Ładunek elektryczny – wielkość skalarna charakteryzująca oddziaływanie ciał z polem elektromagnetycznym. Natura ładunku elektrycznego jest ziarnista (wielokrotność ładunku elementarnego).
Ładunek elementarny – całkowita najmniejsza wartość ładunku elektrycznego (elektron, proton).
Zasada zachowania ładunku – całkowity ładunek elektryczny układu izolowanego jest stały.
Układ izolowany – taki, który nie może wymieniać ładunków z otoczeniem.
Prawo Gaussa – strumień wektora natężenia pola przez dowolną powierzchnię zamkniętą równy jest całkowitemu ładunkowi zawartemu wewnątrz tej powierzchni podzielonemu przez przenikalność elektryczną ośrodka otaczającego ten ładunek.
Przewodniki – substancje, wewnątrz których ładunki mogą się dowolnie przemieszczać:
- ciała stałe (metale) – elektrony swobodne
- ciecze (elektrolity) – jony dodatnie i ujemne
- gazy (po zjonizowaniu) – jony dodatnie i ujemne
Izolatory (dielektryki) – są to substancje, wewnątrz których ładunki przemieszczać się nie mogą:
- gazy szlachetne
- ciecze izolacyjne (oleje mineralne i syntetyczne)
- ciała stałe organiczne (parafina, guma, kauczuk)
- ciała stałe nieorganiczne (szkło, porcelana, azbest)
Prąd elektryczny – to natężenie prądu przepływającego przez daną powierzchnię ds.
Jeżeli do końców przewodnika elektrycznego przyłożymy napięcie (różnicę potencjałów) to w przewodniku popłynie prąd elektryczny I.
Za przepływ prądu w metalach odpowiedzialne są elektrony przewodnictwa.
Ciepło Joule’a – prąd płynący przez opornik powoduje wydzielanie się w nim ciepła.
Q = Ult
I prawo Kirchoffa – suma prądów wpływających do węzła jest równa sumie prądów wypływających z węzła.
II prawo Kirchoffa – suma algebraiczna sił elektromotorycznych i napięć w oczku wynosi 0.
Doświadczenie Cavendisha - wyznaczanie stałej grawitacyjnej za pomocą wagi skręceń.
Waga skręceń - zawieszona na sprężystej nici belka, na końcach, której znajdują się odpowiednie próbkujące ciała fizyczne (masy w przypadku pomiaru grawitacyjnego). Belka znajduje się w równowadze. Zbliżenie ciała próbkującego do odpowiedniego drugiego ciała powoduje skręcenie się nici - pomiar skręcenia pozwala zmierzyć siłę oddziaływania pomiędzy ciałami.
Doświadczenie Jolly’ego – wyznaczanie masy ziemi porównując siłę przyciągania Ziemi z siłą przyciągania dowolnego ciała o znanej masie.
Pole magnetyczne Ziemi (hipoteza) – źródłem ziemskiego pola magnetycznego są prądy konwekcyjne, które tworzą się w płynnym zewnętrznym jądrze w skutek różnic temperatury między nim, a płaszczem.
Prawo Hubble’a - Edwin Hubble zauważył, że linie widmowe odległych galaktyk i gwiazd są przesunięte w kierunku czerwieni.
Model – nieustannie rozszerzająca się kula
Prędkość radialna oddalających się galaktyk jest proporcjonalna od ich odległości
V = Hr, gdzie H – stała Hubble’a
wnioski:
- wszechświat powstał w wyniki eksplozji, którą nazywamy wielkim wybuchem
- wybuch nastąpił około T = 1010 lat temu (wiek wszechświata)
- znając prędkość radialną oddalającej się galaktyki, stałą Hubble’a możemy obliczyć odległość danej galaktyki, jaką ona przebyła od początku jej powstania
- oszacowany promień wszechświata R=1,5*1026 metra
Model Thomsona atomu (1904 – ciasto z rodzynkami):
- atom ma kształt kuli wypełnionej ładunkiem dodatnim
- wewnątrz materii dodatniej rozmieszczone są symetrycznie elektrony
tłumaczy:
- dlaczego atom promieniuje
nie tłumaczy:
- dlaczego obserwuje się więcej niż jedną linię – serię widmową
- jak rozmieszczone są elektrony w atomach wieloelektronowych
Model Rutherforda atomu wodoru (1911):
- ładunek dodatni atomu rozmieszczony jest w objętości jądra R = 10-15 metra
- chmura elektronów w objętości o promieniu R = 10-10 metra
- elektrony poruszają się po orbitach dookoła jadra
wyjaśnia:
- rozpraszanie cząstek a i elektronów
nie wyjaśnia:
- dlaczego rozmiary atomów tego samego rodzaju są zawsze takie same
- dlaczego orbity elektronów są stabilne
- dlaczego atom H jest płaski
- dlaczego emitowane są fale tylko o niektórych częstotliwościach
Model Bohra atomów wodoropodobnych (1913):
postulaty:
- elektron w atomie porusza się dookoła jądra po orbicie kołowej pod wpływem przyciągania kulombowskiego występującego pomiędzy elektronem, a jądrem i ten ruch podlega prawom mechaniki klasycznej
- elektron może poruszać się tylko po takich orbitach, dla których orbitalny moment pędu L elektronu równy jest całkowitej wielokrotności h
- pomimo, że elektron poruszając się po dozwolonej orbicie doznaje stałego przyśpieszenia, to nie wypromieniowuje on energii elektromagnetycznej, całkowita energia pozostaje stała
- przejście elektronu z jednej orbity En na drugą Em jest związane z emisją lub absorpcją promieniowania o częstotliwości
odpowiada:
- daje poprawny wzór na energię i długość fali promieniowanie emitowanego przez atom
- potwierdził nieciągłość (kwantowość) niektórych wielkości fizycznych
- odtwarza znane wcześniej serie widmowe (Balmera, Paschena i Lymana)
- przewidział kolejne (jeszcze nieznane) serie widmowe (Bracketta, Pfunda)
- wyjaśnił linie widmowe atomu deuteru
nie odpowiada:
- dlaczego atom nie promieniuje na orbicie stacjonarnej
- co z widmem promieniowania atomów wieloelektrodowych (np. He)
- dlaczego niektóre linie widmowe są rozszczepione
- dlaczego tylko niektóre linie widmowe są obserwowalne
- atom wodoru jest płaski
Doświadczenie Francka- Hertza – doświadczalny dowód słuszności postulatu Bohra, potwierdzenie istnienia skwantowanych wewnętrznych stanów energetycznych atomu.
bartek0419