7-дәріс
Тақырып 3 Газдардағы тасымалдау құбылысы. Нақты газдар (1/–/– сағ)
Дәріс жоспары.
1.
Соқтығысудың орташа саны және еркін жүру жолының орташа
ұзындығы.
2.
Тепе–теңдік емес термодинамикалық жүйедегі тасымалдау құбылысы.
Тасымалдау құбылыстары.
3.
Молекулааралық өзара әсерлесу күштері.
4.
Ван-дер-Ваальса теңдігі. Ван-дер-Ваальс изотермасы.
5.
Бірінші және екінші текті фазалық ауысу. Фазалық диаграмма.
Жылулық қозғалыс салдарынан молекула үздіксіз бір-бірімен араласып, жэне
соның салдарынан газ күйінің суреттейтін параметрлер өзара теңесіп отырады. Газ
тепе-теңдік күйден ауытқыған кездегі молекулалар қозғалысына байланысты
болатын құбылыстарды кәшу немесе тасымалдау қубылысы деп аталады.
Олар:
1)
ішкі үйкеліс немесе тұтқырлық;
2)
жылу өткізгіштік;
3)
диффузия құбылыстары.
Бұл құбылыстарды қарастыру алдында мынандай жаңа ұғымдар енгізейік: О -
соқтығысу кезінде 2 молекуланың центрлерінің арасындагы ең минимал қашықтық.
Молекулалардың эффективтік қимасы.
.
2
1
2
n
d
Z
Бірінен соң бірі болатын екі соқтығысулар арасындағы, молекулалар-дың жүріп
өтетін орташа еркін жүру жолы.
,
2
2
n
d
Z
1) Соқтығысулардың бірлік уақыттағы орташа саны. Егер ағынындағы г>
жылдамдық қабаттан қабатқа өзгеріп отыратын болса, онда іргелес жатқан 2
қабаттың арасындағы шекарада Ғ үйкеліс күші әсер ететін болады.
,
S
dz
du
F
2) Қайсы бір ортада кез-келген 2 бағытта температурасы өзгерсе, онда
осы бағытта S аудан арқылы t уақыт ішінде өтетін жылу мөлшері мынаған
тең.
,
dx
dT
q
Фюре заңы.
- (тетта) таңбасы температураның (ортаның бағытымен) артатын
бағытымен, жылудың өтетін бағытының қарама-қарсы бағытынан көрсетеді.
3) Тэжірибелер нэтижесін қарағанда, диффузия кезінде 8 аудан арқылы
өтетін газдың т массасы диффузия бақылау уақыты 1-ға жэне сіп/сіг абсолют
концентрацияның грандиентіне пропорционал. Бұны Фик заңы дейді.
,
dx
d
D
j
D - диффузия коэффициенті.
«-» таңбасы массаның газ концентрациясының кемитін бағытында
тасымалданатынын көрсетеді.
Реал газдар. Вандер Ваальс теңдеуі
Идеал газ Менделеев-Клапейрон теңдеуімен сипатталады. Ал реал газдар бүл
теңдеуге бағынбайды оның себебі идеал газ ұғымын енгізгенде молекуланың
өлшемін және олардың арасындагы тартылыс күшін еске алмаған еді. Ал реал газ
молекуланың өлшемі мен олардың арасындағы тартылыс күшін ескермеуге
болады. Реал газ молекуланың көлемін V - деп, ал молекулалар арасындағы
2
0
V
a
p
тартылыс күшін
- ішкі қысым деп аталады - деп белгілеп, 1 моль газ
үшін Менделеев-Клапейрон теңдеуін Вандер Ваальс былай деп жазды.
,
0
2
0
RT
b
V
V
a
p
Вандер Ваальс теңдеуі.
а, в - Вандер Ваальс тұрақтылары деп аталады.
Төменгі температурада Вандер Ваальс изотермиялы толқын тэрізді болып келеді
де, белгілі температурада ғана, ТУ- кризистік температура майысу нүктесі болады.
