Зависимост на електрическото съпротивление от температурата - свръхпроводимост. Как съпротивлението зависи от температурата?

Съпротивлението на металите се дължи на факта, че електроните, движещи се в проводник, взаимодействат с йони на кристалната решетка и по този начин губят част от енергията, която придобиват в електрическо поле.

Опитът показва, че устойчивостта на металите зависи от температурата. Всяко вещество може да се характеризира с постоянна стойност за него, т.нар температурен коефициент на съпротивление α. Този коефициент е равен на относителната промяна в съпротивлението на проводника, когато се нагрява с 1 K: α =

където ρ 0 е съпротивлението при температура T 0 = 273 K (0°C), ρ е съпротивлението при дадена температура T. Следователно, зависимостта на съпротивлението на метален проводник от температурата се изразява чрез линейна функция: ρ = ρ 0 (1+ αT).

Зависимостта на съпротивлението от температурата се изразява със същата функция:

R = R 0 (1+ αT).

Температурните коефициенти на съпротивление на чистите метали се различават относително малко един от друг и са приблизително равни на 0,004 K -1. Промяната в съпротивлението на проводниците с промяна на температурата води до факта, че тяхната характеристика ток-напрежение не е линейна. Това е особено забележимо в случаите, когато температурата на проводниците се променя значително, например при работа на лампа с нажежаема жичка. Фигурата показва неговата волт-амперна характеристика. Както се вижда от фигурата, силата на тока в този случай не е пряко пропорционална на напрежението. Не бива обаче да мислим, че това заключение противоречи на закона на Ом. В сила е само зависимостта, формулирана в закона на Ом с постоянно съпротивление.Зависимостта на съпротивлението на металните проводници от температурата се използва в различни измервателни и автоматични устройства. Най-важното от тях е съпротивителен термометър. Основната част на съпротивителния термометър е платинена тел, навита върху керамична рамка. Жицата се поставя в среда, чиято температура трябва да се определи. Чрез измерване на съпротивлението на този проводник и познаване на съпротивлението му при t 0 = 0 °C (т.е. R 0),изчислете температурата на средата, като използвате последната формула.

Свръхпроводимост.Въпреки това преди края на XIX V. беше невъзможно да се провери как съпротивлението на проводниците зависи от температурата в района на много ниски температури. Едва в началото на 20в. Холандският учен Г. Камерлинг Оннес успява да превърне в течно състояние най-трудния за кондензиране газ - хелия. Точката на кипене на течния хелий е 4,2 K. Това направи възможно измерването на съпротивлението на някои чисти метали, когато се охладят до много ниска температура.

През 1911 г. работата на Kamerlingh Onnes завършва с голямо откритие. Изучавайки съпротивлението на живака при постоянно охлаждане, той открива, че при температура от 4,12 K съпротивлението на живака пада рязко до нула. Впоследствие той успя да наблюдава същото явление в редица други метали, когато те бяха охладени до температури, близки до абсолютната нула. Феноменът на пълна загуба на метал електрическо съпротивлениепри определена температура се нарича свръхпроводимост.

Не всички материали могат да станат свръхпроводници, но техният брой е доста голям. При много от тях обаче е установено свойство, което значително затруднява използването им. Оказа се, че за повечето чисти метали свръхпроводимостта изчезва, когато са в силно магнитно поле. Следователно, когато през свръхпроводник протича значителен ток, той създава около себе си магнитно поле и свръхпроводимостта в него изчезва. Въпреки това, това препятствие се оказа преодолимо: беше установено, че някои сплави, например ниобий и цирконий, ниобий и титан и др., Имат свойството да поддържат своята свръхпроводимост при високи стойности на тока. Това позволи по-широкото използване на свръхпроводимостта.

Опитът в съответствие с общите съображения на § 46 показва, че съпротивлението на проводника също зависи от неговата температура.

Навиваме няколко метра тънка (0,1-0,2 mm в диаметър) желязна жица 1 под формата на спирала и я свързваме към верига, съдържаща батерия от галванични клетки 2 и амперметър 3 (фиг. 81). Избираме съпротивлението на този проводник така, че при стайна температура стрелката на амперметъра да се отклонява почти по цялата скала. След като отбелязахме показанията на амперметъра, силно нагряваме жицата с помощта на горелка. Ще видим, че докато се нагрява, токът във веригата намалява, което означава, че съпротивлението на жицата се увеличава при нагряване. Този резултат се получава не само при желязото, но и при всички други метали. С повишаване на температурата съпротивлението на металите се увеличава. За някои метали това увеличение е значително: за чистите метали при нагряване до 100 ° C достига 40-50%; за сплави обикновено е по-малко. Има специални сплави, в които съпротивлението почти не се променя с повишаване на температурата; като например константан (от латинска дума constans - постоянен) и манганин. Константанът се използва за направата на някои измервателни уреди.

