Твердими називають такі речовини, які здатні утворювати тіла та мають об'єм. Від рідин та газів вони відрізняються своєю формою. Тверді речовини зберігають форму тіла завдяки тому, що їх частки не здатні вільно переміщатися. Вони відрізняються за своєю щільністю, пластичністю, електропровідністю та кольором. Також у них є інші властивості. Так, наприклад, більшість даних речовин плавляться під час нагрівання, набуваючи рідкого агрегатного стану. Деякі з них під час підігріву відразу ж перетворюються на газ (виганяються). Але є ще й ті, що розкладаються на інші речовини.

Види твердих речовин

Усі тверді речовини поділяють на дві групи.

1. Аморфні, у яких окремі частки розташовуються хаотично. Інакше кажучи: вони немає чіткої (певної) структури. Ці тверді речовини здатні плавитись у якомусь встановленому проміжку температур. До найпоширеніших з них можна віднести скло та смолу.
2. Кристалічні, які, своєю чергою, поділяються на 4 типи: атомні, молекулярні, іонні, металеві. У них частинки розташовуються лише за певною схемою, а саме у вузлах кристалічних ґрат. Її геометрія у різних речовинах може сильно відрізнятися.

Тверді кристалічні речовини переважають над аморфними за своєю чисельністю.

Типи кристалічних твердих речовин

У твердому стані майже всі речовини мають кристалічну структуру. Вони відрізняються своїми гратами у своїх вузлах містять різні частинки та хімічні елементи. Саме відповідно до них вони і отримали свої назви. У кожного типу є характерні для нього властивості:

• В атомних кристалічних ґратах частинки твердої речовини пов'язані ковалентним зв'язком. Вона відрізняється своєю міцністю. Завдяки цьому такі речовини відрізняються високою і кипіння. До цього типу належать кварц та алмаз.
• У молекулярних кристалічних ґратах зв'язок між частинками відрізняється своєю слабкістю. Речовини такого типу характеризуються легкістю закипання та плавлення. Вони відрізняються летючістю, завдяки якій мають певний запах. До таких твердих тіл належать лід, цукор. Рухи молекул у твердих речовинах цього відрізняються своєю активністю.
• У вузлах чергуються відповідні частинки, заряджені позитивно і негативно. Вони утримуються електростатичним тяжінням. Даний тип грат існує в лугах, солях, Багато речовин цього виду легко розчиняються у воді. Завдяки досить міцному зв'язку між іонами вони тугоплавки. Майже всі вони не мають запаху, оскільки для них характерна нелетючість. Речовини з іонними гратами нездатні проводити електричний струм, оскільки у складі немає вільних електронів. Типовий приклад іонної твердої речовини – кухонна сіль. Такі кристалічні грати надають їй крихкості. Це пов'язано з тим, що будь-яке її зрушення може призвести до виникнення сил відштовхування іонів.
• У металевих кристалічних ґратах у вузлах присутні лише іони хімічних речовин, заряджені позитивно. Між ними є вільні електрони, через які добре проходить теплова та електрична енергія. Саме тому будь-які метали відрізняються такою особливістю, як провідність.

Загальні поняття про тверде тіло

Тверді тіла та речовини - це практично одне й те саме. Цими термінами називають один із 4 агрегатних станів. Тверді тіла мають стабільну форму та характер теплового руху атомів. Причому останні роблять малі коливання поруч із положеннями рівноваги. Розділ науки, що займається вивченням складу та внутрішньої структури, називають фізикою твердого тіла. Існують й інші важливі галузі знань, які займаються такими речовинами. Зміну форми при зовнішніх впливах і русі називають механікою тіла, що деформується.

Завдяки різним властивостям твердих речовин вони знайшли застосування у різних технічних пристосуваннях, створених людиною. Найчастіше основу їх вживання лежали такі властивості, як твердість, обсяг, маса, пружність, пластичність, крихкість. Сучасна наука дозволяє використовувати інші якості твердих речовин, які можна виявити виключно в лабораторних умовах.

Що таке кристали

Кристали – це тверді тіла з розташованими у певному порядку частинками. Кожному відповідає своя структура. Його атоми утворюють тривимірно-періодичне укладання, зване кристалічною решіткою. Тверді речовини мають різну симетрію структури. Кристалічний стан твердого тіла вважається стійким, оскільки має мінімальну кількість потенційної енергії.

Переважна більшість твердих складається з величезної кількості безладно орієнтованих окремих зерен (кристалітів). Такі речовини називають полікристалічними. До них відносять технічні сплави та метали, а також безліч гірських порід. Монокристалічні називають одиночні природні або синтетичні кристали.

Найчастіше такі тверді тіла утворюються із стану рідкої фази, представленого розплавом чи розчином. Іноді їх одержують і з газоподібного стану. Цей процес називають кристалізацією. Завдяки науково-технічному прогресу процедура вирощування (синтезу) різних речовин набула промислового масштабу. Більшість кристалів має природну форму у вигляді Їх розміри бувають різними. Так, природний кварц (гірський кришталь) може важити до сотень кілограмів, а алмази – до кількох грамів.

В аморфних твердих тілах атоми знаходяться в постійному коливанні навколо точок, що хаотично перебувають. Вони зберігається певний ближній порядок, але відсутня далекий. Це зумовлено тим, що їх молекули розташовані на відстані, яку можна порівняти з їх розміром. Найбільш часто зустрічається у нашому житті прикладом такої твердої речовини є склоподібний стан. часто розглядаються як рідина з нескінченно великою в'язкістю. Час їхньої кристалізації іноді такий великий, що й зовсім не проявляється.

Саме вищезазначені властивості даних речовин роблять їх унікальними. Аморфні тверді тіла вважаються нестабільними, оскільки згодом можуть перейти у кристалічний стан.

Молекули та атоми, з яких складається тверда речовина, упаковані з великою щільністю. Вони практично зберігають своє взаємини щодо інших частинок і тримаються разом завдяки міжмолекулярній взаємодії. Відстань між молекулами твердої речовини у різних напрямках називають параметром кристалічної решітки. Структура речовини та її симетричність визначають безліч властивостей, таких як електронна зона, спайність та оптика. При вплив на тверду речовину досить великої сили ці якості можуть бути порушені. У цьому тверде тіло піддається залишкової деформації.

Атоми твердих тіл здійснюють коливальні рухи, якими обумовлено володіння ними тепловою енергією. Оскільки вони мізерно малі, їх можна спостерігати лише за лабораторних умов. твердого речовини багато в чому впливає його властивості.

Вивчення твердих речовин

Особливості, властивості даних речовин, їх якість та рух частинок вивчаються різними підрозділами фізики твердого тіла.

Для дослідження використовуються радіоспектроскопія, структурний аналіз за допомогою рентгену та інші методи. Так вивчаються механічні, фізичні та теплові властивості твердих речовин. Твердість, опір навантаженням, межа міцності, фазові перетворення вивчає матеріалознавство. Воно значною мірою перегукується з фізикою твердих тіл. Існує й інша важлива сучасна наука. Дослідження існуючих та синтезування нових речовин проводяться хімією твердого стану.

