Идеальных диэлектриков нет — при высоком напряжении любой изолятор пробивается.
+
+
+
+
+
📊 Сравнение проводников и диэлектриков
+
+
Свойство
Проводники
Диэлектрики
+
Свободные заряды
✓ есть
✗ нет
+
Передача заряда
да
нет
+
Примеры
Cu, Fe, Al, Au, Ag; растворы кислот
стекло, резина, пластик, воздух
+
Применение
провода, контакты
изоляция проводов, корпуса
+
+
+
+
+
Полупроводники — третья группа
+
Кремний (Si) и германий (Ge) — полупроводники: при нормальных условиях проводят плохо, но их проводимость можно менять нагревом, светом или легированием. Именно полупроводники — основа транзисторов, микросхем, солнечных батарей и смартфонов!
+
+
+
+
Запомни!
+
+
Электрический заряд может перемещаться только в проводниках.
+
Тело человека — проводник (≈ 60% воды). Поэтому ток опасен!
+
Идеальных диэлектриков нет — при достаточно высоком напряжении любой изолятор пробивается (молния пробивает воздух).
+
+
+
+
Интерактив — Передача заряда через разные материалы
+
+
🔌 Два электроскопа — выбери материал перемычки
+
+
+
+
+
+
+
Левый электроскоп заряжен. После соединения: проводник — заряд перетекает; диэлектрик — не перетекает.
+
+
+
+
🔑 Главное в §13
+
+
Проводники содержат свободные заряженные частицы (электроны в металлах, ионы в растворах) — заряд перемещается свободно.
+
Диэлектрики (стекло, резина, пластик) не имеют свободных зарядов — электрический заряд не перемещается.
+
Тело человека — проводник (60% воды), поэтому ток опасен для жизни.
+
Полупроводники (Si, Ge) — третья группа: проводимость можно менять нагревом, светом или легированием.
+
+
+
+
+
+
+
+
§14 · Физика 8 кл · Исаченкова
+
Электризация через влияние
+
Заряженное тело перераспределяет заряды в соседнем проводнике без контакта. Незаряженные тела притягиваются к заряженным.
Поднесённое заряженное тело создаёт электрическое поле. Оно действует на свободные электроны проводника: разноимённые притягиваются к ближней стороне, одноимённые отталкиваются на дальнюю.
+
Без контакта! Убрали палочку → заряды вернулись в исходное состояние.
+
+
+
Как зарядить тело через влияние
+
палочка → перемычку убрать → палочку убрать
+
+
Поднести заряженную палочку к двум телам, соединённым проводником
+
Убрать перемычку (пока палочка на месте!)
+
Убрать палочку
+
+
Результат: одно тело «+», другое «−».
+
+
+
+
+
🌩️ Как образуется молния
+
+
+
+
+
Запомни!
+
+
Заряды, возникающие через влияние, равны по модулю и противоположны по знаку.
+
Незаряженные тела притягиваются к заряженным именно из-за влияния: ближняя сторона — разноимённая (притяжение сильнее).
+
Молния — следствие электризации через влияние в атмосфере.
Заряженная палочка создаёт поле — свободные электроны проводника смещаются. На ближней к палочке стороне появляется противоположный заряд, на дальней — одноимённый.
+
+
+
+
🔑 Главное в §14
+
+
Электризация через влияние (индукцию) происходит без контакта — заряженное тело перераспределяет заряды в проводнике.
+
Ближняя к заряженному телу сторона проводника приобретает разноимённый заряд, дальняя — одноимённый.
+
Незаряженные тела притягиваются к заряженным: ближняя разноимённая сторона притягивается сильнее, чем отталкивается дальняя.
+
Молния — следствие электризации через влияние: заряженное облако индуцирует противоположный заряд на земле.
Заряженная масляная капля «зависала» между заряженными пластинами, когда электрическая сила уравновешивала силу тяжести. По условию равновесия можно найти заряд капли. Оказалось: он всегда кратен $1{,}6 \times 10^{-19}$ Кл — это и есть элементарный заряд!
+
+
+
+
Запомни!
+
+
Заряд любого тела дискретен: $q = eN$, $N = 1, 2, 3, ...$
+
При электризации трением переносятся сами частицы (электроны), а не некое «электричество».
+
1 Кл — очень большой заряд. В бытовых экспериментах — микро- и наноколоны.
Атом состоит из ядра (протоны + нейтроны) и электронных оболочек; ядро в $10^4$–$10^5$ раз меньше самого атома.
+
Нейтральный атом: число протонов равно числу электронов.
+
Катион (+) — атом потерял электрон(ы); анион (−) — атом принял лишние электроны.
+
Опыт Резерфорда: большинство альфа-частиц проходит насквозь — атом почти «пустой», весь заряд сосредоточен в крошечном ядре.
+
+
+
+
+
+
+
+
§17 · Физика 8 кл · Исаченкова
+
Электрическое поле. Электрическое напряжение
+
Электрическое поле — особая форма материи, создаваемая зарядами. Напряжение $U = A/q$ [В].
+
🌐 особая форма материи$U = A/q$📐 [U] = В
+
+
+
§17. Электрическое поле. Электрическое напряжение
+
+
+
+
Электрическое поле
+
особое состояние пространства вокруг заряда
+
Электрическое поле — особая форма материи, создаваемая заряженными телами. Оно реально существует независимо от нашего сознания.
+
Доказательство: поле действует на любой внесённый заряд с определённой силой.
+
Поле распространяется в пространстве и действует без контакта.
+
+
+
Электрическое напряжение U
+
$U_{AC} = U_{AB} + U_{BC}$
+
Напряжение U между двумя точками поля определяет, сколько работы совершают силы поля при переносе заряда между этими точками.
+
Чем дальше от заряда — тем меньше напряжение: $U_{AC} > U_{AB}$
+
Напряжения складываются на последовательных участках.
+
+
+
+
+
+
🌐 Сравнение с полем тяготения
+
+
+
+
📐 Силовые линии электрического поля
+
+
+
+
+
+
Запомни!
+
+
Электрическое поле — материально: оно реально существует и действует на заряды.
+
Источник поля — заряженное тело. Поле существует вокруг него всегда.
+
Напряжение между точками складывается на последовательных участках.
