės centro negali priartėti mažesniu nei d atstumu:

Tai reiškia kad abiejų molekulių centrai negali patekti į sferą kurios spindulys d. Šios sferos tūris lygus aštuoniems molekulės tūriams, taigi vienai molekulei neprieinamas keturgubas jos tūris. Tarp idealiųjų dujų molekulių, kaip žinom, jokios jėgos neveikia. Tarp realiųjų dujų veikiančios traukos jėgos sukelia papildomą slėgį, vadinamą vidiniu slėgiu. Valso paskaičiavimais vidinis slėgis atvirkščiai proporcingas dujų tūrio kvadratui: p’=a/Vmolio; a(Valso pastovioji (konstanta), priklausanti nuo tarpmolekulinių traukos jėgų. Įvedęs dvi paminėtas pataisas, Valsas realiųjų dujų būsenos lygtį užrašė taip:

(=m/M; Lygtyse figūruojančios a ir b t.y. konkrečių dujų pastoviosios nustatomos eksperimentiškai. Tam reikia užrašyti Valso lygtį dviem žinomom būsenoms ir išspręsti a ir b atžvilgiu. Išvedant Valso lygtį, taip pat panaudota daug supaprastinimų, todėl ir ši lygtis nėra labai tiksli. Kai slėgiai maži, o temperatūros aukštos,pataisa b<

T1 (temperatūros izotermė) mažinant dujų tūrį, slėgis didėja iki taško B. taške B dujų slėgis pasiekia savųjų garų slėgį ps.toliau mažinant tūrį, dujos kondensuojasi, virsta skysčiu, o likusių dujų slėgis išlieka pastovus. Taške C visos dujos yra virtę skysčiu ir toliau mažinant jo tūrį, slėgis staiga išauga. Nes skysčiai yra mažai spūdūs.

Nagrinėjant šį procesą atvirkščia tvarka, tai didinant tūrį skysčio tankis mažėja ir taške C skystis užverda. Einant link taško B, vis didesnė skysčio dalis virsta garais, nuo B turime tik garus. Kylant temperatūrai, kurioje vyksta izoterminis procesas, tūrių vertės atitinkančios kondensacijos pradžią ir pabaigą, artėja viena prie kitos, tuo pačiu artėja ir skysčio ir jo sočiųjų garų tankis. Keliant temperatūrą tūriu intervalas, kuriame garai virsta skysčiu mažėja T4>T3>T2>T1... Pasiekus kritinę temperatūrą T3, taškai susi lieja į vieną, t.y. skysčio ir jo sočiųjų garų tankis suvienodėja. Šį būvį atitinka kriziniai parametrai: krizinis slėgis pk ir Tk. slegiant dujas temperatūroje, aukštesnėje už krizinę, jos nesikondensuoja, taigi dujas ar garus su skystinti galima tik atšaldžius juos, žemiau krizinės temperatūros.

Van-der-Valso izotermės: gaunamos sprendžiant Van-der-Valso lygtį. PV3m-(bp+RT)V2m +aVm-ab=0. Šios izotermės didelių tūrių slėgių sritys sutampa su realių dujų. Jei garuose nėra kondensacijos centrų, tai juos slegiant galima pasiekti tašką E. tačiau ši būsena yra nestabili, garai vadinami peršaldytais.

Dalį CF galima gauti perkaitinus labai švarų skystį, kuriame nėra garavimo centro. Dalis EF gaunama tik teoriškai sprendžiant Van-der-Valso lygtį.

Realiųjų dujų vidinė energija susideda iš jų molekulių chaotiškojo judėjimo kinetinės energijos ir sąveikos potencinės energijos. Realiųjų dujų vidinė energija: Um(Umk+Ump. Dujų molekulės tik traukia viena kitą, todėl jų potencinė energija yra neigiama ir didėjant atstumui tarp molekulių, taip pat didėja, artėja prie nulio. Van der Valso dujų elementarųjį plėtimosi darbą užrašome šitaip:

Plečiantis van der Valso dujoms atlikto darbo dydžiu padidėja dujų potencinė energija: Ump( –a/Vm+C. Vieno molio van der Valso dujų potencinė energija: Ump( –a/Vm. Taigi van der Valso dujų vidinė energija priklauso nuo jų būsenos parametrų ir nuo medžiagos prigimties. Kai van der Valso dujos be šilumos kaitos adiabatiškai plečiasi į tuštumą, tuomet prieš išorines jėgas darbo neatlieka ir iš pirmojo termodinamikos dėsnio gauname: dUm(C(dT+a/Vm2*dVm(0.