Осы нүктеге сай Р мен V кризистік Р және кризистік V деп аталады.
Т - кризистік температурадан жоғарғы температураға зат тек газ күйінде ғана
к
болады. Егер Т>Т болса, онда газды қанша сықса да сұйыққа айналмайды. Т<Т
К
К
болса, зат қысымға байланысты сү_йық күйінде немесе қатарынан 2 фазада сұйық
және қаныққан бу түрінде болады.
Қаныққан будың Р қысымы осы заттың кризистік қысымынан артық бодмайды.
0
Студенттердің дербес жұмысының бақылау тапсырмалары.
1.
Ван-дер-Ваальс теңдеуінің идел газ теңдеуінен айырмашылығы.
2.
Нақты газ изотермасы.
3.
Фазалық диаграмманың күй.
4.
Сұйық пен қатты дененің ауысуы.
5.
Тасымалдау коэффициентінің температура мен қысым арасындағы
байланысы.
8-дәріс
Бөлім 3 Электр және магнит өрісі
Тақырып 1 Электростатика (1/1/1 сағ)
Дәріс жоспары.
1.
Заряд және оның қасиеттері.
2.
Кулон заңы.
3.
Электрлік өрістің кернеулігі.
4.
Кернеулік векторының ағыны. Гаусс теоремасы.
5.
Кернеулік вектор циркуляциясы туралы теорема.
6.
Потенциал және оның өріс кернеулігі арасындағы байланыс.
Электростатика – қозғалмайтын зарядтардың өрісі. Әрқашан қарама-қарсы
таңбалы зарядтар бірмезгілде жоғалып, пайда болады. Сондықтан электрлік
изоляцияланған жүйеде зарядтардың алгебралық қосындысы өзгеруі мүмкін емес.
Бүл электр зарядының сақталу заны деп аталады.
Нүктелік заряд деп - дененің электр зарядтарын тасымалдайтын басқа
денелерге дейінгі қашықтығымен салыстырганда, шамаларын ескермеуге болатын,
зарядталған денені айтады.
Тәжірибенің нәтижесінде 1785 ж. Кулан мынадай қорытындыға келеді,
Нүктелік 2 зарядтардың шамаларына эрбір зарядтардың шамаларына пропорционал
және оның арақашықтығының квадратына кері пропорционал.
.
4
1
2
2
1
0
2
2
1
r
q
q
r
q
q
k
F
І
Зарядтардың арасындағы өзара әсер электр өрісі арқылы жүзеге асырылады.
Электр өрісті элементар нүктелік зарядқа эсер ететін күш арқылы сипаттауға болады.
Өріс кернеулігі - электр өрісіндегі зарядқа әсер ететін күш шамасымен зарядқа
қатынасына тең.
q
F
E
E
q
F
Өрістің кернеулігі кез-келген зарядқа, кез-келген нүктесіне де
күшпен эсер етеді.
Зарядтар жүйесінін әріс кернеулігі жүйенің әрбір зарядтары жеке-жеке
туғызатын өріс кернеуліктерінің векторлық қосындысына тең.
.
...
2
1
n
E
E
E
E
Гаусс теоремасы - вакуумда тұйықталған бет арқылы өтетін электр өрісі
кернеулігінің вектор ағыны осы беттің ішіндегі қоршаған зарядтардың алгебралық
қосындысын 8о-ге бөлгенге тең.
0
1
n
i
i
S
n
q
dS
E
S
n
E
dS
E
векторлық сызықтың ағыны.
Электростатикалық өріс күштерінің жүмысы. Қозғалмайтын нүктенің q
зарядының өрісіндегі күштің осы өрістегі q нүктелік зарядты орын ауыстыруда
істеген жүмысын есептейік. dl жолдағы істеген жұмысы мынаған тең:
qU
q
A
2
1
Потенциал - бұл электр өрісіндегі элементар зарядтың потенциалдық
q
W
q
A
p
энергиясы.
