Đang tải... (xem toàn văn)
Lý thuyết và công thức vật lý 12 DAO ĐỘNG CƠ H https www facebook comtranphong physicists Trang 1 Tóm tắt một số phần lý thuyết quan trọng cho thi trắc nghiệm Tài liệu sƣu tầm DAO ĐỘNG CƠ HỌC ĐẠI CƢƠNG VỀ DAO ĐỘNG 1 Dao động Là nh.
https://www.facebook.com/tranphong.physicists Tóm tắt số phần lý thuyết quan trọng cho thi trắc nghiệm Tài liệu sƣu tầm DAO ĐỘNG CƠ HỌC ĐẠI CƢƠNG VỀ DAO ĐỘNG Dao động: Là chuyển động qua lại quanh vị trí cân (Vị trí cân vị trí tự nhiên vật chưa dao động, hợp lực tác dụng lên vật 0) Dao động tuần hoàn: Là dao động mà trạng thái chuyển động vật lặp lại cũ sau khoảng thời gian (Trạng thái chuyển động bao gồm tọa độ, vận tốc v gia tốc… hướng độ lớn) Dao động điều hòa: dao động mơ tả theo định luật hình sin (hoặc cosin) theo thời gian, phương trình có dạng: x = Asin(t + ) x = Acos(t + ) Đồ thị dao động điều hòa đường sin (hình vẽ): Trong đó: x: tọa độ (hay vị trí ) vật Acos(t + ): li độ (độ lệch vật so với vị trí cân bằng) A: Biên độ dao động, li độ cực đại, số dương : Tần số góc (đo rad/s), số dương (t + ): Pha dao động (đo rad), cho phép ta xác định trạng thái dao động vật thời điểm t : Pha ban đầu, số dương âm phụ thuộc vào cách ta chọn mốc thời gian (t = t 0) Chu kì, tần số dao động: * Chu kì T (đo giây (s)) khoảng thời gian ngắn sau trạng thái dao động lập lại cuõ hoặclà t 2 thời gian để vật thực dao động T = N = (t thời gian vật thực N dao động) * Tần số f (đo héc: Hz) số chu kì (hay số dao động) vật thực đơn vị thời gian: = N = = t T 2 (1Hz = dao động/giây) * Gọi T X, fX chu kì tần số vật X Gọi T Y, fY chu kì tần số vật Y Khi khoảng thời gian t vật X thực N X dao động vật Y thực NY dao động và: NY TX f N X Y N X TY fX Vận tốc gia tốc dao động điều hòa: Xét vật dao động điều hồ có phương trình: x = Acos(t +) a Vận tốc: v = x’ = -Asin(t +) v = Acos(t + + ) vmax = A, vật qua VTCB 2 b Gia tốc: a = v’ = x’’ = - Acos(t + ) = - x a = -2 x =2 Acos(t+ +) amax = A2, vật vị trí biên a v2 * Cho amax vmax Tìm chu kì T, tần số f , biên độ A ta dùng công thức: = max A = max a max vmax c Hợp lực F tác dụng lên vật dao động điều hòa, gọi lực hồi phục hay lực kéo lực gây dao động điều hòa, có biểu thức: F = ma = -m2 x = m.2 Acos(t + + ) lực biến thiên điều hịa với tần số f , có chiều ln hướng vị trí cân bằng, trái dấu (-), tỷ lệ (2) ngược pha với li độ x (như gia tốc a) Ta nhận thấy: * Vận tốc gia tốc biến thiên điều hoà tần số với li độ * Vận tốc sớm pha /2 so với li độ, gia tốc ngược pha với li độ * Gia tốc a = - 2 x tỷ lệ trái dấu với li độ (hệ số tỉ lệ -2) ln hướng vị trí cân 6) Tính nhanh chậm chiều chuyển động dao động điều hòa: - Nếu v > vật chuyển động chiều dương; v < vật chuyển động theo chiều m Trang - 1- https://www.facebook.com/tranphong.physicists - Nếu a.v > vật chuyển động nhanh dần; a.v < vật chuyển động chậm dần Chú ý: Dao động loại chuyển động có gia tốc a biến thiên điều hịa nên ta khơng thể nói dao động nhanh dần hay chậm dần chuyển động nhanh dần hay chậm dần phải có gia tốc a số, ta nói dao động nhanh dần (từ biên cân bằng) hay chậm dần (từ cân biên) 7) Quãng đường tốc độ trung bình chu kì: * Quãng đường chu kỳ 4A; 1/2 chu kỳ 2A * Quãng đường l/4 chu kỳ A vật xuất phát từ VTCB vị trí biên (tức = 0; /2; ) quãng_đường S 4A 2A 2vmax * Tốc độ trung bình v = = chu kì (hay nửa chu kì): v = = = thời_gian t T x2 x1 x * Vận tốc trung bình v độ biến thiên li độ đơn vị thời gian: v = = t t1 t vận tốc trung bình chu kì (không nên nhầm khái niệm tốc độ trung bình vận tốc trung bình!) * Tốc độ tức thời độ lớn vận tốc tức thời thời điểm * Thời gian vật từ VTCB biên từ biên VTCB T/4 Trường hợp dao động có phương trình đặc biệt: * Nếu phương trình dao động có dạng: x = Acos(t + ) + c với c = const thì: - x toạ độ, x0 = Acos(t + ) li độ li độ cực đại x0max = A biên độ - Biên độ A, tần số góc , pha ban đầu - Toạ độ vị trí cân x = c, toạ độ vị trí biên x = A + c - Vận tốc v = x’ = x0’, gia tốc a = v’ = x” = x0” vmax = A.ω amax = A.ω2 v - Hệ thức độc lập: a = - x0; A x 2 2 A A + cos(2ωt + 2) 2 Biên độ A/2, tần số góc 2, pha ban đầu 2, tọa độ vị trí cân x = c + A/2; tọa độ biên x = c + A x=c * Nếu phương trình dao động có dạng: x = Asin2(t + ) + c A A A A x = c + - cos(2ωt + 2) x = c + + cos(2t + 2 ) 2 2 Biên độ A/2, tần số góc 2, pha ban đầu 2 , tọa độ vị trí cân x = c + A/2; tọa độ biên x = c + A x = c * Nếu phương trình dao động có dạng: x = a.cos(t + ) + b.sin(t + ) a b Đặt cosα = sinα = x = a b {cos.cos(t+)+sin.sin(t+)} 2 2 a b a b * Nếu phương trình dao động có dạng: x = Acos2(t + ) + c x = c + x = a b cos(t+ - ) Có biên độ A = a b , pha ban đầu ’ = - α Các hệ thức độc lập với thời gian – đồ thị phụ thuộc: x Từ phương trình dao động ta có: x = Acos(t +) cos(t + ) = (1) A v Và: v = x’ = -Asin (t + ) sin(t +) = (2) A 2 x v Bình phương vế (1) (2) cộng lại: sin (t + ) + cos (t + ) = + (- v A A Vậy tương tự ta có hệ thức độc lập với thời gian: 2 v v2 a2 v2 x v 2 * A = x2 = 1 v = A x = 4 2 A A A2 x 2 x v * A vmax 2 ; a amax v vmax ; F Fmax v vmax Trang - 2- https://www.facebook.com/tranphong.physicists * Tìm biên độ A tần số góc biết (x1, v1); (x2, v2): = v22 v12 A = x12 x22 v12 x22 v22 x12 v12 v22 * a = -2x; F = ma = -m2 x Từ biểu thức độc lập ta suy đồ thị phụ thuộc đại lƣợng: * x, v, a, F phụ thuộc thời gian theo đồ thị hình sin * Các cặp giá trị {x v}; {a v}; {F v} vuông pha nên phụ thuộc theo đồ thị hình elip * Các cặp giá trị {x a}; {a F}; {x F} phụ thuộc theo đồ thị đoạn thẳng qua gốc tọa độ xOy 10 Tóm tắt loại dao động: a Dao động tắt dần: Là dao động có biên độ giảm dần (hay giảm dần) theo thời gian (nguyên nhân tác dụng cản lực ma sát) Lực ma sát lớn trình tắt dần nhanh ngược lại Ứng dụng hệ thống giảm xóc ơtơ, xe máy, chống rung, cách âm… b Dao động tự do: Là dao động có tần số (hay chu kì) phụ vào đặc tính cấu tạo (k,m) hệ mà không phụ thuộc vào yếu tố (ngoại lực) Dao động tự tắt dần ma sát c Dao động trì: Là dao động tự mà người ta bổ sung lượng