Medžiagos kristalizacija: Norint paversti skystį kietuoju kūnų, reikia jį aušinti. Lėtėjant molekulių šiluminiam judėjimui, jų ryšiai darosi tvirtesni ir skystis virsta kietuoju kūnu. Kristalizacija prasideda nuo skysčiuose atsirandančių mažų kristalizacijos branduolių sudarytų iš nedidelio molekulių skaičiaus. Šaldant skystį jie didėja, prisijungiant naujoms molekulėms. Kai kristalizacijos branduolių daug susidaro polikristalinė medžiaga. Kristalizuojantis skysčiui ar garams jų dalelių sąveikos energijos sumažėja, todėl pagal energijos tvermės dėsnį, padidėja chaotiško judėjimo energija, t.y. išsiskiria kristalizacijos šiluma. Temperatūra, kurioje skysčiai kristalizuojasi vad. kristalizacijos temperatūra. Druskų kristalai susidaro iš druskų persotintų tirpalų, o metalų iš jų peršaldytų lydalų ar garų. Lydalas- išlydytas metalas. Persotinta ar peršaldyta medžiaga pradeda kristalizuotis tik esant kristalizacijoms branduoliams, kuriais gali būti tos pačios ar panašios struktūros medžiagos smulkios dalelės arba pašalinės dalelės. Lazeriams gaminami rubinai.

Anizotropija: Kristaliniai kūnai pasižymi anizotropija, t.y. jų fizinės savybės įvairiomis kryptimis yra skirtingos: nevienodai praleidžia šilumą, elektrą, šviesą, skirtingai plečiasi. Polikristaliniai kūnai dėl netvarkingos atskirų kristalėlių orientacijos nepasižymi anizotropija, nors atskiri kristalėliai yra anizotropiški.

Paprastieji skysčiai. Paprastaisiais vadinami tokie skysčiai, kurie makroskopiniu požiūriu yra vienalyčiai ir neveikiant išoriniams poveikiams izotropiški.

Skystieji kristalai. Kai kurios organinės medžiagos pasižymi ir skysčiams būdingu takumu, ir kristalams būdinga molekulių išsidėstymo tvarka bei tam tikru fizikiniu savybių anizotropiškumu. Kryptingą molekulių orientaciją būna apibrėžtoje srityje vad. domenu. Domenus galima orientuoti elektriniu ar magnetiniu lauku taip sudarant skystą monokristalą. Jie naudojami įvairiausiuose indikatoriuose, o jų savybė keisti spalvą kintant temperatūrai pritaikyta temperatūros matavimams, bei nematomų vaizdų gautų infraraudonaisiais spinduliais, vizualizacijai. Dauguma skysčių yra nepaprastieji. Jie yra vienalyčiai yra izotropiški.

Kvantiniai skysčiai. Skysčiai kurių savybės lemia kvantiniai reiškiniai vad. kvantiniais skysčiais. Šios savybės išryškėja temperatūrose artimose absoliučiam nuliui.

Krūvio kvantavimas . Jofe ekperimentiškai įrodė, kad kiekvieno makroskopinio kūno elektros krūvis yra tam tikro krūvio e(e=1.6*10-19), vadinamo elementariuoju, kartotinis. Gelis-Manas ir Cveigas pasiūlė naują hipotezę. Pagal ją egzistuoja dalelės kurių elektros krūvis lygus 1/3 ir 2/3 elementariojo krūvio. Tokios dalelės buvo pavadintos kvarkais. Taigi bet kokio įelektrinto kūno krūvis: q=Ne; N-tai elektronų perteklius.