Особливості твердих речовин

Характер руху зовнішніх електронів атомів твердої речовини визначає багато його властивостей, наприклад, електричні. Існує 5 класів таких тіл. Вони встановлені залежно від типу зв'язку атомів:

• Іонна, основною характеристикою якої є сила електростатичного тяжіння. Її особливості: відображення та поглинання світла в інфрачервоній ділянці. При малій температурі іонний зв'язок відрізняється малою електропровідністю. Прикладом такої речовини є сіль натрієва соляної кислоти (NaCl).
• Ковалентна, що здійснюється за рахунок електронної пари, що належить обом атомам. Такий зв'язок поділяється на: одинарну (просту), подвійну та потрійну. Ці назви свідчать про наявність пар електронів (1, 2, 3). Подвійні та потрійні зв'язки називають кратними. Існує ще один поділ цієї групи. Так, залежно від розподілу електронної щільності виділяють полярний та неполярний зв'язок. Перша утворюється різними атомами, а друга – однаковими. Такий твердий стан речовини, приклади якого – алмаз (С) та кремній (Si), відрізняється своєю щільністю. Найтвердіші кристали відносяться саме до ковалентного зв'язку.
• Металева, що утворюється шляхом поєднання валентних електронів атомів. Внаслідок чого виникає загальна електронна хмара, яка зміщується під впливом електричної напруги. Металевий зв'язок утворюється тоді, коли зв'язуються атоми великі. Саме вони здатні віддавати електрони. У багатьох металів і складних сполук цим зв'язком утворюється твердий стан речовини. Приклад: натрій, барій, алюміній, мідь, золото. З неметалевих сполук можна відзначити наступні: AlCr 2 Ca 2 Cu Cu 5 Zn 8 . Речовини з металевим зв'язком (метали) різноманітні за фізичними властивостями. Вони можуть бути рідкими (Hg), м'якими (Na, K), дуже жорсткими (W, Nb).
• Молекулярна, що виникає у кристалах, які утворюються окремими молекулами речовини. Її характеризують проміжки між молекулами з нульовою електронною густиною. Сили, що зв'язують атоми таких кристалах, значні. При цьому молекули притягуються одна до одної лише слабким міжмолекулярним тяжінням. Саме тому зв'язок між ними легко руйнуються при нагріванні. Сполуки між атомами руйнуються набагато складніше. Молекулярний зв'язок поділяється на орієнтаційний, дисперсійний та індукційний. Прикладом такої речовини є твердий метан.
• Воднева, яка виникає між позитивно поляризованими атомами молекули або її частини та негативно поляризованою найменшою частинкою іншої молекули або іншої частини. До таких зв'язків можна віднести кригу.

Властивості твердих речовин

Що нам відомо сьогодні? Вчені давно вивчають властивості твердого стану речовини. При дії на нього температур змінюється і воно. Перехід такого тіла у рідину називають плавленням. Трансформація твердої речовини у газоподібний стан називається сублімацією. При зниженні температури відбувається кристалізація твердого тіла. Деякі речовини під впливом холоду перетворюються на аморфну ​​фазу. Цей процес вчені називають склюванням.

При зміні внутрішня структура твердих тіл. Найбільшої впорядкованості вона набуває при зниженні температури. При атмосферному тиску та температурі Т > 0 До будь-які речовини, що існують у природі, тверднуть. Тільки гелій, для кристалізації якого потрібен тиск 24 атм, становить виняток із цього правила.

Твердий стан речовини надає йому різних фізичних властивостей. Вони характеризують специфічну поведінку тіл під впливом певних полів та сил. Ці властивості поділяють на групи. Виділяють 3 способи впливу, що відповідають 3 видам енергії (механічної, термічної, електромагнітної). Відповідно ним існує 3 групи фізичних властивостей твердих речовин:

• Механічні властивості, пов'язані з напругою та деформацією тіл. За цими критеріями тверді речовини ділять на пружні, реологічні, міцнісні та технологічні. У спокої таке тіло зберігає свою форму, але може змінюватися під впливом зовнішньої сили. При цьому його деформація може бути пластичною (початковий вигляд не повертається), пружною (повертається в початкову форму) або руйнівною (при досягненні певного порогу відбувається розпад/розлом). Відгук на прикладене зусилля описують модулями пружності. Тверде тіло пручається не лише стиску, розтягуванню, а й зсувам, крученню та вигинам. Міцністю твердого тіла називають його властивість чинити опір руйнуванню.
• Термічні, що виявляються під впливом теплових полів. Одна з найважливіших властивостей - температура плавлення, за якої тіло переходить у рідкий стан. Воно відзначається у кристалічних твердих речовин. Аморфні тіла мають приховану теплоту плавлення, оскільки їх перехід у рідкий стан при підвищенні температури відбувається поступово. Після досягнення певної теплоти аморфне тіло втрачає пружність і набуває пластичності. Цей стан означає досягнення ним температури склування. Під час нагрівання відбувається деформація твердого тіла. Причому воно найчастіше розширюється. Кількісно цей стан характеризується певним коефіцієнтом. Температура тіла впливає такі механічні характеристики, як плинність, пластичність, твердість і міцність.
• Електромагнітні, пов'язані з впливом на тверду речовину потоків мікрочастинок та електромагнітних хвиль великої жорсткості. До них умовно відносять і радіаційні властивості.

Зонна структура

Тверді речовини класифікуються і так званої зонної структурі. Так, серед них розрізняють:

• Провідники, що відрізняються тим, що зони їх провідності та валентності перекриваються. При цьому електрони можуть переміщатися між ними, отримуючи найменшу енергію. До провідників належать усі метали. При додатку до такого тілу різниці потенціалів утворюється електричний струм (завдяки вільному пересуванню електронів між точками з найменшим та більшим потенціалом).
• Діелектрики, зони яких не перекриваються. Інтервал між ними перевищує 4 еВ. Для проведення електронів з валентної в зону необхідна велика енергія. Завдяки таким властивостям діелектрики практично не проводять струму.
• Напівпровідники, що характеризуються відсутністю зон провідності та валентності. Інтервал між ними менше 4 еВ. Для переведення електронів з валентної в зону необхідна енергія менша, ніж для діелектриків. Чисті (нелеговані та власні) напівпровідники погано пропускають струм.

Рухи молекул у твердих речовинах зумовлюють їх електромагнітні властивості.

Інші властивості

Тверді тіла поділяються і за своїми магнітними властивостями. Є три групи:

• Діамагнетики, властивості яких залежать від температури чи агрегатного стану.
• Парамагнетики, що є наслідком орієнтації електронів провідності та магнітних моментів атомів. Згідно із законом Кюрі, їхня сприйнятливість зменшується пропорційно температурі. Так, при 300 К вона становить 10 -5.
• Тіла з упорядкованою магнітною структурою, що володіють далеким порядком атомів. У вузлах їх ґрат періодично розташовуються частинки з магнітними моментами. Такі тверді тіла та речовини часто використовуються у різних сферах діяльності людини.

Найтвердіші речовини у природі

Які ж вони? Щільність твердих речовин багато в чому визначає їхню твердість. За останні роки вчені відкрили кілька матеріалів, які претендують на звання «найміцнішого тіла». Найтвердіша речовина - це фулерит (кристал з молекулами фулерену), який приблизно в 1,5 раза твердіший за алмаз. На жаль, він поки що доступний лише в дуже малих кількостях.

На сьогоднішній день найтвердіша речовина, яка надалі, можливо, використовуватиметься в промисловості, - лонсдейліт (гексагональний алмаз). Він на 58% твердіший за діамант. Лонсдейліт – алотропна модифікація вуглецю. Його кристалічні грати дуже нагадують алмазну. Осередок лонсдейліту містить 4 атоми, а діаманту - 8. З широко використовуваних кристалів на сьогодні найтвердішим залишається алмаз.

Відстань між молекулами можна порівняти з розмірами молекул (за нормальних умов) для

1. рідин, аморфних та кристалічних тіл

   газів та рідин

   газів, рідин та кристалічних тіл

У газах за нормальних умов середня відстань між молекулами

1. приблизно дорівнює діаметру молекули

   менше діаметра молекули

   приблизно в 10 разів більше діаметра молекули

   залежить від температури газу

Найменша впорядкованість у розташуванні частинок характерна для

1. рідин

   кристалічних тіл

   аморфних тіл

Відстань між сусідніми частинками речовини в середньому у багато разів перевищує розмір самих частинок. Це твердження відповідає моделі

1. тільки моделі будови газів

   тільки моделі будови аморфних тіл

   моделям будови газів та рідин

   моделям будови газів, рідин та твердих тіл

У процесі переходу води з рідкого стану в кристалічний

1. збільшується відстань між молекулами

   молекули починають притягуватися одна до одної

   збільшується впорядкованість у розташуванні молекул

   зменшується відстань між молекулами

При постійному тиску концентрація молекул газу збільшилася вп'ятеро, яке маса не змінилася. Середня кінетична енергія поступального руху молекул газу

1. не змінилась

   збільшилась у 5 разів

   зменшилась у 5 разів

   збільшилася в корінь із п'яти разів

У таблиці наведені температури плавлення та кипіння деяких речовин:

Виберіть правильне затвердження.

