Elektrono likusioji energija yra eV. Kokia yra elektrono fotono energija?

Fundamentaliosios dalelės ir pagrindinės sąveikos

Mikropasaulio fizikoje visos dalelės skirstomos į dvi klases: fermionai ir bozonai. Fermionai yra dalelės, kurių sukimosi reikšmės yra pusiau sveikos, o bozonai yra dalelės, kurių sukimosi reikšmės yra sveikos. Sukas yra mažiausia kampinio momento vertė, kurią gali turėti dalelė. Sukimosi ir kiti kampiniai momentai matuojami vienetais. Dalelių, kurių masė nėra nulinė, sukinys yra lygus dalelės kampiniam impulsui koordinačių sistemoje, susietoje su savimi. Lentelėse nurodyta dalelių sukinio J reikšmė yra maksimali vertė kampinio momento vektoriaus projekcija į pasirinktą ašį, padalinta iš .
Fundamentaliosios dalelės – tai dalelės, kurių, remiantis šiuolaikinėmis sampratomis, nėra vidinė struktūra. Gamtoje yra 12 pagrindinių fermionų (kurių sukimasis yra 1/2 vienetais), išvardyti 1 lentelėje. Paskutinis 1 lentelės stulpelis yra elektros krūviai fundamentalieji fermionai elektronų krūvio vienetais e.

12 pagrindinių fermionų atitinka 12 antifermionų.
Dalelių sąveika vyksta dėl 4 sąveikos tipų: stiprus , elektromagnetinis , silpnas Ir gravitacinis . Atitinkamų laukų kvantai yra fundamentalūs bozonai : gliuonai; gama kvantinis; W + , W - , Z - bozonai ir gravitonas .

Stiprios sąveikos kvantai yra neutralios bemasės gliuonai. Pagrindiniai fermionai, tarp kurių vyksta stipri sąveika - kvarkai - pasižymi kvantiniu skaičiumi „spalva“, kuris gali turėti 3 reikšmes. Gliuonai turi 8 „spalvotų“ užtaisų tipus.
Elektromagnetinės sąveikos kvantai yra gama spinduliai . γ kvantai turi nulinę ramybės masę. IN elektromagnetinės sąveikos dalyvauja pagrindinės dalelės, užimančios paskutines tris 1 lentelės eilutes, t.y. įkrauti leptonai ir kvarkai. Kadangi kvarkai laisvoje būsenoje nėra stebimi, o yra hadronų dalis, t.y. barionai ir mezonai, visi hadronai, kartu su stiprios sąveikos, taip pat dalyvauja elektromagnetinėse sąveikose.
Quanta silpna sąveika , kuriame dalyvauja visi leptonai ir visi kvarkai, yra W ir Z bozonai. Yra ir teigiamų W + bozonų, ir neigiamų W - bozonų; Z bozonai yra elektriškai neutralūs. W ir Z bozonų masės didelės – daugiau nei 80 GeV/s 2 . Didelių masių pasekmė tarpiniai bozonai silpnoji sąveika yra maža – lyginant su elektromagnetine konstanta – silpnosios sąveikos konstanta. Neutrinai dalyvauja tik silpnoje sąveikoje.
Gliuonai, γ-kvantai, W ir Z bozonai yra fundamentalūs bozonai . Visų pagrindinių bozonų sukiniai yra lygūs 1.
Gravitacinės sąveikos dalelių fizikoje praktiškai neatsiranda. pavyzdžiui, dviejų protonų gravitacinės sąveikos intensyvumas yra ~10 -38 jų elektromagnetinės sąveikos intensyvumo.
Stalo padalijimas 1 proc kartos pateisinama tuo, kad mus supantis pasaulis beveik visiškai sudarytas iš vadinamųjų dalelių. pirmosios kartos (mažiausios masės). Antrosios ir ypač trečiosios kartos daleles galima aptikti tik esant didelei sąveikos energijai. Pavyzdžiui, t-kvarkas buvo aptiktas FNAL greitintuvo greitintuve, susidūrus protonams ir antiprotonams, kurių energija buvo 1000 GeV.
Pirmosios dvi 5.1 lentelės eilutės yra leptonai - fermionai, kurie nedalyvauja stiprioje sąveikoje. Leptonai yra trijų tipų elektriškai neutralūs neutrinai (ir antineutrinai) – dalelės, kurių masė yra daug mažesnė už elektrono masę. Neutrinai dalyvauja tik silpnos sąveikos. Antrąją eilę užima elektronas, miuonas ir taonas – įkrautos bestruktūrės dalelės, dalyvaujančios tiek silpnoje, tiek elektromagnetinėje sąveikoje.
Trečioje ir ketvirtoje eilutėse yra 6 kvarkai(q) - bestruktūrės dalelės, kurių elektros krūvio trupmeninės vertės. Laisvoje būsenoje šios dalelės nėra stebimos, jos yra stebimų dalelių dalis; hadronai .
Gamtos reiškiniai, pasireiškiantys dalelių energijomis<100 МэВ, могут быть практически полностью объяснены взаимодействием фундаментальных частиц 1-го поколения. 2-е поколение фундаментальных частиц проявляется при энергиях порядка сотен МэВ. Для исследования 3-го поколения фундаментальных частиц строят ускорители didelės energijos(E > 100 GeV).

Bangos ilgiai ir dalelių energija

Branduolinės ir dalelių fizikos („subatominės fizikos“) tiriami objektai turi daug mažesnius būdingus matmenis nei atomai ir molekulės. (Šis faktas taip pat yra pasekmė to, kad subatominės fizikos objektų struktūrą lemia stipri sąveika)
Norint ištirti bet kurio kūno struktūrą, reikalingi „mikroskopai“, kurių bangos ilgiai yra trumpesni už tiriamų objektų dydį.
Elektromagnetinės spinduliuotės ir bet kurios dalelės bangos ilgis yra susietas su impulsu žinomu ryšiu (dalelėms, kurių ramybės masė yra ne nulinė, įvedė de Broglie):

kur p yra dalelės impulsas, h yra Planko konstanta.
Net „didžiausių“ subatominės fizikos objektų - atomų branduolių, turinčių daug A nukleonų - būdingi linijiniai matmenys yra maždaug 10–12 cm. Eksperimentinis tyrimas tokių matmenų objektams reikia sukurti didelės energijos dalelių pluoštus.
Vienas iš šio seminaro tikslų – apskaičiuoti pagreitėjusių dalelių energijas, kurias naudojant galima tirti branduolių ir nukleonų sandarą. Prieš pradedant tokius skaičiavimus, būtina susipažinti su pagrindinėmis konstantomis, kurios dažnai bus naudojamos tolesniuose skaičiavimuose, taip pat su subatominėje fizikoje priimtais fizikinių dydžių matavimo vienetais.

Subatominės fizikos vienetai

Energija - 1 MeV = 1 MeV = 10 6 eV = 10 -3 GeV = 1,6. 10-13 J.
Masė – 1 MeV/c 2 ir 1 u= M prie (12 C)/12 = 1,66. 10-24 metai
Ilgis - 1 fm = 1 fm = 10 -13 cm = 10 -15 m.

Svarbios formulės reliatyvistinė fizika

Subatominėje fizikoje, ypač didelės energijos fizikoje, vienetų sistema ( Heaviside sistema ) , kurioje ћ = 1 ir с = 1. Šioje sistemoje reliatyvistinės fizikos formulės turi paprastesnę ir patogesnę formą.

Elektronų savaiminės energijos problema nėra nauja: ji atsirado m klasikinė fizika. Jei darysime prielaidą, kad elektronas yra spindulio rutulys, kurio visas krūvis yra paviršiuje, tada bendra elektrostatinė energija yra lygi . Gali būti, kad elektrono masė atitinka šią energiją. Tačiau jei apskaičiuosite lauko impulsą, kai elektronas juda greičiu v (atsižvelgiant į rutulio Lorenco susitraukimą), gausite . Ši reikšmė atitinka dalelę, kurios masė . Poincaré pasiūlė, kad kai kurios jėgos turi išlaikyti rutulio dalis ir kad šios jėgos turi pridėti energijos. Tačiau patikimos tokių jėgų teorijos nėra.

Ši savaiminė energija gaunama iš energijos, reikalingos krūviui „surinkti“. Galime manyti, kad tai vienos elektrono krūvio dalies sąveikos su kita energija.

Atrodytų, galimas būdas atsikratyti tokio poveikio būtų neleisti elektronui paveikti savęs – tai yra manyti, kad elektronai veikia tik vienas kitą. (Tuomet elektronas galėtų būti taškinis krūvis.) Tačiau elektrono veikimą pačiam reikia paaiškinti tikras reiškinys, radiacinės trinties reiškiniai. Pagreitintas krūvis spinduliuoja, prarasdamas energiją, todėl greitinanti jėga turi gaminti darbą. Prieš kokias jėgas? Pagal klasikinę fiziką – prieš jėgą, kurią sukuria viena krūvio dalis veikiant kitai.

Pirmasis narys atitinka masę, apskaičiuotą pagal lauko impulsą. Antrasis narys yra elektrono skleidžiamos spinduliuotės reakcijos jėga ir nepriklauso nuo . Tačiau būtų nenuoseklu nukreipti a į nulį. Paskirstytas mokestis niekada nebuvo nuodugniai išanalizuotas. Kyla klausimų, susijusių su vidiniais judesiais ir kt.

Tiesą sakant, šie klausimai buvo išspręsti klasikinėje fizikoje įvairiais būdais, tačiau nė vienas nebuvo sėkmingai perkeltas į kvantinę mechaniką (nuorodas rasite Feynmano darbe).

Masės normalizavimas.

Taip pat gali būti, kad elektronui judant iš X į Y, jis išspinduos ir sugers virtualų fotoną. Šiuo atveju

kur yra vertė

yra kintamoji formos funkcija. Kokia jo fizinė reikšmė? Tarkime, kad C yra mažas. Tada pirmieji du terminai gali būti parašyti kaip

dėka to

(Paskutinė formulė yra ypatingas bendresnio operatoriaus ryšio atvejis

Jei C būtų skaičius, galėtume galvoti apie tai kaip masės pataisą. Pirmasis ir antrasis šios serijos nariai yra atitinkamai elektronų judėjimo amplitudės be ir su vienu virtualiu fotonu.

Nesunku patikrinti, ar trečiasis terminas atitinka dviejų fotonų indėlį

ketvirtasis terminas yra indėlis su trimis fotonais ir tt Tačiau tokiose diagramose yra tik procesai, kuriuose kiekviename šiuo metu yra ne daugiau kaip vienas fotonas.

Kito tipo diagramų su dviem virtualiais fotonais pavyzdžiai parodyti Fig. 28-1. Dabar į tokias diagramas neatsižvelgsime, nes jos prideda eilės terminus prie C, kai rašome bendrą elektronų sklidimo tarp X ir Y amplitudę formoje

kur A ir B yra funkcijos . Šio skleidėjo polius pateikia ryšį tarp laisvosios dalelės energijos ir impulso, todėl nustato eksperimentiškai stebimą masę.