Ориз. 81. Експеримент, показващ зависимостта на съпротивлението на проводника от температурата. При нагряване съпротивлението на проводника се увеличава: 1 – проводник, 2 – батерия от галванични клетки, 3 – амперметър

В противен случай съпротивлението на електролитите се променя при нагряване. Нека повторим описания опит, но вместо желязна тел във веригата въведем някакъв вид електролит (фиг. 82). Ще видим, че показанията на амперметъра се увеличават през цялото време, когато електролитът се нагрява, което означава, че съпротивлението на електролитите намалява с повишаване на температурата. Имайте предвид, че съпротивлението на въглищата и някои други материали също намалява при нагряване.

Ориз. 82. Експеримент, показващ зависимостта на устойчивостта на електролита от температурата. При нагряване съпротивлението на електролита намалява: 1 – електролит, 2 – батерия от галванични клетки, 3 – амперметър

Зависимостта на съпротивлението на металите от температурата се използва за конструиране на съпротивителни термометри. В най-простата си форма това е тънка платинена жица, навита върху пластина от слюда (фиг. 83), чието съпротивление при различни температури е добре известно. Термометър за съпротивление се поставя вътре в тялото, чиято температура искате да измерите (например във фурна), а краищата на намотката се свързват към веригата. Чрез измерване на съпротивлението на намотката може да се определи температурата. Такива термометри често се използват за измерване на много високи и много ниски температури, при които живачни термометривече не са приложими.

Ориз. 83. Съпротивителен термометър

Увеличаването на съпротивлението на проводник при нагряване с 1°C, разделено на първоначалното съпротивление, се нарича температурен коефициент на съпротивление и обикновено се обозначава с буквата. Най-общо казано, самият температурен коефициент на съпротивление зависи от температурата. Стойността има едно значение, например, ако увеличим температурата от 20 на 21°C, и друго, ако увеличим температурата от 200 на 201°C. Но в много случаи промяната в доста широк температурен диапазон е незначителна и може да се използва средната стойност в този диапазон. Ако съпротивлението на проводник при температура е равно на , а при температура е равно на , тогава средната стойност

. (48.1)

Обикновено съпротивлението при температура от 0°C се приема като стойност.

Таблица 3. Среден температурен коефициент на съпротивление на някои проводници (в диапазона от 0 до 100 ° C)

вещество		вещество
Волфрам
		Константан
		Манганин

В табл Таблица 3 показва стойностите за някои проводници.

48.1. Когато включите електрическа крушка, токът във веригата в първия момент е различен от тока, който протича след като крушката започне да свети. Как се променя токът във верига с въглеродна лампа и лампа с метална жичка?

48.2. Съпротивлението на изключена крушка с нажежаема жичка с волфрамова жичка е 60 ома. При пълно нагряване съпротивлението на електрическата крушка се увеличава до 636 ома. Каква е температурата на горещата нишка? Използвайте таблицата. 3.

48.3. Съпротивлението на електрическа пещ с никелова намотка в ненагрято състояние е 10 ома. Какво ще бъде съпротивлението на тази пещ, когато нейната намотка се нагрее до 700°C? Използвайте таблицата. 3.

Въз основа на класическата електронна теорияПроводимостта на металите може да се обясни със закона на Джаул-Ленц.

Подреденото движение на електроните възниква под въздействието на полевите сили. Както по-горе, ще приемем, че в момента на сблъсък с положителните йони на кристалната решетка, електроните напълно предават своята кинетична енергия към нея. До края на свободния път скоростта на електрона е , и кинетична енергия

(14.9)

Освободената мощност на единица обем метал (плътност на мощността) е равна на енергията на един електрон, умножена по броя на сблъсъци в секунда и върху концентрацията на електрони:

(14.10)

Като вземем предвид (14.7), имаме

- Закон на Джаул-Ленц в диференциална форма.

