Билет 22. 1.Работа сил электрического поля
1.Работа сил электрического поля. Потенциал и разность потенциалов. Эквипотенциальные поверхности. Связь между напряжённостью и напряжением.
Потенциал. Разность потенциалов. Напряжение.
| Потенциал электростатического поля — скалярная величина, равная отношению потенциальной энергии заряда в поле к этому заряду:
- энергетическая характеристика поля в данной точке. Потенциал не зависит от величины заряда, помещенного в это поле.
|
| Т.к. потенциальная энергия зависит от выбора системы координат, то и потенциал определяется с точностью до постоянной.
За точку отсчета потенциала выбирают в зависимости от задачи: а) потенциал Земли, б) потенциал бесконечно удаленной точки поля, в) потенциал отрицательной пластины конденсатора.
|
|
- следствие принципа суперпозиции полей (потенциалы складываютсяалгебраически).
|
| Потенциал численно равен работе поля по перемещению единичного положительного заряда из данной точки электрического поля в бесконечность.
В СИ потенциал измеряется в вольтах:
|
| Разность потенциалов
|
|
| Напряжение — разность значений потенциала в начальной и конечнойточках траектории.
Напряжение численно равно работе электростатического поля при перемещении единичного положительного заряда вдоль силовых линий этого поля.
Разность потенциалов (напряжение) не зависит от выбора
системы координат!
|
| Единица разности потенциалов
Напряжение равно 1 В, если при перемещении положительного заряда в 1 Кл вдоль силовых линий поле совершает работу в 1 Дж.
|
| Связь между напряженностью и напряжением.
|
Напряженность равна скорости изменения потенциала вдоль направления d.
|
| Из этого соотношения видно:
- Вектор напряженности направлен в сторону уменьшения потенциала.
- Электрическое поле существует, если существует разность потенциалов.
- Единица напряженности:
- Напряженность поля равна 1 В/м, если между двумя точками поля, находящимися на расстоянии 1 м друг от друга существует разность потенциалов 1 В. |
| Эквипотенциальные поверхности.
ЭПП - поверхности равного потенциала.
Свойства ЭПП:
- работа при перемещении заряда вдоль эквипотенциальной поверхности не совершается;
- вектор напряженности перпендикулярен к ЭПП в каждой ее точке.
|
| 2. Модель строения атомного ядра. Ядерные силы. Энергия связи. Ядерные реакции. В 1932г. после открытия протона и нейтрона учеными Д.Д. Иваненко (СССР) и В. Гейзенберг (Германия) была выдвинута протонно-нейтронная модель ядра атома.

Согласно этой модели: - ядра всех химических элементов состоят из нуклонов: протонов и нейтронов - заряд ядра обусловлен только протонами - число протонов в ядре равно порядковому номеру элемента - число нейтронов равно разности между массовым числом и числом протонов (N=A-Z)
Условное обозначение ядра атома химического элемента:

X – символ химического элемента А – массовое число, которое показывает : - массу ядра в целых атомных единицах массы (а.е.м.) (1а.е.м. = 1/12 массы атома углерода) - число нуклонов в ядре (A = N + Z) , где N – число нейтронов в ядре атома Z – зарядовое число, которое показывает: - заряд ядра в элементарных электрических зарядах (э.э.з.) ( 1э.э.з. = заряду электрона = 1,6 х 10-19 Кл) - число протонов - число электронов в атоме - порядковый номер в таблице Менделеева Ядерные силы - силы притяжения, связывающие протоны и нейтроны в ядре.
Свойства:
1.На расстояниях порядка 10-13см сильные взаимодействия соответствуют притяжению, при уменьшении расстояния – отталкиванию.
2.Независимы от наличия электрического заряда (свойство зарядовой независимости) Одинаковая сила действует и на протон и на нейтрон.
3.Взаимодействуют с ограниченным числом нуклонов (свойство насыщения).
4.Короткодействующие: быстро убывают, начиная с r ≈ 2,2.10-15 м.
Энергия, которая необходима для полного расщепления ядра на отдельные нуклоны, называется энергией связи. Энергия связи очень велика. При синтезе 4 г гелия выделяется такое же количество энергии, как при сжигании двух вагонов каменного угля.
Масса ядра всегда меньше суммы масс покоя свободных протонов и нейтронов, его составляющих. Разность между массой ядра и суммой масс протонов и нейтронов называется дефектом масс.
Формула для вычисления энергии связи:
- дефект массы.
mp –масса покоя протона; mn – масса покоя нейтрона. Мя - масса ядра атома.
В атомной физике массу удобно выражать в атомных единицах массы:
1 а.е.м.=1,67·10-27 кг. Коэффициент связи энергии и массы (равный с2): с2= 931,5 МэВ/а·е·м.
Ядерные реакции - превращения атомных ядер, вызванные их взаимодействиями с различными частицами или друг с другом.
Символическая запись: А + а = В + b. При написании ядерных реакций используются законы сохранения заряда и массового числа (числа нуклонов).
Примеры:


Энергетический выход ядерной реакции - разность между суммарной энергией связи частиц, участвующих в реакции и продуктов реакции.
Реакции, происходящие с выделением энергии, наз. экзотермическими, с поглощением - эндотермическими.
|