Įelektrintą kūna, su kuriais jis sąveikauja vadiname taškiniu krūviu. Elektromagnetines jėgas kuriomis veikia vienas kitą įelektrinti nejudantys kūnai, vadiname elektrostatinėmis, arba Kulono jėgomis. Kulonas nustatė nejudančių įelektrintų kūnų sąveikos dėsnį: dviejų taškinių elektroskrūvių elektrostatinės sąveikos jėga yra tiesiog proporcinga tų krūvių q1 ir q2 sandaugai ir atvirkščiai proporcinga atstumo tarp jų r kvadratui. Kulono dėsnis užrašomas šitaip:F=k*q1q2 /r2. Jėga F1 kuria krūvis q1 veikia krūvį q2: F1=k* q1q2 /r3*r12. Jėga F2 kuria krūvis q2 veikia krūvį q1: F2=k* q1q2 /r3*r21. Šiose formulėse r12 ir r21 yra priešingieji. Sąveikaujant vienodo ženklo taškiniams krūviams (q1q2>0), sąveikos jėga yra lygiagreti spinduliui vektoriui, ir taškiniai krūviai stumia vienas kitą. Elektrostatinės kaip ir gravitacijos jėgos yra centrinės ir joms galioja trečiasis Niutono dėsnis. Koeficiento k vertė: k=1/4πε0. Tada Kulono jėga užrašoma :

Elektrostatinio lauko sąvoka. Faradėjus ir Maksvelis teigia, kad vieno įelektrinto kūno poveikis kitam perduodamas per tarpininką baigtiniu greičiu, ne didesniu už šviesos greitį vakume. Toks tarpininkas vadinamas elektrostatiniu lauku. Elektrinio lauko svarbiausioji savybė yra ta, kad jis visus jame esančius krūvius veikia tam tikra jėga. Visi laukai veikiantys materialiuosius objektus jėga vadinami jėgų laukais.

Jėgų linijos. Faradėjus pasiūlė elektrinio lauko stiprumo erdvinį pasiskirstymą grafiškai vaizduoti jėgų linijomis. Jos turi parodyti lauko stiprumo modulį ir kryptį. Elektrostatinio lauko jėgų linijos prasideda teigiamuose krūviuose arba begalybėje. Jos brėžiamos tai, kad jų liestinės kiekviename taške sutaptų su vektoriaus Ekryptimi.

Elektrostatinis laukas, kurio visuose taškuose vektoriaus E modulis ir kryptis vienodi, vadinamas vienalyčiu. Elektrinis laukas kurio stiprumas E nekinta laike, vadinamas stacionariuoju.

nejudančio taškinio krūvio q, esančio vakume koordinačių sistemos pradžios taške O, sukurtamelektrostatiniam laukui. Sakykime krūvis q’ elektrostatiniame lauke paslenka iš taško 1 į tašką 2 .

Elektrinio lauko potencialumo sąlyga. Darbas kurį atlieka potencialinės jėgos, perkeldamos krūvį q’ lauke, uždara kreive, lygus nuliui.

Elektrostatinio lauko taško potencialas. Taškinio krųvio q’ potencinės energijos santykį su krūvio didumu pažymėkime:

Kiekvienas elektrostatinio lauko taškas apibūdinamas dvejopai: vektoriumi – lauko stiprumu ir skaliaru – potencialu. A=q’((1-(2)= -q’(( iš formulės išplaukia, kad elektrostatinių jėgų atliekamas elementarusis darbas su perkeliamu krūviu q’ bei potencialo elementariuoju pokyčiu susietas taip: dA= -dWp= -q’d (. E= -grad(. Taigi elektrostatinio lauko stiprumas yra lygus potencialo neigiamam gradientui.

Nagrinėkime erdvėje elektrinį lauką ir jame esantį ekvipotencialinį paviršių. Jį daliname į daug dalių, kurių kiekvieną galime laikyti plokštuma. Vektorių srautu per paviršių dS vad. vektoriaus E ir paviršiaus ploto dS bei normalinei sandaugai. d(1=EdS1n1=EdS1. dS=ndS. d(1=EdScos(E^n). Srautą per visą uždarą paviršių gausime susumavę visus elementarius srautus. Nagr. krūvį esantį sferingų paviršių centre. (E= (EdS=E4(r2=1/4((0(q/r2(4(r2=q/(0. Elektrinio lauko stiprumo vektorinis srautas per uždarą paviršių lygus to paviršiaus gaubiamų krūvių algebrinei sumai padalintai iš elektrinės konstantos. (EdS=q/(0=1/(0((dV. Elektrinio lauko stiprumo vektoriaus srautas per vektor. paviršių lygus to paviršiaus gaubiamų krūvių algebrinei sumai padalintas iš elektrinės konstantos.