+
Силовые линии выходят из «+» и входят в «−». Их гуще — поле сильнее.
+
+
+
+
+
⚡
Молния
Очень сильное электрическое поле между грозовым облаком и землёй
+
🖨️
Принтер
Тонер летит в зоны с другим зарядом под действием электрического поля
+
📱
Сенсорный экран
Палец меняет электрическое поле у экрана — так смартфон «чувствует» касание
+
🔋
Батарейка
Создаёт постоянное напряжение (эл. поле) между «+» и «−» полюсами
+
+
+
Интерактив — Силовые линии электрического поля
+
+
🌐 Силовые линии и пробный заряд (живая анимация)
+
+
+
+
+
+
+
+ |F| ≈ 0 у.е.
+ E поле ≈ 0 у.е.
+ направление: —
+
+
Силовые линии выходят из «+» и входят в «−». Где линии гуще — там поле сильнее. Перетаскивай жёлтый пробный заряд мышью, чтобы видеть, как меняется сила.
+
+
+
+
🔑 Главное в §17
+
+
Электрическое поле — особая форма материи, создаваемая заряженными телами; оно реально существует и действует на заряды.
+
Силовые линии поля выходят из «+» и входят в «−»; чем гуще линии — тем сильнее поле.
+
Напряжение $U$ между двумя точками характеризует работоспособность поля: $U = A/q$.
+
Напряжения на последовательных участках складываются: $U_{AC} = U_{AB} + U_{BC}$.
+
+
+
+
+
+
+
+
§18 · Физика 8 кл · Исаченкова
+
Единица напряжения. Расчёт работы в электрическом поле
+
$A = qU$
+
1 В — напряжение, при котором перенос 1 Кл совершает работу 1 Дж. Формула $A = qU$.
+
$A = qU$ [Дж]$U = A/q$ [В]1 В = 1 Дж/Кл
+
+
+
§18. Единица напряжения. Расчёт работы в электрическом поле
+
+
+
+
Определение 1 вольта
+
1 В = 1 Дж / 1 Кл
+
1 вольт — это напряжение между двумя точками поля, при перемещении заряда 1 Кл между которыми совершается работа 1 Дж.
+
Назван в честь итальянца А. Вольта (1745–1827) — создателя первого химического источника тока.
+
+
+
Работа электрического поля
+
$A = qU$
+
Работа сил электрического поля по перемещению заряда $q$ между точками с напряжением $U$.
Амперметр (A) — измеряет силу тока. Включается последовательно (в разрыв цепи). Имеет малое сопротивление.
+
Вольтметр (V) — измеряет напряжение. Включается параллельно нужному участку. Имеет большое сопротивление.
+
⚠️ Оба прибора: соблюдать полярность («+» к «+» источника)!
+
+
+
+
+
+
⚡ Условные обозначения на схемах
+
+
+
+
💡 Схема простейшей цепи
+
+
+
+
+
+
Запомни!
+
+
Амперметр — последовательно (в разрыв), малое R, соблюдать полярность.
+
Вольтметр — параллельно участку, большое R, соблюдать полярность.
+
Нельзя превышать предел измерений прибора!
+
Амперметр, включённый параллельно — это фактически короткое замыкание.
+
+
+
+
Интерактив — Электрическая цепь с амперметром и вольтметром
+
+
🔌 Замкни цепь и следи за показаниями приборов
+
+
+
+
+ $U$ источника:
+
+ 6 В
+
+
+ $R$ нагрузки:
+
+ 6 Ом
+
+
+
Цепь разомкнута: $I = 0$, $U_\text{нагр} = 0$
+
+
+
+
🔑 Главное в §21
+
+
Электрическая цепь: источник + нагрузка + провода + ключ. Ток идёт только в замкнутой цепи.
+
Амперметр (А) включается последовательно (в разрыв цепи), имеет малое сопротивление.
+
Вольтметр (V) включается параллельно измеряемому участку, имеет большое сопротивление.
+
Оба прибора: соблюдать полярность («+» прибора к «+» источника) и не превышать предел измерений!
+
+
+
+
+
+
+
+
§22 · Физика 8 кл · Исаченкова
+
Связь силы тока и напряжения. Закон Ома
+
$I = U/R$
+
Сила тока прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению.
+
$I = U/R$ [А]$R = U/I$ [Ом]📈 ВАХ — прямая
+
+
+
§22. Закон Ома для участка цепи
+
+
+
+
Закон Ома (1826)
+
$I = U/R$
+
Сила тока прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению участка цепи.
+
$R = U/I$ — сопротивление проводника. $U = IR$ — напряжение на участке.
+
Единица: $1\ \text{Ом} = 1\ \text{В}/\text{А}$
+
+
+
Сопротивление R
+
$R = U/I$
+
Сопротивление — мера противодействия проводника движению зарядов. Зависит от материала, размеров, температуры.
+
Резисторы — элементы с заданным сопротивлением.
+
⚠️ Короткое замыкание: R→0 → I→∞ → пожар!
+
+
+
+
+
📈 Вольт-амперная характеристика (ВАХ)
+
+
Угол наклона ВАХ: больший наклон = меньшее сопротивление. Прямая через начало координат = закон Ома выполняется (омический проводник).
+
+
+
+
Запомни!
+
+
$I = U/R$ — ток растёт при росте $U$ и уменьшается при росте $R$.
+
Сопротивление проводника — его свойство: не зависит от тока и напряжения (для омических проводников).
+
Короткое замыкание (КЗ): $R \approx 0$ → ток очень большой → нагрев → пожар. Защита — предохранители!
+
ВАХ резистора — прямая линия. Уклон = 1/R.
+
+
+
+
+
💡
Нить накала лампы
$R = 440\ \text{Ом}$ при 220 В → $I = 0{,}5\ \text{А}$; $P = 110\ \text{Вт}$
+
🔌
Удлинитель
Малое R проводов → небольшое напряжение теряется в самом проводе
+
⚡
Предохранитель
Плавкий металл с низкой t_пл: при КЗ → ток велик → плавится → цепь разрывается
+
🎛️
Потенциометр
Переменный резистор — регулятор громкости, яркости, скорости мотора
+
+
+
Интерактив — Закон Ома (виртуальная лаборатория)
+
+
🧪 Виртуальная лаборатория: $I = U/R$ с приборами
+
+
+
+ 🔋 U:
+
+ 12 В
+
+
+ ⚙️ R:
+
+ 6 Ом
+
+
+
+ A: 0.00 А
+ V: 0.0 В
+ P: 0.0 Вт
+
+
$I = U/R = 12/6 = 2{,}00$ А
+
Амперметр (A) подключён последовательно — показывает ток I. Вольтметр (V) параллельно резистору — показывает напряжение U на нём. Меняй U и R слайдерами, наблюдай за стрелками!
