Зачем нужен электродинамический телефон

телефон электродинамический

moving-conductor receiver

Русско-английский технический словарь.

Смотреть что такое «телефон электродинамический» в других словарях:

  • электродинамический телефон — Телефон, действие которого основано па изменении силы воздействия на подвижную индуктивную катушку, возникающей при взаимодействии магнитных потоков, создаваемых постоянным магнитом и переменным током, протекающим по обмотке катушки, жестко… …   Справочник технического переводчика

  • Электродинамический телефон — 333 . Электродинамический телефон Телефон, действие которого основано на изменении силы воздействия на подвижную индуктивную катушку, возникающей при взаимодействии магнитных потоков, создаваемых постоянным магнитом и переменным током,… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • Электродинамический телефон — 1. Телефон, действие которого основано на изменении силы воздействия на подвижную индуктивную катушку, возникающей при взаимодействии магнитных потоков, создаваемых постоянным магнитом и переменным током, протекающим по обмотке катушки, жестко… …   Телекоммуникационный словарь

  • ГОСТ 19472-88: Система автоматизированной телефонной связи общегосударственная. Термины и определения — Терминология ГОСТ 19472 88: Система автоматизированной телефонной связи общегосударственная. Термины и определения оригинал документа: Circuit group telephone network traffic capacity 68 Определения термина из разных документов: Circuit group… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • Наушники — У этого термина существуют и другие значения, см. Наушники (значения) …   Википедия

  • Звукоподводная связь —         связь, осуществляемая в водной среде посредством излучения и приёма модулированных звуковых или ультразвуковых колебаний. З. с. пользуются для двусторонней связи между судами или между судами и береговыми объектами, между надводными… …   Большая советская энциклопедия

  • Наушник — Головные телефоны Sennheiser HD280pro Наушники (встречается также дословный перевод с английского headphones головные телефоны)  устройство для персонального прослушивания речи, музыки или иных звуковых сигналов. В комплекте с микрофоном могут… …   Википедия

  • Наушники (аудиоустройство) — Головные телефоны Sennheiser HD280pro Наушники (встречается также дословный перевод с английского headphones головные телефоны)  устройство для персонального прослушивания речи, музыки или иных звуковых сигналов. В комплекте с микрофоном могут… …   Википедия

электродинамический микрофон

электродинамический микрофон


[Я.Н.Лугинский, М.С.Фези-Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо-русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.]

Тематики

  • электротехника, основные понятия

EN

  • dynamic microphone
  • moving-coil microphone

Справочник технического переводчика. – Интент.
2009-2013.

Смотреть что такое «электродинамический микрофон» в других словарях:

  • электродинамический микрофон — elektrodinaminis mikrofonas statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. dynamic microphone; electrodynamic microphone vok. elektrodinamisches Mikrophon, m rus. электродинамический микрофон, m pranc. microphone électrodynamique, m …   Automatikos terminų žodynas

  • электродинамический микрофон — elektrodinaminis mikrofonas statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. electrodynamic microphone vok. elektrodynamisches Mikrophon, n rus. электродинамический микрофон, m pranc. microphone électrodynamique, m …   Fizikos terminų žodynas

  • Электродинамический микрофон —         Микрофон, в котором для преобразования звуковых колебаний в электрические используют явление возникновения эдс индукции (см. Индукция электромагнитная) в металлическом проводнике, совершающем под действием звуковых волн Вынужденные… …   Большая советская энциклопедия

  • электродинамический микрофон телефонного аппарата — Микрофон телефонного аппарата, действие которого основано на возникновении ЭДС индукции в обмотке индуктивной катушки, перемещающейся в поле постоянного магнита при воздействии звуковых колебаний на мембрану микрофона, жестко связанную с катушкой …   Справочник технического переводчика

  • Электродинамический микрофон телефонного аппарата — 344 . Электродинамический микрофон телефонного аппарата Микрофон телефонного аппарата, действие которого основано на возникновении ЭДС индукции в обмотке индуктивной катушки, перемещающейся в поле постоянного магнита при воздействии звуковых… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • Электродинамический микрофон телефонного аппарата — 1. Микрофон телефонного аппарата, действие которого основано на возникновении ЭДС индукции в обмотке индуктивной катушки, перемещающейся в поле постоянного магнита при воздействии звуковых колебаний на мембрану микрофона, жестко связанную с… …   Телекоммуникационный словарь

  • Микрофон — (от Микро… и греч. phōnē звук)         электроакустический прибор для преобразования звуковых колебаний в электрические. Применяется в телефонии, радиовещании, телевидении, системах звукоусиления и звукозаписи. По принципу действия М.… …   Большая советская энциклопедия

  • Микрофон — В данной статье или разделе имеется список источников или внешних ссылок, но источники отдельных утверждений остаются неясными из за отсутствия сносок …   Википедия

  • МИКРОФОН — (от микро… и …фон) преобразователь звуковых колебаний в электрические. Различают М. порошковые угольные, электродинамич., электретные, электромагнитные, конденсатр.рные и пьезоэлектрические. Применяется М. в телефонии, телевидении,… …   Большой энциклопедический политехнический словарь

  • МИКРОФОН — устройство, преобразующее звуковые колебания в электрические сигналы для их усиления или передачи на расстояние. Основными его показателями являются чувствительность и рабочий диапазон частот. М. различных видов применяются в телефонных аппаратах …   Большая политехническая энциклопедия

Александр Титов

Просветленный

(47943)


6 лет назад

В векторной форме учитывается направление действия силы. В отношении r/r r в числителе и r в знаменателе — это не одно и то же. Числитель — это вектор, тогда как знаменатель — это его модуль, скаляр, число. Отношение показывает единичный вектор, коллинеарный линии, соединяющий точечные заряды. По этой линии направлена сила. Без этого отношения закон записан в скалярной форме, где в левой части стоит модуль силы (число), но не сама сила (вектор). Отношение нужно как раз для того, чтобы записать закон в векторной формы, чтобы показать направление действия силы, потому что сила — это векторная величина. В данном случае она направлена по прямой, соединяющие заряды.
Здесь записать это трудно, но в формуле в книжке r, как правило, выделено жирным шрифтом, что показывает то, что это вектор, либо над этой буквой стоит стрелка. В знаменателе r пишется обычным шрифтом и без стрелки.

Сафар ПериевЗнаток (381)

6 лет назад

Спасибо! Просто в доказательстве теоремы Гаусса используется это отношение. Пытаюсь разобрать его.

Зачем нужен электродинамический телефон

Низкочастотные электродинамические громкоговорители

Электродинамический громкоговоритель — это громкоговоритель, в котором преобразование электрического сигнала в звуковой происходит благодаря перемещению катушки с током в магнитном поле постоянного магнита (реже — электромагнита) с последующим преобразованием полученных механических колебаний в колебания окружающего воздуха при помощи диффузора.

История[править | править код]

В телефоне Белла и последующих конструкциях для преобразования электрических колебаний в акустические использовался электромагнитный капсюль. В нём мембрана из магнитомягкого материала колебалась в магнитном поле постоянного магнита и электромагнита. До конца 1920-х годов большинство громкоговорителей использовало именно этот принцип работы. Такие громкоговорители имели высокий уровень нелинейных и частотных искажений, а также потери из-за токов Фуко и гистерезиса[1].

Зачем нужен электродинамический телефон

Райс и Келлог демонстрируют динамический громкоговоритель

Первым катушку с током, движущуюся поперёк силовых линий, предложил использовать в громкоговорителе Оливер Лодж в 1898 году[2]. В 1924 году Честер У. Райс  (англ.) (рус. и Эдвард У. Келлогг  (англ.) (рус. запатентовали наиболее близкую к современной конструкцию электродинамического громкоговорителя[3].

В 20-30-х годах XX века не были известны материалы для производства постоянных магнитов достаточной мощности, поэтому в громкоговорителях тех лет в магнитной системе использовались электромагниты. Кроме основной функции — создания магнитного поля для работы громкоговорителя они также выполняли функции дросселя, ослабляя фон тока питающей сети, вызванный недостаточной фильтрацией выпрямленного напряжения в источнике питания. Также для подавления фона могла применяться специальная антифонная катушка в магнитной системе громкоговорителя. Однако наличие подобной катушки ограничивало использование таких громкоговорителей в батарейных радиоприёмниках (из-за повышенного расхода батареи), радиоточках и выносных громкоговорителях (из-за необходимости в дополнительном источнике питания). По этой причине динамический громкоговоритель не сразу вытеснил электромагнитные: к примеру, громкоговорители типа «Рекорд» в СССР производились вплоть до 1952 года. Тем не менее, в аппаратуре класса Hi-End могут использоваться громкоговорители с полевой обмоткой в дополнение к постоянному магниту.

Устройство электродинамического громкоговорителя[править | править код]

Зачем нужен электродинамический телефон

Устройство электродинамического громкоговорителя[4]

Неподвижная часть электродинамического громкоговорителя включает диффузородержатель и магнитную систему. Диффузор упруго соединяется с диффузородержателем снаружи при помощи подвеса, а изнутри — с помощью центрирующей шайбы. К диффузору жёстко прикреплена звуковая катушка, которая может свободно перемещаться в магнитном зазоре, не касаясь стенок. Отверстие в центральной части диффузора накрывается защитным колпачком.

Подвес[править | править код]

Гофрированный гибкий подвес (краевой гофр, «воротник») должен обеспечивать сравнительно низкую резонансную частоту (то есть иметь высокую гибкость); плоскопараллельный характер движения (то есть отсутствие крутильных и других видов колебаний) подвижной системы в обе стороны от положения равновесия и эффективное поглощение энергии резонансных колебаний подвижной системы. Кроме того подвес должен сохранять свою форму и свойства во времени и под воздействием климатических факторов внешней среды (температуры, влажности и др.). С точки зрения конфигурации (формы профиля), значительно влияющей на все указанные свойства, наибольшее распространение имеют полутороидальные, sin-образные, S-образные подвесы и др. В качестве материалов для подвесов низкочастотных головок применяют натуральные виды резины, пенополиуретан, прорезиненные ткани, натуральные и синтетические ткани со специальными демпфирующими покрытиями.

Диффузор[править | править код]

Диффузор — основной излучающий элемент громкоговорителя, который должен обеспечивать линейную АЧХ в заданном диапазоне частот. В идеале диффузор должен работать как поршень, совершая возвратно-поступательные движения передавать колебания звуковой катушки окружающему воздуху. Однако по мере повышения частоты в нём появляются изгибающие усилия, что приводит к появлению стоячих волн, а значит — пиков и провалов резонанса на АЧХ громкоговорителя, и к искажениям звука. Для того, чтобы снизить влияние этих эффектов, стараются увеличить жёсткость диффузора, одновременно используя материалы с меньшей плотностью. В современных конструкциях в среднем для 8—12-дюймовых низкочастотных динамиков рабочий диапазон простирается до 1 кГц, 5—7″ среднечастотных — до 3 кГц, высокочастотных — до 20 кГц.

Диффузоры по типу материала бывают:

  • жёсткие (керамические, алюминиевые) обеспечивают наименьший уровень искажений, за счет меньшего изгиба поверхности диффузора, но при этом у них слишком большая добротность, а значит — ярко выраженный пик резонанса. Задача производителя — сдвинуть этот пик за пределы рабочих частот. В то же время эти динамики занимают верхние ценовые позиции;
  • полужёсткие (из стеклоткани или кевлара со связующей полимеризованной и запеченной смолой, «сэндвичи») — компромиссный вариант между мягкими и жёсткими. Дают больше искажений, но имеют более низкий выброс резонанса, и как правило на более низких частотах;
  • мягкие диффузоры (полипропиленовые, полиметилпентеновые) обычно имеют ровную АЧХ за счёт поглощения звуковых волн материалом диффузора, и мягкий приятный звук почти во всем диапазоне, но имеют плохие импульсные параметры (отсутствие четкости). Кроме того, мягкий диффузор может крепиться к диффузородержателю без подвеса;
  • бумажные диффузоры стоят особняком, так как дают очень характерный окрас звучания, для устранения которого в бумагу добавляют различные синтетические и натуральные волокна, покрывают диффузор лаком и т. д. Бумажные диффузоры более просты в производстве и позволяют в некоторых случаях делать диффузор, подвес и колпачок из одного материала.