Ако се интересуваме от енергията, освободена от проводник с дължина ℓ, напречно сечение S за период от време dt, тогава изразът (14.10) трябва да се умножи по обема на проводника V=St и времето dt:

Като се има предвид това
(където R е съпротивлението на проводника), получаваме закона на Джаул-Ленц във формата

§ 14.3 Зависимост на съпротивлението на метала от температурата. Свръхпроводимост. Закон на Видеман-Франц

Специфичното съпротивление зависи не само от вида на веществото, но и от неговото състояние, по-специално от температурата. Зависимостта на съпротивлението от температурата може да се характеризира чрез определяне на температурния коефициент на съпротивление на дадено вещество:

(14.11)

Дава относително увеличение на съпротивлението с повишаване на температурата с един градус.

Фигура 14.3

Температурният коефициент на съпротивление за дадено вещество е различен, когато различни температури. Това показва, че съпротивлението не се променя линейно с температурата, а зависи от нея по по-сложен начин.

ρ=ρ 0 (1+αt) (14.12)

където ρ 0 е съпротивлението при 0ºС, ρ е неговата стойност при температура tºС.

Температурният коефициент на съпротивление може да бъде положителен или отрицателен. За всички метали съпротивлението нараства с повишаване на температурата и следователно за металите

α >0. За всички електролити, за разлика от металите, съпротивлението винаги намалява при нагряване. Устойчивостта на графита също намалява с повишаване на температурата. За такива вещества α<0.

Въз основа на електронната теория за електрическата проводимост на металите е възможно да се обясни зависимостта на съпротивлението на проводника от температурата. С повишаване на температурата съпротивлението му се увеличава, а електропроводимостта намалява. Анализирайки израза (14.7), виждаме, че електрическата проводимост е пропорционална на концентрацията на проводимите електрони и средния свободен път <ℓ> , т.е. колкото повече <ℓ> , толкова по-малко сблъсъци създават за подреденото движение на електроните. Електрическата проводимост е обратно пропорционална на средната топлинна скорост < υ τ > . Топлинната скорост се увеличава пропорционално с повишаване на температурата
, което води до намаляване на електрическата проводимост и увеличаване на съпротивлението на проводниците. Чрез анализа на формула (14.7) също е възможно да се обясни зависимостта на γ и ρ от вида на проводника.

При много ниски температури от порядъка на 1-8ºK съпротивлението на някои вещества рязко пада милиарди пъти и на практика става нула.

Това явление, открито за първи път от холандския физик Г. Камерлинг-Онес през 1911 г., се нарича свръхпроводимост . Понастоящем свръхпроводимостта е установена в редица чисти елементи (олово, калай, цинк, живак, алуминий и др.), Както и в голям брой сплави на тези елементи един с друг и с други елементи. На фиг. Фигура 14.3 схематично показва зависимостта на съпротивлението на свръхпроводниците от температурата.

Теорията на свръхпроводимостта е създадена през 1958 г. от Н.Н. Боголюбов. Според тази теория свръхпроводимостта е движението на електрони в кристална решетка без сблъсъци един с друг и с атоми на решетката. Всички електрони на проводимост се движат като един поток от невисцидна идеална течност, без да взаимодействат помежду си или с решетката, т.е. без да изпитвате триене. Следователно съпротивлението на свръхпроводниците е нула. Силно магнитно поле, проникващо в свръхпроводника, отклонява електроните и, нарушавайки "ламинарния поток" на електронния поток, кара електроните да се сблъскват с решетката, т.е. възниква съпротива.

В свръхпроводящото състояние енергийните кванти се обменят между електроните, което води до създаването на сили на привличане между електроните, които са по-големи от силите на отблъскване на Кулон. В този случай се образуват двойки електрони (двойки на Купър) с взаимно компенсирани магнитни и механични моменти. Такива двойки електрони се движат в кристалната решетка без съпротивление.

Едно от най-важните практически приложения на свръхпроводимостта е използването й в електромагнити със свръхпроводяща намотка. Ако нямаше критично магнитно поле, което унищожава свръхпроводимостта, тогава с помощта на такива електромагнити би било възможно да се получат магнитни полета от десетки и стотици милиони ампера на сантиметър. Невъзможно е да се получат толкова големи постоянни полета с помощта на конвенционални електромагнити, тъй като това би изисквало огромни мощности и би било практически невъзможно да се премахне топлината, генерирана, когато намотката поглъща толкова големи мощности. В свръхпроводящ електромагнит консумацията на енергия от източника на ток е незначителна, а консумацията на енергия за охлаждане на намотката до температура на хелий (4,2ºK) е с четири порядъка по-ниска, отколкото в конвенционален електромагнит, създаващ същите полета. Свръхпроводимостта се използва и за създаване на системи за памет за електронни математически машини (криотронни паметови елементи).

