BỔ TÚC KIẾN THỨC TOÁN CHƯƠNG I DAO ĐỘNG CƠ CHỦ ĐỀ 1 ĐẠI CƯƠNG DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA 1 Chu kì, tần số, tần số góc Chu kỳ T (s) Khoảng thời gian để vật thực hiện được một dao động toàn phần Chu kỳ cũng là k.
CHƯƠNG I DAO ĐỘNG CƠ CHỦ ĐỀ 1: ĐẠI CƯƠNG DAO ĐỘNG ĐIỀU HỊA Chu kì, tần số, tần số góc: Chu kỳ T (s) - Khoảng thời gian để vật thực dao động toàn phần - Chu kỳ khoảng thời gian ngắn mà vật trở trạng thái cũ (vị trí cũ vận tốc cũ) t (N số dao động toàn phần thực thời gian t ) N N Tần số f (Hz hay s-1): Số dao động toàn phần thực giây f T 2 t T 2 Tần số góc (rad/s): 2 T 2f Dao động: a Dao động là: Chuyển động qua lại quanh vị trí cân b Dao động tuần hoàn: Sau khoảng thời gian (gọi chu kỳ) vật trở lại vị trí cũ theo hướng cũ c Dao động điều hòa: dao động li độ vật hàm cosin (hay sin) thời gian Phương trình dao động điều hòa (li độ): x = Acos(t + ) Trong : - x: Li độ (cm, m) - A : Li độ cực đại (Biên độ) (cm, m) - : tần số góc (rad/s) - t : pha dao động (rad) (xác định trạng thái dao động) - : pha ban đầu (tại t = 0, đo rad) - L = 2A: Chiều dài quỹ đạo Mỗi chu kì vật qua vị trí biên lần,qua vị trí khác 2lần (1lần theo chiều dương 1lần theo chiều âm) Phương trình vận tốc: Phương trình gia tốc: a = - 2Acos(t + ) = 2Acos(t + + ) = - 2x r v = - Asin(t + ) = Acos(t + + ) +) a hướng vị trí cân bằng; r +) v chiều với chiều cđ, vật cđ theo chiều +) a sớm pha so với v dương v > 0, theo chiều âm v < +) a x ngược pha +) v sớm pha so với x + Vật VTCB ( x = 0): amin = + Vật biên (x = ±A): amax = 2A +) Vật VTCB ( x = 0): vmax = A; +) Vật biên (x = ±A): vmin = 0; v2 v2 a2 Công thức độc lập: A x A 2 2 + Kéo vật lệch khỏi VTCB đoạn buông (thả) A + Kéo vật lệch khỏi VTCB đoạn truyền v x Phương trình đặc biệt: x a ± Acos(t + φ) với a const �Biên độ: A �Tọa độ VTCB: x A � �Tọa độ vt biên: x a ± A � x a ± Acos2(t+φ) với a const Biên độ: A ; ’2; φ’ 2φ Đồ thị dđđh: - Đồ thị li độ đường hình sin, vận tốc đoạn thẳng, gia tốc elip - Đồ thị vận tốc theo li độ gia tốc theo vận tốc elip; gia tốc theo li độ đoạn thẳng Mối liên hệ cđ tròn dđđh: Dđđh xem hình chiếu chất điểm chuyển động trịn lên trục nằm mặt phẳng quỹ đạo Với: t CHỦ ĐỀ 2: CON LẮC LÒ XO Con lắc lò xo: Gồm vật nhỏ khối lượng m gắn vào đầu lò xo độ cứng k, đầu lại lò xo giữ cố định, khối lượng lị xo khơng đáng kể Phương trình dđ: x = Acos(t + ) Chu kì, tần số, tần số góc độ biến dạng: k + Tần số góc, chu kỳ, tần số: m m ; T 2 k ; f k 2 m + k = m Chú ý: 1N/cm = 100N/m mg l m 2 Với l0 k g k + Nếu lò xo treo thẳng đứng: T 2 Nhận xét: Chu kì lắc lò xo + tỉ lệ thuận bậc m; tỉ lệ nghịch bậc k + phụ thuộc vào m k; không phụ thuộc vào A (sự kích thích ban đầu) Tỉ số chu kì, khối lượng số dao động: T2 m2 n1 k T1 m1 n2 k2 Chu kì thay đổi khối lượng: Gắn lò xo k vào vật m1 chu kỳ T1, vào vật m2 T2, vào vật khối lượng m1 + m2 chu kỳ T3, vào vật khối lượng m1 – m2 (m1 > m2) chu kỳ T4 Thì ta có: T32 T12 T22 T42 T12 T22 Năng lượng dao động điều hòa CLLX 2 2 2 2 a Thế năng: Wt kx m x m A cos (t ) 1 W đ mv m A sin (t ) 2 2 c Cơ năng: W Wt W d kA m A const 2 b Động năng: -A xmax A O A x=0 xmax = A vmax A v=0 amax = A W = Wtmax v=0 a=0 amax = 2A W = Wđmax W = Wtmax Nhận xét: + Cơ bảo toàn tỉ lệ với bình phương biên độ + Vị trí cực đại động cực tiểu ngược lại T + Thời gian để động là: t + Thời gian lần liên tiếp động không là: T + Dđđh có tần số góc , tần số f, chu kỳ T Thì động biến thiên với tần số góc 2, tần số 2f, chu kỳ T/2 Công thức xác định x v liên quan đến mối liên hệ động năng: a Khi Wđ nWt x b Khi Wt nWđ v A n 1 A n 1 Lực hồi phục (lực kéo về): nguyên nhân làm cho vật dao động, hướng vị trí cân biến thiên điều hòa tần số với li độ & vật đổi chiều lực hồi phụcđạt giá trị cực đại Fhp = - kx = m x (Fhpmin = VTCB; Fhpmax = kA vị trí biên) Lực đàn hồi: xuất lò xo bị biến dạng đưa vật vị trí lị xo không bị biến dạng F k l x - CLLX nằm ngang l =0 - CLLX thẳng đứng: l0 mg l k lmin A lcb O lmax mg sin - CLLX mặt phẳng nghiêng: l k A x - Lực đàn hồi cực đại – cực tiểu: + Fđhmax = k( l0 +A) : Biên dưới: vị trí thấp + Fđh 0; khil A k (l A); khil A 10 Chiều dài lò xo: - Chiều dài CLLX có li độ x: l l0 l x lCB x Nếu CLLX nằm ngang: lCB l0 Nếu CLLX thẳng đứng lCB l0 �l Dấu + LX treo thẳng đứng, dấu – LX đặt thẳng đứng + Chiều dài cực đại (ở vị trí thấp nhất): lmax = lcb + A + Chiều dài cực tiểu (ở vị trí cao nhất): lmin = lcb – A + Chiều dài lị xo vị trí cân bằng: lcb l0 l0 lmax lmin mg g ; l0 k CHỦ ĐỀ 3: CON LẮC ĐƠN Con lắc đơn: gồm vật nặng treo vào sợi dây khơng giãn, vật nặng kích thước không đáng kể so với chiều dài sợi dây, sợi dây khối lượng không đáng kể so với khối lượng vật nặng Chu kì, tần số tần số góc: T 2 l ; g g l ; f g 2 l Nhận xét: Chu kì lắc đơn + tỉ lệ thuận bậc l; tỉ lệ nghịch bậc g + phụ thuộc vào l g; không phụ thuộc biên độ A m + ứng dụng đo gia tốc rơi tự (gia tốc trọng trường g) Chu kì thay đổi chiều dài: Tại nơi lắc đơn chiều dài l1 có chu kỳ T1, lắc đơn chiều dài l2 có chu kỳ T2, lắc đơn chiều dài l1 + l2 có chu kỳ T2,con lắc đơn chiều dài l1 - l2 (l1>l2) có chu kỳ T4 Ta có: T32 T12 T22 T42 T12 T22 Tỉ số số dao động, chu kì tần số chiều dài: Trong thời gian lắc có chiều dài l thực n1 n1 T2 l f dao động, lắc l2 thực n2 dao động Ta có: n1T1 = n2T2 hay n T1 l1 f2 CHỦ ĐỀ 4: CÁC LOẠI DAO ĐỘNG KHÁC Dao động tự do, dao động trì Dđ tắt dần Dao động cưỡng Cộng hưởng Lực tác dụng Do tác dụng nội lực tuần hoàn Do tác dụng lực cản (do ma sát) Do tác dụng ngoại lực tuần hoàn Biên độ A Phụ thuộc điều kiện ban đầu Giảm dần theo thời gian Chu kì T (hoặc tần số f) Chỉ phụ thuộc đặc tính riêng hệ, khơng phụ thuộc yếu tố bên ngồi Khơng có chu kì tần số khơng tuần hồn Hiện tượng đặc biệt DĐ Ưng dụng Khơng có Chế tạo đồng hồ lắc Đo gia tốc trọng trường trái đất Phụ thuộc biên độ ngoại lực hiệu số ( fcb ) Bằng với chu kì ( tần số) ngoại lực tác dụng lên hệ Sẽ không dao động ma sat lớn Sẽ xãy HT cộng hưởng (biên độ A đạt max) tần số fcb Chế tạo lị xo giảm xóc ôtô, xe máy Chế tạo khung xe, bệ máy phải có tần số khác xa tần số máy gắn vào Chế tạo loại nhạc cụ CHỦ ĐỀ 5: TỔNG HỢP DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA CÙNG PHƯƠNG, CÙNG TẦN SỐ PHƯƠNG PHÁP GIẢN ĐỒ FRE – NEN Dao động tổng hợp dao động điều hòa phương, tần số dao động điều hòa phương, tần số với dao động Giả sử có hai dao động phương tần số: x1 A1cos(t 1 ); x A cos(t 2 ) Thì biên độ pha ban đầu dao động tổng hợp xác định : A A12 A 22 2A1A cos(2 1 ) tan A1 sin A sin A1 cos A cos Ảnh hưởng độ lệch pha: * Độ lệch pha x2 x1: (t 2 ) (t 1 ) 2 1 - Nếu : x2 nhanh (sớm) pha so với x1 - Nếu : x2 chậm (trễ) pha so với x1 - Nếu hay = 2k: x2 pha x1 Amax = A1 + A2 - Nếu = (2k + 1) : x2 x1 ngược pha A A1 A 2 * Chú ý: A1 A �A �A1 A - Nếu (k ) : x2 x1 vng pha với A A12 A 22 Dùng máy tính tìm phương trình (dùng cho FX 570ES trở lên) B1: mode (Chỉnh hình hiển thị CMPLX R Math) B2: nhập máy: A1 + A2 nhấn = B3: ấn SHIFT = Máy A CHƯƠNG II SÓNG CƠ VÀ SÓNG ÂM CHỦ ĐỀ 1: ĐẠI CƯƠNG SĨNG CƠ Khái niệm sóng cơ, sóng ngang, sóng dọc? a Sóng cơ: dao động dao động lan truyền môi trường Đặc điểm: - Sóng khơng truyền chân khơng - Khi sóng lan truyền, phân tử vật chất dao động chổ, pha dao động lượng sóng chuyển dời theo sóng - Trong mơi trường đồng tính đẳng hướng, tốc độ khơng đổi b Sóng dọc: sóng có phương dao động trùng với phương truyền sóng Sóng dọc truyền chất khí, lỏng, rắn Ví dụ: Sóng âm khơng khí c Sóng ngang: sóng có phương dđ vng góc với phương truyền sóng Sóng ngang truyền chất rắn mặt chất lỏng.Ví dụ: Sóng mặt nước Các đặc trưng sóng cơ: a Chu kì (tần số sóng): đại lượng khơng thay đổi sóng truyền từ mơi trường sang mơi trương khác b Biên độ sóng: biên độ dđộng phần tử có sóng truyền qua c Tốc độ truyền sóng: tốc độ lan truyền dao động môi trường; phụ thuộc chất môi trường (VR > VL > VK) nhiệt độ (nhiệt độ mơi trường tăng tốc độ lan truyền nhanh) d Bước sóng (m): vT v : Với v(m/s); T(s); f(Hz) ( m) f C1: khoảng cách hai điểm gần phương truyền sóng dao động pha với C2: qng đường sóng lan truyền chu kì e Năng lượng sóng: Qtrình truyền sóng q trình truyền lượng Phương trình truyền sóng a Phương trình dđ: M uM acos(t dM OM 2dM ) dN ON uo acos(t ) b Độ lệch pha dđ điểm cách nguồn: + Cùng pha: O 2 Ph��ng truy� n s�ng N uN acos(t x1 x2 2 2dN ) x k 2 + Ngược pha: (2k 1) + Vuông pha: (2k 1) Chú ý: + Nếu nguồn kích thích dịng điện có tần số f sóng dđ với 2f + Hai điểm gần pha cách bước sóng + Hai điểm gần ngược pha cách nửa bước sóng + Hai điểm gần vuông pha cách phần tư bước sóng CHỦ ĐỀ 2: GIAO THOA SĨNG Hiện tượng giao thoa sóng: tổng hợp hay nhiều sóng kết hợp khơng gian, có chỗ biên độ sóng tăng cường (cực đại giao thoa) triệt tiêu (cực tiểu giao thoa) Hiện tượng giao thoa tượng đặc trưng sóng Điều kiện giao thoa Sóng kết hợp: Đk để có giao thoa: nguồn sóng nguồn kết hợp o Dao động phương, chu kỳ o Có hiệu số pha khơng đổi theo thời gian Phương trình: Giao thoa hai sóng phát từ hai nguồn sóng kết hợp S1, S2 cách khoảng l: uM = 2Acos (d d1 ) (d d1 ) (d d1 ) cos(t ) Biên độ sóng: uM = 2Acos @ Độ lệch pha sóng từ nguồn truyền tới M: = 2 (d d1 ) Số điểm số đường dđ: a Hai nguồn dđ pha * Điểm dđ cực đại: d1 – d2 = k (kZ) Số đường số điểm (khơng tính hai nguồn): * Điểm dđ cực tiểu (không dđ): d1– d2 = (2k +1) Số điểm (khơng tính nguồn): s1s2 ss k = (k + ) (kZ) 2 s1s2 ss k b Hai nguồn dđ ngược pha: * Điểm dđ cực đại: d1 – d2 = (2k+1) Số điểm (khơng tính nguồn): (k + ) (kZ) 2 s1s2 ss k * Điểm dđ cực tiểu (không dđ): d1 – d2 = k (kZ) Số đường số điểm (khơng tính hai