+
+
+
+
🔑 Главное в §22
+
+
Закон Ома: $I = U/R$ — ток прямо пропорционален напряжению и обратно пропорционален сопротивлению.
+
Сопротивление $R = U/I$ — свойство проводника, не зависит от тока и напряжения (для омических проводников).
+
ВАХ резистора — прямая через начало координат; угол наклона $\tan\alpha = 1/R$.
+
Короткое замыкание (КЗ): $R \to 0$ → ток очень большой → нагрев → пожар. Защита — предохранители!
+
+
+
+
+
+
+
+
§23 · Физика 8 кл · Исаченкова
+
Единица сопротивления. Расчёт сопротивления
+
$R = \rho l/S$
+
Сопротивление зависит от материала, длины и площади сечения проводника.
$\rho$ — удельное сопротивление вещества [Ом·мм²/м]
+
$l$ — длина проводника [м]
+
$S$ — площадь поперечного сечения [мм²]
+
↑$l$ → ↑$R$; ↑$S$ → ↓$R$
+
+
+
Удельное сопротивление ρ
+
R проводника l=1м, S=1мм²
+
+
Серебро
0,016
Медь
0,017
+
Алюминий
0,028
Железо
0,10
+
Нихром
1,10
Константан
0,50
+
+
Единица ρ: Ом·мм²/м
+
+
+
+
+
📊 Визуализация зависимостей сопротивления
+
+
+
+
+
Сверхпроводимость
+
При очень низких температурах (−269°C для Hg) сопротивление некоторых металлов падает до нуля! Ток в сверхпроводящем кольце течёт годами без потерь. Применение: сверхмощные магниты в МРТ и ускорителях частиц, сверхпроводящие кабели для передачи электроэнергии без потерь.
+
+
+
+
Запомни!
+
+
$R = \rho l/S$: длиннее → больше сопротивление; толще → меньше сопротивление.
+
Удельное сопротивление $\rho$ — свойство вещества (не конкретного проводника).
+
Нихром и константан — специальные сплавы с высоким $\rho$: нагревательные элементы, реостаты.
+
+
+
+
Интерактив — Калькулятор $R = \rho l/S$
+
+
📐 Меняй параметры — наблюдай сопротивление
+
+
+
+
+ $l$:
+
+ 1.0 м
+
+
+ $S$:
+
+ 1.0 мм²
+
+
+
$R = 0{,}017$ Ом
+
+
+
+
🔑 Главное в §23
+
+
Сопротивление проводника: $R = \rho l/S$ — зависит от материала ($\rho$), длины ($l$) и площади сечения ($S$).
+
Длиннее провод → больше $R$; толще провод (больше $S$) → меньше $R$.
+
Удельное сопротивление $\rho$ — свойство вещества: для меди $\rho = 0{,}017$ Ом·мм²/м, для нихрома $\rho = 1{,}10$.
+
Сверхпроводимость: при очень низких температурах сопротивление некоторых металлов падает до нуля.
+
+
+
+
+
+
+
+
§24 · Физика 8 кл · Исаченкова
+
Последовательное соединение. Реостат
+
При последовательном: I одинаков, U и R складываются. Реостат — переменный резистор.
Свет · Отражение · Преломление · Линзы · Оптические приборы
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
§32 · Физика 8 кл · Исаченкова
+
Источники света
+
Тела, излучающие свет — источники. Тепловые (Солнце, лампа, свеча) и нетепловые (светлячки, лазер, флуоресценция). Точечный источник: размерами в условии задачи можно пренебречь.
+
+ ☀️ тепловые и холодные
+ 🔦 точечный источник
+ ➡️ луч = линия света
+
+
+
+
§32. Источники света
+
+
+
+
Виды источников
+
тепловые · нетепловые (люминесцентные)
+
Тепловые: тела, нагретые до высокой температуры → Солнце, лампа накаливания, пламя свечи.
+
Нетепловые: светлячки, флуоресцеин, лазер — свечение без нагрева.
+
Точечный источник: размерами в условии задачи можно пренебречь.
+
+
+
Луч света
+
линия, вдоль которой распространяется свет
+
Лучи от точечного источника расходятся во все стороны.
+
Чем меньше отверстие — тем ближе пучок к идеальному лучу.
+
Большинство видимых нами тел мы видим благодаря отражённому от них свету.
+
+
+
+
+
☀️
Солнце
Тепловой источник: температура поверхности ~6000°C → белый свет
+
🔦
Лампа накаливания
Тепловой источник: нить нагрета током до ~2600°C
+
🐛
Светлячок
Нетепловой (биолюминесценция): химическая реакция без нагрева
+
🔴
Лазер
Нетепловой: когерентное монохроматическое излучение, применяется в медицине, связи
+
+
+
+
Запомни!
+
+
Источник света — тело, само излучающее свет (не отражённый).
+
Луна, книга, деревья — не источники: мы их видим в отражённом свете.
+
Точечный источник — упрощение задачи: его размером пренебрегаем.
+
+
+
+
+
🔑 Главное в §32
+
+
Источник света — тело, которое само излучает свет (не отражённый): Солнце, лампа, свеча.
+
Тепловые источники светятся из-за нагрева; нетепловые (светлячки, лазер) — без нагрева.
+
Луч — линия, вдоль которой распространяется свет; идеальный луч — упрощение модели.
+
Точечный источник — источник, размерами которого в данной задаче можно пренебречь.
+
Большинство видимых предметов видны в отражённом свете — сами не являются источниками.
+
+
+
+
Интерактив — Точечный источник и лучи
+
+
☀️ Лучи от точечного источника
+
+
+
+ Число лучей:
+
+ 12
+
+
+
+
Точечный источник излучает лучи равномерно во все стороны. Экран с отверстием выделяет один луч.
