Füüsika Eksam II-1 (0)

I variant
1) Magnetväli vaakumis . Amperi seadus. Paigalseisva laengu puhul magnetvälja ei täheldata. Magnetväli tekib koos liikuvate laengute ehk elektrivooluga. Magnetvälja põhiomadus on, et ta mõjutab välja asetatud liikuvat laengut ehk elektrivoolu jõuga. Seda nim. magnetiliseks jõuks. Seega: Elektrivool on nii magnetvälja tekitaja kui ka selle mõju vastuvõtja .
Amper `i I seadus: Juhile avalduv jõud on võrdelised voolutugevuse ja juhi pikkusega ning oleneb juhi asendist magnetväljas ja magnetvälja tugevusest. F=k1BIlsin
kus võrdetegur k1=1 B - induktiivsus ( tesla T)
2) Elektrimahtuvus . Elektrostaatikas tähendab elektrimahtuvuse mõiste laengut, mis kulub keha laadimiseks teatud potensiaalini. Keha potensiaal kasvab võrdeliselt talle antud laeguga. q. potensiaal (fii) qC ehk C=q - järelikult: Elektrimahtuvus on laeng, mis tuleb anda juhile, et muuta selle potensiaali ühe ühiku võrra. 1CV=1F ( Farad - mahtuvuse ühik) Kera mahtuvuse valem: C=40R
3) Pooljuhtmaterjali elektrijuhitavus . Pooljuhtideks nimetatakse materjale, mis jäävad oma elektriliste omaduste poolest juhtide ja dielektrikute vahele. ( ρ = 10-5 ÷ 10-7 Ώ m ) Pooljuhtidel on tugev juhtivuse sõltuvus temperatuurist, elektrivälja tugevusest, valgustatusest, mehaanilisest survest vm. Pooljuhtides on nii elektronjuhtivus (vabad elektronid) kui ka aukjuhtivus (vabad augud).
Materjalideks on: seleen , germaanium, räni, galliumarseniid, jm.
Konstantsel temperatuuril on elektron -auk paaride keskmine arv pooljuhtkristalli ruumala ühikus muutumatu.
Pooljuhtide takistuse temperatuuritegurid on negatiivsed ning absoluutväärtuselt 10 ÷ 20 korda suuremad kui metallidel.
Pooljuhte, kus on ülekaalus elektronjuhtivus nimetatakse n – pooljuhtideks.
Pooljuhte, kus valdavaks on aukjuhtivus nimetatakse p – pooljuhtideks.
Lisanditega võime muuta juhtivust:
Doonorlisandid – muudavad valdavaks elektronjuhtivuse.
Aktseptorlisandid – muudavad valdavaks aukjuhtivuse.
4) Optika põhiseadused .

• Valgus on dualistliku loomuga: temas on nii laine kui ka korpuskulaarsed omadused.
  
• Nähtustes nagu interfrents, difraktsioon , polarisatsioon - käitub valgus kui laine.
  
• Nähtuses nagu fotoefekt, röntgenefekt jt.- käitub valgus kui osakeste voog .
  

