Физический вакуум - полностью лишённое массы пространство. Даже если бы удалось получить это состояние на практике, оно не было бы абсолютной пустотой

39. Диффузия - процесс взаимного проникновения молекул одного в-ва между молекулами другого, приводящий к самопроизвольному выравниванию их концентраций по всему занимаемому объёму. В некоторых ситуациях одно из в-в уже имеет выровненную концентрацию и говорят о диффузии одного в-ва в другом. При этом перенос в-ва происходит из области с высокой концентрацией в область с низкой концентрацией. Примером диффузии может служить перемешивание газов (например, распространение запахов) или жидкостей (если в воду капнуть чернил, то жидкость через некоторое время станет равномерно окрашенной). Другой пример связан с твёрдым телом: атомы соприкасающихся металлов перемешиваются на границе соприкосновения. Важную роль диффузия частиц играет в физике плазмы.Первый закон Фикапоказывает, что плотность потока в-ва J пропорциональна коэффициенту диффузии D и градиенту концентрации. Второй закон Фика связывает пространственное и временное изменения концентрации (ур-ние диффузии):
Коэфф. диффузии D зав. от температуры.

40. Теплопроводн. - это перенос тепловой энергии структурными частицами в-ва (молекулами, атомами, ионами) в процессе их теплового движения. Такой теплообмен может происходить в любых телах с неоднородным распределением t°, но механизм переноса теплоты будет зависеть от агрегатного состояния в-ва. Явление теплопроводности заключ. в том, что кинетич. энергия атомов и молекул, кот.определяет t° тела, передаётся другому телу при их взаимодействии или передаётся из более нагретых областей тела к менее нагретым областям. Иногда теплопроводностью называется также количественная оценка способности конкретногов-ва проводить тепло.

Закон Фурье. В установившемся режиме плотность потока энергии, передающейся посредством теплопроводности, пропорциональна градиенту температуры:

где - вектор плотности теплового потока — кол-во энергии, проходящей в единицу времени через единицу площади, перпендикулярной каждой оси, - коэффициент теплопроводности, T — температура. Минус в правой части показывает, что тепловой поток направлен противоположно вектору grad T (т.е. в сторону скорейшего убывания температуры). Это выражение известно как закон теплопроводности Фурье.

В интегральной форме это же выражение запишется так (если речь идёт о стационарном потоке тепла от одной грани параллелепипеда к другой): где P - полная мощность тепловых потерь, S - площадь сечения параллелепипеда, ΔT — перепад температур граней, l — длина параллелепипеда, то есть расстояние между гранями. [ ] = Вт/(м·K).

41. Вязкость - одно из явл. переноса, св-во текучих тел оказывать сопротивление перемещению одной их части относительно другой. Механизм внутреннего трения в жидкостях и газах заключается в том, что хаотически движущиеся молекулы переносят импульс из одного слоя в другой, что приводит к выравниванию скоростей - это описывается введением силы трения. Вязкость твёрдых тел обладает рядом специфических особенностей и рассматривается обычно отдельно. Различают динамическую вязкость (пуаз, 0,1Па·с) и кинематич. вязкость (стокс, м²/с). Кинематич. вязкость может быть получена как отношение динамич. вязкости к плотности в-ва и своим происхождением обязана классическим методам измерения вязкости.

Сила вязкого трения пропорциональна скорости относительного движения V тел, пропорц. площади S и обратно пропорц. расст. между плоскостями h.Коэфф. динамич. вязкости – коэфф. пропорциональности, зав. от сорта жидкости или газа. Самое важное в характере сил вязкого трения то, что тела при наличии сколь угодно малой силы со временем обязательно придут в движение, то есть не существует трения покоя. Это отличает вязкое трение от сухого.

Закон вязкости Ньютона — математич. выражение, связывающее касательноенапряжение внутреннего трения и скорость деформации для текучих тел (жидкостей и газов):

Где η – коэфф. внутреннего трения или динамический коэфф. вязкости; с физич. точки зрения он представляет собой удельную силу трения при градиенте скорости, равном единице. Кинематическим коэффициентом вязкости называется величина μ = η / ρ.

