Коллеги - педагогический журнал Казахстана. Определение теория в физике
Физическая теория - это... Что такое Физическая теория?
Теорети́ческая фи́зика — способ познания природы, при котором тому или иному кругу природных явлений сопоставляется какая-либо математическая модель. В такой формулировке теоретическая физика не вытекает из «опыта», а является самостоятельным методом изучения Природы. Однако область её интересов, естественно, формируется с учетом результатов эксперимента и наблюдений.
Теоретическая физика не рассматривает вопросы вида «почему математика должна описывать природу?». Она принимает за постулат то, что, в силу неких причин, математическое описание природных явлений оказывается крайне эффективным, и изучает последствия этого постулата. Строго говоря, теоретическая физика изучает не свойства самой природы, а свойства предлагаемых математических моделей. Кроме того, часто теоретическая физика изучает какие-либо модели «сами по себе», без привязки к конкретным природным явлениям.
Физическая теория
Продуктом теоретической физики являются физические теории. Поскольку теоретическая физика работает именно с математическими моделями, крайне важным требованием является математическая непротиворечивость завершенной физической теории. Вторым обязательным свойством, отличающим теоретическую физику от математики, является возможность получать внутри теории предсказания для поведения Природы в тех или иных условиях (то есть предсказания для экспериментов) и, в тех случаях, где результат эксперимента уже известен, давать согласие с экспериментом.
Сказанное выше позволяет обрисовать общую структуру физической теории. Она должна содержать:
- описание круга явлений, для которых строится математическая модель,
- аксиомы, определяющую математическую модель,
- аксиомы, сопоставляющие (по крайней мере, некоторым) математическим объектам наблюдаемые, физические объекты,
- непосредственные следствия математических аксиом и их эквиваленты в реальном мире, которые истолковываются как предсказания теории.
Из этого становится ясно, что утверждения типа «а вдруг теория относительности неверна?» бессмысленны.
Теория относительности, как физическая теория, удовлетворяющая нужным требованиям, уже верна. Если же окажется, что она не сходится с экспериментом в каких-то предсказаниях, то значит, она в этих явлениях не применима к реальности. Потребуется поиск новой теории, и может статься, что теория относительности окажется каким-то предельным случаем этой новой теории. С точки зрения теории, катастрофы в этом нет. Более того, сейчас подозревается, что в определённых условиях (при плотности энергии порядка планковской) ни одна из существующих физических теорий не будет адекватной.Построение физических теорий
Фундаментальные физические теории, как правило, не выводятся из уже известных, а строятся с нуля. Первый шаг в таком построении — это самое настоящее «угадывание» того, какую математическую модель следует взять за основу. Часто оказывается, что для построения теории требуется новый (причем, обычно более сложный) математический аппарат, непохожий на тот, что использовался в теорфизике где-либо ранее. Это — не прихоть, а необходимость: обычно новые физические теории строятся там, где все предыдущие теории (то есть основанные на «привычном» матаппарате) показали свою несостоятельность в описании природы. Иногда оказывается, что соответствующий матаппарат отсутствует в арсенале чистой математики, и его приходится изобретать.
Дополнительными, но необязательными, критериями при построении «хорошей» теории могут являться понятия
- «математической красоты»,
- «бритвы Оккама», а также общности подхода ко многим системам,
- возможность не только описывать уже имеющиеся данные, но и предсказывать новые.
- возможность редукции в какую-либо уже известную теорию в какой-либо их общей области применимости (принцип соответствия),
- возможность выяснить внутри самой теории её область применимости. Так, например, классическая механика «не знает» границ своей применимости, а термодинамика «знает», в каком пределе она и не должна работать.
Такие критерии, как «здравый смысл» или «повседневный опыт», не только нежелательны при построении теории, но и уже успели дискредитировать себя: многие современные теории могут «противоречить здравому смыслу», однако реальность они описывают на много порядков точнее, чем «теории, основанные на здравом смысле».
Примеры принципиально новых физических теорий
- Классическая механика. Именно при построении классической механики Ньютон столкнулся с необходимостью введения производных и интегралов, т. е. создал дифференциальное и интегральное исчисление.
- Общая теория относительности, в формулировке которой постулируется, что пустое пространство тоже обладает определёнными нетривиальными геометрическими свойствами, и его можно описать методами дифференциальной геометрии.
- Квантовая механика. После того, как классическая физика не смогла описать квантовые явления, были предприняты попытки переформулировать сам подход к описанию эволюции микроскопических систем. Это удалось Шрёдингеру, который постулировал, что каждой частице сопоставляется новый объект — волновая функция, а также Гейзенбергу, который постулировал существование матрицы рассеяния. Однако наиболее удачную математическую модель для квантовой механики нашел фон Нейман (теория гильбертовых пространств и действующих в них операторов) и показал, что как волновая механика Шрёдингера, так и матричная механика Гейзенберга являются лишь вариантами этой теории, получающимися при добавлении в теорию необязательных слов. Формулировка фон Неймана «лучше», чем формулировки Шрёдингера и Гейзенберга, так как она отбрасывает все лишнее, несущественное.
- В настоящее время мы, по-видимому, находимся на пороге создания ещё одной принципиально новой теории, М-теории, которая объединила бы все пять построенных суперструнных теорий. Существование М-теории подозревается уже давно, однако сформулировать её пока не удается. Э.Виттен, ведущий специалист в этой области, высказал мысль, что необходимый для её построения математический аппарат ещё не изобретён.
Wikimedia Foundation. 2010.
dic.academic.ru
Физическая теория - algoritmist.ru
Что такое физическая теория? Запишем в тетрадь общее определение: "Физическая теория - это система знаний, объясняющая физические явления и их взаимосвязь". В физическую теория входят описание явления, результаты эксперимента, понятия, основные идеи, модели, гипотезы, закономерности, методы исследования. Основная задача физической теории - объяснение физических явлений. Так, теория классической механики Ньютона - объясняет явления, связанные с механическим движением больших тел: например, почему самолет летит.
Это чудесное (слегка сокращенное мною) определение физической теории предложено для учеников 7 кл. Аминат Маралбаевой. Именно такое интуитивное понятие физической теории присутствует в головах многих образованных сограждан, что приводит их в состояние недоумения, когда они сталкиваются с так называемыми физическими теориями неклассической физики. Поэтому я, с вашего позволения, приведу столь же отчетливое, но противоположное представление о сути физических теорий:
Используемые в физических теориях различные абстрактные пространства в том смысле, как они понимаются в математике, не имеют к обычному («физическому») пространству никакого отношения. Хочу заметить, что физика, как наука, не занимается вопросом «как там устроено всё на самом деле» по очень простой причине – узнать это в принципе невозможно, разве что по звонку из небесной канцелярии! Физика лишь строит модели (математические) которые количественно описывают нашу реальность в некоторой области применимости с достаточной точностью. Всё. И ничего более!
Примерно так, с моими сокращениями, о сути физической теории сказано Новиченок в ее работе: "Песчаный фундамент теории Левашова - мерность пространства".
Так или иначе, но общеупотребительного понимания физической теории я не нашел. А это, т.е. соглашение о смысле понятий, есть и предмет корректности использования нашего языка. Поэтому я попытаюсь со своей точки зрения дать хотя бы какое-то прояснение вопроса о физической теории.