Põhiseadused:
1. Valguse sirgjoonilise levimise seadus - valgus levib homogeenses keskonnas sirgjooneliselt.
2. Valguskiirte sõltumatuse seadus - valguskiirte levimisel, nende lõikumisel nad ei mõjusta üksteist
3. Valguse peegeldumisseadus - peegeldunud kiir, lagev kiir ja selle langemispunktist keskondade lahutuspinnale tõmmatud normaal asuvad ühes tasandis ning peegeldumisnurk on võrdne ja vastasmärgiline langemisnurgaga.
4. Valguse murdumisseadus - murdunud kiir, langev kiir ja selle langemispunktist keskondade lahutuspinnale tõmmatudnormaal asuvad ühes tasandis ning langemisnurga ja murdumisnurga siinuste suhe on antud keskkondade jaoks konstantne suurus. (Mingi aine murdumisnäitajat vaakumi suhtes nim. tema absoluutseks murdumisnäitajaks.
5. Valguskiire pööratavuse seadus - kui korduvalt peegeldunud ja murdunud kiirele vastassuunas lasta langeda teine kiir, siis see läbib sama tee, mis esimene kiir, kuid vastupidises suunas. Langeva kiire energia jaotub peegeldunud ja murdunud kiire energiaks. Kui peegeldunud kiire intensiivsus on võrdne langeva kiire intensiivsusega, siis seda nim. täielikuks peegeldumiseks.
5)Valguse polarisatsioon.
võnkumise sihi ja kiiruse
poolt( levimise suund) määratud tasandit nim polarisatsioonitasandiks.
Loomulikus valguses vahelduvad erisihilised võnkumised üksteisega kiiresti ja korrapäratult. Valgust, milles võnkumiste sihid on mingil viisil korrastunud nim polariseerituks.
Kui valgusvektor võngub ainult ühes tasandis, siis nim valgust lineaarselt polariseerituks.
II variant
1)Elektriväli dielektrikutes. Dielektrikud. - aatom on elektriliselt neutraalne . Aatom on mittepolaarne ehk ei oma poolusi. Kui aatomitest moodustub molekul , siis ei tarvitse erimärgiliste laengute raskuskeskmed kokku langeda. Selliseid molekule nim. polaarseteks.
Kui poolusi on kaks, siis nim. laengusüsteemi dipooliks, kõige lihtsamaks on lineaarne dipool. Igat molekuli saab iseloomustada tema dipoolmomendiga ( )Mittepolaarsel molekulil on =0
Dielektrikuks nim ainet milles vabade laengute hulk on normaaltingimustel kaduvväike.
Dielektriku polarisatsioon - Polaarsetes dielektrikutes on molekulide dipoolmomendid tavaliselt orienteeritud täiesti ebakorrapäraselt. Kogu keha summaarse dipoolmomendi arvutamisel saame tulemuseks 0. Kui dielektrik asetada välisesse elektrivälja muutub dielektrik polaarseks ja omandab dipoolmomendi. Elektriväli püüab korrapärastada dipoolmomente, soojusliikumine segab seda. Polarisatsiooni tugevust iseloomustab aine ruumiühiku dipoolmomendiga
Väljatugevuse nõrgestamist iseloomustatakse aine dielektrilise läbitavuse ehk konstanfiga ε, mis on alatu suurem kui 1.
2) Kondensaator . Kondensaatoriks nimetatakse üksteise lähedale asetatud ja teineteisest isoleeritud elektrijuhi paari. Juhipaari mahtuvus on C=q1-2 Kondensaatori mahtuvus on laeng, mis tuleb viia kondensaatori ühelt juhilt teisele, et muuta nende potensiaalide vahet ühiku võrra. Plaatkondensaatori elektrimahtuvus on võrdeline dielektriku läbitavusega, plaadi pindalaga ja pöördvõrdeline plaatidevahelise kaugusega. C=0 Sd
Laetud juhi energia võrdub laadimisel tehtud tööga. dA=dq
Kogu töö keha laadimisel laenguni q on A=*q2
Kondensaatori energia võrdub W=C*U22
3) Biot ’ – Savart ’i – Laplace ’i seadus. – Mis tahes voolu magnetväli on arvutatav selle voolu elementide poolt põhjustatud magnetvälja tugevuste vektoriaalse summana, kusjuures vooluelementide väljatugevus arvutatakse valemi dB=k2Idlsin*1r2 abil, kus  on nurk vooluelemendi vektori Idl ja sellelt väljapunkti viiva raadiusvektori r vahel ning dB vektori suund on risti mõlema vektoriga. K2=04 ja magnetvälja konstant 0=410-7 Hm H-induktiivsuse ühik hendri.
4)Elektromagnetiline induktsioon . - Galvanomeetri ahelas (kinnises vooluallikata kontuuris ) tekivad voolu nim induktsioonvooluks. Selle põhjustaja on magnetvoo muutumine ajas.
Elektromagneetilise induktsiooni seadus ( Faraday seadus): Igas kinnises kontuuris indutseeritakse elektrivool, kui muutub kontuuri poolt aheldatud magnetvoog ajas.
Lenzi seadus: Induktsioonivoolul on alati selline suund, et tema magnetväli takistab induktsioonivoolu esilekutsuvat magnetvoo muutust.
Induktsioonivoolu, nagu igasugust elektrivoolu, tekitab mingi elektromotoorjõud . Vastavad kõrvaljõud on magnetjõud . Need tekitavad induktsiooni elektromotoorjõu Ei.
El. magn . Induktsiooniseadus - Kontuuris indutseeritud elektromotoorjõud on võrdeline kontuuri läbiva magnetvoo muutumise kiirusega. EI=-d/dt
5)Valguse interferents . - Ideaalne monokromaatiline tasalaine on laine, millel on täpselt üks kindel lainepikkus , sagedus ja võnkeperjood.
Lainepikuste vahemik =max - min iseloomustab laine monokromaatilisust.
Ideaalsel juhul =0. Suure  puhul on laine vähe monokromaatiline ehk polükromaatiline (mitmevärviline).
Valguse puhul meie silm edastab eri lainepikustega lainetest erinevaid värvusaistinguid vahemikus 0,4/0,75m.
Valguse spektri värvid on violetne, sinine, helesinine, roheline, kollane, oranz , punane.
Polükromaatiline kiirgus ei oma kindlalt lainepikkust, sagedust ja perioodi.
Selliste lainete liitumisel ei teki püsivat inderferentsipilti.
Lained on vähe koherentsed . seega lainete küllaldane monokromaatilisus on koherentsuse eeltingimus. - geomeetriline käiguvahe . 0-optiline teepikkuste vahe.
Seega on olemas nagu ikka lainete korral:

• inderfrentsi maksimum, kus valguslained tugevdavad teineteist.
  
• interfrentsi miinimum, kus valguslained kustutavad teineteist.
  

Interfrentsinähtuste rakendusi.

• gaasi murdumisnäitajate määramiseks .
  
• väga täpseks pikkuse ja nurkade mõõtmiseks.
  
• pindade töötluse kvaliteedi hindamiseks.
  

III variant
1. Laengute vastastikune toime. - Punktlaenguks nim keha, mille mõõtmed võib jätta arvestamata võrreldes tema kaugusega teistest elektrilaenguid kandvat kehadest.
Columbi seadus f=k(q 1-q2/r2 ) Jõud millega üks punktlaeng mõjub teisele, on võrdeline mõlema laengu suurusega ja pöördvõrdeline laengute vahekauguse ruuduga . E= 0,885*10-11F/m F=1/k*4πέ0
2. Elektrivool. - Asetades elektrijuhi elektrivälja hakkab juhis olevatele vabadele laengutele mõjuma elektriline jõud f=qE. See tekitab laengute korrapärase liikumise välja sihis (positiivsed välja suunas, negatiivsed vastassuunas) Seda nim elektrivooluks .
Metallides, pooljuhtides on laengukandjateks elektronid. Elektrolüütides, ioniseeritud gaasides lisanduvad veel ioonid . Vool juhis kestab hetkeni , millal juhi kõigi punktide potensiaalid on võrdsustunud ja väljatugevus juhi sees kahanenud nullini. Et vool ei lakkaks peab juhi osade potensiaalide vahet säilitama. Sellega peab äravoolanud laengud mingit teist teed mööda endisele kohale tagasi viima. Neid tagasiviivaid jõude nim kõrvalisteks jõududeks.
Kõrvalisi jõude tekitav seadeldis kannab vooluallika nime. Juhte millede potensiaalide vahet säilitatakse, nim vooluallika klemmideks.Kui voolu suund juhis ei muutu, siis nim voolu alalisvooluks.Elektrivoolu iseloomustatakse tugevusega . Voolutugevus on võrdne ajaühikus juhi ristlõiget läbiva laenguga. I=dq/dt
Voolutugevuse ühikuks on (A)amper
Voolutugevus on antud kohas vooluga risti asuvat pindalaühikut läbiv voolutugevus.
j=dI/dS; , kus j- voolu tihedus (A/mm) e-laengukandjate laeng, n-laengukandjate arv, -laengukandjate suunatud liikumise kiirus.
3. Dielektrikud. - nim ainet milles vabade laengute hulk on normaaltingimustel kaduväike.
Dielektriku polarisatsioon - Polaarsetes dielektrikutes on molekulide dipoolmomendid tavaliselt orjenteeritud täiesti ebakorrapäraselt. Kogu keha summaarse dipoolmomendi arvutamisel saame tulemuseks 0. Kui dielektrik asetada välisesse elektrivälja muutub dielektrik polaarseks ja omandab dipoolmomendi. Elektriväli püüab korrapärastada dipoolmomente, soojusliikumine segab seda. Polarisatsiooni tugevust isel aine ruumiühiku dipoolmomendiga
4. Elektrolüüs , Faraday seadused.
Molekulide lahustumine lahustes - Ained milles elektrivool põhjustab keemilisi muutusi, nim teist liiki juhtideks ehk elektrolüütideks. Nende hulka kuuluvad soolade, hapete või leeliste vesilahused või lahused mõne teise vedelikuga.
Voolkandjateks on elektrolüüdis ioonid, milleks lahuses lagunevad lahustava aine molekulid. Vedelikest suurima -ga on vesi (=81)
Elektrolüüs - Kui asetada elektrolüüti tahkest juhist plaadid ( elektroodid ) ja rakendada neile pinge hakkavad ioonid suunatult liikuma tekitades elektrivoolu.
katood- neg electron anood- pos elektron
Katodile liikuvaid positiivseid ioone nim katioonideks. Anoodile liikuvaid negatiivseid ioone nim anioonideks.
Elektrolüüti läbiva vooluga kaasneb elektrolüüdi koostisosade eraldumine elektroodidel. Seda nähtust nim elektrolüüsiks.
Faraday seadused - 1 seadus - Elektroodileraldunud aine hulk on võrdeline elektrolüüti läbinud laenguga. m=kq m-aine mass k- elektrokeemiline ekvivalent
2.seadus: Kõikide ainete elektrokeemilised ekvivalendid on võrdelised nende keemiliste ekvivalentidega. k=AFz A-aatomimass F-Faraday arv (F=96,5 106 Ckg ekv) z- aine valents
Temperatuuri tõustes ioonode liikuvus suureneb ning seetõttu suureneb ka elektrolüütide elektrijuhtivus.
