Яагаад механик энерги хэрэгтэй вэ? Боломжит энерги гэж юу вэ. Эрчим хүчний хэлбэр, төрөл

1.3 Хатуу биеийн эргэлтийн хөдөлгөөний динамик

1.3.1 Хүчний момент, өнцгийн момент. Өнцгийн импульс хадгалагдах хууль

1.3.2 Эргэлтийн хөдөлгөөний кинетик энерги. Инерцийн момент

II хэсэг Молекулын физик ба термодинамик

2.1 Хийн молекул кинетик онолын үндсэн зарчим

2.1.1 Бодисын агрегат төлөв, тэдгээрийн шинж чанар. Бодисын физик шинж чанарыг тодорхойлох арга

2.1.2 Хамгийн тохиромжтой хий. Хийн даралт ба температур. Температурын хэмжүүр

2.1.3 Хамгийн тохиромжтой хийн хуулиуд

2.2 Максвелл ба Больцманы хуваарилалт

2.2.1 Хийн молекулын хурд

2.3. Термодинамикийн анхны хууль

2.3.1 Дулааны процесс дахь ажил ба эрчим хүч. Термодинамикийн анхны хууль

2.3.2 Хийн дулааны багтаамж. Термодинамикийн нэгдүгээр хуулийг изопроцесст хэрэглэх

2.4. Термодинамикийн хоёр дахь хууль

2.4.1. Дулааны хөдөлгүүрийн ажиллагаа. Карногийн мөчлөг

2.4.2 Термодинамикийн хоёрдугаар хууль. Энтропи

2.5 Бодит хий

2.5.1 Ван дер Ваалсын тэгшитгэл. Жинхэнэ хийн изотермууд

2.5.2 Бодит хийн дотоод энерги. Жоуль-Томсоны эффект

III Цахилгаан ба соронзон

3.1 Цахилгаан статик

3.1.1 Цахилгаан цэнэг. Кулоны хууль

3.1.2 Цахилгаан орны хүч . Хүчдэлийн векторын шугамын урсгал

3.1.3 Остроградский-Гаусын теорем ба түүний талбайг тооцоолоход ашиглах

3.1.4 Цахилгаан статик талбайн потенциал. Цахилгаан талбарт ажиллаж, энергийг цэнэглэнэ

3.2 Диэлектрик дэх цахилгаан орон

3.2.1 Дамжуулагч, конденсаторын цахилгаан хүчин чадал

3.2.2 Диэлектрик. Чөлөөт ба холбогдсон цэнэг, туйлшрал

3.2.3 Электростатик индукцийн вектор. Төмөр цахилгаан

3.3 Цахилгаан статик талбайн энерги

3.3.1 Цахилгаан гүйдэл. Тогтмол гүйдлийн Ом-ын хуулиуд

3.3.2 Салбарласан гинж. Кирхгофын дүрэм. DC ажиллагаа ба хүч

3.4 Соронзон орон

3.4.1 Соронзон орон. Амперын хууль. Зэрэгцээ гүйдлийн харилцан үйлчлэл

3.4.2 Соронзон орны индукцийн векторын эргэлт. Нийт гүйдлийн хууль.

3.4.3 Биот-Саварт-Лапласын хууль. Тогтмол гүйдлийн соронзон орон

3.4.4 Лоренцын хүч Цэнэглэгдсэн бөөмсийн цахилгаан ба соронзон орон дахь хөдөлгөөн

3.4.5 Электроны хувийн цэнэгийг тодорхойлох. Цэнэглэгдсэн бөөмийн хурдасгуурууд

3.5 Бодисын соронзон шинж чанар

3.5.1 Соронзон. Бодисын соронзон шинж чанар

3.5.2 Байнгын соронз

3.6 Цахилгаан соронзон индукц

3.6.1 Цахилгаан соронзон индукцийн үзэгдлүүд. Фарадейгийн хууль. Токи Фуко

3.6.2 Хэвийн гүйдэл. Хуйралттай цахилгаан талбайн Максвеллийн тэгшитгэл

3.6.3 Гүйдлийн соронзон орны энерги

IV Оптик ба цөмийн физикийн үндэс

4.1. Фотометр

4.1.1 Фотометрийн үндсэн ойлголтууд. Гэрлийн хэмжигдэхүүнийг хэмжих нэгжүүд

4.1.2 Харагдах байдлын функц. Гэрэлтүүлэг ба эрчим хүчний хэмжигдэхүүн хоорондын хамаарал

4.1.3 Гэрлийн хэмжигдэхүүнийг хэмжих арга

4.2 Гэрлийн хөндлөнгийн оролцоо

4.2.1 Гэрлийн интерференцийг ажиглах арга

4.2.2 Нимгэн хальсан дээрх гэрлийн хөндлөнгийн оролцоо

4.2.3 Интерференцийн төхөөрөмж, геометрийн хэмжилт

4.3 Гэрлийн дифракци

4.3.1 Гюйгенс-Френель зарчим. Френель бүсийн арга. Бүсийн хавтан

4.3.2 Үүссэн далайцын график тооцоо. Френнелийн аргыг хамгийн энгийн дифракцийн үзэгдэлд хэрэглэх

4.3.3 Зэрэгцээ цацрагийн дифракц

4.3.4 Фазын массивууд

4.3.5 Рентген туяаны дифракц. Рентген туяаны дифракцийг ажиглах туршилтын аргууд. Рентген туяаны долгионы уртыг тодорхойлох