Atsikratyti matricų vardiklyje

nustatome, kad poliaus padėtis nustatoma sprendžiant lygtį

Atkreipkime dėmesį į tai, kad antrojo poliaus buvimas gali būti interpretuojamas kaip kitos dalelės (tikriausiai mezono) egzistavimas. Darant prielaidą, kad ir , galime įdėti ir . Tada

Taigi, skleidėjas turi polius ties ir už , artimas , elgiasi kaip kokia nors konstanta (likutis poliuje), padauginta iš . Pažymėkime likutį . Dabar galime perrašyti skleidėją taip:

(gali būti išreikštas A, B ir jų dariniais, taške. Nukrypimas nuo įprastos formos gali būti interpretuojamas kaip fotonų sujungimo konstantos korekcija (kadangi koeficientą skleidėju galima gauti padauginus kiekvieną fotono viršūnę pagal). Kitas veiksmas yra funkcijų A ir B skaičiavimas

Santykių naudojimas

atsikratyti . Skaičiuodami galime įdėti , tada gauname

Šis integralas skiriasi. At didelės vertybės pirmąjį vardiklį galima pakeisti . Tada terminas, kuriame yra , išnyksta dėl simetrijos sumetimų. Likusieji integrandas elgiasi kaip didelėms reikšmėms, todėl integralas skiriasi logaritmiškai. Kvantinė elektrodinamika pasiekė žemę!

Bethe pažymėjo, kad ši begalybė yra vienintelė reikšminga elektrodinamikai (išskyrus kitą, kurią aptarsime vėliau). Tarkime, kad turime būdą, kaip šį integralą „laikinai“ suartinti. Tarkime, kad, pavyzdžiui, skleidėjas visada turi būti dauginamas iš reliatyviai nekintamo koeficiento , kuris užtikrina konvergenciją.

Jei įdėsite

(tai sutrumpina integralas didelėms reikšmėms), tada integralą galima apskaičiuoti. Gauname (apie skaičiavimo metodus žr. nuorodą)

nepaisydami terminų, išnykstančių kartu su .

Jei teks skaičiuoti bet kurį procesą aukštesne tvarka, susidursite su terminu, kuris yra proporcingas (dalelėms su sukiniu – elektronais, sąveikaujančiomis tik su fotonais, nesusidursite su niekuo blogiau nei logaritminiai skirtumai). Tada, kur pamatysite m, pakeiskite jo vietą ir išplėskite iki pirmosios laipsnio . Stebuklas yra tai, kad bendras koeficientas bus nulis. Likusios sąlygos turi tam tikrą ribą . Kitaip tariant, ribinio parametro reikšmė nerodoma galutinėje išraiškoje, jei atsakymą visada išreiškiame eksperimentine mase ir nukreipiame į fiksuotą .

Naudodamasi panašiomis idėjomis, Bethe bandė apskaičiuoti vandenilio atomo energijos lygių poslinkį dėl susieto elektrono savaiminės energijos. Impulsą davė Rutherfordo ir Lambo eksperimentas, kuris, naudodamas mikrobangų technologiją, atrado maždaug 1000 MHz padalijimą tarp lygių ir vandenilio. Jei nepaisysime sąveikos su radiacijos lauku, šie lygiai turėtų būti visiškai išsigimę. Bethe atliko neišsamų skaičiavimą naudodamas nereliatyvųjį aproksimaciją. Sparti kvantinės elektrodinamikos raida 1948-1949 m. sekė pastangomis suformuluoti savo ir Weisskopfo idėjas reliatyvistiškai nekintama forma ir užbaigti jo skaičiavimus.

Taigi, radome dar vieną taisyklę, kurią reikėtų įtraukti kvantinė elektrodinamika: (1) įveskite savavališką ribinį koeficientą

IR . Masės yra skirtingos, tačiau skaičiavimai lemia kvadratinius skirtumus. Atliekant tokius skaičiavimus, dalelės laikomos taškinėmis. Tiesą sakant, reikia atsižvelgti į nukleonų porų debesį, o kai kurie mano, kad tokia sąskaita pašalins tirpumą. Tačiau tokie teiginiai niekada nebuvo įrodyti.

1. Elektrono kinetinė energija yra 1,02 MeV. Apskaičiuokite šio elektrono de Broglie bangos ilgį.

Duota: E k = 1,02 MeV = 16,2 10 -14 J, E 0 = 0,51 MeV = 8,1 10 -14 J.

Rasti λ.

Sprendimas. De Broglie bangos ilgis nustatomas pagal formulę, (1) čia λ yra bangos ilgis, atitinkantis dalelę su impulsu; - Planko konstanta. Pagal uždavinio sąlygas elektrono kinetinė energija yra didesnė už ramybės energiją: E k = 2E 0, (2) todėl judantis elektronas yra reliatyvistinė dalelė. Reliatyvistinių dalelių impulsas nustatomas pagal formulę

arba, atsižvelgiant į (2) ryšį,

Pakeitę (4) į (1), gauname

.

Atlikę skaičiavimus gauname

Atsakymas: λ = .

2. Naudodami Heizenbergo neapibrėžties ryšį, parodykite, kad atomo branduoliuose negali būti elektronų. Laikykite, kad šerdies spindulys yra 10–18 cm.

Duota: R i = 10 -15 m, = 6,62 · 10 -34 J · s.

Sprendimas. Heizenbergo neapibrėžtumo santykis išreiškiamas formule

kur yra koordinatės neapibrėžtis; - impulsų neapibrėžtumas; -Planko konstanta. Jei imama koordinačių neapibrėžtis lygus spinduliui branduolys, t.y., tada elektrono impulso neapibrėžtis gali būti išreikšta taip: . Nuo tada Ir . Apskaičiuokime elektronų greičio neapibrėžtį:

Palyginus gautą reikšmę su šviesos greičiu vakuume c = 3·10 8 m/s, matome, kad , o tai neįmanoma, todėl branduoliuose negali būti elektronų.

3. Elektronas yra be galo giliame 1 nm pločio vienmačio potencialo šulinyje sužadintoje būsenoje. Nustatykite mažiausią elektronų energijos reikšmę ir tikimybę rasti elektroną sekundės intervale energijos lygis.

Duota: .

Rasti: , .

Kvantinėje mechanikoje informacija apie dalelių judėjimą gaunama iš banginės funkcijos (T-funkcijos), kuri atspindi dalelių arba sistemų pasiskirstymą tarp kvantinių būsenų. Šios dalelės yra charakterizuojamos diskrečiųjų vertybių energija, impulsas, kampinis momentas; y., funkcija yra mikrokosmoso dalelių būklės funkcija. Išspręsdami Šriodingerio lygtį, matome, kad nagrinėjamu atveju savoji funkcija turi formą

, (1)

kur = 1, 2, 3, ...; - dalelių koordinatė; - duobės plotis. Diagramos savosios funkcijos yra parodytos fig. 17. Pagal de Broglie ryšį dvi plokštumos monochromatinės de Broglie bangos, sklindančios priešingomis kryptimis palei ašį. Dėl jų trukdžių atsiranda stovinčios de Broglie bangos, kurioms būdingas stacionarus pasiskirstymas išilgai virpesių amplitudės ašies. Ši amplitudė yra bangos funkcija(x), kurio kvadratas apibrėžia elektrono tikimybės tankį taške, kurio koordinatė . Kaip matyti iš fig. 17, kai vertė =1, pusė ilgio klojama per duobės plotį stovinti banga de Broglie, kai =2 - sveikasis stovinčios de Broglie bangos ilgis ir pan., ty potencialo šulinyje gali būti tik de Broglie bangos, kurių ilgis tenkina sąlygą

Taigi sveikasis pusbangių skaičius turi tilpti per duobės plotį: . (2)

Bendra energija dalelių kiekis potencialo šulinyje priklauso nuo jo pločio ir nustatomas pagal formulę , (3) kur yra dalelių masė; - 1, 2, 3... Elektronas turės mažiausią energijos vertę minimali vertė, t.y. ties =1. Vadinasi,

Pakeitę skaitines reikšmes, gauname

Tikimybė, kad elektronas bus aptiktas intervale nuo iki yra lygi . Norimą tikimybę randame integruodami intervale nuo 0 iki:

Naudodamiesi ryšiu, apskaičiuojame integralą, jei elektronas yra antrame energijos lygyje:

4. Ribinis bangos ilgis K α - charakteristikų eilė rentgeno spinduliuotė kai kuriems elementams jis yra 0,0205 nm. Apibrėžkite šį elementą.

Duota: .

Rasti Z.

Sprendimas. Iš Moseley formulės

,

čia λ – būdingos spinduliuotės bangos ilgis, lygus (c – šviesos greitis, v – dažnis, atitinkantis bangos ilgį λ); R - Rydbergo konstanta; Z yra elemento, iš kurio pagamintas elektrodas, serijos numeris; - ekranavimo konstanta; - energijos lygio, iki kurio juda elektronas, skaičius; - energijos lygio, nuo kurio juda elektronas, skaičius (K α - serija =1, =2, =1), randame Z:

Serijos numeris 78 turi platiną.

Atsakymas: Z = 78 (platina).

5. Į vandens paviršių krinta siauras monochromatinis γ spindulių pluoštas, kurio bangos ilgis 0,775 pm. Kokiame gylyje γ spindulių intensyvumas sumažės 100 kartų!

Duota: λ = 0,775 pm = 7,75·10 -13 m, =100.

Rasti

Sprendimas. γ spindulių intensyvumo slopinimas nustatomas pagal formulę, (1) iš kur , kur krintančio γ spindulių pluošto intensyvumas; - jų intensyvumas gylyje; - tiesinis slopinimo koeficientas. Išspręsdami (1) lygtį, randame

Norėdami nustatyti , apskaičiuojame γ-kvantų energiją , kur yra Planko konstanta; c yra šviesos greitis vakuume. Pakeitę skaitines reikšmes, gauname

Pagal priklausomybės grafiką tiesinis koeficientasγ spindulių susilpnėjimas nuo jų energijos (18 pav.) randame = 0,06 cm -1. Pakeitę šią reikšmę q į (2) formulę, randame

.

6. Nustatykite, kiek branduolių yra 1 g radioaktyvus skilimas galioja vienerius metus.

Duota:

Rasti

Sprendimas. Norėdami nustatyti atomų skaičių 1 g, naudojame ryšį

kur yra Avogadro konstanta; - masėje esančių molių skaičius šio elemento; M yra izotopo molinė masė. Tarp izotopo molinės masės ir jo santykinės atominės masės yra ryšys: M = 10 -3 A kg/mol. (2) Bet kurio izotopo santykinis atominė masė yra labai artimas jo masės skaičiui A, t.y. šiuo atveju M = 10 -3 · 90 kg/mol = 9,10 -2 kg/mol.