nguồn): s1s2 ss k c Hai nguồn dđ vuông pha: 1 (2k 1) * Điểm cực đại có d2 – d1 = k + /4 Số điểm cực đại cực tiểu đoạn AB bằng: s1 s ss k CHỦ ĐỀ 3: SÓNG DỪNG Phản xạ sóng: - Khi phản xạ vật cản cố định, sóng phản xạ tần số, bước sóng ln ln ngược pha với sóng tới - Khi phản xạ vật tự do, sóng phản xạ f, bước sóng ln ln pha với sóng tới Hiện tượng tạo sóng dừng: Sóng tới sóng phản xạ truyền theo phương, giao thoa với nhau, tạo hệ sóng dừng Trong sóng dừng có số điểm luôn đứng yên gọi nút, số điểm luôn dao động với biên độ cực đại gọi bụng sóng Đặc điểm sóng dừng: - Sóng dừng khơng truyền tải lượng - Biên độ dđ phần tử vật chất điểm không đổi theo thời gian - Kc hai nút liên tiếp (2 bụng) liên tiếp nửa bước sóng ( ) - Kc nút bụng kề phần tư bước sóng Điều kiện để có sóng dừng: a Hai đầu nút sóng: lk ( k �N * ) Số bụng sóng = số bó sóng = k; Số nút sóng = k + b Một đầu nút sóng cịn đầu bụng sóng: l (2k 1) ( k �N ) Số bó sóng nguyên = k Số bụng sóng = số nút sóng = k + c Ứng dụng: sóng dừng đo bước sóng CHỦ ĐỀ 4: SĨNG ÂM Cơng thức tốn: lg10x = x; a = lgx x = 10a ; lg a lg a lg b b Sóng âm sóng truyền mơi trường khí, lỏng, rắn (Âm không truyền chân không) - Trong chất khí chất lỏng, sóng âm sóng dọc - Trong chất rắn, sóng âm gồm sóng ngang sóng dọc Âm nghe có tần số từ 16Hz đến 20000Hz mà tai người cảm nhận Âm gọi âm - Siêu âm: sóng âm có tần số > 20 000Hz - Hạ âm: sóng âm có tần số < 16Hz Nguồn âm vật dao động phát âm Tốc độ truyền âm: - Trong môi trường định, tốc độ truyền âm không đổi - Tốc tốc truyền âm phụ thuộc vào tính đàn hồi, mật độ môi trường nhiệt độ môi trường - Tốc độ vrắn > vlỏng > vkhí Các đặc trưng vật lý âm (tần số, cường độ (hoặc mức cường độ âm), lượng đồ thị dao động âm) a Tần số âm: Là đặc trưng quan trọng Khi âm truyền từ môi trường sang mơi trường khác tần số khơng đổi, tốc truyền âm thay đổi, bước sóng sóng âm thay đổi b Cường độ âm I điểm đại lượng đo lượng mà sóng âm tải qua đơn vị diện tích đặt điểm đó, vng góc với phương truyền sóng đơn vị thời gian; đơn vị W/m2 I W P t.S S c Mức cường độ âm: I I0 Khi mức cường độ âm tăng n B cường độ âm tăng 10n lần I Đại lượng L(B) = lg I Hoặc L(dB) = 10.lg I0 cường độ âm chuẩn (thường I0=10-12W/m2 có tần số 1000Hz) Đơn vị mức cường độ âm ben (B) Đơn vị thường dùng mức cường độ âm đêxiben (dB): 1B = 10dB d Đồ thị dao động âm: đồ thị tất họa âm nhạc âm gọi đồ thị dao động âm Đặc trưng sinh lí âm: (3 đặc trưng độ cao, độ to âm sắc) - Độ cao âm gắn liền với tần số âm (Độ cao âm tăng theo tần số âm) phụ thuộc vào tần số (phân biệt nốt nhạc) - Độ to âm đặc trưng gắn liền với mức cường đô âm (Độ to tăng theo mức cường độ âm) - Âm sắc gắn liền với đồ thị dao động âm, giúp ta phân biệt âm phát từ nguồn âm, nhạc cụ khác Âm sắc phụ thuộc vào tần số biên độ hoạ âm (phân biệt loại nhạc cụ, giọng hát ca sĩ) Tần số đàn phát (hai đầu nút sóng) f k v ( k �N*) 2l Ứng với k = âm phát âm có tần số f1 v 2l k = 2,3,4…có họa âm bậc (tần số 2f1), bậc (tần số 3f1) Chú ý: Thời gian truyền âm t = d d v kk v nt CHƯƠNG III DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU CHỦ ĐỀ 1: CÁC LOẠI MẠCH ĐIỆN Dạng 1: Đại cương dòng điện xoay chiều Khái niệm dịng điện xoay chiều: Dịng điện có cường độ biến thiên tuần hoàn theo thời gian theo quy luật hàm sin hay cosin i I cos(t ) Nguyên tắc tạo dòng AC: dựa tượng cảm ứng điện từ Chu kì tần số khung: T 2 ;f T * Mỗi giây đổi chiều 2f lần * Nếu i = i = giây đổi chiều 2f – lần 2 r ur Các biểu thức: (Chọn gốc thời gian t = lúc ( n, B ) 00) a Biểu thức từ thông khung: N B.S cos t o.cos t Với = LI Hệ số tự cảm L = 10-7 N2.S/l b Biểu thức suất điện động cảm ứng tức thời: Nếu tính số vòng dây: ' NBS sin t E0cos(t ) e= E0 = N0 t Lúc 0 = BS c Biểu thức điện áp tức thời: E0 = NBS c os( t u ) u = U0 ( u pha ban đầu điện áp) d Biểu thức cường độ dòng điện tức thời mạch: i = I0 cos(t i ) ( i pha ban đầu dòng điện) e Giá trị hiệu dụng:I = I0 U0 E0 ; U= ;E= 2 f Độ lệch pha điện áp so với cường độ dòng điện Đặt φ = φu – φi, gọi độ lệch pha điện áp dòng điện mạch Nếu φ > thi điện áp nhanh pha dịng điện hay dòng điện chậm pha điện áp Nếu φ < thi điện áp chậm pha dòng điện hay dòng điện nhanh pha điện áp Các loại đoạn mạch: a Đoạn mạch có điện trở R Đặc điểm: u R U R cos(t ) U R cos(t ) i I cos(t ) * Điện áp dòng điện mạch pha với (tức φu = φi): uR i R * Định luật Ohm cho mạch: I U R I U R R R * Giản đồ véc tơ: * Đồ thị uR theo i (hoặc ngược lại) có dạng đường thẳng qua gốc tọa độ * Nhiệt lượng tỏa điện trở R thời gian t là: Q = I 2Rt = I 02 Rt * Nếu hai điện trở R1 R2 ghép nối tiếp ta có cơng thức R = R1 + R2, ngược lại hai điện trở mắc song song 1 R R1 R2 b Đoạn mạch có cuộn cảm L: Đặc điểm: u L U L cos(t ) U L cos(t ) * Điện áp nhanh pha dịng điện góc π/2 (tức φu = φi + π/2): i I cos(t ) * Cảm kháng mạch: ZL = ωL = 2πf.L Đồ thị cảm kháng theo L đường thẳng qua gốc tọa độ (dạng y = ax) U 0L U 0L U 0L I ZL L. 2fL * Định luật Ohm cho mạch I U L U L U L U L Z L L. 2Z L 2L Giản đồ véc tơ: * Do uL nhanh pha i góc π/2 nên ta có phương trình liên hệ u L i độc lập với thời gian Từ hệ thức ta thấy đồ thị uL theo i (hoặc ngược lại) đường elip + Ý nghĩa cảm kháng: Cản trở dịng điện (L f lớn ZL lớn � cản trở nhiều) - Cuộn dây cảm cho dịng chiều qua có tác dụng dây dẫn - Cuộn dây không cảm cho dịng chiều qua có tác dụng điện trở r ; c Đoạn mạch có tụ điện C: A Đặc điểm: C I U r B u C U 0C cos(t ) U C cos(t ) * Điện áp chậm pha dịng điện góc π/2 (tức φu = φi - π/2): i I cos(t ) * Dung kháng mạch: ZC = = Đồ thị dung kháng theo C đường cong hupebol (dạng y = ) U 0C U 0C I CU 0C ZC C. * Định luật Ohm cho mạch I U C U C CU U L CU 0C C ZC 2Z C C Giản đồ véc tơ: * Do uC chậm pha i góc π/2 nên ta có phương trình liên hệ u L i độc lập với thời gian Từ hệ thức ta thấy đồ thị uC theo i (hoặc ngược lại) đường elip Lưu ý: Tụ điện khơng cho dịng điện khơng đổi qua; dung kháng cản trở dịng điện (C f lớn Zc nhỏ � cản trở ít) d Đoạn mạch RLC không phân nhánh: R - Tổng trở: Z R ( Z L Z C ) U U U L C U AB R C L - Cường độ hiệu dụng: I Z R Z Z C L 2 - Điện áp hiệu dụng: U U R (U L U C ) - Độ lệch pha: tan Z L ZC U L UC R UR 10 + Nếu ZL>ZC hay + Nếu ZL>0 => u sớm pha i (tính cảm kháng) LC => u trễ pha i (tính dung kháng) LC - Cộng hưởng điện: * Khái niệm cộng hưởng điện Khi ZL = ZC L = 2 = = mạch có xảy tượng cộng hưởng điện * Đặc điểm tượng cộng hưởng điện + Khi xảy tượng cộng hưởng điện tổng trở mạch đạt giá trị nhỏ nhất, Z = R cường độ hiệu dụng dòng điện đạt giá trị cực đại với Imax= + Điện áp hai đầu điện trở R với điện áp hai đầu mạch, U R = U + Cường độ dòng điện mạch pha với điện áp hai đầu mạch + Các điện áp hai đầu tu điện hai đầu cuộn cảm có độ lớn (tức U L = UC) ngược pha nên triệt tiêu + Điều kiện cộng hưởng điện ω = f 2 LC 2LC = Chú ý: Khi xảy cộng hưởng tổng trở mạch đạt cực tiểu, cường độ dòng điện đạt cực đại Nếu ta tăng hay giảm tần số dịng điện tổng trở mạch tăng, đồng thời cường độ dòng điện giảm Công suất mạch điện xoay chiều: a Công suất + Công suất thức thời: P = ui = Ri2 + Cơng suất trung bình, cơng suất tỏa nhiệt: P = UIcos = RI2 + Điện tiêu thụ: W = Pt b Hệ số công suất: cos = Ý nghĩa: I R UR (0 cos 1) Z U P P2 � Php rI r U cos U cos Nếu cos nhỏ hao phí đường dây lớn Thường chon cos = 0,85 Định luật Jun-Lenxơ: Q RI 2t Chú ý: - Công suất P = UIcosφ công suất tiêu thụ tồn mạch điện, cịn cơng suất P = I 2R cơng suất tỏa nhiệt mạch có điện trở R, phần công suất mạch bị hao phí dạng cơng suất tỏa nhiệt cịn phần lớn cơng suất có ích, P = Pcó ích + Phao phí Uicosφ = Pcó ích + I 2R P Mà I = Phao phí = U cos R Từ cơng thức tính cơng suất hao phí cho thấy để làm giảm cơng suất hao phí người ta tìm cách nâng cao hệ số cơng suất Và thực tế khơng sử dụng thiết bị mà có hệ số cơng suất cosφ < 0,85 - Hiệu suất mạch điện (thiết bị tiêu thụ điện) H = Pcó ích P 100% CHỦ ĐỀ 2: CÁC LOẠI MÁY PHÁT ĐIỆN Nguyên tắc hoạt động máy phát điện xoay chiều: a Nguyên tắc hoạt động: dựa tượng cảm ứng điện từ b Có hai cách tạo suất điện động AC máy phát điện: Từ trường cố định vòng dây quay từ trường Từ trường quay, vòng dây nằm cố định Máy phát điện xoay chiều pha: a Các phận chính: Phần cảm ứng Phần cảm: Nam châm điện hay nam châm vĩnh cửu tạo từ trường Phần ứng: Là cuộn dây xuất suất điện động cảm ứng máy hoạt động Phần đứng yên gọi stato, phần quay quanh trục gọi rô to Để tăng suất điện động máy phát: + Phần ứng gồm cuộn dây có nhiều vịng mắc nối tiếp đặt lệch từ trường phần cảm 11 + Các cuộn dây phần cảm ứng nam châm điện phần cảm quấn lỏi thép kĩ thuật gồm nhiều thép mỏng ghép cách điện nhau, nhằm tăng cường từ thông qua cuộn dây giảm dịng Phucơ b Hoạt động: Có cách Cách 1: Phần ứng quay phần cảm cố định Trong cách muốn đưa điện mạch người ta hai vành khuyên đặt đồng trục với khung dây quay với khung dây Khi khung dây quay hai vành khuyên trượt lên hai quét Vì hai chổi qt đứng n nên dịng điện khung dây qua vành khuyên qua chổi quét mạch tiêu thụ Cách 2: Phần ứng đứng yên phần cảm quay Tần số dòng điện: f = np; với n (vịng/giây): tốc độ quay rơto, p số cặp cực máy phát Nếu vịng/phút thì: f pn 60 Máy phát điện xoay chiều ba pha: a Định nghĩa dòng điện ba pha: Dòng điện xoay chiều ba pha hệ thống gồm ba dòng điện xoay chiều, gây ba suất điện động có tần số, biên độ, lệch pha 2/3 2 E1 = E0cos(t); e2 = E0cos(t - 2π ); e3 = E0cos(t + ) Hay: Dòng điện xoay chiều ba pha hệ thống gồm ba dịng điện xoay chiều, có tần số, lệch pha 2/3 2 I1 = I01cos(t); i2 = I02cos(t - 2π ); i3 = I03cos(t + ) Nếu ba tải đối xứng thì: I01 = I02 = I03 = I0 