4.4 Кристал оптикийн үндэс

4.4.1 Гол туршилтуудын тодорхойлолт. Хос хугарал

4.4.2 Гэрлийн туйлшрал. Малусын хууль

4.4.3 Нэг тэнхлэгт талстуудын оптик шинж чанар. Туйлширсан цацрагийн хөндлөнгийн оролцоо

4.5 Цацрагийн төрөл

4.5.1 Дулааны цацрагийн үндсэн хуулиуд. Үнэхээр хар биетэй. Пирометр

4.6 Гэрлийн үйлчлэл

4.6.1 Фотоэлектрик эффект. Гадны фотоэлектрик эффектийн хуулиуд

4.6.2 Комптон эффект

4.6.3 Хөнгөн даралт. Лебедевийн туршилтууд

4.6.4 Гэрлийн фотохимийн үйлчлэл. Фотохимийн үндсэн хуулиуд. Гэрэл зургийн үндэс

4.7 Атомын тухай квант ойлголтыг боловсруулах

4.7.1 Альфа бөөмийн сарнилт дээр хийсэн Рутерфордын туршилтууд. Атомын гаригийн цөмийн загвар

4.7.2 Устөрөгчийн атомын спектр. Борын постулатууд

4.7.3 Долгион-бөөмийн хоёрдмол байдал. Де Бройль долгион

4.7.4 Долгионы функц. Гейзенбергийн тодорхойгүй байдлын хамаарал

4.8 Атомын цөмийн физик

4.8.1 Цөмийн бүтэц. Атомын цөмийн холболтын энерги. Цөмийн хүч

4.8.2 Цацраг идэвхт байдал. Цацраг идэвхт задралын хууль

4.8.3 Цацраг идэвхт ялгарал

4.8.4 Офсетийн дүрэм ба цацраг идэвхт цуваа

4.8.5 Цөмийн физикийн туршилтын аргууд. Бөөм илрүүлэх аргууд

4.8.6 Бөөмийн физик

4.8.7 Сансрын туяа. Мезон ба гиперонууд. Энгийн бөөмсийн ангилал

Агуулга

1.2.3 Механик дахь хүчний ажил, эрчим хүч. Механик дахь энерги хадгалагдах хууль

Ажилтогтмол хүч Ф, бие шилжүүлэн ба шулуун шугамаар хөдөлж, бие нь S замыг туулах үед хэмжигдэхүүнийг гэнэ.

Хүчээр хийсэн ажил Фэцсийн зам дээр с, замын бие даасан хязгааргүй жижиг хэсгүүдийн үндсэн ажлын нийлбэртэй тэнцүү; Энэ нийлбэрийг интеграл болгон бууруулсан:

Хүч чадал F,материаллаг цэг дээр ажиллахыг гэнэ консерватив, эсвэл боломж, хэрэв ажил бол А, цэгийг дур зоргоороо байрлалаас нөгөөд шилжүүлэх үед энэ хүчээр гүйцэтгэдэг бөгөөд энэ хөдөлгөөн ямар зам дагуу явагдсанаас хамаардаггүй. Иймд материаллаг цэг хаалттай траекторийн дагуу хөдөлж байх үед консерватив хүчний гүйцэтгэсэн ажил ижилхэн тэгтэй тэнцүү байна. Тиймээс консерватив хүчийг хоёр аргаар тодорхойлж болно.

1) ажил нь бөөмс нэг байрлалаас нөгөөд шилжих замаас хамаардаггүй хүчний хувьд;

2) хаалттай зам дагуух ажил нь тэгтэй тэнцэх хүчний хувьд.

Консерватив хүчний жишээ бол бүх нийтийн таталцлын хүч, уян хатан байдлын хүч, цэнэглэгдсэн биетүүдийн хоорондох цахилгаан статик харилцан үйлчлэлийн хүч юм.

Консерватизмын нөхцлийг хангаагүй бүх хүчийг консерватив бус гэж нэрлэдэг . Ийм хүчний ердийн жишээ бол гулсах үрэлтийн хүч юм. Гулсах үрэлтийн хүч нь үргэлж хөдөлгөөний чиглэлийн эсрэг чиглэлд чиглэгддэг тул cosα = -1 байна. Иймд битүү траекторийн дагуу гулсах үрэлтийн хүчний ажил үргэлж сөрөг бөгөөд хэзээ ч тэгтэй тэнцүү байдаггүй.

Хүчээр гүйцэтгэсэн ажлын хурдыг тодорхойлохын тулд хүч чадал гэсэн ойлголтыг нэвтрүүлсэн. Хүч Нхүч чадал ФЭнэ нь цаг хугацааны нэгжид энэ хүчний хийсэн ажилтай тоогоор тэнцүү физик хэмжигдэхүүн юм.

Хаана v - хүч хэрэглэх цэгийн хурд.

Механикийн хувьд кинетик ба потенциал гэсэн хоёр төрлийн энерги байдаг. Кинетик энергибиеийг энерги гэж нэрлэдэг Э К , Энэ нь түүний механик хөдөлгөөний хэмжүүр бөгөөд бие нь бүрэн зогсоход удаашрах үед хийж чадах ажлаар хэмжигддэг. Хатуу биеийн кинетик энергийн илэрхийлэлийг олцгооё IN,масстай Тмөн хурдтайгаар урагшлах v.

Биеийг нь зөвшөөр INямар нэг хүчний нөлөөгөөр удааширдаг Ф(ерөнхий тохиолдолд хувьсагч) болон замын богино хэсэгт ds анхан шатны ажил хийдэг d А= - Ф τ ds. Ньютоны хоёр дахь хуулийн дагуу - Ф τ = mdv/ dt Тиймээс dA = - м (dv/ dt) ds = - м (ds/ dt) dv = - м v dv. Биеийн хийсэн ажил INбүрэн зогсох хүртэл

Энэ томъёо нь материаллаг цэгийн кинетик энергид хүчинтэй. Аливаа механик системийг материаллаг цэгүүдийн систем гэж үзэж болно. Тиймээс кинетик энерги Э К механик систем нь бүх кинетик энергийн нийлбэртэй тэнцүү байна ПЭнэ системийг бүрдүүлдэг материаллаг цэгүүд:

Э руу = ∑ Э би = ∑м би v би 2 /2

Хаана м би , v би- масс ба хурд биматериаллаг цэг. Тиймээс системийн кинетик энерги нь хөдөлгөөний масс ба хурдны утгуудаар бүрэн тодорхойлогддог. түүнд багтсан материаллаг цэгүүд. Энэ нь авч үзэж буй системийн хэсгүүд эдгээр хурдны утгыг хэрхэн олж авсанаас хамаарахгүй. Товчхондоо энэхүү чухал дүгнэлтийг дараах байдлаар томъёолж болно: системийн кинетик энерги нь түүний хөдөлгөөний төлөв байдлын функц юм.

Хэрэв материаллаг цэг эсвэл биетүүдийн системд консерватив (потенциал) хүч үйлчилдэг бол энэ системийн потенциал энергийн тухай ойлголтыг нэвтрүүлж болно. Уг нь консерватив хүчний хийсэн ажил энэ хөдөлгөөн хэрхэн явагдсанаас хамаарахгүй. Ажил А 1-2 системийг орон зайн нэг цэгээс хөдөлгөх үед энэ нь эхний болон эцсийн байдлаар бүрэн тодорхойлогддог системийн байршил . Үүнийг хэлбэрээр илэрхийлж болно

А 1-2 = Эп 1 – Эп 2

Хаана Эп - системийн төлөв байдлын тодорхой функц нь зөвхөн системийн бүх материаллаг цэгүүдийн координатаас хамаарна. Энэ функцийг нэрлэдэг боломжит эрчим хүчсистемүүд. Эндээс харахад механик системд үйлчилж буй консерватив хүчний хийсэн ажил нь энэ системийн потенциал энергийн бууралттай тэнцүү байна. Тодорхойлолтоос харахад дурын төлөвт байгаа системийн боломжит энерги нь асуудлын нөхцлийн дагуу системийг нэг төлөвөөс нөгөөд шилжүүлэх үед консерватив хүчний хийсэн ажилтай тэнцүү байна.

Жишээлбэл, таталцлын ажил нь зөвхөн замын эхлэл ба төгсгөлийн цэгүүдийн өндрийн зөрүүгээс хамаарна. Биеийн хүндийн хүчийг түүний хүндийн төвд хэрэглэнэ. Тиймээс биеийн аливаа хөдөлгөөний үед хүндийн хүчний хийсэн ажил нь энэ хүчний үржвэр ба түүний хүндийн төвийн эхний ба эцсийн байрлалын өндрийн зөрүүтэй тэнцүү байна. Биеийн хүндийн төвийн хаалттай траекторийн дагуух таталцлын ажил тэгтэй тэнцүү байна, өөрөөр хэлбэл таталцлын хүч үнэхээр консерватив байна. Өндөрт өргөгдсөн биеийн боломжит энерги Хдэлхийн гадаргуугаас дээш тэнцүү байна

Уян гажигтай биеийн потенциал энергийг олъё. Уян хатан хүч Ф ynp, туршлагаас харахад хэв гажилтын хэмжээтэй пропорциональ байна X, өөрөөр хэлбэл Ф ynp , = - кXХаана к - биеийн уян хатан шинж чанарыг тодорхойлдог уян хатан байдлын коэффициент ба хасах тэмдэг нь уян хатан байдлын хүч нь хэв гажилтын чиглэлийн эсрэг чиглэлд чиглэгдэж байгааг харуулж байна: уян хатан хэв гажилттай бие нь анхны хэлбэр, хэмжээгээ сэргээх хандлагатай байдаг.

Хүчээр хийсэн анхан шатны ажил Ф ynpхэмжээгээр биеийн хэв гажилтын хязгааргүй бага өөрчлөлттэй dxтэнцүү гA = (Ф ynp dx) = - kxdx. Биеийн хэв гажилтын хязгаарлагдмал өөрчлөлтийн үед, жишээлбэл, хэв гажилтгүй төлөвөөс шилжүүлэх үед энэ хүчний ажил ( X=0) хэв гажилтанд тохирох төлөвт X, тэнцүү байна

Бүрэн механик энергисистемүүд тоо хэмжээг дууддаг Э, Энэ системийн кинетик ба боломжит энергийн нийлбэртэй тэнцүү:

Э = Э К + Э n .

Системийн нийт механик энерги нь зөвхөн системийн бүх жижиг хэсгүүдийн (материалын цэгүүд) координат, хурд, массаас хамаардаг тул түүний төлөв байдлын функц юм.

Биеийн системийн нийт механик энерги нь цаг хугацааны явцад өөрчлөгдөхгүй байхын тулд биетүүдийн тогтолцоог хангах ёстой нөхцөлийг олцгооё. Хэрэв v- хурд би- масстай материаллаг цэг Т Тэгээд дараа нь түүний кинетик энерги Э руу би = м би v би 2 /2. Богино хугацаанд энэ энергийг өөрчил dt, хурдны өөрчлөлттэй холбоотой v, дээр dv би = а би dt (А би- авч үзсэн материаллаг цэгийн хурдатгал), тэнцүү байна

dE руу би = м би /2[(dv би ,v би ) + (v би ,dv би ,)] = м би (а би dt,v би ,) = (м би А би , v т dt) =(м би А би , доктор би )

Хаана доктор би = v би dt- радиус векторын өсөлт r би , материаллаг цэг. Ньютоны хоёр дахь хуулийн дагуу м би А би = Ф би + е би , Хаана Ф биТэгээд е би - дээр ажиллаж байгаа консерватив болон консерватив бус хүчнүүдийн үр дүнд тус тус үүсдэг би- yu материаллаг цэг. Тийм ч учраас

Энэ тэгшитгэлийн баруун талд байгаа эхний нийлбэр нь нийт ажлыг илэрхийлнэ дА, тодорхой хугацааны туршид бүх консерватив хүчнүүд гүйцэтгэсэн dt. Энэ ажил нь тухайн үеийн алдагдалтай тэнцэнэ dt системийн боломжит энерги

Хаана E= Э К + Э n - системийн нийт механик энерги.

Хэрэв харилцан үйлчлэлийн дотоод хүч нь консерватив, бүх гадаад хүч нь хөдөлгөөнгүй, консерватив байвал ийм биетүүдийн системийг (материалын цэгүүд) гэж нэрлэдэг. консерватив систем,. Ийм системийн хувьд дА = гЭ = 0 Тэгээд

Э = Э К + Э П= const,

өөрөөр хэлбэл консерватив системийн нийт механик энерги цаг хугацааны явцад өөрчлөгддөггүй. Энэ хуулийг гэж нэрлэдэг механик энерги хадгалагдах хууль. Тэр шударга хаалттай консерватив систем,өөрөөр хэлбэл гадны хүчин үйлчилдэггүй, бүх дотоод хүч нь консерватив байдаг систем.

Хоёр биеийн туйлын уян харимхай шууд төвийн нөлөөллийн тооцоонд механик энерги хадгалагдах хуулийг хэрхэн ашиглах талаар авч үзье. Үнэхээр уян хатанИйм нөлөөлөл гэж нэрлэгддэг бөгөөд үүний үр дүнд мөргөлдөж буй биетүүдийн системийн механик энерги нь бусад төрлийн энерги болгон хувиргадаггүй. Масстай хоёр туйлын уян бөмбөлөг хийцгээе м 1 Тэгээд м 2 нөлөөллийн өмнө (Зураг - 1.32, A)хурдтайгаар урагшлах v 1 Тэгээд v 2 , тэдгээрийн төвүүдийн шугамын дагуу нэг чиглэлд чиглэсэн, ба v 1 > v 2 . Бид бөмбөгний хурдыг олох хэрэгтэй у 1 Тэгээд у 2 нөлөөллийн дараа (Зураг - 1.32, б).


Зураг - 1.32

Нөлөөллийн процессын үед мөргөлдөж буй биетүүдийн системийг хаалттай гэж үзэж болно. Тиймээс энэ асуудлыг шийдэхийн тулд механик энерги ба импульс хадгалагдах хуулиудыг ашиглаж болно. Нөлөөллийн өмнө болон дууссаны дараа мөргөлдөж буй биетүүд хэв гажилтгүй, өөрөөр хэлбэл эдгээр хоёр төлөвт байгаа системийн боломжит энерги нь ижил бөгөөд тэгтэй тэнцүү гэж үзэж болно. Тэгвэл механик энерги хадгалагдах хуулиас бид

Сүүлийн хоёр тэгшитгэлийн хамтарсан шийдлийг өгнө

у 1 = / (м 1 +м 2 ),

у 2 = / (м 1 +м 2 )

өөрөөр хэлбэл, уян харимхай мөргөлдөөний дараа бие тус бүр өөрийн хурд, кинетик энергиэр хөдөлдөг Э 1 Тэгээд Э 2 тус тус.

Биеийн системийг бусад (механик бус) энерги болгон хувиргаснаар механик энерги нь аажмаар буурч байвал түүнийг задрал гэж нэрлэдэг. Энэ процессыг процесс гэж нэрлэдэг сарних(тархах) эрчим хүч. Жишээлбэл, үнэмлэхүй үед энергийн зарцуулалтыг авч үзье уян хатан бусаажмаар хөдөлж буй хоёр биетийн шууд төвийн нөлөө.

Бүрэн уян хатан бус мөргөлдөөнд, сарних эрчим хүч.Өөрчлөх ∆ Э Мөргөлдөг биетүүдийн системийн нийт механик энерги нь тэдний кинетик энергийн өөрчлөлттэй тэнцүү байна

Өөрчлөлтийн дараа ялгарах энерги нь:

∆Э =- м 1 м 2 (v 1 – v 2 ) 2 /2(м 1 + м 2 )

Хэрэв бие нь механик ажил хийж чаддаг бол энэ нь байна механик энерги E(Ж). Эсвэл гадны хүчин бие дээр үйлчилж ажиллавал энерги нь өөрчлөгддөг.

Хоёр төрлийн механик энерги байдаг: кинетик ба потенциал.

Кинетик энерги -хөдөлгөөнт биеийн энерги:

Хаана v(м/с) – хурдны модуль, м – биеийн жин.

Боломжит эрчим хүч- харилцан үйлчлэлийн биетүүдийн энерги.

Механик дахь боломжит энергийн жишээ.

Бие нь газраас дээш өргөгдсөн: E = мг

Энд h - тэг түвшингээс (эсвэл траекторийн хамгийн доод цэгээс) тодорхойлсон өндөр. Замын хэлбэр нь чухал биш, зөвхөн эхний болон эцсийн өндөр нь чухал юм.

Уян гажигтай бие.Деформаци нь хэв гажилтгүй биеийн байрлалаас тодорхойлогддог (хавар, утас гэх мэт).

Уян биетүүдийн потенциал энерги: , энд k нь хаврын хөшүүн чанар; x нь түүний хэв гажилт юм.

Эрчим хүчийг нэг биеэс нөгөөд шилжүүлэхээс гадна нэг төрлөөс нөгөөд шилжүүлэх боломжтой.

- Нийт механик энерги.

Эрчим хүч хэмнэх хууль: В хаалттайбүтэн биеийн систем энерги өөрчлөгддөггүйбие махбодын энэ систем дэх аливаа харилцан үйлчлэлийн үед.

Э k1+ Э p1 = Э k2+ Э p2.

Таталцлын болон уян харимхай хүчээр бие биетэйгээ харилцан үйлчилдэг, хаалттай системийг бүрдүүлдэг биеийн кинетик ба потенциал энергийн нийлбэр өөрчлөгдөөгүй хэвээр байна.

2. Трансформатор. Үйл ажиллагааны зарчим. Төхөөрөмж. Өөрчлөлтийн коэффициент. Цахилгаан дамжуулах.
Хувьсах гүйдлийн хувиргалт, хүчдэл нь бараг үгүй хэд хэдэн удаа нэмэгдэж эсвэл буурдаг эрчим хүчний алдагдлыг трансформатор ашиглан гүйцэтгэдэг.

Трансформатор- хувьсах гүйдлийн хүчдэлийг нэмэгдүүлэх, бууруулахад ашигладаг төхөөрөмж.

Трансформаторыг анх 1878 онд ашигласан. Оросын эрдэмтэн П.Н.Яблочков өөрийн зохион бүтээсэн “цахилгаан лаа” буюу тухайн үеийн шинэ гэрлийн эх үүсвэр.

Хамгийн энгийн трансформатор нь хоёр ороомогоос бүрдэнэ. Нийтлэг ган гол дээр шархадсан. Нэг ороомог нь эх үүсвэртэй холбогддог хувьсагчхүчдэл. Энэ ороомог гэж нэрлэдэг анхан шатныороомог), мөн нөгөө ороомогоос (гэгддэг хоёрдогчороомог) цаашдын дамжуулалтад зориулж хувьсах хүчдэлийг арилгана.

Анхдагч ороомог дахь хувьсах гүйдэл нь хувьсах соронзон орон үүсгэдэг. Ган голын ачаар нэг гол дээр ороосон хоёрдогч ороомог бараг ижилхэн нэвтэрдэг. хувьсагчталбар нь анхдагч тал юм.

Учир нь бүх зүйл эргэхнэвтэрсэн байна ижил хувьсах соронзон урсгал, цахилгаан соронзон индукцийн үзэгдлийн улмаас эргэлт бүртүүсгэсэн ижил хүчдэл. Тиймээс анхдагч ба хоёрдогч ороомгийн 𝑈 1 ба 2-р хүчдэлийн харьцаа нь тэдгээрийн эргэлтийн тооны харьцаатай тэнцүү байна.

Трансформаторын хүчдэлийн өөрчлөлт нь хувиргах харьцааг тодорхойлдог

Өөрчлөлтийн харьцаа - трансформаторын анхдагч ба хоёрдогч ороомог дахь хүчдэлийн харьцаатай тэнцүү утга:

Өсгөж байнатрансформатор - хүчдэлийг нэмэгдүүлдэг трансформатор (Өсгөх трансформаторын хувьд хоёрдогч ороомгийн эргэлтийн тоо нь анхдагч ороомгийн эргэлтийн тооноос их байх ёстой, өөрөөр хэлбэл.<1.

Бууруулахтрансформатор - хүчдэлийг бууруулдаг трансформатор (Бууруулах трансформаторын хувьд хоёрдогч ороомгийн эргэлтийн тоо нь анхдагч ороомгийн эргэлтийн тооноос бага байх ёстой, өөрөөр хэлбэл k>1.

Цахилгаан станцаас цахилгаан эрчим хүчийг томоохон хотууд эсвэл аж үйлдвэрийн төвүүдэд олон мянган километрийн зайд дамжуулах нь шинжлэх ухаан, техникийн нарийн төвөгтэй асуудал юм. Утасны халалтын улмаас алдагдлыг багасгахын тулд дамжуулах шугам дахь гүйдлийг багасгах, улмаар хүчдэлийг нэмэгдүүлэх шаардлагатай. Ихэвчлэн цахилгаан дамжуулах шугамыг 400-500 кВ хүчдэлд зориулж барьсан бөгөөд шугамууд нь 50 Гц давтамжтай гурван фазын гүйдлийг ашигладаг.

Тасалбарын дугаар 12

Паскалийн хууль. Архимедийн хууль. Усан онгоцны нөхцөл утас.

Паскалийн хуулийн томъёолол

Шингэн эсвэл хий дээр үүссэн даралтыг аль ч цэг рүү дамжуулдаг бүх чиглэлд адилхан.Энэ мэдэгдлийг бүх чиглэлд шингэн ба хийн хэсгүүдийн хөдөлгөөнөөр тайлбарлав.

Төрөл бүрийн гидравлик төхөөрөмжүүд нь Паскалийн гидростатик хуулийн үндсэн дээр ажилладаг: тоормосны систем, дарагч гэх мэт.

Архимедийн хууль- энэ нь шингэн ба хийн статикийн хууль бөгөөд үүний дагуу шингэнд (эсвэл хий) дүрсэн биед хөвөх хүч (Архимедийн хүч) -ээр шилжсэн шингэний (эсвэл хийн) жинтэй тэнцүү байдаг энэ бие.

