A tananyag elsajátításának mértékét ellenőrző kérdések

Átírás

1 A tananyag elsajátításának mértékét ellenőrző kérdések A tantárgy kódja: TFBE1102 A tárgy neve: Fizika 2. (Elektromosságtan, fizikai optika, kvantumfizika, atom-. atommag és részecskefizika) Tantárgyfelelős: Dr. Pálinkás József egyetemi tanár A tantárgy további előadói: Dr. Sudár Sándor egyetemi docens Dr. Szalóki Imre egyetemi adjunktus Cserpák Ferenc egyetemi adjunktus Kreditszám: 6 kredit Óraszám: 3+1 (4 óra/ hét 52 óra/ szemeszter) A tantárgy jellege: előadás + gyakorlat: 3+1 A tantárgy szintje: alapképzés(bsc) Előfeltételek: Fizika 1 (TFBE1101) Szemeszter: tavaszi Az előadás nyelve: magyar Számonkérés: szóbeli vizsga (kollokvium), és 2 dolgozat a szemeszter során. Meghirdető tanszék: Kísérleti Fizikai Tanszék 1. Ismertesse az elektromos töltés létezésére utaló megfigyeléseket! 2. Hányféle elektromos töltés létezik, és milyen erőhatás lép fel ezek között? 3. Mit nevezünk elektromos vezetőnek és szigetelőnek? 4. Ismertesse szavakkal és matematikai képlet formájában is Coulomb törvényét! 5. Hogyan választjuk meg az elektromos töltés egységét? 6. Az anyag mely alkotóelemei rendelkeznek elektromos töltéssel? Milyen nagyságú ez a töltés? 7. Fogalmazza meg az elektromos töltés megmaradásának törvényét! 8. Definiálja szavakkal és matematikai képlettel az elektromos térerősséget! 9. Adja meg az elektromos dipólusmomentum definícióját! 10. Adja meg a Q ponttöltés által létrehozott elektromos tér térerősség-vektorát a töltéstől r távolságban! 11. Magyarázza el, hogy hogyan szemléltetjük az elektromos teret az úgynevezett erővonalak segítségével! 12. Adja meg egy Q töltésű részecskére ható Fr () erőt az Er () elektromos térerősséggel jellemzett elektromos térben! 13. Adja meg a p momentumú elektromos dipólusra az E elektromos térerősséggel jellemzett homogén elektromos térben ható forgatónyomatékot! 14. Ismertesse szavakkal és matematikai formulával az elektromos térre vonatkozó Gausstörvényt! 15. Határozza meg egy ponttöltés és egy (végtelen) hosszú, egyenes vonal mentén egyenletesen, λ lineáris töltéssűrűséggel eloszló töltés által létrehozott elektromos térerősséget, a ponttöltéstől r, a vonaltól b távolságban a Gauss-törvény segítségével! Határozza meg egy nagyméretű (végtelen) síkon egyenletesen, σ töltéssűrűséggel eloszló töltés által létrehozott elektromos térerősséget a sík egy adott pontjában a Gauss-törvény segítségével! 17. Adja meg az elektromos tér által végzett munkát, miközben a Q töltés az Er () térerősséggel jellemzett térben az r 1 pontból az r 2 pontba mozog! 18. Mit értünk az elektromos potenciál és az elektromos potenciális energia fogalmán? 19. Adja meg a Q nagyságú ponttöltés és a p momentumú elektromos dipólusra által létrehozott elektrosztatikai teret jellemző potenciált a töltéstől és a dipólustól r távolságban! 1

2 20. Adja meg szavakkal és matematikai formulával az elektromos térerősség és az elektromos potenciál közötti kapcsolatot! 21. Hogyan szemléltetjük az elektromos potenciált az úgynevezett nívófelületekkel? 22. Egy magában álló (elszigetelt) vezetőn eloszló elektromos (többlet)töltés egyensúlyi állapotban milyen elektromos teret létesít a vezető belsejében és a vezető felületén? Ismertesen egy erre vonatkozó kísérletet! 23. Egy magában álló (elszigetelt) vezetőt elektromos térbe helyezve egyensúlyi állapotban milyen elektromos tér jön létre a vezető belsejében és a vezető felületén? Ismertesen egy erre vonatkozó kísérletet! 