По форме диффузоры могут быть:

  • купольные, обычно применяются в ВЧ-динамиках;
  • конусные — распространены более широко благодаря большей универсальности. Почти не применяются лишь в ВЧ-динамиках из-за направленности излучения. Существует несколько видов профилей конусных диффузоров:
    • линейные являются максимально жесткими, но с максимальным значением резонанса, когда продольная волна сжатия материала от катушки резонирует с поперечной волной колебания самой оболочки;
    • сегмент окружности позволяет сгладить резонанс;
    • экспонента позволяет сгладить резонанс более эффективно.
На практике применяются комбинации всех трех типов с целью сместить резонанс в область высоких частот либо распределить его всплеск на более широкий диапазон уменьшив амплитуду.
  • плоские диффузоры применяются редко, в основном в НЧ-динамиках, из-за очень высоких интермодуляционых искажений.

Реже применяются диффузоры более сложной формы, например гофрированные, сочетающие в одной детали диффузор и сразу несколько подвесов — такое решение применяется для малогабаритных широкополосных динамиков с целью уменьшить интермодуляционные искажения и расширить диапазон воспроизводимых частот.

Также от формы образующей и жесткости материала зависят другие важные резонансы системы диффузор-подвес. Все мягкие диффузоры имеют характерный провал и затем всплеск на АЧХ, когда колебания выходят за пределы диффузора и в работу вступает подвес.

Также нужно учитывать, что если в бесконечной плоскости АЧХ динамика будет ровной, то в плоскости шириной 200 мм на АЧХ появится подъём в области 700—900 Гц, поэтому у диффузоров, которые дают в этой области провал, в корпусе АЧХ будет ровная, и не понадобится дополнительных корректирующих цепей, и некоторые производители это учитывают.

Колпачок[править | править код]

Пылезащитный колпачок — сферическая оболочка, которая, выполняя функцию защиты рабочего зазора магнитной цепи от попадания пыли, является также окружным ребром жёсткости. Кроме того, колпачок является излучающим элементом, вносящим свой вклад в формирование АЧХ в области средних и высоких частот. Для обеспечения конструктивной жёсткости колпачки изготавливают, как правило, куполообразной формы с различными радиусами кривизны. В качестве материала используют композиции целлюлозы, синтетические плёнки, ткани с пропитками. В мощных низкочастотных громкоговорителях иногда используют колпачки из металла, что позволяет использовать их как дополнительный элемент отвода тепла от звуковой катушки. Но у конструкций с колпачками в пространстве между колпаком и катушкой возникают высокодобротные резонансы, поэтому некоторые производители вместо колпаков ставят фазовыравнивающие «пули», которые не вносят своих искажений.

Центрирующая шайба[править | править код]

Между диффузором и корпусом динамика устанавливается специальная шайба, которая должна обеспечивать стабильность резонансной частоты низкочастотных громкоговорителей в условиях динамических и температурных нагрузок, линейность упругих характеристик при больших смещениях подвижной системы, предотвращать смещения звуковой катушки в радиальном направлении и «провисание» подвижной системы, а также защищать магнитный зазор от пыли. Обычно в низкочастотных громкоговорителях используются центрирующие шайбы с синусоидальной гофрировкой (число гофр варьируется от 5—7 до 9—11), плоские или «мостиковые». Однако в некоторых моделях встречаются шайбы более сложных конфигураций (например, тангенциальные), обеспечивающие, по мнению применяющих их фирм, большую линейность упругих характеристик, стабильность формы и т. п. Изначально центрирующая шайба имела совершенно иную конструкцию: она прикреплялась к керну магнитной системы и внутренней части звуковой катушки. Такая шайба имела характерный внешний вид, из-за которого получила название «паук», которое сохранилось в некоторых языках несмотря на то, что современные центрирующие шайбы имеют совсем другую конструкцию.

В качестве материалов для шайб применяют натуральные арамидные ткани (типа миткаля, бязи и т. п.), пропитанные бакелитовым лаком, синтетические ткани на основе полиамидов, полиэстера, нейлона и др. В некоторых низкочастотных громкоговорителях применяются шайбы, в материал которых вплетаются металлические (алюминиевые, медные) нити, которые по заявлениям производителей улучшают отвод тепла от звуковой катушки.

Звуковая катушка и магнитная система[править | править код]

Зачем нужен электродинамический телефон

Два варианта исполнения магнитной системы: с кольцевым (слева) и стержневым (справа) магнитом.

Звуковая катушка — катушка с проводом, которая находится в зазоре магнитной цепи и обеспечивает совместно с магнитной системой динамика преобразование электрической энергии в механическую. Магнитная система динамика обычно состоит из кольцевого магнита и керна, в зазоре между которыми движется звуковая катушка, не касаясь стенок. Большое значение имеет равномерность магнитного поля в пределах хода катушки, для чего особым образом формируются полюса магнитов, а на керн надевается медный колпачок. Для уменьшения массы катушки (что особенно важно в ВЧ-динамиках) производители иногда применяют алюминиевый провод, в том числе с медным покрытием. Электрический ток к катушке подводится с помощью гибких проводов, представляющих собой намотанную на синтетическую нить проволоку. Провода часто закрепляют на диффузоре, чтобы они при работе не прикасались к другим частям динамика. Противоположные концы проводов подключены к клеммной колодке, расположенной на основании динамика (к который припаиваются проводники электросхемы устройства, в котором установлен динамик). Обычно клеммы помечены знаками «+» и «-», что позволяет выполнить правильную фазировку (синфазное включение) головок, входящих в состав акустической системы. Диффузоры головок, включённых синфазно, смещаются в каждый момент времени в одну сторону (внутрь или наружу), что можно визуально проконтролировать путём кратковременной подачи на головки небольшого постоянного напряжения.

Принцип работы[править | править код]

При подаче электрического сигнала звуковой частоты катушка производит вынужденные колебания в поле постоянного магнита под действием силы Ампера перпендикулярно силовым линиям магнитного поля, увлекая диффузор и через неё создавая волны разрежения и сжатия в воздухе. Связка «диффузор-катушка» колеблется с частотой подаваемого тока. При малой толщине магнитопроводов, образующих зазор, действительно работает только малая часть катушки, приблизительно равная толщине магнитопроводов зазора. Выходящие за пределы зазора части катушки почти не работают, у таких динамиков очень низкий коэффициент полезного действия. Силу, действующую на катушку, можно вычислить, применив закон Ампера

,

где  — индукция магнитного поля в зазоре,  — ток проходящий через катушку,  — часть длины провода катушки, находящаяся в зазоре магнитопроводов.

,

где  — число витков катушки, находящихся в зазоре,  — диаметр катушки.

,

где  — толщина магнитопроводов, образующих зазор,  — диаметр провода катушки.

Для повышения коэффициента полезного действия динамика необходимо увеличивать толщину магнитопроводов, образующих зазор, при этом пропорционально увеличению зазора уменьшается магнитная индукция в зазоре , но увеличивается относительная рабочая часть катушки, то есть относительная рабочая часть длины провода катушки до некоторой величины, после которой относительная рабочая часть длины провода катушки начинает уменьшаться. При изменении амплитуды электрического сигнала звуковой частоты также изменяется положение диффузора. Так как электрический сигнал звуковой частоты, подаваемый на катушку, имеет частоту в пределах слышимости человеческого уха (16—20 000 Гц), то и диффузор колеблется относительно постоянного магнита с такой же частотой.

Реальная частота колебаний диффузора большинства динамических головок и прилегающих слоёв воздуха лежит в пределах примерно 300—12 000 Гц, причём чем меньше и проще громкоговоритель, тем меньше этот частотный диапазон и тем менее линейна его амплитудно-частотная характеристика. На частотах за пределами этого диапазона излучаемая мощность незначительна. Для воспроизведения наиболее низких частот (примерно 16—250 Гц) небольшие по размерам динамические головки вовсе непригодны.

Колеблющийся диффузор создаёт в воздухе звуковые волны, воспринимаемые ухом человека. Таким образом, с помощью динамической головки электрический сигнал звукового диапазона частот с усилителя преобразуется в звук.

При воспроизведении наиболее низких частот из частотного диапазона, воспроизводимого динамиком, работает вся поверхность диффузора, а при воспроизведении высших частот из частотного диапазона — только центральная его часть, что располагается над катушкой. Поэтому в широкополосных динамиках часто в центре устраивается металлическая, полимерная или бумажная накладка — купол в целях улучшения воспроизведения высоких частот.

Технические характеристики динамической головки[править | править код]

При определении мощностных параметров головки следует учитывать, что в СССР в разное время они выражались по-разному — до 1985 года по ГОСТ 9010, позднее по ОСТ 4.383.001, требования которого ближе к международным нормам.

Основными техническими характеристиками динамической головки являются следующие.

  • Тип динамической головки — полно-диапазонная (широкополосная — ГДШ, головка динамическая широкополосная), низкочастотная (ГДН), среднечастотная (ГДС), высокочастотная (ГДВ).
  • Номинальный диаметр — как правило, внешний диаметр диффузородержателя (рамы). Реже — диаметр подвеса диффузора либо расстояние между противоположными крепёжными отверстиями. Для компрессионных драйверов — диаметр горла рупора.
  • Мощность — может быть указано несколько значений мощности:
    • Мощность по DIN 45500 — мощность (синусоидальная или музыкальная), при которой искажения сигнала не превышают 1%. В СССР существовало сходное понятие номинальной мощности, для которой, однако, не было установлено стандартного уровня искажений;
    • Предельная, RMS (Rated Maxmum Sinusoidal) — подводимая синусоидальная мощность, которую выдерживает головка в течение часа без разрушения. Головка может быть разрушена и гораздо меньшей мощностью, если динамик нагружается сверх своих механических возможностей на очень низких частотах (например, электронная музыка с большим количеством баса или органная музыка), также разрушение может быть вызвано перегрузкой («клипированием») усилителя мощности. В СССР использовался схожий параметр — паспортная мощность, однако измерялась она на шумовом сигнале в течение 100 часов;
    • Пиковая (краткосрочная) мощность (PMPO) — мощность, которую может выдержать громкоговоритель в течение короткого времени. В СССР это время нормировалось 1 секундой, в то время как в настоящее время этот параметр не нормируется. Может быть в десятки раз больше номинальной мощности. В 90-е годы многие производители электроники нижнего ценового уровня в Китае наносили это значение мощности на продукцию, однако для конечного потребителя эта мощность не имеет смысла.
  • Импеданс (номинальное сопротивление) — как правило, динамические головки имеют импеданс 2, 4, 8 или 16 Ом. Динамические головки наушников более высокоомные (32 Ом и более). Чем выше импеданс головки, тем бо́льшее напряжение звуковой частоты требуется подводить к головке для достижения номинальной мощности. Поэтому высокоимпедансные головки могут не развивать максимальную мощность при работе от УМЗЧ, имеющего недостаточно высокое напряжение питания (портативная техника с низковольтным питанием), а низкоимпедансные — создадут перегрузку (усилителя и самих себя), если подключены к усилителю с большим выходным напряжением, предназначенным для высокоимпедансных головок.
  • Частотная характеристика — измеренная, либо заявленная выходная характеристика на заданном диапазоне частот при входном сигнале постоянной амплитуды на всём заданном диапазоне. Как правило, указывается предел отклонений характеристики, например, «± 3 дБ».
  • Параметры Тиля — Смолла — набор электроакустических параметров, характеризующих головку как колебательную систему.
  • Чувствительность — уровень звукового давления, производимый динамической головкой при подаче сигнала мощностью 1 Вт, измеренное на расстоянии 1 м от головки. Более чувствительные динамические головки создают требуемое звуковое давление (громкость звука) при меньшей мощности сигнала, что позволяет использовать менее мощный УМЗЧ.
  • Максимальный уровень звукового давления — максимальное давление, которое может развить головка без своего повреждения либо без превышения заданного уровня искажений. Зависит во многом от чувствительности головки и её мощности. Данный параметр приводится, как правило, как измеренный на произвольном (по усмотрению производителя) диапазоне частот и типе сигнала.