cho vật sau chu kì dao động, lượng bổ sung lượng Quá trình bổ sung lượng để trì dao động khơng làm thay đổi đặc tính cấu tạo, khơng làm thay đổi bin độ chu kì hay tần số dao động hệ d Dao động cưỡng bức: Là dao động chịu tác dụng ngoại lực biến thiên tuần hoàn theo thời gian F = F0cos(t + ) với F0 biên độ ngoại lực + Ban đầu dao động dao động phức tạp tổng hợp dao động riêng dao động cưỡng sau dao động riêng tắt dần vật dao động ổn định với tần số ngoại lực + Biên độ dao động cưỡng tăng biên độ ngoại lực (cường độ lực) tăng ngược lại + Biên độ dao động cưỡng giảm lực cản môi trường tăng ngược lại + Biên độ dao động cưỡng tăng độ chênh lệch tần số ngoại lực tần số dao động riêng giảm VD: Một vật m có tần số dao động riêng 0, vật chịu tác dụng ngoại lực cưỡng có biểu thức F = F0cos(ωt + ) vật dao động với biên độ A tốc độ cực đại vật v max = A.; gia tốc cực đại amax = A.2 F= m.2.x F0 = m.A.2 e Hiện tượng cộng hưởng: Là tượng biên độ dao động cưỡng tăng cách đột ngột tần số dao động cưỡng xấp xỉ tần số dao động riêng hệ Khi đó: = 0 hay = 0 hay T = T0 Với , , T 0, 0, T0 tần số, tần số góc, chu kỳ lực cưỡng hệ dao động Biên độ cộng hưởng phụ thuộc vào lực ma sát, biên độ cộng hưởng lớn lực ma sát nhỏ ngược lại + Gọi 0 tần số dao động riêng, tần số ngoại lực cưỡng bức, biên độ dao động cưỡng tăng dần gần với 0 Với cường độ ngoại lực 2 > 1 > 0 A2 < A1 1 gần 0 + Một vật có chu kì dao động riêng T treo vào trần xe ôtô, hay tàu hỏa, hay gánh vai người… chuyển động đường điều kiện để vật có biên độ dao động lớn (cộng hưởng) vận tốc d chuyển động ôtô hay tàu hỏa, hay người gánh v = với d khoảng cách bước chân người gánh, T hay đầu nối ray tàu hỏa hay khoảng cách “ổ gà” hay gờ giảm tốc đường ôtô… ) So sánh dao động tuần hoàn dao động điều hịa: * Giống nhau: Đều có trạng thái dao động lặp lại cũ sau chu kì Đều phải có điều kiện khơng có lực cản mơi trường Một vật dao động điều hịa dao động tuần hoàn * Khác nhau: Trong dao động điều hòa quỹ đạo dao động phải đường thẳng, gốc tọa độ phải trùng vị trí cân cịn dao động tuần hồn khơng cần điều Một vật dao động tuần hồn chưa dao động điều hòa Chẳng hạn lắc đơn dao động với biên độ góc lớn (lớn 10 0) khơng có ma sát dao động tuần hồn khơng dao động điều hịa quỹ đạo dao động lắc khơng phải đường thẳng SĨNG CƠ VÀ SÓNG ÂM CÁC KHÁI NIỆM VỀ SÓNG CƠ ĐỊNH NGHĨA SĨNG: Sóng học dao động đàn hồi lan truyền môi trường vật chất theo thời gian GIẢI THÍCH SỰ TẠO THÀNH SĨNG TRÊN MẶT NƢỚC a) Hiện tượng sóng nước: Trang - 3- https://www.facebook.com/tranphong.physicists * Ném đá nhỏ xuống hồ nước yên lặng ta thấy xuất sóng nước hình trịn từ nơi hịn đá rơi lan rộng mơi trường nước với biên độ giảm dần * Cái phao nhấp nhơ theo sóng khơng truyền b) Giải thích: Giữa phần tử nước có lực tương tác nên phần tử M đao động nhô lên cao lực tương tác kéo phân từ kế cận nhố lên theo chậm chút, lực kẻo M cân Kết dao động lan rộng môi trường nước Phao nhấp nhơ theo sóng mà khơng truyền mơi trường truyền sóng trạng thái dao động truyền phần từ vật chất mơi trường dao động quanh vị trí cân hay nĩi cch khc sĩng trình lan truyền dao động lan truyền lượng mà không lan truyền vật chất GIẢI THÍCH VÌ SAO Q TRÌNH TRUYỀN SĨNG LÀ MỘT Q TRÌNH TRUYỀN NĂNG LƢỢNG: * Năng lượng truyền sóng điểm tỉ lệ với bình phương biên độ sóng Vì sóng truyền đến điểm làm cho phần tử vật chất mơi trường điểm dao động với biên độ định tức truyền cho phần tử lượng Do q trình truyền sóng trình truyền lượng * Theo định luật bảo tồn lượng lượng sóng truyền từ nguồn phải trải rộng cho phần tử mơi trường nên lượng sóng xa nguồn nhỏ NÊU CÁC ĐỊNH NGHĨA KHÁC * Sóng ngang sóng có phương dao động vng góc với phương truyền sóng * Sóng dọc sóng có phương dao động trùng với phương truyền sóng * Sóng kết hợp sóng có phương, tần số có độ lệch pha khơng đổi theo thời gian * Sự giao thoa sóng tổng hợp hai hay nhiều sóng kết hợp khơng gian, có chỗ cố định mà biên độ sóng tăng cường hay giảm bớt * Sóng dừng sóng có nút bụng cố định không gian * Chu kỳ T sóng chu kỳ dao động chung phần tử vật chất có sóng truyền qua chu kỳ dao động nguồn sóng * Tần số f sóng tần số dao động chung phần tử vật chất có sóng truyền qua tần số dao động nguồn sóng * Bước sóng khoảng cách gần hai điểm dao động pha (hay ngược pha) phương truyền sóng, quãng đường mà sóng truyền chu kỳ sóng * Vận tốc sóng vận tốc lan truyền sóng vận tốc truyền pha dao động * Biên độ sóng A điểm biên độ dao động phần tử vật chất điểm sống truyền qua v Liên hệ T, f, v là: = v.T = f THẾ NÀO LÀ HAI DAO ĐỘNG LỆCH PHA, CÙNG PHA, NGƢỢC PHA * Hai dao động lệch pha hai đao động có độ lệch pha khơng đổi khác khơng * Hai dao động pha hai dao động có độ lệch pha hay k2 * Hai dao động ngược pha hai dao động có độ lệch pha hay (2k + 1) * Khi = 1 - 2 > dao động sớm pha dao động hay dao động trễ pha dao động Điều kiện có tượng giao thoa: Hai sóng có tần số, phương dao động Hai sóng có độ lệch pha khơng đổi theo thời gian Các sóng có tính chất gọi sóng kết hợp Các nguồn tạo sóng kết hợp gọi nguồn kết hợp HIỆN TƢỢNG NHIỄU XẠ Khi gặp chướng ngại vật có kích thước nhỏ so với bước sóng sóng vịng qua phía sau vật khơng gặp Nếu vật cản có kích thước lớn so với bước sóng sóng vịng qua vật phía sau vật có vùng khơng có sóng Hiện tượng sóng vịng qua vật cản gọi tượng nhiễu xạ Khi bị nhiễu xạ tia sóng bị uốn cong SÓNG DỪNG KHÁI NIỆM VỀ SÓNG DỪNG: Khi sóng tới sóng phản xạ truyền theo phương chúng giao thoa với Kết phương truyền sóng có điểm cố định mà phần tử vật chất ln dao động với biên độ cực đại (gọi bụng) điểm cố định khác mà phần tử vật chất ln đứng n (gọi Trang - 4- https://www.facebook.com/tranphong.physicists nút) Các đao động tạo thành sóng khơng truyền khơng gian gọi sóng dừng Vậy: Sóng dừng sóng có nút bụng cố định khơng gian GIẢI THÍCH CÁCH HÌNH THÀNH SĨNG DỪNG TRÊN MỘT SỢI DÂY VÀ NÊU ĐIỀU KIỆN ĐỂ CĨ SĨNG DỪNG: a Cách hình thành sóng dừng: Buộc đầu M sợi dây cố định vào tường cho đầu P dao động - Thay