24. Határozza meg a σ töltéssűrűséggel eloszló töltés által létrehozott elektromos térerősséget vezető felületének egy adott pontjában a Gauss-törvény segítségével! 25. Mi a csúcshatás? Ismertessen néhány kísérletet, és a jelenség magyarázatát! 26. Ismertesse a Van de Graaf generátor működését! 27. Mit nevezünk egy vezető elektromos kapacitásának? Adja meg a kapacitás egységét! 28. Mekkora két egymástól d távolságra lévő f felületű vezető lemezből álló síkkondenzátor kapacitása? 29. Adja meg két sorba és két párhuzamosan kapcsolt kondenzátor eredő kapacitását! 30. Adja meg egy síkkondenzátor lemezei közötti térben tárolt energia nagyságát, és az Er () térerősséggel jellemzett elektromos tér (térfogati) energiasűrűségét! 31. Adja meg két egymástól d távolságra lévő f felületű vezető lemezből álló síkkondenzátor lemezei között ható erő nagyságát, ha a kondenzátor lemezei között V feszültséget létesítünk! 32. Mit értünk dielektrikumon? Definiálja a relatív dielektromos állandó fogalmát! 33. Definiálja a dielektrikum polarizációs vektorát! 34. Mit nevezünk elektromos szuszceptibilitásnak? Adja meg az összefüggést a relatív dielektromos állandó és az elektromos szuszceptibilitás között! 35. Röviden adja meg a dielektrikumok polarizációja anyagszerkezeti értelmezésének lényegét! 36. Mit nevezünk piezo- és reciprok piezoelektromos hatásnak? 37. Mit nevezünk elektromos áramnak? Definiálja az áramerősség és az áramsűrűség fogalmát! 38. Ismertesse az elektromos áram néhány közvetlenül megfigyelhető hatását! 39. Írja le szavakkal és matematikai formulával az elektromos áramra vonatkozó kontinuitási egyenletet, és adja meg fizikai jelentését! 40. Mit értünk egy vezetődarab elektromos ellenállásán? Adja meg szavakkal és matematikai formulával Ohm törvényét! 41. Írja le szavakkal és matematikai formulával, hogy mit értünk fajlagos ellenálláson? Ismertesse az Ohm-törvény differenciális alakját! 42. Általában hogyan függ a fémes (ohmikus) vezetők ellenállása a hőmérséklettől? Mit tud a szigetelők és félvezetők ellenállásának hőmérsékletfüggéséről? 43. Röviden értelmezze a fémek áramvezetését! 44. Mit nevezünk elektromotoros erőnek? 45. Írja le az elektromos potenciál változását egy E elektromotoros erőt, egy R b belső- és egy R k külső ellenállást tartalmazó, zárt áramkörben! 46. Adja meg szavakkal és matematikai formulával a Kirchhoff-féle hurok- és csomóponti törvényt! 47. A Kirchhoff-törvények segítségével adja meg az eredő ellenállás értékét két ( 1 R és R 2 ellenállás párhuzamos és soros kapcsolásakor! 48. Ismertesse a potenciométer és a Wheatston-híd működését! 49. Adja meg az V feszültségű feszültségforrás sarkai közé kapcsolt R ellenállású vezetőben keletkező hőteljesítményt (Joule törvénye)! Értelmezze a munka- és teljesítmény-viszonyokat egy E elektromotos erőt, egy áramkörben! R belső- és egy b R külső ellenállást tartalmazó, zárt k 2

3 50. Írja le a feszültség és az áram változását egy RC-áramkörben a E feszültségre feltöltött kondenzátor kisütése, és E feszültségre történő feltöltésekor! 51. Ismertessen két a folyadékok áramvezetését igazoló kísérletet, és adja meg a folyadékok áramvezetésének rövid értelmezését! 52. Mit nevezünk elektrolízisnek? Adja meg az elektrolízis Faraday-féle törvényét (törvényeit)! 53. Ismertesse a galvánelem és az akkumulátor működési elvét! 54. Mit értünk gázok önálló és nem önálló áramvezetésén? 55. Ismertesen egy-egy kísérletet gázok nem önálló és önálló áramvezetésére! 