+
+
+
+
+
+
+
§33 · Физика 8 кл · Исаченкова
+
Скорость света. Прямолинейность
+
$c = 3 \times 10^8$ м/с
+
Скорость света в вакууме — максимальная в природе. В оптически более плотных средах скорость меньше. В однородной среде свет распространяется прямолинейно → тень и полутень.
+
+ $c = 3 \times 10^8$ м/с
+ 🌫️ оптически плотные среды
+ 🌑 тень и полутень
+
+
+
+
§33. Скорость света. Прямолинейность распространения
+
+
+
+
Скорость света
+
$c = 3 \times 10^8$ м/с
+
Скорость света в вакууме — максимальная скорость в природе.
+
В среде: $v < c$. Чем оптически плотнее среда — тем медленнее.
+
+
Вода
$2{,}25 \times 10^8$ м/с
Стекло
$2{,}00 \times 10^8$ м/с
+
Алмаз
$1{,}24 \times 10^8$ м/с
+
+
+
+
Прямолинейность. Тень и полутень
+
в однородной среде — прямолинейно
+
От точечного источника — только тень (чёткая граница).
+
От протяжённого — тень и полутень.
+
Солнечное затмение: Луна создаёт тень и полутень на Земле.
+
+
+
+
+
🌑 Тень и полутень от разных источников
+
+
+
+
+
Мы смотрим в прошлое!
+
Свет от ближайшей к нам (после Солнца) звезды Проксима Центавра летит 4,2 года. Свет от далёких галактик — миллиарды лет. Глядя на звёзды, мы видим, какими они были в момент испускания света — буквально «путешествие в прошлое».
+
+
+
+
Запомни!
+
+
$c = 3 \times 10^8$ м/с — скорость в вакууме; в среде — меньше.
+
Оптически более плотная среда: $v$ меньше — не путать с механической плотностью!
+
От точечного источника — только чёткая тень; от протяжённого — тень + полутень.
+
+
+
+
+
🔑 Главное в §33
+
+
Скорость света в вакууме $c = 3\times10^8$ м/с — максимальная скорость в природе.
+
В оптически более плотной среде скорость меньше: $v < c$ (вода: 2,25×10⁸; стекло: 2,00×10⁸ м/с).
+
В однородной среде свет распространяется прямолинейно — отсюда тени и полутени.
+
От точечного источника образуется только тень (чёткая граница); от протяжённого — тень и полутень.
+
Глядя на далёкие звёзды, мы видим их в прошлом: свет летит миллионы лет.
+
+
+
+
Интерактив — Тень и полутень
+
+
🌑 Наблюдай тень и полутень на экране
+
+
+
+
+ Размер предмета:
+
+ 30
+
+
+
+
+
+
+
+
+
§34 · Физика 8 кл · Исаченкова
+
Отражение света
+
$\gamma = \alpha$
+
Угол отражения равен углу падения. Падающий луч, отражённый и нормаль лежат в одной плоскости. Зеркальное отражение (гладкие) и диффузное (шероховатые).
Выпуклое: даёт широкий обзор — автомобильные зеркала заднего вида, зеркала безопасности в магазинах.
+
+
+
+
+
Почему «правое» становится «левым»?
+
Зеркало не переворачивает право–лево физически. Оно разворачивает изображение по оси, перпендикулярной его плоскости. Когда вы смотрите в зеркало, вы видите себя повёрнутым на 180° вокруг вертикальной оси. Поднятая правая рука кажется «левой», потому что для сравнения вы мысленно разворачиваете зеркальную копию — и получается «зеркальный двойник».
+
+
+
+
Запомни!
+
+
Мнимое изображение — фотоплёнка в той точке ничего не запишет (энергии там нет).
+
Расстояние до зеркала: $l_1 = l_2$ — изображение «симметрично» предмету.
+
Скорость изображения = скорости предмета; при сближении с зеркалом — скорость сближения с изображением вдвое больше.
+
+
+
+
+
🚗
Зеркало заднего вида
Выпуклое зеркало — широкий угол обзора, изображение уменьшенное
+
🔭
Телескоп-рефлектор
Вогнутое зеркало собирает свет далёких звёзд в фокусе
+
🦷
Зубное зеркало
Вогнутое — увеличивает изображение для осмотра зубов
+
🏪
Зеркало безопасности
Выпуклое в углу магазина — широкий обзор для охраны
+
+
+
+
🔑 Главное в §35
+
+
Изображение в плоском зеркале: мнимое (за зеркалом), прямое, равных размеров, $l_1 = l_2$.
+
Мнимое — образовано продолжениями отражённых лучей; на экране не получить.
+
Расстояние предмет–изображение = $2l_1$; скорость сближения с изображением = $2v$.
+
Вогнутое зеркало собирает параллельные лучи в фокусе (телескопы, прожекторы).
+
Выпуклое зеркало рассеивает лучи, даёт широкий обзор (зеркала заднего вида, магазины).
+
+
+
+
Интерактив — Изображение в плоском зеркале
+
+
🪞 Перемещай предмет — изображение строится автоматически
При переходе в оптически более плотную среду: $\beta < \alpha$. В менее плотную: $\beta > \alpha$. Падающий и преломлённый лучи лежат в одной плоскости с нормалью.
Тяни мышью: за стрелку-предмет — двигаешь d; за линзу — двигаешь её по оси (изменяется d). Слайдер F меняет фокус. Луч 1 || оси → через F'. Луч 2 → через оптический центр. Луч 3 → через F → || оси.
+
Перемести предмет слайдером ↓ или потяни за объект на canvas
+
+
+
+
+
+
+
§39 · Физика 8 кл · Исаченкова
+
Глаз как оптическая система
+
Роговица + хрусталик = собирающая система. Аккомодация: хрусталик меняет кривизну → фокусирует на сетчатку. Расстояние наилучшего видения 25 см.
Расстояние наилучшего видения: 25 см (при котором глаз работает без напряжения).
+
+
+
+
+
👁 Схема строения глаза
+
+
+
+
+
Мозг «видит», а не глаз!