Begalinės įelektrintos plokštumos el. lauko skaičiavimas. ((dq/dS; E-statmenas plokštumai nes yra vienintelė kryptis yra vienoda visų plokštumų atžvilgiu. (EdS=EdS+EdS+0=dq/(0. 2EdS=(dS/(0. E=(/2(0. El.lauko sti prumas.

Surištieji. Dielektrikais vadinamos nelaidžios srovės medžiagos, įnešus dielektriką į lauką ir dielek., ir laukas pakinta. Aiškinant šį reiškinį būtina įvertini, kad atomai susideda iš teigiamo branduolio ir neigiamų elektronų. Krūvį turinčias daleles vad. krūvininkais. Krūvininkus įeinančius į dielektrikų molekulių sudėtį vad. surištaisiais. Veikiant elektriniam laukui jie gali tik nežymiai pasislinkti iš savo pusiausvyros padėčių. Laisvieji.Krūvininkus neįeinančius į dielektrik. sudėtį nors ir esančius dielektrike ir esančius už dielektrikų ribų vad. laisvaisiais. Dielektrikų molekulės laisvuosius krūvius galime pakeisti sumine krūviu esančių teigiamų krūvių centre, o neigiamuosius suminiu neigiamu krūviu esančiu neigiamų krūvių centre.

Nagr. turi elementą (V. Dielektriko polerizuotumą įvertina dielektrikas. Jei dielektriko polerizacijos vektorius nelygus 0 tai dielektrikas vad. polerizuotu. Dielektriktų polerizacija vyksta skirt ingai. Nepoliniams dielektrikams yra būdinga elektroninė ar reformacinė polerizacija. Taip polerizuojantis dielektrikams susidaro indukuotasis elektrinis dipolinis momentas. Jis yra proporcingas el. lauko stiprumui. p=((E. (-priklauso nuo medžiagos. Kuo stipresnis laukas tuo labiau deformuojasi laukas. p=npe= n((E. Poliniams dielektrikams yra būdinga orentcinė polerizacija t.y. dielektr. molekulės el. lauke sukamos taip, kad momento vektoriaus kryptis sutaptų su išorinio lauko kryptimi. Tam priešinasi molekulių šiluminis judėjimas. Polerizuotumas proporcingas lauko stiprumui. Jei tokia molekulė patenka į nevienalytį lauką, tai ji ne tik pasukama, bet ir veikiama jėgos nukreiptis lauko stiprėjimo kryptimi. Tuo pagrindu galime dielektrikų molekulės nukreipti reikiama linkme. Joniniuose kristaluose NaCl KCl stebima joninė polerizacija t.y. teigiamųjų jonų subgardelė pasislenka lauko kryptimi, o neigiamųjų prieš lauko kryptį. Taigi kristalas įgyja dipolinį momentą.

Nustatykime kaip lauko stiprumas dielektrike siejasi su dielektriko savybėmis. Tam paimame dvi lygiagrečias begalines plokštumas:

Gauso teoremą galima taikyti ir dielektrikams, bet turime įskaityti visus nagrinėjamo uždarojo paviršiaus gaubiamuosius krūvius, tuomet teoremą užrašome:

Egzistuoja medžiagos ku rioms būtina savaiminė ar sponta niška polerizacija nesant išorinio lauko, jos vad. segnetoelektrikais. Jie skiriasi nuo kitų likusių dielektrikų tokiais ypatumais: visų dielektrikų ( yra vienetų eilės, o segn. ( siekia tūkstančius; elektrinės lygits priklausomybė nuo elektrinio lauko stiprumo nėra tiesinė D=((0F. tai reiškia ( priklauso nuo lauko stiprumo; segn. ( priklauso nuo temperatūros, ji turi maksimumą; keičiant elektrinio lauko stiprumą polerizacijos kitimo vektorius atsilieka nuo elektrinio lauko kitimo, todėl polerizacijos vektoriaus vertė priklauso ne tik nuo esamos vertės, bet ir prieš tai buvuvios (Histerezės kilpa).

Pjezoelektrinis. Segn. gali būti tik kristalinės medžiagos neturinčios simetrijos centro. Tokie kristalai polerizuojasi ne tik veikiami išorinio lauko, bet ir juos deformuojant. Šis reiškinys vad. tiesioginiu pjezoelektriniu efektu. Polerizuotumas būna proporcingas deformacijai. Pakeitus deformcijos kryptį polerizuotumo vektorius taip pat pasikeičia. Be tiesioginio egzistavimo atbulinis pjezoelektr. efektai yra pjeze olektrikuose el. lauko sukelta polerizacija lygi mechaninės polerizacijos.

Elektrostatinis laukas įelektrintame laidininke. Normaliomis sąlygomis laidininko kaip ir visų kūnų teigiamas krūvis kompensuoja neigiamą, todėl jis yra elektriškai neutralus. Kai elektrostatinio lauko stiprumas laidininke yra lygus 0, tuomet gauname: (=const. Perteklinis statinis elektros krūvis laidininko viduje elektrinio lauko nesukuria. Gauso teorema bet kokiam uždarajam paviršiui esančiam laidininke:

Perteklinis statinis krūvis pasiskirsto tik išoriniame laidininko paviršiuje. Kai kūnas įsielektrina vienodo didumo priešingo ženklo krūviais – vadiname indikuotaisiais.

Elektrostatinis laukas ties ties laidininko paviršiumi. Šis paviršius yra ekvipotencialinis, todėl vektoriai E ir D=(0(E yra jam statmeni.

Debajaus ekranavimo nuotolis. Sakykime, kad medžiagos teigiamų ir neigiamų krūvininkų bendras skaičius ir jų krūvio modulis q0 yra vienodi. Ir gaunasi, kad potencialinio lauko veikiamo teigiamo krūvininko potencinė energija : W+(r)=q0((r). Jei yra termodinaminė pusiausvyra laisvieji krūvininkai pasiskirsto pagal Bolcmano dėsnį. Debajaus ekranavimo nuotolis:

Konkrečioje temperatūroje T jis priklauso nuo laisvųjų krūvininkų koncentracijos ir yra labai mažas laidininkams ir didelis dielektrikams.

Debajaus ekranavimo nuotolio fizikinė prasmė: jis lygus nuo medžiagos paviršiaus, iki taškų, kuriuose elektrinio lauko stiprumas yra sumažėjęs e(2.7 karto.

Laidininko elektrinė talpa. Jei laidininką įelektriname suteikdami q tai jo paviršiaus potencialas pakinta suteikiant vienodą q įvairių formų laidininkams potencialų pokyčiai būna nevienodi, tačiau tam pačiam laidininko suteikto q ir potencialo pokyčio santykis yra pastovus dydis, jis vad. laidininko talpa. C=(q/((. Pavieniai laidininkai pasižymi nedidele talpa. Kondensatoriaus elektrinė talpa.Žymiai didesnę talpą turi prietaisai sudaryti iš 2 ar daugiau laidininkų esančių arti vienas kito. Tokie prietaisai vad. kondensatoriais. Elektrodų forma parenkama tokia, kad įkrauto kondensatoriaus elektrinis laukas būtų tik tarp jo elektrodų, tuomet elektrinė talpa nepriklauso nuo aplinkinių kūnų. Šias sąlygas tenkina: 1)dvi lygiagrečios plokštelės, tarp kurių atstumas yra labai mažas.2)du koaksialiniai cilindrai. 3)dvi koncentrinės sferos. Kondensatoriaus krūviu vadinamas jo vieno elektrodo krūvio modulis q. Kondensatoriaus talpa – vadiname krūvio ir elektrodo potencialų skirtumo modulio ((1-(2(santykis. Jų elektrodai turi vienodo dydžio, bet priešingo ženklo dydžius. C=q/(1-(2=q/U. plokščiojo kondensatoriaus tarp kurio yra dielektrikas C=((0S/d.