56. Ismertessen néhány kísérletet annak igazolására, hogy az elektromos áramot szállító vezetékre mágneses térben erő hat! 57. Adja meg a mágneses indukcióvektor definícióját! 58. Adja meg a q töltésű v sebességű részecskére a B mágneses térben ható (Lorentz-)erőt! 59. Adja meg az áramhurokra (I nagyságú árammal átjárt f felületű vezető hurokra) a B mágneses indukcióvektorral jellemzett homogén mágneses térben ható forgatónyomaték nagyságát! Definiálja az áramhurok mágneses dipólusmomentumát! 60. Adja meg képlettel és a használt szimbólumok értelmezésével Biot-Savart törvényét! Hogyan határozzuk meg a µ 0 4π konstans értékét? 61. Magyarázza meg az áram és a mágneses tér kapcsolatát leíró Ampere-törvényt! 62. Az Ampere-törvény segítségével határozza meg egy I áramot szállító (végtelen) hosszú egyenes vezető által létrehozott mágneses tér indukcióvektorának nagyságát a vezetőtől b távolságban! 63. Hogyan határozzuk meg az áramerősség egységét? 64. Az Ampere-törvény segítségével határozza meg egy I áramot szállító hosszúságú N menetszámú szolenoid (egyenes tekercs) által létrehozott mágneses tér indukcióvektorának nagyságát a szolenoid belsejében! 65. Írja le szavakkal és matematikai formulával a mágneses térre vonatkozó Gauss-törvényt! 66. Mit értünk az anyag mágnesezettségén? Definiálja a mágnesezettségi vektort! 67. Definiálja a mágneses térerősségvektort! Írja fel Ampere törvényét a mágneses térerősségvektor segítségével! 68. Mit értünk mágneses szuszceptibilitáson? 69. Jellemezze az anyagokat mágnesezhetőségük alapján, és adja meg lényegesen különböző mágnesezhetőségű (szuszceptibilitású) anyagok elnevezését? 70. Adja meg a dia- és a paramágnesesség a rövid anyagszerkezeti magyarázatát! 71. Jellemezze röviden a ferromágneses anyagokat! Mondjon néhány példát ferromágneses anyagra! Adja meg a ferromágnesség rövid anyagszerkezeti értelmezését! 72. Tegyük fel, hogy a t 0 időpillanatban az m tömegű, q töltésű részecskére a B mágneses indukcióvektorral jellemzett nagy kiterjedésű homogén mágneses mezőben a mágneses indukcióvektorra merőleges v sebességgel mozog. Írja le a részecske további mozgását: milyen alakú és méretű pályán, milyen periódusidővel mozog a részecske? 73. Az egyidejűleg jelenlévő elektromos és mágneses térben a töltéssel rendelkező részecskére ható erőt Lorentz-erőnek nevezzük. Adja meg ennek pontos matematikai alakját. 74. Ismertessen egy a töltéssel rendelkező részecskék homogén mágneses térben való kör- és csavarvonal szerű pályán történő mozgását demonstráló kísérletet! 75. Ismertesse a Hall-effektust és magyarázza meg a Hall-feszültség létrejöttét, ha egy t vastagságú (w szélességű) vezető lapban i áram folyik, és a vezető lapra merőlegesen B mágneses indukcióvektorral jellemzett homogén mágneses teret létesítünk. Tegyük fel, hogy a vezetőben a töltéshordozók térfogati sűrűsége n, töltésük nagysága e. 76. Ismertesse a tömegspektrométerek működésének alapelvét! 3

4 77. Ismertesse a részecskék nagy sebességre történő gyorsításának (részecskegyorsítók működésének) elvét, és a ciklotron működését! 78. Ismertesse egy egyszerű elektronspektrométer működését! 79. Mit értünk elektromágneses indukción? Ismertessen két az elektromágneses indukció létezésére utaló kísérletet! 80. Írja le szavakkal és matematikai formulával a Faraday-féle indukciós törvényt! 81. Mit nevezünk Lenz törvényének? Magyarázza el, hogy hogyan függ össze Lenz törvénye az energia megmaradásának törvényével! 