b Cấu tạo hoạt động máy phát điện xoay chiều ba pha: Giống máy phát điện pha ba cuộn dây phần ứng giống đặt lệch góc 2/3 đường trịn Stato Khi rơ to quay từ thơng qua ba cuộn dây dao động điều hịa tần số biên độ lệch pha góc 2/3 Từ thơng gây ba suất điện động dao động điều hịa có biên độ tần số lệch pha /3 ba cuộn dây Nối đầu dây ba cuộn dây với ba mạch tiêu thụ giống ta ba dòng điện xoay chiều tần số, biên độ pha 2/3 *Lưu ý: Khi máy hoạt động, chưa nối với tải tiêu thụ suất điện động hiệu dụng điện áp đầu khung dây phần ứng Máy biến áp a Bài toán truyền tải điện xa: Giảm hao phí có cách: - Giảm r: cách tốn chi phí - Tăng U: dùng máy biến áp, cách có hiệu * Tăng U n lần cơng suất hao phí giãm n2 lần b Cơng suất hao phí q trình truyền tải điện năng: l P P 2 R với R U cos S Trong đó: P cơng suất truyền nơi cung cấp U điện áp nơi cung cấp; cos hệ số công suất dây tải điện Lưu ý: dẫn điện dây Độ giảm điện áp đường dây tải điện: U = IR Hiệu suất tải điện: H P P 100% P c Máy biến áp: * Định nghĩa: Thiết bị có khả biến đổi điện áp AC không làm thay đổi tần số * Cấu tạo: Gồm khung sắt non có pha silíc (Lõi biến áp) cuộn dây dẫn quấn cạnh khung Cuộn dây nối với nguồn điện AC gọi cuộn sơ cấp Cuộn dây nối với tải tiêu thụ gọi cuộn thứ cấp * Nguyên tắc hoạt động: Dựa tượng cảm ứng điện từ * Công thức: N1, U1, I1 số vòng dây, điện áp, cường độ cuộn sơ cấp N2, U2, I2 số vòng dây, điện áp, cường độ cuộn thứ cấp 12 Cuộn nối dòng AC: cuộn sơ cấp, cuộn nối với tải tiêu thụ: cuộn thứ cấp U1 E1 I N1 U E2 I1 N + Nếu: N1 < N2 => U1 < U2 : máy tăng áp.+ Nếu: N1 > N2 => U1 > U2 : máy hạ áp * Ứng dụng: Truyền tải điện năng, nấu chảy kl, hàn điện… Động không đồng a Nguyên tắc hoạt động: Dựa tượng cảm ứng điện từ từ trường quay (Khung dây dẫn đặt từ trường quay quay theo từ trường với tốc độ nhỏ hơn) b Động không đồng ba pha: Stato: gồm cuộn dây giống đặt lệch 1200 vòng tròn Rôto: Khung dây dẫn quay tác dụng từ trường -CHƯƠNG IV: DAO ĐỘNG VÀ SÓNG ĐIỆN TỪ CHỦ ĐỀ 1: MẠCH DAO ĐỘNG Mạch dao động: Cuộn cảm có độ tự cảm L mắc nối tiếp với tụ điện C thành mạch điện kín (R = 0) Nếu điện trở mạch nhỏ coi không mạch mạch lí tưởng Các biểu thức: a Biểu thức điện tích: q q cos t (Chọn t = cho = 0) b Biểu thức điện áp: u q q q0 cos(t ) U 0cos(t ) với U C C C b Biểu thức dòng điện: i I cos(t ) với I q0 d Cảm ứng từ: B B0cos(t T 2 LC 2 ) Trong đó: tần số góc LC q0 chu kỳ riêng I0 f 2 LC tần số riêng Nhận xét: - Điện tích q điện áp u ln pha với - Cường độ dịng điện i sớm pha (q u) góc π/2 - Cảm ứng từ B ln sớm pha (q u) góc π/2 Chú ý: Cơng thức tính điện dung tụ điện phẳng C .S , d khoảng cách hai tụ k.4d điện Khi tăng d (hoặc giảm d) C giảm (hoặc tăng), từ ta mối liên hệ với T, f Năng lượng điện từ: Tổng lượng điện trường tụ điện lượng từ trường cuộn cảm gọi lượng điện từ BẢO TOÀN q2 1 a Năng lượng điện từ: W=Wđ Wt ; W CU 02 q0U LI 02 2 2C 2 1 q q2 b Năng lượng điện trường: Wđ Cu qu ; Wđ cos (t ) 2C 2 2C c Năng lượng từ trường: Wt Li q02 sin (t ) 2C Nhận xét: Mạch dđ có tần số góc , tần số f chu kỳ T W đ Wt biến thiên với tần số góc 2, tần số 2f chu kỳ T/2 CHỦ ĐỀ 2: SĨNG ĐIỆN TỪ Sóng điện từ: điện từ trường lan truyền không gian a Đặc điểm sóng điện từ: 13 - Sóng điện từ lan truyền chân không với tốc độ c=3.108 m/s - Sóng điện từ sóng ngang - Dao động điện trường từ trường điểm đồng pha - Sóng điện từ phản xạ khúc xạ ánh sáng - Sóng điện từ mang lượng - Sóng điện từ bước sóng từ vài m đến vài km dùng thông tin vô tuyến gọi sóng vơ tuyến b Sự truyền sóng vơ tuyến khí quyển: Khơng khí hấp thụ mạnh sóng dài, sóng trung, sóng cực ngắn; Sóng ngắn phản xạ tốt tầng điện li Loại sóng Bước sóng Tần số Sóng dài km – 10 km 0,1 MHz – MHz Sóng trung 100 m – 1000 m (1 km) MHz – 10 MHz Sóng ngắn 10 m – 100 m 10 MHz – 100 MHz Sóng cực ngắn m – 10 m 100 MHz – 1000 MHz Đặc điểm các loại sóng vơ tuyến - Tầng điện li: Là tầng khí độ cao từ 80 - 800 km có chứa nhiều hạt mang điện tích electron, ion dương ion âm - Sóng dài: Có lượng nhỏ nên khơng truyền xa Ít bị nước hấp thụ nên dùng thông tin liên lạc mặt đất nước - Sóng trung: Ban ngày sóng trung bị tần điện li hấp thụ mạnh nên không truyền xa Ban đêm bị tần điện li phản xạ mạnh nên truyền xa được dùng thơng tin liên lạc vào ban đêm - Sóng ngắn: Có lượng lớn, bị tần điện li mặt đất phản xạ mạnh Vì từ đài phát mặt đất sóng ngắn truyền tới nơi mặt đất Dùng thông tin liên lạc mặt đất - Sóng cực ngắn:Có lượng lớn không bị tần điện li phản xạ hay hấp thụ dùng thông tin vũ trụ d Bước sóng sóng điện từ: 2 (3.10 ) LC Vận tốc lan truyền không gian v = c = 3.108m/s Máy phát máy thu sóng điện từ sử dụng mạch LC tần số sóng điện từ phát thu = tần số riêng mạch Bước sóng sóng điện từ q v 2 v LC = 2c I0 f CHỦ ĐỀ 3: ĐIỆN TỪ TRƯỜNG Các giả thuyết Măcxoen