42. Электрическое поле обладает запасом электрич. энергии, кот.проявляется в виде электрич. сил, действующих на находящиеся в поле заряженные тела. Простейшие электрические поля: а – одиночных положительного и отрицательного зарядов; б – двух разноименных зарядов; в – двух одноименных зарядов; г – двух параллельных и разноименно заряженныx пластин (однородное поле) Электрич. поле действует на внесенный в него заряд q с некоторой силой F => об интенсивности электрического поля можно судить по значению силы, с кот. притягивается или отталкивается некоторый электрич. заряд, принятый за единицу. В электротехнике интенсивность поля характеризуют напряженностью электрич. поля Е. Напряженностью – отношение силы F, действующей на заряженное тело в данной точке поля, к заряду q этого тела: E = F / q Энергия электрич. поля может быть реализована, если внести в него какой-либо заряд. Под действием сил пэтот заряд будет перемещаться по направлению силовых линий, совершая определенную работу. Электрический потенциал поля в данной точке равен работе, которую могут совершить силы этого поля при перемещении единицы положительного заряда из этой точки за пределы поля. Формула дает принцип суперпозиции (наложения) электростатич. полей: напряженность Е результирующего поля, создаваемого сис-мой зарядов, равна геометрич. сумме напряженностей полей, создаваемых в данной точке каждым из зарядов в отдельности.
Принцип суперпозиции дает возможность рассчитать электростатич. поля любой сис-мы неподвижных зарядов, т.к. случай неточечных зарядов всегда можно свести к совокупности точечных зарядов

42. Электрическое поле обладает запасом электрич. энергии, кот.проявляется в виде электрич. сил, действующих на находящиеся в поле заряженные тела. Простейшие электрические поля: а – одиночных положительного и отрицательного зарядов; б – двух разноименных зарядов; в – двух одноименных зарядов; г – двух параллельных и разноименно заряженныx пластин (однородное поле) Электрич. поле действует на внесенный в него заряд q с некоторой силой F => об интенсивности электрического поля можно судить по значению силы, с кот. притягивается или отталкивается некоторый электрич. заряд, принятый за единицу. В электротехнике интенсивность поля характеризуют напряженностью электрич. поля Е. Напряженностью – отношение силы F, действующей на заряженное тело в данной точке поля, к заряду q этого тела: E = F / q Энергия электрич. поля может быть реализована, если внести в него какой-либо заряд. Под действием сил пэтот заряд будет перемещаться по направлению силовых линий, совершая определенную работу. Электрический потенциал поля в данной точке равен работе, которую могут совершить силы этого поля при перемещении единицы положительного заряда из этой точки за пределы поля. Формула дает принцип суперпозиции (наложения) электростатич. полей: напряженность Е результирующего поля, создаваемого сис-мой зарядов, равна геометрич. сумме напряженностей полей, создаваемых в данной точке каждым из зарядов в отдельности.
Принцип суперпозиции дает возможность рассчитать электростатич. поля любой сис-мы неподвижных зарядов, т.к. случай неточечных зарядов всегда можно свести к совокупности точечных зарядов

43. Теорему Гаусса: поток вектора напряженности электростатического поля в вакууме сквозь произвольную замкнутую пов-ть равен алгебраич. сумме заключенных внутри этой пов-ти зарядов, деленной на ε₀. Задачу вычисления напряженности поля сис-мы электрич. Зарядов можно сильно облегчить, если применять теорему Гаусса. Из определения потока вектора напряженности сквозь замкнутую пов-ть, поток вектора напряженности сквозь сферич. пов-ть радиуса r, кот. охватывает точечный заряд Q, находящийся в ее центре, равен
Этот рез-тат справедлив для замкнутой пов-ти произвольной формы. Действительно, если заключить сферу в произвольную замкнутую пов-ть, то каждая линия напряженности, кот.пронизывает сферу, пройдет и сквозь эту пов-ть. В случае, если замкнутая пов-ть любой формы охватывает заряд, то при пересечении любой линии напряженности с пов-тью она то входит в нее, то выходит из нее. При вычислении потока нечетное число пересечений в конечном счете сводится к одному пересечению, т.к. поток полагается положительным, если линии напряженности выходят из пов-ти, и отриц. для линий, кот.входят в пов-ть.