Naudojant radioaktyvaus skilimo dėsnį

kur yra pradinis nesuirusių branduolių skaičius šiuo metu; N – nesuirusių branduolių skaičius šiuo metu; λ yra radioaktyvaus skilimo konstanta, nustatome suirusių branduolių skaičių per 1 metus:

Atsižvelgiant į tai, kad radioaktyvaus skilimo konstanta yra susijusi su pusinės eliminacijos periodu santykiu λ = 1n 2/T, gauname

Pakeitę (1) atsižvelgiant į (2) į (5) išraišką, turime

Atlikę skaičiavimus pagal (6) formulę, randame

Atsakymas:

7. Apskaičiuokite branduolinės reakcijos energiją megaelektronvoltais:

Ar šios reakcijos metu energija išsiskiria ar absorbuojama?

Sprendimas. Branduolinės reakcijos energija , (1), kur reakcijos masės defektas; c yra šviesos greitis vakuume. Jei išreikšta amu, tada (1) formulė bus forma . Masės defektas lygus

Kadangi elektronų skaičius prieš ir po reakcijos yra išsaugotas, vietoj branduolių masių verčių naudosime neutralių atomų masių reikšmes, kurios pateiktos informacinėse lentelėse:

; ; ;

Reakcija ateina su energijos išsiskyrimu, nes >0:

Atsakymas: =7,66 MeV.

8. Varis turi į veidą orientuotą kubinę gardelę. Atstumas tarp artimiausių vario atomų yra 0,255 nm. Nustatykite vario tankį ir gardelės parametrą.

Duota: d = 0,255 nm = 2,55 · 10 -10 m, = 4, M = 63,54 · 10 -3 kg/mol.

Rasti: r, a.

Sprendimas. Vario kristalo tankį randame pagal formulę , (1) čia M yra vario molinė masė; - molinis tūris. Jis lygus vieno elemento tūriui, padaugintam iš vienetinių elementų, esančių viename molyje kristalo, skaičiaus: . (2)

Elementariųjų ląstelių, esančių viename molyje kristalo, susidedančio iš identiškų atomų, skaičių randame padalydami Avogadro konstantą iš atomų skaičiaus elementinėje ląstelėje: . (3) kubinei į veidą orientuotai gardelei = 4. Pakeitę (3) į (2), gauname

Pakeitę (4) į (1), pagaliau turime

.

Atstumas tarp artimiausių gretimų atomų yra susietas su gardelės parametru a paprastu geometriniu ryšiu (19 pav.):

Skaitinių reikšmių pakeitimas į skaičiavimo formules, randame

Atsakymas: ; .

9. Kristalinis aliuminis, sveriantis 10 g, kaitinamas nuo 10 iki 20 K. Naudodami Debye teoriją nustatykite šildymui reikalingą šilumos kiekį. Būdinga aliuminio Debye temperatūra yra 418 K. Tarkime, kad T sąlyga yra įvykdyta.

Duota: = 0,01 kg, = 10 K, = 20 K, =418 K, = 27 · 10 -3 kg/mol.

Sprendimas. Šilumos kiekį, reikalingą aliuminio pašildymui nuo temperatūros iki , apskaičiuosime pagal formulę

kur yra aliuminio masė; c yra jo savitoji šiluminė talpa, kuri yra susijusi su moline šilumos talpa. Atsižvelgdami į tai, formoje įrašome formulę (1).

(2)

Pagal Debye teoriją, jei tenkinama sąlyga T, nustatoma molinė šiluminė talpa galutinis įstatymas

,

čia R = 8,31 J/(mol K) yra molinė dujų konstanta; - Debye būdinga temperatūra; T - termodinaminė temperatūra. Pakeitę (3) į (2) ir atlikę integraciją, gauname

Pakeisdami skaitines reikšmes, randame

Atsakymas: = 0,36 J.

TIKRINIMAS Nr. 6 (5)

1. Nustatykite protono ir elektrono, kurių de Broglie bangos ilgiai yra 0,06 nm, kinetinę energiją.

2. Protono kinetinė energija lygi jo ramybės energijai. Apskaičiuokite de Broglie bangos ilgį tokiam protonui.

3. Nustatykite elektrono ir protono de Broglie bangos ilgius, praėjusius per tą patį 400 V greitėjimo potencialų skirtumą.

4. Protono kinetinė energija lygi ramybės energijai. Kiek kartų pasikeis protono de Broglie bangos ilgis, jei jo kinetinė energija padvigubės?

5. Elektrono kinetinė energija lygi jo ramybės energijai. Apskaičiuokite de Broglie bangos ilgį tokiam elektronui.

6. Judančio elektrono masė yra 2 kartus didesnė už ramybės masę. Nustatykite de Broglie bangos ilgį tokiam elektronui.

7. Naudodami Bohro postulatą raskite ryšį tarp de Broglie bangos ilgio ir apskritimo elektronų orbitos ilgio.

8. Kokią kinetinę energiją turi turėti elektronas, kad elektrono de Broglie bangos ilgis būtų lygus jo Komptono bangos ilgiui.

9. Palyginkite de Broglie bangos ilgius elektrono, praeinančio per 1000 V potencialų skirtumą, vandenilio atomo, judančio greičiu, lygiu vidutiniam kvadratiniam greičiui, esant 27°C temperatūrai, ir 1 g sveriančio rutulio, judančio greitis 0,1 m/s.

10. Kokią kinetinę energiją turi turėti protonas, kad protono de Broglie bangos ilgis būtų lygus jo Komptono bangos ilgiui.

11. Vidutinė π° mezono gyvavimo trukmė yra 1,9·10 -16 s. Kokia turėtų būti įrenginio, kuriuo galima aptikti π° mezoną, energijos skiriamoji geba?

12. Nuotraukoje, gautoje naudojant debesų kamerą, elektronų pėdsako plotis yra 0,8·10 -3 m. Raskite neapibrėžtį ieškant jo greičio.

13. Vidutinė elektrono kinetinė energija nesužadintame vandenilio atome yra 13,6 eV. Naudodami neapibrėžtumo ryšį raskite mažiausią paklaidą, su kuria galite apskaičiuoti elektrono koordinatę atome.

14. 8·10 6 m/s greičiu judantis elektronas registruojamas burbulų kamera. Naudodamiesi neapibrėžtumo ryšiu, raskite elektronų greičio matavimo paklaidą, jei kameroje susidariusio burbulo skersmuo yra 1 µm.

15. Parodykite, kad dalelės, kurios koordinačių neapibrėžtis (λ yra de Broglie bangos ilgis), jos greičio neapibrėžtis pagal dydį yra lygi pačiam dalelės greičiui.

16. Vidutinė π+ mezono gyvavimo trukmė yra 2,5·10 -8 s. Kokia turėtų būti įrenginio, kuriuo būtų galima aptikti π+ mezoną, energijos skiriamoji geba?

17. Remdamiesi neapibrėžtumo ryšiu, įvertinkite atomo branduolio dydį, darydami prielaidą, kad minimali nukleono energija branduolyje yra 8 MeV.

18. Naudodamiesi neapibrėžtumo ryšiu, įvertinkite elektrono, esančio vandenilio atomo pirmojo vagies orbitoje, energiją.

19. Naudodamiesi neapibrėžtumo ryšiu, parodykite, kad elektronų negali būti branduolyje. Branduolio linijiniai matmenys yra 5,8·10 -15 m. Atsižvelkite į tai, kad savitoji surišimo energija yra vidutiniškai 8 MeV/nukleonas.

20. Atomas skleidžia fotoną, kurio bangos ilgis yra 0,550 mikronų. Spinduliuotės trukmė 10 ns. Nustatykite didžiausią paklaidą, su kuria galima išmatuoti spinduliuotės bangos ilgį.

21. pločio potencialo duobėje esanti dalelė yra sužadintos. Nustatykite tikimybę rasti dalelę intervale 0< < на третьем энергетическом уровне.

22. Apskaičiuokite vienmačio potencialo šulinio, kurio plotis lygus , elektrono radimo pirmame ir antrame energijos lygmenyse santykį intervale 0< < .

23. Nustatykite, kokiame vienmačio potencialo šulinio plotyje elektronų energijos diskretiškumas tampa panašus į šiluminio judėjimo energiją 300 K temperatūroje.

24. Elektronas yra pagrindinėje būsenoje vienmačio potencialo šulinyje su be galo aukštomis sienelėmis, kurių plotis 0,1 nm. Nustatykite elektrono impulsą.

25. Elektronas yra pagrindinėje būsenoje vienmačio potencialo šulinyje su be galo aukštomis sienelėmis, kurių plotis 0,1 nm. Apibrėžkite vidutinis stiprumas slėgis, kurį elektronas daro ant šulinio sienelių.

26. Elektronas yra vienmačio potencialo šulinyje su be galo aukštomis sienelėmis, kurių plotis yra 1,4·10 -9 m. Nustatykite elektronui pereinant iš trečiojo energijos lygio į antrąjį.

27. Elektronas yra vienmačio potencialo šulinyje su be galo aukštomis sienelėmis, kurių plotis 1 nm. Nustatykite mažiausią elektronų energijos lygių skirtumą.

28. Nustatykite, kokioje temperatūroje elektrono, esančio vienmačio potencialo šulinyje, kurio plotis 2·10 -9 m, diskrečioji energija tampa panaši į šiluminio judėjimo energiją.

29. Dalelė pločio potencialo duobėje yra sužadintos. Nustatykite tikimybę rasti dalelę intervale 0< < на втором энергетическом уровне

30. Nustatykite vienmačio potencialo šulinio su be galo aukštomis sienelėmis plotį, jei elektronui pereinant iš trečiojo energijos lygio į antrą išspinduliuojama 1 eV energija?

31. Tam tikro elemento charakteringos rentgeno spinduliuotės K serijos bangos ilgio ribinė vertė yra 0,174 nm. Apibrėžkite šį elementą.

32. Raskite platinos antikatodo K serijos rentgeno spinduliuotės ribinį bangos ilgį.

33. Kokia įjungta žemiausia įtampa rentgeno vamzdis ar K α serijos linijos atsiranda su geležies antikatodu?

34. Koks yra mažiausias potencialų skirtumas, kurį reikia pritaikyti rentgeno vamzdžiui su volframo antikatodu, kad visos K serijos linijos atsirastų volframo emisijos spektre?

35. Tam tikro elemento charakteringos rentgeno spinduliuotės K serijos ribinis bangos ilgis yra 0,1284 nm. Apibrėžkite šį elementą.

36. Nustatyti minimalų bremsstrahlung rentgeno spinduliuotės bangos ilgį, jei rentgeno vamzdžiui taikoma 30 kV įtampa; 75 kV,

37. Iš vamzdžio, veikiančio esant 15 kV įtampai, trumpiausias bremsstrahlung rentgeno spinduliuotės bangos ilgis yra 0,0825 nm. Iš šių duomenų apskaičiuokite Planko konstantą.

