Тема: Рідкі кристали та їх властивості. Застосування рідких кристалів у техніці. Полімери: їх властивості та застосування

⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 5Следующая ⇒

Знати:

1. Рідкі кристали та їх властивості.

2. Застосування рідких кристалів у техніці.

3. Полімери: їх властивості та застосування.

Вміти:

1.Використовувати здійснювати пошукову діяльність за допомогою різних джерел інформації.

2.Робити електронні презентації.

Література:

Інтернет-джерела:

1. Институт дистанционного образования ТГУ [Електронний ресурс]. – Режим доступу: http: // ido.tsu.ru. - Загл. з екрана.

2. Интернет-школа Просвещение. RU. [Електронний ресурс]. – Режим доступу: http: // www.teleschol.ru . - Загл. з екрана.

3. Острів знань [Електронний ресурс]. – Режим доступу: http: // www. ostriv. in. ua. - Загл. з екрана.

4. Открытый Колледж: Физика. [Електронний ресурс]. – Режим доступу: http: // www. college. ru / physics. - Загл. з екрана.

5. Сайт для учащихся и преподавателей физики [Електронний ресурс]. – Режим доступу: http: // www. fizika. ru. - Загл. з екрана.

6. Физикам. Научный портал по физике [Електронний ресурс]. – Режим доступу: http: // www. fizikam.ru. - Загл. з екрана.

Завдання:

Відповісти на питання (9 балів):

1. Що таке рідкі кристали?

2. Властивості рідких кристалів.

3. Галузі використання рідких кристалів.

4. Що таке полімери?

5. Властивості полімерів.

6. Галузі використання полімерів.

Принести інформацію в електронному вигляді на тему (додатково 2 бали):

1. Рідкі кристали та їх властивості. Застосування рідких кристалів у техніці.

2. Полімери: їх властивості та застосування.

Зробити електронну презентацію на тему (додатково 3 бали):

1. Рідкі кристали та їх властивості. Застосування рідких кристалів у техніці.

2. Полімери: їх властивості та застосування.

Теоретичні відомості

Рідкі кристали – це рідини, що мають анізотропію властивостей (зокрема, оптичної), пов’язаною з впорядкованістю в орієнтації молекул. Завдяки сильній залежності властивостей рідких кристалів від зовнішніх дій вони знаходять різноманітне застосування в техніці, наприклад в системах обробки і відображення інформації, в яких використовуються електрооптичні властивості рідких кристалів. Вони застосовуються також в буквено-цифрових індикаторах (електронний годинник, мікрокалькулятори), різного роду керованих екранах, просторово-часових транспарантах, в оптичних затворах і інших світлоклапанних пристроях, в оптоелектронних приладах. На основі рідких кристалів розроблені пласкі екрани телевізорів, моніторів. Властивість рідких кристалів змінювати колір при зміні температури використовується в медицині (для визначення ділянок тіла з підвищеною температурою), в техніці (візуалізація інфрачервоного випромінювання, контроль якості мікроелектронних схем) та ін.

В последнее время широкое распространение в народном хозяйстве получили полимеры — органические аморфные тела, молекулы которых состоят из большого числа одинаковых длинных молекулярных цепочек, соединенных химическими (валентными) связями. К полимерам относятся как естественные (крахмал, белок, каучук, клетчатка и др.), так и искусственные (пластмасса, резина, полистирол, лавсан, капрон и др.) органические вещества. Полимерам присущи прочность и эластичность; некоторые полимеры выдерживают растяжение, в 5—10 раз превышающее их первоначальную длину. Это объясняется тем, что длинные молекулярные цепочки могут при деформации либо сворачиваться в плотные клубки, либо вытягиваться в прямые линии. Эластичность полимеров проявляется только в определенном интервале температур, ниже которого они становятся твердыми и хрупкими, а выше — пластичными. Хотя синтетических полимерных материалов создано очень много (искусственные волокна, заменители кожи, строительные материалы, заменители металлов и др.), но теория полимеров до настоящего времени полностью не разработана. Ее развитие определяется запросами современной техники, требующей синтеза полимеров с заранее заданными свойствами.