Применение[править | править код]

Для высококачественного воспроизведения сигнала громкоговорителю требуется воспроизводить сигнал в широком диапазоне частот с низким уровнем искажений (нелинейных, интермодуляционных, частотных и т.д.), в широком динамическом диапазоне и с максимально возможным КПД. Все эти требования невозможно учесть в конструкции простой динамической головки. Кроме того, из-за явления акустического короткого замыкания невозможно создать открытую динамическую головку, удовлетворительно работающую на средних и низких частотах. Для расширения диапазона частот может применяться диффузор сложной формы (гофрированный, с дополнительным конусом и т.д.). Однако для высококачественного воспроизведения звука используются сложные акустические системы, состоящие из нескольких более узкополосных головок, а также включающие в себя средства акустического оформления для повышения КПД и создания требуемых характеристик громкоговорителя (диаграммы направленности, АЧХ и т.д).

Устройство электродинамической головки благодаря свойству обратимости идентично по принципу действия устройству динамического микрофона, и, таким образом, эти устройства могут быть взаимозаменяемыми. Например, во многих конструкциях переговорных устройств, домофонов, и даже в подслушивающих устройствах, некогда монтировавшихся спецслужбами в приёмники проводного радиовещания, в качестве приёмника звука — микрофона могли использоваться динамические головки.

Примечания[править | править код]

  1. В.Г. Лукачер. Системы громкоговорителей // Радиофронт. — 1936. — № 5 (март).
  2. Steven E. Schoenherr. Loudspeaker History (англ.). Audio Engineering Society (2001). Дата обращения: 6 мая 2016.
  3. Steven E. Schoenherr. Rice-Kellogg (англ.). Audio Engineering Society (2001). Дата обращения: 6 мая 2016.
  4. Р.М. Терещук, К.М. Терещук, С.А. Седов. Полупроводниковые приёмно-усилительные устройства / А.Е. Степанов. — Киев: Наукова думка, 1982. — С. 91. — 672 с. — 330 000 экз.

Литература[править | править код]

  • Электродинамический громкоговоритель — статья из Большой советской энциклопедии. 
  • Павловская В. И., Качерович А. Н., Лукьянов А. П. Акустика и электроакустическая аппаратура. 2-е изд. — М.: Искусство, 1986
  • Акустика. Справочник. Под ред. М. А. Сапожкова. — М.: Радио и связь, 1989.
  • Корольков В. Г., Сапожков М. А. Справочник по акустике. Под общ. ред. М. А. Сапожкова. — М.: Радио и связь, 1979.
  • Алдошина И. А. Электродинамические громкоговорители. — М.: Радио и связь, 1989.
  • Алдошина И. А., Войшвилло А. Г. Высококачественные акустические системы и излучатели. — М.: Радио и связь, 1985.
  • Иофе В. К., Лизунков М. В. Бытовые акустические системы. — М.: Радио и связь, 1984.
  • Виноградова Э. Л. Конструирование громкоговорителей со сглаженными частотными характеристиками. — М.: Энергия, 1978.
  • Эфрусси М. М. Громкоговорители и их применение. — М.: Энергия, 1971.
  • В. В. Фурдуев. Электроакустика. — М.; Л.: тип. «Печат. двор», 1948. — С. 175-242. — 515 с. — (Физ.-матем. б-ка инженера). — 6000 экз. — ISBN 9785458387644.

Нормативно-техническая документация[править | править код]

  • ГОСТ 16122-87. Громкоговорители. Методы измерения электроакустических параметров.
  • ГОСТ 23262-88. Системы акустические бытовые. Общие технические условия.
  • ГОСТ 27418-87. Аппаратура радиоэлектронная бытовая. Термины и определения.
  • ГОСТ 9010-84. Головки громкоговорителей динамические прямого излучения. Общие технические условия.
  • ОСТ 4.383.001-85. Головки громкоговорителей динамические. Общие технические условия.

Электроны в антенне радиоприемника совершают чрезвычайно сложное движение, «отзываясь» на десятки и сотни радио- и телепередач, а также на тысячи разговоров мобильных телефонов.

Из этой невообразимой смеси колебаний необходимо отобрать колебания с частотой интересующей станции. Для этого в радиоприемнике также используется колебательный контур. Вследствие явления резонанса в нем «раскачиваются» только колебания с частотой, близкой частоте его собственных колебаний — а она, как вы уже знаете, определяется индуктивностью катушки и электроемкостью конденсатора в данном контуре.

Переключая диапазоны и поворачивая ручку настройки приемника, вы изменяете индуктивность катушки и электроемкость конденсатора в колебательном контуре, а следовательно, и частоту его собственных колебаний. Так и происходит «настройка» на нужную станцию.


Электродинамика.
2014

В векторной форме учитывается направление действия силы. В отношении r/r r в числителе и r в знаменателе — это не одно и то же. Числитель — это вектор, тогда как знаменатель — это его модуль, скаляр, число. Отношение показывает единичный вектор, коллинеарный линии, соединяющий точечные заряды. По этой линии направлена сила. Без этого отношения закон записан в скалярной форме, где в левой части стоит модуль силы (число) , но не сама сила (вектор) . Отношение нужно как раз для того, чтобы записать закон в векторной формы, чтобы показать направление действия силы, потому что сила — это векторная величина. В данном случае она направлена по прямой, соединяющие заряды.
Здесь записать это трудно, но в формуле в книжке r, как правило, выделено жирным шрифтом, что показывает то, что это вектор, либо над этой буквой стоит стрелка. В знаменателе r пишется обычным шрифтом и без стрелки.



6 годов назад


от
MaudeLeitch


Сегодня мы начинаем
изучение нового раздела, который называется электродинамикой. Электродинамика
— это наука о свойствах и закономерностях поведения электромагнитного поля,
посредством которого происходит взаимодействие электрически заряженных частиц и
тел.

Напомним, что
электромагнитное взаимодействие является одним из четырех типов фундаментальных
взаимодействий.

Именно электромагнитные
взаимодействия имеют наиболее разнообразные проявления. Электромагнитные
явления позволяют видеть все, что вы видите вокруг себя, поскольку свет
является одной из форм электромагнитного поля, а без света нельзя было бы
что-либо увидеть.

Открытия в области
электродинамики кардинально изменили жизнь человечества. Утюг, стиральная
машина, мобильный телефон, компьютер, телевизор — это всего лишь несколько
примеров среди сотен других, которые позволяют понять, насколько большую роль
электромагнитные явления играют в жизни человека.

Изучая молекулярную
физику, мы говорили о том, что все тела состоят из молекул, которые, в свою
очередь, состоят из атомов. Атомы электрически нейтральны, но включают в себя
заряженные частицы, которые называются электронами и протонами. Из курса физики
восьмого класса вы знаете, что протон и электрон обладают зарядами, равными по
модулю, но электрон — это отрицательно заряженная частица, а протон —
положительно заряженная частица.

Электроны могут
отрываться от атомов. Если атом теряет электрон, то он становится
положительным ионом, а атом, который приобретает электрон, становится
отрицательным ионом.

Напомним еще раз, что электрический
заряд — это физическая величина, характеризующая силу взаимодействия заряженных
тел.

Заметим, что тела
становятся заряженными только из-за перераспределения зарядов. Это плавно
подводит нас к закону сохранения электрического заряда, о котором мы поговорим
чуть позже. Напомним также, что существуют два рода зарядов: положительный и
отрицательный
. Существует также, такое понятие как элементарный заряд. Это
наименьший заряд в природе, то есть заряд электрона. Именно факт существования
наименьшего электрического заряда позволил понять, что электризация тел есть ни
что иное, как перераспределение электрических зарядов.

В выдвижении гипотез о
природе электрического поля принимал участие небезызвестный президент США Бенджамин
Франклин, который выдвинул унитарную теорию электричества. Он предположил, что
электричество — это некая невесомая жидкость, способная перетекать из одного
тела в другое. Электризацию тел Франклин объяснял тем, что в этой жидкости
иногда был избыток электрического флюида, а иногда — недостаток. Так появилось
понятие отрицательных и положительных зарядов. Как мы понимаем сейчас, под
этими флюидами следует понимать электроны, о которых Франклин не знал.

Позднее, Шарль Дюфе и Роберт
Симмер, проводя свои опыты, предположили, что существует два вида
электричества, которые при соприкосновении нейтрализуют друг друга. Опять же,
сейчас мы понимаем, что тело просто становилось электрически нейтральным,
получив одинаковое количество положительных и отрицательных частиц.

В итоге, Андре Ампер,
представляя свой труд в Парижской академии наук, решил принять одно из
направлений токов за основное: «Так как мне
пришлось бы постоянно говорить о двух противоположных направлениях, по которым
текут оба электричества, то, во избежание излишних повторений, после слов «направление
электрического тока», я буду всякий раз подразумевать направление положительного
электричества
».

Конечно,
в наше время не существует понятия положительного электричества, — есть только
положительные заряды или полюса источника. Однако, Ампер внес большой вклад в
изучение электрических явлений, и в его честь была названа единица силы
электрического тока.

В
результате подобных исследований, было выяснено, что одноименные заряды
отталкиваются, а разноименные заряды притягиваются.
Также был открыт очень
важный закон, который называется законом сохранения электрического заряда.
Он гласит, что в изолированной системе алгебраическая сумма зарядов всех
частиц сохраняется:

Под
изолированной системой подразумевается система, в которую не приходят заряды
извне и которую заряды не покидают.

Если
число заряженных частиц остается постоянным, то справедливость закона
сохранения электрического заряда не вызывает сомнений. Однако, следует
отметить, что частицы могут превращаться друг в друга посредством слабого
взаимодействия. Тем не менее, было установлено, что частицы рождаются только
парами с зарядами равными по модулю и противоположными по знаку
. Или же,
напротив, заряженные частицы исчезают тоже только парами с зарядами равными
по модулю и противоположными по знаку.
В этом случае, они превращаются в
две электрически нейтральных частицы.

Работа добавлена на сайт samzan.ru: 2015-07-05

Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой — мы готовы помочь.

Предоплата всего

от 25%

Подписываем

договор

БИЛЕТ №1

3. Текст по разделу «Электродинамика», содержащий информацию об использовании различных электрических устройств. Задание на определение условий безопасного использования электрических устройств

Короткое замыкание. Плавкие предохранители

Любое электрическое устройство рассчитывают на определенную силу тока. Во время эксплуатации прибора, если произойдет увеличение силы тока больше допустимого значения, может возникнуть короткое замыкание. Возрастание силы тока в цепи может произойти при соединении оголенных проводов, при ремонте электрических цепей под током. В любом случае короткое замыкание возникает тогда, когда соединяются концы участков цепи проводником, сопротивление которого мало по сравнению с сопротивлением самого участка цепи. При коротком замыкании резко возрастает сила тока в электрической цепи, что может стать причиной пожара. Чтобы этого не случилось, применяют плавкие, предохранители. Плавкие предохранители при возникновении короткого замыкания отключают электрическую цепь.

Главная часть предохранителя -свинцовая проволока, находящаяся в фарфоровой пробке. В зависимости от толщины проволоки, она выдерживает ту или иную силу тока, например 10 А. Если сила тока превысит допустимое значение, проволока в пробке расплавится, и электрическая цепь разомкнётся. Если перегоревшую проволоку заменить, то плавкий предохранитель можно использовать снова.

Ответьты на вопросы к тексту:

1 . Почему в плавких предохранителях применяют именно свинцовую проволоку?

  1.  Где в квартире устанавливают предохранители? В распределительном щите  перед квартирой.
  2.  Имеют ли автономные электрические устройства, например телевизоры, предохранители? Да.

Существуют ли другие конструкции предохранителей? Существуют. По своей конструкции предохранители могут быть резьбового типа (пробочные) или трубчатые.

Для нормальных предохранителей, кроме пробок с плавкими вставками выпускаются пробочные автоматы, которые ввертываются в то же основание вместо пробок. При перегрузке и коротких замыканиях в линии автомат отключает линию своими контактами. Цепь восстанавливается нажатием на кнопку . Другая кнопка служит, для отключения цепи (вместо выключателя).