38. Kai elektronas vario atome pereina iš M sluoksnio į L sluoksnį, išspinduliuojami spinduliai, kurių bangos ilgis yra 12·10 -10 m Moseley formule apskaičiuokite ekrano konstantą.

39. Ilgiausias charakteringos rentgeno spinduliuotės K serijos bangos ilgis yra 1,94·10 -10 m. Iš kokios medžiagos pagamintas antikatodas?

40. Diagnostikai medicinoje naudojamam rentgeno vamzdeliui įvedama 45 000 V įtampa Raskite ištisinio rentgeno spindulių spektro ribą.

41. Radioaktyvaus argono pusinės eliminacijos laikas yra 110 minučių. Nustatykite laiką, per kurį suyra 25 proc pradinis kiekis atomai.

42. Apskaičiuokite pusabsorbcinio švino sluoksnio, per kurį praeina siauras monochromatinis γ spindulių pluoštas, kurio energija yra 1,2 MeV, storį.

43. Izotopo pusinės eliminacijos laikas yra maždaug 5,3 metų. Nustatykite skilimo konstantą ir vidutinė trukmėšio izotopo atomų gyvavimo laikas.

44. Siauras monochromatinis γ spindulių pluoštas, kurio bangos ilgis 0,124·10 -2 nm, krinta ant geležinio ekrano. Raskite pusės geležies sugeriančio sluoksnio storį.

45. Kokia yra γ spindulių energija, jei, praeinant per 5 cm storio aliuminio sluoksnį, spinduliavimo intensyvumas susilpnėja 3 kartus?

46. ​​Pusinės eliminacijos laikas yra 5,3 metų. Nustatykite, kokia šio izotopo pradinio branduolių skaičiaus dalis suyra po 5 metų,

48. Per metus 60 % pradinio radioaktyvaus elemento suskyla. Nustatykite šio elemento pusinės eliminacijos laiką.

49. Siauras γ spindulių pluoštas, kurio energija yra 3 MeV, praeina per ekraną, susidedantį iš dviejų plokščių: švino 2 cm storio ir geležies 5 cm storio. Nustatykite, kiek kartų pasikeis γ spindulių intensyvumas praeinant per šį ekraną.

50. Nustatykite skilimo konstantą ir per parą suirusių radono atomų skaičių, jei pradinė radono masė yra 10 g.

51. Apskaičiuokite masės defektą, branduolio surišimo energiją ir specifinė energija elemento nuorodos.

52. Apskaičiuokite termobranduolinės reakcijos energiją

53. Į kokį elementą jis virsta po trijų α skilimų ir dviejų β transformacijų?

54. Nustatykite didžiausią β-dalelių energiją tričio β-skilimo metu. Parašykite skilimo lygtį.

55. Nustatykite didžiausią elektrono kinetinę energiją, išsiskiriančią neutrono skilimo metu. Parašykite skilimo lygtį.

56. Apskaičiuokite elemento masės defektą, surišimo energiją ir savitąją rišimo energiją.

57. Branduolys, susidedantis iš 92 protonų ir 143 neutronų, išstūmė alfa dalelę. Kuris branduolys susidarė dėl α skilimo? Nustatykite gauto branduolio masės defektą ir surišimo energiją.

58. Termobranduolinės dviejų deuteronų sąveikos metu galimi du formavimosi tipai: 1) ir 2). Apibrėžkite šiluminiai efektaišios reakcijos.

59. Koks energijos kiekis išsiskiria susijungus vienam protonui ir dviem neutronams atomo branduolys?

60. Apskaičiuokite branduolinės reakcijos energiją

61. Molibdenas turi į kūną orientuotą kubą kristalinė gardelė. Atstumas tarp artimiausių gretimų atomų yra 0,272 nm. Nustatykite molibdeno tankį.

62. Naudodamiesi Debye teorija, apskaičiuokite specifinė šiluminė talpa geležies 12 K temperatūroje. Tarkime, kad geležies charakteristinė Debye temperatūra yra 467 K. Tarkime, kad T sąlyga yra įvykdyta.

63. Auksas turi į veidą orientuotą kubinę kristalinę gardelę. Raskite aukso tankį ir atstumą tarp artimiausių atomų, jei gardelės parametras yra 0,407 nm.

64. Nustatykite germanio, kuriame yra 5·10 22 m -3 indžio ir 2·10 21 m -3 stibio, priemaišų elektrinį laidumą. Germanio elektronų ir skylių judrumas yra atitinkamai 0,38 ir 0,18 m2/(V-s).

65. Kambario temperatūroje rubidžio tankis yra 1,53 g/cm3. Jame yra į kūną orientuota kubinė kristalinė gardelė. Nustatykite atstumą tarp artimiausių gretimų rubidžio atomų.

66. 500 g sveriantis aukso luitas kaitinamas nuo 5 iki 15 K. Naudodami Debio teoriją nustatykite šildymui reikalingą šilumos kiekį. Auksui būdinga Debye temperatūra yra 165 K. Tarkime, kad T sąlyga yra įvykdyta.

67. Nustatykite germanio, kuriame yra 2·10 22 m -3 koncentracijos boro ir 5·10 21 m -3 arseno, priemaišų elektrinį laidumą. Germanio elektronų ir skylių judrumas yra atitinkamai 0,38 ir 0,18 m 2 /(V s).

68. Raskite gardelės parametrą ir atstumą tarp artimiausių gretimų sidabro atomų, turinčių kubinę kristalinę gardelę į paviršių. Sidabro tankis kambario temperatūroje yra 10,49 g/cm 3 .

69. Naudodami Debye teoriją raskite cinko molinę šiluminę talpą esant 14 K temperatūrai. Cinko charakteristika Debye temperatūra yra 308 K. Tarkime, kad T sąlyga yra įvykdyta.

70. Nustatykite silicio, kuriame yra 5·10 22 m -3 koncentracijos boro ir 5·10 21 m -3 stibio, priemaišų elektrinį laidumą. Silicio elektronų ir skylių judrumas yra atitinkamai 0,16 ir 0,04 m 2 /(V s).

936. Kokia yra elektrono fotono energija? Elektrono fotono energija yra fotono, kurio masė lygi elektrono masei, energija. Jis lygus 511000eV (78 pav., 6 formulė).

^ 937. Kuo skiriasi elektrono fotono energija ir fotono energija E=136000eV, kurią išspinduos į vandenilį panašaus Fermio atomo elektronas? Jis lygus 511000-136000=375000eV. Taigi, kai susidaro į vandenilį panašus Fermio atomas, elektronas praras apie 25% savo masės ir energijos. Visiškai natūralu, kad aprašytas įvykis negali įvykti, nes yra elektrono masės sumažėjimo riba, po kurios jis turi prarasti stabilumą ir ištirpti eteryje.

^ 938. Kokios išvados išplaukia iš atliktos analizės? Maksimalią įmanomą temperatūrą, kurią tapatiname su šiluma, formuoja ultravioletinių arba ankstyvųjų rentgeno spindulių diapazone esantys fotonai, tačiau tikslių šių fotonų parametrų dar nežinome.

^ 939. Kokia makro- ir mikropasaulio termodinamikos skirtumo esmė? Slėgio atsiradimo uždarose sistemose, tokiose kaip garo katilai, ir atvirose, pavyzdžiui, Žemės planetos oro erdvėje, priežastys.

^ 940. Kaip mikrokosmoso termodinamika interpretuoja slėgį garo katile? Vienas iš svarbios sąvokos Makrokosmoso termodinamika yra dujų slėgio samprata, kurią sudaro jų molekulės ir klasteriai. Jis plačiai naudojamas matematiniai modeliai Makrokosmoso termodinamika, leidžianti apskaičiuoti įvairius termodinaminius procesus. Makrokosmoso termodinamika nemato kitų slėgio susidarymo garo katile dalyvių, pavyzdžiui, fotonų, kuriuos skleidžia molekulių ir vandens sankaupų elektronai.

^ 941. Kaip makrokosmoso termodinamika interpretuoja slėgio padidėjimą ore, dėl kurio perkūnijos metu griaudėja galingi griaustiniai? Jokiu būdu. Manoma, kad šis reiškinys nepatenka į makrokosmoso termodinamikos kompetenciją.

^ 942. Kaip mikropasaulio termodinamika interpretuoja griaustinius perkūnijos metu?

Atkreipkite dėmesį į traškesio susidarymą, kai elektros kibirkštis. Griaustinio garsas perkūnijos metu yra daug kartų galingesnis už elektros kibirkšties traškėjimą. Iš karto kyla klausimas:

^ 943. Kas formuoja spaudimą žaibo zonoje, dėl kurio sklinda galingi garsai griaustinio pavidalu? Kokia yra oro slėgio padidėjimo žaibo gimimo momentu esmė? Atsakymas paprastas. Elektronų ir fotonų spinduliai yra pagrindiniai jų dydžių parametrai. Elektrono spindulys pateikiamas formulėje (7), ir vidutinis spindulys šviesos fotonas lygus , tai yra 100 000 kartų daugiau. Ar neaišku, kad griaustinis perkūnijos metu yra padidėjusio šviesos fotonų, kurių dydžiai yra 100 000 kartų didesni už juos išspinduliavusių elektronų dydžius, slėgio pasekmė? Tai yra pagrindinė oro slėgio padidėjimo ir galingų perkūnijos griaustinio perkūnijos priežastis.

^ 944. Taigi, trumpai, kokia yra makropasaulio ir mikropasaulio termodinamikos skirtumų esmė? Dujos yra makrokosmoso termodinamikos samprata, o elektronai ir fotonai yra pagrindiniai slėgių susidarymo dalyviai – mikrokosmoso atstovai. Štai kas paslėpta esminis skirtumas Makropasaulio termodinamika iš mikropasaulio termodinamikos. Dujų – makrokosmoso objektų – slėgis proporcingas jų temperatūrai, o fotonų suformuotas slėgis atvirkščiai proporcingas temperatūrai. Perkūnijos metu atmosferoje nėra temperatūros, panašios į garų temperatūrą garų katile, o fotonų sukuriamas slėgis yra daug kartų didesnis už įkaitusių vandens garų slėgį katile, o griaustinio galia patvirtina. tai. Visiškai natūralu, kad kulkų ir sviedinių skrydį užtikrinančio slėgio susidarymo procesuose didelį vaidmenį vaidina mikropasaulio termodinamikos dėsniai, o mažesnį – mikropasaulio termodinamikos dėsniai. Jų bendradarbiavimą apie slėgio susidarymą uždarose sistemose dar niekas netyrė. Čia dėl gerai žinomų priežasčių sustabdome makro- ir mikropasaulio termodinamikos palyginimo procesą.

