9.1 KiB
9.1 KiB
Jaká je základní idea nových definic jednotek soustavy SI?
Jak jsou a budou definovány (např. 1m, 1s)?
- Nové definice jednotek v Mezinárodní soustavě jednotek (SI) byly přijaty v roce 2019 a jsou založeny na fyzikálních konstantách přírody. Zahrnují:
- Sekunda (s): Definována frekvencí přechodu mezi energetickými hladinami atomu cesia-133
- Metr (m): Definován rychlostí světla ve vakuu, přičemž 1 metr je dráha, kterou světlo urazí za 1/299 792 458 sekundy
- Kilogram (kg): Definován na základě Planckovy konstanty a dalších konstant, namísto fyzického prototypu kilogramu
- Ampér (A): Definován elementárním nábojem elektronu
- Tyto nové definice zvyšují přesnost a konzistenci jednotek v rámci soustavy SI
Formální podobnost a rozdílnost Coulombova a Newtonova grav. zákona?
- Podobnosti:
- Inverzně kvadratická závislost: Oba zákony vyjadřují interakce mezi dvěma objekty, které jsou inverzně úměrní druhé mocnině vzdálenosti mezi nimi
- Univerzálnost: Oba zákony platí pro všechny hmotné body ve vesmíru
- Rozdíly:
- Povaha interakce:
- Coulombov zákon: Popisuje elektrostatické působení mezi nabitými částicemi (elektrickými náboji)
- Newtonův gravitační zákon: Popisuje gravitační přitažlivost mezi hmotnými tělesy
- Typ konstanty:
- Coulombov zákon: Zahrnuje Coulombovu konstantu a měří sílu mezi nabitými částicemi a jejich náboji
- Newtonův gravitační zákon: Zahrnuje gravitační konstantu a měří sílu gravitační přitažlivosti mezi hmotnými tělesy
- Povaha interakce:
Práce s vektory: vektor. součet : a) řešení graficky b) řešení výpočtem
Zrychlení hmotného bodu, pohyby zrychlené i zpomalené
- doplňte (odpovědi):
- Velikost okamžitého zrychlení je dána podílem velikosti změny rychlosti a příslušné doby, v níž k této změně došlo. Jednotkou zrychlení je metr za sekundu na druhou:
m*s^{-2}
- Velikost okamžitého zrychlení je dána podílem velikosti změny rychlosti a příslušné doby, v níž k této změně došlo. Jednotkou zrychlení je metr za sekundu na druhou:
Jak daleko před stanicí musí strojvůdce začít brzdit, výpočty?
Potenciální energie elektrostatického pole, elektrický potenciál a napětí?
-
potenciální energie elektrostatického pole
- elektrická potenciální energie = potenciální energie v gravitačním poli
-
elektrický potenciál
- skalární fyzikální veličina, která popisuje potenciální energii jednotkového elektrického náboje v elektrostatickém poli
-
elektrické napětí
- rozdíl potenciálu elektrického pole
-
doplňte (odpovědi):
- Elektrický potenciál můžeme definovat jako podíl práce W, kterou vykoná elektrostatická síla při přenesení bodového náboje q z daného místa na zem. Potenciál země a uzemněných těles je nulový. Za místo s nulovou potenciální energií proto volíme zem a tělesa s ní vodivě spojená. (uzemněná) Napětí mezi dvěma body elektrostatického pole je rovno rozdílu jejich potenciálů. Napětí v obvodu je pak rozdíl potenciálů.
Dielektrika a izolanty, elektrická pevnost dielektrika?
-
Dielektrika
- Hlavní vlastností dielektrika je schopnost polarizovat se v elektrickém poli.
- Hlavním parametrem dielektrika je jeho relativní permitivita (εr).
- Dielektrika se využívají k hromadění elektrické energie (kondenzátory).
- Dielektrikum představuje širší pojem než izolant (dielektrikum může být i polovodič).
- Příklady dielektrik: slída, vzduch, kondenzátorový papír, keramika, plasty, minerální oleje).
-
Izolanty
- Jako izolanty můžeme označit dielektrika s vysokou rezistivitou.
- Hlavní vlastností izolantu je schopnost klást velký odpor průtoku elektrického proudu.
- Hlavním parametrem izolantu je rezistivita = měrný odpor (ρ).
- Izolanty se využívají k izolování elektricky vodivých těles.
- Ideálním izolantem je pouze vakuum, popř. technický izolant za teploty v okolí absolutní nuly.
- Každý technický izolant je za normálních podmínek do určité míry vodivý.
- Příklady izolantů: plasty, keramika, vzduch, SF6, minerální oleje.
-
elektrická pevnost dielektrika je velikost elektrické intenzity, při níž dojde k elektrickému průrazu
- Elektrická intenzita je natolik velká, že uvolní vodivostní částice z původně neutrálních molekul a dielektrikem prochází elektrický proud
- např. blesk ve vzduchu, elektrická svářečka
Kapacita vodiče, kondenzátor?