Температура плавлення ртуті більша за температуру кипіння ефіру

Температура кипіння спирту менша за температуру плавлення ртуті.

Температура кипіння спирту більша за температуру плавлення нафталіну.

Температура кипіння ефіру менша за температуру плавлення нафталіну

Температура твердого тіла знизилася на 17 °С. За абсолютною шкалою температур ця зміна склала

1) 290 До 2) 256 До 3) 17 До 4) 0 До

9. У посудині постійного обсягу знаходиться ідеальний газ у кількості 2 моль. Як треба змінити абсолютну температуру судини з газом при випуску з посудини 1 моль газу, щоб тиск газу на стінки судини збільшився у 2 рази?

1) збільшити у 2 рази 3) збільшити у 4 рази

2) зменшити у 2 рази 4) зменшити у 4 рази

10. При температурі Т і тиску р один моль ідеального газу займає об'єм V. Який обсяг цього газу, взятого в кількості 2 моль, при тиску 2р і температурі 2Т?

1) 4V 2) 2V 3) V 4) 8V

11. Температура водню, взятого в кількості 3 моль, у посудині дорівнює Т. Яка температура кисню, взятого в кількості 3 моль, у посудині того ж обсягу і при тому ж тиску?

1) Т 2) 8Т 3) 24 Т 4) Т/8

12. У посудині, закритій поршнем, знаходиться ідеальний газ. Графік залежності тиску газу від температури при змінах його стану представлений малюнку. Якому стану газу відповідає найменше значення обсягу?

1) А 2) В 3) З 4) D

13. У посудині постійного обсягу знаходиться ідеальний газ, масу якого змінюють. На діаграмі показано процес зміни стану газу. У якій із точок діаграми маса газу найбільша?

1) А 2) В 3) З 4) D

14. При одній і тій же температурі насичена пара в закритій посудині відрізняється від ненасиченої пари в такій же посудині

1) тиском

2) швидкістю руху молекул

3) середньою енергією хаотичного руху молекул

4) відсутністю домішки сторонніх газів

15. Якій точці на діаграмі відповідає максимальний тиск газу?

не можна дати точну відповідь

17. Повітряна куля об'ємом 2500 м3 з масою оболонки 400 кг має внизу отвір, через яке повітря в кулі нагрівається пальником. До якої мінімальної температури потрібно нагріти повітря в кулі, щоб куля злетіла разом з вантажем (кошиком та повітроплавцем) масою 200 кг? Температура навколишнього повітря 7ºС, його густина 1,2 кг на куб.м. Оболонку кулі вважати нерозтяжною.

МКТ та термодинаміка

МКТ та термодинаміка

За даним розділом кожен варіант було включено п'ять завдань з вибором

відповіді, з яких 4 – базового рівня та 1 – підвищеного. За результатами іспиту

засвоєними виявилися такі елементи змісту:

Застосування рівняння Менделєєва-Клапейрона;

Залежність тиску газу від концентрації молекул та температури;

Кількість теплоти при нагріванні та охолодженні (розрахунок);

Особливості теплопередачі;

Відносна вологість повітря (розрахунок);

Робота у термодинаміці (графік);

Застосування рівняння стану газу.

Серед завдань базового рівня скрути викликали такі питання:

1) Зміна внутрішньої енергії в різних ізопроцесах (наприклад, при

ізохорному збільшенні тиску) – 50% виконання.

2) Графіки ізопроцесів - 56%.

Приклад 5.

Постійна маса ідеального газу бере участь у процесі, показаному

на малюнку. Найбільшого тиску газу в процесі досягається

1) у точці 1

2) на всьому відрізку 1–2

3) у точці 3

4) на всьому відрізку 2-3

Відповідь: 1

3) Визначення вологості повітря – 50%. Ці завдання містили фотографію

психрометра, за якою необхідно було зняти показання сухого та вологого

термометрів, а потім визначити вологість повітря, скориставшись частиною

психрометричної таблиці, наведеної у завданні.

4) Застосування першого закону термодинаміки. Ці завдання виявилися найбільш

складними серед завдань базового рівня з цього розділу – 45%. Тут

необхідно було скористатися графіком, визначити вид ізопроцесу

(використовувалися або ізотерми, або ізохори) і відповідно

визначити один із параметрів по заданому іншому.

Серед завдань підвищеного рівня були представлені розрахункові завдання на

застосування рівняння стану газу, з якими впоралося в середньому 54%

учнів, а також завдання, що використовуються раніше, на визначення зміни

параметрів ідеального газу у довільному процесі. З ними успішно справляється

лише група потужних випускників, а середній відсоток виконання становив 45%.

Одне з таких завдань наведено нижче.

Приклад 6

У посудині, закритій поршнем, знаходиться ідеальний газ. Процес

зміни стану газу показано на діаграмі (див. малюнок). Як

змінювався обсяг газу при його переході зі стану А в стан?

1) постійно збільшувався

2) весь час зменшувався

3) спочатку збільшувався, потім зменшувався

4) спочатку зменшувався, потім збільшувався

Відповідь: 1

Види діяльності Кількість

завдань %

фотографій2 10-12 25,0-30,0

4. ФІЗИКА

4.1. Характеристика контрольних вимірювальних матеріалів з фізики

2007 року

Екзаменаційна робота для єдиного державного іспиту у 2007 р. мала

ту саму структуру, що протягом двох попередніх років. Вона складалася з 40 завдань,

різняться формою уявлення та рівнем складності. В першу частину роботи

було включено 30 завдань із вибором відповіді, де до кожного завдання наводилося

чотири варіанти відповіді, з яких вірним був лише один. Друга частина містила 4

завдання з короткою відповіддю. Вони були розрахунковими завданнями, після вирішення

яких потрібно було привести у вигляді числа. Третя частина екзаменаційної

роботи - це 6 розрахункових завдань, до яких необхідно було привести повне

розгорнуте рішення. Загальний час виконання роботи становив 210 хвилин.

Кодифікатор елементів змісту освіти та специфікація

екзаменаційної роботи було складено на основі Обов'язкового мінімуму

1999 р. № 56) та враховували Федеральний компонент державного стандарту

середньої (повної) освіти з фізики, профільний рівень (Наказ МО від 5

березня 2004 р. № 1089). Кодифікатор елементів змісту не зазнав змін щодо

порівняно з 2006 р. і включав лише ті елементи, які одночасно

присутні як у Федеральному компоненті державного стандарту

(профільний рівень, 2004 р.), так і в обов'язковому мінімумі змісту

освіти 1999

Порівняно з контрольними вимірювальними матеріалами 2006 р.

ЄДІ 2007 р. було внесено дві зміни. Перше з них полягало у перерозподілі

завдань у першій частині роботи за тематичною ознакою. Незалежно від складності

(базовий або підвищений рівні), спочатку слідували всі завдання з механіки, потім

з МКТ та термодинаміки, електродинаміки і, нарешті, з квантової фізики. Друге

зміна стосувалася цілеспрямованого введення завдань, які перевіряють

сформованість методологічних умінь. У 2007 р. завдання А30 перевіряли вміння

аналізувати результати експериментальних досліджень, виражених у вигляді

таблиці чи графіка, і навіть будувати графіки за результатами експерименту. Підбір

завдань для лінії А30 здійснювався виходячи з необхідності перевірки даної

серії варіантів одного виду діяльності та, відповідно, незалежно від

тематичної власності конкретного завдання.

В екзаменаційній роботі було представлено завдання базового, підвищеного

та високого рівнів складності. Завдання базового рівня перевіряли засвоєння найбільш

важливих фізичних понять та законів. Завдання підвищеного рівня контролювали

вміння використовувати ці поняття та закони для аналізу більш складних процесів або

вміння вирішувати завдання застосування одного-двох законів (формул) за будь-якої з

тем шкільного курсу фізики. Завдання високого рівня складності – це розрахункові

завдання, що відображають рівень вимог до вступних іспитів до вузів та

вимагають застосування знань відразу з двох-трьох розділів фізики у зміненій або

нову ситуацію.