Прежде всего, надо уточнить в более общем плане, что физическая теория строит не модель, а математическую конструкцию, которая количественно описывает некоторую область реальности. Далее можно отметить, что классическая физическая теория описывает или пытается описать реальность на основе ее модели, а неклассическая физическая теория, также количественно описывающая реальность, не требует соответствия реальности своей математической конструкции, лежащей в основе неклассической физической теории.
Проще говоря, классическая физическая теория описывает и предсказывает реальность, а неклассическая физическая теория лишь количественно предсказывает явления реальности, не ставя перед собой в качестве обязательного требования эту реальность объяснять.
Именно в таком духе о физической теории высказывались и гиганты неклассической физики Альберт Эйнштейн и Нильс Бор. Хорошая физическая теория, согласно гениальному прозрению, должна красиво делать как можно большее количество предсказаний посредством как можно меньшего количества исходных постулатов. Поскольку исходные постулаты не обязаны отвечать наблюдаемой реальности, как и вообще реальности в любом смысле, то это и вызывает состояние недоумения у образованных сограждан, понимающих физическую теорию в духе замечательного ее определения, данного Аминат Маралбаевой.
Правда, недоумение в отношении физических теорий вызывают также и многочисленные мистические интерпретации современных неклассических теорий, но это уже, пожалуй, вопрос религиозного творчества или создания новых религий, а не прояснения сути физических теорий.
В заключение приведу несколько высказываний по части современных физических теорий великих землян:
Я пытался отыскать самый простой способ, каким Господь мог все это сделать.
Альберт Эйнштейн
С тех пор как математики занялись теорией относительности, я сам перестал понимать ее.
Aльберт Эйнштейн
Вот, например, квантовая теория, физика атомного ядра. За последнее столетие эта теория блестяще прошла все мыслимые проверки, некоторые ее предсказания оправдались с точностью до десятого знака после запятой. Неудивительно, что физики считают квантовую теорию одной из своих главных побед. Но за их похвальбой таится постыдная правда: у них нет ни малейшего понятия, почему эти законы работают и откуда они взялись.
Роберт Мэттьюс
algoritmist.ru
Теория - это... Значение слова "теория"
Вся современная наука развивалась из предположений, которые изначально казались мифическими и неправдоподобными. Но со временем, накопив аргументированные доказательства, эти предположения стали общественно признанной истиной. Так и возникли теории, на которых основано все научное знание человечества. Но каково значение слова "теория"? Ответ на этот вопрос вы узнаете из нашей статьи.
Определение понятия
Существует множество определений данного термина. Но оптимальными являются те из них, которыми пользуется научная среда. Такие определения и взяты за основу.
Теория – это некая система представлений в данной области знания, которая дает целостное представление о существующих закономерностях, связанных с действительностью.
Существует и более сложное определение. Теория – это комплекс идей, замкнутых относительно рационального следования. Именно такое, абстрактное определение термина «теория», дает логика. С позиций этой науки теорией можно назвать любую идею.
Типология научных теорий
Для более точного понимания сути научных теорий следует обратиться к их классификации. Методологи и философы науки различают три основных типа научных теорий. Рассмотрим их по отдельности.
Эмпирические теории
Первым типом традиционно считаются эмпирические теории. Примером служат физиологическая теория Павлова, эволюционная теория Дарвина, теория развития, психологические и лингвистические теории. Они основываются на огромной массе экспериментальных фактов и объясняют определенную группу явлений.
На основе этих явлений формулируются обобщения, и как результат – законы, которые становятся тем базисом, на котором строится теория. Это справедливо и для других типов теорий. Но теория эмпирического типа формулируется в результате описательного и обобщённого характера, без соблюдения всех логических правил.
Математические теории
Математические научные теории составляют второй тип теорий в данной классификации. Их характерной особенностью является использование математического аппарата и математических моделей. В таких теориях создается специальная математическая модель, которая представляет собой некий идеальный объект, способный заменить собой объект реальный. Ярким примером данного типа являются логические теории, теории физики элементарных частиц, теория управления и множество других. Как правило, они основываются на аксиоматическом методе. То есть на выводе основных положений теории из нескольких базовых аксиом. Основополагающие аксиомы обязательно должны отвечать критериям объективности и не противоречить друг другу.
Дедуктивные теоретические системы
Третий тип научных теорий – это дедуктивные теоретические системы. Они появились благодаря задаче рационально осмыслить и обосновать математику. Первой дедуктивной теорией принято считать геометрию Евклида, которая строилась при помощи аксиоматического метода. Дедуктивные теории строятся на основании формулировки основных положений и последующем включении в теорию тех утверждений, которые могут быть получены в результате логических выводов от исходных положений. Все логические выводы и средства, которые используются в теории, четко фиксируются, чтобы сформировать доказательную базу.
Как правило, дедуктивные теории очень общие и абстрактные, поэтому довольно часто возникает вопрос об их интерпретации. Ярким примером может являться теория естественного права. Это теория, которая не поддается однозначной оценке, поэтому ее по-разному интерпретируют.
Философия и научная теория: как они соотносятся?
В научном познании особая, но одновременно и специфическая роль отведена философии. Говорится о том, что ученые, формулируя и осмысливая те или иные теории, поднимаются на уровень не только понимания конкретной научной проблемы, но и осмысления бытия и самой сущности познания. А это, безусловно, философия.
Таким образом, возникает вопрос. Каким образом философия влияет на построение научной теории? Ответ довольно прост, так как эти процессы неразрывно связаны. Философия присутствует в научной теории в виде логических законов, методологии, в виде общей картины мира и ее понимания, мировоззрения ученого и всех фундаментальных научных основ. В таком контексте философия является и источником, и конечной целью построения большинства научных теорий. Даже не научные, а организаторские теории (например – теория управления) не лишены философской основы.
Теория и эксперимент
Самым важным методом эмпирического подтверждения теории является эксперимент, который обязательно должен включать измерение и наблюдение, а также множество других методов воздействия на изучаемый объект или группу объектов.
Эксперимент – это определенное материальное воздействие на изучаемый объект или на условия, которые его окружают, которые производятся с целью дальнейшего изучения данного объекта. Теория - это то, что предшествует эксперименту.
В научном эксперименте принято выделять несколько элементов;
- конечная цель проведения эксперимента;
- объект, который будет изучаться;
- условия, в которых находится данный объект;
- средства для поведения эксперимента;
- материальное воздействие на изучаемый объект.
С помощью каждого отдельно взятого элемента можно построить классификацию экспериментов. Согласно этому утверждению, можно различать физические, биологические, химические эксперименты, в зависимости от объекта, на котором он проводится. Также классифицировать эксперименты можно по целям, которые преследуются при их проведении.
Цель эксперимента представляет собой обнаружение и осмысление каких-нибудь закономерностей или фактов. Такой вид экспериментов называется поисковым. Результатом данного опыта можно считать расширение данных об исследуемом объекте. Но в большинстве случаев такой эксперимент проводится для подтверждения отдельной гипотезы или основы теории. Такой вид эксперимента называется проверочным. Как известно, довольно четкой линии между этими двумя видами провести нельзя. Один и тот же опыт может быть поставлен в рамках двух видов эксперимента, либо с помощью одного можно узнать данные, которые характерны для другого. Современная наука и основана на этих двух принципах.
Эксперимент - это всегда своеобразный вопрос природе. Но он всегда должен быть осмысленным и основываться на предварительном знании, чтобы получить достойный ответ. Именно это знание и дает теория, именно она ставит вопросы. Первоначально теория существует в виде абстрактных, идеализированных объектов, а затем идет процесс ее проверки на достоверность.