.
Жақшаның ішіндегі өрнек физикалардың градиенты деп аталады. Градиенттің
белгілеуін пайдаланып, былай жазамыз:
k
z
j
y
i
x
grad
E
байланыс формуласы
Студенттердің дербес жұмысының бақылау тапсырмалары.
1.
Электр зарядының сақталу заңы.
2.
Электр өрісінің суперпозиция принципі.
3.
Нүктелік зарядтың электр өрісінің кернеулігі мен потенциалы.
4.
Зарядтар тепе-теңдік күйде болғанда өткізгіштегі элетр өрісінің
кернеулігі неге тең.
5.
Өткізгішке берілген заряд қалай бөлінген?
6.
Конденсаторлар және олардың техникада қолданылуы.
7.
Электростатикалық өріс энергиясының көлемдік тығыздық энергиясы.
9-дәріс
Тақырып 2 Электростатикалық өрістегі диэлектриктер мен өткізгіштер
(1/–/– сағ)
Дәріс жоспары.
1.
Диполь.План лекции
2.
Диэлектриктер түрлері.
3.
Диэлектриктер поляризациясы. Поляризациялануы.
4.
Ортаның диэлектриктік өтімділігі.
5.
Электрлік ығысу.
6.
Электр өрісіндегі өткізгіштер.
7.
Конденсаторлар.
8.
Электр өрісінің энергиясы.
Электр дипольі деп – зарядтардың шамалары өзара тең әраттас екі нүктелік
зарядталған бөлшектен құралған және екі зарядтардың өзара ара қашықтығын
олардан сырт жатқан нүктенің ара қашықтығымен салыстырғанда өте аз болатын
жүйені айтады. Диполдің электрлік моменті зарядтың шамасын иінге көбейткенге
тең:
l
q
p
Диэлектриктер – электр тоғын өткізбейтін заттар. Диэлектриктер атомдардан
және молекулалардан тұрады, оларды электр диполі деп қарастыруға болады.
Дипольдердің үш түрі бар: полярлы, полярлы емес және иондық. Полярлы және
полярлы емес молекулалар.Молекулалардың өлшемдерімен салыстырғанда,
анағұрлым үлкен үшін электронның эсері қандай да бір нүктелерге
орналастырылған.
молекулалардың ішіндегі олардың зарядтарының қосындысының
әсеріне
эквивалентті болады. Бұл нүктені кері зарядтың ауырлық центрі деп атайды.
Осы
сияқты
ядролардың
эсері
аз
зарядтардың
ауырлық
центріне
орналастырылган
олардың
зарядтар
қосындысының
эсеріне
эквивалентті
болады. Сыртқы өрісі болмаған кезде оң жэне теріс зарядтардың ауырлық
центрлері бір-біріне қатысты дәл келеді, немесе ығысқан болуыда мүмкін.
Соңғы жагдайда молекулалар электр гипольге эквивалентті болады да,
полярлық деп аталады.
.
l
q
p
Полярлық молекуланың меншікті электрлік моменті
- ға тең болады. Өріс
тең болғанда Әр таңбалы зарядтардың ауырлық центрлері біріккен меншікті электрлік
моменттерге ие болмайтын полярлы емес деп аталады.
Диэлектр полярлығы.
Сыртқы электр өрісі болмаған кезде диэлектрлік
молекуланың дипольдік моменттер не 0-ге тең, не кеңістіктегі базалар бойынша каосты
түрде бөлініп таралған. Екі жағдайда да диэлектрдің электрлік моментінің қосындысы 0-
ге тең.Диэлектриктің диэлектр өтімділігі деп аталатын 1-ге тэуелсіз шама. Бүл өлшемсіз
шама.
Диэлектрикті сыртқы электр өрісіне орналастырғанда ол поляризацияланады, яғни ол
нолден өзгеше моментке ие болады. Осы дененің ішіндегі бір өлшем көлемге сәйкес
V
p
P
i
келетін дипольдік моментке ие болады:
Сыртқы электр өрісінің кернеулігі неғұрлым үлкен болған сайын соғұрлым
диэлектрик көп поляризацияланады.Олырдың арасында тура пропорционалдық
бар.
E
P
0
Диэлектрик ішінде электр өрісінің пайда болуы оның электрлік қасиетіне
тәуелді. Диэлектриктің поляризациялануы сыртқы өрістің кернеулігіне сызықтық
0
0
1
E
E
E
тәуелді:
Кернеулік векторы диэлетриктің өтуін неғұрлым өзгеріске түсіреді
сондықтан электр өрісі кернеулігімен бөлек электрлік векторымен сипатталады:
P
E
E
E
D
0
0
0
1
Диэлектриктегі электр өрісі үшін Гаусс теоремасы:
N
i
i
S
D
q
S
d
D
1
Немесе зарядтардың біртекті таралуы жағдайында:
V
S
D
dV
S
d
D
Конденсатор деп аталатын мұндай қондырғылар негізінен өткізгішке басқа
денелерді жақындатқанда, оның электр сыйьімдылығы артатын фактіге сүйенеді.
Конденсаторды бір-біріне жақын орналасқан өткізгіштерін жасайды. Сыртқы
денелер конденсатррлардың сыйымдылығына эсер етпеу үшін астарларына ондағы
жинақталған зарядтар бір-біріне қатысты орналас-тыратындай жинақталған зарядтар
туғызатын өріс толығымен конденсатор-дың ішінде шоғырланатындай форма беруге
қажет. Бұл шартты бір-біріне жақын орналастырған 2 пластинка фуакциалды
цилиндр жэне концентрлі сфералар қанағаттандырады
Конденсатордың электр сиымдылығы:
U
q
C
Электр өрісінің энергиясы:
2
2
2
2
CU
C
q
W
Электр өрісінің энергиясының көлемдік тығыздығы:
2
2
2
0
2
2
0
ED
D
E
Студенттердің дербес жұмысының бақылау тапсырмалары.
1.
Электр өрісі кернеуліктерінің дербестік ұстанымы.
2.
Электр өрісіндегі диэлектриктердің поляризациясы.
3.
Электр өрісінің энергиясы.
4.
Электр сыйымдылығы және оның өлшем бірлігі.
5.
Электр дегеніміз не? Конденсатордың электр сыйымдылығы.
6.
Жазық және сфера конденсатордың электр сыйымдылығы.
7.
Тізбектей және параллель жалғастырылған конденсатордың электр
сыйымдылығы.
8.
Сыйымдылық кедергісі және оның физикалық мәні.
10-дәріс
Тақырып 3 Тұрақты электр тоғы (1/-/- сағ)
Дәріс жоспары.
1.
Тоқтың жалпы сипаттамасы.
2.
Бөгде күштер.
3.
Интегралдық және дифференциалдық түрдегі Ом заңдары.
4.
Джоуль Ленц заңы.
5.
Видеман-Франц заңы.
6.
Кирхгоф ережелері.
7.
Электр өткізгіштің классикалық теориясы.
Тоқ - зарядталған бөлшектердің ретті қозғалысы. Тоқ күшімен сипаттайды.
dt
dq
I
Тоқ күші ампермен (А) өлшенеді.
Бірлік уақыттың ішіндегі заряд тасушылардың бағытына перпендикуляр dS
ауданы арқылы бірлік өлшемімен өткен, (dS ауданының) заряд санына тең.
n
dS
dI
j
Тоқ тығыздығы - векторлық шама, бағыты өріс кернеудің багытымен бағыттас.
өткізгіштің әрбір нүктесіндегі тоқ тығыздығының векторын біле отырып, кез-келген
S беттен өткен і тоқтың күшін табуға болады.
en
j
Электр қозғаушы күші зарядтарды тасымалдайтын жұмысының шамасына
тең:
q
A
ст
Біртекті емес тізбек бөлігі үшін Ом заңы.
r
R
I
2
1
Егер тізбек бөлігінде электростатикалық өріс болған жағдайда жоғарыдағы
теңдік былай жазылады:
R
I
2
1
E
j
Ом заңының дифференциалдық түрі:
.
/ S
l
R
Өткізгіштердің кедергісі.
- меншікті кедергі;
l- ұзындығы;
S - көлденең қиманың ауданы.
r
R
I
Толық тізбек бөлігі үшін Ом заңы:
Rdt
I
Q
2
Джоуль –Ленц заңының интегралдық түрі:
Джоуль –Ленц заңының дифференциалдық түрі
2
E
Киргховтың бірінші заңы:
n
i
I
1
0
Киргховтың екінші заңы:
n
i
i
n
i
IR
1
1
Видеман-Франц заңы: Металдардың элетр өткізгіштігі
және жылу
өткізгіштігі
үлкен шамалар. Олар температураға тәуелді, арасындағы
байланыс:
BT
Студенттердің дербес жұмысының бақылау тапсырмалары.
1.
Электр тізбегіндегі есептеулер үшін Кирхгов ережесі қандай занның
садары болып табылыды.
2.
Электр қозғауы шкүші ұғымының анықтамасы атауына сай келе ма?
3.
Электр тобынан пайда болуының негізгі шарттары.
4.
Потенциалдар
айырымы,
кернеу,
электрқозаушы
күштерініңфизикалық мәні қандай
5.
Осы шамалардың СИ жүйесіндгі өлщем біл лігі қандай
11-дәріс
Тақырып 4 Вакуумдағы магнит өрісі (1/1/1 сағ)
Дәріс жоспары
1.Магнит индукцисының векторы.
2.Био-Савара-Лапласа заңы және оны магнит өрісін есептеу үшін қолдану.
3.Толық тоқ заңы.
4.Ампер күші.
5. Лоренц күші.
6.
Магнит ағыны.Гаусс теоремасы.
7.
Магнит өрісінде тоғы бар өткізгіш орын ауыстырғандаістелінетін
жұмыс.
8.
Холл эффектісі.
Магнит индукдиясының магнит өрісіне пропорцйоналдығы. Өлшем бірлігі -
Тл; Мұндағы: В — магаит индукциясы; Р - мах бұралу моменті.
м
IS
M
p
M
B
m
max
max
,
IS
p
m
- магнит моменті.
Индукция бағытын табу үшін оң бұралу винт ережесімен анықталады
3
0
4 r
r
l
d
I
B
d
.
Шексіз түзу өткізгіштің бойымен өткен тоқтың магнит өрісін анықтайтын:
R
I
B
2
0
.
Дөңгелек тоқтың магнит өрісі:
R
I
B
2
0
.
Магнит өрісіндегі ток элементіне әсер ететін Ампер күші:
В
l
d
I
F
d
.
Магнит өрісіндегі қозғалыстағы зарядталған болшекке әсер ететін Лорец
күші:
B
q
F
Л
немесе скаляр шама
.
Bsin
q
F
Л
Магнит индукция векторының жазық беттің ауданы арқылы өтетін магнит
ағыны:
BdScos
dS
B
S
d
B
d
n
,
кез келген бет арқылы өтетін магнит ағыны:
S
n
dS
B
.
Біртекті магнит өрісіндегі магнит ағыны былай жазылады:
.
BScos
Магнит өрісіндегі Гаус теоремасы интегралды түрде былай жазылады
.
0
S
n
dS
B
Магнит өрісіндегі тоқты орын ауыстыру, істелген жұмыс мына формула
бойынша анықталады:
.
2
1
Id
A
Егер магнит индукциясының күш сызықтарына перпендикуляр болып
орналасқан тік төртбұрышты өткізгіштің бойымен тоқ жүрсе, оның екі жағында
потенциалдар айырымы пайда болады. Яғни,бір жағында тек теріс зарядтардың
концентрациясы шоғырланса, онда қарама қарсы бетінде тек Ом зарядтардың
жинақталғандығы байқалған осы құбылыс Холл эффектісі деп аталады.
СӨЖ-ға арналған бақылау сұрақтары (тақырып 4) [1,2,3,4]
1.
Био-Савара-Лаплас заңы және оның қолданылуы.
2.
толық тоқ заңын қолдануы арқылы соленойдтың өріс кернеулігін
анықтау.
3.
Ампера және Лоренц күшінің бағыттарын анықтау.
4.
Параллель тоқтардың өзара әсерлері.
12- дәріс
Тақырып 5 Заттардағы магнит өрісі (1/–/- сағ)
Дәріс жоспары
1.
Магнетиктердің түрлері.
2.
Ампер гипотезасы.
3.
Магниттелгіштік.
4.
Диа-және парамагнетизмдердің табиғаты.
5.
Ферромагнетиктер.
Магнетиктер деп – магнит өрісіне әсер ете алатын заттарды айтады. Кез
келген денелердің азды-көпті магниттік қасиеті болады,олай болса осы денелерді
құрайтын жеке молекулалармен атомдардың,сол сияқты электрондар мен
атомдық ядролардың да магниттік қасиеттері болады. Сондықтан заттардың
магниттік қасиеттері олардың атомдары мен электрондарының құрылымына және
олардыңөзара әсерлесу сипатына байланысты.
Жалпы магнит индукциясының векторы дегеніміз макроскопиялық және
микроскопиялық тоқтар туғызатын магнит индукция векторларының қосындысы
болып табылады
'
0
B
B
B
,
0
B
B
,
0
B
B
.
Магнит өтімділігі магнит алғырлығымен сипатталады.
0
'
B
B
m
,
0
1
B
B
m
,
m
1
.
Магнетиктердің магнит өтімділігі 3түрге бөлінеді:
0
'
B
B
1
диамагнетиктер
0
m
1
0
'
B
B
парамагнетиктер
0
m
1
0
'
B
B
ферромагнетиктер
0
m
Ампера болжамы бойынша заттардың молекулалары ішінде дөңгелек тоқтар
бар.Электронның қозғалу жылдамдығы кез келген бірлік шамада заряды
өтеді.Демек орбита бойынша қозғалған электрон тоқ күшін өткізеді.Электрондық
теория бойынша атомдардағы электрондар дөңгелек орбита бойынша қозғалады.
T
e
t
q
I
э
R
T
2
,
.
2
2
R
e
R
T
e
S
I
p
э
m
.
2
2
2
eR
R
R
e
p
m
- электронның орбиталды магнит моменті.
Атомның магнит моменті оның құрамына енетін электрондардың орбиталды
және меншікті моменттерінің қосындысына тең ьолады.
ms
m
a
p
p
p
.
Диамагниттік құбылыс температураға тәуелді емес.
Парамагниттік құбылыс температураға тәуелді.
Парамагнетиктің магнит алғырлғының температураға тәуелділігі
T
C
m
,
С –Кюри тұрақтысы, Т-абсолют температура.
СӨЖ-ға арналған бақылау сұрақтары (тақырып 5) [1,2,3,4]
1.
Орбиталды және спиндік моменттің гиромагниттік қатынасы неге
тең?
2.
Орбиталды механикалық және магнит моментінің векторы қалай
бағытталады?
3.
Магнит өрісінің кернеулігі дегеніміз не поля?
4.
Коэрцитивтік күш дегеніміз не?
5.
Магниттелгіштік дегеніміз не?
Достарыңызбен бөлісу: |