F A = ρgV,
Хаана ρ - шингэний нягтрал (хий),
g - таталцлын хурдатгал,
В - живсэн биеийн эзэлхүүн (эсвэл шингэнд (эсвэл хий) дүрсэн биеийн хэсгийн эзэлхүүн).

Архимедийн хүчийг чиглүүлдэг үргэлж таталцлын эсрэг байдаг. Шингэнд дүрсэн бие бүхэлдээ ёроолд нь дарагдсан нягт нягт байвал тэгтэй тэнцүү байна.
Үүнийг санах хэрэгтэй Жингүйдлийн үед Архимедийн хууль ажиллахгүй.

Механикийн хувьд кинетик ба потенциал гэсэн хоёр төрлийн энерги байдаг. Кинетик энергичөлөөтэй хөдөлж буй аливаа биеийн механик энергийг дуудаж, бие нь бүрэн зогсох үед түүний хийж чадах ажлаар хэмжинэ.
Биеийг нь зөвшөөр IN, хурдтай хөдөлж байна v, өөр биетэй харьцаж эхэлдэг ХАМТмөн тэр үед энэ нь удааширдаг. Тиймээс бие INбиед нөлөөлдөг ХАМТямар нэг хүчээр Фмөн замын анхан шатны хэсэгт dsажилладаг

Ньютоны гурав дахь хуулийн дагуу В биед нэгэн зэрэг хүч үйлчилдэг -Ф, шүргэгч бүрэлдэхүүн хэсэг -F τбиеийн хурдны тоон утгыг өөрчлөхөд хүргэдэг. Ньютоны хоёр дахь хуулийн дагуу

Тиймээс,

Биеийн бүрэн зогсох хүртэл хийсэн ажил нь:

Тиймээс хөрвүүлэлтээр хөдөлж буй биеийн кинетик энерги нь энэ биеийн массын хурдны квадратын үржвэрийн талтай тэнцүү байна.

(3.7)

Томъёо (3.7)-аас харахад биеийн кинетик энерги сөрөг байж болохгүй ( Ek ≥ 0).
Хэрэв систем нь nбие нь аажмаар хөдөлж байгаа тул үүнийг зогсоохын тулд эдгээр бие бүрийг тоормослох шаардлагатай. Тиймээс механик системийн нийт кинетик энерги нь түүнд багтсан бүх биеийн кинетик энергийн нийлбэртэй тэнцүү байна.

(3.8)

Томъёо (3.8)-аас тодорхой байна Экзөвхөн массын хэмжээ, түүнд багтсан биетүүдийн хөдөлгөөний хурдаас хамаарна. Энэ тохиолдолд биеийн жин ямар байх нь хамаагүй м бихурдтай болсон ν би. Өөрөөр хэлбэл, системийн кинетик энерги нь түүний хөдөлгөөний төлөв байдлын функц юм.
Хурд ν билавлагааны системийн сонголтоос ихээхэн хамаарна. (3.7) ба (3.8) томъёог гаргахдаа хөдөлгөөнийг инерцийн лавлах системд авч үзнэ гэж үзсэн. эс бөгөөс Ньютоны хуулиудыг ашиглах боломжгүй. Гэсэн хэдий ч өөр өөр инерцийн лавлагааны системд бие биенээсээ харьцангуй хөдөлж, хурд ν би бисистемийн th бие, улмаар, түүний Хоёрбүх системийн кинетик энерги ижил биш байх болно. Тиймээс системийн кинетик энерги нь жишиг хүрээний сонголтоос хамаарна, i.e. тоо хэмжээ юм хамаатан садан.
Боломжит эрчим хүч- энэ нь биетүүдийн системийн механик энерги бөгөөд тэдгээрийн харьцангуй байрлал, тэдгээрийн хоорондын харилцан үйлчлэх хүчний шинж чанараар тодорхойлогддог.
Тоон утгаараа системийн өгөгдсөн байрлал дахь потенциал энерги нь системийг энэ байрлалаас боломжит энерги нь уламжлалт байдлаар тэг гэж үздэг цэг рүү шилжүүлэх үед системд үйлчилж буй хүчний гүйцэтгэх ажилтай тэнцүү байна ( Э н= 0). "Потенциал энерги" гэсэн ойлголт нь зөвхөн консерватив системд хамаарна, өөрөөр хэлбэл. Үйлчлэгч хүчний ажил нь зөвхөн системийн эхний ба эцсийн байрлалаас хамаардаг системүүд. Тиймээс, жингийн ачааллын хувьд П, өндөрт өргөгдсөн h, боломжит энерги тэнцүү байх болно En = Ph (Э н= 0 цагт h= 0); булагт бэхлэгдсэн ачааны хувьд, E n = kΔl 2/2, Хаана Δl- булгийн суналт (шахалт), к- түүний хөшүүн байдлын коэффициент ( Э н= 0 цагт л= 0); масстай хоёр бөөмийн хувьд м 1Тэгээд м 2, бүх нийтийн таталцлын хуульд татагдсан, , Хаана γ - таталцлын тогтмол; r- бөөмс хоорондын зай ( Э н= 0 цагт r → ∞).
Дэлхийн системийн боломжит энергийг авч үзье - массын бие м, өндөрт өргөгдсөн hдэлхийн гадаргуугаас дээш. Ийм системийн боломжит энергийн бууралтыг биеийг дэлхий рүү чөлөөтэй унах үед гүйцэтгэсэн таталцлын хүчний ажлаар хэмждэг. Хэрэв бие босоо тэнхлэгт унах юм бол