82. Mutassa meg, hogy egy egyenes, a hosszirányára és a sebességére is merőleges mágneses térben mozgó vezető két vége között indukált feszültség (elektromotoros erő) a Lorentz-erő következménye! A sebesség, a vezeték hossza és a mágneses indukció ismeretében adja meg az indukált elektromotoros erő nagyságát! 83. Adja meg a z irányú, B indukciójú homogén mágneses térben az y tengely körül állandó ω szögsebességgel forgatott, az y irányban a szélességű az x irányban b hosszúságú derékszögű áramhurokban keletkező elektromotoros erőt! 84. Ismertessen egy kísérletet, amely azt igazolja, hogy a változó mágneses indukciófluxus vákuumban is elektromos erőteret kelt! 85. Ismertessen egy kísérleti módszert a mágneses indukció mérésére! 86. Mit nevezünk önindukciónak? Definiálja az önindukciós együttható fogalmát! Adja meg egy hosszúságú, f felületű, N menetszámú szolenoid (egyenes tekercs) önindukciós együtthatóját! 87. Mekkora önindukált elektromotoros erő (önindukált feszültség) keletkezik egy áramkör L induktivitású szakaszán, ha az áram változási sebessége di dt? 88. Hogyan változik az áram egy RL áramkörben, ha az Eelektromotoros erőt (feszültségforrást) az áramkörben ki- illetve bekapcsoljuk? 89. Mit nevezünk kölcsönös indukciónak? Definiálja a kölcsönös indukciós együtthatót! Adja meg két szorosan egymásba csévélt hosszúságú, f felületű, N 1 és N 2 menetszámú tekercs kölcsönös indukciós együtthatóját! 90. Mit nevezünk örvényáramoknak? Írjon le egy az örvényáramok létét igazoló kísérletet! 91. Mit nevezünk kvázistacionárius áramnak, illetve áramkörnek? Milyen lineáris méretű áramkör tekinthető kvázistationáriusnak 50 Hz és 1 GHz frekveniájú változások esetén? 92. Hogyan változik a kondenzátoron lévő feszültség és a tekercsben folyó áram, ha egy (idealizált) LC körben, ha az Eelektromotoros erővel (feszültségforrással) feltöltött C kapacitású kondenzátort egy L induktivitású tekerccsel sorba kapcsolva kisütjük ( rövidre zárjuk )? 93. Hogyan változik a kondenzátorban és az induktivitásban tárolt elektromos és mágneses energia egy LC-kör rezgései során? 94. Írjon le egy az RLC kör szabad rezgéseit bemutató kísérletet! Magyarázza meg, hogy miért alakul ki csillapított rezgés az RLC körben! 95. Hogyan jellemezhetjük az RLC körben folyó áram és a kondenzátoron lévő feszültség egymáshoz viszonyított fázisát? 96. Mit nevezünk egy RLC kör kényszerrezgéseinek? Írja fel Kirchhoff második törvényét egy RLC áramkörre, ha az áramkörbe Vm sin( ω t) feszültséget adó feszültségforrást kapcsolunk! 97. Jellemezze a feszültség és az áram nagyságát, időbeli változását és fázisát egy Vm sin( ω t) feszültséget adó feszültségforrással gerjesztett RLC kör áramköri elemein! 98. Mikor következik be rezonancia (feszültségrezonancia) egy Vm sin( ω t) feszültséget adó feszültségforrással gerjesztett RLC áramkörben? 99. Mit nevezünk csatolt elektromágneses rezgésnek? Mondjon egy példát csatolt rezgések kialakulására! 4

5 100. Mit értünk váltakozó áramon? Adja meg V m amplitúdójú ω körfrekvenciájú tiszta szinuszos váltakozó feszültséget, és az ehhez képest φ fázisszöggel elmaradó I m amplitúdójú váltakozó áramot leíró matematikai formulát! 101. Mit értünk a váltakozó feszültség és áram effektív értékén? Mekkora a tiszta szinuszos váltakozó feszültség és áram effektív értéke? 102. Mit értünk egy váltakozó áramú RLC kör impedanciáján? 103. Írja le szavakkal és matematikai formulákkal vagy úgynevezett vektordiagrammal egy váltakozó áramú RLC áramkörben kialakuló fázisviszonyokat! 