đổi đa số dao động P đến lúc ta thấy sợi dây dao động ổn định có chỗ dao động mạnh chỗ không dao động b Giải thích: Dao động truyền từ A đến B đầy dạng sóng ngang Đến B sóng N Phản xạ truyền ngược lại A Sóng tới sóng phản xạ thỏa mãn điều kiện sóng kết hợp ngược pha B (B cố định) hai sóng giao tạo nên sóng dừng Kết cho thấy: A, B hai điểm đứng yên, điểm sợi dây AB cách A B khoảng số ngun lần nửa bước sóng (k/2) ln ln đứng n (gọi nút sóng dừng), điểm AB nằm cách A B khoảng cách số lẻ phần tư bước sóng [(2k + 1)/4] dao động với biên độ cực đại (gọi bụng sóng dừng) Khoảng cách nút hay bụng liên tiếp /2 Đối với sóng dọc hình ảnh sóng dừng có khác gồm có nút bụng Khoảng cách hai nút tiếp /2 c Điều kiện có sóng dừng: - Để có sóng dừng với hai điểm nút hai đầu dây phải có điều kiện: ℓ = k (k Z ) với ℓ chiều dài dây - Để có sóng dừng với nút đầu bụng đầu phải có điều kiện: ℓ = (2k+1) (k Z) CÁCH XÁC ĐỊNH VẬN TỐC TRUYỀN SÓNG BẰNG HIỆN TƢỢNG SÓNG DỪNG: Hiện tượng sóng dừng cho phép ta bước sóng cách xác Đối với sóng âm sóng khác, việc tần số f đơn giản Biết f ta xác định vận tốc truyền sóng theo hệ thức: v = .f Ví dụ: Với sợi dây đàn hồi có hai đầu cố định Quan sát sóng dây ta đếm số (k) 2ℓ 2ℓ Biếtchiều dài l sợi dây ta thấy: ℓ = k = Vậy v = .f = f k k SĨNG ÂM DAO ĐỘNG VÀ SĨNG ÂM: a Sóng âm: Là sóng học truyền mơi trường khí, lỏng hay rắn - Sóng âm nghe có tần số nằm khoảng từ 16Hz đến 20.000Hz - Sóng âm có tần số nhỏ 16Hz gọi sóng hạ âm Sóng âm có tần số lớn 20.000Hz goi sóng siêu âm Tai ta không nghe hạ âm siêu âm b Dao động âm: Là dao động học vật rắn, lỏng, khí v.v … có tần số nằm khoảng nói - Các vật có dao động âm, có khả tạo sóng âm môi trường bao quanh gọi vật phát dao động âm MÔI TRƢỜNG TRUYỀN ÂM - VẬN TỐC ÂM: a Mơi trƣờng truyền âm: Sóng âm truyền truyền mơi trường rắn, lỏng, khí, khơng truyền chân không b Vận tốc truyền sóng âm: - Phụ thuộc vào tính đàn hồi mật độ môi trường: Vận tốc âm chất rắn lớn chất lỏng chất lỏng lớn chất khí - Vận tốc âm thay đổi theo nhiệt độ - Những vật liệu bông, nhung, xốp v.v… truyền âm tính đàn hồi chúng Chúng dùng để làm vật liệu cách âm VAI TRÕ CỦA DÂY ĐÀN VÀ BẦU ĐÀN TRONG CHIẾC ĐÀN GHI TA Trang - 5- https://www.facebook.com/tranphong.physicists Trong đàn ghi ta dây đàn đóng vai trò vật phát dao động âm Dao động thông qua giá đỡ, đàn gắn mặt bầu đàn làm cho mặt bầu đàn đao động Bầu đàn đóng vai trị hợp cộng hưởng có khả cộng hưởng nhiều tần số khác tăng cường âm có đa số Bầu đàn ghi ta có hình dạng riêng làm gỗ đặc biệt nên có khả cộng hưởng tăng cường số họa âm xác định, tạo âm sắc đặc trưng cho loại đàn ĐỘ CAO CỦA ÂM: đặc trưng sinh lí âm, phụ thuộc vào đặc tính vật lý âm tần số - Âm có tần số lớn cao (càng thanh) - Âm có tần số nhỏ thấp (càng trầm) ÂM SẮC - Mỗi người, nhạc cụ phát âm có sắc thái khác (dù cao độ) mà tai phân biệt Đặc tính gọi âm sắc - Thí nghiệm cho biết nhạc cụ người phát âm có tần số f1 đồng thời phát âm có tần số f2 = 2f1, f3 = 3f1, âm có đa số f1 âm bản, âm có tần số f2, f3 gọi họa âm thứ 2, thứ 3, Do đó, âm phát tổng hợp âm họa âm (với biên độ khác nhau) nên đường biểu diễn có dạng phức tạp chu kỳ định dạng tạo ầm sắc định Vậy âm sắc đặc trưng sinh lý âm, phụ thuộc vào đặc tính vật lý âm tần số biên độ âm họa âm ĐỘ TO CỦA ÂM: a Năng lƣợng âm: Sóng âm mang theo lượng truyền từ nguồn âm đến tai người nghe Năng lượng tỉ lệ với bình phương biên độ sóng Cường độ âm lượng âm sóng âm truyền đơn vị thời gian qua mot đơn vị diện tích đặt vng góc với phương truyền âm, ký hiệu I, đơn vị W/m2 b Độ to âm: - Muốn gây cảm giác âm, cường độ âm phải lớn giá trị cực tiểu gọi ngưỡng nghe Ngưỡng nghe phụ thuộc vào đa số âm - Độ to âm đặc tính sinh lý âm, phụ thuộc vào cường độ âm tần số âm Ví dụ: - Với âm có tần số f từ 1000Hz – 1500Hz ngưỡng nghe I0 = 10-12W/m2 - Với âm có tần số f = 1000Hz ngưỡng nghe I = 10-7 W/m2 - Với âm có tần số 1000Hz có cường độ I = 10-7W/m2 lớn gấp 105 lần ngưỡng nghe âm to nghe rõ Với âm có tần số f = 50Hz có cường độ 10 -7 W/m2 vừa ngưỡng nghe I0 nên nghe Độ to âm phụ thuộc vào tần số âm Tai nghe thính âm có tần số khoảng 1000Hz đến 5000Hz nghe âm có tần số cao (âm cao) thích âm có tần số thấp (âm trầm) + Nếu cường độ âm lên tới 10W/m2 tần số gây cảm giác cho tai, giá trị gọi ngưỡng đau + Miền nằm ngưỡng nghe ngưỡng đau miền nghe c Mức độ âm: Để đặc trưng cho độ to âm ta thường dùng đại lượng mức cường độ âm (kí hiệu L) I I Mức cường độ âm logarit thập phân tỉ số cường độ âm ngưỡng nghe L(B) = lg ; L(dB) = 10lg I0 I0 Đơn vị Ben (B) hay đềxiben (dB), 1dB = B 10 VÍ DỤ: Vận tốc truyền âm khơng khí 35 0C 200C có khác khơng? Tại So sánh vận tốc truyền âm khí oxy khí hidro nhiệt độ Giải thích Thay đổi độ căng dây đàn hồi bước sóng sóng dừng có đổi khơng Tại (cho tần số sóng dừng khơng đổi) Vận tốc truyền âm khơng khí 350C 200C khác vận tốc truyền âm thay đổi theo nhiệt độ (vận tốc tỉ lệ bậc nhiệt độ tuyệt đối) 2, Vận tốc truyền âm tỉ lệ nghịch với khối lượng phân tử chất khí Ta thấy khí hydro có khối lượng phân tử nhỏ oxy nên vận tốc truyền âm hydro nhanh T Theo công thức Melde: v = với T lực căng dây khối lượng đơn vị chiều dài dây Vậy lực căng T đổi vận tốc v đổi Vì v = .f bước sóng đổi Trang - 6- https://www.facebook.com/tranphong.physicists DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU ĐẠI CƢƠNG ĐIỆN XOAY CHIỀU NGUYÊN TẮC TẠO RA DÕNG ĐIỆN XOAY CHIỀU Nguyên tắc tạo dòng điện xoay chiều dựa tượng cảm ứng điện từ Cho khung dây kim loại có N vịng dây, có diện tích S quay với vận tốc góc khơng đổi từ trường B cho trục xoay x’x vng góc với đường cảm ứng từ trường - Lúc t = 0: Pháp tuyến n khung dây trùng phương chiều từ trường B - Lúc t: Pháp tuyến n hợp với vectơ B góc (t) Khi từ thơng qua khung dây là: = NBScost Theo định luật cảm ứng điện từ khung dây xuất x' SĐĐ cảm ứng: E = - ’ = NBSsint Đặt E0 = NBS: Biên độ suất điện động hay suất điện động cực đại e = E0sint Vậy: Suất điện động cảm ứng khung dây đại lượng biến đổi điều hoà