Таким образом, мы рассмотрели значение слова "теория", ее типологии, смежные связи с науками и практикой. Можно смело утверждать, что нет ничего практичнее хорошей теории.
fb.ru
основные понятия, формулы, законы. Основные законы физики, которые должен знать человек
Интересоваться окружающим миром и закономерностями его функционирования и развития природно и правильно. Именно поэтому разумно обращать свое внимание на естественные науки, например, физику, которая объясняет саму сущность формирования и развития Вселенной. Основные физические законы несложно понять. Уже в очень юном возрасте школа знакомит детей с этими принципами.
Для многих начинается эта наука с учебника "Физика (7 класс)". Основные понятия и законы механики и термодинамики открываются перед школьниками, они знакомятся с ядром главных физических закономерностей. Но должно ли знание ограничиваться школьной скамьей? Какие физические законы должен знать каждый человек? Об этом и пойдет речь далее в статье.
Наука физика
Многие нюансы описываемой науки знакомы всем с раннего детства. А связано это с тем, что, в сущности, физика представляет собой одну из областей естествознания. Она повествует о законах природы, действие которых оказывает влияние на жизнь каждого, а во многом даже обеспечивает ее, об особенностях материи, ее структуре и закономерностях движения.
Термин «физика» был впервые зафиксирован Аристотелем еще в четвертом веке до нашей эры. Изначально он являлся синонимом понятия "философия". Ведь обе науки имели единую цель - правильным образом объяснить все механизмы функционирования Вселенной. Но уже в шестнадцатом веке вследствие научной революции физика стала самостоятельной.
Общий закон
Некоторые основные законы физики применяются в разнообразных отраслях науки. Кроме них существуют такие, которые принято считать общими для всей природы. Речь идет о законе сохранения и превращения энергии.
Он подразумевает, что энергия каждой замкнутой системы при протекании в ней любых явлений непременно сохраняется. Тем не менее она способна трансформироваться в другую форму и эффективно менять свое количественное содержание в различных частях названной системы. В то же время в незамкнутой системе энергия уменьшается при условии увеличения энергии любых тел и полей, которые вступают во взаимодействие с ней.
Помимо приведенного общего принципа, содержит физика основные понятия, формулы, законы, которые необходимы для толкования процессов, происходящих в окружающем мире. Их исследование может стать невероятно увлекательным занятием. Поэтому в этой статье будут рассмотрены основные законы физики кратко, а чтобы разобраться в них глубже, важно уделить им полноценное внимание.
Механика
Открывают юным ученым многие основные законы физики 7-9 классы школы, где более полно изучается такая отрасль науки, как механика. Ее базовые принципы описаны ниже.
- Закон относительности Галилея (также его называют механической закономерностью относительности, или базисом классической механики). Суть принципа заключается в том, что в аналогичных условиях механические процессы в любых инерциальных системах отсчета проходят совершенно идентично.
- Закон Гука. Его суть в том, что чем большим является воздействие на упругое тело (пружину, стержень, консоль, балку) со стороны, тем большей оказывается его деформация.
Законы Ньютона (представляют собой базис классической механики):
- Принцип инерции сообщает, что любое тело способно состоять в покое или двигаться равномерно и прямолинейно только в том случае, если никакие другие тела никаким образом на него не воздействуют, либо же если они каким-либо образом компенсируют действие друг друга. Чтобы изменить скорость движения, на тело необходимо воздействовать с какой-либо силой, и, конечно, результат воздействия одинаковой силы на разные по величине тела будет тоже различаться.
- Главная закономерность динамики утверждает, что чем больше равнодействующая сил, которые в текущий момент воздействуют на данное тело, тем больше полученное им ускорение. И, соответственно, чем больше масса тела, тем этот показатель меньше.
- Третий закон Ньютона сообщает, что любые два тела всегда взаимодействуют друг с другом по идентичной схеме: их силы имеют одну природу, являются эквивалентными по величине и обязательно имеют противоположное направление вдоль прямой, которая соединяет эти тела.
- Принцип относительности утверждает, что все явления, протекающие при одних и тех же условиях в инерциальных системах отсчета, проходят абсолютно идентичным образом.
Термодинамика
Школьный учебник, открывающий ученикам основные законы ("Физика. 7 класс"), знакомит их и с основами термодинамики. Ее принципы мы коротко рассмотрим далее.
Законы термодинамики, являющиеся базовыми в данной отрасли науки, имеют общий характер и не связаны с деталями строения конкретного вещества на уровне атомов. Кстати, эти принципы важны не только для физики, но и для химии, биологии, аэрокосмической техники и т. д.
Например, в названной отрасли существует не поддающееся логическому определению правило, что в замкнутой системе, внешние условия для которой неизменны, со временем устанавливается равновесное состояние. И процессы, продолжающиеся в ней, неизменно компенсируют друг друга.
Еще одно правило термодинамики подтверждает стремление системы, которая состоит из колоссального числа частиц, характеризующихся хаотическим движением, к самостоятельному переходу из менее вероятных для системы состояний в более вероятные.
А закон Гей-Люссака (его также называют газовым законом) утверждает, что для газа определенной массы в условиях стабильного давления результат деления его объема на абсолютную температуру непременно становится величиной постоянной.
Еще одно важное правило этой отрасли - первый закон термодинамики, который также принято называть принципом сохранения и превращения энергии для термодинамической системы. Согласно ему, любое количество теплоты, которое было сообщено системе, будет израсходовано исключительно на метаморфозу ее внутренней энергии и совершение ею работы по отношению к любым действующим внешним силам. Именно эта закономерность и стала базисом для формирования схемы работы тепловых машин.
Другая газовая закономерность - это закон Шарля. Он гласит, что чем больше давление определенной массы идеального газа в условиях сохранения постоянного объема, тем больше его температура.
Электричество
Открывает юным ученым интересные основные законы физики 10 класс школы. В это время изучаются главные принципы природы и закономерности действия электрического тока, а также другие нюансы.
Закон Ампера, например, утверждает, что проводники, соединенные параллельно, по которым течет ток в одинаковом направлении, неизбежно притягиваются, а в случае противоположного направления тока, соответственно, отталкиваются. Порой такое же название используют для физического закона, который определяет силу, действующую в существующем магнитном поле на небольшой участок проводника, в данный момент проводящего ток. Ее так и называют – сила Ампера. Это открытие было сделано ученым в первой половине девятнадцатого века (а именно в 1820 г.).
Закон сохранения заряда является одним из базовых принципов природы. Он гласит, что алгебраическая сумма всех электрических зарядов, возникающих в любой электрически изолированной системе, всегда сохраняется (становится постоянной). Несмотря на это, названный принцип не исключает и возникновения в таких системах новых заряженных частиц в результате протекания некоторых процессов. Тем не менее общий электрический заряд всех новообразованных частиц непременно должен равняться нулю.
Закон Кулона является одним из основных в электростатике. Он выражает принцип силы взаимодействия между неподвижными точечными зарядами и поясняет количественное исчисление расстояния между ними. Закон Кулона позволяет обосновать базовые принципы электродинамики экспериментальным образом. Он гласит, что неподвижные точечные заряды непременно взаимодействуют между собой с силой, которая тем выше, чем больше произведение их величин и, соответственно, тем меньше, чем меньше квадрат расстояния между рассматриваемыми зарядами и диэлектрическая проницаемость среды, в которой и происходит описываемое взаимодействие.