104. Adja meg egy V m amplitúdójú ω körfrekvenciájú tiszta szinuszos váltakozó feszültség, és az ehhez képest φ fázisszöggel elmaradó I m amplitúdójú váltakozó áram pillanatnyi és átlagos teljesítményét! 105. Ismertesse a háromfázisú generátor működési elvét! 106. Írja le a transzformátor működési elvét! 107. Mit értünk eltolódási áramon? Indokolja meg az Ampere-törvény kiegészítését! 108. Adja meg az Ampere-Maxwell törvényt (IV. Maxwell-egyenlet) integrális alakban! Írja le szavakkal az Ampere-Maxwell-törvény jelentését! 109. Adja meg a négy Maxwell egyenlet integrális alakját, és írja le szavakkal az egyes egyenletek jelentését! 110. Magyarázza meg az elektromágneses hullámok létrejöttét! 111. Mit jelent az a kifejezés, hogy az elektromágneses hullám tranzverzális hullám? 112. Adja a meg az x irányban haladó, az x-y síkban polarizált ω körfrekvenciájú és λ hullámhosszúságú elektromágneses síkhullám elektromos és mágneses térerősségvektorainak matematikai alakját! 113. Magyarázza meg az energia terjedését az elektromágneses hullámban! Adja meg az energiaáram sűrűségét leíró Pointing-vektor matematikai alakját! 114. Hozzávetőlegesen adja meg a látható fény minimális és maximális hullámhosszát! 115. Rajzolja fel a szem érzékenységi görbéjét. 1 Ismertesse a fénykibocsátás és fényelnyelés elemi (atomi) mechanizmusát! 117. Mit értünk hőmérsékleti sugárzáson, lumineszcencián, fluoreszcencián és foszforeszencián? 118. Adja a meg az x irányban haladó ω körfrekvenciájú és λ hullám-hosszúságú elektromágneses hullám elektromos térerősség-vektorának matematikai alakját! 119. Adja meg sík (fény) hullám intenzitását az elektromos és a mágneses mezőt leíró mennyiségekkel! 120. Ismertesse a fény sebességének meghatározására vonatkozó Fizeau-kísérletet! Ma hogyan határozzuk meg a fény sebességét? 121. Mit nevezünk Doppler-eltolódásnak? 122. Ismertesse a fény sík felületen való törésének és visszaverődésének törvényszerűségeit! 123. Ismertesse a Huygens-Fresnel elvet! 124. Mit értünk a fény interferenciáján? Ismertesse a koherencia fogalmát! 125. Ismertesse a Young-féle két réses interferencia-kísérletet! 126. Adja meg (a Young-féle két réses interfencia-kísérletben)az intenzitásmaximumok irányát (θ), amikor λ hullámhosszú fény d réstávolságú kettős résen halad át! 127. Írja le a fényinterferencia jelenségét vékony rétegek esetén! 128. Ismertesse a Newton-gyűrűk jelenségét! 129. Ismertesse a Michelson-féle interferométer működési elvét! 5

6 130. Ismertesse a holográfia-elvét! 131. Mi nevezünk fényelhajlásnak! Adja meg az intenzitásmaximumok és minimumok irányát, amikor λ hullámhosszú fény a szélességű résen halad át! 132. Ismertesse az optikai rács fogalmát! 133. Derült időben miért látjuk kéknek az ég színét? 134. Mit értünk a fény polarizációján? 135. Magyarázza meg a kettős törés jelenségét! 136. Mit értünk abszolút fekete testen? 137. Ismertesse a Stefan-Boltzmann törvényt! 138. Ismertesse a Wien-féle eltolódási törvényt! 139. Rajzolja fel egy fekete test sugárzásának spektrális eloszlását (az R(T,λ) eloszlásfüggvényt)! 140. Ismertesse a Planck-féle sugárzási törvényt! Mit feltételezett Planck a sugárzás elnyeléséről és kibocsátásáról? 141. Mit értünk fotoelektromos hatáson? 142. Magyarázza meg, hogy a fotoelektromos jelenség során kilépő elektronos kinetikus energiája miért függ a fény frekvenciájától, és miért nem függ az intenzitástól! 143. Mit nevezünk Compton-effektusnak? Adja meg rövid magyarázatát! 144. Mit értünk vonalas spektrumon? 