gọi suất điện động xoay chiều Nối hai đầu khung dây với mạch ngồi mạch ngồi có dịng điện xoay chiều HIỆU ĐIỆN THẾ XOAY CHIỀU VÀ CƢỜNG ĐỘ DÕNG ĐIỆN XOAY CHIỀU - Vì suất điện động xoay chiều biến thiên điều hồ với tần số góc nên hiệu điện mà gây mạch ngồi biến thiên điều hồ với tần số góc u = U0sin(t + u) - Dòng điện xoay chiều mạch biến thiên điều hoà với tần số góc nên i = I0sin(t + i) u = i + góc lệch pha u, i tuỳ thuộc tính chất mạch điện Vì điện trường truyền dây dẫn có vận tốc vào khoảng 3.108 m/s nên thời điểm định điện trường điểm mạch nối tiếp nhau, cường độ dòng điện điểm mạch nối tiếp CƢỜNG ĐỘ HIỆU DỤNG VÀ HIỆU ĐIỆN THẾ HIỆU DỤNG Cho dòng điện xoay chiều i = I0sint chạy qua điện trở R thời gian t nhiệt lượng toả I2 I điện trở là: Q R t R t 2 Bây cho dịng điện khơng đổi có cường độ I chạy qua điện trở R cho thời gian t nhiệt lượng toả là: Q = RI2t So sánh: I = I0 Vậy: Xét tác dụng nhiệt thời gian dài dịng điện xoay chiều i = I0sint tương đương với dịng điện khơng đổi I = I0 Cường độ dòng điện I gọi cường độ hiệu dụng dòng điện xoay chiều Định nghĩa: Cường độ hiệu dụng dòng điện xoay chiều cường độ dịng điện khơng đổi mà chúng qua điện trở thời gian toả nhiệt lượng Tương E U tự suất điện động hiệu dụng hiệu điện hiệu dụng là: E ; U 2 LÝ DO SỬ DỤNG CÁC GIÁ TRỊ HIỆU DỤNG CỦA CƢỜNG ĐỘ DÕNG ĐIỆN XOAY CHIỀU Với dòng điện xoay chiều, ta xác định cường độ tức thời biến đổi nhanh khơng thể lấy giá trị trung bình cường độ chu kỳ giá trị không Ta dùng ampe kế hay vôn kế khung quanh để đo cươn g độ hay hiệu điện xoay chiều, dịng điện đổi chiều chiều quay kim thay đổi quán tính lớn kim khung dây nên kim không theo kịp đổi chiều nhanh dòng điện kim đứng n Với dịng điện xoay chiều, ta khơng cần quan tâm tác dụng tức thời thời điểm mà quan tâm tác dụng dòng điện xoay chiều thời gian dài Mặt khác, tác dụng nhiệt dịng điện tỉ lệ với bình phương cường độ dịng điện, khơng phụ thuộc chiều dịng điện; so sánh dịng điện xoay chiều với dịng điện khơng đổi gây tác dụng nhiệt tương đương Trang - 7- https://www.facebook.com/tranphong.physicists Đó lý để đưa khái niệm cường độ hiệu dụng dịng điện xoay chiều CƠNG SUẤT 2.1 CÔNG SUẤT CỦA DÕNG ĐIỆN XOAY CHIỀU Đặt hiệu điện xoay chiều đầu đoạn mạch Dùng vôn kế, ampe kế, watt kế để đo hiệu điện hiệu dụng U đầu đoạn mạch; cường độ hiệu dụng I dòng điện qua mạch; công suất tiêu thụ P đoạn mạch thấy: - Nếu đoạn mạch có điện trở thì: P = UI - Nếu đoạn mạch có thêm cuộn cảm hay tụ điện hay hai thì: P < UI - Các kết đo cho ta: P = UI với K - Thực nghiệm cho thấy hệ số K góc lệch pha (của u i) có mối liên hệ: k = cos R Vậy: P = UIcos với cos: gọi hệ số công suất cos = Z Ta xét trường hợp riêng: - Với mạch có R: cos = P = UI - Với mạch có C: cos = 0 P = - Với mạch có L: cos = P = - Với mạch RLC mắc nối tiếp điều kiện có cộng hưởng: ZL = ZC cos = P = UI Ý NGHĨA CỦA HỆ SỐ CƠNG SUẤT Khi U I có giá trị định từ P = UIcos, ta thấy P lớn cos lớn - cos = = 0: trường hợp đoạn mạch có R hay đoạn mạch có RLC mắc nối tiếp điều kiện cộng hưởng Khi cơng suất tiêu thụ đoạn mạch lớn UI - cos = = /2: trường hợp đoạn mạch có C hay L, hay có L, C Khi có cơng suất tiêu thụ đoạn mạch nhỏ không Lúc nguồn điện cung cấp cho đoạn mạch công suất lớn tức U I đoạn mạch lớn, đoạn mạch không tiêu thụ phần cơng suất đó, có nghĩa dịng điện khơng có hiệu có ích có phần nhỏ cơng suất bị hao phí vơ ích đường dây điện truyền tải - < cos < tức -/2 < < hay < < /2: trường hợp thường gặp thực tế Khi cơng suất tiêu thụ đoạn mạch P = UIcos nhỏ công suất P0 = UI cung cấp cho đoạn mạch LÝ DO TĂNG cos Muốn tăng hiệu việc sử dụng điện năng, ta phải tìm cách nâng cao trị số hệ số cơng suất cos để đoạn mạch sử dụng phần lớn công suất nguồn cung cấp Công suất tiêu thụ P = UIcos gồm cơng suất hữu ích (cơ năng, hố năng,…) phần cơng suất hao phí dạng nhiệt (trừ trường hợp máy thu toả nhiệt bếp diện, bàn là…) Phần công suất hữu ích hiệu điện U mạch nhu cầu tiêu dùng nên chúng không đổi P Vậycường độ dòng điện I = phụ thuộc cos Ucos Nếu cos lớn I nhỏ phần hao phí dạng nhiệt nhỏ, cos nhỏ I lớn phần hao phí dạng nhiệt lớn làm hỏng dụng cụ điện Chính chế tạo dụng cụ tiêu thụ điện nhjư quạt, tủ lạnh, động cơ, … người ta cố gắng tăng hệ số công suất (trong thực tế cos > 0,85) MÁY ĐIỆN MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU PHA a Nguyên tắc hoạt động Máy phát điện xoay chiều kiểu cảm ứng hoạt động dựa vào tượng cảm ứng điện từ Cho khung dây kim loại có N vịng dây có diện tích S quay với vận tốc góc khơng đổi trường B cho trục quay khung dây vuông góc đường cảm ứng từ trường Khi từ thơng qua khung dây dao động điều hồ làm phát sinh khung dây suất điện động xoay chiều Trang - 8- https://www.facebook.com/tranphong.physicists Suất điện động khung dây nhỏ Để có suất điện động đủ lớn dùng công nghiệp đời sống, người ta bố trí máy phát điện nhiều cuộn dây dẫn, cuộn gồm nhiều vòng dây nhiều nam châm điện tạo thành nhiều cặp cực N – S khác Các cuộn dây máy phát điện mắc nối tiếp hai đầu nối với mạch tiêu thụ cấu riêng gọi góp b Cấu tạo - Bộ góp hệ thống vành khuyên – chổi quét: hai vành khuyên đặt đồng trục với khung dây quay với khung dây Nối đầu dây A với vành khuyên đầu dây B với vành khuyên Hai chổi quét a, b cố định tì lên vành khuyên nối với mạch Khi khung dây quay, hai vành khuyên trược hai chổi quét dòng điện từ khung dây chuyền qua vành khuyên, chổi quét mạch - Phần cảm tạo từ trường: máy phát điện nhỏ, phần cảm nam châm vĩnh cữu; máy phát điện lớn, phần cảm nam châm điện - Phần ứng tạo dòng điện - Các cuộn dây phần cảm phần ứng quấn lõi làm thép Silic để tăng cường từ thơng qua cuộn dây Để tránh dịng Foucault lõi ghép nhiều thép mỏng cách điện với - Phần cảm phần ứng phận đứng yên hay phận chuyển động máy Bộ phận đứng yên gọi stato, phận chuyển động gọi rôto - Gọi p số cặp cực phần cảm quay với vận tốc quay n (vịng/s) tần số dịng điện phát là: f = np c Biểu thức suất điện động - Lúc t = giả sử pháp tuyến n khung dây trùng