Хаана E үгүй– системийн боломжит энерги at h= 0 ("-" тэмдэг нь боломжит энергийг алдсаны улмаас ажил хийгдсэнийг илтгэнэ).
Хэрэв ижил бие урттай налуу хавтгайд унавал лбосоо чиглэлд α налуу өнцөгтэй ( lcosα = h), тэгвэл таталцлын хүчний хийсэн ажил өмнөх утгатай тэнцүү байна:

Хэрэв эцэст нь бие нь дурын муруй шугамын дагуу хөдөлдөг бол бид энэ муруйг дараахь байдлаар төсөөлж болно. nжижиг шулуун хэсгүүд Δl би. Эдгээр хэсгүүдийн таталцлын хүчний хийсэн ажил нь тэнцүү байна

Бүхэл муруй шугамын дагуу таталцлын хүчний хийсэн ажил нь тодорхой тэнцүү байна:

Тиймээс таталцлын хүчний ажил нь зөвхөн замын эхлэл ба төгсгөлийн цэгүүдийн өндрийн зөрүүгээс хамаарна.
Тиймээс потенциал (консерватив) хүчний талбарт байгаа бие нь потенциал энергитэй байдаг. Системийн тохиргоонд хязгааргүй бага өөрчлөлт хийснээр консерватив хүчний ажил нь боломжит энергийн бууралтаас болж ажил хийгдсэн тул хасах тэмдгээр авсан боломжит энергийн өсөлттэй тэнцүү байна.

Эргээд ажил дАхүчний цэгийн үржвэрээр илэрхийлэгдэнэ Фхөдлөх доктор, тиймээс сүүлийн илэрхийллийг дараах байдлаар бичиж болно.

(3.9)

Тиймээс хэрэв функц нь мэдэгдэж байгаа бол E n (r), дараа нь (3.9) илэрхийллээс хүчийг олж болно Фмодуль болон чиглэлийн дагуу.
Консерватив хүчний хувьд

Эсвэл вектор хэлбэрээр

Хаана

(3.10)

(3.10) илэрхийллээр тодорхойлогдсон векторыг дуудна скаляр функцийн градиент P; i, j, k- координатын тэнхлэгүүдийн нэгж векторууд (orts).
Тодорхой төрлийн функц П(бидний тохиолдолд Э н) дээр үзүүлсэн шиг хүчний талбайн шинж чанараас (таталцлын, электростатик гэх мэт) хамаарна.
Нийт механик энерги Втсистем нь түүний кинетик ба боломжит энергийн нийлбэртэй тэнцүү байна.

Системийн боломжит энергийн тодорхойлолт ба авч үзсэн жишээнүүдээс харахад энэ энерги нь кинетик энергитэй адил системийн төлөв байдлын функц болох нь тодорхой байна: энэ нь зөвхөн системийн тохиргоо, түүний байрлалаас хамаарна. гадны биетүүдэд. Үүний үр дүнд системийн нийт механик энерги нь системийн төлөв байдлын функц юм, өөрөөр хэлбэл. систем дэх бүх биеийн байрлал, хурдаас л хамаарна.

1) Кинетик энерги.

Хэрэв бие нь масстай бол м v хурдтай хөдөлж, дараа нь энергитэй болно,

Ажил нь биеийн кинетик энергийн өөрчлөлттэй тэнцүү байна. .

2) Боломжит энерги.

Аливаа масстай бие м, таталцлын нөлөөн дор энергитэй байдаг: ,

Энд h бол нөхцөлт тэг түвшнээс дээш өндөр, g нь чөлөөт уналтын хурдатгал юм.

Уян гажигтай бие нь бас боломжит энергитэй байдаг. Хэрэв хаврын хөшүүн байдал кхэмжээгээр гажсан x, тэгвэл энерги нь: ,

Боломжит энерги нь биетүүдийн (эсвэл түүний хэсгүүдийн) харилцан үйлчлэлийн энерги юм.

Биеийн харилцан үйлчлэл бүр боломжит эрчим хүчээр тодорхойлогддоггүй гэдгийг анхаарна уу. Тусгай хүчнүүд байдаг бөгөөд тэдгээрийн ажил нь траекторийн хэлбэрээс хамаардаггүй, зөвхөн биеийн эхний ба эцсийн байрлалаар тодорхойлогддог (Зураг). Ийм хүчийг нэрлэдэг консерватив. Жишээлбэл, консерватив хүчинд таталцал, уян хатан байдал, консерватив бус хүчинд үрэлт орно.

Ажил нь хасах тэмдэгтэй потенциал энергийн өөрчлөлттэй тэнцүү байна.

Эрчим хүчний хэмжилтийн нэгж нь 1 Joule юм.

Эрчим хүч хэмнэх хууль.

Консерватив механик системийг авч үзье, өөрөөр хэлбэл. зөвхөн консерватив хүчин үйлчилдэг систем.

Хамгаалалтын хуулийг нийт энергийн хувьд томъёолдог.

Эрчим хүчээр дүүрэнМеханик систем нь энэ системд багтсан биетүүдийн кинетик ба боломжит энергийн нийлбэр юм.

Тэгэхээр, хаалттай консерватив механик системд нийт энерги хадгалагдана.

Эсвэл, консерватив системд гадны нөлөө байхгүй тохиолдолд нийт энерги тогтмол хэвээр байна.

Ихэнхдээ боломжит энерги нь координатын функц юм. Нэг координатын хавтгай дээр нийт энерги ба потенциал энергийн графикийг зуръя. Боломжит энергийн график нь нэмэгдэж эсвэл буурч болох боловч нийт энергийн график нь хэвтээ байна, учир нь нийт энерги тогтмол (консерватив системд).