^ 945. Trumpai apie mikropasaulio termodinamikos esmę? Visata užpildyta fotonais ir egzistuoja fotoninėje aplinkoje. Fotonų, sudarančių fotoninę terpę, bangos ilgiai svyruoja nuo 0,05 m iki . Temperatūrą bet kurioje Visatos zonoje formuoja tie fotonai, kurių tankis yra didžiausias šioje zonoje. Minimali temperatūra sudaro apie 0,05 m bangos ilgio fotonų rinkinį. Fotonų, sudarančių maksimalią temperatūrą, bangos ilgis dar nenustatytas. Temperatūros pusiausvyrą Visatoje valdo temperatūros pusiausvyros dėsnis. Jame sakoma: bet kuriuose dviejuose Visatos taškuose juos sudarančių fotonų temperatūrų ir bangų ilgių sandauga yra pastovus ir lygus dydis (8 formulė, 78 pav.). Pirmąjį makrokosmoso termodinamikos dėsnį turi ribotas plotas veiksmus. Antrasis makrokosmoso termodinamikos dėsnis yra patikimas ir nusipelno tolesnio tobulinimo remiantis nauja moksline informacija apie mikrokosmosą.

^ 11. MIKRO IR MAKRO PASAULIO ELEKTRODINAMIKA

946. Kaip galima vertinti eksperimentinių fizikų pasiekimus elektrodinamikos srityje naujų žinių apie mikrokosmosą požiūriu? Eksperimentuotojų pasiekimai elektrodinamikos srityje naujų žinių apie mikropasaulį požiūriu atrodo fantastiški.

^ 947. Kaip galima vertinti teorinių fizikų pasiekimus elektrodinamikos srityje naujų žinių apie mikropasaulį požiūriu? Kaip giliai neteisus. Naujų žinių apie mikropasaulį požiūriu teorinė elektrodinamikos sritis yra dykuma su mažomis patikimų faktų salelėmis.

^ 948. Ar galima pripažinti tokį teiginį patikimu, kai Maksvelo elektrodinamikos kursas dėstomas visuose pasaulio universitetuose? Esamos teorinės elektrodinamikos klaidingumo nesupratimas yra stereotipo galios pasekmė. teorinis mąstymas, kurį XX amžiuje suformavo daugiausia matematikai, kurių natūralus noras yra parodyti matematinio aparato galią, bet ne fizinė esmė, aprašyti reiškiniai ir procesai.

949. Ar galima patikrinti šio, kol kas nepagrįsto, teiginio patikimumą atidžiai perskaičius čia pateiktus klausimus ir atsakymus? Ištroškę naujų žinių gauna šią galimybę.

950. Eksperimentinės elektrodinamikos pradžią Faradėjus padėjo maždaug prieš 200 metų. Jos teorinius pagrindus Maxwellas įkūrė maždaug prieš 150 metų. Visi žmonijos elektrodinaminiai pasiekimai yra pagrįsti Faradėjaus ir Maksvelo idėjomis. Ar galima suabejoti esama elektrodinamika?

Elektrodinamikos raida ėjo ignoruojant daugybę eksperimentinių ir teorinių prieštaravimų. Dabar jų tiek daug, kad jie tapo galingu stabdžiu tolesniam elektrodinamikos vystymuisi. 951. Modernus teorinė fizika laikomas uždaru, nuosekliu mokslu. Pagrindinė nuoroda, kuri užsidaro fizinių žinių yra Maksvelo lygčių ir Lorenco transformacijų invariantas. Ar įmanoma visa tai suabejoti? Jau įrodėme, kad Lorenco transformacijos yra teorinis virusas, todėl nurodytas invariantiškumas neturi nieko bendra su realybe. Pagrindinis dalykas yra fizinis nekintamumas, kuris lengvai patikrinamas eksperimentiškai. Mes parodėme visiškas nebuvimas fizinis nekintamumas

Maksvelo lygtys. Kalbant apie matematinį nekintamumą, jis atsirado ignoruojant pagrindinės gamtos mokslų aksiomos - Vienybės aksiomos - teismines funkcijas. 952. Dinamikos samprata gimė labai seniai, besivystant mokslinius pagrindus mechanika. Tai yra skyrius, kuriame aprašomi judesiai materialūs kūnai

^ veikiami jiems taikomų jėgų. Tada atsirado elektrodinamikos, hidrodinamikos, aerodinamikos sąvokos ir atsirado poreikis konkretizuoti prasmę, glūdinčią pirminėje „Dinamikos“ sąvokoje. Norint atskirti dinamiką, apibūdinančią mechaninius materialių kūnų judesius, nuo kitų sąvokų, apimančių žodį dinamika, buvo įvesta sąvoka „Mechanodinamika“. Šiuo atžvilgiu kyla klausimas: ar reikia patikslinti mokslinį sąvokos „Elektrodinamika“ turinį, kad būtų galima tiksliau apibūdinti su šia sąvoka susijusius procesus ir reiškinius? Taip, toks poreikis jau subrendo ir esame priversti elektrodinamikos sąvoką papildyti žodžiais, norėdami susiaurinti procesų ir reiškinių spektrą detaliam jų aprašymui. Manome, kad turėtų būti skyrius, kuriame būtų nagrinėjamas visų elektrodinaminių reiškinių ir procesų pagrindas: mikropasaulio gyventojų struktūros ir elgesys, kurie formuoja visus elektrodinaminius procesus ir reiškinius bei kontroliuoja jų vystymąsi. Mes jau pavadinome tai „mikropasaulio elektrodinamika“. Kadangi „Elektrodinamikos“ sąvoka iš pradžių buvo įvesta elektros prietaisų veikimui apibūdinti, atsiranda poreikis įvesti „Elektrodinamikos“ sąvoką. Be to, atsižvelgiant į fantastiškus eksperimentinius pasiekimus šioje srityje informacinė elektronika, reikėtų įvesti „elektrodinamikos elektronikos“ sąvoką.

^ 954. Ar galima apytiksliai įvertinti „Mikropasaulio elektrodinamikos“ teorinių pasiekimų lygį? Apytiksliai tai įmanoma. Mikropasaulio elektrodinamika jau turi galingą teorinį pagrindą elektronų ir fotonų struktūrų – pagrindinių visų elektrodinaminių procesų ir reiškinių dalyvių – pavidalu. Tačiau visapusiškas teorinių žinių apie šį pagrindą plėtojimas dar laukia.

^ 955. Ką galima pasakyti apie „Elektrotechnikos elektrodinamikos“ teorinius pasiekimus? Jie yra maždaug toje pačioje padėtyje kaip ir Mechanodinamikos pasiekimai. Mechanodinamikoje jis liko gyvas ir sustiprino savo pozicijas pagrindinis įstatymas buvusi dinamika – antrasis Niutono dėsnis. Tačiau reikėjo pirmojo Niutono dėsnio klaidingumo nauja formuluotė dėsniai, apibūdinantys materialių kūnų judėjimą veikiant jiems veikiančioms jėgoms, įskaitant ir inercijos jėgas, kurių dalyvavimas aprašant materialių kūnų judėjimą ankstesnėje Niutono dinamikoje buvo pateiktas klaidingai. Elektros inžinerijos elektrodinamika yra panašioje padėtyje. Pagrindinis jo dėsnis, Ohmo dėsnis, stiprina savo pozicijas, o Kirchhoffo dėsniai praranda savo pozicijas ir reikalauja koreguoti jų formuluotes.

^ 956. Kokia yra elektronikos elektrodinamikos teorijos pozicija? Blogiausiu atveju. Čia žlugo beveik visos senosios teorinės koncepcijos, kartu su Maksvelo elektrodinamika, o teorinis elektronikos elektrodinamikos laukas yra beveik apleistas, išskyrus elektrono ir fotono struktūrą, kurie yra tik pradžioje. elektronikos reiškiniai ir procesai. Visi, galima sakyti, fantastiški eksperimentiniai pasiekimai informacijos formavimo ir perdavimo srityje yra pagrįsti šių dalelių struktūromis. Visi šie pasiekimai buvo gauti bandymų ir klaidų būdu, ir ne vienas šių pasiekimų autorius supranta jų fizinę esmę.

^ 957. Ar galima derinti žinias nurodytuose elektrodinamikos skyriuose su žiniomis iš kitos dinamikos, norint gauti naujų praktinių? mokslo pasiekimai? Toks bendradarbiavimas ne tik įmanomas, bet ir itin reikalingas, o jo įgyvendinimo pavyzdžių jau yra.

^ 958. Ar galima pateikti bent vieną šio poreikio įgyvendinimo pavyzdį? Gali. Senosios Niutono dinamikos ir Kirchhoffo dėsnių taisymas jau leido sukurti savaime besisukantį generatorių elektriniai impulsai, kuri anksčiau buvo laikoma neįmanoma.

^ 959. Kokia šių įmonių mokslo laimėjimų esmė? Paaiškėjo, kad sujungus naujus mechanodinamikos dėsnius ir naujus impulsinės elektrotechnikos dėsnius, galima sukurti techninį įrenginį, kurio inercinės jėgos padaugins elektros galią.

^ 960. Su kuo galime palyginti elektros galios inercinės daugybos dėsnio įgyvendinimo rezultatus? Ji neturi konkurentų savo svarba būsimam energetikos sektoriui.

961. Kada bus paskelbti rezultatai? eksperimentinis įrodymas elektros galios inercinio dauginimo dėsnio patikimumą ir šių eksperimentų vaizdo filmą? Atsakymas į šį klausimą nepriklauso nuo šio išradimo autorių.

^ 962. Ar galima pradėti pristatyti pagrindus, kuriais remsis visos elektrodinamikos šakos? Tikimės, kad mokymosi procesas yra saugesnis nei mokslo pasiekimų rezultatų komercializavimo procesas, todėl šį darbą laikysime pagrindine savo misija likusį laiką, kol pasiliksime šiame pasakų pasaulyje. Pradėkime nuo mikrokosmoso elektrodinamikos pagrindų pristatymo.

^ 963. Kuo mikropasaulio elektrodinamika skiriasi nuo tradicinės elektrodinamikos? Senojoje elektrodinamikoje elektronai egzistuoja patys, o magnetiniai ir elektriniai laukai – be jokio matomo ryšio tarp jų. Mikropasaulio elektrodinamikoje magnetiniai ir elektriniai laukai formuoja elektronus ir protonus, o magnetinių ir elektrinių laukų pokyčiai yra elektronų orientacijos pokyčių pasekmė.

^ 964. Kuo grindžiama mikrokosmoso elektrodinamika? Mikrokosmoso elektrodinamikos pagrindas yra fotonai, elektronai ir protonai.

965. Kuri iš šių dalelių formuoja elektrotechnikos dėsnius? Visi elektrotechnikos dėsniai pagrįsti fotono ir elektrono sandara ir elgesiu.