với từ trường B - Lúc t ≠ n quay với góc t từ thơng biến đổi qua khung dây là: = NBScost - Theo định luật cảm ứng điện từ khung xuất suất điện động cảm ứng tức thời: e = - ’ = NBSsint đặt E0 = NBS e = E0sint - Khi hai đầu A, B khung xuất hiệu điện tức thời: u = e = U 0sint CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU PHA a Định nghĩa Dòng điện xoay chiều ba pha hệ thống gồm ba dòng điện xoay chiều pha, dòng điện tạo suất điện động có biên độ, tần số lệch pha góc 2/3 rad hay 1200 tức lệch thời gian 1/3 chu kỳ b Cấu tạo: gồm phần - Phần cảm (Roto) nam châm điện - Phần ứng (Stato) gồm cuộn dây giống đặt lệch 1200 vòng tròn c Hoạt động - Khi Roto quay, vào lúc cực N đối diện với cuộn thí từ thơng qua cuộn cực đại Roto quay thêm 1200 hay tính thời gian T/3 từ thơng qua cuộn cực đại sau thời gian 1/3 từ thơng qua cuộn cực đại Như từ thông qua cuộn dây lệch 1/3 chu kỳ thời gian hay lệch 1200 pha Do suất điện động cuộn dây lệch 1200 Nếu nối đầu dây cuộn với mạch giống dịng điện mạch lệch pha 120 0: 2 2 i1 = I0sint; i2 = I0sin(t - ); i3 = I0sin(t + ) 3 d So sánh máy phát pha pha: Giống hoạt động dựa nguyên tắc cảm ứng điện từ chuyển hóa thành điện máy điện phát pha máy phát điện pha - Phần cảm thường nam châm vĩnh cửu - Phần cảm thường nam châm điện - Phần ứng gồm nhiều cuộn dây mắc nối tiếp nhằm - Phần ứng gồm cuộn dây độc, lập đặt lệch tăng suất điện động cho máy giảm kích thức máy 1200 - Cơng suất nhỏ, thường dùng mức độ gia đình - Cơng suất lớn, thường dùng công nghiệp e Lý sử dụng rộng rãi dòng điện xoay chiều - Đối với ứng dụng thực tiễn thắp sáng, đun nấu, chạy máy quạt, máy cơng cụ… dịng điện xoay chiều cho kết tốt dòng điện khơng đổi - Dịng điện xoay chiều dễ sản xuat (máy phát điện xoay chiều có cấu tạo đơn giản máy phát điện Trang - 9- https://www.facebook.com/tranphong.physicists chiều) - Dịng điện xoay chiều tải xa với hao phí chi phí nhỏ việc phân phối điện thuận tiện nhờ máy biến - Khi cần có dịng điện chiều, người ta chỉnh lưu dịng điện xoay chiều để tạo dòng điện chiều - Dòng điện xoay chiều dễ tăng hay giảm hiệu điện nhờ máy biến so với dòng điện chiều - Dịng điện xoay chiều cung cấp cơng suất lớn - Đối với dịng điện xoay chiều pha cịn có thêm ưu điểm: + Có cách mắc dây tiết kiệm: hình sao, tam giác + Tạo từ trường quay để vận động động khơng đồng pha ĐỘNG CƠ KHƠNG ĐỒNG BỘ BA PHA 3.1 NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG Biến điện thành sở tượng cảm ứng điện từ sử dụng từ trường từ trường quay * Thí nghiệm: Quay nam châm chữ U với vận tốc góc quanh trục x’x từ trường B hai nhánh quay với vận tốc góc Khi khung dây đặt hai nhánh có trục quay x’x quay nhanh dần chiều quay nam châm đạt tới vận tốc 0 < giữ ngun vận tốc Ta nói khung dây quay khơng đồng với từ trường quay * Giải thích Khi nam châm bắt đầu quay (từ trường quay) từ thơng qua khung biến thiên làm xuất dịng điện cảm ứng Theo định luật Lenz, dòng điện chống lại biến thiên từ thơng sinh nó, nghĩa chống lại chuyển động tương đối nam châm khung dây, lực điện từ tác dụng lên khung dây làm khung quay chiều với nam châm Nếu khung dây đạt tới vận tốc từ thơng qua khơng biến thiên nữa, dòng điện cảm ứng đi, lực từ đi, khung dây quay chậm lại nên thực tế khung dây đạt tới vận tốc góc ổn định 0 < Ta nói khung dây quay khơng đồng với nam châm Động hoạt động theo nguyên tắc gọi động không đồng 3.2 TỪ TRƢỜNG QUAY CỦA DÕNG ĐIỆN PHA Cho dòng điện xoay chiều pha vào cuộn dây dẫn giống đặt lệch 1200 vòng tròn Giả sử thời điểm t = T/4 từ trường cuộn dây có giá trị cực đại dương B01 hướng từ cuộn dây Khi đó, từ trường cuộn dây có giá trị âm B2 = B3 = - B01 Vậy: Từ trường tổng hợp B cuộn dây có hướng trùng với từ trường B tức hướng từ cuộn dây - Lý luận tương tự, ta thấy sau1/3 chu kỳ B hướng từ cuộn dây sau 1/3 chu kỳ B hướng từ cuộn dây - Gọi B0 từ trường cực đại cuộn, từ trường tổng hợp O có độ lớn khơng đổi B = B0 từ trường tổng hợp B cuộn dây quay quanh tâm O với tần số tần số góc dịng điện pha Tóm lại: Từ trƣờng quay động ba pha có đặc điểm: - Từ trường cuộn dây có phương khơng đổi (dọc theo trục cuộn dây) có độ lớn biến thiên điều hịa với tần số tần số dòng điện - Từ trường tổng hợp cuộn dây tâm động có độ lớn khơng đổi B = B0 có phương quay với tốc độ quay tần số góc dịng xoay chiều 3.3 CẤU TẠO CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA * Gồm hai phận chính: - Stato gồm cuộn dây giống nhua quấn lõi sắt lệch 1200 vòng tròn để tạo từ trường Trang - 10- https://www.facebook.com/tranphong.physicists electron mặt kim loại bị bật Đó tượng quang điện Các electron bật gọi electron quang điện b Thí nghiệm Hecxơ (Hertz) Chiếu ánh sáng hồ quang điện phát vào kẽm (hoặc đồng nhơm) tích điện âm gắn điện nghiệm Hecxơ nhận thấy hai điện nghiệm cụp lại Chứng tỏ kẽm (hoặc đồng, nhơm…) điện tích âm Chắn tia tử ngoại từ hồ quang điện đến kẽm thuỷ tinh ban đầu kẽm tích điện dương, tượng khơng xảy Ví dụ: Khi chiếu chùm ánh sáng thích hợp (có bước sóng ngắn) vào mặt kim loại electron mặt kim loại bị bật Nếu Zn tích điện dương thí nghiệm cho thấy hai điện nghiệm không bị cụp lại, tượng quang điện xảy Đó tác dụng tia tử ngoại, electron bị bật ra, chúng bị hút trở lại nên điện tích Zn khơng thay đổi Thí nghiệm với tế bào quang điện a Mơ tả thí nghiệm Tế bào quang điện bình chân khơng nhỏ, có điện cực: anơt A catơt C Anơt vịng dây kim loại Catơt có dạng chõm cầu làm kim loại (mà ta cần C nghiên cứu) phủ thành bình, có chừa lỗ nhỏ cho ánh sáng lọt qua - Ánh sáng từ hồ quang chiếu qua kinh lọc F để lọc lấy phần đơn sắc định F G chiếu vào catôt C - Hiệu điện UAC A C thiết lập nhờ nguồn E đo vôn kế V Độ lớn U AC thay đổi nhờ thay đổi chốt cắm P; G miliampe kế nhạy P dùng để đo cường độ dịng điện chạy qua tế bào quang điện b Thí nghiệm kết thí nghiệm * Dịng quang điện: Khi chiếu vào catot ánh sáng có bước sóng ngắn, mạch điện xuất dòng điện gọi dòng quang điện Dòng quang điện có chiều từ A sang C dịng electron quang điện bay từ C