Самостійна робота № 4.

Тема: Речовина в електричному полі. Дія електричного поля на живі організми.

Знати:

1. Фізичний зміст явищ електростатичної індукції, поляризації діелектриків.

Вміти:

1.Пояснити можливість електростатичного захисту та впливу електричного поля на живі організми.

План вивчення теми:

1. Електростатична індукція та електростатичний захист.

2. Види діелектриків та поляризація діелектриків.

3. Діелектрична проникність речовини та поверхнева густина заряду.

Література:

1. Гончаренко С. У. Фізика: Підруч. для 10 кл. серед. загальноосв. шк. - К.: Освіта, 2002.- 319 с. (§ 48, 56-58).

2. Засєкіна Т.М. Фізика для 11 класу. Академічний рівень [Текст]: підручник для загальноосвітніх навч. закладів/ Т.М. Засєкіна, Д.О Засєкін.- Х.: Сиция, 2011.- с. 247 – 250.

Інтернет-джерела:

1. Институт дистанционного образования ТГУ [Електронний ресурс]. – Режим доступу: http: // ido.tsu.ru. - Загл. з екрана.

2. Интернет-школа Просвещение. RU. [Електронний ресурс]. – Режим доступу: http: // www.teleschol.ru . - Загл. з екрана.

3. Острів знань [Електронний ресурс]. – Режим доступу: http: // www. ostriv. in. ua. - Загл. з екрана.

4. Открытый Колледж: Физика. [Електронний ресурс]. – Режим доступу: http: // www. college. ru / physics. - Загл. з екрана.

6. Физикам. Научный портал по физике [Електронний ресурс]. – Режим доступу: http: // www. fizikam.ru. - Загл. з екрана.

Завдання:

№ з/п	Вид завдання	Бали
1 2	Дати у зошиті відповіді на питання: 1.1 Як можна захистити прилади, пристрої і людей від шкідливого впливу зовнішніх електричних полів? 1.2. Чому продовгуваті шматочки діелектрика в електричному полі встановлюються вздовж ліній його напруженості? 1.3 У якому агрегатному стані діелектрична проникненість діелектрика буде найбільшою? Чому? Розв’язати задачу: 2.1 Металевій кульці радіусом 6см передано електричний заряд 1нКл. Визначити поверхневу густину заряду на кульці.	2 2 2 3

Творче завдання (2-3 бали):

Принести інформацію в електронному вигляді (додатково 2 бали) або зробити електронну презентацію на тему (додатково 3 бали):

1. Електростатичний захист, його використання в техніці.

2. Сегнетоелектики, їх використання в техніці.

3. Електрети, їх використання в техніці.

4. Позитивний та шкідливий вплив електричного поля на живі організми.

5. Жива електрика.

Теоретичні відомості

У незаряджених провідниках сумарний заряд позитивних йонів дорівнює сумарному зарядові вільних електронів. Якщо провідник внести в електричне поле на рисунку 4.1, відбувається перерозподіл зарядів під дією зовнішнього електричного поля. Це явище називається електростатичною індукцією (або електризацією через вплив).

Рисунок 4.1

Надлишкові заряди створюють всередині провідника додаткове електричне поле, напрям якого протилежний основному полю (лінії напруженості цього поля зображені штриховими лініями). Внаслідок накладання полів напруженість результуючого поля в провіднику зменшується. Це означає, що сила, яка діє на електрони і спричиняє їх переміщення до відповідної частини провідника, зменшується. Впорядковане переміщення електронів повністю припиняється, коли напруженості зовнішнього і внутрішнього полів виявляться однаковими за значенням. Напруженість результуючого поля всередині провідника дорівнюватиме нулю. У випадку незарядженого провідника напруженість електричного поля всередині провідника також дорівнює нулю. Хоча електрони і йони створюють мікроскопічні поля, але внаслідок суперпозиції ці поля взаємно компенсують одне одного, і середнє значення напруженості результуючого поля дорівнюватиме нулю.

Отже, електричного поля немає всередині як зарядженого, так і незарядженого провідника. На цьому ґрунтується електростатичний захист чутливих до електричного поля приладів. Для захисту від зовнішніх електричних полів чутливі електровимірювальні прилади оточують густою сіткою, як на рисунку 4.2. Центральний дріт кабеля телеантени – плетеним дротяним екраном (клітка Фарадея). Але частіше екранують не чутливий до електричного поля прилад, а саме джерело електричного поля, від небажаного впливу якого треба захистити розміщені поблизу нього пристрої.

Рисунок 4.2

За наявності гострих виступів на зарядженому провіднику напруженість поля поблизу них може виявитися настільки значною, що в навколишньому повітрі починається йонізація молекул і з’являються позитивні і негативні йони. Йони з таким самим знаком заряду, що і у вістря рухаються від вістря, захоплюючи під час свого руху і нейтральні молекули. Внаслідок цього виникає спрямована течія повітря від вістря, або електричний вітер.

Рисунок 4.3

Його можна виявити, якщо піднести до вістря запалену свічку, як показано на рисунку 4.3.

Поверхнева густина заряду у провіднику залежить від форми поверхні:

, (4.1)

Одиниця величини

Найменша величина - на внутрішній поверхні, найбільша – на виступаючих вістрях.

Явище стікання зарядів із загострених провідників доводиться враховувати в техніці. Металеві частини всіх приладів і машин, які працюють під високою електричною напругою, роблять добре заокругленими, а кінці металевих стрижнів забезпечують гладенькими кульками. Наявність загострень призводить до стікання зарядів і порушення ізоляції.

Діелектрики– речовини, які не проводять електричний струм, бо у них електричні заряди знаходяться у зв’язаному стані.

Види діелектриків:

- неполярні - не створюють власного електростатичного поля;

- полярні -створюють власне електростатичне поле.

Поляризація діелектриків – реагування на зовнішнє електрич не поле.

Молекули неполярного діелектрика на рисунку 4.4 деформую- ться, в результаті чого виникають диполі, які орієнтуються вздовж вектора напруженості Е зовнішнього поля (деформаційна поляризація).

Рисунок 4.4

Молекули полярного діелектрика на рисунку 4.5 орієнтуються вздовж вектора напруженості Е зовнішнього поля (орієнтаційна поляризація).

Рисунок 4.5

В обох випадках на поверхні діелектрика з’являються зв’язані електричні заряди, які створюють всередині діелектрика поле Е₁, що направлене протилежно до зовнішнього поля Е. Електричне поле Е₀ всередині діелектрика послаблюється на рисунку 4.6.

Рисунок 4.6

Про ступінь поляризованості діелектрика завжди можна судити за відношенням

(4.2)

Із (4.2) видно, що — безрозмірна величина і для діелектриків завжди більша за одиницю. - діелектрична проникність речовини, що залежить від природи діелектрика та його стану і показує, у скільки разів напруженість результуючого поля в однорідному ізотропному діелектрику менша за напруженість поля у вакуумі.

Самостійна робота № 5.

Тема: Застосування магнітних матеріалів. Вплив магнітного поля на живі організми.

Знати:

1. Будову двигуна постійного струму та гучномовця; принцип дії електровимірювальних приладів.

Вміти:

1.Пояснити роль магнітного поля і його вплив на живі організми планети.

План вивчення теми:

1. Застосування двигуна постійного струму.

2. Застосування магнітоелектричних приладів.

3. Електродинамічна система в техніці та гучномовець.

4. Вплив магнітного поля на живі організми.

Рекомендована література

1.Гончаренко С.У. Фізика для 11 класу [Текст]: підручник для загальноосвітніх навч. закладів/ С.У. Гончаренко.- К.: Освіта, 2011.-с. 215 – 218.

Інтернет-джерела:

1. Институт дистанционного образования ТГУ [Електронний ресурс]. – Режим доступу: http: // ido.tsu.ru. - Загл. з екрана.

2. Интернет-школа Просвещение. RU. [Електронний ресурс]. – Режим доступу: http: // www.teleschol.ru . - Загл. з екрана.

3. Острів знань [Електронний ресурс]. – Режим доступу: http: // www. ostriv. in. ua. - Загл. з екрана.

4. Открытый Колледж: Физика. [Електронний ресурс]. – Режим доступу: http: // www. college. ru / physics. - Загл. з екрана.

5. Сайт для учащихся и преподавателей физики [Електронний ресурс]. – Режим доступу: http: // www. fizika. ru. - Загл. з екрана.

6. Физикам. Научный портал по физике [Електронний ресурс]. – Режим доступу: http: // www. fizikam.ru. - Загл. з екрана.

Завдання:

№ з/п Вид завдання Бали

1 2 Дати у зошиті відповіді на питання: 1.1 На якому явищі ґрунтується дія електричного двигуна? Описати його будову і принцип дії. 1.2. Які ви знаєте системи електровимірювальних приладів? Назвіть їх основні позитивні та негативні сторони. 1.3 Назвіть позитивні та негативні прояви дії магнітного поля на живі організми. Розв’язати задачу: 2.1 Розрахувати обертальний момент, що діє на рамку площею 30 см², яка складається з 10 витків, через яку проходить електричний струм 0,5 А. Індукція магнітного поля складає 15 мТл. 2 2 2 3

Творче завдання (2-3 бали):

Принести інформацію в електронному вигляді (додатково 2 бали) або зробити електронну презентацію на тему (додатково 3 бали):

1.Вплив магнітного поля на живі організми.

Теоретичні відомості

Двигун постійного струму

Сили, які діють на електричний струм в магнітному полі, зокрема, сили, що діють на замкнутий струм і викликають його поворот, широко використовуються в техніці. Саме завдяки їм працюють електричні двигуни.

Основна частина двигуна постійного струму - контур (рамка, котушка), розміщений в сильному магнітному полі електромагніта на рисунку 5.1.

Такий контур у магнітному полі не обертається, а лише повертається.

Рисунок 5.1

Досягнувши положення рівноваги, в якому площина контуру стає перпендикулярною вектору індукції магнітного поля, контур має зупинитися. Але якщо через кожну половину оберту контуру в ньому змінювати напрям струму, то контур обертатиметеся безперервно.

Зміна напряму струму в контурі здійснюється автоматично за допомогою пристрою, який називають колектором, на рисунку 5.1 позначений літерою К. Він складається з двох половинок мідного циліндра, до яких приєднані кінці контуру, і обертається разом з ним. Через ці півциліндри за допомогою ковзних контактів - щіток - контур з'єднується з джерелом струму.

В реальних двигунах є не один, а кілька контурів, намотаних на залізне осердя (це так званий ротор двигуна). Магнітне поле, в якому обертається ротор, створюється електромагнітами на статорі. Схематично це показано на рисунку 5.2. На роторі намотано 4 контури (1-1, 2-2, 3-3, 4-4). Струм від джерела напруги U через колектор (на рисунку не показаний) подається і в електромагніти статора, і в обмотки ротора.

Двигуни постійного струму використовуються в електричних транспортних засобах, на підйомних кранах, у багатьох побутових електричних пристроях.

Рисунок 5.2

Магнітоелектричні прилади.

Принцип дії магнітоелектричної системи ґрунтується на взаємодії провідника зі струмом і магнітного поля. Поле створюється постійним магнітом 1 на рисунку 5.3, струм проходить через котушку у вигляді рамки 2. Рамка є рухомим елементом приладу і знаходиться на одній осі зі стрілкою 3. Обертальний момент, що діє на рамку, завдяки спеціально сконструйованому магнітові не залежить від кута повороту рамки і дорівнює:

М₀= BINА, (5.1)

де В — індукція магнітного поля, І — сила струму, N — кількість витків у рамці, А — її площа.

Рисунок 5.3

Рамка починає повертатися. При цьому спіральна пружина 4 закручується і виникає протидіючий момент, пропорційний куту повороту рамки: М_п = k , де k — коефіцієнт пропорційності, який залежить від пружних властивостей пружини. Коли протидіючий момент дорівнюватиме обертальному: М_п = Мо або k = BINS, рамка зупиниться. При цьому кут повороту рамки, а значить, і стрілки, дорівнює , тобто прямо пропорційний силі струму в рамці. Це забезпечує рівномірність пікали приладу.

Магнітоелектричні прилади придатні для вимірювання лише в колах постійного струму, що є їх недоліком. Проте ці прилади споживають мало енергії і мають високу чутливість.

Більш чутливими є прилади магнітоелектричної системи, наприклад дзеркальні гальванометри. В них на осі обертання замість стрілки прикріплене маленьке пласке дзеркальце. Вузький пучок світла від лампочки падає на дзеркало, а відбитий від нього зайчик потрапляє на віддалену шкалу.

Електромагнітні прилади

Принцип дії приладів електромагнітної системи ґрунтується на ефекті втягування залізного осердя котушкою, якою проходить струм. Такий прилад на рисунку 5.4, а складається з нерухомої котушки зі струмом І, залізної пластинки 2, що обертається на осі, де закріплено пружинку 3, яка утримує пластинку, і стрілки 4.

Внаслідок проходження через котушку електричного струму будь-якого напряму залізна пластинка втягується в котушку, повертається на своїй осі і обертає стрілку. Для зменшення коливань стрілки застосовується «заспокоювач» 5, який складається з циліндра, в якому рухається поршень, з'єднаний із залізною пластинкою.

Електромагнітні прилади менш точні, ніж магнітоелектричні, але простіші за конструкцією і придатні для вимірювання як постійного, так і змінного струму.

Електродинамічні прилади

Принцип дії приладів електродинамічної системи — це взаємодія провідників зі струмом. Такий прилад на рисунку 5.4, б складається з двох котушок 1, 2 у вигляді рамок, підвішених на спільній осі, одна — нерухомо, друга — на підшипниках. Обидві рамки зв'язані двома пружинами, якими до рамок підводиться струм. У результаті проходження струму рухома рамка повертається на осі тим більше, чим більша сила струму, і з'єднана з нею стрілка дає показання на нерухомій шкалі.

а б

Рисунок 5.4

Електродинамічними приладами можна користуватися для вимірювань постійного і змінного струмів (сили струму і напруги). Шкала цих приладів нерівномірна.

На практиці часто використовують прилади з кількома межами вимірювання сил струмів і напруг. Для цього у процесі вимірювання напруг послідовно з приладом вмикають додаткові опори, а вимірюючи сили струмів, до приладу приєднують паралельно опори-шунти.

Гучномовець

Дія магнітного поля на провідник зі струмом використовується у будові гучномовців — приладів для збудження звукових хвиль під дією електричного струму, сила якого змінюється із звуковою частотою. В електродинамічному гучномовці (динаміку) використовують дію магнітного поля постійного магніту на змінний струм у рухомій котушці. Звукова котушка 1 на рисунку 5.5 з мідного дроту, з'єднана з гнучкою мембраною 2 і конічним дифузором З, розміщена у зазорі сильного кільцевого постійного магніту 4.

Рисунок 5.5

Під час проходження змінного електричного струму котушка під дією змінної сили Ампера коливається з частотою коливань сили струму і змушує коливатися з такою самою частотою мембрану і дифузор. Ці коливання створюють коливання тиску повітря, тобто звукові хвилі.

Першокласні гучномовці відтворюють без значних спотворень звукові коливання в діапазоні 40–15 000Гц. Але такі пристрої дуже складні. Тому застосовують системи з кількох гучномовців, кожний з яких відтворює звук у певному невеликому інтервалі частот.

Загальним недоліком усіх гучномовців є малий ККД. Вони випромінюють лише 1—3 % усієї підведеної до них енергії.

Дата добавления: 2018-04-05; просмотров: 2465; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 234 5 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!