-
kapacita vodiče je definována podílem náboje izolovaného vodiče a jeho napětí vzhledem k Zemi
-
kapacita kondenzátoru závisí na geometrickém uspořádání elektrod a materiálu mezi nimi
-
doplňte (odpovědi):
- kapacita kondenzátoru závisí na geometrickém uspořádání elektrod a materiálu mezi nimi. Jednotka kapacity je Farad (F). Běžná kapacita kondenzátorů se pohybuje od pF až mF. Pokud vyplníme prostor mezi deskami kondenzátoru dielektrikem, jeho kapacita se zvětší. Při nabíjení a vybíjení kondenzátoru dochází k pohybu náboje v elektrickém poli, při němž elektrostatické síly konají práci. Při nabíjení tedy kondenzátor získává energii E, při vybíjení ji ztrácí. Její velikost je dána vztahem:
E=\frac{1}{2}*C*U^2
- kapacita kondenzátoru závisí na geometrickém uspořádání elektrod a materiálu mezi nimi. Jednotka kapacity je Farad (F). Běžná kapacita kondenzátorů se pohybuje od pF až mF. Pokud vyplníme prostor mezi deskami kondenzátoru dielektrikem, jeho kapacita se zvětší. Při nabíjení a vybíjení kondenzátoru dochází k pohybu náboje v elektrickém poli, při němž elektrostatické síly konají práci. Při nabíjení tedy kondenzátor získává energii E, při vybíjení ji ztrácí. Její velikost je dána vztahem:
Vypočítejte označenou veličinu (U, I) v konkrétním obvodu?
Kombinace zapojení kondenzátorů?
- Paralelně
C_i = C_1 + C_2 + C_3 + ...
- Sériově
\frac{1}{C_i} = \frac{1}{C_1} + \frac{1}{C_2} + \frac{1}{C_3} + ...
Vysvětlete (popište) pojmy elektrický proud a elektrické napětí
- elektrický proud
- uspořádaný pohyb elektricky nabitých částic
- elektrické napětí
- Popisuje rozdíl potenciálů pole ve dvou bodech
- mezi tělesy nabitými opačnými elektrickými náboji je elektrické napětí
- elektrické napětí mezi dvěma body se rovná rozdílu potenciálu těchto bodů
Popište důsledky 2. Newtonova pohybového zákona
- ZÁKON SÍLY
- Na působení síly reaguje těleso zrychlením, které je přímo úměrné působící síle a nepřímo úměrné hmotnosti tělesa
- Směr zrychlení je shodný se směrem působící síly
- definiční vztah:
F=m.a
Definujte pojem mechanická práce W a energie E (uveďte co charakterizují , mat.vztah, jednotky, vzájemný vztah)?
-
mechanická práce
- vyjadřuje dráhový účinek síly (síla koná práci)
- mechanická práce vykonaná sílou
F
působící po drázes
je skalární veličina definovaná vztahem:W = F * s * cos \alpha
- značí se
W
jednotkou jeJ
-
energie
- popisuje stav tělesa (těleso má energii)
- skalární veličina, která popisuje schopnost hmoty konat práci
- značí se
E
jednotkou jeJ
E=mc^2
-
Velikost práce souvisí se změnou energie – je rovna velikosti přeměněné/předané energie
Vysvětlete pojem kinetická a polohová energie?
- kinetická a polohová energie tvoří mechanickou energii
- Kinetická energie
- skalární veličina, která charakterizuje pohybový stav hmotného bodu vzhledem k zvolené vztažné soustavě
- Kinetická energie nezávisí na směru pohybu, ale pouze na velikosti rychlosti
- Kinetická energie je závislá na volbě vztažné soustavy, protože na této volbě závisí také rychlost tělesa
- Kinetická energie nemůže být nikdy záporná
E_k=\frac{1}{2}*m*v^2
- Polohová energie
- skalární veličina, která je relativní, záleží na tom, vzhledem k čemu se vztahuje
- Potenciální energie může nabývat kladných i záporných hodnot
E_p=m*g*h
Vysvětlete obecný zákon zachování energie
- energie nevzniká ani nezaniká pouze se přeměnuje
- celková energie soustavy těles se nemění
Jaké poznatky popisují tzv. Maxwellovy rovnice? (uveďte slovně jejich znění)
- čtyři diferenciální rovnice:
- říká, že siločáry elektrického pole začínají a končí v tom místě prostoru, kde je soustředěn elektrický náboj; zdrojem elektrického pole je tedy náboj
- siločáry magnetického pole nikde nezačínají a nikde nekončí (jsou to křivky uzavřené), tj. neexistují magnetické náboje a magnetické pole je tedy vždy vírové
- při časové změně magnetického pole je elektrické pole vírové (siločáry jsou uzavřené) a podél vírů je možno měřit napětí (Faradayův zákon)
- teče-li obvodem proud, vzniká kolem něho magnetické pole
- [$E$] =
N*C^{-1}
=V*m^{-1}
- Směr intenzity stejný jako směr
F_e
- Homogenní pole –
E
ve všech místech stejná velikost i směr - Siločáry – myšlené čáry, tečna určuje směr intenzity