sang A tác dụng điện trường A C * Về bƣớc sóng ánh sáng: Đối với kim loại dùng làm catot, ánh sáng kích thích phải có bước sóng nhỏ giới hạn 0 gây tượng quang điện (Nếu ánh sáng kích thích có bước sóng lớn dù chùm sáng mạnh không gây tượng quang điện) * Đƣờng đặc trƣng vơn – ampe: Kết thí nghiệm cho thấy cường độ dòng quang điện I phụ thuộc vào hiệu điện UAC A C theo đường biểu diễn hình vẽ Đường gọi đường đặc trưng Vôn – ampe tế bào quang điện Ta thấy đường đặc trưng vôn – ampe có đặc điểm: - Lúc UAC > 0: bắt đầu tăng AC tới giá trị I đạt tới giá trị bão hồ Ibh, sau tiếp tục tăng UAC I khơng tăng - Lúc UAC < 0: dịng quang điện I khơng triệt tiêu Phải đặt A C hiệu điện âm U h I triệt tiêu hoàn toàn Uh gọi hiệu điện hãm * Về độ lớn Ibh: Cường độ dòng điện quang điện bão hoà tỷ lệ thuận với cường độ chùm sáng kích thích * Về độ lớn Uh: Thí nghiệm cho thấy giá trị hiệu điện hãm U h ứng với kim loại dùng làm catot hồn tồn khơng phụ thuộc vào cường độ chùm sáng kích thích mà phụ thuộc vào bước sóng chùm sáng kích thích Câu 11: Dịng quang điện gì? Nêu đặc điểm đường đặc trưng Vôn – ampe tế bào quang điện Vẽ sơ đồ thí nghiệm để thu đường đặc trưng Phát biểu định luật quang điện Tại khơng giải thích định luật quang điện thuyết sóng ánh sáng Dịng quang điện: Là dịng chuyển dời có hướng electron bật khỏi catot kim loại catot chiếu ánh sáng thích hợp Đặc điểm đƣờng đặc trƣng Vơn – ampe tế bào quang điện Dòng quang điện I phụ thuộc vào hiệu điện U A C tế Trang - 23- https://www.facebook.com/tranphong.physicists bào quang điện theo đường cong hình vẽ - Với U > 0: Lúc đầu I tăng theo U, U tăng đến trị số (U = U 0) giữ cường độ chùm sáng kích thích khơng đổi I khơng tăng nữa, lúc dịng quang điện bão hồ (I = I bh) - Với U < 0: Điện trường A C trường cản electron, dịng quang điện khơng triệt tiêu không triệt tiêu mà giảm dần hiệu điện trường cản tăng dần Khi hiệu điện đạt đến trị số Uh (hiệu điện hãm) dịng điện triệt tiêu Phát biểu định luật quang điện a Định luật quang điện thứ nhất: Đối với kim loại dùng làm catot có bước sóng giới hạn 0 định gọi giới hạn quang điện Hiện tượng quang điện xảy bước sóng ánh sáng kích thích nhỏ giới hạn quang điện ( En) ngun tử phát phơtơn có: =hf=Em- En Với f tần số sóng ánh sáng ứng với phơtơn Ngược lại, ngun tử trạng thái có lượng E n thấp mà hấp thụ phơtơn có lượng hf hiệu E m – E n chuyển lên trạng thái có mức lượng cao Em Hệ quả: Trang - 26- https://www.facebook.com/tranphong.physicists - Trong trạng thái dừng nguyên tử, electron chuyển động xung quanh hạt nhân theo quỹ đạo có bán kính hồn tồn xác định gọi quỹ đạo dừng - Như vậy, quỹ đạo electron ứng với mức lượng nguyên tử Giải thích tạo thành quang phổ vạch nguyên tử hidro * Đặc điểm: quang phổ vạch phát xạ nguyên tử hidro vạch xếp dãy: - Dãy Lyman nằm vùng tử ngoại - Dãy Banme có phần nằm vùng tử ngoại phần vùng ánh sáng nhìn thấy, phần có vạch: Vạch đỏ H (= 0,6563m), vạch lam H(= 0,4861m), vạch chàm H ( = 0,4340m) vạch tím H(= 0,4102m) - Dãy Pasen nằm vùng hồng ngoại *Giải thích: Ngun tử hidro có electron quay xung quanh hạt nhân Ở trạng thái bình thường (trạng thái bản), nguyên tử hydro có lượng thấp nhất, electron chuyển động quỹ đạo K (gần hạt nhân nhất) Khi nguyên tử nhận lượng kích thích (đốt nóng chiếu sáng), electron chuyển lên quỹ đạo có mức lượng cao hơn: L, M, N, O, P… Lúc ngun tử trạng thái kích thích, trạng thái khơng bền vững (thời gian tồn khoảng 10-8s) nên sau electron chuyển quỹ đạo có mức lượng thấp Mỗi lần electron chuyển từ quỹ đạo có mức lượng cao xuống quỹ đạo có mức lượng thấp hơn, theo tiêu đề 2, nguyên tử phát phơtơn có lượng: hf = E cao - Ethấphay hc/ =Ecao- Ethấp Lúc nguyên tử phát sóng ánh sáng đơn sắc có bước sóng xác định ứng với vạch màu xác định quang phổ Do đó, quang phổ hydro quang phổ vạch *Sự tạo thành dãy vạch - Dãy Laiman tạo thành electron chuyển từ quỹ đạo bên quỹ đạo K - Dãy Banme tạo thành electron chuyển từ quỹ đạo bên ngồi quỹ đạo L, đó: + Vạch đỏ H ứng với chuyển electron từ: M L + Vạch lam H ứng với chuyển electron từ: N L + Vạch chàm H ứng với chuyển electron từ: O L + Vạch tím H ứng với chuyển electron từ: P L - Dãy Pasen tạo thành electron chuyển từ quỹ đạo bên quỹ đạo M Câu 16: Hiện tượng phóng xạ gì? Đặc điểm tượng phóng xạ, định luật phóng xạ Trình bày chất tính chất loại tia phóng xạ Hiện tƣợng phóng xạ a Thế tƣợng phóng xạ? Phóng xạ tượng hạt nhân nguyên tử tự động phóng xạ biến đổi thành hạt nhân khác Những xạ gọi tia phóng xạ, khơng nhìn thấy được, phát chúng có khả làm đen kính ảnh, ion hố chất, lệch điện trường, từ trường… b Đặc điểm tƣợng phóng xạ Hiện tượng phóng xạ hồn tồn ngun nhân bên hạt nhân gây ra, tuyệt đối không phụ thuộc vào tác động bên Dù nguyên tử phóng xạ có nằm hợp chất khác nhau, dù chất phóng xạ chịu áp suất hay nhiệt độ khác nhau… tác động khơng gây ảnh hưởng đến q trình phóng xạ hạt nhân nguyên tử c Định luật phóng xạ Sự phóng xạ chất hồn tồn ngun nhân bên chi phối tuân theo định luật sau, gọi định luật phóng xạ: “Mỗi chất phóng xạ đặc trưng thời gian T gọi chu kỳ bán rã Cứ sau chu kỳ 1/2 số nguyên tử chất đổi thành chất khác” Gọi N0 m0 số nguyên tử khối lượng ban đầu khối chất phóng xạ; N m N số nguyên tử khối lượng cịn lại thời điểm t, ta có: N N e t k0 m m m0 e t k0 ln2 Trong k số chu kỳ bán rã khoảng thời gian t; số phóng xạ: = T d Độ phóng xạ Trang - 27- https://www.facebook.com/tranphong.physicists Độ phóng xạ H lượng chất phóng xạ đaiï lượng đặc trưng cho tính phóng xạ mạnh hay yếu, đo số phân rã giây Đơn vị đo Becoren (Bq) (Ci) Bq phân rã /giây Ci= 3,7.1010 Bq Độ phóng xạ H giảm theo thời gian với quy luật: H= N = N0e-t = H0e-t Trong H0=N0là độ phóng xạ ban đầu Bản chất tính chất loại tia phóng xạ Cho tia phóng qua điện trường hai tụ điện, ta xác định chất tia phóng xạ Chúng gồm loại tia: a Tia alpha () Ký hiệu , thực chất chùm hạt nhân hêli 24 He , gọi hạt , có tính chất: - Bị lệch âm tụ điện (do mang điện tích +2e) - Được phóng với vận