Решите физику Не проходите мимо

Розвиток нанотехнологій починається із 1931 року, коли німецькі фізики Макс Кнолл і Эрнст Руска створили електронний мікроскоп, який уперше дозволив досліджувати нанооб’єкти. Пізніше в 1959 році американський фізик Річард Фейнман (нобелівський лауреат із фізики, 1965 р.) уперше опублікував працю, в якій оцінювалися перспективи мініатюризації під назвою «Там внизу - море місця». Він заявив: «Поки ми вимушені користуватися атомарними структурами, які пропонує нам природа... Але в принципі, фізик міг би синтезувати будь-яку речовину за заданою хімічною формулою». Тоді його слова здавалися фантастикою, оскільки не існувало технологій, що дозволили б оперувати окремими атомами на атомарному ж рівні (мається на увазі можливість пізнати окремий атом, узяти його і поставити на інше місце). Фейнман призначив нагороду $1000 тому, хто вперше зможе помістити текст сторінки з книги на шпильковій головці, з метою стимулювання інтересу до цієї сфффери (ця подія сталася в 1964 р.) У 1974 році японський фізик Норіо Танігучі ввів термін «нанотехнологія», запропонувавши описувати механізми розміром, меншим одного мікрона. Німецькими фізиками Гердом Біннігом і Генріхом Рорером був створений сканувальний тунельний мікроскоп (СТМ), що дозволив маніпулювати речовиною на атомарному рівні (1981 р.), пізніше вони отримали Нобелівську премію. Сканувальний атомно-силовий (АСМ) мікроскоп розширив типи досліджуваних матеріалів (1986 р.).
У 1985 році Роберт Керл, Харольд Крото, Річард Смоллі відкрили новий клас сполук – фулерени (Нобелівська премія 1996 рік).
У 1988 році незалежно один від одного французький та німецький вчені Альбер Ферт і Петер Грюнберг відкрили ефект гігантського магнітоопору (ГМО) (у 2007 р. присуджено Нобелівську премію з фізики), після чого магнітні наноплівки і нанодроти почали використовуватися для створення пристроїв магнітного запису. Відкриття ГМО стало основою для розвитку спінтроніки. З 1997 року компанія IBM у промислових масштабах почала виготовляти спінтронні прилади - голівки для зчитування магнітної інформації на основі ГМО розмірами 10-100 нм.
1991 рік ознаменувався відкриттям вуглецевих нанотрубок японським дослідником Суміо Іїджимою.
У 1998 році було вперше створено транзистор на основі нанотрубок Сізом Деккером (голландський фізик). А у 2004 році він з’єднав вуглецеву нанотрубку із ДНК, уперше отримавши єдиний наномеханізм, відкривши дорогу розвитку біонанотехнологіям.
2004 рік - відкриття графену, за дослідження його влас- тивостей А. К. Гейму та К. С. Новосьолову у 2010 р. присуджена Нобелівська премія з фізики. Відомі фірми IBM, Samsung фінансують наукові проекти з метою розроблення нових електронних пристроїв, що змогли б замінити кремнієві технології.

4.1. Чи виникнуть коливання в коливальному контурі, якщо замінити котушку індуктивності резистором?

4.2. Які перетворення енергії відбуваються при вільних незатухаючих коливаннях у коливальному контурі?

4.З. Які перетворення енергії відбуваються при вільних затухаючих коливаннях у коливальному контурі?

4.4. Ємність конденсатора коливального контуру зменшили в 2 рази. У скільки разів треба змінити індуктивність котушки, щоб частота коливань у контурі дорівнювала початковій частоті?

4.5. Який період вільних електромагнітних коливань у контурі, що складається з конденсатора ємністю 400 мкФ і котушки з індуктивністю 90 мГн?

4.6. Яка частота вільних електромагнітних коливань у контурі, що складається з конденсатора ємністю 250 пФ і котушки з індуктивністю 40 мкГн?