Закон Ома является одним из базовых принципов электричества. Он гласит, что чем больше сила постоянного электрического тока, действующего на определенном участке цепи, тем больше напряжение на ее концах.
"Правилом правой руки" называют принцип, который позволяет определить направление в проводнике тока, движущегося в условиях воздействия магнитного поля определенным образом. Для этого необходимо расположить кисть правой руки так, чтобы линии магнитной индукции образно касались раскрытой ладони, а большой палец вытянуть по направлению движения проводника. В таком случае остальные четыре выпрямленных пальца определят направление движения индукционного тока.
Также этот принцип помогает выяснить точное расположение линий магнитной индукции прямолинейного проводника, проводящего ток в данный момент. Это происходит так: поместите большой палец правой руки таким образом, чтобы он указывал направление тока, а остальными четырьмя пальцами образно обхватите проводник. Расположение этих пальцев и продемонстрирует точное направление линий магнитной индукции.
Принцип электромагнитной индукции представляет собой закономерность, которая объясняет процесс работы трансформаторов, генераторов, электродвигателей. Данный закон состоит в следующем: в замкнутом контуре генерируемая электродвижущая сила индукции тем больше, чем больше скорость изменения магнитного потока.
Оптика
Отрасль "Оптика" также отражает часть школьной программы (основные законы физики: 7-9 классы). Поэтому эти принципы не так сложны для понимания, как может показаться на первый взгляд. Их изучение приносит с собой не просто дополнительные знания, но лучшее понимание окружающей действительности. Основные законы физики, которые можно отнести к области изучения оптики, следующие:
- Принцип Гюйнеса. Он представляет собой метод, который позволяет эффективно определить в каждую конкретную долю секунды точное положение фронта волны. Суть его состоит в следующем: все точки, которые оказываются на пути у фронта волны в определенную долю секунды, в сущности, сами по себе становятся источниками сферических волн (вторичных), в то время как размещение фронта волны в ту же долю секунду является идентичным поверхности, которая огибает все сферические волны (вторичные). Данный принцип используется с целью объяснения существующих законов, связанных с преломлением света и его отражением.
- Принцип Гюйгенса-Френеля отражает эффективный метод разрешения вопросов, связанных с распространением волн. Он помогать объяснить элементарные задачи, связанные с дифракцией света.
- Закон отражения волн. Применяется в равной степени и для отражения в зеркале. Его суть состоит в том, что как ниспадающий луч, так и тот, который был отражен, а также перпендикуляр, построенный из точки падения луча, располагаются в единой плоскости. Важно также помнить, что при этом угол, под которым падает луч, всегда абсолютно равен углу преломления.
- Принцип преломления света. Это изменение траектории движения электромагнитной волны (света) в момент движения из одной однородной среды в другую, которая значительно отличается от первой по ряду показателей преломления. Скорость распространения света в них различна.
- Закон прямолинейного распространения света. По своей сути он является законом, относящимся к области геометрической оптики, и заключается в следующем: в любой однородной среде (вне зависимости от ее природы) свет распространяется строго прямолинейно, по кратчайшему расстоянию. Данный закон просто и доступно объясняет образование тени.
Атомная и ядерная физика
Основные законы квантовой физики, а также основы атомной и ядерной физики изучаются в старших классах средней школы и высших учебных заведениях.
Так, постулаты Бора представляют собой ряд базовых гипотез, которые стали основой теории. Ее суть состоит в том, что любая атомная система может оставаться устойчивой исключительно в стационарных состояниях. Любое излучение или поглощение энергии атомом непременно происходит с использованием принципа, суть которого следующая: излучение, связанное с транспортацией, становится монохроматическим.
Эти постулаты относятся к стандартной школьной программе, изучающей основные законы физики (11 класс). Их знание является обязательным для выпускника.
Основные законы физики, которые должен знать человек
Некоторые физические принципы, хоть и относятся к одной из отраслей данной науки, тем не менее носят общий характер и должны быть известны всем. Перечислим основные законы физики, которые должен знать человек:
- Закон Архимеда (относится к областям гидро-, а также аэростатики). Он подразумевает, что на любое тело, которое было погружено в газообразное вещество или в жидкость, действует своего рода выталкивающая сила, которая непременно направлена вертикально вверх. Эта сила всегда численно равна весу вытесненной телом жидкости или газа.
- Другая формулировка этого закона следующая: тело, погруженное в газ или жидкость, непременно теряет в весе столько же, сколько составила масса жидкости или газа, в который оно было погружено. Этот закон и стал базовым постулатом теории плавания тел.
- Закон всемирного тяготения (открыт Ньютоном). Его суть состоит в том, что абсолютно все тела неизбежно притягиваются друг к другу с силой, которая тем больше, чем больше произведение масс данных тел и, соответственно, тем меньше, чем меньше квадрат расстояния между ними.
Это и есть 3 основных закона физики, которые должен знать каждый, желающий разобраться в механизме функционирования окружающего мира и особенностях протекания процессов, происходящих в нем. Понять принцип их действия достаточно просто.
Ценность подобных знаний
Основные законы физики обязаны быть в багаже знаний человека, независимо от его возраста и рода деятельности. Они отражают механизм существования всей сегодняшней действительности, и, в сущности, являются единственной константой в непрерывно изменяющемся мире.
Основные законы, понятия физики открывают новые возможности для изучения окружающего мира. Их знание помогает понимать механизм существования Вселенной и движения всех космических тел. Оно превращает нас не в просто соглядатаев ежедневных событий и процессов, а позволяет осознавать их. Когда человек ясно понимает основные законы физики, то есть все происходящие вокруг него процессы, он получает возможность управлять ими наиболее эффективным образом, совершая открытия и делая тем самым свою жизнь более комфортной.
Итоги
Некоторые вынуждены углубленно изучать основные законы физики для ЕГЭ, другие - по роду деятельности, а некоторые - из научного любопытства. Независимо от целей изучения данной науки, пользу полученных знаний трудно переоценить. Нет ничего более удовлетворяющего, чем понимание основных механизмов и закономерностей существования окружающего мира.
Не оставайтесь равнодушными - развивайтесь!
fb.ru
Физическая теория - Физика - В помощь учителю - Учительские университеты
а) образовательные ученик должен усвоить: - понятие физическая теория; - основную задачу физической теории; - группу фундаментальных теорий.
б) развивающие ученик должен уметь: - определять область применения теории; - знать какие физические явления они описывают.
в) воспитательные: воспитание взаимопомощь; развитие коммуникативности в процессе совместной деятельности.
Структура урока:
Оборудование: • мультимедийный проектор для демонстрации презентации; Ход урока
1) Оргмомент.
2) Проверка домашнего задания: Физический диктант 1.Наблюдение это.. 2.Гипотеза это… 3.Экперимент это … 4.Какие качества требуются для проведения эксперимента… 5.Назовите основные требования для описания хода эксперимена…
3) Изучение нового материала. Тема урока сегодня: “ Физическая теория” Сегодня на мы должны ответить на следующие вопросы: • Какое явление происходит? (проводят наблюдения) • Как оно происходит?(проводят эксперимент) • Почему оно так происходит? (может ответит физическая теория)
Что такое физическая теория? запишем в тетрадь общее определение:
Физ.теория-это система знаний, объясняющая физические явления и их взаимосвязь. В физическую теория входят описание явления, результаты эксперимента, понятия, основные идеи, модели, гипотезы, закономерности, методы исследования
Основная задача физической теории - объяснение явления.
Группа фундаментальных физических теории
Теория классической механики Ньютона - объясняет явления, связанные с механическим движение больших тел. Например: почему летит самолет
Теория молекулярной физики и термодинамики - объясняет тепловые явления. Например: почему температура тела увеличивается.
Теория электродинамики – объясняет электрические и магнитные явления Например: почему возникает электрический ток.
Теория квантовой механики – объясняет явления, связанные с невидимыми глазу элементарными частицами, движущихся с большой скоростью.
4) Закрепление Сегодня на уроке ты узнал много нового. Давайте ещё раз вспомним самое главное: - физическая теория; - основная задача физической теории; - перечислите группу фундаментальных теорий.
6. Рефлексия: Продолжи предложение: Теперь я знаю… И ещё я умею… Интересно было бы ещё узнать …
7. Домашнее задание: § 5 стр 31-32 ответить на вопросы 6-7
collegy.ucoz.ru
Физические теории
Количество просмотров публикации Физические теории - 534
Пространственно-временная область изучаемых физикой объектов
Все физические явления происходят в пространстве и во времени. Пространственно-временные масштабы изучаемых физикой объектов, чьи размеры и характерные промежутки времени от самых больших до самых малых доступны для наблюдения современными физическими методами, приведены в таблице 2.
Таблица 2
| Пространство | В метрах |
| Размер видимой части Вселенной Расстояние между галактиками Размеры галактик Межзвездные расстояния Размер Солнечной системы Размер Земли Высота больших гор на земле Размер человека Размер песчинки Предел разрешения светового микроскопа, размер вируса Размер атома Размер атомного ядра Исследуемая структура элементарных частиц | 1026 1022 1020 1016 1014 106 103 10-3 10-6 10-10 10-15 10-18 |
| В р е м я | В секундах |
| Время существования Вселенной Продолжительность жизни человека Год Сутки Измеряемое время жизни нестабильных частиц | 1018 (10 – 12 млрд. лет) 109 107 104 10-11 |
Из таблицы видно, что размеры самих больших и самых маленьких объектов изучения меняются от галактических до внутриядерных, отличаясь в 1044 раз. Большие объекты и происходящие в них явления называются макроскопическими, малые – соответственно микроскопическими. Границей между ними служит размер атома, имеющий порядок 10-10 м. Это очень важная для физики пространственная характеристика. Самые протяженные и самые короткие промежутки времени различаются в 1029 раз. Явления макро- и микромира также различаются продолжительностью происходящих в них процессов.
Естественным масштабом скорости является скорость света в вакууме с=3.108 м/с. Ее фундаментальное значение состоит по сути в том, что это предельная скорость движения любых физических объектов. Ни частицы, ни поля не могут распространяться со скоростью, превышающей скорость света в вакууме. Это фундаментальный закон природы, ᴛ.ᴇ. закон, основанный на опытных фактах. Скорость света в вакууме с=3.108 м/с также является весьма важной физической характеристикой, разделяющей два вида движения. Движение со скоростью v<<c принято называть нерелятивистским, движение со скоростью v≤c принято называть релятивистским. Напомним, что первая космическая скорость, которую нужно сообщить телу, чтобы вывести его на орбиту спутника Земли, составляет около 8 км/с. Эта͵ с точки зрения современной техники, весьма большая скорость соответствует нерелятивистскому движению.
Физическая теория, отражающая определенный объём знаний о мире, имеет определенную область применимости. Ее границы уточняются по мере накопления новых знаний. Их появление приводит к формированию новой физической теории, которая не отменяет предыдущую, а четко обозначает ее границы применимости и включает ее в новую теорию как частный случай. Уравнения новой теории в определенном предельном переходе превращаются в уравнения предыдущей теории. Это утверждение принято называть принципом соответствия.
Все современные физические знания можно разделить на две теории: классическую и квантовую. Количественной границей между ними является фундаментальная физическая константа – постоянная Планка h=6,625.10-34 Дж.с. Она принято называть квантом действия, так как ее размерность соответствует произведению массы на скорость и на длину: mvr, где m-масса частицы, v – скорость ее движения, r – линейные размеры области движения. Частица принято называть классической и подчиняется законам классической физики, в случае если mvr >>h. Частица принято называть квантовой и подчиняется законам квантовой физики при выполнении условия mvr³h. Для классической частицы описывающие ее величины, имеющие размерность кванта действия, выражаются числами, по сравнению с которыми численное значение постоянной Планка столь мало, что им можно пренебречь и считать равным нулю. В случае если в квантовых уравнениях численное значение постоянной Планка принять равным нулю, то эти уравнения приобретают вид аналогичных им классических.
Каждая теория – классическая и квантовая подразделяются исходя из скорости движения изучаемых объектов на нерелятивистскую (v<<c) и релятивистскую (v≤c). Стоит сказать, что для них выполняется тот же принцип соответствия. Релятивистские уравнения в предельном случае v<<c, когда можно принять v/c=0, превращаются в свои нерелятивистские аналоги.
Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, в современной физике можно выделить четыре теории: I – классическая нерелятивистская, опирающаяся на законы Ньютона; II - классическая релятивистская, являющаяся теорией относительности Эйнштейна; Ш – квантовая нерелятивистская, выражением которой является уравнение Шредингера; IV – квантовая релятивистская, выражаемая уравнением Дирака. Схематически это выглядит так:
| Классическая физика ( mvr>>h) | |
| I - нерелятивистская (v<<c) Механика Ньютона | Å II – релятивистская (v≤c) Теория относительности Эйнштейна |
| Квантовая физика (mvr/h) | |
| Ç III - нерелятивистская (v<<c) Уравнение Шредингера | IV – релятивистская (v≤c) Ç Å Уравнение Дирака |
Все поле схемы условно представляет собой область применимости физических теорий, разделенную на четыре части. Стрелки на схеме указывают ту область, которая содержится как частный случай в области применимости той теории, на обозначении поля которой находится стрелка. Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, раздел IV является самой полной физической теорией, применимой для любых классических и квантовых движений. Уравнения этого раздела физики одинаково успешно справятся с расчетом устройств как для наисовременнейших научных исследований (ускорителя заряженных частиц), так и с расчетом любого давно вошедшего в обиход технического устройства, к примеру, автомобиля. При этом применение этих уравнений для расчета автомобиля нецелесообразно, так как их освоение требует значительно большего запаса базовых физико-математических знаний, а значит, и времени, нежели освоение раздела I –классической нерелятивистской физики. Инженерные задачи чаще всего связаны с классическим нерелятивистским движением, в связи с этим наиболее подробно в технических вузах изучают именно данный раздел физики. Изучение прочих разделов скорее носит ознакомительный характер. Размещено на реф.рфПри этом, в современной технике используется немало физических явлений и материалов (к примеру, фотоэффект, полупроводники), чей физический механизм объясняет квантовая физика.
Раздел 1. Физические основы механики.
referatwork.ru
Термины и определения по физике
Механика
Механика – часть физики, в которой изучаются закономерности механического движения и причины, вызывающие или изменяющие это движение.