У КІМ 2007 р. були включені завдання з усіх основних змістовних

розділів курсу фізики:

1) «Механіка» (кінематика, динаміка, статика, закони збереження в механіці,

механічні коливання та хвилі);

2) «Молекулярна фізика. Термодинаміка»;

3) «Електродинаміка» (електростатика, постійний струм, магнітне поле,

електромагнітна індукція, електромагнітні коливання та хвилі, оптика);

4) «Квантова фізика» (елементи СТО, корпускулярно-хвильовий дуалізм, фізика

атома, фізика атомного ядра).

У таблиці 4.1 показано розподіл завдань з блоків утримання в кожній

із частин екзаменаційної роботи.

Таблиця 4.1

в залежності від типу завдань

Вся робота

(з вибором

(з коротким

завдань % К-ть

завдань % К-ть

завдань %

1 Механіка 11-131 27,5-32,5 9-10 22,5-25,0 1 2,5 1-2 2,5-5,0

2 МКТ та термодинаміка 8-10 20,0-25,0 6-7 15,0-17,5 1 2,5 1-2 2,5-5,0

3 Електродинаміка 12-14 30,0-35,5 9-10 22,5-15,0 2 5,0 2-3 5,0-7,5

4 Квантова фізика та

СТО 6-8 15,0-20,0 5-6 12,5-15,0 - - 1-2 2,5-5,0

У таблиці 4.2 показано розподіл завдань по блоках утримання

залежно від рівня складності.

Таблиця4.2

Розподіл завдань з розділів курсу фізики

залежно від рівня складності

Вся робота

Базовий рівень

(з вибором

Підвищений

(з вибором відповіді

та коротким

Високий рівень

(з розгорнутим

Розділ відповіддю)

завдань % К-ть

завдань % К-ть

завдань % К-ть

завдань %

1 Механіка 11-13 27,5-32,5 7-8 17,5-20,0 3 7,5 1-2 2,5-5,0

2 МКТ та термодинаміка 8-10 20,0-25,0 5-6 12,5-15,0 2 5,0 1-2 2,5-5,0

3 Електродинаміка 12-14 30,0-35,5 7-8 17,5-20,0 4 10,0 2-3 5,0-7,5

4 Квантова фізика та

СТО 6-8 15,0-20,0 4-5 10,0-12,5 1 2,5 1-2 2,5-5,0

Під час розробки змісту екзаменаційної роботи враховувалася

необхідність перевірки оволодіння різними видами діяльності. При цьому

завдання кожної із серії варіантів підбиралися з урахуванням розподілу за видами

діяльності, поданому у таблиці 4.3.

1 Зміна числа завдань з кожної з тем пов'язана з різною тематикою комплексних завдань С6 та

завдань А30, які перевіряють методологічні вміння на матеріалі різних розділів фізики,

різних варіантів серії.

Таблиця4.3

Розподіл завдань за видами діяльності

Види діяльності Кількість

завдань %

1 Розуміти фізичний зміст моделей, понять, величин 4-5 10,0-12,5

2 Пояснювати фізичні явища, розрізняти вплив різних

факторів на перебіг явищ, прояви явищ у природі або

їх використання в технічних пристроях та повсякденному житті

3 Застосовувати закони фізики (формули) для аналізу процесів на

якісному рівні 6-8 15,0-20,0

4 Застосовувати закони фізики (формули) для аналізу процесів на

розрахунковому рівні 10-12 25,0-30,0

5 Аналізувати результати експериментальних досліджень 1-2 2,5-5,0

6 Аналізувати відомості, одержувані з графіків, таблиць, схем,

фотографій2 10-12 25,0-30,0

7 Розв'язувати задачі різного рівня складності 13-14 32,5-35,0

Усі завдання першої та другої частин екзаменаційної роботи оцінювалися в 1

первинний бал. Розв'язання задач третьої частини (С1-С6) перевірялися двома експертами в

відповідно до узагальнених критеріїв оцінювання, з урахуванням правильності та

повноти відповіді. Максимальний бал за всі завдання з розгорнутою відповіддю складав 3

бали. Завдання вважалося вирішеним, якщо учень набрав за неї не менше 2-х балів.

На основі балів, виставлених за виконання всіх екзаменаційних завдань

роботи, здійснювався переведення до «тестових» балів за 100-бальною шкалою та у позначки

за п'ятибальною шкалою. У таблиці 4.4 відображені співвідношення між первинними,

тестовими відмітками за п'ятибальною системою протягом останніх трьох років.

Таблиця4.4

Співвідношення первинних балів, тестових балів та шкільних позначок

Роки, бали 2 3 4 5

2007 первинні 0-11 12-22 23-35 36-52

тестові 0-32 33-51 52-68 69-100

2006 первинні 0-9 10-19 20-33 34-52

тестові 0-34 35-51 52-69 70-100

2005 первинні 0-10 11-20 21-35 36-52

тестові 0-33 34-50 51-67 68-100

Порівняння меж первинних балів показує, що цього року умови

отримання відповідних позначок були суворішими порівняно з 2006 р., але

приблизно відповідали умовам 2005 р. Це було з тим, що у минулому

році єдиний іспит з фізики складали не тільки ті, хто збирався вступати до вузів.

за відповідним профілем, а й майже 20% учнів (від загальної кількості тих, хто здає),

які вивчали фізику на базовому рівні (для них цей іспит був за рішенням

регіону обов'язковим).

Усього для проведення іспиту у 2007 р. було підготовлено 40 варіантів,

які були п'ять серій по 8 варіантів, створених за різними планами.

Серії варіантів відрізнялися контрольованими елементами змісту та видами

діяльності для однієї і тієї ж лінії завдань, але загалом усі вони мали приблизно

2 У цьому випадку мається на увазі форма подання інформації в тексті завдання або дистракторах,

тому одне й те завдання може перевіряти два виду діяльності.

однаковий середній рівень складності та відповідали плану екзаменаційної

роботи, наведеному у Додатку 4.1.

4.2. Характеристика учасників ЄДІ з фізики2007 року

Число учасників ЄДІ з фізики цього року становило 70 052 особи, що

істотно нижче, ніж у попередньому році, і приблизно відповідає показникам

2005 (див. таблицю 4.5). Число регіонів, в яких випускники здавали ЄДІ по

фізиці, збільшилось до 65. Кількість випускників, які вибрали фізику у форматі

ЄДІ істотно відрізняється для різних регіонів: від 5316 чол. в Республіці

Татарстан до 51 чол. у Ненецькому автономному окрузі. У відсотковому відношенні до

загалом випускників кількість учасників ЄДІ з фізики коливається від

0,34% у м. Москві до 19,1% у Самарській області.

Таблиця4.5

Число учасників іспиту

Рік Число Дівчата Юнаки

регіонів

учасників Число % Число %

2005 54 68 916 18 006 26,1 50 910 73,9

2006 61 90 3893 29 266 32,4 61 123 67,6

2007 65 70 052 17 076 24,4 52 976 75,6

Іспит з фізики обирають переважно юнаки, і лише чверть від

загальної кількості учасників становлять дівчата, які вибрали для продовження

освіти ВНЗ фізико-технічного профілю.

Практично не змінюється рік у рік і розподіл учасників іспиту з

типу населених пунктів (див. таблицю 4.6). Майже половина випускників, які здавали

ЄДІ з фізики, живе у великих містах і лише 20% - це учні, які закінчили

сільських шкіл.

Таблиця4.6

Розподіл учасників іспиту за типами населених пунктів, в яких

розташовані їхні освітні установи

Число екзаменованих Відсоток

Тип населеного пункту екзаменованих

Населений пункт сільського типу (село,

село, хутір та ін.) 13 767 18 107 14 281 20,0 20,0 20,4

Населений пункт міського типу

(Робоче селище, селище міського

типу та ін.)

4 780 8 325 4 805 6,9 9,2 6,9

Місто з населенням менше 50 тис. осіб 7 427 10 810 7 965 10,8 12,0 11,4

Місто з населенням 50-100 тис. осіб 6063 8757 7088 8,8 9,7 10,1

Місто з населенням 100-450 тис. осіб 16 195 17 673 14 630 23,5 19,5 20,9

Місто з населенням 450-680 тис. осіб 7 679 11 799 7 210 11,1 13,1 10,3

Місто з населенням понад 680 тис.