През 1853 г. Видеман и Франц експериментално установяват това че съотношението на топлопроводимостта λ към електрическата проводимост γ за всички метали при една и съща температура е еднакво и пропорционално на тяхната термодинамична температура.

Това предполага, че топлопроводимостта в металите, подобно на електрическата проводимост, се дължи на движението на свободни електрони. Ще приемем, че електроните са подобни на едноатомен газ, чийто коефициент на топлопроводимост според кинетичната теория на газовете е равен на

(14.13)

(n е концентрацията на атомите, m е масата на атома,<ℓ>-среден свободен път на електрона, c V -специфична топлина).

За едноатомен газ

(k е константата на Болцман, M е моларна маса).

(14.14)

От уравнения (14.7) и (14.14) намираме съотношението на топлопроводимостта и електрическата проводимост на метала:

(14.15)

От кинетичната теория на газовете е известно, че
, Тогава

(14.16)

(k и e са постоянни стойности).

Следователно съотношението на топлопроводимостта и електрическата проводимост на метала е пропорционално на термодинамичната температура, която е установена от закона на Видеман-Франц. Тъй като k =1,38∙10 -23 J/K; e = 1,6∙10 -19 C, тогава

(14.17)

Законът на Видеман-Франц за повечето метали е изпълнен при температура 100-400 K, но при ниски температури законът е значително нарушен. Има метали (берилий, манган), които изобщо не се подчиняват на закона на Видеман-Франц. Изход от непреодолими противоречия е намерен в квантовата електронна теория на металите.

Зависимост на съпротивлението от температурата

Съпротивлението R на хомогенен проводник с постоянно напречно сечение зависи от свойствата на материала на проводника, неговата дължина и напречно сечение, както следва:

където ρ - съпротивлениепроводящи вещества, Ле дължината на проводника и С- площ на напречното сечение. Реципрочната стойност на съпротивлението се нарича проводимост. Това количество е свързано с температурата чрез формулата на Нернст-Айнщайн:

Следователно съпротивлението на проводника е свързано с температурата, както следва:

Съпротивлението също може да зависи от параметрите и, тъй като напречното сечение и дължината на проводника също зависят от температурата.

Фондация Уикимедия. 2010 г.

Вижте какво е „Зависимост на съпротивлението от температурата“ в други речници:

Конвенционално графично обозначение на съпротивителен термометър Съпротивителният термометър е електронно устройство, предназначено за измерване на температура и базирано на зависимостта на електрическото съпротивление ... Wikipedia

съпротивителен термометър- Термометър, чийто принцип на работа се основава на зависимостта на електрическото съпротивление на материала на чувствителния елемент на термометъра от температурата. [RD 01.120.00 KTN 228 06] Съпротивителният термометър за превозни средства е термометър, като правило... ... Ръководство за технически преводач

ГОСТ 6651-2009: Държавна система за осигуряване на еднаквост на измерванията. Резистивни термопреобразуватели от платина, мед и никел. Общи технически изисквания и методи за изпитване- Терминология GOST 6651 2009: Държавно устройствоосигуряване на еднаквост на измерванията. Резистивни термопреобразуватели от платина, мед и никел. са често срещани Технически изискванияи методи за изпитване оригинален документ: 3.18 време на топлинна реакция ...

GOST R 8.625-2006: Държавна система за осигуряване на еднаквост на измерванията. Съпротивителни термометри от платина, мед и никел. Общи технически изисквания и методи за изпитване- Терминология GOST R 8.625 2006: Държавна система за осигуряване на еднаквост на измерванията. Съпротивителни термометри от платина, мед и никел. Общи технически изисквания и методи за изпитване оригинален документ: 3.18 време на топлинна реакция: Време ... Речник-справочник на термините на нормативната и техническата документация

Стойност, равна на относителната промяна в електрическото съпротивление на участък от електрическа верига или съпротивлението на вещество, когато температурата се промени с единица. Температурният коефициент на съпротивление характеризира зависимостта... ... Wikipedia

Явлението, открито от P. L. Kapitsa (1941) в свръхтечния течен хелий, е, че когато топлината се пренася от твърдото тяло. тяло към течен хелий, на повърхността на раздела възниква разлика в температурата p DT. По-късно се установи, че К. с. т. общо физическо... ... Физическа енциклопедия