Giả thuyết 1: - Mọi từ trường biến thiên theo thời gian sinh điện trường xoáy - điện trường xoáy điện trường mà đường sức bao quanh đường cảm ứng từ Giả thuyết 2: - Mọi điện trường biến thiên theo thời gian sinh từ trường biến thiên - Từ trường xoáy từ trường mà đường cảm ứng từ bao quanh đường sức điện trường Điện trường từ trường hai mặt thể khác loại trường gọi điện từ trường CHỦ ĐỀ 4: NGUYÊN TẮC THÔNG TIN LIÊN LẠC Nguyên tắc chung: a Phải dùng sóng điện từ cao tần để tải thơng tin gọi sóng mang b Phải biến điệu sóng mang: “Trộn” sóng âm tần với sóng mang c Ở nơi thu phải tách sóng âm tần khỏi sóng mang d Khuếch đại tín hiệu thu Sơ đồ khối máy phát thanh: Micrơ, phát sóng cao tần, mạch biến điệu, mạch khuếch đại ăng ten Sơ đồ khối máy thu thanh: Anten, mạch khuếch đại dao động điện từ cao tần, mạch tách sóng, mạch khuếch đại dao động điện từ âm tần loa CHƯƠNG V SÓNG ÁNH SÁNG CHỦ ĐỀ 1: SÓNG ÁNH SÁNG MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN 14 1) Hiện tượng tán sắc ánh sáng Là tượng lăng kính phân tách chùm ánh sáng phức tạp (ánh sáng trắng) thành chùm ánh sáng đơn sắc 2) Ánh sáng đơn sắc - Là ánh sáng bị lệch phía đáy lăng kính mà khơng bị tán sắc qua lăng kính - Mỗi ánh sáng đơn sắc có màu gọi màu đơn sắc, tương ứng có giá trị tần số xác định 3) Ánh sáng trắng Là ánh sáng bị lăng kính phân tách thành chùm ánh sáng đơn sắc đồng thời chùm ánh sáng đơn sắc bị lệch đáy lăng kính, coi ánh sáng trắng tập hợp vô số ánh sáng đơn sắc có màu biến thiên từ đỏ tới tím - Thứ tự xếp bước sóng chiết suất lăng kính với ánh sáng đơn sắc bản:λ λđỏ > λcam > λvàng > λlục > λlam > λchàm > λtím nđỏ < ncam < nvàng < nlục < nlam < nchàm < ntím ỨNG DỤNG CỦA HIỆN TƯỢNG TÁN SẮC ÁNH SÁNG - Ứng dụng máy quang phổ để phân tích chùm ánh sáng đa sắc thành thành phần đơn sắc - Các tượng tự nhiên cầu vồng, bong bóng xà phịng… xay tán sắc ánh sáng CHỦ ĐỀ Giao thoa ánh sáng: tượng sóng ánh sáng kết hợp gặp giao thoa với nhau, tạo thành vân giao thoa (hai sóng bước phương độ lệch pha khơng đổi) Thí nghiệm Y-âng: Chứng minh ánh sáng có tính chất sóng, sở đo bước sóng ánh sáng; Kết thí nghiệm giải thích: Xuất vạch sáng vạch tối nằm xen kẽ cách đặn + Vạch sáng: sóng ánh sáng gặp tăng cường lẫn + Vạch tối: sóng ánh sáng gặp triệt tiêu lẫn a Khoảng vân khoảng cách hai vân sáng liên tiếp hai vân tối liên tiếp i D a b Vị trí vân sáng: + Hiệu đường đi: d d1 k + Vị trí vân sáng: x s k D ki a Vân sáng bậc n ứng với: k = n (k = 0: VS trung tâm) c Vị trí vân tối: + Hiệu đường đi: d d1 (k ) D (k )i a + Vị trí vân sáng: xt (k ) Vân tối thứ n ứng với: k = (n – 1) Bước sóng màu sắc ánh sáng: - Mỗi ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ xác định (tần số f ) xác định - Mọi ánh sáng đơn sắc mà ta nhìn thấy có 0,38 m ≤ λ ≤ 0,76 μm - Ánh sáng mặt trời có bước sóng từ đến � Màu ás Bước sóng m Đỏ Cam Vàng Lục 0,640 �0,760 0,590 �0,650 0,570 �0,600 0,500 �0,575 Màu ás Bước sóng m Lam Chàm Tím 0,450 �0,510 0,430 �0,460 0,380 �0,440 CHỦ ĐỀ 3: CÁC LOẠI QUANG PHỔ I MÁY QUANG PHỔ 1) Khái niệm 15 Máy quang phổ dụng cụ dùng để phân tích chùm sáng phức tạp thành thành phần đơn sắc L 2) Cấu tạo Máy quang phổ lăng kính gồm có ba phận chính: - Ống chuẩn trực (a): ống, đầu có thấu kính hội tụ L 1, đầu có khe hẹp F đặt tiêu điểm L1 Ánh sáng từ F sau qua L1 chùm sáng song song - Hệ tán sắc (b): gồm (hoặc hai, ba) lăng kính P Chùm tia song song khỏi ống chuẩn trực, sau qua hệ tán sắc, phân tán thành nhiều tia đơn sắc, song song - Buồng tối (c): hiển thị ảnh 3) Nguyên tắc hoạt động máy quang phổ Máy quang phổ hoạt động dựa tượng tán sắc ánh sáng II CÁC LOẠI QUANG PHỔ 1.CÁC LOẠI QUANG PHỔ CÁC LOẠI TIA 16 Bảng thang sóng điện từ so sánh theo thứ tự tăng dần bước sóng λ: 17 - Tia gamma γ: λ < 10–11 m - Tia X: 10–11 m < λ < 10–8 m - Tia tử ngoại: 10–9 m < λ < 0,38.10–6 m - Ánh sáng nhìn thấy: 0,38.10–6 m < λ < 0,76.10–6 m - Tia hồng ngoại: 0,76.10–6 m < λ < 10–3 m - Sóng vơ tuyến: 10–4 m < λ < 103 m ============================ CHƯƠNG VI LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG CHỦ ĐỀ 1: HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN NGOÀI Hiện tượng quang điện: Hiện tượng ánh sáng làm bật electron khỏi bề mặt kim loại gọi tượng quang điện (ngoài) Định luật giới hạn quang điện: Điều kiện để xảy tượng quang điện 0 Công thức Anhstanh tượng quang điện: A Wd � hc hc mv0max 0 Thuyết lượng tử ánh sáng: Giả thuyết Plăng: Lượng lượng mà lần nguyên tử hay phân tử hấp thụ hay phát xạ có giá trị hồn tồn xác định hf, đó: f tần số ánh sáng bị hấp thụ hay phát ra, h số Lượng tử lượng: hf h c Với: h = 6,625 1034 (J.s): gọi số Plăng Thuyết lượng tử ánh sáng - Ánh sáng tạo hạt gọi phơtơn - Với as có tần số f, phơtơn giống có lượng = hf - Trong chân không phôtôn bay