людина 13 005 14 283 13 807 18,9 15,8 19,7

м. Санкт-Петербург - 72 7 - 0,1 0,01

м. Москва - 224259 - 0,2 0,3

Немає даних – 339 – – 0,4 –

Всього 68 916 90 389 70 052 100% 100% 100%

3 У 2006 р. в одному з регіонів вступні іспити до вузів з фізики проводилися лише у

формат ЄДІ. Це спричинило таке істотне зростання числа учасників ЄДІ.

Практично не змінюється склад учасників іспиту за типами освітніх

установ (див. таблицю 4.7). Як і минулого року, переважна більшість

тестованих закінчували загальноосвітні установи, і лише близько 2%

випускників прийшли на іспит з освітніх установ початкового або

середньої професійної освіти.

Таблиця4.7

Розподіл учасників іспиту за типами освітніх установ

Число

екзаменованих

Відсоток

Тип освітньої установи екзаменованих

2006 г. 2007 г. 2006 г. 2007 г.

Загальноосвітні установи 86 331 66 849 95,5 95,4

Вечірні (змінні) загальноосвітні

установи 487 369 0,5 0,5

Загальноосвітня школа-інтернат,

кадетська школа, школа-інтернат з

початковою льотною підготовкою

1 144 1 369 1,3 2,0

Освітні установи початкового та

середньої професійної освіти 1469 1333 1,7 1,9

Немає даних 958 132 1,0 0,2

Разом: 90 389 70 052 100% 100%

4.3. Основні результати виконання екзаменаційної роботи з фізики

Загалом результати виконання екзаменаційної роботи у 2007 р. виявилися

дещо вище за результати минулого року, але приблизно на тому ж рівні, що й

показники позаминулого року У таблиці 4.8 наведено підсумки ЄДІ з фізики у 2007 р.

за п'ятибальною шкалою, а таблиці 4.9 і рис. 4.1 - за тестовими балами в 100-

бальній шкалі. Для наочності порівняння результати представлені порівняно з

попередніми двома роками.

Таблиця4.8

Розподіл учасників іспиту за рівнем

підготовки(відсоток від загальної кількості)

Роки «2» Позначки «п3о» 5-ти бал «ь4н» шкалою «5»

2005 10,5% 40,7% 38,1% 10,7%

2006 16,0% 41,4% 31,1% 11,5%

2007 12,3% 43,2% 32,5% 12,0%

Таблиця4.9

Розподіл учасників іспиту

за отриманими тестовими балами в2005-2007 рр.

Рік Інтервал шкали тестових балів

імена 0-10 11-20 21-30 31-40 41-50 51-60 61-70 71-80 81-90 91-100

2005 0,09% 0,57% 6,69% 19,62% 24,27% 24,44% 16,45% 6,34% 1,03% 0,50% 68 916

2006 0,10% 0,19% 6,91% 23,65% 23,28% 19,98% 15,74% 7,21% 2,26% 0,68% 90 389

2007 0,07% 1,09% 7,80% 19,13% 27,44% 20,60% 14,82% 6,76% 1,74% 0,55% 70 052

0-10 11-20 21-30 31-40 41-50 51-60 61-70 71-80 81-90 91-100

Тестовий бал

Відсоток учнів, які отримали

відповідний тестовий бал

Мал. 4.1 Розподіл учасників іспиту з отриманих тестових балів

У таблиці 4.10 наведено порівняння шкали у тестових балах у 100-бальній

шкалі з результатами виконання завдань екзаменаційного варіанта у первинних

Таблиця4.10

Порівняння інтервалів первинних та тестових балів у2007 року

Інтервал шкали

тестових балів 0-10 11-20 21-30 31-40 41-50 51-60 61-70 71-80 81-90 91-100

Інтервал шкали

первинних балів 0-3 4-6 7-10 11-15 16-22 23-29 30-37 38-44 45-48 49-52

Для отримання 35 балів (оцінка 3, первинний бал – 13) тестованому

достатньо було правильно відповісти на 13 найпростіших питань першої частини

роботи. Щоб набрати 65 балів (оцінка 4, первинний бал – 34), випускник має

був, наприклад, правильно відповісти на 25 завдань з вибором відповіді, вирішити три з чотирьох

задач з короткою відповіддю, а також впоратися з двома завданнями високого рівня

складності. Ті, хто отримав 85 балів (оцінка 5, первинний бал – 46), практично

ідеально виконували першу та другу частини роботи та вирішували не менше чотирьох завдань

третій частині.

Кращим із найкращих (інтервал від 91 до 100 балів) необхідно не тільки

вільно орієнтуватися у всіх питаннях шкільного курсу фізики, а й практично

не допускати навіть технічних помилок. Так, для отримання 94 балів (первинний бал

– 49) можна було «не добрати» лише 3 первинні бали, допустивши, наприклад,

арифметичні похибки при вирішенні одного із завдань високого рівня складності

та помилитися у відповіді на два будь-які питання з вибором відповіді.

На жаль, цього року не спостерігалося зростання кількості випускників, які набрали

за результатами ЄДІ з фізики є максимально можливим бал. У таблиці 4.11

наведено кількість 100-балників за останні чотири роки.

Таблиця4.11

Кількість тестованих, набрали за результатами іспиту100 балів

Рік 2004 2005 2006 2007

Число учнів 6 23 33 28

Лідери цього року – 27 юнаків і лише одна дівчина (Романова А.І.

Нововоронезькій ЗОШ № 1). Як і минулого року, серед випускників ліцею №153

м. Уфи – відразу два учні, які набрали по 100 балів. Таких самих результатів (два 100-

балльника) домоглася і гімназія №4 ім. А.С. Пушкіна у м. Йошкар-Ола.

Цю відстань можна оцінити, знаючи щільність речовини та молярну масу. Концентрація –число частинок в одиниці об'єму, пов'язана із щільністю, молярною масою та числом Авогадро співвідношенням:

де – щільність речовини.

Величина, обернена концентрації, - є обсяг, що припадає на однучастинку, а відстань між частинками, таким чином, відстань між частинками:

Для рідин і твердих тіл щільність слабко залежить від температури і тиску, тому практично постійної величиною і приблизно дорівнює, тобто. відстань між молекулами порядку розмірів самих молекул.

Щільність газу сильно залежить від тиску та температури. За нормальних умов (тиск, температура 273 К) щільність повітря становить приблизно 1кг/м 3 молярна маса повітря 0,029 кг/моль, тоді оцінка за формулою (5.6) дає значення. Таким чином, у газах відстань між молекулами набагато більша за розміри самих молекул.

Кінець роботи -

Ця тема належить розділу:

Фізика

Федеральна державна бюджетна освітня установа.. вищої професійної освіти.. оренбурзький державний інститут менеджменту.

Якщо Вам потрібний додатковий матеріал на цю тему, або Ви не знайшли те, що шукали, рекомендуємо скористатися пошуком по нашій базі робіт:

Що робитимемо з отриманим матеріалом:

Якщо цей матеріал виявився корисним для Вас, Ви можете зберегти його на свою сторінку в соціальних мережах:

Всі теми цього розділу:

Фізичні засади нерелятивістської механіки
Механіка вивчає механічний рух. Механічним рухом називається зміна положення тіл чи частин тіл щодо інших тіл чи частин тіл.

Кінематика матеріальної точки. Кінематика твердого тіла
Способи завдання руху матеріальної точки у кінематиці. Основні кінематичні параметри: траєкторія, шлях, переміщення, швидкість, нормальне, тангенціальне та повне прискорення

Динаміка матеріальної точки та поступального руху твердого тіла
Інертність тел. Маса. Імпульс. Взаємодія тел. Сила. Закони Ньютона. Види сил у механіці. Сили тяжіння. Реакція опори та вага. Сила пружності. Сила тертя. Деформація твердих пружних тіл. Про

Динаміка обертального руху
Основне рівняння динаміки обертального руху абсолютно твердого тіла. Момент сили. Момент імпульсу щодо точки та осі. Момент інерції твердого тіла щодо головного

Закони збереження та зміни імпульсу та моменту імпульсу в механіці
Системи тел.