диапазон на измерване на термопреобразувателя на съпротивлението- 3.7 обхват на измерване на термопреобразувател на съпротивление: Температурният диапазон, в който зависимостта на съпротивлението на термопреобразувател на съпротивление от температурата, нормализирана в съответствие с този стандарт, се извършва в границите ... ... Речник-справочник на термините на нормативната и техническата документация

сензор за съпротивителен термометър- 3.2 чувствителен елемент на съпротивителен термометър; SE: Резистор, изработен от метална жица или филм с проводници за свързване на свързващи проводници, с известна зависимост на електрическото съпротивление от температурата и... ... Речник-справочник на термините на нормативната и техническата документация

чувствителен елемент на съпротивителен термопреобразувател- 3.2 чувствителен елемент на съпротивителен термопреобразувател; SE: Резистор, изработен от метална жица или филм с проводници за свързване на свързващи проводници, с известна зависимост на електрическото съпротивление от... ... Речник-справочник на термините на нормативната и техническата документация

обхват на измерване на съпротивителен термометър- 3.7 диапазон на измерване на съпротивителен термометър: Температурният диапазон, в който зависимостта на съпротивлението на превозното средство от температурата, нормализирана в съответствие с този стандарт, се извършва в рамките на съответния клас на толерантност. Източник... Речник-справочник на термините на нормативната и техническата документация

Книги

• Комплект маси. Физика. Електродинамика (10 таблици), . Образователен албум от 10 листа. Електричество, сила на тока. Съпротива. Закон на Ом за участък от верига. Зависимост на съпротивлението на проводника от температурата. Свързване на проводници. ЕМП. Законът на Ом…
• Комплект маси. Физика. Прав ток (8 таблици) , . Образователен албум от 8 листа. Електричество. Текуща сила. Съпротива. Закон на Ом за участък от верига. Зависимост на съпротивлението на проводника от температурата. Електрически ток в полупроводник...

Зависимост на съпротивлението от температурата

Материали от Wikipedia - свободната енциклопедия

Отидете до: навигация, търсене

Съпротивлението R на хомогенен проводник с постоянно напречно сечение зависи от свойствата на материала на проводника, неговата дължина и напречно сечение, както следва:

Където ρ е съпротивлението на проводящото вещество, L е дължината на проводника, а S е площта на напречното сечение. Реципрочната стойност на съпротивлението се нарича проводимост. Това количество е свързано с температурата чрез формулата на Нернст-Айнщайн:

T - температура на проводника;

D е коефициентът на дифузия на носителите на заряд;

Z е броят на електрическите заряди на носителя;

e - елементарен електрически заряд;

C - Концентрация на носители на заряд;

Константа на Болцман.

Следователно съпротивлението на проводника е свързано с температурата, както следва:

Съпротивлението може да зависи и от параметрите S и I, тъй като напречното сечение и дължината на проводника също зависят от температурата.

2) Идеален газ - математически модел на газ, в който се приема, че: 1) потенциалната енергия на взаимодействие на молекулите може да бъде пренебрегната в сравнение с тяхната кинетична енергия; 2) общият обем на газовите молекули е незначителен; 3) между молекулите няма сили на привличане или отблъскване, сблъсъците на частиците една с друга и със стените на съда са абсолютно еластични; 4) времето за взаимодействие между молекулите е незначително в сравнение със средното време между сблъсъци. В разширения модел на идеален газ частиците, от които той се състои, са под формата на еластични сфери или елипсоиди, което позволява да се вземе предвид енергията не само на транслационното, но и на въртеливо-колебателното движение, както и на не само централни, но и нецентрални сблъсъци на частици.

Налягане на газа:

Газът винаги запълва обем, ограничен от стени, които са непроницаеми за него. Например, газова бутилкаили вътрешната гума на автомобилна гума е почти равномерно пълна с газ.

Опитвайки се да се разшири, газът оказва натиск върху стените на цилиндъра, гумите или всяко друго тяло, твърдо или течно, с което влиза в контакт. Ако не вземем предвид действието на гравитационното поле на Земята, което при обичайните размери на съдовете променя само незначително налягането, тогава когато налягането на газа в съда е в равновесие, то ни се струва напълно равномерно. Тази забележка се отнася за макрокосмоса. Ако си представим какво се случва в микрокосмоса на молекулите, които изграждат газа в съда, тогава не може да се говори за някакво равномерно разпределение на налягането. На някои места по повърхността на стената молекулите на газа се удрят в стените, докато на други места няма удари. Тази картина се променя през цялото време по хаотичен начин. Газовите молекули се удрят в стените на съдовете и след това отлитат със скорост почти еднаква скоростмолекули преди удара.