Taškinių krūvių sistemos energija. Sąveikos energija Wp išreiškiama lygybėmis: Wp=q1(1=q2(2; Wp=1/2*(q1(1+q2(2).

Įelektrinto laidininko energija. Laidininko paviršius yra ekvipotencialinis, todėl visiems taškiniams krūviams potencialai (i yra vienodi ir lygūs (.

Nagr, elektrono judėjimą metale laikydami, kad jie tarp 2 susidūrimų su gardelės jonais juda tieseeigiai. u0=0. F=eE. A=F/me=eE/me. umax=a(=e(E/me. Tuomet vidutinis judėjimo greitis uvid= umax/2=e(E/2me. j=ene(E/2me. j=(E. srovės tankis proporcingas elektros lauko stiprumui. Dydis atvirkščias laidumui vad. laidininko savitąja varža. (=1/(. (nuo medžiagos priklausantis dydis ().

Omo dėsnis nevienalytei grandinės daliai. Tam tikroje grandinės dalyje gali egzistuoti kartu elektrostatinis ir pašalinių jėgų laukas. Grandinės dalis kurioje krūvininką veikia tik elektrostatinės jėgos, vadinama vienalyte, o grandinės dalį, kurioje krūvininką veikia ir pašalinės jėgos – nevienalyte. Omo dėsnio bendriausia išraiška: j= ((E+E*). Omo dėsnis nevienalytei grandinės daliai: IR= (1-(2+(12. Omo dėsnio integralinė išraiška U=IR vadinamas grandinės dalies įtampa, arba įtampos kritimu. Grandinės dalies elektrinė įtampa lygi darbui, kurį atlieka elektrostatinės ir pašalinės jėgos, perkeldamos toje grandinės dalyje vienetinį teigiamą krūvį.

Nesavaiminis išlydis dujose. N.s. dujos yra nelaidžios elektros srovei, nes jose nėra krūvininkų (krūvį turinčių ir galinčių laisvai judėti dalelių). Jonizavus dalį dujų molek. tampa laidžiomis. Molekulės jonizuojamos atplėšiant elektronus. Juos prisijungia neutralios molekulės virsdamos neigiamais jonais. Taigi jonizuotose dujose būna teig. ir neig. jonų, bei elektronų. Darbas, kuris atliekamas atplėšiant elektroną nuo molekulės vad. jonizacijos darbu. Kartu su dujų jonizacija vyksta rekombinacija į neutralias molekules. Dujas gali jonizuoti ir išoriniai veiksniai: stiprus kaitinimas, rentgeno, kosminiai spinduliai, bei greitai judantys elektronai ir jonai, susidurdami su dujų molekulėmis. Tai smūginė jonizacija. Veikiant el. laukui susidarę jonai ir elektronai pradeda kryptingai judėti, t.y. dujose pradeda tekėti el. srovė, vad. el. išlydžiu. Jei srovė teka veikiant išor. jonizatoriui nesavaiminis išlydis dujose nutrūksta. Soties srovę riboja jonizatoriaus galingumas. Jį padidinus ši srovė išauga.

Savaiminis išlydis dujose. Dujose vykstantis išlydis, kuris tęsiasi ir nustojus veikti išor. jonizatoriui vad, savaiminiu išlydžiu. Kad jis vyktų dujose dėl paties išlydžio turi nuolatos susidaryti laisvieji krūviai. Jų susidarymo šaltinis yra smūginė dujų molekulių jonizacija. Esant stipriam el. laukui dėl išor. jonizatorių dujose esantys elektronai įgyja didelį greitį ir susidurdami su dujų molek. jos jonizuoja naujas dujų molekules. Taip krūvininkų sk. dujose išauga ir jų didumas padidėja. Dėl to voltamperinėje charakteristikoje stebimas staigus srovės stiprėjimas, tačiau smūginės joniz. kurią sukelia elektron. nepakanka išlydžiui palaikyti, nes e judėdamas link anodo gali jonizuoti tik toliau nuo katodo esančias molek. Kad išlydis nenutrūktų būtina, kad teig. jonai galėtų išmuši antrinius e. nesavaiminio išlydžio virtimas savaiminiu vad. dujų el. pramušimu, o jį atitinkanti įtampa- pramušimo įtampa. Dujose vyksta ir kiti reiškiniai, elektronai ir jonai, neturintys pakankamai energijos dujų molek. jonizuoti, gali jas sužadinti grįždamos į nesužadintą būseną molekulės spinduliuoja šviesą, šviesa taip pat susidaro rekombinuojant jonams nuo jonų smūgių į katodą. Šis įkaista ir pradeda spinduliuoti elektronus. Vyksta termoelektrinė emisija. Bandymai rodo, kad dujų pramušimo įtampa priklauso nuo dujų cheminės prigimties, katodo medžiagos bei dujų slėgio ir atstumo tarp katodo ir anodo sandaugos. Jei slėgis arba atstumas tarp elektrodų mažas, tai elektronų susidūrimo su dujų molekulėmis tikimybė maža ir reikia didinti lauko stiprumą, nes esant stipresniems laukams didėja netamprių susidūrimų tikimybė, o jų metu per duodama didesnė energija. Esant didesniam slėgiui sumažėja elektronų laisvasis kelias (nuotolis tarp 2 susidūrimų), tad elektronai nespėja įgyti didelės energijos.