tốc khoảng 107 m/s - Có khả ion hố chất khí - Khả đâm xun yếu, khơng khí tối đa khoảng 8cm b Tia bêta () Gồm loại: loại lệch dương tụ điện, ký hiệu -, thực chất dòng electron loại lệch âm tụ điện, ký hiệu + (loại thấy hơn), thực chất chùm hạt có khối lượng electron mang điện tích +e gọi electron dương hay pozitron - Các hạt phóng với vận tốc gần vận tốc ánh sáng - Có khả ion hố chất khí yếu tia - Có khả đâm xuyên mạnh tia , hàng trăm mét khơng khí c Tia gamma () Ký hiệu , có chất điện từ tia Rơnghen, có bước sóng ngắn nhiều Đây chùm phơtơn lượng cao - Không bị lệch điện trường, từ trường - Có tính chất tia Rơnghen - Đặc biệt có khả đâm xuyên lớn, qua lớp chì dày hàng chục cm nguy hiểm cho người Câu 17: Phản ứng hạt nhân gì? Sự phóng xạ có phải phản ứng hạt nhân không? Tại sao? Phát biểu định luật bảo tồn điện tích định luật bảo tồn số khối phản ứng hạt nhân Vận dụng chúng để lập quy tắc dịch chuyển tượng phóng xạ Phản ứng hạt nhân a Định nghĩa: Phản ứng hạt nhân tương tác hai hạt dẫn đến biến đổi chúng thành hạt khác, theo sơ đồ: a + b c + d - Số hạt nhân trước sau phản ứng nhiều - Các hạt vế trái vế phải hạt sơ cấp electron ( 10 e e1 ) pôzitron ( 10 e e1 ), prôtôn ( 11 H p), nơtrôn ( 01 n n), phơtơn ()… b Sự phóng xạ có phải phản ứng hạt nhân khơng? Phóng xạ q trình làm biến đổi hạt nhân nguyên tử thành hạt nhân nguyên tử khác, phóng xạ trường hợp riêng phản ứng hạt nhân So với phản ứng hạt nhân đầy đủ trình phóng xạ, vế trái có hạt nhân, gọi hạt nhân mẹ: a b+c Nếu b hạt nhân gọi hạt nhân con; c hạt Định luật bảo toàn a Các định luật bảo toàn phản ứng hạt nhân - Bảo tồn số nuclơn (số khối A): Tổng số nucleôn hạt trước phản ứng sau phản ứng nhau: Aa+ Ab =Ac + Ad - Bảo toàn điện tích (nguyên tử số Z): Tổng điện tích hạt trước sau phản ứng nhau: Za+ Zb =Zc+ Zd - Bảo toàn lượng bảo toàn động lượng: “Trong phản ứng hạt nhân, lượng động lượng bảo toàn” * Chú ý: Khơng có định luật bào tồn khối lượng hệ Trang - 28- https://www.facebook.com/tranphong.physicists b Vận dụng định luật bảo toàn để lập quy tắc dịch chuyển tƣợng phóng xạ Áp dụng định luật bảo tồn số nucln bảo tồn điện tích vào q trình phóng xạ, ta thu quy tắc dịch chuyển sau: * Phóng xạ : ZA X 24He ZA42Y So với hạt nhân mẹ, hạt nhân vị trí lùi bảng tuần hồn có số khối nhỏ đơn vị (“lùi” đầu bảng, “tiến” cuối bảng) 222 Ví dụ: 226 88 Ra 2 He 86 Rn * Phóng xạ - : ZA X 10 e Z A1Y So với hạt nhân mẹ, hạt nhân vị trí tiến có số khối 210 Ví dụ: 210 83 Bi 1 e 84 Po v hạt nơtri nô, không mang điện, có số khối A = 0, chuyển động với vận tốc ánh sáng Thực chất phóng xạ - hạt nhân, nơtrôn biến thành prôtôn, electron nơtrinô n p + e + * Phóng xạ + : ZA X 10 e Z A1Y So với hạt nhân mẹ, hạt nhân vị trí lùi có số khối Thực chất phóng xạ + hạt nhân, prôtôn biến thành nơtrôn, pôzitrôn nơtrinô: p n + e+ + * Phóng xạ : Phóng xạ phơtơn có lượng: hf=E2 - E1 (E2 > E1) Do có Z = A = nên phóng xạ khơng có biến đổi hạt nhân ngun tố thành hạt nhân nguyên tố kia, có giảm lượng hạt nhân lượng hf Tuy nhiên, xạ không phát độc lập mà xạ kèm theo xạ xạ Câu 18: Phát biểu định luật bảo toàn phản ứng hạt nhân Tại phản ứng hạt nhân khơng có bảo tồn khối lượng, có bảo tồn số khối Thế đơn vị khối lượng nguyên tử u So sánh đơn vị với đơn vị kg đơn vị MeV/c2 Việc tính khối lượng nguyên tử theo đơn vị u cho ta biết điều gì? Các định luật bảo tồn phản ứng hạt nhân Xem phần 2a câu 17 Giải thích phản ứng hạt nhân khơng có bảo toàn khối lƣợng a Độ hụt khối Z prôtôn N nơtrôn chưa liên kết đứng yên có tổng khối lượng là: m0= Zmp+ Nmn Khi chúng liên kết với thành hạt nhân khối lượng m m < m0 Hiệu m = m0- m, gọi độ hụt khối b Năng lƣợng liên kết Theo thuyết tương đối, tổng lượng nghỉ nuclôn lúc riêng rẽ E = m0c2 Hạt nhân tạo thành có lượng nghỉ E = mc2 Vì m < m0 nên E < E0 Nghĩa là, nuclôn riêng rẽ liên kết lại thành hạt nhân có lượng E = E0 - E = (m0 - m)c2 toả ra: Ngược lại, muốn phá hạt nhân có khối lượng m thành nuclơn có tổng khối lượng m0 > m ta phải tốn lượng E= (m0 - m)c2 để thắng lực hạt nhân E lớn nuclôn liên kết mạnh, tốn nhiều lượng để phá liên kết, nên E gọi lượng liên kết Vậy hạt nhân có độ hụt khối lớn, tức lượng lien kết lớn, bền vững c Giải thích khơng có bảo toàn khối lƣợng Các quan sát thực nghiệm cho biết, độ bền vững hạt nhân không giống nhau, nghĩa là: Tổng độ hụt khối hạt nhân sau phản ứng nhỏ (hoặc lớn) tổng độ hụt khối hạt nhân trước phản ứng Khi tổng khoiá lượng hạt nhân sau phản ứng phải lớn (hoặc nhỏ) tổng khối lượng hạt nhân trước phản ứng Như khối lượng khơng bảo tồn, số nuclơn bảo toàn Đơn vị khối lƣợng nguyên tử a Thế đơn vị khối lƣợng nguyên tử Đơn vị khối lượng nguyên tử (kí hiệu u) 1/12 khối lượng nguyên tử đồng vị phổ biến 126C , đơi đơn vị cịn gọi đơn vị cacbon b So sánh đơn vị u với đơn vị kg Vì mol cacbon có khối lượng 12g chứa N A nguyên tử (NA = 6,02.1023 mol-1 số Avôgadrô) nên khối Trang - 29- https://www.facebook.com/tranphong.physicists 0,12 0,12 0,12 (kg) Do ta có: u 1,66055.10 27 kg 23 12 N A 12 6,02.10 NA c So sánh đơn vị u với đơn vị McV/c E( J ) - Do có hệ thức: E = mc2 nên có: m(kg) c2 - Vì: 1MeV = 106 eV =106.1,6022.10-19 J= 1,6022.10-13 J c = 2,99792.108 m/s MeV 1,66022.10 13 J 1,7827.10 30 kg nên: c (2,99792.108 m / s) suy ra: kg= 0,561.10-30 MeV/c2 Vậy: u= 1,66055.10-27 931 MeV/c2 - So sánh khối lượng proton, notron với u, ta thấy proton notron có khối lượng xấp xĩ 1u, u khối lượng electron , nên việc tính khối lượng nguyên tử theo đơn vị u cho ta biết trị 1800 số gần số khối A, tức biết số nuclon hạt nhân ngun tử Câu 19: Trình bày vấn đề sau phản ứng hạt nhân: - Định nghĩa - Các định luật bảo toàn 27 - Áp dụng định luật bảo toàn để viết phản ứng xảy bắn pha hạt nhân 13 Al hạt Biết số hai hạt nhân sinh sau phản ứng hạt nơtrơn cịn hạt thứ hai có khả phát tia + lượng nguyên tử đồng vị 126C Định nghĩa: Phản ứng hạt nhân tương tác hai hạt dẫn đến biến đổi chúng thành hạt khác, theo sơ đồ: A + B C + D Trong đó: A B hạt nhân tương tác với C D hạt