với vận tốc c = 108 m/s dọc theo tia sáng - Mỗi lần nguyên tử hay phân tử phát xạ hấp thụ ánh sáng chúng phát hay hấp thụ phơtơn Chỉ có phơtơn trạng thái chuyển động, khơng có phơtơn đứng n Lưỡng tính sóng hạt ánh sáng: Ás vừa có tính chất sóng vừa có tính chất hạt Vậy ánh sáng có lưỡng tính sóng - hạt CHỦ ĐỀ 2: HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN TRONG Hiện tượng quang điện trong: Hiện tượng ás giải phóng electron liên kết chúng trở thành electron dẫn đồng thời tạo lỗ trống tham gia vào trình dẫn điện, gọi tượng quang điện * Điều kiện: �0 ( 0 nằm vùng ánh sáng hồng ngoại) So sánh tượng quang điện quang điện ngoài: * Giống: Ás làm bứt electron khỏi liên kết, có giới hạn quang điện xác định * Khác nhau: - Hiện tượng quang điện ngoài: Bứt electron khỏi kim loại, giới hạn quang điện nằm vùng tử ngoại - Hiện tượng quang điện trong: + Giải phóng electron liên kết thành electron dẫn chuyển động chất bán dẫn + Giới hạn quang điện nằm vùng hồng ngoại Hiện tượng quang dẫn: tượng giảm điện trở suất, tức tăng độ dẫn điện bán dẫn, có ánh sáng thích hợp chiếu vào bán dẫn * Chất quang dẫn: Chất dẫn điện không bị chiếu sáng trở thành dẫn điện tốt bị chiếu ánh sáng thích hợp Quang trở: - Định nghĩa: Là điện trở làm chất quang dẫn - Cấu tạo: gồm sợi dây chất quang dẫn gắn đế cách điện Chú ý: Điện trở quang điện trở thay đổi từ vài megaôm không chiếu sáng xuống đến vài chục ôm chiếu sáng - Nguyên tắc hoạt động: dựa tượng quang điện - Ứng dụng: lắp với mạch khuếch đại thiết bị điều khiển ánh sáng, máy đo ánh sáng Pin quang điện: 18 - Định nghĩa: Là nguồn điện quang biến đổi trực tiếp thành điện - Cấu tạo: gồm bán dẫn loại n, bên có phủ lớp mỏng bán dẫn loại p Mặt lớp kim loại mỏng, suốt với ánh sáng đế kim loại Giữa n, p hình thành lớp tiếp xúc p-n, lớp ngăn không cho e khuếch tán từ n sang p lỗ trống khuếch tán từ p sang n (lớp chặn) - Nguyên tắc hoạt động: dựa tượng quang điện - Ứng dụng: nguồn điện cho vùng sâu, vùng xa, hải đảo, vệ tinh nhân tạo, máy đo ánh sáng, máy tính bỏ túi… Hiện tượng quang – phát quang: Là hấp thụ ánh sáng có bước sóng để phát ánh sáng có bước sóng khác a Huỳnh quang lân quang: - Sự huỳnh quang: Ánh sáng phát quang bị tắt nhanh sau tắt ánh sáng kích thích - Sự lân quang: Ánh sáng phát quang kéo dài khoảng thời gian sau tắt ánh sáng kích thích b Đặc điểm ánh sáng huỳnh quang: Ánh sáng huỳnh quang có bước sóng dài bước sóng ánh sáng kích thích CHỦ ĐỀ 3: MẪU NGUYÊN TỬ BO Mẫu hành tinh nguyên tử Rơ-rơ-pho: Ở tâm ngun tử có hạt nhân mang điện tích dương Xung quanh hạt nhân có êlêctrơn chuyển động quỹ đạo tròn elip Bế tắc mẫu ngun tử Rơrơ-pho: khơng giải thích bền vững hạt nhân nguyên tử hình thành quang phổ vạch Mẫu nguyên tử Bo bao gồm mơ hình hành tinh ngun tử hai tiên đề Bo Hai tiên đề Bo cấu tạo nguyên tử: a Tiên đề trạng thái dừng: Nguyên tử tồn số trạng thái có lượng xác định, gọi trạng thái dừng, trạng thái dừng nguyên tử BO không xạ Trong trạng thái dừng nguyên tử, êlectron chuyển động quanh hạt nhântrên quỹ đạo có bán kính hồn tồn xác định gọi quỹ đạo dừng Bán kính quỹ đạo dừng thứ n electron nguyên tử Hiđrô: rn = n2r0 Với r0 = 5,3.10-11m bán kính Bo (ở quỹ đạo K) Quỹ đạo Bán kính K r0 L 4r0 Năng lượng electron nguyên tử hiđrô: En =- M 9r0 N 16r0 O 25r0 P 36r0 13, (eV ) Với n N* n2 b Tiên đề xạ, hấp thụ lượng nguyên tử Khi nguyên tử chuyển từ trạng thái dừng có lượng ( En ) sang trạng thái dừng có lượng thấp ( hc Em En Em ) phát phơtơncó lượng hiệu En - Em : hf mn mn Ngược lại, nguyên tử trạng thái dừng có lượng Em mà hấp thụ phơtơn có lượng hiệu En - Em chuyển lên trạng thái dừng có lượng cao En nhận phơtơn hf mn Em En phát phôtôn hfmn Em > En CHỦ ĐỀ 4: SƠ LƯỢC VỀ LAZE Laze nguồn sáng phát chùm sáng có cường độ lớn dựa việc ứng dụng tượng phát xạ cảm ứng Tia laze có đặc điểm: Tính đơn sắc cao, tính định hướng, tính kết hợp cao cường độ lớn Nguyên tắc: Dựa tượng phát xạ cảm ứng Ứng dụng laze: Trong y học: Làm dao mổ, chữa số bệnh da Trong thông tin liên lạc: Vô tuyến định vị, truyền tin cáp quang Trong công nghiệp: Khoan, cắt kim loại, compôzit Trong trắc địa: Đo khoảng cách, ngắm đường CHƯƠNG VII HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ 19 CHỦ ĐỀ 1: ĐẠI CƯƠNG VỀ HẠT NHÂN Hạt nhân: Hạt nhân cấu tạo hai loại hạt proton (mp = 1,00728u; qp = +e) nơtron (mn = 1,00866u; A khơng mang điện tích), gọi chung nuclon.Kí hiệu hạt nhân nguyên tố hóa học X: Z X Z: nguyên tử số (số thứ tự bảng hệ thống tuần hoàn số proton hạt nhân số electron vỏ nguyên tử) A: Số khối tổng số nuclon N = A - Z: Số nơtron Bán kính hạt nhân: R = 1,2.10-15 A m Đồng vị: Cùng Z khác A (cùng prôtôn khác số nơtron) Vd: Hidro có ba đồng vị: + Hidro thường H chiếm 99,99% hidro thiên nhiên 2 + Hidro nặng H gọi đơtêri D chiếm 