+
На сетчатке образуется перевёрнутое изображение — но мы всё видим «правильно». Это потому что мозг обрабатывает сигналы и строит зрительный образ. Новорождённые поначалу видят мир перевёрнутым — мозгу нужно время, чтобы «научиться» правильно интерпретировать сигналы.
Возьмите очки и поднесите к строчке текста: собирающие (дальнозоркость) — буквы увеличатся; рассеивающие (близорукость) — уменьшатся. Или поднесите к источнику света — собирающие дают яркое пятно (фокус), рассеивающие — нет.
+
+
+
+
📱
Смартфон и близорукость
Длительное чтение с малого расстояния → постоянное напряжение хрусталика → близорукость у детей
+
👴
Старческая дальнозоркость
После 40 лет хрусталик теряет эластичность → не может стать достаточно выпуклым для чтения
+
🔬
Лазерная коррекция
Лазером изменяют кривизну роговицы → меняют оптическую силу → коррекция без очков
+
💎
Контактные линзы
Тонкая линза прямо на роговице — полная свобода от очков, широкое поле зрения
+
+
+
+
Запомни!
+
+
Близорукость: $D < 0$ (−) → рассеивающие. Фокус перед сетчаткой.
+
Дальнозоркость: $D > 0$ (+) → собирающие. Фокус за сетчаткой.
+
$F = 1/D$ [м] — фокусное расстояние линз очков.
+
Близорукий может в старости обрести нормальное зрение: потеря упругости хрусталика компенсирует его изначальную «выпуклость».
Внутренняя энергия · Теплопередача · Тепловые расчёты · Фазовые переходы
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
§1 · Физика 8 кл · Исаченкова
+
Внутренняя энергия тела
+
Внутренняя энергия тела — сумма кинетической и потенциальной энергий всех молекул. Существует всегда, не зависит от механической энергии тела.
+
+ 🔬 кинетическая + потенциальная молекул
+ ⚡ единица — Дж
+ 🌡 зависит от T и агр. состояния
+
+
+
+
§1. Внутренняя энергия тела
+
+
+
+
Определение
+
внутренняя энергия = кинетическая + потенциальная энергии всех молекул
+
Кинетическая — энергия хаотического теплового движения молекул.
+
Потенциальная — энергия взаимодействия молекул друг с другом.
+
Единица внутренней энергии: джоуль (Дж)
+
+
+
От чего зависит
+
температура · вещество · агрегатное состояние
+
↑ Температура → растёт скорость молекул → растёт внутренняя энергия.
+
Тв.→жид.→газ → растёт (даже при той же температуре!).
+
Не зависит от скорости и высоты тела как целого.
+
+
+
+
+
+
📌 Три агрегатных состояния
+
+
+
+
💡 Пример
+
Камень, лежащий на земле, не имеет механической энергии ($v=0$, $h=0$). Но его молекулы всё равно движутся и взаимодействуют — внутренняя энергия есть всегда.
+
При нагреве воды её молекулы движутся быстрее — внутренняя энергия растёт. При охлаждении — молекулы замедляются, внутренняя энергия уменьшается.
+
+
+
+
+
Запомни!
+
+
Внутренняя энергия всегда больше нуля — молекулы никогда не стоят полностью.
+
При нагреве → внутренняя энергия растёт. При переходе тв.→жид.→газ — тоже растёт (даже при той же температуре!).
+
Механическая энергия тела и внутренняя энергия — разные вещи. Камень в покое на земле не имеет механической, но внутренняя — есть всегда.
+
+
+
+
+
Частые ошибки
+
+
Путают «тело не имеет механической энергии» с «внутренняя энергия = 0».
+
Считают, что при одинаковой температуре внутренняя энергия твёрдого и жидкого тел одинакова (на самом деле у жидкого больше — разрушена решётка).
+
+
+
+
+
🪨
Камень в покое
v=0, h=0 — нет механической, но молекулы движутся → внутренняя энергия есть
+
🧊
Лёд при -10°C
Холодный, но молекулы всё равно колеблются — внутренняя энергия не нулевая
+
♨️
Кипяток
Высокая T → молекулы движутся быстро → большая внутренняя энергия
+
✈️
Самолёт в полёте
Есть и механическая (скорость+высота), и внутренняя (тепло двигателей) — независимо
+
+
+
+
💬 Объяснение простыми словами
+
Представь, что молекулы — крошечные шарики, которые никогда не стоят на месте. Они прыгают, вращаются, сталкиваются — даже в самом холодном веществе. Сумма всей их энергии и есть внутренняя энергия тела.
+
Нагрел тело — молекулы разогнались → внутренняя энергия выросла. Охладил — замедлились → уменьшилась. Но никогда не стала нулём!
+
+
+
Интерактив — Молекулярное движение
+
+
🎚️ Меняй температуру и агрегатное состояние
+
+
+
+ 🌡 Температура:
+
+ 20°C
+
+
+
+
+
+
+
+
+ 🧪 Вещество:
+
+
+
+ ⟨Eₖ⟩ ~ 0
+
+
Цвет атомов отражает их скорость по Максвелл-Больцману: синие — медленные, красные — быстрые. В газе работают упругие столкновения. Каждое вещество имеет свою массу и температуры фазовых переходов — попробуй сравнить!
+
+
+
+
🔑 Главное в §1
+
+
Внутренняя энергия — сумма кинетической и потенциальной энергий всех молекул тела, она есть всегда (даже у холодного тела).
+
Внутренняя энергия растёт при нагреве и при переходе тв.→жид.→газ (даже при той же температуре).
+
Внутренняя энергия не зависит от скорости и высоты тела как целого — это не то же самое, что механическая энергия.
+
Единица внутренней энергии — джоуль (Дж).
+
+
+
+
+
+
+
+
§2 · Физика 8 кл · Исаченкова
+
Способы изменения внутренней энергии
+
Изменить внутреннюю энергию тела можно двумя способами: совершив механическую работу (трение, сжатие газа) или путём теплопередачи (теплообмена).
+
+ 🔨 механическая работа
+ 🌡 теплообмен
+ ⚡ Q — количество теплоты, Дж
+
+
+
+
§2. Способы изменения внутренней энергии
+
+
+
+
1. Совершение механической работы
+
трение · сжатие · удар
+
Трение (пиление, сверление), сжатие газа поршнем, удар — внутренняя энергия тела увеличивается.
+
Молекулы разгоняются → температура растёт.
+
Пример: натирание рук, нагрев воздуха в насосе при накачивании шины.
+
+
+
2. Теплопередача (теплообмен)
+
передача без работы
+
Изменение внутренней энергии тела без совершения механической работы.
+
Количество теплоты Q — величина, равная изменению внутренней энергии при теплообмене. Единица: Дж.
+
Пример: нагрев воды в чайнике, охлаждение тела в холодильнике.
+
+
+
+
+
Запомни!
+
+
Работа: молекулы разгоняются внешней силой → T растёт.
+
Теплообмен: быстрые молекулы передают энергию медленным при контакте.
+
Оба способа изменяют внутреннюю энергию — результат одинаков, пути разные.
+
+
+
+
+
📊 Два способа изменения внутренней энергии
+
+
+
+
+
🔩
Сверление
Трение между сверлом и деталью → нагрев (механическая работа)
+
🚗
Торможение
Тормозные колодки нагреваются от трения (кинетическая → внутренняя)
+
🫙
Холодильник
Молоко охлаждается → теплопередача от молока к воздуху холодильника
+
☀️
Загар на солнце
Кожа нагревается от излучения Солнца — это тоже теплопередача
+
+
+
Интерактив — Два способа нагрева
+
+
🔨 Работа vs 🌡 Теплообмен
+
+
+
+
+
+
+
Слева — сжатие поршнем (механическая работа). Справа — нагрев стенки (теплопередача). Оба способа увеличивают внутреннюю энергию газа.
+
+
+
+
🔑 Главное в §2
+
+
Изменить внутреннюю энергию можно двумя способами: совершив механическую работу или через теплопередачу.
+
Механическая работа: трение, сжатие, удар — молекулы разгоняются внешней силой.
+
Теплопередача: быстрые молекулы передают энергию медленным при контакте — без приложения внешней силы.
+
Количество теплоты Q — величина изменения внутренней энергии при теплообмене; единица — Дж.
+
+
+
+
+
+
+
+
§3 · Физика 8 кл · Исаченкова
+
Теплопроводность
+
Теплопроводность — передача тепла от молекулы к молекуле без переноса вещества. Возможна в твёрдых, жидких, газообразных телах, но скорость разная.
+
+ ⚙️ металлы — хорошие
+ 🫧 газы — плохие
+ 🚫 без переноса вещества
+
+
+
+
§3. Теплопроводность
+
+
+
+
Механизм
+
столкновения молекул
+
Тепло передаётся через столкновения молекул от горячих к холодным участкам. Перенос вещества не происходит.
В твёрдых телах конвекция невозможна — молекулы не могут свободно перемещаться.
+
Естественная конвекция — за счёт разности плотностей; принудительная — насос или вентилятор.
+
Примеры: батарея отопления, морской бриз, кипение воды в кастрюле.
+
+
+
+
+
+
+
+
§5 · Физика 8 кл · Исаченкова
+
Излучение
+
Излучение — теплопередача электромагнитными волнами. Единственный вид, который работает в вакууме. Тёмные поверхности поглощают и излучают лучше светлых.
+
+ 🌊 ЭМ-волны
+ 🌌 в вакууме
+ ⚫ чёрное > белого
+
+
+
+
§5. Излучение
+
+
+
+
Тепловое излучение
+
ЭМ-волны → вакуум ✓
+
Любое тело с T > 0 К испускает электромагнитные волны. Не требует среды — работает в вакууме.
+
Чем выше T — тем интенсивнее излучение.
+
+
+
Поглощение и отражение
+
⚫ поглощает ≫ ⚪ отражает
+
Тёмные матовые: лучший поглотитель и излучатель.
+
Светлые блестящие: хуже поглощают, лучше отражают.
+
Примеры: термос, солнечный нагрев Земли, тепловизор.
+
+
+
+
+
Запомни!
+
+
Излучение — единственный вид теплопередачи, работающий в вакууме.
+
Тёмная матовая поверхность — лучший поглотитель и излучатель.
+
Тело нагревается, если поглощает больше, чем излучает; охлаждается — если наоборот.
+
+
+
+
+
📊 Поглощение и излучение разных поверхностей
+
+
Поверхность
Поглощает
Излучает
Пример использования
+
⬛ Чёрная матовая
★★★★★
★★★★★
Солнечные коллекторы
+
⬜ Белая матовая
★★☆☆☆
★★☆☆☆
Рефрижераторы, одежда
+
🪩 Зеркальная
★☆☆☆☆
★☆☆☆☆
Термос, скафандр
+
+
+
+
+
Интересный факт
+
Тепловизор «видит» именно тепловое излучение. Именно поэтому в темноте можно обнаружить тёплый предмет — он сам светится в инфракрасном диапазоне. Тело человека излучает так же, как электрическая плитка мощностью около 100 Вт!
+
+
+
+
🏖️
Загар
Кожа поглощает излучение Солнца без контакта и без воздуха
+
🚀
Скафандр
Серебристое покрытие отражает солнечное излучение в космосе
+
🧥
Одежда в жару
Белая одежда отражает излучение Солнца → тело меньше нагревается
+
🌡️
Тепловизор
Фиксирует тепловое излучение тел — даже в полной темноте
+
+
+
Интерактив — Поглощение излучения
+
+
☀️ Сравни поглощение трёх поверхностей
+
+
+
+ 🌡 T источника:
+
+ 500°C
+
+
+
Источник тепла слева испускает волны. Три поверхности (чёрная / серая / серебристая) поглощают их с разной эффективностью и нагреваются.
+
+
+
+
🔑 Главное в §5
+
+
Излучение — передача тепла электромагнитными волнами, не требует вещества — работает в вакууме.
+
Любое тело с температурой выше 0 К испускает тепловое излучение; чем выше T, тем интенсивнее.
+
Тёмная матовая поверхность — лучший поглотитель и излучатель; светлая блестящая — хуже поглощает, лучше отражает.
+
Тело нагревается, если поглощает больше, чем излучает; охлаждается — если наоборот.
+
+
+
+
+
+
+
+
§6 · Физика 8 кл · Исаченкова
+
Расчёт количества теплоты. Удельная теплоёмкость
+
$Q = cm\Delta t$
+
Количество теплоты прямо пропорционально массе и изменению температуры. Коэффициент c зависит от вещества.
Удельная теплоёмкость воды $c = 4200$ Дж/(кг·°C) — одна из самых высоких. Это значит, что для нагрева 1 кг воды на 1°C нужно в 10 раз больше теплоты, чем для нагрева 1 кг железа. Поэтому море медленно нагревается летом и медленно остывает зимой — оно «хранит» тепло!
+
+
+
Интерактив — Калориметр Pro Max
+
+
⚖️ Смешай два тела разных веществ
+
+
+
+
🔥 Горячее тело
+
+ Вещество:
+
+
+
+ m₁, кг:
+
+ 1
+
+
+ T₁:
+
+ 80°C
+
+
+
+
❄️ Холодное тело
+
+ Вещество:
+
+
+
+ m₂, кг:
+
+ 1
+
+
+ T₂:
+
+ 20°C
+
+
+
+
T_смеси: —
+
Уравнение теплового баланса: $c_1 m_1 (T_1 - T) = c_2 m_2 (T - T_2)$. Поэкспериментируй с разными веществами — увидишь, как масло остывает медленнее воды, а металлы — намного быстрее.
+
+
+
+
🔑 Главное в §6
+
+
Количество теплоты при нагреве/охлаждении: $Q = cm\Delta t$, где $c$ — удельная теплоёмкость [Дж/(кг·°C)].
+
Удельная теплоёмкость — свойство вещества: у воды $c = 4200$ — самое высокое из обычных жидкостей.
+
Тепловой баланс: $Q_\text{отд} = Q_\text{погл}$ — работает только в изолированной системе.
+
При остывании $\Delta t$ отрицательное — Q получается отрицательным или записывают $Q = cm(t_1 - t_2)$.
+
+
+
+
+
+
+
+
§7 · Физика 8 кл · Исаченкова
+
Горение. Удельная теплота сгорания топлива
+
$Q = qm$
+
При полном сгорании топлива выделяется $Q = qm$. Удельная теплота сгорания $q$ зависит только от вида топлива.
$q$ — удельная теплота сгорания [МДж/кг], $m$ — масса топлива [кг].
+
Выделяется при полном сгорании.
+
+
+
Значения q, МДж/кг
+
+
Дрова: 10
+
Торф: 19 | Уголь: 27
+
Бензин: 47 | Газ: 44
+
Водород: 120 — рекорд
+
+
+
+
+
+
Запомни!
+
+
$q$ — свойство топлива, не зависит от массы.
+
Водород — самый энергоёмкий, но взрывоопасный. Бензин — наиболее распространён.
+
КПД реальной печи всегда меньше 100% — часть теплоты теряется.
+
+
+
+
+
📊 Удельная теплота сгорания топлив
+
+
+
+
+
Водород — топливо будущего
+
Водород имеет $q = 120$ МДж/кг — в 2,5 раза эффективнее бензина и в 12 раз — дров. При сгорании водорода образуется только вода, никакого CO₂. Именно поэтому водородные двигатели и топливные элементы — одно из ключевых направлений зелёной энергетики.
+
+
+
Интерактив — Виртуальная печь
+
+
🔥 Выбери топливо и рассчитай теплоту
+
+
+
+
+ Масса топлива:
+
+ 2 кг
+
+
+
+
+
+
+
Q = —
+
+
+
+
🔑 Главное в §7
+
+
При полном сгорании топлива выделяется теплота $Q = qm$, где $q$ — удельная теплота сгорания [МДж/кг].
+
$q$ — свойство вида топлива, не зависит от его массы.
+
Водород — рекорд ($q = 120$ МДж/кг), бензин — 47, дрова — 10 МДж/кг.
+
КПД реальной печи всегда меньше 100% — часть теплоты теряется на нагрев окружения.
+
+
+
+
+
+
+
+
§8 · Физика 8 кл · Исаченкова
+
Плавление и кристаллизация
+
Плавление — переход тв.→жид. при $T_\text{пл} = \text{const}$. Кристаллизация — обратно. Температура постоянна, пока идёт переход, а внутренняя энергия меняется.
+
+ 🌡 T = const при переходе
+ ❄ лёд: 0°C
+ 🔩 Fe: 1539°C
+
+
+
+
§8. Плавление и кристаллизация
+
+
+
+
Плавление
+
тв. → жид., $T = \text{const}$
+
Вся теплота идёт на разрушение кристаллической решётки, а не на разгон молекул. Поэтому T не растёт во время плавления.
+
+
+
Температуры плавления
+
+
Лёд: 0°C
+
Свинец: 327°C | Al: 660°C
+
Медь: 1084°C | Fe: 1539°C
+
Вольфрам: 3387°C
+
+
+
+
+
+
Запомни!
+
+
При плавлении $T = \text{const}$, но $U$ растёт — энергия идёт на разрушение решётки.
+
Кристаллизация — обратный процесс при той же температуре.
+
Аморфные тела (стекло, смола) плавятся постепенно — у них нет чёткой $T_\text{пл}$.
+
+
+
+
+
📈 График нагрева вещества (T–t диаграмма)
+
+
+
+
+
🕯️
Восковая свеча
Парафин плавится у фитиля → жидкий воск поднимается → горит
+
🔩
Литьё металлов
Металл плавят при $t_\text{пл}$ → заливают в форму → охлаждают → кристаллизация
+
🌡️
Антифриз
Смесь с водой — $t_\text{пл}$ ниже 0°C, не замерзает в радиаторе зимой
+
🧊
Лёд в стакане
При 0°C лёд тает, пока не расплавится весь — температура не растёт
+
+
+
Интерактив — Кристаллическая решётка
+
+
❄️ Меняй температуру и наблюдай переход
+
+
+
+
+ 🌡 Температура:
+
+ 0°C
+
+
t_пл = 0°C
+
+
+
+
+
+
Состояние: Твёрдое
+
+
+
+
🔑 Главное в §8
+
+
Плавление — переход тв.→жид. при постоянной температуре $T_\text{пл}$: вся теплота идёт на разрушение кристаллической решётки.
+
Кристаллизация — обратный процесс при той же $T_\text{пл}$ с выделением теплоты.
+
Аморфные тела (стекло, смола) не имеют чёткой $T_\text{пл}$ — плавятся постепенно.
+
На T–t графике плавление — горизонтальный участок: температура не меняется, пока идёт переход.
+
+
+
+
+
+
+
+
§9 · Физика 8 кл · Исаченкова
+
Удельная теплота плавления и кристаллизации
+
$Q = \lambda m$
+
Для плавления 1 кг вещества при $T_\text{пл}$ нужна теплота $\lambda$. При кристаллизации столько же выделяется. Идёт на разрушение кристаллической решётки.
$\lambda$ — удельная теплота плавления [кДж/кг], $m$ — масса [кг].
+
При кристаллизации выделяется столько же.
+
+
+
Значения λ, кДж/кг
+
+
Лёд: 333 | Свинец: 25
+
Серебро: 88 | Медь: 205
+
Железо: 270 | Алюминий: 390
+
+
+
+
+
+
Запомни!
+
+
$\lambda$ — теплота на 1 кг при $T_\text{пл}$. На нагрев она не тратится!
+
При кристаллизации выделяется ровно столько же теплоты, сколько поглощалось при плавлении.
+
Лёд плавится при 0°C, но нужно ещё 333 кДж/кг — вот почему лёд хорошо охлаждает.
+
+
+
+
+
📊 Удельная теплота плавления λ (кДж/кг)
+
+
+
+
+
Почему лёд «тает» медленно?
+
Для плавления 1 кг льда нужно 333 000 Дж — такое же количество теплоты, которое нужно, чтобы нагреть ту же воду от 0°C до 79°C. Вся эта энергия идёт не на нагрев, а на разрушение кристаллической решётки. Именно поэтому айсберги тают очень медленно — они как «термостат» для полярных морей!
+
+
+
Интерактив — Плавление + график T(t)
+
+
🔥 Наблюдай горизонтальный участок графика
+
+
+
+
+ Масса m:
+
+ 1 кг
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
Q = —
+
+
+
+
🔑 Главное в §9
+
+
Удельная теплота плавления: $Q = \lambda m$, где $\lambda$ — количество теплоты на плавление 1 кг при $T_\text{пл}$.
+
При кристаллизации выделяется ровно столько же теплоты, сколько поглощалось при плавлении.
+
$\lambda$ льда = 333 кДж/кг — поэтому для таяния льда нужно много теплоты (почему лёд хорошо охлаждает).
+
$\lambda$ идёт на разрушение кристаллической решётки, а не на нагрев вещества.
+
+
+
+
+
+
+
+
§10 · Физика 8 кл · Исаченкова
+
Испарение жидкостей. Факторы
+
Испарение — переход жид.→пар с поверхности при любой T. Охлаждает жидкость. Скорость зависит от температуры, площади, ветра и рода жидкости.
+
+ 🌡 при любой T
+ ❄ охлаждает жидкость
+ 💨 ветер ускоряет
+
+
+
+
§10. Испарение жидкостей
+
+
+
+
Механизм испарения
+
жид. → пар (с поверхности)
+
Быстрые молекулы с поверхности преодолевают силы притяжения → вылетают. Оставшиеся медленнее → жидкость охлаждается.
+
+
+
4 фактора скорости
+
+
Температура↑ → быстрее
+
Площадь поверхности↑ → быстрее
+
Ветер → быстрее (уносит пар)
+
Род жидкости: ацетон ≫ вода ≫ масло
+
+
+
+
+
+
Запомни!
+
+
Испарение идёт при любой температуре — не только при 100°C.
Скорость испарения растёт с повышением T, увеличением площади поверхности, наличием ветра и зависит от рода жидкости.
+
Конденсация — обратный процесс: пар переходит в жидкость с выделением теплоты.
+
+
+
+
+
+
+
+
§11 · Физика 8 кл · Исаченкова
+
Кипение. Удельная теплота парообразования
+
$Q = Lm$
+
Кипение — парообразование по всему объёму при $T_\text{кип} = \text{const}$. $L$ — теплота для превращения 1 кг жидкости в пар. $T_\text{кип}$ зависит от давления.
+
+ 💧→💨 весь объём
+ 📐 [L] = МДж/кг
+ 💧 L(воды) = 2,26 МДж/кг
+
+
+
+
§11. Кипение и теплота парообразования
+
+
+
+
Кипение
+
$Q = Lm$, $T = \text{const}$
+
Парообразование по всему объёму при $T_\text{кип}$. Вся теплота идёт на испарение, а не на нагрев.
+
$L$ — удельная теплота парообразования [кДж/кг].
+
+
+
Значения $L$ и $T_\text{кип}$
+
+
Вода: 100°C, L = 2260 кДж/кг
+
Спирт: 78°C, L = 857 кДж/кг
+
Эфир: 35°C, L = 352 кДж/кг
+
+
С ростом давления $T_\text{кип}$ повышается (скороварка). С уменьшением — понижается (горы).
+
+
+
+
+
Запомни!
+
+
При кипении $T = \text{const}$ — вся теплота идёт на превращение жидкости в пар.
+
$T_\text{кип}$ зависит от давления: больше давление → выше $T_\text{кип}$.
+
Конденсация — обратный процесс: выделяется столько же теплоты $Lm$.
+
+
+
+
+
📈 Температура кипения воды vs давление
+
+
+
+
+
🥘
Скороварка
P > 1 атм → $t_\text{кип}$ > 100°C → еда готовится быстрее при высокой T
+
⛰️
На вершине горы
P < 1 атм → вода кипит при ~70°C → суп варится дольше, чем у моря
+
💉
Стерилизация
Автоклав — P = 2 атм, $t_\text{кип} = 120$°C → убивает все микробы
+
☕
Идеальный чай
Заваривают при 80-90°C, не 100°C — кипяток разрушает витамины и аромат
+
+
+
Интерактив — Кипящая жидкость
+
+
🫧 Меняй давление и жидкость
+
+
+
+
+ 🔘 Давление:
+
+ 1 атм
+
+
t_кип = 100°C
+
+
+
+
+
+
+ Масса m:
+
+ 1 кг
+
+
+
+
Q = —
+
+
+
+
🔑 Главное в §11
+
+
Кипение — парообразование по всему объёму жидкости при постоянной $T_\text{кип}$.