Trijų antrųjų dėsnis. Mažų teigiamų įtampų srityje termoelektroninės srovės tankis išreiškiamas šitaip: j=BU3/2 – tai trijų antrųjų dėsnis. Koeficientas B priklauso nuo elektrodų formos ir tarpelektroninės erdvės geometrinių matmenų.

Plazma tai stipriai jonizuotos dujos, kuriuose teig. ir neig. krūvininkų konc. –jos beveik lygios. Skiriama aukštos temp. plazma ir dujų plazma. Viena iš plazmos charakteristikų: jos jonizacijos laipsnis lygus jonizuotų dalelių pilnos konc. dalelių santykis: C=nj/n

Dujų išlydžio plazmoje esantys krūvininkai juda veikiami elektrinio lauko. Wk=3/2kT Te>Tj (Te –elektronų temp.; Tj –jonų temp.). Todėl dujų plazma vadinama nepusiausvyra. Te≈25*103 K Tj≈400K.

Aukštos temp. plazma yra pusiausvyra ir izoterminė. Ją sudarančių dalelių WK yra vienodos.

Plazmos savybės: 1)Krūviu q0 įelektrintos pavienės dalelės vakuume sukurto elektrinio lauko taško potencialas :(=1/4((0*q0/r. Plazmoje kiekvieną krūvininką supa priešingo ženklo krūvininkai, kurie ekranuoja jo lauką. Debajaus ekranavimo spindulys priklauso nuo krūvininkų koncentracijos, ir jų chaotiškojo judėjimo energijos. 2) Neutralios dujų molekulės viena kitą veikia atsiekėmis jėgomis. Plazmoje elektringos dalelės sąveikauja Kulono jėgomis. Taigi čia yra kolektyvinė sąveika. Jei išorinių poveikių nėra, plazma kvazineutrali. Dėl dalelių kolektyvinės sąveikos plazmą galima laikyti tampriąja aplinka. 3) Dujų plazmoje gali būti įvairių dalelių: neutralių atomų, jonų, elektronų. Tokioje plazmoje dalelių chaotiškojo judėjimo vidutinė kinetinė energija yra vienoda. Ši energija yra tiesiogiai proporcinga plazmos temperatūrai. Pusiausvirąją plazmą vadiname – izoterme.

Aukštas jonizacijos laipsnis; suminis erdvinis krūvis artimas nuliui; geras elektrinis laidumas; plazma švyti; sąveika su elektriniu ir magnetiniu laukais.

Žemos temp. plazma naudojama dujų lazeriuose, plazmos varikliuose, generatuoriuose ir kt.

  • Fizika Šperos
  • 2015 m.
  • 2 puslapiai (5017 žodžių)
  • Universitetas
  • Fizikos šperos
  • Microsoft Word 75 KB
  • Fizika egzaminas ktu
    10 - 3 balsai (-ų)
Fizika egzaminas ktu. (2015 m. Kovo 17 d.). http://www.mokslobaze.lt/fizika-egzaminas-ktu.html Peržiūrėta 2016 m. Gruodžio 10 d. 05:19