0,015% hidro thiên nhiên 3 + Hidro siêu nặng H gọi triti T Khối lượng hạt nhân: Khối lượng hn lớn so với khối lựơng êlectron, khối lượng nguyên tử gần tập trung toàn hn Đơn vị khối lượng nguyên tử, kí hiệu: u = 12 khối lượng đồng vị Cacbon C 12 1u = 1,66055.10-27kg Theo đơn vị MeV/c2: 1u = 931,5 MeV/c2 (1eV = 1,6.10-19 J; 1MeV = 1,6.10-13 J) Vậy khối lượng hạt nhân có đơn vị: u, kg MeV/c Lực hạt nhân: Lực tương tác nuclon gọi lực hạt nhân Lực hạt nhân khơng có chất với lực tĩnh điện hay lực hấp dẫn Lực hạt nhân lực tương tác mạnh phát huy tác dụng phạm vi kích thước hạt nhân Độ hụt khối hạt nhân: m = Zmp + (A - Z)mn - mX mX khối lượng hạt nhân Năng lượng liên kết: WLK = m.c A Z X Wlk Năng lượng liên kết riêng lớn A hạt nhân bền vững (khơng q 8,8MeV/nuclơn) Hạt nhân trung bình hạt nhân bền vững Dạng 3: Phản ứng hạt nhân Năng lượng liên kết riêng: lượng liên kết tính cho nuclon: Phương trình phản ứng: A1 Z1 X + ZA22 X � A3 Z3 X + ZA44 X Các định luật bảo toàn + Bảo tồn số nuclơn (số khối): A1 + A2 = A3 + A4 + Bảo tồn điện tích (ngun tử số): Z + Z = Z + Z + Bảo toàn động lượng: p1 p2 p3 p4 haym1v1 m2v2 m3v3 m4v4 + Bảo toàn lượng: K X K X E K X K X Trong đó: E lượng phản ứng hạt nhân K X = mx vx2 động cđ hạt X + Khơng có định luật bảo toàn khối lượng Năng lượng phản ứng hạt nhân: W = ( mtr��� c - msau ).c �0 W > mtrước > msau : Tỏa lượng W < mtrước < msau : Thu lượng Năng lượng tỏa � 1mol khí: W= m N W nN A Wlk A A lk CHỦ ĐỀ 3: PHÓNG XẠ 20 Hiện tượng phóng xạ: q trình phân hủy tự phát hạt nhân không bền vững (tự nhiên hay nhân tạo) Quá trình phân hủy kèm theo tạo hạt kèm theo phát xạ địên từ Hạt nhân tự phân hủy gọi hạt nhân mẹ, hạt nhân tạo thành sau phân hủy gọi hạt nhân Đặc tính: + Phóng xạ phản ứng hạt nhân tỏa lượng + Phóng xạ mang tính tự phát khơng phụ thuộc vào yếu tố bên ngồi như: nhiệt độ, áp suất Các dạng tia phóng xạ: Phóng xạ Alpha ( ) Phóng Bêta: có loại - + Là dịng hạt nhân Hêli ( 24 He ) - : dòng electron ( 1 e ) A Z 2 Rút gọn: Vd: Ra � Rn He Rút gọn 226 Ra �� � 222 Rn 88 86 - : ZA X � Z A1Y 10e Ví dụ: 146C � 147 N 10e +: ZA X � Z A1Y 10 e Ví dụ: 127 N � 126C 10e Sau phóng xạ xảy q trình chuyển từ trạng thái kích thích trạng thái � phát phô tôn Tốc độ v 2.107m/s v c = 3.108m/s v = c = 3.108m/s Khả Ion hóa Mạnh Mạnh yếu tia Yếu tia Khả đâm xuyên + Đi vài cm khơng khí (Smax = 8cm); vài m vật rắn (Smax = 1mm) Lệch + Smax = vài m khơng khí + Xun qua kim loại dày vài mm + Đâm xuyên mạnh tia Có thể xun qua vài m bê-tơng vài cm chì Bản chất Phương trình A Z X� 226 88 Trong điện trường Chú ý Y 24 He A Z X �� � 222 86 A Z 2 Y Trong chuổi phóng xạ thường kèm theo phóng xạ khơng tồn đồng thời hai loại 0 +: dịng pơzitron ( 1 e ) Lệch nhiều tia alpha Cịn có tồn hai loại hạt A X � ZA1Y 10e 00 nơtrinô Z A X � ZA1Y 10e 00 phản nơtrinơ Z Phóng Gamma () Là sóng điện từ có ngắn ( 10-11m), dịng phơtơn có lượng cao Khơng bị lệch Khơng làm thay đổi hạt nhân Chu kì bán rã: khoảng thời gian để ½ số hạt nhân nguyên tử biến đổi thành hạt nhân khác ln 0,693 T : Hằng số phóng xạ ( s 1 ) 21 Định luật phóng xạ: Số hạt nhân (khối lượng) phóng xạ giảm theo qui luật hàm số mũ t N = N 0e = N0 t T t ; m = m0 e = m0 t 2T N0, m0: số hạt nhân khối lượng ban đầu t = N, m: số hạt nhân khối lượng lại vào thời điểm t m m0 m N N N m, N : số hạt nhân khối lượng bị phân rã (thành chất khác) Chú ý: + % lại: m 100% ? m0 + % phân rã: m 100% ? m0 SO SÁNH PHÂN HẠCH VÀ NHIỆT HẠCH Phân hạch Là phản ứng hạt nhân nặng vỡ thành hai hạt nhân nhẹ (có số khối trung bình) vài nơtron Định nghĩa Đặc điểm Điều kiện Ưu nhược n + 235 92 U 236 92 94 U 139 53 I + 39Y +3( n ) + Là phản ứng tỏa lượng, Nhiệt hạch Là phản ứng hay nhiều hạt nhân nhẹ tổng hợp lại thành hạt nhân nặng vài nơtron Vídụ: 2 1 H H � He n + 4MeV H 31 H � 42 He 01 n + 17,6MeV Là phản ứng toả lượng phân hạch k �1 + k = 1: kiểm sốt + k > 1: khơng kiểm sốt được, gây bùng nổ (bom hạt nhân) - Nhiệt độ cao khoảng 100 triệu độ - Mật độ hạt nhân plasma phải đủ lớn - Thời gian trì trạng thái plasma nhiệt độ cao 100 triệu độ phải đủ lớn Gây nhiễm mơi trường (phóng xạ) Không gây ô nhiễm môi trường CHÚC CÁC EM HỌC TỐT VÀ THI ĐẬU ĐẠI HỌC! 22 23 ... lượng: Gắn lị xo k vào vật m1 chu kỳ T1, vào vật m2 T2, vào vật khối lượng m1 + m2 chu kỳ T3, vào vật khối lượng m1 – m2 (m1 > m2) chu kỳ T4 Thì ta có: T32 T12 T22 T42 T12 T22 Năng lượng... Cấu tạo: gồm bán dẫn loại n, bên có phủ lớp mỏng bán dẫn loại p Mặt lớp kim loại mỏng, suốt với ánh sáng đế kim loại Giữa n, p hình thành lớp tiếp xúc p-n, lớp ngăn không cho e khuếch tán từ n sang... TRƯỜNG Các giả thuyết Măcxoen Giả thuyết 1: - Mọi từ trường biến thiên theo thời gian sinh điện trường xoáy - điện trường xoáy điện trường mà đường sức bao quanh đường cảm ứng từ Giả thuyết 2: -