Литература:

СПО: Дмитриева В.Ф. Физика: Учебник для студ. образоват. учреждений сред. проф. образования. – М.: Издат.  центр «Академия», 2010. – 448 с. Глава 10, п.10.4

НПО: Касьянов В.А. Физика. 11 кл.: Учебник для общеобразовательных учебных заведений. – М., 2003. Глава 1, §6

БИЛЕТ   2

3. Текст по разделу «Электродинамика», содержащий описание опыта. Задания на определение (или формулировку) гипотезы опыта, условий его проведения и выводов

            Из истории открытия электромагнитных явлений

Очень внимательно слушает на заседании Французской академии наук выступление её ученого секретаря Франсуа Араго об опытах Эрстеда выдающийся математик Андре Мари Ампер. У него рождается проницательная мысль: если проводник тока всегда окружен магнитными силами, то «электрический конфликт» должен выступать не только между проводом и магнитной стрелкой, но и между двумя проводами, по которым течет ток. За семь дней Ампер конструирует оригинальный электрический прибор и уже на следующем заседании демонстрирует присутствующим взаимодействие двух проводников с током! Если в обоих проводниках электрические токи текут параллельно друг другу в одном направлении, то они притягиваются, эти же проводники отталкиваются, когда токи в них проходят во взаимно противоположных направлениях. Ампер продолжает свои опыты. Свернув проводники в виде двух спиралей, получивших название «соленоиды», он доказывает, что соленоиды, установленные рядом, при пропускании через них тока ведут себя, подобно двум магнитам.

Идеи Ампера были столь новы, что многие члены Французской академии не поняли их революционного научного смысла. «Что же, собственно, нового в том, что вы нам сообщили? — спросил один из них. — Само собой ясно, что если два тока оказывают действие на магнитную стрелку, то они оказывают действие и друг на друга?» За Ампера его оппоненту мгновенно ответил Араго. Он вынул из кармана два ключа и сказал: «Вот каждый из них тоже оказывает действие на магнитную стрелку, однако же они никак не действуют друг на друга…»

Вопросы и задания

1.Какую гипотезу пытался проверить Ампер своими опытами? Что надо понимать под словами «электрический конфликт»?

Если проводник тока всегда окружен магнитными силами, то «электрический конфликт» должен выступать не только между проводом и магнитной стрелкой, но и между двумя проводами, по которым течет ток. «электрический конфликт»-взаимодействие

2.Играет ли роль в проверке взаимодействия между проводниками с током расстояние между ними?

Да, т.к. сила убывает с ростом расстояния.

3.Как  ведут себя два проводника с током, установленные рядом?

В тексте:соленоиды, установленные рядом, при пропускании через них тока ведут себя, подобно двум магнитам.

Билет №3

3. Текст по разделу  «Молекулярная физика» с описанием различных физических явлений или процессов

Ледяная магия

Между внешним давлением и точкой замерзания (плавления) воды наблюдается интересная зависимость. С повышением давления до 2200 атмосфер она падает: с увеличением давления на каждую атмосферу температура плавления понижается на 0,0075 °С. При дальнейшем увеличении давления точка замерзания воды начинает расти: при давлении 3530 атмосфер вода замерзает при –17 °С, при 6380 атмосферах – при 0 °С, а при 20670 атмосферах – при 76 °С. В последнем случае будет наблюдаться горячий лед.

При давлении в 1 атмосферу объем воды при замерзании резко возрастает примерно на 11%. В замкнутом пространстве такой процесс приводит к возникновению громадного избыточного давления. Вода, замерзая, разрывает горные породы, дробит многотонные глыбы.

В 1872 г. англичанин Боттомли впервые экспериментально обнаружил явление режеляции льда. Проволоку с подвешенным на ней грузом помещают на кусок льда. Проволока постепенно разрезает лед, имеющий температуру 0 °С, однако после прохождения проволоки разрез затягивается льдом, и в результате кусок льда остается целым.

Долгое время думали, что лед под лезвиями коньков тает потому, что испытывает сильное давление, температура плавления льда понижается и лед плавится. Однако расчеты показывают, что человек массой 60 кг, стоя на коньках, оказывает на лед давление примерно в 15 атм. Это означает, что под коньками температура плавления льда уменьшается только на 0,11 °С. Такого повышения температуры явно недостаточно для того, чтобы лед стал плавиться под давлением коньков при катании, например, при –10 °С.

Ответьте на вопросы к тексту и выполните задания:

Билет №3

Как зависит температура плавления льда от внешнего давления?

В тексте:С повышением давления до 2200 атмосфер она падает

Приведите два примера, которые иллюстрируют возникновение избыточного давления при замерзании воды.

Лед разрывает стеклянную бутылку в морозилке. В тексте:Вода, замерзая, разрывает горные породы, дробит многотонные глыбы.

При протекании какого процесса может выделяться теплота, которая идет на плавление льда при катании на коньках?

Трение.

БИЛЕТ № 4

Молнии

Наблюдали ли вы молнию? Красивое и небезопасное явление природы? Уже в середине XIII в. ученые обратили внимание на внешнее сходство молнии и электрической искры. Высказывалось предположение, что молния ч-это электрическая искра. Когда же она возникает? Соберем установку: к двум шарикам, закрепленным на изолирующих штативах и находящимися на некотором расстоянии друг от друга, подключим батарею конденсаторов (рис. 4.6). Начнем заряжать конденсаторы от электрической машины.

По мере заряжения конденсаторов увеличивается разность потенциалов между электродами, а следовательно, будет увеличиваться напряженность поля в газе. Пока напряженность поля невелика, между шариками нельзя заметить никаких изменений. Однако при достаточной напряженности поля (30 000 В/см) между электродами появляется электрическая искра, имеющая вид ярко светящегося извилистого канала, соединяющего оба электрода. Газ вблизи искры нагревается до высокой температуры и расширяется, отчего возникают звуковые волны, и мы слышим характерный треск.

Опыты с атмосферным электричеством, проводимые MB. Ломоносовым и Франклином независимо друг от друга, доказали, что грозовые облака несут в себе большие электрические заряды и что молния — это гигантская искра, ничем (кроме размеров) не отличающаяся от искры между шариками.

Ответьте на вопросы к тексту:

1.Зачем в описанном опыте применяли батарею конденсаторов?

Для увеличения напряженности поля в газе.

К какому виду разрядов можно отнести молнию?

Искровой разряд.

Когда между облаками проскакивает молния? 

При достаточной напряженности поля

Может ли возникнуть молния между облаками и Землей? Объясните.

Грозовые облака несут в себе большие электрические заряды

Билет №5

Текст по теме «Ядерная физика», содержащий информацию о влиянии радиации на живые организмы или воздействии ядерной энергетики на окружающую среду. Задания на понимание основных принципов радиационной безопасности

              Радиоактивные отходы: современные проблемы и один из проектов их    решения

Ядерная энергетика, широко используемая в последние десятилетия, оставляет много радиоактивных отходов: в основном, это отработанное ядерное топливо реакторов АЭС и подводных лодок, а также надводных кораблей Военно-морского флота. Эти отходы накапливаются и представляют чрезвычайную радиационную опасность для обширных районов России и сопредельных стран. Что делать с этими отходами?

Несколько отечественных физико-технических институтов разработали проект их захоронения, в основу которого положен подземный ядерный взрыв. Предлагается осуществить его на острове Новая Земля, в зоне вечной мерзлоты, на глубине 600 м. Там, на бывшем атомном полигоне, имеются заброшенные  выработанные шахты и штольни; их-то и можно специально подготовить и разместить в них отработанные твэлы с АЭС, реакторы лодок, отходы ядерных предприятий, загрязненные конструкции. Пространство между опасным «мусором» планируется заполнить материалом, способным резко снизить излучение. После ядерного взрыва в штольне должно образоваться стеклообразное вещество, которое явится хорошим барьером для ядерных излучений. В результате одного такого взрыва может быть превращено в стекловидную массу до 100 т радиоактивных отходов.

Вопросы и задания

Знали ли вы, что в нашей стране накопилось много радиоактивного «мусора» и что он теперь — реальная и грозная опасность для нашей жизни и здоровья? Откуда берется этот «мусор»?

это отработанное ядерное топливо реакторов АЭС и подводных лодок, а также надводных кораблей Военно-морского флота.

Какие могут быть экологические последствия, если эту проблему не решить?

Эти отходы накапливаются и представляют чрезвычайную радиационную опасность для обширных районов России и сопредельных стран

Как вы думаете: какой метод захоронения отходов дороже — метод стеклования взрывом или традиционный, требующий сооружения бетонных могильников? Почему?

Традиционный метод дороже: для его осуществления требуется возвести помимо могильников комплекс обслуживающих предприятий и поддерживать постоянные параметры   захоронений — давление, температуру, влажность.

Можно ли, с вашей точки зрения, «совместить» предлагаемый проект захоронения отходов с помощью подземных ядерных взрывов и Договор о всеобщем запрещении ядерных испытаний, который подписан Россией и за бессрочное продление которого выступает наша страна?

Можно, т.к. захоронение это не испытания.

Билет №6.

3. Текст по разделу «Молекулярная физика», содержащий описание опыта. Задание на формулировку гипотезы опыта, условий его проведения и выводов

Огонь из «ничего»

Возьмем толстостенный сосуд, сделанный из оргстекла (рис.). Сосуд имеет диаметр порядка 40 мм и высоту около 160 мм. Вблизи дна сосуда имеется плотно закрывающееся отверстие. Внутри сосуда может перемещаться хорошо пригнанный к стенкам поршень с ручкой. Положим на дно цилиндра смоченный эфиром кусочек ваты и быстро опустим
поршень вниз. Сквозь стенки прозрачного сосуда мы видим ярко вспыхнувшее пламя. Нагревание воздуха при быстром сжатии нашло применение в двигателях Дизеля. В цилиндр двигателя засасывается атмосферный воздух, и в тот момент, когда наступает его максимальное сжатие, туда вспрыскивается жидкое топливо. К этому моменту температура воздуха так велика, что горючее самовоспламеняется.
Двигатели Дизеля имеют больший коэффициент полезного действия, чем обычные, но более сложны в изготовлении и эксплуатации. Сейчас все большее количество автомобилей снабжается двигателями Дизеля.

Ответьте на вопросы к тексту:

Почему опыт не удается, если воздух в цилиндре сжимать медленно?

При медленном сжатии нет резкого повышения температуры для самовоспламенения эфира

Почему для проведения опыта берется именно эфир ?

самовоспламеняется.

Какой из двигателей: карбюраторный двигатель внутреннего сгорания или двигатель Дизеля более экологичный ?

двигатель Дизеля

Почему у двигателей Дизеля больше КПД, чем у карбюраторных двигателей?

Меньше топлива идет на совершение работы.

Билет 7

Текст по разделу «Электродинамика», содержащий описание использования законов электродинамики в технике. Задание на понимание основных принципов, лежащих в основе работы описанного устройства.

Какое хочу, такое получу

При практическом использовании энергии электрического тока очень часто возникает необходимость изменить напряжение, даваемое каким-либо генератором. В одних случаях

нужны напряжения в тысячи или даже в сотни тысяч вольт, v в других нужны напряжения в несколько вольт или  несколько десятков вольт. Осуществить такие преобразования можно в устройствах, которые называются трансформаторами. В основе работы трансформатора лежит — явление электромагнитной индукции. Трансформатор S состоит из двух обмоток, надетых на стальной сердечник. Сердечник собран из стальных пластин. Одна из обмоток называется первичной, подключается к источнику переменного тока. Вторая обмотка подключается к «нагрузке», ее называют вторичной.

Для трансформатора, работающего на холстом ходу, справедливо соотношение

Где U1 и U2 напряжения на первичной и вторичной обмотках трансформатора, a N1, N2-число витков в первичной и вторичной обмотках трансформатора. Величину К называют коэффициентом трансформации. Трансформатор преобразует переменный электрический ток таким образом, что произведение силы тока на напряжение приблизительно одинаково в первичной и вторичной обмотках.