44. Вычислим работу при перемещении электрич. заряда в однородном электрич. поле с напряженностью . Если перемещение заряда происходило по линии на протяженности поля на расстояние Ad = d₁-d₂, то работа равна

где d₁ и d₂ — расстояния от начальной и конечной точек до пластины В.

Работа сил электростатич. поля при движении электрич. заряда по любой замкнутой траектории равна нулю.

Потенциальное поле - поле, работа сил которого по любой замкнутой траектории равна нулю. Гравитационное и электростатич. поля являются потенциальными полями.

. 45. Совокупность двух равных по величине разноименных точечных зарядов q, расположенных на некотором расстоянии друг от друга, малом по сравнению с расстоянием до рассматриваемой точки поля называется электрическим диполем.Произведение называется моментом диполя. Прямая линия, соединяющая заряды называется осью диполя. Обычно момент диполя считается направленным по оси диполя в сторону положительного заряда.Найдем потенциал и напряженность электрического поля диполя на его оси, то есть на прямой, проходящей через оба заряда. Пусть точка A, находится на расстоянии r от центра диполя, причем будем считать, что r >> a. В соответствии с принципом суперпозиции потенциал поля в данной точке описывается выражением

Величину вектора напряженности электрического поля также можно вычислить на основании принципа суперпозиции

47. Диэлектрики (изоляторы) не проводят электрич. ток, т.к. в них нет свободных зарядов, способных двигаться по объёму диэлектрика под действием электрич. поля. К диэлектрикам относятся все газы; некоторые жидкости (дистиллированная вода, масла, бензол); твердые тела (стекло, фарфор, слюда).Молекулы диэлектрика бывают двух видов: 1) полярные, т. е. такие, в кот. центры положит. и отриц. зарядов не совпадают; эти молекулы представляют собой готовые диполи; 2) неполярные, т.е. не диполи.Диэлектрич. проницаемость - безразмерная величина e, показывающая, во сколько раз сила взаимодействия F между электрич. зарядами в данной среде меньше их силы взаимодействия F_o в вакууме: E =F_о/F. Диэлектрич. проницаемость показывает, во сколько раз поле ослабляется диэлектриком, количественно характеризуя св-во диэлектрика поляризоваться в электрич. поле.Значение относительной диэлектрич. проницаемости в-ва, характеризующее степень его поляризуемости, определяется механизмами поляризации. Однако величина в большой мере зав. и от агрегатного состояния в-ва, т.к. при переходах из одного состояния в другое существенно меняется плотность в-ва, его вязкость и изотропность. Сегнетоэлектрики (названы по первому материалу, в котором был открыт сегнетоэлектрический эффект - сегнетова соль) - твёрдые диэлектрики, обладающие в определённом интервале температур собственным электрическим дипольным моментом, кот.может быть переориентирован за счёт приложения внешнего электрич. поля. Сегнетоэлектрические материалы обладают гистерезисом по отношению к электрическому дипольному моменту.

48. Проводники хорошо проводят ток из-за свободных электронов. Если проводники имеют острие – в нем плотность заряда будет выше. Диэлектрическая проницаемость – когда нейтральный проводник находится в э/ поле. Электростатическая индукция – это перераспределение свободных зарядом проводника под действием внешнего э/поля.Электростатическая защита — помещение приборов, чувствительных к электрическому полю, внутрь замкнутой проводящей оболочки для экранирования от внешнего электрического поля.Это явление связано с тем, что на поверхности проводника (заряженного или незаряженного), помещённого во внешнее электрическое поле, заряды перераспределяются так (явление электрической индукции), что создаваемое ими внутри проводника поле полностью компенсирует внешнее.