ABC бол боломжит нүх юм.

CDR бол болзошгүй саад тотгор юм.

Төвийн бөмбөгний цохилт.

Хамгаалалтын хуулиудыг физикийн олон асуудлыг шинжлэх, шийдвэрлэхэд ашигладаг бөгөөд тэдгээрийн нэг нь биеийн нөлөөлөл юм.

Цохих- харилцан үйлчлэл нь маш богино хугацаанд үргэлжилдэг хоёр ба түүнээс дээш биетүүдийн мөргөлдөөн.

Нөлөөллийн үед биетүүдийн хооронд энерги, импульсийн хуваарилалт үүсдэг. Энэ тохиолдолд системийн механик энергийн нэг хэсэг нь механик бус энерги болж хувирдаг.

Хязгаарлагдмал нөлөөллийн төрлүүдийг авч үзье.

Уян хатан бус нөлөөлөл нь бие махбод бүхэлдээ хөдөлж, механик энергийн нэг хэсэг нь хэв гажилтанд зарцуулагдаж, механик бус хэлбэр (дулааны) болж хувирдаг нөлөөлөл юм. Уян хатан бус нөлөөллийн үед зөвхөнимпульс хадгалагдах хууль.
Үнэмлэхүй уян харимхай нөлөөлөл гэдэг нь механик энерги нь бусад механик бус энерги болж хувирдаггүй нөлөөлөл юм. Нөлөөллийн дараа бие нь хэлбэр, хэмжээгээ бүрэн сэргээдэг. Системийн нийт энерги хадгалагдана. Үнэмлэхүй уян харимхай нөлөөллөөр импульс ба энерги хадгалагдах хуулиуд бас хангагдана.

Хоёр бөмбөгний төвийн цохилтыг авч үзье.

Цохилт гэж нэрлэдэг төв, хэрэв цохилтоос өмнө бөмбөлгүүд массын төвүүдийг дайран өнгөрөх шугамын дагуу хөдөлдөг бол.

Олон түмэн танигдах болтугай м 1, м 2ба цохилтын өмнөх бөмбөгний хурд: v 1 , v 2

"Үйлдэл" гэсэн утгатай. Та хөдөлж, тодорхой ажил хийдэг, бүтээж чаддаг, үйлддэг эрч хүчтэй хүнийг дуудаж болно. Хүмүүс, амьд биетүүд, байгалийн бүтээсэн машинууд ч гэсэн энергитэй байдаг. Гэхдээ энэ нь энгийн амьдралд тохиолддог. Нэмж дурдахад цахилгаан, соронзон, атом гэх мэт олон төрлийн энергийг тодорхойлж, тодорхойлсон хатуу зүйл байдаг. Гэсэн хэдий ч одоо бид кинетик энергиэс тусад нь авч үзэх боломжгүй боломжит энергийн талаар ярих болно.

Кинетик энерги

Энэхүү энерги нь механикийн үзэл баримтлалын дагуу бие биетэйгээ харилцан үйлчилдэг бүх биетүүдэд байдаг. Мөн энэ тохиолдолд бид биеийн хөдөлгөөний тухай ярьж байна.

Боломжит эрчим хүч

Энэ төрлийн энерги нь бие махбодь эсвэл нэг биеийн хэсгүүдийн харилцан үйлчлэлийн үед үүсдэг боловч ийм хөдөлгөөн байдаггүй. Энэ бол кинетик энергийн гол ялгаа юм. Жишээлбэл, хэрэв та чулууг газраас дээш өргөөд энэ байрлалд барьвал энэ нь боломжит энергитэй байх бөгөөд чулууг суллахад кинетик энерги болж хувирдаг.

Эрчим хүч ихэвчлэн ажилтай холбоотой байдаг. Өөрөөр хэлбэл, энэ жишээн дээр суллагдсан чулуу унах үед зарим ажил хийж болно. Мөн ажлын боломжит хэмжээ нь h тодорхой өндөрт байгаа биеийн боломжит энергитэй тэнцүү байх болно. Энэ энергийг тооцоолохын тулд дараахь томъёог ашиглана.

A=Fs=Ft*h=mgh, эсвэл Ep=mgh, энд:
Ep - биеийн боломжит энерги,
м - биеийн жин,
h нь газраас дээш биеийн өндөр,
g нь чөлөөт уналтын хурдатгал юм.

Хоёр төрлийн боломжит энерги

Боломжит энерги нь хоёр төрөлтэй:

1. Биеийн харьцангуй байрлал дахь энерги. Дүүжин чулуу ийм энергитэй байдаг. Сонирхолтой нь энгийн мод эсвэл нүүрс ч бас боломжит энергитэй байдаг. Тэд исэлдүүлэх чадвартай исэлдээгүй нүүрстөрөгч агуулдаг. Энгийнээр хэлбэл, шатсан мод нь усыг халааж чаддаг.

2. Уян хэв гажилтын энерги. Жишээлбэл, уян харимхай хамтлаг, шахсан пүрш, эсвэл "яс-булчин-шөрмөсний" систем орно.

Потенциал ба кинетик энерги нь хоорондоо холбоотой. Тэд бие биедээ хувирч чаддаг. Жишээлбэл, хэрэв та чулууг дээш шидвэл тэр хөдөлж байхдаа эхлээд кинетик энергитэй байдаг. Энэ нь тодорхой цэгт хүрэхэд хэсэг хугацаанд хөлдөж, боломжит энерги олж авах бөгөөд дараа нь таталцал түүнийг доош татаж, кинетик энерги дахин бий болно.