Идеален газ. За обяснение на свойствата на материята в газообразно състояние се използва моделът на идеалния газ. Моделът на идеалния газ предполага следното: молекулите имат пренебрежимо малък обем в сравнение с обема на съда, между молекулите няма сили на привличане, а когато молекулите се сблъскват една с друга и със стените на съда, действат сили на отблъскване.

Задача за билет №16

1) Работата е равна на мощност * време = (напрежение на квадрат) / съпротивление * време

Съпротивление = 220 волта * 220 волта * 600 секунди / 66000 джаула = 440 ома

1. Променлив ток. Ефективна стойност на тока и напрежението.

2. Фотоелектричен ефект. Закони на фотоелектричния ефект. Уравнението на Айнщайн.

3. Определете скоростта на червената светлина = 671 nm в стъкло с индекс на пречупване 1,64.

Отговори на билет №17

Променливият ток е електрически ток, който се променя по големина и посока с течение на времето или, в конкретен случай, се променя по големина, като запазва посоката си в електрическата верига непроменена.

Ефективната (ефективна) стойност на променливия ток е количеството постоянен ток, чието действие ще произведе същата работа (термичен или електродинамичен ефект) като разглеждания променлив ток през един период. В съвременната литература по-често се използва математическата дефиниция на това количество - средната квадратична стойност на променливия ток.

С други думи, ефективната стойност на тока може да се определи по формулата:

За хармонични вибрацииток Ефективните стойности на EMF и напрежението се определят по подобен начин.

Фотоелектричен ефект, Фотоелектричен ефект - излъчването на електрони от вещество под въздействието на светлина (или друго електромагнитно излъчване). В кондензирани (твърди и течни) вещества има външен и вътрешен фотоелектричен ефект.

Законите на Столетов за фотоелектричния ефект:

Формулировка на 1-ви закон на фотоелектричния ефект: Силата на фототока е право пропорционална на плътността на светлинния поток.

Според втория закон на фотоелектричния ефект максималната кинетична енергия на електроните, изхвърлени от светлината, нараства линейно с честотата на светлината и не зависи от нейния интензитет.

3-ти закон на фотоелектричния ефект: за всяко вещество има червена граница на фотоелектричния ефект, тоест минималната честота на светлината (или максималната дължина на вълната λ0), при която фотоелектричният ефект все още е възможен и ако фотоелектричният ефект вече не възниква. Теоретичното обяснение на тези закони е дадено през 1905 г. от Айнщайн. Според него електромагнитното излъчване е поток от отделни кванти (фотони) с енергия hν всеки, където h е константата на Планк. С фотоелектричния ефект част от падащото електромагнитно лъчение се отразява от металната повърхност, а част прониква в повърхностния слой на метала и се абсорбира там. След като абсорбира фотон, електронът получава енергия от него и, изпълнявайки работна функция φ, напуска метала: максималната кинетична енергия, която електронът има, когато напуска метала.

Закони на външния фотоефект

Закон на Столетов: при постоянен спектрален състав на електромагнитното лъчение, падащо върху фотокатода, фототокът на насищане е пропорционален на енергийното осветяване на катода (с други думи: броят на фотоелектроните, избити от катода за 1 s, е право пропорционален на интензитет на радиация):

А максималната начална скорост на фотоелектроните не зависи от интензитета на падащата светлина, а се определя само от нейната честота.

За всяко вещество има червена граница на фотоелектричния ефект, тоест минимална честота на светлината (в зависимост от химическата природа на веществото и състоянието на повърхността), под която фотоелектричният ефект е невъзможен.

Уравненията на Айнщайн (понякога наричани „уравнения на Айнщайн-Хилберт“) са уравненията на гравитационното поле в общата теория на относителността, свързващи метриката на извитото пространство-време със свойствата на материята, която го изпълва. Терминът се използва и в единствено число: „Уравнение на Айнщайн“, тъй като в тензорна нотация това е едно уравнение, въпреки че в компонентите е система от частични диференциални уравнения.