Электрическая энергия — самая универсальная и удобная форма энергии для передачи на большие расстояния. Удвоение потребления электроэнергии происходит в среднем за 10 лет. Это означает, что роль трансформаторов как повышающих, так и понижающих будет возрастать.

Ответьте на вопросы к тексту:

  1.  В чем заключается явление электромагнитной индукции? Возникновение индукционного тока при изменении магнитного потока или вихревого поля.
  2.  Может ли трансформатор работать от постоянного тока? Трансформатор преобразует переменный электрический ток
  3.  Каковы потери передаваемой мощности в трансформаторах? В среднем 15-20%.
  4.  Почему сердечник трансформатора набирается из пластин? Чтобы избежать нагревания от токов Фуко.

Литература:

Дмитриева В.Ф. Физика: Учебник для студ. образоват. учреждений сред. проф. образования. – М.: Издат.  центр «Академия», 2010. – 448 с.

Касьянов В.А. Физика. 10 кл.: Учебник для общеобразовательных учебных заведений. – М., 2005.

Касьянов В.А. Физика. 11 кл.: Учебник для общеобразовательных учебных заведений. – М., 2003.

БИЛЕТ № 8

3. Текст по разделу «Электродинамика», содержащий описание физических явлений или процессов, наблюдаемых в природе или в повседневной жизни. Задание на понимание физических терминов, определение явления, его признаков или объяснение явления при помощи имеющихся знаний

Огни святого Эльма

В природе наблюдается интересное явление. Иногда в тропическую ночь на мачтах и реях кораблей появляются кисточки холодного пламени. Эти огни известны очень давно.  Их видели Колумб и Магеллан, о них писал даже Юлий Цезарь, который однажды видел такое свечение на копьях своих солдат во время ночного похода через горы. Не составляет большого труда самим получить такое свечение. Если хорошо натереть лист оргстекла сухой тканью и после этого к листу поднести полураскрытые ножницы остриями к листу, то в затемненной комнате можно увидеть, как на остриях ножниц появляются дрожащие пучки нитей, светящиеся лиловатым пламенем. В тишине можно услышать легкое шипение или жужжание. Если вместо ножниц к листу оргстекла поднести спичку, то она не зажжется, хотя огонь будет плясать прямо на головке спички. Возникшее свечение холодное. Такое же свечение часто появлялось на шпиле церкви святого Эльма в одном из городов Франции и считалось доброй приметой. Подобное свечение получило название огней святого Эльма.

Ответьте на вопросы к тексту:

  1.  Какое физическое явление лежит в основе появления огней святого Эльма? Коронный разряд.
  2.  Почему не возникает такого свечения на плоской металлической крыше? Нет острия.
  3.  Опасно ли находиться вблизи возникших огней святого Эльма на корабле? Да, если высокая напряженность поля.
  4.   Как можно получить огни святого Эльма? Ножницы и лист оргстекла.

Билет №9

3.Текст не разделу «Механика», содержащий описание использования законов механики в технике. Задание на понимание основных принципов, лежащих в основе работы описанного устройства

От Галилея до современности

Маятник обладает удивительным свойством —оно казалось удивительным Галилею, измерявшему время по числу биений пульса, оно кажется таким же и современному человеку, пользующемуся секундомером. Заключается оно в том, что колебания маятника и с малой амплитудой и с большой амплитудой совершаются практически за одно и то же время. Если сначала колебания происходят  с очень большим отклонением, скажем на 80° от вертикали, то при затухании колебаний до 60…40..,20° период уменьшится лишь на несколько процентов; а при уменьшении отклонений от 20°до едва заметного период изменяется меньше чем на 1%. При отклонениях меньше 5° период остается неизменным с точностью до 0,05%.

Это свойство маятника оказалось не только удивительным, но и полезным. Галилей предложил использовать маятник в качестве регулятора в часах. Лишь столетие спустя после Галилея часы с маятниковым регулятором вошли в обиход. Однако мореплаватели нуждались в точных часах для измерения долготы на море. Была объявлена премия за создание морских часов, которые позволяли бы измерять время с достаточной точностью.  Премию получил Гариссон за хронометр, в котором для регулирования хода .использовалось маховое колесо (баланс) и специальная пружина.

Свойство независимости периода колебаний маятника от амплитуды называется изохронностью.

Ответьте на вопросы к тексту:

  1.  Одинакова ли скорость движения маятника? Нет, меняется по синусоидальному закону
  2.  Постоянно ли ускорение при движении маятника? Нет, меняется по синусоидальному закону
  3.  Отчего зависит период колебаний? От длины нити.

4.В чем заключается свойство изохронности? Свойство независимости периода колебаний маятника от амплитуды называется изохронностью.

Билет №10

Текст по разделу «Механика», содержащий описание использования законов механики в технике. Задания на понимание основных принципов, лежащих в основе описанного устройства

                                Гидравлический удар на службе человека

Явление гидравлического удара, заключающегося в резком увеличении давления при внезапном падении скорости потока жидкости, нашло свое воплощение в устройствах, называемыми гидравлическими таранами.

Это, в сущности, насос без двигателя, который, не требуя подключения дополнительного источника энергии, использует только потенциал небольшой плотины или даже просто естественного рельефа реки. Гидротаран способен нагнетать жидкость на высоту в 10—20 раз большую, чем высота используемой плотины. Вода от источника самотеком подается по длинному напорному трубопроводу, идущему с небольшим понижением. Под действием нарастающего динамического напора воды закрывается отбойный клапан, расположенный на нижнем конце трубопровода, и вследствие инерции движущейся воды и её не сжимаемости давление здесь резко повышается. Кратковременного повышения давления достаточно для подъема небольшой части воды через напорный клапан на высоту более 50 м. Затем отбойный клапан открывается, и все повторяется сначала.

 Гидравлический таран действует только за счет импульса движущегося столба воды, без какого-либо двигателя. Применяется для полива сельхоз культур, для водоснабжения небольших строек, для подачи воды на пастбища, расположенные в 10-20 км от реки и т.д.

Вопросы и задания

1. Что представляет собой явление гидравлического удара? Каковы условия его возникновения?

2. Назовите причину возникновения повышения давления в нижнем конце трубопровода гидравлического тарана.

3. Чем обусловлена необходимость установления в трубах теплосетей специальных устройств — стабилизаторов давления?

Для предотвращения разрыва.

4.Где можно применять гидротаран?

Билет №11.

3.Текст по разделу «Квантовая физика» и элементы астрофизики, содержащий описание использования законов квантовой атомной или ядерной физики в технике. Задание на понимание основных принципов, лежащих в основе работы описанного устройства.

Пока еще недоступная энергия

При слиянии легких ядер выделяется энергия. Как научиться управлять этой энергией? Задача состоит в том, чтобы, преодолев электрическое отталкивание, сблизить легкие ядра на достаточно близкие расстояния друг от друга, где уже начинают действовать между ними ядерные силы притяжения. Если бы можно было заставить два протона и два нейтрона объединиться в ядро атома гелия — или же четыре протона с соответствующими превращениями, — то при этом выделилась бы огромная энергия. Заставить сблизиться ядра можно с помощью нагрева до высоких температур, когда в результате обычных столкновений ядра смогут сблизиться на столь малые расстояния, чтобы ядерные силы вступили в реакцию, и произошел синтез. Начавшись, процесс синтеза, по-видимому, сможет дать такое количество теплоты, которое нужно для поддержания высокой температуры, необходимой для дальнейших слияний ядер. Этот многостадийный процесс «горения» водорода, в результате которого происходит синтез ядер гелия, является источником непрерывного потока солнечной радиации.  Проблема использования синтеза ядер в мирных целях, например для производства электрической энергии, упирается в очень трудную проблему удержания реакции. Газ должен  быть раскален до температуры порядка 50000000°С, и  любая твердая оболочка соприкоснувшись с ним, обратится в пар. Если к тому же при синтезе выделяется полезное тепло, то задача удержания реакции еще более усложняется.

В настоящее время ведутся исследования по удержанию реагирующих веществ с помощью электромагнитного воля. Можно подвешивать в воздухе магнит с помощью других магнитов, хотя такое равновесное наложение и является неустойчивым. Если пропускать ток достаточно большой силы через газ, то образуются потоки электронов и положительных ионов, движущихся навстречу друг другу.  Под действием магнитного поля, которое окружает ток, такой поток движущихся зарядов  будет сжиматься в узкий шнур. В этом заключается так называемый пинч-эффект. Пинч-эффект и силы, создаваемые магнитными полями, меняющимися по определенному закону, можно использовать для удержания плазмы смеси быстро движущихся ядер и электронов в «магнитной бутылке», где происходит реакция синтеза.

Ответьте на вопросы к тексту:

  1.  Что означает слово синтез?
  2.  Всегда ли при ядерной реакции выделяется энергия? Да
  3.  Что такое плазма?
  4.  Каковы проблемы управления термоядерным синтезом?

Билет №12

Текст по разделу «Электродинамика», содержащий описание использования законов электродинамики в технике. Задания на понимание основных принципов, лежащих в основе описанного устройства

Как работает СНЧ-металлодетектор?

Принцип действия металлодетектора основан на физическом явлении регистрации вторичного электромагнитного поля, создаваемого любым металлическим предметом, помещенным в первичное электромагнитное поле.

Внутри поисковой рамки металл детектора находится намотанный провод, называемый передающей катушкой. Электрический ток, протекая по ней, создает электромагнитное поле. Направление тока меняется несколько тысяч раз в секунду на противоположное. Когда ток протекает в одном направлении, возникает магнитное поле, направленное на исследуемый объект, когда направление тока изменяется, то и направление магнитного поля будет направлено от объекта. В любом металлическом (и даже электропроводящем) объекте, оказавшемся поблизости, под действием такого изменяющегося магнитного поля возникнут электрические токи. Наведенный ток, в свою очередь, создаст собственное магнитное поле. Внутри рамки есть еще одна — приемная — катушка, расположенная таким образом, чтобы максимально нейтрализовать влияние передающей. А вот поле от металлического предмета, оказавшегося поблизости, будет наводить в приемной катушке ток, который можно усилить и обработать электроникой.

Вторичное электромагнитное поле различается как по напряженности поля, так и по другим параметрам. Эти параметры зависят от размера предмета и его проводимости (например, у золота и серебра проводимость гораздо лучше, чем у свинца) и, естественно, от расстояния между антенной детектора и самим предметом.

Чувствительность некоторых металлодетекторов настраивается. Её, например, уменьшают, если необходимо произвести досмотр только с целью обнаружения крупных металлических предметов. А небольшие предметы — ключи, оправы очков, ручки — сигнализацию детектора не вызовут. Сигнализация металл детекторов может быть различной: световой, звуковой (причем по долготе сигнала можно делать вывод о размере предмета), вибрационной.

Вопросы и задания

1. Для чего, для каких целей используют металлодетекторы?

2. Как вы понимаете характеристику «рабочая частота» прибора?(частота изменения направления тока в секунду) Велика ли она?(низкая)

3. Какой закон физики лежит в основе действия описанного металлодетектора? Какими другими словами мы называем «наведенный ток»?(индукционный) Закон электромагнитной индукции

4. Каким образом с помощью металлодетектора можно обнаружить взрывное устройство в пластиковой оболочке?

БИЛЕТ № 13

3. Текст по разделу «Механика», содержащий информацию, например, о мерах безопасности при использовании транспортных средств или шумовом загрязнении окружающей среды. Задание на понимание основных принципов, обеспечивающих безопасность использования механических устройств, или выявление мер по снижению шумового воздействия на человека

Шумовое загрязнение среды

Остановитесь и прислушайтесь: по улице с шумом проносятся многотонные МАЗы и ЗИЛы, хлопают двери парадных на мощных стальных пружинах, со двора несутся крики детворы, до глубокой ночи бренчат гитары, оглушают магнитофоны и телевизоры, заводские цеха встречают нас грохотом станков и других машин… Картина вроде обыденная. Но нормально ли это?