966. Kokį vaidmenį elektrotechnikoje atlieka protonas? Vadinamojoje laidų elektrotechnikoje protonas nevaidina jokio vaidmens, nes jo nėra ir negali būti, laisvųjų protonų.

^ 967. Kurioje elektrotechnikos dalyje dalyvauja protonas? Toje elektrotechnikos dalyje, kuri studijuoja elektriniai procesai sprendimuose. Ten protonas yra teisėtas elektrinių procesų dalyvis kartu su elektronu.

968. Ką tada daryti su neigiamais ir teigiamais elektros ženklais, kurie siejami su teigiamu krūviu – protonu ir neigiamu – elektronu? Neigiami ir teigiami krūviai egzistuoja tik tirpaluose, bet jų nėra laiduose.

^ 969. Ką reikia žinoti apie elektroną, kad įgytum žinių apie mikropasaulio elektrodinamiką? Turėtumėte perskaityti monografijos „Fizikinės chemijos mikropasaulio principai“ skyrių „Elektronas, protonas, neutronas“, išleistą ir intensyviai kopijuotą adresu:

970. Ar galima pateikti informaciją apie elektroną naudojant klausimus ir atsakymus?Čia jis jau buvo pristatytas ir paskelbtas. Tai klausimai Nr. 305-380.

Kad būtų lengviau suprasti klausimus ir atsakymus į juos, pateiksime elektronų modelio schemą (79 pav.) ir prisiminkime, kad elektronas turi du magnetinius polius: šiaurės ir pietų. Be to, 23 konstantos kontroliuoja elektronų struktūros formavimąsi ir jo elgesį. Visi laisvojo elektrono parametrai yra griežtai pastovūs, jie pradeda keistis tik tada, kai elektronas sąveikauja su kitu elektronu, su protonu arba su magnetiniais ir elektriniais laukais.

^ 971. Kaip tada suprasti laidų galus su teigiamais ir neigiami ženklai elektra? Norėdami rasti teisingą atsakymą į šį klausimą, pereikime prie eksperimento. Fig. 79, b) parodytas plazminio-elektrolitinio reaktoriaus laboratorinis modelis. Šio reaktoriaus katodo plotas yra 30-50 kartų mažiau ploto anodas. Dėl to ant katodo galvutės PP zonoje atsiranda plazma (79 pav., b) atominis vandenilis. Vandenilio atomų protonai, turintys teigiamą krūvį, atsiskiria nuo vandens molekulių ir jonų ir skuba į neigiamą elektrodą – katodą. Iš jo jie gauna elektronus ir sudaro vandenilio atomus, kurie egzistuoja tik plazmoje esant temperatūrai nuo 2700C iki 10000C. Jonai tirpale juda iki anodo, duoda jam elektroną, ir jie juda laidais į katodą, kur susitinka su protonais. Iš to aiškiai išplaukia:

1 - laiduose juda tik elektronai; 2 – elektronai juda laidais nuo anodo (pliuso) iki katodo (minuso). Senojoje elektrodinamikoje yra atvirkščiai: protonai ir elektronai gali būti kartu laiduose, o elektronai pereina iš minuso į pliusą. Palikime šią klaidingą nuomonę ir vadovaukimės ką tik aprašyto eksperimento rezultatais. Laisvieji protonai gali būti tik tirpaluose ir negali būti laiduose. Iš pliuso į minusą laidais juda tik elektronai.

^ 972. Kas senojoje elektrodinamikoje pakeičia pliusą ir minusą? Ieškodami atsakymo į šį klausimą, įsivaizduokime, kad judėdami laidu elektronai orientuoja savo sukinius, taigi ir magnetinius polius, taip, kad jų šiauriniai magnetiniai poliai būtų nukreipti judėjimo kryptimi (79 pav., c, d). ). Tada laido pradžioje, kuris anksčiau buvo pažymėtas pliuso ženklu, bus pietinis magnetinis polius S, o laido gale, į kurį juda elektronas, bus šiaurinis magnetinis polius N. Iš to aiškiai matyti, kad laido galas, kurį pažymėjome pliuso ženklu, iš tikrųjų yra, jis turi ne elektros ženklą, o pietinį magnetinį polių ir laido galą, kurį pažymėjome kaip minusas, turi šiaurinį magnetinį polių. Taigi, pliusą pakeitėme pietų magnetiniu poliumi, o minusą – šiauriniu. Štai ir visa išmintis.

973. Ar aplink laidus srovės suformuotų magnetinio lauko linijų kryptys sutampa su laidais judančių elektronų magnetinių laukų kryptimis (79 pav., c ir d)? Jie visiškai sutampa ir visa mikropasaulio elektrodinamika yra pagrįsta tuo pagrindinis dalykas nauja elektrodinamika, tada atidžiau eksperimentiškai patikrinsime jos patikimumą.

974. Kokią reikšmę mikrokosmoso elektrodinamikai turi elektronų judėjimas laidais? Labai svarbu.

^ 975. Kuris elektronų judėjimo išilgai laidų krypties nustatymo metodas pasirodė patikimiausias? Prieš atsakydami į šį klausimą, atkreipkime dėmesį į visišką senojo metodo, pagrįsto vadinamosiomis dešinės ir kairės rankos taisyklėmis, klaidingumą. Šio metodo anachronizmą labai taikliai atspindėjo vienas iš pirmaujančių elektros inžinierių Rusijoje, pavadindamas jį kairės rankos ir dešinės pėdos taisykle.

^ 976. Ar rasta? naujas metodas nustatant elektronų judėjimo išilgai laidų kryptį? Nustatyta, kad tai pasirodė stebėtinai paprasta.

977. Kokiu prietaisu nustatoma elektronų judėjimo kryptis laiduose? Seniausias yra kompasas.

^ 978. Kodėl būtent šis prietaisas leido tiksliai nustatyti elektronų judėjimo išilgai laidų kryptį? Mat elektronai, judantys išilgai vielos, aplink jį sudaro griežtai orientuotą magnetinį lauką, o šiame lauke esanti kompaso adata aktyviai reaguoja į jo atsiradimą.

979. Kaip eksperimentiškai patikrinti srovės aplink laidus suformuotų magnetinių laukų sutapimą su elektronų rinkinio, nukreipto į laidą veikiant įtampai, magnetinių laukų kryptimis, kad jų bendras orientuotas magnetinis laukas būtų magnetinis laukas aplink laidininką?

^ Eksperimentas, skirtas patikrinti suformuluotą teiginį, yra labai paprastas. Jo diagrama parodyta fig. 80, a. 980. Kuris magnetinis polius kompaso rodyklės galuose nukreiptas į šiaurę ir kodėl?

Šiaurė, nes pietinis magnetinis polius yra Žemės šiaurėje. 981. Kaip kompasu buvo galima nustatyti elektronų judėjimo išilgai vielos kryptį? Labai paprasta. Tam ant stalo buvo padėtas tiesus laido gabalas, kurio kryptis buvo nukreipta iš pietų P į šiaurę Š. Toliau pietinis laido galas buvo prijungtas prie teigiamo (+) akumuliatoriaus gnybto. Pirmasis kompasas (A) buvo padėtas virš laido, o antrasis (B) po laidu, o kompaso rodyklių nuokrypis buvo stebimas grandinės uždarymo momentu (80 pav., a). Kadangi elektronai juda laidu nuo pliuso iki minuso ir yra orientuoti šiauriniais magnetiniais poliais judėjimo kryptimi, kompasą turėtų veikti elektronų magnetiniai momentai, apibūdinantys jų judėjimo kryptį ir sukimosi kryptį. adatas ir nukreipkite jas tuo metu, kai grandinė yra uždaryta. Magnetinio momento vektorius sutampa su elektrono sukimosi vektoriaus kryptimi (Planko konstanta) ir yra nukreiptas išilgai jo sukimosi ašies taip, kad, žiūrint iš vektoriaus galo, sukimasis turėtų būti nukreiptas prieš laikrodžio rodyklę. Magnetinio lauko linijos taip pat turi būti nukreiptos ta pačia kryptimi. magnetinis laukas

^ , kurią sudaro elektronai aplink laidą. Tada ant laido uždėta kompaso adata (A) turi nukrypti į dešinę, o kompaso adata (B), esanti po viela – į kairę. Kompasai idealiai patvirtina šios teorinės prognozės patikimumą (80 pav., a). 982. Kaip pasikeis kompaso rodyklių nuokrypiai, jei laidas bus nukreiptas priešinga kryptimi (80 pav., o dešinėje?)

^ Kompaso rodyklės nukrypsta į priešingas puses (80 pav., dešinysis laidas), lyginant su nuokrypiais tuo atveju, kai laido pliusas buvo jo pietiniame gale, o minusas šiauriniame gale (80 pav., kairysis laidas) . Fig. 80, o kairėje elektronai juda aukštyn ir aplink laidą sudaro magnetinį lauką, nukreiptą prieš laikrodžio rodyklę, tai yra lygiai taip pat, kaip ir elektrono magnetinis laukas. Tai reiškia, kad teigiamas (+) laido galas prilygsta pietiniam magnetiniam poliui (S), o neigiamas (-) – šiauriniam (N) poliui. Iš šio eksperimento taip pat išplaukia, kad magnetinis laukas aplink laidą su tokia elektrono orientacija yra susuktas prieš laikrodžio rodyklę ir turi magnetinį momentą.

^ 984. Ar galima dar kartą apibendrinti šio centrinio mikrokosmoso elektrodinamikos eksperimento rezultatus? Jo svarba tokia didelė, kad tai būtina padaryti. Fig. 80 parodyta elektros schema, kurio laidų kryptys orientuotos teigiamais galais į pietus (S), o neigiamais – į šiaurę (N). Kai laide nėra srovės, kompaso rodyklių A, B, C ir D kryptis sutampa su dešiniojo ir kairiojo laidų kryptimi į šiaurę N. Įjungus srovę, aplink laidą atsiranda magnetinis laukas. o kompaso rodyklės yra nukreiptos. Kai elektronai juda laidu kryptimi iš pietų (S) į šiaurę (N) (80 pav., kairysis laidas), kompaso A rodyklė, esanti virš laido, pasislenka į dešinę, o kompaso B rodyklė. , esantis po laidu, pasislenka į kairę ( lentelė 80 pav.). Iš šių rezultatų matyti, kad magnetinis laukas aplink laidą yra susuktas prieš laikrodžio rodyklę ir turi magnetinį momentą. Elektroninio modelio su gerai žinoma paskirties vieta jo magnetinio momento vektorius leidžia manyti, kad magnetinį lauką aplink laidą sudaro elektronų magnetinių laukų rinkinys, nukreiptas palei laidą taip, kad kiekvieno elektrono magnetinio momento vektoriaus kryptis sutampa su aplink laidą susidariusio lauko magnetinio momento vektoriaus kryptis (80 pav.). Tie patys elektronai, judantys dešiniuoju laidu iš šiaurės (N) į pietus (S), aplink jį sudaro priešingos krypties magnetinį lauką, o panašių kompasų C ir D adatos nukrypsta priešingai nei kompasų A ir B rodyklių nuokrypis ( 80 pav.).