Уравненията изглеждат така:

Където е тензорът на Ричи, получен от тензора на кривината на пространство-времето чрез навиването му върху двойка индекси, R е скаларната кривина, тоест свитият тензор на Ричи, метричният тензор, o

космологична константа и представлява тензора енергия-импулс на материята (π е числото pi, c е скоростта на светлината във вакуум, G е гравитационната константа на Нютон).

Задача за билет №17

k = 10 * 10 in 4 = 10 in 5 n/m = 100000 n/m

F=k*делта L

делта L = mg/k

отговор 2 см

1. Уравнение на Менделеев-Клапейрон. Термодинамична температурна скала. Абсолютна нула.

2. Електрически ток в металите. Основни принципи на електронната теория на металите.

3.Каква скорост придобива ракетата за 1 минута, движейки се от покой с ускорение 60 m/s2?

Отговори на билет №18

1) Уравнението на състоянието на идеален газ (понякога уравнението на Клапейрон или уравнението на Менделеев-Клапейрон) е формула, която установява връзката между налягане, моларен обем и абсолютна температура на идеален газ. Уравнението изглежда така:

P-налягане

Vm- моларен обем

R - универсална газова константа

T- абсолютна температура, ДА СЕ.

Тази форма на запис се нарича уравнение (закон) на Менделеев-Клапейрон.

Уравнението, получено от Клапейрон, съдържаше определена неуниверсална газова константа r, чиято стойност трябваше да бъде измерена за всеки газ:

Менделеев открива, че r е право пропорционално на u; той нарича коефициента на пропорционалност R универсална газова константа.

ТЕРМОДИНАМИЧНАТА ТЕМПЕРАТУРНА скала (скалата на Келвин) е абсолютна температурна скала, която не зависи от свойствата на термометричното вещество (референтната точка е абсолютната нулева температура). Изграждането на термодинамична температурна скала се основава на втория закон на термодинамиката и по-специално на независимостта на ефективността на цикъла на Карно от природата на работния флуид. Единицата за термодинамична температура, келвин (K), се определя като 1/273,16 от термодинамичната температура на тройната точка на водата.

Абсолютна нулева температура (по-рядко - абсолютна нулева температура) - минималната граница на температурата, която може да бъде физическо тяловъв Вселената. Абсолютната нула служи като източник на абсолютна температурна скала, като скалата на Келвин. През 1954 г. X Генерална конференция по мерки и теглилки създава термодинамична температурна скала с една отправна точка - тройната точка на водата, чиято температура е приета за 273,16 K (точно), което съответства на 0,01 °C, така че по скалата на Целзий температурата съответства на абсолютната нула −273,15 °C.

Електрическият ток е насочено (подредено) движение на заредени частици. Такива частици могат да бъдат: в металите - електрони, в електролити - йони (катиони и аниони), в газове - йони и електрони, във вакуум при определени условия - електрони, в полупроводници - електрони и дупки (електронно-дупкова проводимост). Понякога електрическият ток се нарича също ток на изместване, който възниква в резултат на промяна в електрическото поле с течение на времето.

Електрическият ток има следните прояви:

нагряване на проводници (в свръхпроводниците не се отделя топлина);

промяна химичен съставпроводници (наблюдава се главно в електролитите);

Създаване магнитно поле(появява се във всички проводници без изключение)

Теориите за киселините и основите са набор от фундаментални физични и химични концепции, които описват природата и свойствата на киселините и основите. Всички те въвеждат определения за киселини и основи - два класа вещества, които реагират помежду си. Задачата на теорията е да предскаже продуктите на реакцията между киселина и основа и възможността за нейното протичане, за което се използват количествени характеристики на силата на киселината и основата. Разликите между теориите се състоят в дефинициите на киселините и основите, характеристиките на тяхната сила и, като следствие, в правилата за прогнозиране на реакционните продукти между тях. Всички те имат своя собствена област на приложение, която области частично се припокриват.

Основните принципи на електронната теория на металните взаимодействия са изключително разпространени в природата и се използват широко в научните и производствена практика. Теоретични идеи за киселини и основи има важновъв формирането на всички концептуални системи на химията и имат разнообразно влияние върху развитието на много теоретични концепции във всички основни химически дисциплини. Базиран съвременна теориякиселини и основи, такива клонове на химичните науки като химията на водни и неводни електролитни разтвори, рН-метрия в неводни среди, хомо- и хетерогенна киселинно-алкална катализа, теорията на киселинните функции и много други са разработени .