Наш век стал очень шумным. Трудно сейчас назвать область техники, производства и быта, где в звуковом спектре не присутствовал бы шум, т.е. мешающая и раздражающая нас смесь звуков. За определенный комфорт, удобства связи и передвижения, благоустройство быта и совершенствование производства современному человеку приходится слушать не скрип телег, а вой автомобилей, лязг трамваев, рев реактивных самолетов. Внедрение в промышленность новых технологических процессов, рост мощности и быстроходности транспорта, механизация производственных процессов привели к тому, что человек в производстве и быту постоянно подвергается воздействию шума высоких уровней.

Шумом является всякий нежелательный для человека звук. При нормальных физических условиях скорость звука в воздухе 344 м/с. Звуковое поле это область пространства, в которой распространяются звуковые волны. При распространении звуковой волны происходит перенос энергии. Уровень шума измеряется в единицах, выражающих степень звукового давления, децибелах (дБ), это давление воспринимается не беспредельно. Шум в 20-30 дБ практически безвреден для человека и составляет естественный звуковой фон, без которого невозможна жизнь. Допустимая граница поднимаемся примерно до 80 дБ.  Шум в 130 дБ уже вызывает у человека болевое ощущение, а достигнув 150 дБ, становится для него непереносимым. Недаром в средние века сушествовала казнь «под колокол»; колокольный звон убивал человека. На многих оживленных магистралях даже ночью шум не бывает ниже 70 дБ, в то время как по санитарным нормам он не должен превышать 40 дБ.

Шум, даже когда он не велик, создает значительную нагрузку на нервную систему человека, оказывая на него психологическое воздействие.  Отсутствие необходимой тишины, особенно в ночное время, приводит к преждевременной усталости, стойкой бессоннице и атеросклерозу. Под воздействием шума 85-90 дБ снижается слуховая чувствительность на высоких частотах Недомогание, головокружение, тошнота, чрезмерная раздражительность — все это результат пребывания в шумных условиях. В настоящее время воздействие звука, шума на функции организма изучает наука аудиология. Было установлено, что шумы природного происхождения (шум морского прибоя, листвы, дождя и др.) благотворно влияют на организм, успокаивают его, нормализуют сон. В 1980 г. был принят закон «Об охране атмосферного воздуха», в котором в статье 12 отмечается, что «в целях борьбы с производственными и иными шумами должны, в частности, осуществляться: внедрение малошумных технологических процессов, улучшение планировки и застройки городов и других населенных пунктов, организационные мероприятия по предупреждению и снижению бытовых шумов».

Ответьте на вопросы к тексту:

  1.  Какой уровень шума безвреден для человека0
  2.  Какой допустимый уровень шума для человека?
  3.  Как называется наука, изучающая воздействие звука и шума на человека?
  4.  Как влияют сверхдопустимые уровни шумов на человека?

Билет №14

3. Текст по теме «Тепловые двигатели», содержащий информацию о воздействии тепловых двигателей на окружающую среду. Задание на понимание основных факторов, вызывающих загрязнение,  и выявление мер по снижению воздействия тепловых двигателей на природу

«Грязный» транспорт

 Число автомобилей на дорогах растет. Все возрастающая интенсивность движения приводит к увеличению вредных выбросов, что негативно отражается на качестве воздуха: 1  т бензина, сгорая, выделяет 500-800 кг вредных веществ. В атмосферу ежегодно выбрасывается порядка 5 млрд. т  CO2. В состав выхлопных газов входит 1 200 компонентов, в том числе оксид углерода, оксиды азота, углеводороды, альдегиды, оксиды металлов (наиболее вредный— оксид свинца), сажа и пр.

Молекулы оксида углерода способны поглощать инфракрасное излучение, поэтому увеличение концентрации углекислого газа в атмосфере изменяет ее прозрачность.  Инфракрасное излучение, испускаемое земной поверхностью, все в большей мере поглощается в атмосфере. Дальнейшее увеличение концентрации углекислого газа в атмосфере может привести к так называемому «парниковому эффекту». Ежегодно температура атмосферы Земли повышается на 0,05 °С. При сжигании топлива уменьшается содержание кислорода в воздухе. Более половины всех загрязнений атмосферы создает транспорт. Кроме оксида углерода и соединений азота при работе двигателей сгорания ежегодно в атмосферу выбрасывается 2-3 млн. т свинца. Содержание серы в топливе напрямую влияет на выделение в окружающую среду диоксида серы. Диоксид серы вызывает образование сульфатных частиц, которые оказывают целый ряд негативных последствий на здоровье человека. Диоксид серы также может превращаться в высоко- -коррозийную серную кислоту («кислотный дождь»), которая, среди прочего, способна повреждать даже здания. Так как автомобильные двигатели играют решающую роль в загрязнении окружающей среды в городах, то проблема  их усовершенствования является одной из наиболее важных научно-технических задач. Один из путей уменьшения загрязнения атмосферы — использование дизелей вместо карбюраторных бензиновых двигателей, так  как в дизельное топливо не добавляют свинец. В перспективе и другие способы уменьшения загрязнения окружающей среды, например, применение электродвигателей на транспорте или двигателей, в которых топливом является водород, создание автомобилей, работающих на солнечной энергии.

Ответьте на вопросы к тексту:

1.Какие еще тепловые двигатели, кроме двигателей внутреннего сгорания, оказывают отрицательное влияние на окружающую среду?

2.К каким последствиям приводят широкое применение тепловых машин в энергетике и транспорте?

3.К чему может привести повышение температуры Земли?

4.Что предпринимается для охраны природы?

Билет №15

Текст по разделу «Механика», содержащий описание использования законов механики в технике. Задания на понимание основных принципов, лежащих в основе описанного устройства

              Ультразвуковые стиральные устройства (УСУ)

В последнее время ультразвуковые стиральные машины завоевывают все большую популярность. Легкие, беззвучные, не занимают много места, не требуют врезки в водопровод — они идеально подходят для людей, часто путешествующих, для дачников и студентов.

УСУ состоит из источника питания, излучателя ультразвуковых колебаний и соединительного кабеля.

Для стирки излучатель помещается в середину емкости с моющим раствором и текстильными изделиями, где он и возбуждает ультразвуковые колебания. Эффект удаления пятен обусловлен кавитацией — образованием в растворе огромного количества микроскопических пузырьков, заполненных газом, паром и их смесью, эти пузырьки возникают при прохождении акустической волны во время полупериода разрежения. Под действием перепада давления при появлении и «схлопывании» пузырьков нарушается сцепление загрязненных микрочастиц с волокнами изделий и облегчается их удаление поверхностно-активными веществами моющего раствора стирального порошка или мыла.

Под действием ультразвуковых колебаний слой жидкости, который максимально близко находится к ткани (приповерхностный слой), приобретает определенные свойства — его скорость значительно увеличивается. Это активно помогает моющему средству, растворенному в воде, более глубоко проникать в структуру ткани, а значит, эффективно отстирывать ткань. При механической же стирке скорость приповерхностного слоя жидкости относительно ткани приближается к нулю. Кроме того, ультразвук обладает дезинфицирующим действием, а также удаляет неприятные запахи.

После включения в воде или на воздухе устройства не подают никаких видимых для человека признаков работы. Но если положить ультразвуковой генератор на ладонь, можно почувствовать небольшую вибрацию. Это ощущение сугубо индивидуально, так как не все люди одинаково воспринимают звуковые частоты и колебания.

Вопросы и задания

1. В чем отличие ультразвука от звуковых волн, воспринимаемых человеком?

2. Что называют кавитанционным пузырьком? Какой эффект получается при «схлопывании» кавитанционных пузырьков?

3. Почему излучатель ультразвуковых колебаний имеет чаще всего форму шара или диска?

4. Попробуйте объяснить, зачем на блоках питания установлены светодиодные индикаторы.  Ответ: Для  определения рабочего состояния устройства.

Потому что там большая площадь поверхности излучения.

Билет №16

3. Текст по разделу «Молекулярная физика»,  содержащий описание физических явлений или процессов, наблюдаемых в природе или в повседневной жизни. Задание на понимание физических терминов, определение явления или его признаков, объяснение явления при помощи имеющихся знаний

Пузыри

Вам наверняка приходилось наблюдать за пузырями, которые образуются на поверхности пенных растворов, при выдувании из трубочки специальных растворов. Какой они формы? Долго они живут или быстро исчезают? Большие они или маленькие? Ведь вы наверняка наблюдали, как иголка или, например, скрепка, или лезвие может держаться на поверхности воды. Надо сделать это -только очень осторожно: положить эти предметы строго горизонтально, стоит только, начать опускать эти предметы наклонно, как они сразу идут ко дну. Значит, в первом случае что-то поддерживало их, но что?

Молекулы, расположенные не очень близко друг к другу, притягиваются. В твердых телах межмолекулярные силы притяжения настолько велики, что надо приложить очень большое усилие для расцепления молекул и разделения твердого предмета на части.

В жидкостях притяжение не настолько сильное, но оно существует и вполне ощутимо. Наблюдая капли росы, вы замечали их округлую форму.      А капля воды, растекаясь по ровной поверхности, образует круг, а в центре приподнятый холмик. Несомненно, существует какое-то притяжение между молекулами воды, которое заставляет их собираться в единое целое. Силы притяжения сближают молекулы, находящиеся на внешней поверхности, как можно ближе к центру капли. В результате поверхность служит как бы пленкой, стягивающей всю массу жидкости. Говорят, что жидкость обладает поверхностным натяжением.

Пузыри тоже образуются за счет сил поверхностного натяжения. Добавление в воду моющих средств, например, мыла, ослабляют силы притяжения. На поверхности такого раствора уже практически невозможно удержать легкие предметы.

Пусть сначала поверхностное натяжение велико, как в случае  с чистой водой. Наружный слой  воды давит на воздух и сжимает его. Сжатый воздух пытается прорваться через пленку и, в конце концов, прорывает ее в каком-либо слабом месте —  пузырь лопается.

Ответьте на вопросы к тексту и выполните задание:

  1.  Каким образом некоторые насекомые, например stenus, удерживаются на воде и даже используют силы поверхностного натяжения для того, чтобы двигаться?

Почему пузырь имеет всегда шарообразную форму?

Зависят ли силы поверхностного натяжения от температуры?  Зависят, потому, что увеличивается скорость движения молекул на поверхности воды.

Как можно измерить силу поверхностного натяжения? С помощью специального динамометра ДПН. К пружине прикреплена пластина, которая опускается на поверхность жидкости. При поднятии пластины пружина растягивается и на шкале динамометра регистрируется сила, удерживающая пластину. Это и будет сила поверхностного натяжения.

Билет №17

Текст по разделу «Молекулярная физика», содержащий описание физических явлений или процессов, наблюдаемых в природе или в повседневной жизни. Задание на понимание физических терминов, определение явления, его признаков или объяснение явления при помощи физических знаний

Способности живых существ защищаться от холода

Реакции животных на разный тепловой режим жизнеобеспечения разнообразны. И все они направлены на регулирование уровня теплопередачи. Животные с высоким уровнем обменных процессов — птицы и млекопитающие — поддерживают постоянную температуру тела даже при значительных колебаниях температуры внешней среды. Тепло выделяется при биохимических реакциях внутри организма. Снижению теплопотерь способствуют опушение, оперение, шерстяной покров, жировые отложения, темный окрас покрова.

Обратите внимание на птиц. Мелкие пташки — воробьи, синицы, снегири — зимой похожи на пушистые комочки с торчащими острыми клювиками. Они распушили свое оперение и окружили себя неподвижным слоем плохо проводящего тепло воздуха. Мудрая природа распорядилась так, что относительная длина перьев у маленьких птиц больше, чем у крупных. Маленькие птицы теряют больше тепла, им нужна лучшая защита от холода.

Теплопроизводительная способность живого существа зависит от объема тела, а потери тепла — от площади их поверхности. У мелких животных и детенышей соотношение потерь тепла к его притоку больше, чем у крупных, т.е. они поставлены в худшие условия. Дети должны замерзать быстрее, чем взрослые, но их спасает большая подвижность.

Человек, находясь вне жилища, защищается от холода аналогично: с помощью хорошей одежды, высококалорийного питания и двигательной активности.