5. Valguse dispersion. - Dispersioonoks nim. aine murdumisnäitaja olenevust elektromagnetlaine sagedusest.
Aine murdumisnäitajat võib defineerida kahel viisil:
1. Geomeetriline määratlus , mille järgi aine murdumisnäitaja on valguse langemis ja murdumisnurga siinuste suhe, kui valgus langeb ainele vaakumist.
2. Teine määrab murdumisnäitaja levimiskiiruste järgi samades keskkondades . n=sin/sin=c/v kus n- murdumisnäitaja c- valguse levimise kiirus vaakumis. v- valguse levimise kiirus aines.
IV variant
1. Elektrivälja tugevus. - Laengud mõjutavad üksteist elektrivälja vahendusel. Iga laeng muudab ümbritseva ruumi omadusi - tekitab seal elektrivälja. Elektrivälja iseloomustavat suurust nim elektrivälja tugevuseks antud punktis.
Elektrivälja tugevus on arvuliselt võrdne jõuga, mis mõjub antud väljapunktis asuvale ühikulisele punktlaengule.
Punktlaengu väljatugevus on võrdeline laengu (q) suurusega ning pöördvõrdeline laengu ja antud väljapunkti vahelise kauguse (r) ruuduga.
Vektor (E) on suunatud piki laengut ja antud väljapunkti läbivat sirget (+) laengust eemale ja (-) laengu poole.
Laengute süsteemi väljatugevus on võrdne nende väljatugevuste vektorsummaga mida tekitavad kõik süsteemi kuuluvad laengud üksikult.
Elektrostaatilise välja jõudude töö, Potensiaal - Elektrostaatilise välja jõudude töö laengu transportimisel ei sõltu teepikkusest, vaid ainult selle laengu alg- ja lõppasendist (r1 ja r2)
Välja potensiaal mingis punktis on võrdeline välja tekitanud laenguga ja pöördvõrdeline punkti kaugusega sellest laengust.
Potensiaal on arvuliselt võrdne tööga, mida teevad elektrostaatilise välja jõud positiivse ühiklaengu eemaldamisel vaadeldavast punktist lõppmatusse. Ühikuks on volt (V).
2. Elektromotoorjõud. - Suurust mis on võrdne positiivse ühiklaengu ümberpaigutamiseks tuleva kõrvaljõudude tööga nim elektromotoorjõuks E. E=A/q (V)volt.
Suurust mis on arvuliselt võrdne elektrostaatiliste ja kõrvaljõudude poolt positivse ühiklaengu ümberpaigutamisel tehtud tööga, nim pingelaenguks ehk lihtsalt pingeks U antud ahela osal. U12=1-2+E12.
Kõrvaljõudude puudumisel pinge U langeb kokku potensiaalide vahega U12=1-2
3. Pooljuht dioodid. - Pooljuht dioodid e. pooljuhtventiiliks on pooljuhtkristall, kus on loodud auk-ja elektronjuhtivusega piirkonnad ning nende puutepinnal asuv tõkkekiht ehk pn- siire . Pooljuhtventiil on selgelt ühesunalise juhtivusega.
4.Elektrolüüsi kas, tehnikas.
1.Galvanoplastika- metallijäljendi saamine reljeefsest mudelist
2.Galvanosteegia- metallesemete pinna katmine elektrolüütiliselt, mõne teise metallikihiga
3.Elektrometallurgia – teadmised, mis seotud elektrolüüsiga
4. Elektrolüütiline poleerimine- eemaldatakse pinnakonarused
5.Elektrolüütkondensaatorid - elektroodid
6.Keemilised vooluallikad – patareid , akumulaatorid (pliiakud, leelisakud , dryfit-, geel -, AGM tüüpi akud), kütuse element
Tühjenemine Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O
Laadimine 2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4
5. Valguse difraktsioon. - nim. geomeetrilise optika seaduspärasustest kõrvalekaldumise nähtust valguse levimisel, mis on tingitud valgusele ette jäävatest tõketest.
Juhul kui lainepikkus on märgatavalt väiksem tõkke mõõtmetest, siis on digfraktsioon nõrk ja raskesti avastatav. Just niisugune on olukord valguse kasutamisel .
Difraktsiooninähtused on seletatavad Huygensi- Fresneli printsiibi abil, mis kehtib kõikide lainete puhul. Printsiip: Kõiki valguslaine frondi punkte võib vaadelda uute valgusallikatena, millest kiirgunud lainete interfereerumse tulemusena määratakse lainefrondi iga uus asend. Lainefrondi punktidest väljunud laineid nim. sekundaarlaineteks.
Praktilisi rakendusi:

• valguse lahutamist spektriks difraktsioonivõre abil.
  
• difraktsiooni nähtus määrab ka optilise riistade lahutusvõime.
  
• röntgni kiirguse puhul.
  

V variant
1) Senjettelektrikud ja piesoelektriline efekt. – on eriliiki dielektrikud, mille polarisatsioon võib tekkida iseeneslikult välise elektivälja mõjuta. Seljettelektriku omadused võivd esineda ainult kristallilistel ainetel. Kristall jaguneb piirkondadeks, millised on ideaalselt polariseerunud. Neid piirkondi nim doomeniteks.
Piesoelektriliseks efektiks nim mehaanilise mõjutamise teel senjettelektrilistes ainetes tekkinud polarisatsiooni.
2) Ohmi seadus. - millele vastavalt mööda homogeenset metallijuhti kulgeva voolu tugevus (I) on võrdeline pingelanguga (U) juhil. I=U/R, kus suurust R nim juhi elektritakistuseks. Takistuse mõõtühikuks on oom ()
R=l/S, kus l-juhi pikkus S-juhi ristlõike pindala -juhi elektriline eritakistus
Ohmi seadus diferentsiaalkujul j=E/ρ (A/mm)
3) Elektromagneetiline induktsioon. - Galvanomeetri ahelas tekivad voolu nim induktsioonvooluks.Selle põhjustaja on magnetvoo muutumine ajas.
Elektromagneetilise induktsiooni seadus (Faraday seadus): Igas kinnises kontuuris indutseeritakse elektrivool, kui muutub kontuuri poolt aheldatud magnetvoog ajas.
Lenzi seadus: Induktsioonivoolul on alati selline suund, et tema magnetväli takistab induktsioonivoolu esilekutsuvat magnetvoo muutust.
Induktsioonivoolu, nagu igasugust elektrivoolu, tekitab mingi elektromotoorjõud Ei.
El.magn. induktsiooniseadus- Kontuuris indutseeritud elektromotoorjõud on võrdeline kontuuri läbiva magnetvoo muutumise kiirusega. EI=-d/dt
4) Valguse parameetrid . - valguse kiirus, valgusvoog , valgustugevus , valgustatus, valgsus, heledus
Valgusvoog on kiirgusvoog , mille suurust hinnatakse tekitatud valgusaistingu tugevuse järgi.
Valgustugevus on ühikulise ruuminurga kohta tulev valgusvoog.
Valgustatust iseloomustatakse pinnaühikule langeva valgusvooga.
Valguseks nim pinnaühikult kõikides suundades kiiratud valgusvoogu.
Valgsus iseloomustab valgusallikat.
Heledus iseloomustab valguse kiirgamist (peegeldamist) mingis antud suunas.
5) Elektrolüüsi kasutamine tehnikas. - Galvanoplastika, Galvanosteegia, Elektrometallurgia,Elektrolüütiline poleerimine, Elektrolüütkondensaatorid, Keemilised vooluallikad(patareid, akumulaatorid,pliiakud, leelisakud,AGM tüüpi akud, kütuse element).