Задача за билет №18

v=при=60m/s2*60s=3600m/s

Отговор: 3600m/s

1. Ток във вакуум. Електроннолъчева тръба.

2. Квантовата хипотеза на Планк. Квантова природа на светлината.

3. Твърдостта на стоманената тел е 10000 N/m. Колко ще се удължи кабелът, ако на него се окачи товар с тегло 20 kg?

Отговори на билет №19

1) За получаване на електрически ток във вакуум е необходимо наличието на свободни носители. Те могат да бъдат получени чрез излъчване на електрони от метали - електронна емисия (от латинското emissio - освобождаване).

Както е известно, при обикновени температури електроните се задържат вътре в метала, въпреки факта, че претърпяват термично движение. Следователно в близост до повърхността има сили, действащи върху електроните и насочени към метала. Това са сили, произтичащи от привличането между електроните и положителните йони в кристалната решетка. В резултат на това в повърхностния слой на металите се появява електрическо поле, а потенциалът при преминаване от външното пространство в метала нараства с известно количество Dj. Съответно потенциалната енергия на електрона намалява с eDj.

Кинескопът е устройство с електронен лъч, което трансформира електрически сигналив светлината. Широко използван в телевизорите; до 90-те години на миналия век се използват телевизори, базирани изключително на кинескопи. Името на устройството отразява думата "кинетика", която се свързва с движещи се фигури на екрана.

Главни части:

електронен пистолет, предназначен за образуване на електронен лъч, в цветни и многолъчеви осцилографски тръби те се комбинират в електронно-оптичен прожектор;

екран, покрит с фосфор - вещество, което свети, когато лъч от електрони го удари;

отклонителната система контролира лъча по такъв начин, че да формира необходимото изображение.

2) Хипотезата на Планк - хипотеза, изложена на 14 декември 1900 г. от Макс Планк и която гласи, че по време на топлинно излъчване енергията се излъчва и поглъща не непрекъснато, а на отделни кванти (порции). Всяка такава квантова част има енергия E, пропорционална на честотата ν на излъчването:

където h или коефициентът на пропорционалност, по-късно наречен константа на Планк. Въз основа на тази хипотеза той предлага теоретично извеждане на връзката между температурата на тялото и излъчваната от това тяло радиация - формулата на Планк.

По-късно хипотезата на Планк е потвърдена експериментално.

Представянето на тази хипотеза се счита за момента на раждането квантова механика.

Квантовата природа на светлината - елементарна частица, квант на електромагнитното излъчване (в тесен смисъл - светлина). Това е безмасова частица, способна да съществува във вакуум само като се движи със скоростта на светлината. Електрическият заряд на фотона също е нула. Един фотон може да бъде само в две спинови състояния с проекция на спина върху посоката на движение (спиралност) ±1. Във физиката фотоните се символизират с буквата γ.

Класическата електродинамика описва фотона като електромагнитна вълна с кръгова дясна или лява поляризация. От гледна точка на класическата квантова механика, фотонът като квантова частица се характеризира с двойственост вълна-частица, той едновременно проявява свойствата на частица и вълна.

Задача за билет №19

F=k*делта L

делта L = mg/k

делта L = 20kg*10000n/kg / 100000n/m = 2 cm

отговор 2 см

1. Електрически ток в полупроводниците. Собствена проводимост на полупроводници на примера на силиций.

2. Закони за отражение и пречупване на светлината.

3. Каква работа извършва електрическото поле, за да премести 5x10 18 електрона в участък от веригата с потенциална разлика 20 V.

Отговори на билет № 20

Електрическият ток в полупроводниците е материал, който по отношение на своята специфична проводимост заема междинно положение между проводници и диелектрици и се различава от проводниците в силната зависимост на специфичната проводимост от концентрацията на примеси, температура и експозиция различни видоверадиация. Основното свойство на полупроводника е увеличаване на електрическата проводимост с повишаване на температурата.

Полупроводниците са вещества, чиято забранена зона е от порядъка на няколко електронволта (eV). Например диамантът може да бъде класифициран като полупроводник с широка междина, а индиевият арсенид може да бъде класифициран като полупроводник с тясна междина. Полупроводниците включват много химически елементи(германий, силиций, селен, телур, арсен и други), огромен брой сплави и химични съединения(галиев арсенид и др.). Почти всички неорганични вещества в света около нас са полупроводници. Най-разпространеният полупроводник в природата е силиций, съставляващ почти 30% от земната кора.