49. Электроемкость – это отношение заряда проводника к его потенциалу. 1Кл/ 1В =1 Ф (фарад).С=q/ φ. Электроемкость зав. только от формы и размера проводника.Конденсатор – система 2ух проводников (обкладок) такой формы и размера, чтобы э/поле в заряженных обкладках было сосредоточено только между ними.Для сферического конденсатора:С=q/Δφq- заряд одной из обкладок, Δφ – разность потенциалов Для плоского конденсатора: С=E₀ES/dБатарея конденсатора: C=q/U=q/ Δφ

50. Электростатич. силы взаимодействия консервативны =>сис-ма зарядов обладаетпотенц. энергией. Будем искать потенц. энергию сис-мы двух неподвижных точечных зарядов Q₁ и Q₂, кот.находятся на расст. r друг от друга. Каждый из этих зарядов в поле другого обладает потенц. энергией (используем формулу потенциала уединенного заряда):

где φ₁₂ и φ₂₁ — соответственно потенциалы, кот.создаются зарядом Q₂ в точке нахождения заряда Q₁ и зарядом Q₁ в точке нахождения заряда Q₂. Согласно,
и ,
W₁ =W₂ =W и
Добавляя к нашей сис-ме из двух зарядов последовательно заряды Q₃, Q₄,..., можно доказать, что в случае n неподвижных зарядов энергия взаимодействия сис-мы точечных зарядов равна
где φ_i — потенциал, кот.создается в точке, где находится заряд Q_i, всеми зарядами, кроме i-го. Рассмотрим уединенный проводник, заряд, потенциал и емкость которого соответственно равны Q, φ и С. Увеличим заряд этого проводника на dQ. Для этого необходимо перенести заряд dQ из бесконечности на уединенный проводник, при этом затратив на это работу, которая равна
Энергия заряженного проводника равна той работе, которую необходимо совершить, чтобы зарядить этот проводник:

Конденсатор состоит из заряженных проводников поэтому обладает энергией, которая из равна

где Q — заряд конденсатора, С — его емкость, Δφ — разность потенциалов между обкладками конденсатора.

51. Немецкий физик Г. Ом экспериментально установил закон, согласно которому сила тока, текущего по однородному (отсутствуют сторонние силы) металлическому проводнику, пропорциональна падению напряжения на проводнике:

Сопротивление проводника. Величина R называется электрическим сопротивлением проводника. Единица сопротивления - 1 Ом. Для однородного цилиндрического проводника где l - длина проводника; S - площадь его поперечного сечения; - зависящий от свойств материала коэффициент, называемый удельным электрическим сопротивлением. [p] = 10 м*м.

52. Участок цепи, на котором действуют сторонние силы, называют неоднородным участком цепи. Закон Ома для неоднородного участка цепи имеет вид:где R - общее сопротивление неоднородного участка.Закон Ома для замкнутой цепи: ток в цепи, содержащей источник тока, прямо пропорционален э. д. с. источника и обратно пропорционален полному сопротивлению цепи.

Если обозначить э. д. с. источника через ξ, его внутреннее сопротивление через r, сопротивление внешней цепи через R, а ток через I, то закон Ома представится следующей формулой:

53.Закон Джоуля-Ленца — физич. закон, дающий количественную оценку теплового действия электрического тока: мощность тепла, выделяемого в единице объёма среды при протекании электрического тока, пропорциональна произведению плотности электрического тока на величину электрического поля.

где w — мощность выделения тепла в единице объёма, — плотность электрического тока, — напряжённость электрического поля, σ — проводимость среды.Практическое значение: снижение потерь энергии.

54. Электрич. сопротивление (R) — физич. величина, характеризующая св-ва проводника препятствовать прохождению электрич. тока и равная отношению напряжения на концах проводника к силе тока, протекающего по нему.

где R — сопротивление; U — разность электрических потенциалов на концах проводника; I — сила тока, протекающего между концами проводника под действием разности потенциалов.Высокая электропроводность металлов связана с тем, что в них имеется большое кол-во носителей тока - электронов проводимости. Электрич. ток в металле возникает под действием внеш. электрич. поля, кот.вызывает упорядоченное движение электронов.Движущиеся под действием поля электроны рассеиваются на неоднородностях ионной решётки (на примесях, дефектах решётки, а также нарушениях периодической структуры, связанной с тепловыми колебаниями ионов). При этом электроны теряют импульс, а энергия их движения преобразуются во внутреннюю энергию кристаллической решётки, что и приводит к нагреванию проводника при прохождении по нему электрического тока.Сопротивление металлов снижается при понижении температуры; при температурах порядка нескольких кельвинов сопротивление большинства металлов и сплавов стремится или становится равным нулю (эффект сверхпроводимости).