Будь-який набір тіл називається системою тіл. Якщо на тіла, що входять до системи, не діють інші тіла, що не входять
Робота та потужність в механіці

Робота та потужність сили та моменту сил.
;

;
;

; ;
Механічна робота та потенційна енергія

; ;
Енергетика ЛГО

Рух у будь-якій потенційній ямі є коливальний рух (рис. 2.1.1).
Малюнок 2.1.1. Коливальний рух у потенційній ямі

Пружинний маятник
Закон збереження та перетворення енергії коливань пружинного маятника (рис. 2.1.2): ЕРmax = ЕР + EK =

Фізичний маятник
β < ω0 – квазипериодический колебательный режим (рис. 2.2.2). Рис. 2.2.2. График затухающих колебаний

Закон збереження та перетворення енергії коливань фізичного маятника (рис. 2.1.3): Рис. 2.1.3. Фізичний маятник: О – точка
Рівняння основного закону динаміки обертального руху абсолютно твердого тіла: .(2.1.33) Оскільки фізичного маятника (рис. 2.1.6) , то.

;
Відповідно до другого закону Ньютона: (2.2.17) де (2.2.18) – зовнішня періодична сила, що діє на пружинний маятник.

Процес встановлення вимушених невгамовних коливань
Процес встановлення вимушених незатухаючих коливань можна як процес складання двох коливань: 1. загасаючих коливань (рис. 2.2.8);

;
&nb

Основи спеціальної теорії відносності
Основи спеціальної теорії відносності.

Перетворення координат і часу (1) При t = t' = 0 початку координат обох систем збігаються: x0
Електричні заряди. Способи одержання зарядів. Закон збереження електричного заряду

У природі є два роду електричних зарядів, умовно названих позитивними та негативними. Історично позитивними називається зоря
Взаємодія електричних набоїв. Закон Кулону. Застосування закону Кулона для розрахунку сил взаємодії протяжних заряджених тіл

Закон взаємодії електричних зарядів було встановлено 1785 р. Шарлем Кулоном (Coulomb Sh., 1736-1806). Кулон вимірював силу взаємодії двох невеликих заряджених кульок залежно від вів
Електричне поле. Напруженість електричного поля. Принцип суперпозиції електричних полів

Взаємодія електричних зарядів здійснюється через особливий вид матерії, яка породжується зарядженими частинками - електричне поле. Електричні заряди змінюють властивості
Основні рівняння електростатики у вакуумі. Потік вектор напруженості електричного поля. Теорема Гауса

За визначенням потоком векторного поля через майданчик називається величина (рис.2.1). Визначення потоку вектора.
Застосування теореми Гауса для розрахунку електричних полів

У ряді випадків теорема Гауса дозволяє знайти напруженість електричного поля протяжних заряджених тіл, не вдаючись до обчислення громіздких інтегралів. Зазвичай це стосується тіла, чия геометр
Робота сил поля щодо переміщення заряду. Потенціал та різниця потенціалів електричного поля

Як випливає із закону Кулона, сила, що діє на точковий заряд q в електричному полі, створеному іншими зарядами, є центральною. Нагадаємо, що центральний
Зі співвідношення, що визначає зв'язок між напруженістю та потенціалом електричного поля, випливає формула для обчислення потенціалу поля: де інтегрування проводиться

Поляризація діелектриків. Вільні та пов'язані заряди. Основні види поляризації діелектриків
Явище виникнення електричних зарядів лежить на поверхні діелектриків в електричному полі називається поляризацією. Заряди, що при цьому виникають, – поляриз

Вектор поляризації та вектор електричної індукції.
Для кількісної характеристики поляризації діелектриків вводять поняття вектора поляризації як повного (сумарного) дипольного моменту всіх молекул в одиниці об'єму діелі

Напруженість електричного поля в діелектриці
Відповідно до принципу суперпозиції електричне поле в діелектриці векторно складається із зовнішнього поля та поля поляризаційних зарядів (рис.3.11).

або за абсолютною величиною
Кордонні умови для електричного поля

При переході через межу поділу двох діелектриків з різними діелектричними проникностями ε1 та ε2 (рис.3.12) необхідно враховувати граничні вуси
Електроємність провідників. Конденсатори

Заряд q, повідомлений відокремленому провіднику, створює навколо нього електричне поле, напруженість якого пропорційна величині заряду. Потенціал поля φ, у свою чергу, зв'язку
Обчислення ємності простих конденсаторів

Згідно з визначенням, ємність конденсатора: де (інтеграл береться вздовж силової лінії поля між обкладками конденсатора).
Отже, загальна формула для обчислення е

Енергія системи нерухомих точкових зарядів
Як ми вже знаємо, сили з якими взаємодіють заряджені тіла є потенційними. Отже, система заряджених тіл має потенційну енергію. Коли заряди видалені

Характеристики струму Сила та щільність струму. Падіння потенціалу вздовж провідника зі струмом
Будь-який упорядкований рух зарядів називається електричним струмом. Носіями заряду у провідних середовищах можуть бути електрони, іони, «дірки» і навіть макроскопічно

Закон Ома для однорідної ділянки ланцюга. Опір провідників

Між падінням потенціалу - напругою U та силою струму у провіднику I існує функціональна залежність, звана вольтамперною характеристикою даного п
Електричний ланцюг, що містить у собі вузли, називається розгалуженим. Вузол - місце в ланцюзі, де сходяться три або більше провідників (рис.5.14).

З'єднання опорів
З'єднання опорів буває послідовним, паралельним та змішаним.

1) Послідовне з'єднання.

При послідовному з'єднанні струм, поточний через всі
Переміщуючи електричні заряди по замкнутому ланцюгу, джерело струму виконує роботу. Розрізняють корисну та повну роботу джерела струму.

Взаємодія провідників із струмом. Закон Ампера
Відомо, що постійний магніт впливає на провідник зі струмом (наприклад, рамку зі струмом); відомо також зворотне явище - провідник зі струмом впливає на постійний магніт (наприклад

Закон Біо-Савара-Лапласа. Принцип суперпозиції магнітних полів
Електричні заряди (струми), що рухаються, змінюють властивості навколишнього їх простору - створюють у ньому магнітне поле. Це поле проявляється в тому, що на поміщені в ньому

Контур зі струмом у магнітному полі. Магнітний момент струму
Мо багатьох випадках доводиться мати справу із замкнутими струмами, розміри яких малі в порівнянні з відстанню від них до точки спостереження. Такі струми називатимемо елементарним

Магнітне поле на осі кругового витка зі струмом
Відповідно до закону Біо-Савара-Лапласа, індукція магнітного поля, створюваного елементом струму dl на відстані r від нього є, де α – кут між елементом струму та радіус-

Момент сил, що діють на контур зі струмом у магнітному полі
Помістимо в однорідне магнітне поле з індукцією плоский прямокутний контур (рамку) зі струмом (рис.9.2).

Енергія контуру зі струмом у магнітному полі
Контур зі струмом, поміщений у магнітне поле, має запас енергії. Дійсно, щоб повернути контур зі струмом на деякий кут у напрямку, зворотному напрямку його повороту в магнітному п

Контур зі струмом у неоднорідному магнітному полі
Якщо контур зі струмом знаходиться в неоднорідному магнітному полі (рис.9.4), то на нього, крім моменту, що обертає, діє також сила, обумовлена ​​наявністю градієнта магнітного поля. Проекція цієї

Робота, що здійснюється при переміщенні контуру зі струмом у магнітному полі
Потоком вектора через будь-яку поверхню S називається інтеграл: де - проекція вектора на нормаль до поверхні S в даній точці (рис.10.1).

Рис.10.1. До
Теорема про циркуляцію магнітного поля. Магнітна напруга

Циркуляцією магнітного поля вздовж замкнутого контуру l називається інтеграл: , де - проекція вектора на напрямок дотичної лінії контуру в даній точці.
Відповідні

Магнітне поле соленоїда та тороїда
Застосуємо отримані результати знаходження напруженості магнітного поля на осі прямого довгого соленоїда і тороїда.