4.7. Ємність конденсатора коливального контуру дорівнює 0,01 мкФ. Конденсатор зарядили до напруги 40 В и з'єднали з котушкою індуктивності. У контурі виникли затухаючі коливання. Яка кількість теплоти виділилася за час повного затухання коливань?

4.8. До котушки з індуктивністю 20 мГн підключений послідовно конденсатор ємністю 6 мкФ. При якій частоті в даному кол гається резонанс?

4.9. Яку максимальну напругу має витримувати конденсатор, що підключається до джерела змінної напруги 36 В?

4.10. Амперметр змінного струму показує 20 А. Яке максимальне значення сили струму в колі?

4.11. Чи може працювати трансформатор у колі постійного струму?

4.12. У первинній обмотці трансформатора 200 витків, а у вторинної— 25 витків. Підвищує чи знижує напругу цей трансформатор? У скільки разів?

4.13. Чому коливання в коливальному контурі не припиняються у той момент, коли заряд конденсатора стає рівним нулю?

4.14. Як зміниться частота вільній коливань у коливальному контурі, якщо в котушку внести залізне осердя?

4.15. Як зміниться період вільних коливань у коливальному контурі, якщо збільшити відстань між пластинами конденсатора?

4.16. Яка різниця фаз коливань заряду на пластинах конденсатора і коливань сили струму в котушці індуктивності?

4.17. Яка різниця фаз коливань заряду і коливань напруги на пластинах конденсатора?

4.18. У коливальному контурі відбуваються вільні незатухаючі коливання з частотою 50 кГц. З якою частотою змінюється енергія електричного поля конденсатора?

4.19. Енергія магнітного поля котушки коливального контуру під час вільних коливань змінюється з частотою ЗО кГц. Яка частота коливань?

4.20. Заряд на обкладці конденсатора коливального контуру зменшився від амплітудного значення до половини цього значення. Через яку частину періоду коливань цей заряд матиме такий самий модуль, але протилежний знак?

4.21. При вільних незатухаючих коливаннях максимальне значення енергії електричної о поля конденсатора дорівнює 48 мДж. Яка енергія електричного поля в той момент, коли вона в 7 разів перевищує енергію магнітного поля котушки?

4.22. У скільки разів зміниться період коливань у коливальному контурі, якщо ємність конденсатора збільшити в 4,5 раза, а індуктивність котушки збільшити в 2 рази?

4.23. Частота коливань у коливальному контурі дорівнює 100 кГц. Якою стане частота коливань, якщо зменшити ємність конденсатора в 8 разів, а індуктивність котушки збільшити в 2 рази?

4.24. Який діапазон частот вільних коливань у контурі, якщо його індуктивність можна змінювати від 0,2 мГн до 20 мГн, а ємність — від 200 пФ до 0.02 мкФ?

4.25. Котушку якої індуктивності треба включити в коливальний контур, щоб при ємності конденсатора 200 пФ одержати частоту вільних коливань 5 МГн?

4.26. У коливальному контурі відбуваються вільні електромагніті, коливання з періодом 10 мкс. індуктивність котушки контуру дорівнює 30 мГн. Яка ємність конденсатора контуру?

4.27. Після збільшення ємності конденсатора коливального контуру на 0,06 мкФ частота коливань зменшилася в 2 рази. Знайдіть початкову ємність конденсатора, якщо індуктивність котушки не змінювалася.

4.28. Коливальний контур складається з котушки індуктивністю 120мкГн і повітряного конденсатора змінної ємності. Відстань між пластинами конденсатора дорівнює 0,2 мм, площу перекриття пластин можна змінювати від 2 см2 до 8 см2. На які частоти можна настроїти даний контур?

4.29. На рисунку наведено графік залежності від часу заряду пластини конденсатора коливального контуру. Знайдіть амплітудне значення заряду, частоту і період коливань. Запишіть рівняння залежності q(t).

Объяснение: