Zagadnienia do egzaminu z fizyki, Technologia Chemiczna, Politechnika Śląska 2013
1. Wytłumaczyć zasadę niezależności ruchów na przykładzie: a) rzutu poziomego, b)
ukośnego.
2. Sformułować postulaty szczególnej teorii względności, omówić transformacje
Lorentza i wynikające z nich wnioski oraz doświadczalne potwierdzenie.
3. Wytłumaczyć zasady dynamiki: a) ruchu postępowego na przykładzie zsuwania ciała
na równi pochyłej w obecności tarcia, b) ruchu obrotowego na przykładzie toczenia
bez poślizgu ciała po równi pochyłej.
4. Sformułować: a) zasadę zachowania pędu dla układu ciał, b) zasadę zachowania krętu
oraz podać przykłady gdzie te zasady się ujawniają.
5. Zdefiniować pojęcie pracy i energii. Związek między pracą i energią.
Scharakteryzować energię kinetyczną oraz potencjalną grawitacyjną i sprężystości.
Zasada zachowania energii.
6. Omówić nieinercjalne układy odniesienia. Scharakteryzować siły bezwładności i
podać ich przykłady .Ziemia jako nieinercjalny układ odniesienia.
7. Omówić przyczynę powstawania oraz wielkości charakteryzujące: a) ruch drgający
prosty, b) drgania tłumione, c) drgania wymuszone i zjawisko rezonansu (warunek
rezonansu).
8. Pojęcie fali, rodzaje fal, podstawowe wielkości charakteryzujące falę. Napisać
kinematyczne równanie fali i podać jego interpretację.
9. Sformułować założenia na gruncie kinetyczno-molekularnej teorii budowy materii i na
ich podstawie omówić budowę, własności i ruchy atomów w ciałach stałych, cieczach
i gazach.
10. Omówić podstawowy kinetycznej teorii gazów. Zinterpretować ciśnienie i temperaturę
gazu.
11. Sformułować I i II zasadę termodynamiki. Podać przykłady ich ujawnienia.
12. Sformułować podstawowe prawa i na ich podstawie wytłumaczyć sposoby
elektryzowania ciał.
13. Omówić polaryzację różnych dielektryków w stałym polu elektrycznym.
14. Zdefiniować wektory D, E i P oraz wytłumaczyć ich sens fizyczny.
15. Zdefiniować pojemność elektryczną i określić od czego zależy.
16. Omówić zjawisko piezoelektryczne i podać przykłady jego zastosowań.
17. Sformułować prawo Ohma. Zdefiniować pojęcie oporu i określić od czego zależy.
18. Wytłumaczyć prawo Ohma i Joule a - Lenza na gruncie klasycznej teorii
przewodnictwa elektronowego.
19. Omówić charakterystyczne cechy przewodnictwa elektrycznego metali i
półprzewodników.
20. Wytłumaczyć powstawanie pasm energetycznych w ciałach stałych i na tej podstawie
scharakteryzować metal, półprzewodnik i dielektryk.
21. Na gruncie modelu pasmowego wytłumaczyć przewodnictwo elektryczne
Zagadnienia do egzaminu z fizyki, Technologia Chemiczna, Politechnika Śląska 2013
półprzewodnika samoistnego i domieszkowanego. Pojęcie dziury.
22. Omówić z
ródło pola magnetycznego, podać sens fizyczny wektorów B i H oraz
związek między nimi.
23. Omówić siły działające w polu magnetycznym i podać przykłady urządzeń gdzie są
one wykorzystywane.
24. Omówić klasyczny i kwantowy efekt Halla oraz podać przykłady gdzie są
wykorzystywane.
25. Omówić zjawisko indukcji elektromagnetycznej, prawo które je opisuje oraz
przykłady praktycznego wykorzystania.
26. Wytłumaczyć zjawisko samoindukcji oraz indukcji wzajemnej oraz przykłady ich
zastosowań.
27. Omówić prąd zmienny sinusoidalnie i wielkości które go charakteryzują. Jakie
konsekwencje powoduje umieszczenie w obwodzie prądu zmiennego opornika,
kondensatora i cewki (zwojnicy)?
28. Sformułować I i II równanie Maxwella w postaci całkowej i wytłumaczyć ich sens
fizyczny.
29. Światło jako fala elektromagnetyczna. Omówić zjawiska świadczące o falowej
naturze światła.
30. Omówić zjawiska świadczące o korpuskularnej naturze światła, prawa które je
opisują oraz przykłady zastosowania.
31. Na czym polega dualizm korpuskularno-falowy promieniowania
elektromagnetycznego.
32. Hipoteza de Broglie a - fale materii, ich doświadczalne potwierdzenie i zastosowanie.
Uwaga: Podczas tłumaczenia i omawiania zjawisk należy umieć zdefiniować pojęcia i
wielkości, które używane są do opisu tych zjawisk.
Zagadnienia do egzaminu z fizyki, Technologia Chemiczna, Politechnika Śląska 2013
1. Ruch jest to zmiana położenia jakiegoś ciała względem innych ciał, które stanowią układ odniesienia.
Zasada niezależności ruchów  każdy ruch złożony można rozpatrywać jako superpozycję niezależnie
odbywających się ruchów prostych, odbywających się w tym samym czasie.
Rzut poziomy jest złożeniem 2 niezależnie odbywających się ruchów: ruchu jednostajnego prostoliniowego
z prędkością V wzdłuż osi OX oraz ruchu jednostajnie przyśpieszonego
0
wzdłuż osi OY (brak prędkości początkowej, przyśpieszenie równe przyśpieszeniu ziemskiemu.
Ruch ukośny jest ruchem krzywoliniowym, w którym wektor prędkości początkowej jest skierowany pod
pewnym kątem ostrym do poziomu, a przyśpieszenie jest przyśpieszeniem grawitacyjnym skierowanym w
dół. Jest to złożenie ruchu jednostajnego prostoliniowego wzdłuż osi OX, oraz ruchu jednostajnie
opóz
nionego do osiągnięcia V = 0 m/s wzdłuż osi OY od tego momentu ruchu jednostajnie przyśpieszonego
do zatrzymania ciała przez przeszkodę.
2. Szczególna teoria względności Alberta Einsteina (1905)
�� jednostajny, prostoliniowy ruch układu odniesienia nie wpływa na prawa opisujące zjawiska
fizyczne w układzie
�� prędkość światła nie zależy od prędkości z
ródła świata, ani prędkości obserwatora. Jest jednakowa
we wszystkich inercjalnych układach odniesienia i dla próżni. Wynosi 3�108 m/s
Inercjalny układ odniesienia to taki, który pozostaje w spoczynku względem innych układów odniesienia
bądz
porusza się ruchem jednostajnie prostoliniowym.
Transformacje Lorentza
y-ut
y '=
u2
1-
x ' =x c2
"
uy
t-
c2
t1=
u2
1-
C2
z ' =z "
Wnioski wynikające z transformacji Lorentza i doświadczalne potwierdzenie:
a) Transformacje Galileusza dla małych prędkości ruchu układów u << c jeżeli u<b) Graniczna wartość prędkości względnego ruchu układów uc) Równoczesność zdarzeń (zdarzenia równoczesne w jednym układzie odniesienia nie będą
równoczesne w drugim układzie odniesienia, jeśli zachodzą w różnych punktach układu
d) Długość nie jest wielkością bezwzględną. Ciało posiada największa długość w tym układzie
odniesienia względem którego spoczywa. W układzie względem którego ciało jest w ruchu, jego
Zagadnienia do egzaminu z fizyki, Technologia Chemiczna, Politechnika Śląska 2013
wymiary ulegają relatywnie skróceniu długości. Zmianie ulegają tylko wymiary równoległe dio
2
l=lo 1-u
c2
"
kierunku ruchu, wymiary poprzeczne nie zmieniają się.
e) Dylatacja czasu. Czas trwania zjawiska które odbywa się w układzie nieruchowym względem tego
zjawiska nazywa się czasem własnym. Czas trwania danego zjawiska jest najkrótszy w czasie
�0
�=
u2
1-
c2
"
względem którego zjawisko zachodzi w nieruchomym miejscu w układzie.
f) Relatywistyczne składanie prędkości. Odległość i czas nie są bezwzględne, są zależne od układu
odniesienia. Miarą odległości w czasoprzestrzeni jest interwał czasoprzestrzenny. Jest on
niezmiennikiem transformacji Lorentza. Czasoprzestrzeń - przestrzeń czterowymiarowa. P(x,yz,t)
v-u v ' +u
v ' = v=
uv uv '
1- 1+
c2 c2
3. Zasady dynamiki Newtona dla ruchu postępowego:
1. Jeżeli na ciało nie działa żadna siła lub działające siły równoważą się, to ciało te pozostaje w
spoczynku lub porusza się ruchem jednostajnym prostoliniowym. (bezwładność  bez udziału siły
niezrównoważonej nie ma zmiany prędkości)
2. Jeżeli siły działające na ciało się nie równoważą, to ciało to porusza się ruchem jednostajnie
zmiennym, w którym opóz
nienie bądz
przyśpieszenie jest wprost proporcjonalne do wartości siły
�
F
�
a=
m
wypadkowej, od odwrotnie proporcjonalne do masy tego ciała.
3. Jeżeli ciało A, działa na ciało B pewną siłą, to ciało B, działa na ciało A z siłą, o takiej samej
wartości, takim samym kierunku, lecz o przeciwnym zwrocie (zasada akcji i reakcji)
Klocek pozostawiony pod równią podlega 1 zasadzie dynamiki. Nie działa na niego siła pozioma, a siły
pionowe się równoważą, więc pozostaje w spoczynku. Gdy umieścimy go na równi, siły przestaną się
równoważyć i klocek zacznie się przemieszczać. Ruch odbywać się będzie z przyśpieszeniem, aż do
zakończenia równi. Jest on wynikiem siły wypadkowej z siły tarcia i siły wiodącej. Siła wiodąca jest to siła
składowa z siły grawitacyjnej. Druga składowa siły grawitacyjnej to siła nacisku, z jaką działa klocek na
równie. W wyniku jej działania równia działa na klocek siłą bezwładności R
Zasady dynamiki Newtona dla ruchu obrotowego:
1. Jeżeli na bryłę sztywną nie działa żaden moment siły, bądz
działające momenty sił równoważą się to
bryła sztywna pozostaje w spoczynku, bądz
porusza się ruchem jednostajnym prostoliniowym.
2. Jeżeli momenty sił działające na bryłę nie równoważą się, to bryła sztywna porusza się ruchem
zmiennym, z przyśpieszeniem kątowym, które jest wprost proporcjonalne do momentu pędu, a
M
� =
I
odwrotnie proporcjonalne do momentu bezwładności
3. Jeżeli bryła A, działa na bryłę B pewnym momentem siły, to bryła B, działa na bryłę A takim samym
momentem siły, lecz o przeciwnym zwrocie.
Ad. 2 Eksperymentalne potwierdzenie związków z twierdzenia Lorentza
�� mezony ź - w laboratorium zmierzono własny czas życia mezonów ź = 2,2 * 10-6 s. takie mezony są
wytwarzane przez promieniowanie kosmiczne. Posiadają prędkość v=0,999c. Gdyby nie było
transformacji Lorentza nie byłyby w stanie dotrzeć do powierzchni ziemi, gdzie zostały
Zagadnienia do egzaminu z fizyki, Technologia Chemiczna, Politechnika Śląska 2013
zarejestrowane.
�� Doświadczenie z zegarami  porównywanie wskazań zegarów umieszczonych na ziemi ze
wskazaniami zegarów umieszczonymi w samolotach. Z obliczeń wynikało, że przy ruchu na zachód,
różnica wskazań wyniesie (275+/-21) ns. Przewidywania z teorii zostały potwierdzone
doświadczalnie.
� �
p=m v
4. Pęd - wielkość wektorowa definiowana przez iloczyn masy ciała i wektora prędkości
�
"� p=F "t
II zasada dynamiki w postaci pędowej
Zasada zachowania pędu  suma wszystkich wektorów pędu w układzie izolowanym pozostaje stała
Zasada zachowania krętu - Dla dowolnego izolowanego układu punktów materialnych całkowita suma ich
momentów pędu jest stała.
Przykłady ujawniania się zasad zachowania pędu i krętu:
-� Armata. Prędkość armaty, którą nabywa podczas wystrzału jest skierowana przeciwnie do prędkości
pocisku.
-� Młynek Segnera. Spływająca woda nadaje prędkość obrotową młynkowi.
5. Praca - wielkość fizyczna, definiowana jako iloczyn skalarny wektora siły i wektora przesunięcia
Moc  wielkość skalarna, definiowana jako praca wykonana w czasie.
Energia  skalarna wielkość fizyczna, charakteryzująca stan układu fizycznego, jako jego zdolność
do wykonywania pracy.
Związek pracy i energii  ciało posiadające energie jest zdolne do wykonania pracy. Wykonując prace nad
ciałem jesteśmy w stanie zmienić jego energie. Jeżeli ciało wykonuje prace, jego energia zmniejsza się.
Zależność pomiędzy pracą i energia oddaje równanie W="E
Energia kinetyczna  praca, jaką trzeba wykonać by rozpędzić ciało o prędkości (kątowej) posiadanej przez
2
2
mV
�
E = E =I
K K
2 2
te ciało. Dla ruchu postępowego wynosi ona , dla ruchu obrotowego
Energia potencjalna grawitacyjna  praca, jaką musi wykonać siła przemieszczając ciało z na wysokość h.
Jest równa E = m g h
p
Energia potencjalna sprężystości  praca, jaką musiałaby wykonać siła ściskając lub rozciągając ciało, o
kx2
E =
ps
2
wartość x.
Energia potencjalna w polu grawitacyjnym  praca, jaką muszą wykonać siły pola, by przenieść to ciało z
E =-GMm
p
r
nieskończoności do tego punktu.
Zasada zachowania energii  w układzie zamkniętym, energia ulegać przemianom z jednej postaci w
drugą, ale energia całkowita pozostaje stała. "E = const
C
6. Układ inercjalny  układ odniesienia, względem którego każde ciało, niepodlegające zewnętrznemu
oddziaływaniu z innymi ciałami, porusza się bez przyśpieszenia.
Układ nieinercjalny  układ odniesienia, poruszający się ruchem niejednostajnym względem układu
inercjalnego.
7. a) Ruch drgający prosty  ruch ten wywoływany jest przez siłę sprężystości. Jest to taki ruch, w którym
położenie x ciała, poruszającego się wzdłuż osi OX opisywane jest okresową funkcją harmoniczną.
Amplituda  maksymalna wartość wychylenia ciała z położenia równowagi
Faza początkowa drgań (Ć)  pozwala ona określić wychylenia od położenia równowagi
Zagadnienia do egzaminu z fizyki, Technologia Chemiczna, Politechnika Śląska 2013
Częstość kołowa drgań  wiąże się z okresem drgań, prędkość kołowa w ruchu drgającym
Prędkość w ruchu harmonicznym: v = v cos (�t + Ć)
0
Przyśpieszenie w ruchu harmonicznym: a = - a0 sin (�t + Ć)
b) Drgania tłumione - ruch drgający tłumiony jest wywołany działaniem siły sprężystości oraz siły oporu
ośrodka. Siła oporu zależy od rodzaju ośrodka, kształtu ciała oraz prędkości, jaką ciało posiada.
Współczynnik tłumienia drgań (�) określa szybkość zaniku amplitudy
Siła oporu: Fop = - r v r  współczynnik oporu
2
d x dx
+2 � +�2 x=0
0
dt2 dt
Równanie drgań tłumionych
A(t)
A e-t �
�=ln =ln =� T
A(t+T )
A-� (t+T )
Logarytmiczny dekrement tłumienia:
c) Drgania wymuszone - wywoływane są przez siłę sprężystości, siłę oporu oraz siłę wymuszająca ruch.
F
x dx
2 2 m
d +2 � +� x= cos� t
0
m
dt2 dt
Równanie drgań wymuszonych:
Rezonans  polega on na gwałtownym wzroście amplitudy drgań, które ma miejsce przy ściśle określonej
wartości częstości kołowej siły wymuszającej zwanej siłą rezonansową.
Zagadnienia do egzaminu z fizyki, Technologia Chemiczna, Politechnika Śląska 2013
8. Fala  rozchodzące się zaburzenie w postaci ruchu drgającego cząsteczek ośrodka bądz
pola (cząsteczki
wykonują drgania wokół swoich położeń równowagi) Wyróżnia się takie rodzaje fal:
- sinusoidalne  z
ródłem jest ciało wykonujące ruch harmoniczny
- poprzeczna  mogą rozchodzić się tylko w ciałach stałych
- podłużna  mogą rozchodzić się w gazach, ciałach stałych i cieczach (np. fala dz
więkowa)
Wielkości charakterystyczne fal to: długość fali, szybkość fali, amplituda, częstotliwość, okres. Długość
fali jest to odległość pomiędzy powtarzającymi się fragmentami fali. Oznacza się ją grecką literą .
Szybkością fali nazywamy jej prędkość. Amplituda to największe wychylenie ciała z położenia równowagi,
natężenie drgań. Częstotliwość określa, jak często występują drgania. Natomiast okres oznacza odcinek
czasu pomiędzy kolejnymi szczytami lub dolinami, czyli czas w jakim fala przebędzie w ośrodku drogę
równą swej długości.
Równanie kinetyczne fali harmonicznej: y = A sin (� t - k x + Ć0) Ć - faza początkowa (wielkość niemianowana)
0
k =2Ą /  - liczba falowa Równanie fali łączy w jedno dwa wymiary związane z ruchem falowym
zmienność w czasie (w sin człon � t)
zmienność w przestrzeni (w sin człon kx)
9. Kinetyczno-molekularna teoria budowy materii:
1. Cała otaczająca nas materia jest zbudowana z atomów i cząsteczek
2. Cząsteczki/atomy pozostają cały czas w chaotycznym ruchu ciekłym
3. Między atomami/cząsteczkami występują siły oddziaływania międzycząsteczkowego (siły
przyciągania i odpychania
Jeżeli E <k s 0
pewnym uporządkowanym ułożeniem cząsteczek w przestrzeni, mówimy, że występuje struktura
krystaliczna. Cząsteczki nie są w spoczynku, wykonują drgania wokół położeń równowagi r (ciała stałe)
0
Jeżeli E >>E to wówczas cząsteczki rozrzucone są po całej przestrzeni, cząsteczki poruszają
k s
się chaotycznym ruchem postępowym. (gazy)
Jeżeli energia kinetyczna jest porównywalna do energii spójności E = E mówimy o cieczy
k s
2N
p= �"Ek
3V
10. Podstawowy wzór kinetycznej teorii gazów Ciśnienie jest wprost proporcjonalne
do iloczynu ilości cząsteczek i energii kinetycznej, oraz odwrotnie proporcjonalne do objętości gazu.
Zagadnienia do egzaminu z fizyki, Technologia Chemiczna, Politechnika Śląska 2013
Ciśnienie jest ogólnie definiowane jakoś stosunek siły do powierzchni, na która siła działa. P = F/s
Zmiana pędu i-tej cząsteczki w naczyniu kulistym "p = mV ' - (-mV ') = 2mVcosą
4% 4%
F =n"" p/ " t
ść
Siła, która powoduje zmianę pędu jest to siła odbicia się cząsteczek gazu od ściany
Temperatura jest miara średniej energii kinetycznej ruchu postępowego cząstek.
11. I zasada termodynamiki  Zmiana energii wewnętrznej układu jest równa ciepłu przekazanemu z
zewnątrz, bądz
odebranemu od takiego układu oraz pracy wykonanej nad, bądz
przez taki układ.
- możliwe jest sformułowanie tej zasady w sposób: niemożliwym jest zbudowanie perpetuum mobile
pierwszego rodzaju, czyli urządzenia, które pracowałoby w sposób ciągły bez pobierania z zewnątrz
energii. Z tej zasady wynikają przemiany izotermiczna, izobaryczna, izochoryczna, adiabatyczna. Zasada ma
zastosowanie w pompach cieplnych.
II zasada termodynamiki - niemożliwy jest taki cykliczny proces termodynamiczny, który całe dostarczone
ciepło zamieniłby na pracę, bez zwracania części tego ciepła do otoczenia.
- możliwe jest sformułowanie tej zasady w sposób: niemożliwym jest zbudowanie perpetuum mobile
drugiego rodzaju, czyli urządzenia, które pracowałoby w sposób ciągły pobierając energię (ciepło) tylko i
wyłącznie ze z
ródła o temperaturze niższej od najzimniejszego ciała w jego najbliższym otoczeniu. Wynika z
tego, że nie możliwe jest skonstruowanie silnika o 100% sprawności. Wykorzystując dwie przemiany
Zagadnienia do egzaminu z fizyki, Technologia Chemiczna, Politechnika Śląska 2013
izotermiczne, oraz dwie przemiany adiabatyczne otrzymujemy cykl Carnota, dzięki któremu można uzyskać
największe możliwe sprawności w silnikach.
12. Zasada zachowania ładunku elektrycznego  w izolowanym układzie, całkowity ładunek elektryczny
(suma wszystkich ładunków dodatnich i ujemnych) pozostaje taki sam.
Doświadczenie Millikona wykazało, że zmiana ciepła jest równa wielokrotności ładunku elementarnego.
Elektryzowanie ciał polega na wywołaniu nadmiaru bądz
niedomiaru elektronów. Sposoby elektryzowania:
-� poprzez potarcie  mając dwa elementy  oba z nich są naelektryzowane przeciwnymi ładunkami
elektrycznymi np. szklana laseczka (-) o futro (+)
-� przez zetkniecie ciała naładowanego z nienaładowanym.
-� Przebicie elektryczne (indukcja) zjawisko przemieszczania się ładunku elektrycznego w obrębie
jednego ciała pod wpływem drugiego ciała naelektryzowanego. Po zbliżeniu dwóch takich ciał siły
elektryczne mogą powodować przesuniecie się elektronów w obrębie ciała obojętnego.
-� Generator Van de Graafa. W którym występuje zjawisko indukcji i naładowania ciała ciałem nie na
ładowanym..
13. Dielektryk  substancja która nie przewodzi prądu elektrycznego. Dzielimy je na niepolarne, polarne,
jonowe, ferroelektryki. W polu elektrycznym cząsteczkę dielektryka możemy potraktować jako dipol
elektryczny (układ dwóch ładunki przeciwnego znaku, o tej samej wartości bezwzględnej, które znajdują się
w pewnej odległości od siebie. Odległość ta zwie się ramieniem dipola)
Wektor polaryzacji charakteryzuje stopień uporządkowania momentów dipolowych (ilość dipoli w
jednostce objętości)
Dielektryki niepolarne  gdy w przypadku braku zewnętrznego pola elektrycznego środki ciężkości
ładunków dodatnich i ujemnych pokrywają się a momenty dipolowe są równe 0Pod wpływem zewnętrznego
pola elektrycznego powłoki elektronowe atomów cząsteczek ulegają deformacji, środki ciężkości ładunku
przesuwają się między sobą. W konsekwencji niepolarna cząsteczka dielektryka uzyskuje w zewnętrznym
3
pd=d � E d =4 Ą
�
e 0 e
polu elektrycznym proporcjonalnych do natężenia moment dipolowy.
Dielektryki polarne  w cząsteczkach elektrony rozmieszczone są niesymetrycznie względem jąder
atomowych. W takich cząsteczkach  środki ciężkości ładunków dodatnich i ujemnych nie pokrywają się
nawet przy braku zewnętrznego pola elektrycznego. Po umieszczeniu w zewnętrznym polu elektrycznym
następuje działanie konkurencyjnych ze sobą procesów  pole elektrostatyczne usiłuje ustawić dipole w
kierunku równoległym do kierunku natężenia, ale przeszkadza temu chaotyczny ruch dipoli. W rezultacie
następuję częściowe uporządkowanie momentów dipolowych z wyróżnieniem kierunku przez zewnętrzne
pole elektrostatyczne. Ten rodzaj polaryzacji to polaryzacja orientacji.
Zagadnienia do egzaminu z fizyki, Technologia Chemiczna, Politechnika Śląska 2013
M p ą2
0
 =
3� K T
0 b
Dielektryki jonowe  substancje w których występują wiązania jonowe. W zewnętrznym stałym polu
elektrostatycznym następuje polaryzacja jonowa (atomy w węzłach sieci wykonują drgania).
�o q2
 =
j
2� k
0 s
Gdzie k - współczynnik siły sprężystej, �  liczba jonowa
s
Po przyłożeniu zewnętrznego pola elektrycznego ładunki ulegają rozsunięciu.
Ferroelektryki  są to substancje krystaliczne, w których zachodzi tzw. polaryzacja spontaniczna. Ich duże
wartości względnej przenikalności elektrycznej zależą od temperatury i natężenia pola elektrycznego.
Wykazują zjawisko histerezy (zjawisko zależności aktualnego stanu układu od stanów w poprzedzających
chwilach. Inaczej  opóz
nienie w reakcji na czynnik zewnętrzny). Właściwości te wynikają ze struktury
domenowej. W ferroelektrykach występują domeny  są to obszary w których występuje samorzutne
uporządkowanie momentów dipolowych. Pod wpływem pola elektrycznego następuje uporządkowanie
całych domen.
14. A
adunek swobodny  ładunek elektryczny wewnątrz przewodnika, mający możliwość przemieszczania
się w nim swobodnie. W metalach w stanie stałym i ciepłym ładunkami swobodnymi są elektrony. W
cieczach roztworach oraz gazach ładunkami swobodnymi mogą być jony. Możliwość przemieszanie się
ładunku pod wpływem zewnętrznego pola elektrycznego jest warunkiem przepływu prądu elektrycznego w
przewodnikach.
A
adunek związany  ładunek, który pozostaje na powierzchni dielektryka umieszczonego w polu
elektrycznym, ulegającego zjawisku polaryzacji elektrostatycznej. A
adunek powstaje w wyniku przesuwania
się ładunków wewnątrz cząsteczek, rozsuwania się ładunków dipoli, porządkowania się dipoli.
� �
D=� E #"D#"=�
0
Wektor indukcji elektrycznej  D
�
E =� /2 �0
Wektor natężenia pola elektrycznego  E
p=Ł pdi/" V pd=q�"�
l
� �
Wektor polaryzacji  p
� -�
p
� � �
E = � =�0 E+� Dn=� En+ pn Dn=� E +� H =H �0 �
p E
p 0 o
�
0
� � � � � � �
D=� E+ H � E D=� E (H +1) 1+ H =� D=� � E
0 0 0 r 0 r
15. Pojemność elektryczna  wielkość charakterystyczna przewodnika, której miarą jest stosunek
Q
C =
Ć
zgromadzonego ładunku do wytworzonego potencjału. Pojemność elektryczna zależy od:
- rodzaju środowiska (przenikalność elektryczna względem � )
r
- rozmiarów i kształtów przewodnika
Kondensator  układ dwóch przewodników, które znajdują się w pewnej odległości od siebie Pojemności:
2 Ą � � l
0
C=
� � S 4 Ą � rR
R
0 0
C = C = ln
d R-r r
kondensator płaski: kondensator kulisty: kondensator cylindryczny:
A
ącząc kondensatory równolegle pojemność zastępcza jest sumą, a szeregowo pojemność zastępcza
jest sumą odwrotności pojemności poszczególnych kondensatorów.
16. Zjawisko piezoelektryczne  dla odpowiednio wygiętej płytki prostopadłościennej po jej ścięciu
pojawia się na jej krawędziach ładunek, czyli powstaje pewne napięcie. Przy naciąganiu pojawia się
napięcie, ale zmieniają się ładunki. Po mieszczeniu w polu elektrycznym płytka zmienia swoje rozmiary.
Przykładami piezoelektryków są kryształy kwarcu, sól Seignette'a, BaTiO3, polifluorek winylu.
Zagadnienia do egzaminu z fizyki, Technologia Chemiczna, Politechnika Śląska 2013
Piezoelektryki znajdują swoje zastosowanie w przetwornikach wykorzystując fakt, że każdą wielkość
mechaniczną można zmieniać na sygnał elektryczny. Za to zjawisko odwrotne do piezoelektrycznego
wykorzystują ultrasonografy USG (przetworniki ultradz
więkowe)
17. Prawo Ohma  Jeżeli między końcami przewodnika wytworzymy napięcie (różnicę potencjałów) U to
natężenie płynącego prądu I jest wprost proporcjonalne do wielkości tego napięcia. U = R I.
- dla gęstości prądu: j = � E
- dla zamkniętego obwodu: SEM = I (R + R ) U = SEM  I R
wewnt zewn w
Współczynnikiem prądu jest wielkość charakterystyczna dla danego przewodnika  opór właściwy  który
zależy od rodzaju przewodnika, jego długości, pola przekroju, a także od temperatury. Opór nie zależy od
napięcia, ani od natężenia prądu. R = � l /S
18. Prawo Joule'a  Lenza: Na oporniku wydziela się ciepło, które jest proporcjonalne do kwadratu
natężenia prądu, czasu trwania przepływu prądu i oporu.
Założenia klasycznej teorii przewdonictwa:
W metalach występują swobodne elektrony, które są elektronami walencyjnymi, które tworzą wiązania
walencyjne. Te elektrony zachowują się jak gaz doskonały i poruszają się z prędkością ok 100km/s. Po
przyłożeniu zewnętrznego pola elektrycznego do metalu, elektrony poruszająsię z przyśpieszeniem równym
a=eE/m. Prędkość narasta do pewnej wartości maksymalnej, która spada do zera po zderzeniu elektronu z
jonem. Elektrony w takim ruchu przebywają od zderzenia do zderzenia drogę równą odległości między
jonami w sieci krystalicznej. V = 0,08cm/s
up
Prawo Ohma na gruncie teorii Drudego
Przyjmujemy że zderzenia elektronów z jonami, które zakładają uporządkowany ruch elektronów są
F =eE a=eE vmax-a�
�
e
m
przyczyną występowania oporu elektrycznego.
n0e2 E

� j= =� E
� =
uc+V 2m uc
up
2
Qc=I R E W =� E2=Qc I2 R E
c
Prawo Joule'a - Lenza na gruncie teorii Drudego
Gdy elektron zderza się z jonem to rpzekazuje mu swoją energię kinetyczną. Ciepło widzielane podczas
przeływu prądu jest rezultatem przekazania energii kinetycznej jonowi podczas zdedzenia.
19. Cechy charakterystyczne przewodnictwa elektrycznego metaliu:
Prąd jest ruchem ładunków pod wpływem przyłożonego pola elektroycznego, W próżni pojedynczy elektron
porusza się w jednorodnym polu elektrocznym ruchem jednostajnym przyśpieszonym. W materiałach
elektron, który rozpędza się się pod wpływem pola elektrycznego po pewnym czasie zderza się z przeszkodą.
Najważniejszymi centrami rozpędzania są nie jony, ale zanieczyszenia lub oscylacje sieci krystalicznej. W
rezultacje rozpraszania elektrony tworzą tzw. chmurę elektonową która zwalnia dyfuzję wzdłuż pola
elektrycznego z prędkością znacznie mniejsza niż średnia pojedynczego elektronu w chmure.
I =1/ S =-e ee V
� =U /l=IR/l=I /�
W metalach koncentracja elektronó bardzo słabo zależy od temperatury, jednka wraz ze wzrostem
temperatury zwiększają się drganai sieci krystalicznej. Rośnie więc koncentracja fotonów. Powoduje to
zwiększenie rozproszania. Dzięki temu opór metali zwiększa się wraz ze wzrostem temperatury.
Cechy przewodnictwa półprzewdoników:
Cechą charakterystyczną półprzewdoników jest silna zależność przewodnictwa od warunków zewnętrznych
przy czym przewdocnitwo półprzewdników rośnie wraz ze wzrostem temperatury. Według pasmowej teorii
ciała stałego, w temp. 0K pasmo walencyjne półprzewdników jest całkwicie wypełnione elektronami i pole
elektryczne nie może zmienić ani położenia, ani pędu, ani wywołać przepływu prądu. By elektrony przeszły
z pasma walencyjnego na pasmo przewodnictwa należy dostarczyć energii.
Zagadnienia do egzaminu z fizyki, Technologia Chemiczna, Politechnika Śląska 2013
Zagadnienia do egzaminu z fizyki, Technologia Chemiczna, Politechnika Śląska 2013
20. Teoria pasmowa ciał stałych:
-� energia, pęd, moment pędu są skwantowane  mogą przybierać jedynie pewien nieciągły zbiór
wartości, wobec tego poziomy energetyczne są skantowane
-� struktura energetyczna kryształów jest odmienna niż struktura energetyczna pojedynczego atomu
-� w ujęciu kwantowym ruch elektronów opisany jest rozchodzeniem się fali elektromagnetycznych
(fala de'Braigle'a)
-� cząsteczki posiadające masę mają własciwości falowe  ulegają dyfrakcji
-� energia elektronu jest skwantowana, a poza tum elektrony podlegają zakazowi Pauliego
Konsekwencją oddziaływań atomów znajdujacych się w sieci krystalicznej jest roszczepienie się poziomów
energetycznych izolowanych atomow na dużą liczbę podpoziomów tworzących tzw. pasma energetyczne.
Liczba podziałów jest równa liczbie atomów w jednostce objętości sieci. W obrębie pasma mamy do
czynienia z kwazi ciągłym zbiorem wartości energetycznych. O wartościach energetycznych decydują dwa
pasma:
- pasma, które powstało z rozczepienia się poziomu walencyjnego atomu  pasmo walencyjnego
- najbliższe położone wyżej pasmo  pasmo przewodnictwa
- przerwa energetyczna  charakterystyczna dla ciał wykazujących właściwości półprzewodnicze
Stwierdzeniu, że istnieją w danym ciele elektrony swobodne na gruncie modelu pasmowego odpowiada
stwierdzenie, że jest pasmo energetyczne niecałkowicie zajęte przez elektrony.
21. Pasmowa teoria ciala stałego
Tłumaczy właściwości elektryczne ciał stałyc. Założenie: podczas powstawania struktury krystalicznej ciała
stałego dozwolone dla elektronów poziomy energetyczne rozszczepiają się tworząc pasma poziomów blisko
leżących.
Poszczególne pasma oddzielone są przerwami energetycznymi. Najwyższe, całkowicie lub częściowo
wypełnione elektronami to pasmo walencyjne. Kolejne wyższe całkowicie lub prawie puste pasmo jest to
pasmo przewodnictwa. W niecałkowicie zapełnionym paśmie pole elektryczne może powodować
przemieszczenie się elektronów na sąsiedni poziom energetyczny  wywołać przepływ prądu.
W całkowicie zapełnionym paśmie nie można zmienić ani położenia, ani pędu elektronów, a więc nie
wywołuje przepływu prądu.
Zagadnienia do egzaminu z fizyki, Technologia Chemiczna, Politechnika Śląska 2013
Zagadnienia do egzaminu z fizyki, Technologia Chemiczna, Politechnika Śląska 2013
30. Zjawiska świadczące o korpuskularnej naturze światła:
a) promieniowanie ciała doskonale czarnego  ciało, którego całkowicie pochłania padające na nie
promieniowanie. Skład widmowy zależy od temperatury. Dowolne ciało podgrzane do odpowiedniej
temperatury zaczyna wysyłać promieniowanie widzialne, Im wyższa temp. tym intensywniejsze
promieniowanie.
b) zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne  wyrzucanie elektronów z powierzchni ciała stałego pod
wypływem padającego promieniowania. Najszybciej zachodzi gdy promieniowanie ma niewielką długość
fali, a ciało jest metalem. (Doświadczenie z wykładu: w cynku są swobodne elektrony. Pod wpływem
padającego promieniowania elektrony zostały wybite z metalu  naładował się. y
ródło światła wysyła
światło monochromatyczne którego częstotliwość i natężenie można zmieniać. Im większe natężenie światła,
tym większe natężenie prądu. Zmieniając częstotliwość światła zmieniamy natężenie hamujące,. Natężenie
hamujące  wartość napięcia, przy której natężenie prądu = 0. Ma to miejsce, gdy zmieni się znak napięcia o
do elektrody zbierającej elektrony będzie docierać coraz mniej elektronów(pole elenktyczne przeciwdziała
ruchowi fotoelektrycznemu) Prawa opisujące zjawisko:
1) energia fotoelektronów nie zależy od natężenia światła ale od częstotliwości światła. Od natężenia zależy
liczba fotoelektronów.
2) Zjawisko fotoelektryczne występuje powyżej pewnej częstotliwości progowej, niezależnie od natężenia
światła.
Energia fotonu padającego na metal zostanie pochłonięta przez elektron, cześć zostaje zużyta na oderwanie
2
hv=W +0,5mV
się elektronu od metalu, pozostała jest energia kinetyczną fotoelektronu. Zastosowanie:
fotokomórka, fotodioda, fotometry, ognisko fotoelektryczne
c) Zjawisko Comptona  rozpraszanie promieniowania rentgenowskiego na swobodnych elektronach w
wyniku czego promieniowanie rozproszone ma większą długość fali., niż promieniowanie padające.
Zakładają się, że miało miejsce sprężyste zderzenie fotonu i elektronu z zachowaniem zasady zachowania
pędu. Foton przekazuje część energii elektronowi, stad wzrost długości fali rozproszonego fotonu.
31. Dualizm Korpuskularno-falowy
Promieniowanie elektromagnetyczne wykazuje dwoistą naturę:
* korpuskularną  zachowuje się jak strumień cząstek  fotonów (zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne)
* falową  zachodzą zjawiska zachodzące w falach tj: dyfrakcja, interferencja, polaryzacja
Światło jest równocześnie strumieniem cząstek jak i falą.
32. Hipoteza De Broglie'a
1) Wg. Broglie'a nie tylko foton, lecz wszystkim cząsteczkom możemy przypisać jednocześnie naturę
korpuskularną i falową. Założył, że długość fal materii jest określona tak samo, jako dla fotonów.
2) Przypuszczenie zostało potwierdzone eksperymentalnie przez Davissona i Germera. Wywołali oni
dyfrakcje i interferencje fal materii (neutronów, protonów). Elektrony emitowane w wyniku termoemisji są
przyśpieszone przez napięcie przyłożone do anody. Wiązka tych elektronów jest skierowana na monokryształ
niklu, po ugięciu trafia do dielektryka. Mierzy on natężenie prądu ugiętej wiązki. Rozkład natężenia
 ugiętych elektronów bada się zmieniając kąt ustawienia dielektryka.
Każdej poruszającej się cząstce można przypisać falę materii  falę De Broglie'a, której długość zależy od
h
=
p
pędu cząsteczki. h =6,02 * 10-34 Zastosowanie: mikroskop elektronowy