Кинематика
Кинематика- раздел физики, описывающий движение тел, не рассматривающий причин, вызвавших это движение. Система отсчета-тело отсчета, система координат, прибор для измерения времени. Тело отсчета- тело, по отношению к которому рассматривается данное механическое движение. Материальная точка- тело, размерами которого в данных условиях можно пренебречь. Механическое движение- изменение взаимного положения тел или их частей в пространстве с течением времени. Твердое тело- система материальных точек, расстояние между которыми не изменяется при движении. Траектория- линия, описываемая в пространстве движущейся материальной точкой. Длинна пути S- сумма длины всех участков траекторий, пройденных материальной точкой за рассматриваемый промежуток времени. Характеристики механического движения: перемещение, скорость, ускорение. Перемещение- направленный отрезок прямой, соединяющий начальное положение тела с ее последующим положением. Ускорение- величина, характеризующая быстроту изменения скорости. Равномерное движение- движение, при котором тело за любые промежутки времени совершает одинаковые перемещения. Равноускоренное движение-движение, при котором скорость тела за любые равные промежутки времени изменяется одинаково. Вращательное движение Угловое перемещение- угол поворота радиуса-вектора за время dt Угловая скорость- векторная величина, модуль которой равен первой производной по времени от угла поворота радиуса вектора. Период обращения Т- время одного полного поворота тела вокруг оси вращения. Угловое ускорение- векторная величина, модуль которой равен первой производной по времени от угловой скорости.
Динамика
Динамика- раздел механики, изучающий законы движения тел Первый закон Ньютона: Всякое тело сохраняет состояние относительного покоя или равномерного прямолинейного движения до тех пор, пока внешнее воздействие не изменит это состояние. Инерциальные системы отсчета- системы отсчета, в которых выполняется первый закон Ньютона. Инертность- свойство тела сохранять состояние покоя или равномерного прямолинейного движения. Масса- физическая величина, являющаяся мерой инертности тела при поступательном движении. Скалярная величина. Сила F- векторная физическая величина, являющаяся мерой механического воздействия на тело со стороны других тел. Принцип независимости действия сил: если на тело одновременно действуют несколько сил, то каждая из сил действует независимо от других. Второй закон Ньютона: ускорение, приобретаемое телом в инерциальной системе отсчета, пропорционально действующее на тело силе и обратно пропорционально массе это тело. Третий закон Ньютона: Силы, с которыми две материальные точки действуют друг на друга равны по модулю и направлены в противоположные стороны вдоль прямой, соединяющей эти точки. Закон всемирного тяготения: две любые материальные точки притягиваются друг к другу с силой, пропорциональной произведению их масс и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними. Сила тяжести — сила, с которой тело притягивается Землей. Сила тяжести равна произведению массы тела т на ускорение свободного падения g Вес тела — сила, с которой тело вследствие притяжения к вращающейся Земле действует на опору или подвес, удерживающие его от свободного падения. Импульс тела р — векторная величина, равная произведению массы тела на скорость его движения Замкнутая система тел — система тел, на которую не действуют внешние тела (внешние силы), т. е. тела, не входящие в эту систему.
Законы сохранения
Закон сохранения импульса справедлив и для незамкнутой системы, если: 1. результирующая всех внешних сил, действующих на систему, равна нулю: 2. проекция суммы всех внешних сил на какую-либо координатную ось равна нулю, тогда сохраняется проекция импульса незамкнутой системы на эту координатную ось. Потенциальная энергия Е- энергия, которая определяется взаимным расположением тел или частей одного и того же тела. Кинетическая энергия Ек — энергия, которой обладает тело вследствие своего движения. Мощность N – скалярная физическая величина, характеризующая скорость выполнения работы. Закон сохранения энергии в механических процессах. Любое тело или система тел может одновременно обладать как потенциальной Е, так и кинетической Ек энергией. В механических явлениях возможен переход кинетической энергии системы тел в потенциальную и наоборот, но полная энергия замкнутой системы тел сохраняет неизменное значение с течением времени
Механические колебания и волны
Колебательные движения- движения или процессы, точно или приблизительно повторяющиеся через одинаковые промежутки времени. Осциллятор- колебательная система вне зависимости от ее физической природы Полное колебание- один законченный цикл колебательного движения, после которого оно повторяется в том же порядке. Период колебаний Т — время, в течение которого совершается полное колебание. Частота периодических колебаний v — число полных колебаний, совершаемых за еди¬ницу времени Амплитуда А — значение максимального отклонения колеблющейся материальной точки от положения равновесия. Гармонические колебания — колебания, при которых колеблющаяся величина со временем изменяется по закону синуса (или косинуса). Фаза колебаний — угловая мера времени, прошедшего от начата колебаний. Свободные колебания – колебания, совершаемые в колебательной системе без внешнего воздействия за счет первоначально сообщенной энергии. Математический маятник – идеализированная система, представляющая собой материальную точку массой т, подвешенную на тонкой, невесомой и нерастяжимой нити длиной /. Период колебаний математического маятника не зависит от его массы и амплитуды колебаний, а зависит от длины маятника I и ускорения свободного падения Пружинный маятник — груз массой т, подвешенный на абсолютно упругой пружине. Период колебаний пружинного маятника зависит от массы колеблющегося тела m и жесткости пружины к Незатухающие колебания — колебания материальной точки (тела), происходящие с постоянной амплитудой. Затухающие колебания — колебания материальной точки (тела), происходящие с постепенно уменьшающейся амплитудой. Вынужденные механические колебания — незатухающие колебания, совершаемые под действием внешней периодически изменяющейся силы Волновой процесс — процесс распространения колебаний в упругой среде. Луч – линия, вдоль которой распространяется волна. Волновая поверхность – множество точек, колеблющихся в одинаковой фазе. Фронт волны — множество точек, до которых дошло колебание к данному моменту времени. Длина волны — кратчайшее расстояние между двумя соседними частицами среды, колеблющимися в одинаковой фазе. Звуковые волны — механические колебания, распространяющиеся в твердой, жидкой или газообразной упругой среде и воспринимаемые органами слуха. Сила звука (или интенсивность) зависит от энергии, ежесекундно переносимой через единичную площадку, расположенную перпендикулярно направлению распространения звуковой волны. Громкость звука зависит от его интенсивности. Звук большой интенсивности вызывает болевые ощущения. Простои, или чистый, тон — звук, источник которого совершает гармонические колебания. Тембр звука определяется его спектром и зависит от громкости отдельных обертонов.
Молекулярная физика и термодинамика.
Молекулярная физика
Первое положение молекулярно-кинетической теории: термодинамическая температура пропорциональна средней кинетической энергии хаотичного движения молекул газа. Второе положение молекулярно-кинетической теории: средние кинетические энергии молекул разных газов, находящихся при одинаковой температура, равны между собой. Третье положение молекулярно-кинетической теории: средняя квадратическая скорость молекул пропорциональна корню квадратному из термодинамической температуры. Атом – наименьшая частица данного химическою элемента. Молекула – наименьшая устойчивая частица данного вещества, обладающая его основными химическими свойствами. Количество вещества — это отношение числа N молекул (атомов) в данном макроскопическом теле к числу NA атомов в 0,012 кг углерода Моль — количество вещества, содержащего столько же молекул (атомов), сколько содержится атомов в 0,012 кг углерода. Броуновское движение- тепловое движение взвешенных в жидкости (или газе) частичек. Межмолекулярное взаимодействие- взаимодействие электрически нейтральных молекул или атомов.
Агрегатные состояния вещества
Термодинамический процесс- всякое изменение состояния газа. Изохорный процесс – процесс, протекающий в газе, при котором объем остается постоянным. Идеальный газ – газ, для которого можно пренебречь размерами молекул, силами молекулярного взаимодействия; соударения молекул в таком газе происходят по закону соударения упругих шаров. Плазма — газ, в котором имеется большое количество положительно и отрицательно заряженных ионов, а также свободных электронов Закон Бойля – Мариотта. Всякое изменение состояния газа называется термодинамическим процессом. Парообразование – явление перехода вещества в пар. Испарение- парообразование с открытой поверхности жидкости. Сублимация или возгонка- испарение твердых тел. Удельная теплота парообразования -количество теплоты Q, необходимое для превращения в пар 1 кг жидкости при постоянной температуре. Критическая температура — это наивысшая температура, при которой газ может быть превращен в жидкость. Относительная влажность — отношение парциального давления водяного пара к давлению насыщенного пара при данной температуре. Абсолютная влажность — количество воды, содержащейся в одном кубическом метре воздуха. Жидкость — это агрегатное состояние вещества, промежуточное между газообразным и твердым. Теплоемкость тела- отношение количества теплоты Q, необходимого для повышения его температуры от значения Т1 до значения Т-2, к разности этих температур Поверхностное натяжение различно для разных жидкостей и зависит от температуры. Поверхностное натяжение равно отношению работы, которую нужно затратить при постоянной температуре, чтобы создать поверхность жидкости площадью дельтаS, к площади этой поверхности. Если силы взаимодействия молекул твердого тела и молекул жидкости больше сил взаимодействия между молекулами жидкости, то жидкость смачивает твердое тело (ртуть — железо). В другом случае жидкость не смачивает твердого тела (ртуть — стекло). Анизотропия – зависимость ряда физических свойств, таких, как скорость распространения света, теплопроводность, модуль упругости и др., от направления Изотропные тела- тела, свойства которых одинаковы по всем направлениям. Монокристаллы- крупные одиночные кристаллы. Полиморфизм -Свойство вещества одного состава образовывать различные кристаллические структуры, обладающие разными физическими свойствами. Упругие деформации- деформации, которые полностью исчезают при снятии деформирующих факторов. Пластические деформации -деформации, которые не исчезают при снятии деформирующих- факторов. Прочность материала- это его способность выдерживать нагрузки без разрушения. Предел прочности- это значение нормального механического напряжения, которому соответствует наибольшая выдерживаемая телом нагрузка Предел упругости (пропорциональности)— значение, до которого сохраняется пропорциональность между деформацией и приложенной силой, т.е. выполняется закон Гука. Удельная теплота плавления – это отношение количества теплоты Q, необходимого для того, чтобы перевести твердое тело в жидкость при температуре плавления, к массе этого тела. Кристаллизация— переход вещества из жидкого состояния в твердое кристаллическое. Фазовый переход – переход вещества из одного состояния (фазы) в другое. Если система разделяется на граничащие друг с другом однородные части, находящиеся в физически различных состояниях, то эти части называются фазами системы. Температура, при которой происходит фазовый переход второго рода, называется точкой Кюри Сублимация – переход твердого состояния в газообразное минуя жидкое. Любой процесс, сопровождаемый трением или теплопередачей от нагретого тела к холодному, является необратимым.
Основы термодинамики
Внутренняя энергия — это сумма энергий молекулярных взаимодействий и энергии теплового движения молекул. Одноатомный газ – это газ, состоящий из отдельных атомов, а не молекул. Теплообмен- это процесс передачи внутренней энергии без совершения механической работы. Количество теплоты- мера энергии, получаемая или отдаваемая телом в процессе теплообмена. Теплоемкость тела- это отношение количества теплоты Q, необходимого для повышения его температуры от значения T1 до значения Т2, к разности этих температур Первое начало термодинамики — это закон сохранения и превращения энергии Изменение внутренней энергии тела равно разности сообщенного телу количества теплоты и произведенной над ним механической работы. Количество теплоты, сообщенное телу, идет на увеличение его внутренней энергии и на совершение телом работы над внешними телами. Если в замкнутой системе, состоящей из нескольких тел, имеющих первоначально различные температуры, происходит теплообмен, то никакой работы внутри системы не совершается. Изменение внутренней энергии идеального газа при изохорном процессе пропорционально изменению его температуры. При изотермическом нагревании вся теплота, сообщенная газу, расходуется на работу газа против внешних сил. Адиабатным называется процесс, происходящий без теплообмена с окружающими телами. При адиабатном процессе работа совершается только за счет изменения внутренней энергии газа. Равновесным называют процесс, в котором газ проходит ряд следующих друг за другом равновесных состояний.
Электрическое поле
Закон сохранения заряда: Суммарный заряд электрически изолированной системы не изменяется. Электрические заряды не создаются и не исчезают, а только передаются от одного тела к другому или перераспределяются внутри данного тела Электростатика- Раздел электродинамики, в котором изучается взаимодействие неподвижных электрических зарядов. Сила электрического взаимодействия между двумя неподвижными точечными электрически заряженными телами в вакууме пропорциональна произведению их зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстоя¬ния между ними. Если заряд неподвижен, электрическое поле называется электростатическим. Электростатическое иоле не меняется во времени и создается только электрическими зарядами. Напряженность – силовая характеристика поля, она численно равна силе, действующей на единичный положительный заряд Силовыми линиями, или линиями напряженности поля, называют линии, касательные к которым в каждой точке совпадают с вектором напряженности в данной точке поля. Линии напряженности электростатического поля никогда не могут быть замкнуты сами на себя. Они имеют обязательно начало и конец либо уходят в бесконечность. линии напряженности электрического поля направлены от положительного заряда к отрицательному, т. е. выходят из положительного, а входят в отрицательный заряд. Линии напряженности никогда не пересекаются. Система, состоящая из двух одинаковых по значению, но разноименных точечных зарядов, расположенных на некотором расстоянии I друг от друга, называется электрическим диполем Вектор напряженности электрического поля Е всегда перпендикулярен поверхности равного потенциала. Два важных свойства эквипотенциальных поверхностей: 1) В каждой точке эквипотенциальной поверхности вектор напряженности поля перпендикулярен ей и направлен в сторону убывания потенциала: 2) Работа по перемещению заряда по эквипотенциальной поверхности равна нулю. Диэлектриками называют вещества, не проводящие электрического тока. Электрической поляризацией называют особое состояние вещества, при котором электрический момент некоторого объема этого вещества не равен пулю. Явление перераспределения зарядов внутри проводника под действием внешнего электрического поля называется электростатической индукцией. Заряды, появляющиеся на поверхности проводника, называются наведенными или индуцированными Электрическая емкость (емкость) проводника или системы проводников есть физическая величина, характеризующая способность проводника или системы проводников накапливать электрические заряды. Фарад — емкость такого проводника, потенциал которого изменяется на 1 В при сообщении ему заряда 1 Кл Система проводников, емкость которой не зависит от расположения окружающих тел, получила название конденсатора. Конденсаторы — это обычно система из двух проводников, называемых обкладками и разделенных диэлектриком, толщина которого мала по сравнению с размерами обкладок.
Законы постоянного тока
Под электрическим током понимают упорядоченный перенос или направленное движение электрически заряженных частиц. Постоянным называется электрический ток, сила и направление которого с течением времени не изменяются. Сила тока — скалярная величина, равная отношению количества электричества ∆Q, которое за время ∆T переносится через данное сечение проводника, ко времени ∆T Кулон — это количество электричества, проходящее через поперечное сечение проводника при силе тока 1 А за время 1 с. Закон Ома для участка цепи без ЭДС: сила тока в проводнике пропорциональна напряжению на его концах и обратно пропорциональна сопротивлению проводника Работа, которую совершают сторонние силы при перемещении единичного положительного электрического заряда вдоль всей цени, равна электродвижущей силе (ЭДС) источника тока. Физическая величина, численно равная полной работе, которая совершается кулоновскими и сторонними силами при перемещении единичного положительного заряда вдоль участка цепи (например, А В) из точки А в точку В, называется напряжением (падением напряжения) UBA на этом участке. Закон Ома для полной цепи: сила тока цепи пропорциональна действующей в цепи ЭДС и обратно пропорциональна сумме сопротивлений цепи и внутреннего сопротивления источника. Узлом А в разветвленной цепи называют точку, в которой сходится не меньше трех проводников Первое правило Кирхгофа: алгебраическая сумма токов, сходящихся в узле, равна нулю Второе правило Кирхгофа: в любом замкнутом контуре разветвленной цепи алгебраическая сумма ЭДС равна алгебраической сумме произведений токов на сопротивления соответствующих участков этого контура Закон Джоуля-Ленца: количество теплоты, которое выделяется в проводнике с током, пропорционально квадрату силы тока, времени его прохождения и сопротивлению проводника. Мощность — это отношение роботы электрического тока ко времени T, за которое совершается работа Прибор, служащий для измерения энергии электрического тока, называется электрическим счетчиком.
Электрический ток в различных средах
Удельная проводимость полупроводника складывается из электронной и дырочной проводимости. Движение дырок эквивалентно движению положительно заряженных частиц с зарядом, равным заряду электронов. Число дырок в кристалле равно числу атомов примеси.
Магнитное поле
Взаимодействие между проводчиками с током, т. е. взаимодействие между дви¬жущимися электрическими зарядами, называют магнитным. Силы, с которыми проводники с током действуют друг на друга, называют магнитными силами. Магнитное поле представляет собой особую форму материи, посредством которой осуществляется взаимодействие между движущимися заряженными частицами или телами, обладающими магнитным моментом. Правило левой руки: если левую руку расположить так, чтобы линии магнитной индукции входили в ладонь, а вытянутые четыре пальца совпадали с направлением тока в проводнике, то отогнутый большой палец укажет направление силы, действующей на проводник с током, помещенный в магнитное поле Тепловое движение атомов и молекул разрушает взаимную ориентацию магнитных моментов молекул, поэтому намагниченность парамагнетика зависит от температуры, и относительная магнитная проницаемость парамагнетиков убывает с увеличением температуры. Магнитная проницаемость парамагнетиков, как и диамагнетиков, не зависит от индукции внешнего магнитного поля. Магнитная индукция является силовой характеристикой магнитного поля в данной точке пространства. Линии магнитной индукции — это линии, касательные к которым в данной точке совпадают по направлению с вектором В в этой точке. Линии магнитной индукции всегда замкнуты и охватывают проводники с токами. Работа, совершаемая сипами Ампера при перемещении проводника с током в магнитном поле, равна произведению силы тока на магнитный поток через поверхность, охватываемую проводником при его движении. Закон электромагнитной индукции Фарадея: В отличие от электростатического ноля индуцированное электрическое ноле является не потенциальным, так как работа, совершаемая в индуцированном электрическом поле, при перемещении единичного положительного заряда по замкнутому контуру равна ЭДС индукции, а не нулю. Явление возникновения индуцированною тока в цепи в результате изменения тока в этой цепи называют самоиндукцией.
Электромагнитные колебания
Переменный ток- электрический ток, изменяющийся со временем Время, в течение которого переменный периодический ток совершает полный цикл своих изменений, возвращаясь к своей исходной величине, называется периодом переменного тока. Автоколебания- незатухающие колебания. Поддерживаемые в колебательной системе за счет постоянного внешнего источника энергии. Генераторы электрического тока — это устройства для преобразования различных видов энергии — механической, химической, тепловой, световой и др. — в электрическую. Трансформатор представляет собой выполненный из мягкого ферромагнетика сердечник замкнутой формы, на котором находятся две обмотки
Электромагнитные волны
электромагнитные волны — это распространяющееся в пространстве переменное электромагнитное поле. Расстояние, на которое перемещается электромагнитная волна за время, равное одному периоду колебания, называется длиной волны. Диполь — это система двух разноименных точечных зарядов + Q и -Q, расположенных на расстоянии I друг от друга. Под светом в настоящее время понимают электромагнитное излучение, воспринимаемое человеческим глазом. Длина волн воспринимаемого электромагнитного излучения лежит в интервале от 0,38 до 0,76 мкм. В физике часто называют светом и невидимые электромагнитные волны, лежащие за пределами этого интервала: от 0,01 до 340 мкм. Свет — это электромагнитные волны, которые могут распространяться как в среде, так и в вакууме. Принцип Гюйгенса: каждая точка среды, до которой доходит световое возбуждение, является, в свою очередь, центром вторичных волн. Непрерывное геометрическое место точек среды, колеблющихся в одинаковой фазе, называют волновой поверхностью, а множество точек, до которых дошло колебание к данному моменту времени. – фронтом волны. Дисперсией называют зависимость от длины волны скорости света в веществе, т. е. показателя преломления вещества. Дисперсию называют нормальной, если показатель преломления возрастает с уменьшением длины волны. Цвет непрозрачного тела определяется смесью цветов, которые оно отражает. Способность тел поглощать определенные цветные лучи называют избирательным поглощением. Интерференцией называют явление, возникающее при наложении двух (или нескольких) световых волн одинаковою периода в однородной изотропной среде, в результате чего происходит перераспределение энергии волн в пространстве. Люминесценцией называют излучение, представляющее собой избыток над тепловым излучением тела при данной температуре, длительность которого значительно превышает период световых волн .
Строение атома и квантовая физика
Квантовая физика
Гипотеза планка: энергия испускается телом не непрерывно, как это предполагалось в классической физике, а отдельными дискретными порциями — квантами, энергия Е которых пропорциональна частоте v колебаний Фотоэлектрический эффект — вырывание электронов из атомов или молекул вещества под действием света (излучения) Если электроны, выбитые светом, вылетают за пределы вещества, фотоэффект называют внешним. Если же оторванные от своих атомов или молекул электроны остаются внутри освещаемого вещества в качестве свободных, то фотоэффект называют внутренним. Законы фотоэффекта: 1. Сила фототока насыщения, возникающего при освещении монохроматическим светом, пропорциональна световому потоку, падающему на катод 2. Скорость фотоэлектронов увеличивается с ростом частоты (с уменьшением длины волны) падающего света и не зависит от интенсивности светового потока. 3. Независимо от интенсивности светового потока фотоэффект начинается только при определенной для данного металла минимальной частоте (максимальной длине волны) света, называемой красной границей фотоэффекта.
Строение атома
Основные положения боровской теории атома: 1. Электроны могут двигаться в атоме только по определенным орбитам, находясь на которых они, несмотря на наличие у них ускорения, не излучают. 2. Атом излучает или поглощает квант электромагнитной энергии при переходе электрона из одного стационарного состояния в другое. Под индуцированным понимают излучение возбужденных атомов, вызванное действием падающего на них света. Радиус атомных ядер- линейные размеры области, в которой проявляется действие ядерных сил.
Физика атомного ядра
Удельной энергии связи- это физическая величина, равная работе, которую нужно совершить для удаления нуклона из ядра. Стабильными являются ядра элементов, у которых число протонов равно числу нейтронов. Экспозиционной дозой излучения называют меру ионизации воздуха, происходящей под действием данного излучен
fizikakkep.ru