Вопросы и задания

1. Назовите отличительную особенность теплопроводности как вида теплопередачи. Почему воздух является плохим проводником тепла? Ответ: Существует два вида теплопередачи: теплопроводность и конвекция. Теплопроводность зависит от вида вещества. Воздух-это газ, расстояние между молекулами большое, соударения редкие, передача энергии минимальная. Это свойство воздуха используется в стеклопакетах.

2. В сильный мороз птицы чаще замерзают на лету, чем сидя на месте. Чем это можно объяснить? Почему в холодную погоду многие животные спят, свернувшись клубком? Ответ.1. Во время полета крылья птицы расправлены и тело не защищено от мороза. Когда птица сидит на месте, крылья мешают теплопередаче. 2. Животные спят, свернувшись клубком, чтобы уменьшить площадь поверхности тела, участвующую в теплопередаче.

3. У человека замерзают быстрее всего конечности, уши и нос, так как эти части тела имеют тонкие стенки. А еще почему? В эти части тела меньше поступает крови, нет мышц.

4. Когда человеку холодно, он начинает дрожать. Какую роль играют эти защитные механизмы для увеличения внутренней энергии человека?

Ответ: при дрожании мышцы сокращаются и вырабатывают энергию.

Билет №18

Текст по разделу «Молекулярная физика», содержащий описание опыта. Задания на определение (или формулировку) гипотезы опыта, условий его проведения и выводов

Принцип действия пузырьковой камеры

В начале пятидесятых годов прошлого столетия Дональд Глейзер придумал прибор, регистрирующий элементарные частицы. Он получил название пузырьковой камеры. Основная часть модели камеры — стеклянная колба с эфиром объемом несколько кубических сантиметров. Жидкость нагревается и находится под давлением около 20 атм. Специальное устройство позволяет быстро сбрасывать давление. Если во время «ожидания» пролетала заряженная частица, то вдоль следа появлялись пузырьки пара. Сфотографировав след, можно было снова повысить давление, пузырьки исчезали — и прибор снова в работе.

Почему пузырьки появлялись именно на пути частицы?

Возьмем две пробирки, одну из них тщательно вымоем, проследим, чтобы на стенках не было царапин или посторонних частиц, и наполним ее дистиллированной водой (приблизительно 10 см3). Во вторую пробирку нальем такое же количество водопроводной воды и еще бросим кусочек мела. Будем подогревать пробирки в одинаковых условиях и при отсутствии прямого соприкосновения с огнем.

В пробирке с водопроводной водой кипение начнется раньше, и процесс этот будет проходить достаточно спокойно и непрерывно, пузырьки пара образуются в основном на кусочке мела. В пробирке с дистиллированной водой процесс кипения начнется позже (при большей температуре) и будет происходить неравномерно. В лаборатории удается очистить сосуд и воду так хорошо, что кипение не наступает вплоть до температуры 140°С. Если в такую воду, названную перегретой, бросить крупинку, произойдет взрыв — так быстро образуются пузырьки с паром. Для того чтобы процесс кипения происходил равномерно, в сосуд помещают так называемые «кипелки» — обломки стеклянных и фарфоровых трубок, кусочки мрамора и т. п.

Описание описанных свойств жидкости связано с силами поверхностного натяжения, которые стремятся раздавить образовавшийся пузырек. Дополнительное давление тем больше, чем меньше радиус пузырька. Так что процесс кипения подавляется в самом зародыше. Именно потому однородную жидкость удается перегревать.

Вопросы и задания

1. С какой целью проводился эксперимент, описанный в тексте? Для объяснения принципа действия пузырьковой камеры.

2. Почему в пробирке с водопроводной водой пузырьки образуются в основном на кусочке мела? Что является «кипелкой» для процесса кипения воды в обычном чайнике? Мел-неоднородность. Неровности, накипь.

3. Объясните,   как   вы   понимаете смысл понятия «перегретая жидкость». В идеально чистом сосуде с однородной  жидкостью кипение не наступает вплоть до температуры 140°С..

4. Почему важнейшим условием работы камеры Глейзера является однородность жидкости и чистота ампулы?  Чтобы жидкость была перегретой.

Билет №19

Текст по разделу «Молекулярная физика», содержащий описание физических явлений или процессов, наблюдаемых в природе или в повседневной жизни. Задание на понимание физических терминов, определение явления, его признаков или объяснение явления при помощи физических знаний

Как разгоняют облака?

Большое научное и практическое значение имеет проблема активных воздействий на атмосферные процессы с целью изменения погоды. Так, рассеяние в облаках некоторых реагентов изменяет развитие грозовых облаков и предотвращает выпадения града.

Наиболее плотные облака, защищающие нас от солнечного света и содержащие много влаги, находятся, как правило, на высоте 2—3 км и содержат много мельчайших капелек (10—100 мкм) переохлажденной воды при температуре ниже — 10°С. Чтобы уничтожить облако, необходимо вызвать появление крупных капель (более 1 мм) и кристаллов льда в тумане, после чего образовавшиеся крупные капли упадут на землю, и облако исчезнет. Для этого в облаках распыляют микрочастицы, которые служат так называемыми ядрами кристаллизации для образования крупных капель и кристаллов. В качестве таких частиц часто используют йодид серебра, кристаллическая структура которого очень похожа на гексагональную структуру кристаллов льда.

Другой способ осаждения облака — его охлаждение. Для этого над облаком разбрасывают кристаллы «сухого льда» (СО2), которые, охлаждая облако, вызывают усиленную конденсацию с образованием крупных капель и кристаллов льда.

Можно разбрасывать в облаках микроскопические крупинки гигроскопических солей (NaCl или КС1), которые, попав в облако, будут притягивать к себе влагу и разбухать, становясь зародышами больших капель. Однако этот метод, как и использование цементной пыли для осаждения облаков, считают экологически небезопасным.

Вопросы и задания

1. Почему для осаждения облака необходимо получение крупных капель и кристаллов?

2. Почему в качестве «затравки» для образования крупных капель воды и кристаллов используют йодид серебра?

3. Каким образом кристаллы «сухого льда» усиливают конденсацию? В чём суть этого явления?

4. Объясните необходимость разумного влияния человека на атмосферные процессы.

БИЛЕТ № 20

3. Текст по разделу «Молекулярная физика», содержащий описание физических явлений или процессов, наблюдаемых в природе или в повседневной жизни. Задание на понимание физических терминов, определение явления, его признаков или объяснение явления при помощи имеющихся знаний

Броуновское движение

В своей повседневной жизни мы часто сталкиваемся с явлением диффузии — проникновением молекул одного вещества среди молекул другого (засолка продуктов, окраска тканей и т.д.). Причем чем выше температура веществ, тем процесс диффузии происходит быстрее. В 1827 г. английский ученый Р. Броун впервые наблюдал это явление, рассматривая в микроскоп взвешенные в воде споры плауна. Броуновское движение можно наблюдать и в газе. Вот как описывает броуновское движение немецкий физик Р. Поль. «Немногие явления способны так увлечь наблюдателя, как броуновское движение. Здесь наблюдателю позволяется заглянуть за кулисы того, что совершается в природе.

Перед ним открывается новый мир — безостановочная сутолока огромного числа частиц Быстро пролетают в поле зрения микроскопа мельчайшие частицы, почти мгновенно меняя направление движения. Медленнее продвигаются более крупные частицы, но и они постоянно меняют свое направление движения. Большие частицы практически толкутся на месте. Их выступы явно показывают вращение частиц вокруг своей оси, которая постоянно меняет свое направление в пространстве. Нигде нет и следа системы или порядка. Господство слепого случая — вот какое сильное, подавляющее впечатление производит эта картина на наблюдателя». Броуновским движением является дрожание стрелок чувствительных измерительных приборов, которое происходит из-за теплового движения атомов деталей приборов и окружающей среды. Молекулярно-кинетическая теория броуновского движения была создана А. Эйнштейном в 1905 г.

Ответьте  на вопросы к тексту:

  1.  Какова причина броуновского движения? Беспорядочные удары молекул о частицу, попавшую в газ или жидкость.
  2.  Как влияет температура вещества на броуновское движение? С увеличением температуры скорость движения частиц увеличивается.
  3.  Наблюдается ли броуновское движение в твердых телах? Да, дрожание стрелок чувствительных приборов.
  4.  Кто окончательно построил теорию броуновского движения и экспериментально ее подтвердил? Молекулярно-кинетическая теория броуновского движения была создана А. Эйнштейном в 1905 г.

БИЛЕТ №21

3. Текст по теме «Квантовая физика и элементы астрофизики», содержащий описание физических явлений или процессов, наблюдаемых в природе или в повседневной жизни. Задание на понимание физических терминов, определение явления, его признаков или объяснение явления при помощи имеющихся знаний

Какие они, звезды?

Важнейшим источником информации о большинстве небесных объектов является их излучение. Наиболее ценные и разнообразные сведения о телах позволяет получить спектральный анализ их излучения. Этим методом можно установить качественный и количественный химический состав светила, его температуру, наличие магнитного поля, скорость движения по лучу зрения и многое другое. Спектральный анализ основан на явлении дисперсии света. Известно, что свет распространяется в виде электромагнитных волн. Причем каждому цвету, входящему в спектр света, соответствует определенная длина электромагнитной волны. Длина волны света увеличивается от фиолетовых лучей до красных приблизительно от 0,4 до 0,7 мкм. За фиолетовыми лучами в спектре лежат ультрафиолетовые лучи, не видимые глазом, но действующие на фотопластинку. Еще меньшую длину волны имеют рентгеновские лучи. За красными лучами находится область инфракрасных лучей. Они невидимы, но воспринимаются приемниками инфракрасного излучения, например, специальными фотопластинками.

Для получения спектров применяют приборы, называемые спектроскопом и спектрографом. В спектроскоп спектры рассматривают, а спектрографом его фотографируют. Для спектрального анализа различных видов излучения в астрофизике используют и более сложные приборы. Достаточно протяженные плотные газовые массы звезд дают непрерывные сплошные спектры в виде радужных полосок. Каждый газ излучает свет строго определенных длин волн и дает характерный для данного химического элемента линейчатый спектр. Наблюдения показывают, что звезды порой меняют свой блеск. Изменения в состоянии газа дают изменения и в спектре данного газа. По уже составленным таблицам с перечнем линий для каждого газа и с указанием яркости каждой линии определяют количественный и качественный состав небесных светил.

Ответьте на вопросы к тексту:

  1.   Как определяется химический состав звезд?
  2.   Как определяется качественный состав звезд?
  3.  Можно ли считать качественный анализ по спектрам излучения точным? Да.

4.Чем отличается спектроскоп от спектрографа?

БИЛЕТ № 22

3. Текст по разделу «Механика», содержащий описание физических явлений или процессов, наблюдаемых в природе или в повседневной жизни. Задание на понимание физических терминов, определение явления, его признаков или объяснение явления при помощи имеющихся знаний

Звуки

Задумайтесь о происхождении звуков — вот стукнула дверь, ударили кулаком по столу, проехала машина, стучат каблучки по полу. Звук всегда вызывается каким-либо механическим движением. Доски, стол, стены, большинство других предметов от толчков не приходят в видимое движение, если только они не очень сильны.  Но они способны несколько прогибаться, и в результате возникает их легкое движение вперед-назад (вибрация). Хорошо иллюстрирует природу колебаний туго натянутая струна или резиновый шнур. Предположим, что мы оттянули середину струны гитары из нормального положения. Струна натягивается, и когда мы ее отпустим, она вернется назад, но в момент возвращения в свое нормальное положение она будет двигаться. Продолжая движение, постепенно замедляясь, она остановится, но уже по другую сторону от своего первоначального положения. Теперь струна снова натянута и должна двигаться назад. Со временем, после многих таких колебаний струна вернется в состояние покоя.

Подобным способом происходят колебания твердых упругих предметов, если какой-то участок тела толкнуть и вывести из нормального состояния.  Колебания одной части предмета оказывают влияние на остальные части. Колеблющиеся участки тянут и толкают соседние, а те тоже начинают колебаться. В свою очередь, они приводят в движение окружающие их участки и т.д.  Таким образом, колебания, созданные в одной точке тела, передаются другим его точкам по всем направлениям, так что через какое-то время колеблются все точки внутри сферы с центром в источнике колебаний. Так распространяется звуковая волна в твердом материале.