^ 985. Ar yra papildomų eksperimentų, įrodančių elektronų judėjimą laiduose nuo pliuso iki minuso? ? Šio fakto nepaneigiamumą dar 1984 metais patvirtino kitas elementarus eksperimentas, kurį atliko inžinierius A.K. Sukhval. Jis paėmė pasagos magnetą, pagamintą iš elektromagnetinės medžiagos, kurio magnetinio lauko stipris yra 500 Oe, ir prie jo polių pritvirtino jautraus mikroampermetro zondus, kurie pradėjo rodyti 0,10-0,20 dydžio srovę (80 pav.). b). Šiuo atveju teigiamas mikroampermetro zondas buvo prijungtas prie pietinio magneto poliaus S, o neigiamas - į šiaurinį N. Tai įtikinamas elektronų judėjimo išilgai mikroampermetro laidų nuo pliuso iki minuso įrodymas. o tiksliau nuo pietinio magnetinio poliaus S iki šiaurės Š. Ypač atkreipiame dėmesį, kad gavome 2009 m. birželio 15 d., tai yra daug vėliau, kai jie aprašė elektronų judėjimo nuo pliuso iki minuso procesą ir daug kartų paskelbė.

986. Kokios elektrotechnikos pasekmės išplaukia iš aprašyto eksperimento?

Eksperimentiniai rezultatai pateikti Fig. 80, rodo fizikos, elektrodinamikos ir elektrotechnikos vadovėlių klaidingumą, nes juose teigiama, kad elektronai juda laidais nuo minuso iki pliuso. Tačiau mūsų patirtis rodo, kad aplink laidą susidarančio magnetinio lauko kryptis sutampa su jame esančių laisvųjų elektronų sukimosi kryptimi (80 pav., a), todėl srovės kryptis sutampa su elektronų judėjimo kryptimi. Šis paprastas pavyzdys aiškiai parodo, kad jei maitinimo šaltinis yra baterija arba baterija, tada elektronai juda laidu nuo teigiamo akumuliatoriaus arba akumuliatoriaus gnybto (80 pav.) iki neigiamo. Šis paveikslas visiškai atitinka elektronų struktūrą ir tai aiškiai įrodo laisvųjų elektronų laidai su nuolatinė įtampa pasukta su pietiniais magnetiniais poliais link teigiamo laido galo, o šiauriniais magnetiniais poliais į neigiamą, o ne atvirkščiai, kaip rašoma vadovėliuose.Šiuo atveju laisvųjų protonų buvimas laiduose nebūtinas teigiamas potencialas, kadangi laisvieji laido elektronai jos galuose susidaro ne priešinguose elektros krūviuose, o priešinguose magnetiniuose poliuose.

987. Ar iš naujų idėjų apie elektronų elgesį laide išplaukia, kad būtina pakeisti idėjas apie teigiamus ir neigiamus pastovios įtampos tinklo laidų galus galais su šiauriniais ir pietiniais magnetiniais poliais? Žinoma, turėtų, tačiau šio poreikio suvokimo procesas bus ilgas. Tačiau, kaip matysime vėliau, tai neišvengiama, nes gilinti supratimą apie realius elektrodinaminius procesus neįmanoma be naujų susitarimų žymint elektros laidų galus.

988. Kokie postulatai išplaukia iš aprašyto elementaraus eksperimento? Kadangi „Postulatas“ yra teiginys, kurio patikimumas nėra akivaizdus, ​​bet buvo įrodytas eksperimentiškai, iš aprašyto eksperimento išplaukia šie postulatai:

1- elektronai turi besisukančią elektromagnetinę struktūrą;

2- elektronų sukimasis, valdomas tvermės dėsnio kinetinis momentas, rodomas Plancko konstantos struktūroje, vadinamas sukimu;

4 - besisukančių ir judančių elektronų magnetiniai laukai išilgai vielos sudaro bendrą magnetinį lauką, kuris tęsiasi už vielos;

5 - magnetinio lauko aplink laidą su srove magnetinio momento vektoriaus kryptis sutampa su vektorių kryptimis magnetiniai momentai elektronai;

6- elektronai juda viela nuo pliuso (+) iki minuso (-).

^ 989. Ar suformuluoti postulatai leidžia apibūdinti elektronų judėjimą pastovios įtampos laidu? Žinoma, jie daro. Baterijos ir akumuliatoriai turi gryną nuolatinę įtampą V (81 pav.). Tačiau ši sąvoka taip pat reiškia ištaisytą kintamąją įtampą, todėl analizuojant elektrono elgesį laidoje, reikia atsižvelgti į šį faktą. Kaip matote (81 pav.), elektronai išsirikiuoja taip, kad jų magnetinių momentų vektoriai būtų nukreipti nuo pliuso (+) iki minuso (-). Taigi, visų laisvųjų elektronų pietiniai poliai S laidoje su pastovia įtampa yra orientuoti į teigiamą laido galą. Visų laisvųjų elektronų šiauriniai poliai N, pasirodo, yra orientuoti į kitą laido galą (81 pav.).

^ 990. Kokia įžeminimo esmė, reikalaujanti elektros laidų teigiamų (+) galų žymėjimą pakeisti pietiniais magnetiniais poliais S, o neigiamus (-) – šiauriniais magnetiniais poliais N? Kad suprastume pagrindą diegti idėją, kad pliusinis laido galas atitinka pietinį magnetinį polių, o minusinis galas į šiaurę, turime turėti omenyje, kad laide nėra laisvų protonų, taigi nėra kam. joje susiformuoti teigiamas ženklas mokestis. Yra tik laisvieji elektronai, ir jie turi vieną krūvio ženklą, bet du magnetinius polius: pietus (S) ir šiaurę (N).

^ 991. Ar yra kokių nors kitų tokio pakeitimo būtinybės įrodymų? Toliau pamatysime, kaip iš tokios konvencijos kyla pasekmės, paaiškindami tokią elektrinių efektų gausą, kad tai hipotezė užtikrintai įgyti statusą postulatas.

^ 992. Koks skirtumas tarp vielos medžiagų atomų ir molekulių dydžių ir laidais judančių vadinamųjų laisvųjų elektronų dydžių? Skirtumas yra maždaug tūkstantį kartų. Elektronų dydžiai ir atomų dydžiai.

^ 993. Ar galima atsivežti vaizdinis palyginimas koks skirtumas tarp šių dydžių? Gali. Jei darysime prielaidą, kad atomų valentiniai elektronai suformavo kubo formos molekulę ar spiečius, kurių kraštinės yra 1 m, tai šiame kube judančių laisvųjų elektronų matmenys bus artimi vienam milimetrui. Tačiau laisvųjų elektronų krūviai ir magnetiniai laukai nėra abejingi atomų elektronų krūviams ir magnetiniams laukams. Pasirodo, kad jų pakanka, kad paveiktų valentingumą ir kitus surištus elektronus ir paskatintų juos spinduliuoti fotonus.

^ 994. Kaip įkaista laidai, kai jais juda elektronai? Taikoma nuolatinė įtampa ne tik judina laisvuosius elektronus išilgai vielos, bet ir generuoja fotonus, kurie šildo laidą. Kuo didesnė įtampa, tuo didesnis elektronų greitis laide ir tuo intensyvesnis jų poveikis surištiems elektronams, kurie išskiria didesnės energijos fotonus.

^ 995. Kaip galime priversti elektronus intensyviau kaitinti laidą? Atsakymas akivaizdus. Iš vielos reikia suformuoti spiralę. Kadangi magnetiniai laukai tęsiasi toli už laidų, į spiralę susuktame laide jie pradeda sąveikauti vienas su kitu ir intensyviau veikti laisvuosius, surištus ir valentinius elektronus, o jie pradeda skleisti fotonus ir kaitinti spiralę.

996. Ar tai reiškia, kad laidoje su kintamąja įtampa didėja poveikio elektronams intensyvumas ir dėl to didėja nuostoliai elektros energija palyginti su nuostoliais laiduose su pastovia įtampa?

Atsakymas neabejotinai yra teigiamas, ir mes tai aiškiai pamatysime toliau, atsižvelgdami į elektronų judėjimą išilgai laidų su kintama srove. 997. Kadangi kintamoji įtampa ir kintamoji srovė kinta sinusiškai, šių pokyčių amplitudė įgauna teigiamą ir. Ar šie priešingi įtampos ir srovės amplitudės ženklai yra susiję su teigiamais ir neigiamais elektros krūviais? Tokiomis idėjomis remiasi senoji elektrodinamika ir senoji elektrotechnika, o mikropasaulio elektrodinamika jas atmeta, nes srovę nešančiuose laiduose nėra teigiamų krūvių. Išilgai jų juda tik elektronai, turintys vieną neigiamą krūvį.

^ 998. Kas tada sudaro teigiamą ir neigiamą sinusinės įtampos ir srovės amplitudę? Sinusiškai kintančios įtampos ir srovės teigiamą ir neigiamą amplitudę formuoja šiaurinis ir pietinis elektronų magnetiniai poliai.

999. Kaip jie tai daro? Atsakymas yra pav. 82. Paaiškinimai pav. 82, a, b, c, d, e figūros dešinėje.

1000. Ar laikas mokiniams sužinoti apie aprašytą srovės ir įtampos susidarymo procesą?Žinoma, pats laikas, bet šios žinios jų dar nepasiekė. Neseniai mano namų skyriaus magistrantai paprašė manęs paskaityti paskaitų apie naujas žinias, įskaitant elektros inžineriją. Jie buvo šokiruoti nauja informacija ir paklausė: kodėl jiems apie tai nebuvo išsamiai pasakyta anksčiau, 3 ir 4 metais? Į šį klausimą įtikinamo atsakymo neturėjau.

1001. Jeigu viskas taip aišku ir paprasta, tai kokios lygtys apibūdina aprašytą sinusiškai kintančių įtampų susidarymo procesą? Jei pradėsime nuo elektronų orientacijos esant pastoviai įtampai, tai lygtys, apibūdinančios įtampos (82 pav., 1 formulė), srovės (82 pav., 2 formulė) ir magnetinio lauko stiprumo (80 pav., 3 formulė) kitimą. ) turės tokią formą, kaip parodyta pav. 82.

^ 1002. Koks procesas valdo sinusoidinį įtampos, srovės ir magnetinio lauko stiprumo pokytį? Visiškai natūralu manyti, kad aprašytą elektronų orientacijos keitimo laiduose procesą valdo pirminių energijos šaltinių, pavyzdžiui, elektrinių generatorių, magnetų magnetiniai poliai.