145. Mit értünk részecskék hullámszerű viselkedésén? 146. Mit értünk a részecskék de Broglie hullámhosszán? 147. Ismertessen legalább egy kísérletet, amely igazolja de Broglie feltételezést! 148. Ismertesse a Rutherford-kísérletet! 149. Ismertesse a Bohr-féle atommodellt! 150. Milyen kvantumszámokkal jellemezzük a hidrogénatom elektronállapotait, és mit jelentenek ezek a kvantumszámok? 151. Mit jelent az impulzusmomentum irány szerinti kvantáltsága? Adja meg az és m kvantumszámokkal jellemzett állapotban az impulzusmomentum nagyságát és z komponenségnek nagyságát! 152. Mit értünk elektronkonfiguráción? Adja meg a réz (Z=29) elektronkonfigurációját! 153. Ismertesse a Stern-Gerlach kísérletet! Mi az elektron spinje? 154. Mit nevezünk Pauli-elvnek? 155. Magyarázza meg a karakterisztikus röntgensugárzás keletkezését! 156. Ismertesse a sokelektronos atomok felépítésének elveit! 157. Ismertesse az indukált emisszió fogalmát és a lézerműködés alapelvét! 158. Magyarázza meg a kovalens kötést? 159. Mit nevezünk a szilárd testek esetén Fermi-energiának? 160. Magyarázza meg a szilárd anyagok elektronállapotainak sávszerkezetét! Mi jellemzi a vezetőket, félvezetőket, szigetelőket? 161. Mit értünk félvezetőn és adalékolt félvezetőn? 6

7 162. Mit értünk n- és p-típusú adalékolt félvezetőn? 163. Ismertesse a p-n átmenet működését! 164. Hogyan működik a fényemittáló dióda? 165. Ismertesse a tranzisztor működését! 166. Ismertesse a félvezető lézerek működésének alapelvét! 167. Ismertesse a p-n-p tranzisztor működésének alapelvét? 168. Mit értünk szupravezetőn? 169. Ismertesse az érintkezési elektromosság (kontakt-potenciál. Volta- és Galvani-feszültség) jelenségét, kísérleti kimutatását, és magyarázatát! 170. Mit értünk kilépési munkán? 171. Mit értünk termikus elektron-emisszión? 172. Ismertesse a termo-elektromos jelenségeket, a termofeszültség fogalmát, a Seebeck- és a Peltier-effektust! 173. Ismertesse a Rutherford-kísérletet, és legfontosabb eredményét! Hogyan kell érteni azt, hogy Rutherford felfedezte az atommagot? 174. Mit értünk radioaktív bomláson és radioaktív sugárzás -on? Adja meg a radioaktív bomlás törvényének matematikai alakját! 175. Ismertesse az ionizáló sugárzások mérésére szolgáló legfontosabb mérési módszereket és néhány eszközt! 176. Miből épülnek fel az atommagok? Mit értünk az atommagok tömegszámán? Milyen összefüggés van az atommag mérete és tömegszáma között? 177. Milyen erő tartja egyben az atommagot? Adja meg (rajzolja fel) a kötési energia tömegszámfüggését! 178. Mi a hozzávetőleges aránya az atomok és az atommagok reakciói során felszabaduló energiának? 179. Mit értünk atommaghasadáson? Röviden írja le a 235 U atommag neutronbefogás hatására bekövetkező hasadását! 180. Mit értünk láncreakción? Vázlatosan ismertesse az atom(mag)erőműben lezajló kontrollált láncreakciót! 181. Mit értünk atommagfúzión? Miért szabadul fel energia könnyű atommagok fúziója során? 182. Sorolja fel az elemi részeket és az alapvető kölcsönhatásokat! 183. Mit értünk a részecskefizikában Standard Modell-en? 184. Mit értünk a részecskék leptonokra, mezonokra s barionokra való felosztásán? 185. Hogyan és milyen kvarkokból épülnek fel a protonok és a neutronok? 186. Mit értünk színtöltésen? Ismertesse az erős kölcsönhatás legfontosabb jellemzőit! 187. Ismertesse a világegyetem tágulására vonatkozó Hubble-törvényt! 188. Mit értünk kozmikus háttérsugárzáson? 189. Ismertesse a Big Bang kozmológia legfontosabb elemeit! 7