1) Магнітне поле на осі прямого довгого соленоїда.
Магнітне поле у ​​речовині. Гіпотеза Ампера про молекулярні струми. Вектор намагнічування

Різні речовини тією чи іншою мірою здатні до намагнічування: тобто під дією магнітного поля, в яке їх поміщають, набувати магнітного моменту. Одні речовин
Опис магнітного поля у магнетиках. Напруженість та індукція магнітного поля. Магнітна сприйнятливість та магнітна проникність речовини

Намагнічена речовина створює магнітне поле, яке накладається на зовнішнє поле (поле у ​​вакуумі). Обидва поля в сумі дають результуюче магнітне поле з індукцією, причому
Граничні умови для магнітного поля

При переході через межу розділу двох магнетиків з різними магнітними проникностями μ1 і μ2 силові лінії магнітного поля відчувають п
Магнітні моменти атомів та молекул

Атоми всіх речовин складаються з позитивно зарядженого ядра і негативно заряджених електронів, що рухаються навколо нього. Кожен електрон, що рухається по орбіті, утворює круговий струм сили, – ч
Природа діамагнетизму. Теорема Лармору

Якщо атом помістити в зовнішнє магнітне поле з індукцією (рис.12.1), то на електрон, що рухається по орбіті, діятиме обертальний момент сил, що прагне встановити магнітний момент елект
Парамагнетизм. Закон Кюрі. Теорія Ланжевена

Якщо магнітний момент атомів відмінний від нуля, то речовина виявляється парамагнітним. Зовнішнє магнітне поле прагне встановити магнітні моменти атомів вздовж того часу.
Ми вже знаємо, що на провідник із струмом, поміщений у магнітне поле, діє сила Ампера. Але струм у провіднику є спрямований рух зарядів. Звідси напрошується висновок, що сила, де

Рух зарядженої частинки в однорідному постійному електричному полі
У разі і сила Лоренца має лише електричну складову. Рівнянням руху частки у разі є: .

Розглянемо дві ситуації: а)
Рух зарядженої частки в однорідному постійному магнітному полі

У разі і сила Лоренца має лише магнітну складову. Рівнянням руху частки, записаному в декартової системі координат, у разі є: .
Практичні застосування сили Лоренца. Ефект Холла

До одного з відомих проявів сили Лоренца відноситься ефект, виявлений Холл (Hall E., 1855-1938) в 1880р.
_ _ _ _ _ _

Явище електромагнітної індукції. Закон Фарадея та правило Ленца. ЕРС індукції. Електронний механізм виникнення індукційного струму в металах
Явище електромагнітної індукції було відкрито 1831г. Майклом Фарадеєм (Faraday M., 1791-1867), який встановив, що в будь-якому замкнутому контурі, що проводить, при зміні піт

Явище самоіндукції. Індуктивність провідників
При будь-якій зміні струму у провіднику його власне магнітне поле також змінюється. Разом з ним змінюється і потік магнітної індукції, що пронизує поверхню, охоплену контуром провідника.

Перехідні процеси в електричних ланцюгах, що містять індуктивність. Екстратоки замикання та розмикання
При будь-якій зміні сили струму в будь-якому контурі в ньому виникає ЕРС самоіндукції, яка викликає появу в цьому контурі додаткових струмів, які називають екстратоками

Енергія магнітного поля. Щільність енергії
У досліді, схема якого наведена на рис.14.7, після розмикання ключа через гальванометр деякий час тече спадаючий струм. Робота цього струму дорівнює роботі сторонніх сил, роль яких виконує ЕД.

Порівняння основних теорем електростатики та магнітостатики
Досі ми вивчали статичні електричні та магнітні поля, тобто такі поля, які створюються нерухомими зарядами та постійними струмами.

Вихрове електричне поле. Перше рівняння Максвелла
Основна ідея Максвелла – це ідея про взаємоперетворюваність електричних та магнітних полів. Максвелл припустив, що не лише змінні магнітні поля є джерелами

Диференціальна форма рівнянь Максвелла
1. Застосовуючи теорему Стокса, перетворимо ліву частину першого рівняння Максвелла до виду: .

Тоді саме рівняння можна переписати як звідки
Замкнута система рівнянь Максвелла. Матеріальні рівняння

Для замикання системи рівнянь Максвелла необхідно ще вказати зв'язок між векторами, тобто конкретизувати властивості матеріального середовища, в якому розглядається електром
Наслідки з рівнянь Максвелла. Електромагнітні хвилі. Швидкість світла

Розглянемо деякі основні наслідки, які з рівнянь Максвелла, наведених у таблиці 2. Насамперед, відзначимо, що це рівняння лінійні. Звідси слідує що
Електричний коливальний контур. Формула Томсона

Електромагнітні коливання можуть виникати в ланцюзі, що містить індуктивність L та ємність C (рис.16.1). Такий ланцюг називається коливальним контуром. Порушити до
Вільні загасаючі коливання. Добротність коливального контуру

Кожен реальний коливальний контур має опір (рис.16.3). Енергія електричних коливань у такому контурі поступово витрачається на нагрівання опору, переходячи в джоулеве тепло
Вимушені електричні коливання. Метод векторних діаграм

Якщо ланцюг електричного контуру, що містить ємність, індуктивність і опір, включити джерело змінної ЕРС (рис.16.5), то в ньому, поряд з власними коливаннями, що загасають,
Резонансні явища в коливальному контурі. Резонанс напруг та резонанс струмів

Як випливає з наведених формул, при частоті змінної ЕРС ω, що дорівнює, амплітудне значення сили струму в коливальному контурі, приймає
Хвильове рівняння. Типи та характеристики хвиль

Процес поширення коливань у просторі називається хвильовим процесом чи просто хвилею. Хвилі різної природи (звукові, пружні,
Електромагнітні хвилі

З рівнянь Максвелла випливає, що якщо збудити за допомогою зарядів змінне електричне або магнітне поле, в навколишньому просторі виникне послідовність взаємних перетворень
Енергія та імпульс електромагнітної хвилі. Вектор Пойнтінг

Пружні хвилі у твердих тілах. Аналогія з електромагнітними хвилями
Закони поширення пружних хвиль у твердих тілах випливають із загальних рівнянь руху однорідного пружно деформованого середовища: , де ρ

Стоячі хвилі
При накладанні двох зустрічних хвиль з однаковою амплітудою з'являються стоячі хвилі. Виникнення стоячих хвиль має місце, наприклад, при відображенні хвиль від перешкоди. П

Ефект Доплера
При русі джерела та(або) приймача звукових хвиль щодо середовища, в якому поширюється звук, що сприймається приймачем частота ν, може виявитися

Молекулярна фізика та термодинаміка
Вступ. Предмет та завдання молекулярної фізики.

Молекулярна фізика вивчає стан та поведінку макроскопічних об'єктів при зовнішніх впливах (н
Кількість речовини

Макроскопічна система повинна містити число частинок, порівнянне з числом Авогадро, щоб її можна було розглядати в рамках статистичної фізики.
числом Авогадро називає

Газокінетичні параметри
Середня довжина вільного пробігу – середня відстань, що пробігається молекулою газу між двома послідовними зіткненнями, визначається формулою: . (4.1.7) У цій формі

Тиск ідеального газу
Тиск газу на стінку судини є результатом зіткнень із нею молекул газу. Кожна молекула при зіткненні передає стінці певний імпульс, отже, впливає на стінку з н

Дискретна випадкова величина. Поняття ймовірності
Розглянемо поняття ймовірності на найпростішому прикладі.

Нехай у коробці перемішані білі та чорні кулі, які нічим не відрізняються одна від одної, крім кольору. Для простоти буде
Розподіл молекул за швидкостями

Досвід показує, що швидкості молекул газу, який знаходиться в рівноважному стані, можуть мати різні значення - і дуже великі, і близькі до нуля. Швидкість молекул мож
Основне рівняння молекулярно-кінетичної теорії

Середня кінетична енергія поступального руху молекул дорівнює: . (4.2.15) Таким чином, абсолютна температура пропорційна середній кінетичній енергії поступ
Число ступенів свободи молекули

Барометричні формули. Розподіл Больцмана
Атмосферний тиск на висоті h обумовлено вагою шарів газу, що лежать вище. Якщо температура повітря Т та прискорення вільного падіння g не змінюються з висотою, то тиск повітря Р на висоті

Перший початок термодинаміки. Термодинамічна система. Зовнішні та внутрішні параметри. Термодинамічний процес
Слово «термодинаміка» походить від грецьких слів термос – теплота, і динамік – сила. Термодинаміка виникла як наука про рушійні сили, що виникають при теплових процесах, про закон

Рівноважний стан. Рівноважні процеси
Якщо всі параметри системи мають певні значення, що залишаються при незмінних зовнішніх умовах постійними як завгодно довго, то такий стан системи називається рівноважним, або до

Рівняння Менделєєва – Клапейрона
У стані термодинамічної рівноваги всі параметри макроскопічної системи залишаються незмінними як завгодно довго при незмінних зовнішніх умовах. Експеримент показує, що для будь-якої

Внутрішня енергія термодинамічної системи
Крім термодинамічних параметрів P,V та T термодинамічна система характеризується деякою функцією стану U, яка називається внутрішньою енергією.

Якщо пізнати
Поняття теплоємності

Згідно з першим законом термодинаміки, кількість тепла dQ, повідомлена системі, йде на зміну її внутрішньої енергії dU та роботу dA, яку система здійснює над зовнішніми т
Текст лекцій

Газові закони та основи МКТ.

Якщо газ досить розріджений (а це – звичайна справа, нам найчастіше доводиться мати справу саме з розрідженими газами), то практично будь-який розрахунок робиться за допомогою формули, що зв'язує тиск Р, обсяг V, кількість газу і температуру Т – це знамените «рівняння стану ідеального газу» P·V= ν·R·T. Як знаходити одну з цих величин, якщо задані решта, це дуже просто і зрозуміло. Але можна сформулювати завдання так, що питання буде про якусь іншу величину – наприклад, про густину газу. Отже, завдання: знайти густину азоту при температурі 300К і тиску 0,2 атм. Вирішимо її. Судячи з умови газ досить розріджений (повітря, що складається на 80% з азоту і за значно більшого тиску можна вважати розрідженим, ми їм вільно дихаємо і легко через нього проходимо), а якби це було й не так – інших формул у нас все одно ні – використовуємо цю, кохану. За умови не заданий обсяг якоїсь порції газу, поставимо його самі. Візьмемо 1 кубічний метр азоту та знайдемо кількість газу в цьому обсязі. Знаючи молярну масу азоту М= 0,028 кг/моль, знайдемо масу цієї порції – і завдання вирішено. Кількість газу ν= P·V/R·T, маса m = ν·М =М·P·V/R·T, звідси щільність ρ= m/V = М·P/R·T = 0,028·20000/( 8,3 · 300) ≈ 0,2 кг/м3. Вибраний нами обсяг так і не увійшов у відповідь, вибирали ми його для конкретності - так простіше міркувати, адже не обов'язково відразу зрозумієш, що обсяг може бути яким завгодно, а щільність вийде та сама. Втім, можна і збагнути – «взявши обсяг, скажімо, вп'ятеро більше, ми збільшимо рівно вп'ятеро кількість газу, отже, який би обсяг не взяти, щільність вийде та сама». Можна було просто переписати улюблену формулу, підставивши в неї вираз для кількості газу через масу порції газу та його молярну масу: ν = m/М, тоді відразу виражається відношення m/V = М·P/R·T, а це і є щільність . Можна було взяти моль газу і знайти об'єм, який він займає, після чого відразу знаходиться щільність, адже маса моля відома. Загалом, чим простіше завдання, тим більше рівноцінних та красивих способів її вирішувати.
Ось ще одне завдання, де питання може здатися несподіваним: знайти різницю тиску повітря на висоті 20 м та на висоті 50 м над рівнем землі. Температура 0С, тиск 1 атм. Рішення: якщо ми знайдемо щільність повітря ρ за цих умов, то різницю тиску ∆P = ρ·g·∆H. Щільність знаходимо так само, як і в попередній задачі, складність тільки в тому, що повітря - це суміш газів. Вважаючи, що він складається з 80% азоту та 20% кисню, знайдемо масу моля суміші: m= 0,8·0,028 + 0,2·0,032 ≈ 0,029 кг. Об'єм, який займає цей мол, V= R·T/P і щільність знайдеться, як відношення цих двох величин. Далі все зрозуміло, відповідь становитиме приблизно 35 Па.
Щільність газу доведеться розраховувати і при знаходженні, наприклад, підйомної сили повітряної кулі заданого об'єму, при розрахунку кількості повітря в балонах аквалангу, необхідного для дихання під водою протягом відомого часу, при розрахунку кількості ішаків, необхідних для перевезення заданої кількості парів ртуті через пустелю та у багатьох інших випадках.
А ось завдання складніше: на столі шумно вирує електричний чайник, споживана потужність становить 1000 Вт, к.п.д. нагрівача 75% (решта «іде» в навколишній простір). З носика - площа «носика» 1 см2 - вилітає струмінь пари, оцінити швидкість газу в цьому струмені. Усі необхідні дані взяти з таблиць.
Рішення. Вважатимемо, що в чайнику над водою утворюється насичена пара, тоді з носика вилітає струмінь насиченої водяної пари при +1000С. Тиск такої пари дорівнює 1 атм, легко знайти його густину. Знаючи потужність, що йде на випаровування Р = 0,75 Р0 = 750 Вт і питому теплоту пароутворення (випаровування) r = 2300 кДж / кг, знайдемо масу пари, що утворюється за час τ: m = 0,75 Р0 τ / r. Щільність ми знаємо, тоді легко знайти обсяг цієї кількості пари. Решта вже зрозуміло - представимо цей обсяг у вигляді стовпчика з площею поперечного перерізу 1 см2, довжина цього стовпчика, поділена на τ і дасть нам швидкість вильоту (така довжина вилітає за секунду). Отже, швидкість вильоту струменя з носика чайника V = m/(ρ·S·τ) = 0,75P0·τ/(r·ρ·S·τ) = 0,75P0·R·T/(r·P·M · S) = 750 · 8,3 · 373 / (2,3 · 106 · 1 · 105 · 0,018 · 1 · 10-4) ≈ 5 м/с.
(c) Зільберман А. Р.

У газах зазвичай відстань між молекулами та атомами значно більша за розміри молекул, а сили тяжіння дуже малі. Тому гази не мають власної форми та постійного обсягу. Гази легко стискаються, тому що сили відштовхування на великих відстанях також малі. Гази мають властивість необмежено розширюватися, заповнюючи весь наданий їм обсяг. Молекули газу рухаються з дуже великими швидкостями, зіштовхуються між собою, відскакують одна від одної у різні боки. Численні удари молекул об стінки судини створюють тиск газу.

Рух молекул у рідинах

У рідинах молекули як коливаються біля положення рівноваги, а й роблять перескоки з одного положення рівноваги до сусіднього. Ці перескоки відбуваються періодично. Тимчасовий відрізок між такими перескоками отримав назву середній час осілого життя(або середній час релаксації) і позначається буквою? Інакше кажучи, час релаксації – це коливань близько одного певного становища рівноваги. При кімнатній температурі цей час становить середньому 10 -11 з. Час одного коливання становить 10-12 …10-13 с.

Час осілого життя зменшується із підвищенням температури. Відстань між молекулами рідини менша за розміри молекул, частинки розташовані близько одна до одної, а міжмолекулярне тяжіння велике. Проте розташування молекул рідини не є строго впорядкованим по всьому об'єму.

Рідина, як і тверді тіла, зберігає свій обсяг, але не має власної форми. Тому вони набувають форми судини, в якій знаходяться. Рідина має таку властивість, як плинність. Завдяки цій властивості рідина не чинить опір зміні форми, мало стискається, а її фізичні властивості однакові за всіма напрямками всередині рідини (ізотропія рідин). Вперше характер молекулярного руху на рідинах встановив радянський фізик Яків Ілліч Френкель (1894 – 1952).

Рух молекул у твердих тілах

Молекули та атоми твердого тіла розташовані у певному порядку і утворюють кристалічні грати. Такі тверді речовини називають кристалічними. Атоми здійснюють коливальні рухи біля положення рівноваги, а тяжіння між ними дуже велике. Тому тверді тіла у звичайних умовах зберігають об'єм та мають власну форму.