סיכומים משיעורי פיזיקה

#15- זרם חילופין, גז אידיאלי

עד אז התעסקנו בסוללות רגילות שיוצרות הפרש פוטנציאלים קבוע. ומתח חילופין יוצר מתח שמשתנה בזמן. וזה מאוד פשוט. לוקחים מגנט, שמים בתוכו כריכה, ומסובבים אותו. ואז זה יוצר מתח. אבל אז המתח משתנה, הוא עולה ויורד כמו גל סינוסי. לזה קוראים מתח חילופין. על מקור מתח כזה רושמים מה המתח המקסימלי, ותדירות. לפעמים כתוב במקום המתח המקסימלי המתח הממוצע/היעיל. ולפעמים, במקום התדירות שסימנה f משתמשים בω, שהיא המהירות הסיבובית. ω=2πf. והמתח היעיל הוא
1/√2Vₘₐₓ.
אפשר לחבר כמה דברים למקור מתח חילופי נגד. כמו למתח של זרם ישר.
אפשר גם לחבר לו סליל. והסליל יוצר שדה מגנטי, שיוצר כא"מ שמתנגד לזרם המקורי, וגם זה משנה את הזרם, והוא משנה את השדה... יש פה לופ סגור. הוא מתנגד לזרם המקורי! לפי זה יש השעות. קוראים לזה L וביחידות הנרי. Hy.
בכריכה זורם זרם I. הזרם הזה יוצר שדה מגנטי. בגלל שהזרם לא קבוע גם השדה המגנטי תלוי זמן, וכך גם הזרם תלוי זמן. אם יש זרם ישר הוא לא משתנה, אז בזרם ישר מתעלמים מקיומו.
הוא מתנגד, אבל לא כמו נגד. על נגד המוכר אומרים שיש לו התנגדות אוהמית.
אפשר גם לחבר לו קבל. כשמשנים זרם הקבל נטען בצורה שונה. ואם הזרם משתנה מהר הקבל לא מספיק להיטען! יש לזה היגב קיבולי, ולסליל יש היגב השראי. ה"התנגדות" של הקבל מתבטאת ב1 חלקי c כפול ω.
ועכשיו, יש גם התנגדות של מעגל. הוא עובד כמו התנגדות אבל הוא לא התנגדות. קוראים לזה עכבה והוא
Z=√(R²+(Xₗ-Xc)²)
ומה זה עושה? אם אתם תחשבו את המתחים המקסימליים תגלו שהם יכולים להיות יותר גבוהים מהמתח המקורי! דבר שבולשיט, לא הגיוני בעליל- אבל הוא כן הגיוני כשיש עכבה.
הסכום הזה נראה כמו סכום וקטורי.

ועכשיו, מעגל תהודה. או רזוננס. זה מעגל שבו הזרם היא הכי גדול שאפשר. כלומר, ה"התנגדות", או העכבה הכי קטן. ויש לזה פתרון: לעשות שהעכבה של הסליל והקבל שווים זה לזה!
ωL=1/ωc
מבודדים את הω
ω²=1/cL
ω=1/√Lc
וזה איך שתחנות רדיו עובדות. תדרים שונים יוצרים מעגלי תהודה שונים, כי במעגלי תהודה יש קליטה יותר טובה.

אטום. תחשבו שוב על האטום. יש לו גרעין. מסביב לגרעין מסתובבים אלקטרונים. יש מספר מאוד מצומצם של יסודות בטבע, והסוגים שלהם נקבעים לפי כמות הפרוטונים. מספר הפרוטונים=מספר המיקום בטבלה. הניוטרונים לא משנים את היסוד, לאטומים של אותו היסוד עם כמות ניוטרונים שונה קוראים איזוטופים.
ליסוד הראשון קוראים מימן.
ויש ליסודות מסה מולרית. מול זה 6.022×10²³, קוראים לזה מספר אבוקדו. אה רגע לא, זה מספר אבוגדרו. אם נקח את המספר הזה של אטומי מימן, נקבל 1.00794 גרמים. ושמענו שבכימיה כותבים mw. בפיזיקה אנחנו משתמשים בμ. תתרגלו.
נגיד שאנחנו לוקחים 2 גרמים של גרמניום. מה שאומר שצריך לקחת 2 מולים חלקי המסה המולרית של גרמניום: 72.64.
בסוף יוצא 1.66×1²² אטומים.
אנחנו ליטרילי לוקחים מסה כלשהית של יסוד, ואנחנו יכולים לחשב כמה אטומים יש בזה!
# of atoms=grams/μ ×Nₐ
הרבה פעמים כותבים כמה מולים יש. כי אם כותבים אטומים, המספר הוא אסטרונומי! כמות המולקולות מים בכוס מים שווה בערך לכמות הכוסות מים שיש על פני כדו"א!

נקח מיכל. יש בו גז. החלקיקים זזים ועפים לכל הכיוונים. אם נתן מכה לחלקיק, בניגוד למוצק הוא לא ישפיע על כל השאר החלקיקים. אם נחמם את הגז, ולא נשנה את גודל המיכל, הלחץ יעלה. גם שינוי גודל המיכל ישנה את הלחץ. כשמפעילים יותר מידי לחץ על מיכל עם מכסה שאפשר להזיז אותו למעלה ולמטה, המכסה יזוז למעלה כי הוא רוצה פחות לחץ.
יש 3 משתנים שתלויים זה בזה: P V T. לחץ, נפח, טמפרטורה.
P=F/A
ואם אנחנו רוצים לעבוד ביחידות mks, נקבל ניוטון חלקי מטר רבוע, ושמו בישראל פסקל. אבל לפעמים גם תראו atm.
1atm=10⁵Pa.
עוד יחידה היא נפח. יחידה שמשתמשים בה היא ליטר, והיא
1m³=10³Lt.
וטמפרטורה. הטמפרטורה חייבים להיות בקלווין. לא משנה איפה אנחנו גרים, אנחנו פיזיקאים(חוץ מהפולשים מהתארים האחרים) ומשתמשים בקלווין. 0°K=-273°C.
T[°K]=T[°C]+273

ובגז אידיאלי, זה קורה: PV=nRT. מזהים את היחידות? הn פה הוא כמות המולים שבגז. והR הוא קבוע הגזים, 8.31 ביחידות J/k•mol, או 0.081 אם היחידות הם בליטרים ואטמוספירות.