^ 1003. Kokia yra pagrindinė aprašyto pagrindinių parametrų keitimo proceso esmė, vadinamoji. AC? Pagrindinė savybė aprašytas procesas yra sinchroninis įtampos U, srovės I ir magnetinio lauko stiprio H aplink laidą kitimo sinchronizmas. Aprašytas procesas rodo, kad esant kintamajai įtampai, elektronų skaičius nagrinėjamoje laido atkarpoje nesikeičia, o keičiasi tik jų kryptis, dėl kurios keičiasi magnetinio lauko aplink laidą kryptis, apibūdinama vektoriumi Mo (pav. 82).

^ 1004. Kokiu dažniu elektronai keičia kryptį 220V kintamos įtampos laiduose? Iš aprašyto elektronų elgesio laidoje su kintamąja įtampa įprastame tinkle išplaukia, kad laisvieji elektronai keičia kryptį jame 50 Hz tinklo dažniu, tai yra 50 kartų per sekundę.

^ 1005. Kokia yra pagrindinio didelių energijos nuostolių kintamos įtampos tinkluose veiksnio, lyginant su pastovios įtampos tinklais, esmė? Faktas yra tas, kad laiduose su pastovia įtampa elektronai juda išilgai laido nekeičiant savo orientacijos, todėl išskiria mažiau fotonų. Tinkluose su kintamąja įtampa elektronai juda išilgai laido, keičiant savo sukimosi ašių kryptį (sukasi) tinklo dažniu (50 Hz) Kintamos įtampos laidoje (82 pav.) išleidžiama papildoma energija keičiant sukimosi vektorių kryptis ir elektronų magnetinius momentus, periodiškai formuojant magnetinį lauką aplink laidą. Kitas, staigus pokytis sukimosi vektorių kryptis ir laisvųjų elektronų magnetiniai momentai keičia jų sukimosi greitį ašių atžvilgiu, o tai lemia fotonų emisiją. Reikia turėti omenyje, kad kintantis magnetinio lauko aplink laidą poliškumas veikia ne tik laisvuosius elektronus, bet ir molekulėse esančių atomų valentinius elektronus bei neturinčių atomų elektronus. valentiniai ryšiai. Dėl to jie taip pat gali skleisti fotonus ir padidinti energijos nuostolius.

^ 1006. Kuris pavyzdys aiškiausiai įrodo elektros praradimą? Paprasčiausias aiškaus energijos praradimo reiškinio pasireiškimo pavyzdys yra kaitinamosios lemputės arba elektrinės viryklės spiralė. Kintamieji magnetiniai laukai aplink spiralės siūlus yra daug didesni nei spiralės žingsnis. Dėl to jie persidengia vienas su kitu ir taip padidina spiralės medžiagos atomų poveikio elektronams intensyvumą ir juos sujaudinus ima skleisti fotonus, švytinčius elektrinės viryklės ar lemputės spiralę. Šiuo atveju skleidžiamų fotonų bangos ilgis (spiralės spalva) priklauso nuo taikomos įtampos ir srovės vertės. Kuo jie didesni, tuo daugiau elektronų praeina per laiko vienetą kiekvienoje spiralinės vielos atkarpoje, o tai padidina aplink spiralinę vielą atsirandančio magnetinio lauko stiprumą, o šis laukas, savo ruožtu, intensyviau veikia elektronus, sukeldamas juos. prarasti daugiau masės per vieną fotonų emisijos veiksmą.

^ 1007. Ar įmanoma suvaldyti elektronų fotonų emisijos procesą? Yra žinoma, kad kuo didesnė fotono masė, tuo trumpesnis jo bangos ilgis. Vadinasi, skleidžiamų fotonų bangos ilgio keitimo procesą galima valdyti keičiant magnetinių laukų poveikio elektronams intensyvumą. Ši eksperimentiškai sukurta procedūra pasiekė, galima sakyti, didžiausią šiuolaikinės elektronikos tobulumą, tačiau teoretikai toli gražu nesuvokia šio tobulumo subtilybių.

^ 1008. Kokiais atvejais sutrinka įtampos, srovės ir magnetinio lauko stiprumo kitimo sinchronizmas? Toliau matysime, kad elektros grandinėje atsiradus talpai ir induktyvumui, sutrinka įtampos, srovės ir magnetinio lauko stiprumo pokyčių sinchronizmas ir į šiuos pažeidimus atsižvelgiama skaičiuojant galią, vadinamąjį kosinusinį phi.

^ 1009. Kaip ir šiuolaikinė fizika o elektrotechnika nustato srovės kryptį laiduose? Jau seniai nustatyta, kad jei vertikaliai išsidėsčiusi viela su DC eina per popieriaus lapą, ant kurio guli metalinės drožlės, tada, veikiant magnetiniam laukui, kuris yra statmenas vielai, drožlės yra orientuotos. Norėdami susieti šią orientaciją su srovės kryptimi laidu, buvo sukurtas metodas, kaip pasakė vienas iš mūsų draugų, kairės rankos ir dešinės pėdos, tai yra painus ir blogai suvokiamas. Panašios magnetinės jėgos linijos susidaro ore ir magnetų magnetiniuose poliuose. Visuotinai pripažįstama, kad magnetinio lauko linijos palieka šiaurinį magnetinį polių ir patenka į pietinį magnetinį polių.

^ 1010. Kas yra magnetinio lauko linijų nešėjas? Tai yra užantspauduota paslaptis. Tačiau yra pagrindo manyti, kad tai kažkokia nematoma substancija, kurią galima tapatinti su eterio sąvoka. Jis tolygiai užpildo visą erdvę ir, veikiamas magnetinio lauko, įgauna orientuotą padėtį.

^ 1011. Kaip tarpusavyje sąveikauja strypinių magnetų priešingi ir panašūs magnetiniai poliai? Norėdami atsakyti į šį klausimą, pažiūrėkime į pav. 83, a. Kaip matyti (83 pav., a), priešingiems magnetiniams poliams, kurie vienas kitą suartina, magnetinio lauko linijos polių kontaktinėje zonoje (83 pav., a, taškai a) nukreipiamos viena į kitą.

^ 1012. Kaip tarpusavyje sąveikauja to paties pavadinimo strypinių magnetų magnetiniai poliai? To paties pavadinimo magnetiniams poliams, kurie vienas kitą atstumia (83 pav., b, taškai b), magnetinio lauko linijų kryptys polių sąlyčio zonoje sutampa.

1013. Ar strypinių magnetų magnetinio lauko linijų sąveikos procesas sutampa su magnetinio lauko linijų, magnetinių laukų aplink laidus su nuolatine srove sąveikos procesu? Atsakymas į šį klausimą yra pav. 83, c ir d. Kaip matote, sutapimas yra visiškas. Jei srovių kryptys (nuo pliuso iki minuso arba nuo pietų ašigalį S į šiaurės ašigalį N) lygiagretūs laidai sutampa (83 pav., c), tada magnetinių laukų magnetinės jėgos linijos aplink šiuos laidus yra nukreiptos viena į kitą jų kontakto zonoje, kaip ir priešingų strypinių magnetų magnetinių polių (pav.). 83, a, zona a- A). Dėl to laidai suartėja. Kai srovių kryptys į lygiagrečiai laidai yra priešingi (83 pav. d), tada magnetinio kryptys elektros linijos Magnetiniai laukai aplink šiuos laidus sutampa kontaktinėje srityje. Dėl to tokie laidai atstumia vienas kitą, kaip ir priešingi strypinių magnetų magnetiniai poliai (83 pav., b, zona b-b).

Elektronų voltų(elektronvoltas, elektronvoltas) – elektros energijos matavimo vienetas, naudojamas atominėje ir molekulinėje fizikoje.

Kaip matysime, džaulis pasirodo esąs per didelis vienetas elektronų, atomų, molekulių energijai matuoti tiek atominėje, tiek branduolinė fizika, taip pat chemijos ir molekulinės biologijos srityse. Čia patogiau naudoti įrenginį elektronų voltų(eV). Vienas elektrono voltas yra lygus energijai, kurią elektronas įgyja praeidamas per 1 V (voltų) potencialų skirtumą. Elektrono krūvis yra 1,6 * 10 -19 C, o kadangi potencinės energijos pokytis qV,

1 eV = (1,6 * 10 -19 C) (1,0 V) = 1,6 * 10 -19 J.

1000 V potencialų skirtumu pagreitintas elektronas praranda potenciali energija 1000 eV ir įgyja 1000 eV (arba 1 keV) kinetinę energiją. Jei tas pats potencialų skirtumas dalelę pagreitina per pusę didelis krūvis(2e = 3,2*10 -19 C), jo energija pasikeis 2000 eV.

Elektronų voltas yra patogus matavimo vienetas molekulių energijai ir elementariosios dalelės, bet jis nepriklauso SI sistemai. Todėl skaičiuojant elektronų voltus reikia paversti džauliais, naudojant aukščiau pateiktą koeficientą.

Vienišo taškinio krūvio elektrinis potencialas

Elektrinis potencialas per atstumą r iš vienišo taško užtaiso K galima gauti tiesiogiai iš (24.4) formulės.

Taškinio krūvio elektrinis laukas turi stiprumą

ir nukreiptas išilgai spindulio nuo krūvio (arba į krūvį, jei K ir per atstumą r a iš K iki taško b per atstumą r b iš K. Tada vektorius dl lygiagrečiai E Ir dl = dr.
Taigi,

Kaip jau minėta, tik potencialų skirtumas turi fizinę reikšmę. Todėl mes turime teisę bet kuriame taške priskirti savavališką potencialo vertę. Visuotinai pripažįstama, kad potencialas lygus nuliui begalybėje (pvz. V b= 0 at r b= oo), o tada elektrinis potencialas per atstumą r iš pavienio taško krūvio yra lygus

Tai elektrinis potencialas, palyginti su begalybe; kartais jis vadinamas pavienio taško krūvio „absoliučiu potencialu“. Atkreipkime dėmesį, kad potencialas V mažėja kaip pirmoji atstumo nuo krūvio galia, o elektrinio lauko stipris mažėja kaip atstumo kvadratas.
Potencialas didelis iš arti teigiamas krūvis ir labai dideliu atstumu sumažėja iki nulio. Beveik neigiamo krūvio potencialas mažiau nei nulis(neigiamas) ir didėja iki nulio didėjant atstumui.

Norint nustatyti krūvių sistemos elektrinio lauko stiprumą, reikia susumuoti kiekvieno krūvio sukuriamus lauko stiprius atskirai. Kadangi lauko stiprumas yra vektorius, toks sumavimas dažnai tampa problema. Raskite kelių elektrinį potencialą taškiniai mokesčiai daug paprasčiau: potencialas yra skaliarinis dydis ir sudėjus potencialus nebūtina atsižvelgti į kryptį. Tai didelis privalumas elektrinis potencialas. Sumavimas gali būti lengvai atliekamas bet kokiam taškų įkrovimų skaičiui.

Tęsinys. Trumpai apie šį leidinį:

Komentarai ir pasiūlymai priimami ir laukiami!