Ответьте на вопросы к тексту и выполните задание:

1.Одинакова ли скорость распространения звука в различных твердых материалах? Скорость распространения звука зависит от вида твердого материала

2.Только ли в твердых материалах распространяется звук? В любых средах можем услышать звук (кроме вакуума) 

3. Можно ли на Земле услышать гул двигателя космического корабля, пролетающего в открытом космосе? Нет, не можем

4. Получите звуковые колебания на одном из физических приборов.

Можно получить звук с помощью камертона

БИЛЕТ № 23

3. Текст по разделу «Молекулярная физика», содержащий описание физических явлений или процессов, наблюдаемых в природе или в повседневной жизни. Задание на понимание физических терминов, определение явления или его признаков, объяснение явления при помощи имеющихся знаний

О природе теплоты

Задумывались ли над тем, как тепло проникает через твердые тела? Почему испарение приводит к охлаждению?

Молекулы веществ находятся в непрерывном движении и все время взаимодействуют друг с другом. В жидкостях и газах они способны передвигаться на большие расстояния, причем в газах движение происходит более свободно, чем в жидкостях.  В твердом теле молекулы только совершают колебания вблизи определенных мест. Чем быстрее движутся молекулы, тем выше температура тела.  При передаче тепла через твердый материал распространяется не вещество, вроде воды или воздуха, а изменяется интенсивность колебаний молекул. Наблюдали ли вы, что происходит, когда пища в кастрюле, поставленной на газовую плиту, разогревается? Движение молекул горящего газа намного быстрее, чем у предметов с нормальной температурой. Эти быстрые молекулы сталкиваются с молекулами металла у дна кастрюли. И те начинают двигаться гораздо быстрее.  Затем, в свою очередь, начинают двигаться быстрее молекулы, расположенные в верхних частях металла и так от молекулы к молекуле быстрое колебательное движение распространяется через металл и достигает содержимого кастрюли.

А почему охлаждение, когда вода или любая другая жидкость испаряется?  Жидкости отличаются от твердых тел тем,  что  молекулы в них могут вырываться  из своего окружения и двигаться более или менее сами по себе. Межмолекулярных сил уже не хватает, чтобы удерживать молекулу в одном определенном положении, как это имеет место в твердых телах. Но силы притяжения в жидкости ещё достаточно велики, чтобы удерживать, молекулы все вместе в объеме жидкости, налитой в сосуд. Во время своих перемещений по жидкости молекулы соударяются друг с другом. Может случиться, что молекула, находящаяся недалеко от поверхности, получит при соударении настолько большую скорость, что сможет вылететь из жидкости в воздух. Происходит процесс испарения. В жидкости остаются более медленные молекулы, которым соответствует более низкая температура. В результате при испарении жидкость охлаждается.

Ответьте на вопросы к тексту и выполните задание:

  1.  Что вы чувствуете, когда протираете кожу своей руки спиртом? Чувствуется охлаждение
  1.  При одной и той же температуре, когда нам кажется теплее — в сырую погоду или в сухую? В сухую.
  1.  Когда быстрее растает кусочек льда — закутанный в теплый шарф или положенный на тарелку? На тарелке
  1.  Каков принцип работы холодильника?

Работа холодильника основана на использовании теплового насоса, переносящего тепло из рабочей камеры холодильника наружу, где оно рассеивается во внешнюю среду.

БИЛЕТ № 24

3. Текст по разделу «Электродинамика», содержащий описание физических явлений или процессов, наблюдаемых в природе или в повседневной жизни. Задание на понимание физических терминов, определение явления, его признаков или объяснение явления при помощи имеющихся знаний

Тлеющий разряд

Кто из нас не любовался огнями ночного города? Красные, зеленые, огни в рекламных трубках. Как они создаются?

Если из трубок, которым можно придать разную форму, откачать воздух до давления порядка десятых и сотых долей миллиметров ртутного столба и на впаянные в трубку электроды подать напряжение порядка нескольких сотен вольт, то в трубке возникает свечение. Возникшее таким образом свечение получило название тлеющего разряда.

При тлеющем разряде почти вся трубка, за исключением небольшого участка возле катода, заполнена однородным свечением, называемым положительным столбом. Когда мы соединяем электроды трубки с источником высокого напряжения, то свободные положительные ионы, имеющиеся в газе даже при пониженном давлении, устремляются к катоду. При определенном разрежении, когда длина свободного пробега значительна, скорость положительных ионов достигает такого значения, что с поверхности катода вырываются электроны, устремляющиеся к аноду. При своем движении электроны, сталкиваясь с нейтральными молекулами газа, возбуждают свечение газа и частично его ионизацию.

Если трубка наполнена неоном, возникает красное свечение, аргоном — синевато-зеленое свечение. В лампах дневного света используют разряд в парах ртути

Тлеющий разряд получил применение в квантовых генераторах — газовых лазерах.

Ответьте на следующие вопросы к тексту:

  1.  Для чего понижается давление в газоразрядных трубках?
  2.  От чего зависит цвет свечения?
  3.  Почему при возникшем тлеющем разряде не вся трубка заполнена положительным столбом?
  4.  Где применяют трубки с тлеющим разрядом?

БИЛЕТ № 25

3. Текст по разделу «Механика», содержащий описание опыта. Задание на формулировку гипотезы опыта, условий его проведения и выводов

Нет веса?

Проведем наблюдения за несколькими опытами.

Опыт № 1 Возьмем литровую пластиковую бутылку, проделаем в ней по вертикали несколько отверстий. Нальем в нее воды. Из отверстий будут бить под разными углами струи воды. В силу того, что давление на разных высотах разное, поэтому и углы разные.

Сбросим наполненную водой бутылку с некоторой высоты, например, можно встать на стул и сбросить бутылку с высоты вытянутой руки.  Почему-то струи воды не хотят больше выливаться.

Опыт № 2. Нальем в бутылку с отверстиями снова воду. Подбросим бутылку вверх.

Увы! Вода при движении бутылки вверх снова не выливается.

Опыт № 3. Бутылку с отверстиями наполним водой и бросим ее под углом к горизонту, в заранее приготовленное ведро (можно вместо бутылки в этом опыте взять наполненный водой теннисный шарик) Вода снова не хочет выливаться, через отверстия. (Во всех опытах бутылка, наполненная водой, не закрывается пробкой.)

Во всех трех опытах стало отсутствовать давление верхних слоев воды на нижние. Проверим эти наблюдения на следующем опыте.

Опыт № 4. К дощечке прикрепим пружину от школьного динамометра, а к ней гирю порядка 300 г. Отметим фломастером насколько растянулась пружина. Снова встанем на стул и с высоты вытянутой  вверх руки сбросим дощечку вниз.  Предварительно попросим товарища последить за поведением пружины. А ведет она себя «странно». Она за время своего падения не растягивается.  Значит, грузы не оказывают действия на пружину во время свободного падения.

Ответьте на вопросы к тексту:

  1.   Что объединяло все эти опыты?
  2.   Почему при свободном падении отсутствовало давление внутри падающей системы? (Потому что когда тело падает отсутствует вес, поэтому отсутствует давление)
  3.   Как называется состояние свободного падения? (Невесомость)
  4.  Где встречается состояние невесомости? (В лифте во время прыжка))

БИЛЕТ № 26

3. Текст по теме «Электромагнитные поля», содержащий информацию об электромагнитном загрязнении окружающей среды. Задание на определение степени воздействия электромагнитных полей на человека и обеспечение экологической безопасности

Невидимое загрязнение

В последние годы повышенное внимание уделяется вопросам влияния электромагнитных полей на состояние здоровья населения и объекты природной среды. Основным источником электромагнитных полей на Земле является Солнце. Суммарная плотность потока электромагнитной энергии у поверхности Земли составляет 10-10 — 10-9 Вт/м2 в период мощных солнечных вспышек. Использование электромагнитной энергии в различных областях человеческой деятельности привело к тому, что к существующим природному электрическому и магнитному полям добавились электромагнитные поля искусственного происхождения, уровень которых в несколько десятков раз превышает уровень естественного электромагнитного поля.

В последнее время отмечено резкое увеличение количества и видов новой техники, оборудования и устройств, эксплуатация которых сопровождается излучением электромагнитной энергии в окружающую среду. Это оборудование развивающегося радио- и телевизионного вешания, систем подвижной и персональной радиосвязи, энергетическое оборудование, современная бытовая техника, линии электропередачи.

Являясь биологически активным фактором, электромагнитное поле искусственного происхождения оказывает неблагоприятное воздействие на человека и окружающую природную среду, что и было отмечено в 1989 г. Всемирной организацией  здравоохранения, включившей этот фактор в число значимых экологических проблем.

Помните, что электромагнитные поля различаются по длине волны и частоте колебаний. Чем короче длина волны, тем больше частота колебаний и  наоборот.  Их подразделяют на высокочастотные, ультравысокочастотные и сверхвысокой частоты. Биологическая активность электромагнитных излучений возрастает с уменьшением длины волны, что приводит к большей «агрессивности» действия полей радиочастот по сравнению с полями промышленной частоты.

По предварительным оценкам, в России электромагнитному облучению гигиенически значимых уровней подвергаются приблизительно 70 % обшей численности населения, облучаемого вне производственной сферы (проживающие вблизи воздушных линий электропередачи, в домах с электроплитами и т.д.).

Самые опасные — поля СВЧ диапазона, волны миллиметровые, сантиметровые и дециметровые. По санитарным нормам в диапазоне СВЧ при круглосуточном облучении предельно допустимые уровни электромагнитного излучения достигают 5 мкВт/см2.

Между интенсивностью электромагнитных полей, продолжительностью их воздействия и состоянием здоровья населения имеется однозначная связь. Она выражается в снижении иммунологической реактивности организма, увеличении общей заболеваемости, распространенности болезней органов дыхания, нервной системы, болезней кожи, разрушения сетчатки глаз, увеличения онкологических заболеваний.

Применение американскими полицейскими радиотелефонов, работающих в СВЧ диапазоне, привело к значительному увеличению числа заболеваний раком мозга.

Размещение садовых и дачных участков вблизи ЛЭП и радарных установок приводит к тому, что электромагнитные поля воздействуют на человека не только снаружи, но и внутри здания.

Дети в возрасте до 15 лет в 2.7 раза чаще страдают злокачественными заболеваниями, подвергаясь действию электромагнитного поля с индукцией свыше 0,2 мкТл.

Регулярная работа с компьютером без применения защитных средств приводит к заболеванию органов зрения, к болезням сердечно-сосудистой системы и желудочно-кишечного тракта.

Не до конца изучено воздействие ЭМП на сельскохозяйственные объекты.

Недооценка электромагнитных полей как загрязнителя окружающей природной среды привела к ухудшению экологической ситуации в стране. Необходимо научно обосновать нормативные оценки степени загрязнения окружающей среды электромагнитными полями.

Чтобы в дальнейшем обеспечить экологическую безопасность и защитить население и природную среду от повреждающего действия ЭМП, необходимо детальное нормирование уровня электромагнитных полей различных диапазонов в жилых помещениях, общественных зданиях и на прилегающих к источникам ЭМП территориях.

Ответьте на вопросы к тексту.

  1.  Что значит электромагнитное  поле промышленной частоты?
  2.  Какие из бытовых приборов создают наиболее опасные электромагнитные поля?

3.Почему магнитные поля создаются лишь работающими приборами и установками? (т.к. при выключенном приборе нет тока, который порождает магнитное поле. Зная основные свойства магнитного поля, устанавливаемые экспериментально:

  1.  Магнитное поле порождается электрическим полем (движущимся зарядом).
  2.  Магнитное поле обнаруживается по действию на электрический ток ( движущиеся заряды).

Подобно электрическому полю, магнитное поле существует реально не зависимо от нас, наших знаний о нем.)

4.Каковы предельно допустимые нормы электромагнитного излучения?

Понравилась статья? Поделить с друзьями:
Adblock
detector