nhân mơi tạo thành Trong số hạt A, B, C, D có hạt hạt sơ cấp: electron ( 10 e e1 ) pôzitron ( 10 e e1 ), prôtôn ( 11 H p), nơtrôn ( 01 n n), phôtôn ()… - Số hạt nhân trước sau phản ứng có nhiều - Phóng xạ trường hợp riêng phản ứng hạt nhân, vế trái có hạt nhân gọi hạt nhân mẹ Các định luật bảo toàn phản ứng hạt nhân: (Xem phần 2a câu 17.) Các phản ứng hạt nhân bắn phá Al hạt Đó phản ứng nhân tạo hai ông bà Joliot – Curi dùng hạt bắn phá vào nhôm (năm 1934) 27 30 He13 Al 15 P n Hạt nhân phốtpho 30 15 P sinh không bền vững, phóng xạ + để trở thành silic: 30 15 30 P14 Si 10e 30 P P đồng vị phóng xạ nhân tạo phốtpho khơng có tự nhiên Câu 20: Hãy trình bày về: Cấu tạo hạt nhân nguyên tử Đồng vị Lực hạt nhân Độ hụt khối lượng liên kết – lượng liên kết riêng Cấu tạo hạt nhân ngun tử a Nuclơn: Tuy hạt nhân có kích thước nhỏ (10-4 - 10-5 m) thực nghiệm chứng tỏ hạt nhân cấu tạo từ hạt nhỏ gọi nuclơn Có loại nuclơn: - Proton (kí hiệu p) mang điện tích +e, có khối lượng mp = 1,007276u - Nơtrơn (kí hiệu n) khơng mang điện, có khối lượng mn = 1,008665u b Số thứ tự khối lƣợng số Hạt nhân nguyên tử nguyên tố thứ Z bảng tuần hồn (Z số thứ tự) có Z prơtơn N nơtrơn Do số nuclơn hạt nhân A = Z + N, A gọi khối lượng số (hoặc số khối) Thí dụ: - Ngun tử natri có số thứ tự Z = 11, hạt nhân chứa 11 prôtôn 12 nơtrôn, số khối A = 11 + 12 = 23 Kí 23 Na hiệu: 11 - Nguyên tử hidro ứng với Z = có electron vỏ ngồi, hạt nhân có prơtơn khơng có nơtrơn, 30 15 Trang - 30- https://www.facebook.com/tranphong.physicists số khối A = - Nguyên tử cacbon (than) ứng với Z = có electron vỏ ngồi, hạt nhân chứa prơtơn nơtrôn, ố khối: A = + = 12 c Kí hiệu: Một nguyên tử hạt nhân kí hiệu cách ghi bên cạnh kí hiệu hố học: ngun 23 tử số (ở phía dưới) số khối (ở phía trên) Chẳng hạn, nguyên tử nêu có kí hiệu là: 11H ; 126C; 11 Na 12 23 12 23 Vì kí hiệu hố học xác định ngun tử số nên có cần ghi: H, C, Na C , Na … Đồng vị: Các hạt nhân có số prơtơn Z, dù có khác khối lượng số (d số nơtrơn N khác nhau) hạt nhân có số electron quay xung quanh, khiến ngun tử chúng có tính chất hố học Vì vậy, ngun tử xếp vị trí (đồng vị) bảng tuần hoàn gọi đồng vị nguyên tố có số thứ tự Z Hầu hết nguyên tố bảng tuần hồn có vài đồng vị trở lên Ví dụ: Hidro có đồng vị: hidro thường 1H, hidro nặng hay đơtêri (2H D), hidro siêu nặng hay triti ( 3H T) - Cacbon có đồng vị: 11C, 12C, 13C, 14C Trong đồng vị 12C 14C bền vững Trong cacbon thiên nhiên , đồng vị 12C chiếm tỉ lệ 99% Lực hạt nhân: Mặc dù hạt nhân nguyên tử cấu tạo từ hạt mang điện dấu không mang điện, hạt nhân lại bền vững Chứng tỏ, lực liên kết nuclôn phải loại lực khác chất so với trọng lực, lực điện lực từ, đồng thời phải mạnh so với lực Nó gọi lực hạt nhân Lực hạt nhân mạnh khoảng cách hai nuclơn nhỏ kích thước hạt nhân, nghĩa hạt nhân có bán kính tác dụng khoảng 10 -13 m Độ hụt khối lƣợng liên kết - Năng lƣợng liên kết riêng: Trong lĩnh vực hạt nhân có đặc biệt sau đây: Z prôtôn N nơtrôn tồn riêng rẽ, có khối lượng tổng cộng m0 = Zmp + Nmn chúng liên kết lại thành hạt nhân có khối lượng m m < m0 Hiệu m = m0 - m gọi độ hụt khối hạt nhân Theo hệ thức Anhxtanh lượng nghỉ hạt nhân E = mc phải nhỏ lượng nuclôn tồn riêng rẽ E = m0c2 Do nuclơn liên kết lại thành hạt nhân có lượng E = E0 – E = (m0 – m)c2 = mc2 toả Năng lượng E = m.c2 gọi lượng liên kết ứng với hạt nhân Ngược lại, muốn phá vỡ hạt nhân thành nuclôn riêng rẽ phải hồn lại độ hụt khối m đó, tức phải tốn lượng E để thắng lực hạt nhân Hạt nhân bền vững E phải lớn, độ hụt khối m lớn E * Năng lƣợng liên kết riêng: Là lượng liên kết nuclon E0 = Hạt nhân X bền vững A hạt nhân Y lượng liên kết riêng hạt nhân X lớn lượng liên kết riêng hạt nhân Y Câu 21: Thế đồng vị? Phân biệt đồng vị phóng xạ đồng vị bền Ứng dụng đồng vị phóng xạ Định luật phóng xạ có ý nghĩa ứng dụng đồng vị phóng xạ Đồng vị * Đồng vị: Xem phần câu 20 * Đồng vị phóng xạ đồng vị mà hạt nhân phóng tia phóng xạ biến đổi thành hạt nhân nguyên tố khác Ví dụ: Đồng vị urani 238 92U phóng tia để biến thành hạt nhân nguyên tố Thori: U 24He 234 90Th 238 92 Đồng vị cacbon 146C phóng tia - để biến thành hạt nhân nguyên tố Nitơ: 146C 10 e147N Đồng vị cacbon 116C phóng tia + để biến thành hạt nhân nguyên tố Bo: 116C 10 e115B * Đồng vị bền đồng vị mà hạt nhân khơng có biến đổi tự phát suốt thời gian tồn Ứng dụng đồng vị phóng xạ a Các đồng vị phóng xạ Các đồng vị phóng xạ (tự nhiên nhân tạo) có nhiều ứng dụng khoa học đời sống 60 Co có khả đâm xuyên lớn nên dùng để - Tia phóng từ cơban 27 + Tìm khuyết tật chi tiết máy + Diệt khuẩn để bảo quản nông sản, thực phẩm + Chữa bệnh ung thư 32 P dùng làm ngun tố phóng xạ đánh dấu nơng - Nhờ phát tia - nên đồng vị phóng xạ 15 Trang - 31- https://www.facebook.com/tranphong.physicists nghiệp - Đồng vị cacbon 146C : phóng - ứng dụng để xác định tuổi vật cổ b Ý nghĩa định luật phóng xạ ứng dụng đồng vị phóng xa Định luật phóng xạ sở phép xác định tuổi vật cổ dựa vào chu kỳ bán rã cacbon 14 C14 chất phóng xạ - tạo khí thâm nhập vào vật Trái Đất Nó có chu kỳ bán rã 5600 năm Sự phân rã cân với tạo nên từ hàng vạn năm mật độ C 14 khí khơng đổi: 1012 ngun tử cacbon có ngun tử C14 Một thực vật cịn sống cịn q trình diệp lục hố cịn giữ tỷ lệ thành phần chứa cacbon Nhưng thực vật chết khơng trao đổi với khơng khí nữa, C14 phân rã mà khơng bù lại nên tỉ lệ giảm: sau 5600 năm có nữa, độ phóng xạ H giảm tương ứng theo cơng thức rút từ định luật 0, 693 T 0, 693 T phóng xạ: H H e N N e Biết H, H0, T N, N0, T ta tính được… thời gian t (tuổi) vật cổ có nguồn gốc sinh vật (trong thành phần có đồng vị cacbon 14) Câu 22: Hãy trình bày: Hệ thức Anhxtanh lượng khối lượng Độ hụt khối lượng liên kết – lượng liên kết riêng Phân biệt phản ứng hạt nhân toả lượng phản ứng hạt nhân thu lượng Hệ thức Anhxtanh lƣợng khối lƣợng a Thuyết tương đối Anhxtanh nêu lên hệ thức quan trọng lượng khối lượng vật: Nếu vật có khối lượng m có lượng E tỉ lệ với m gọi lượng nghỉ E = mc (1) Trong c vận tốc ánh sáng chân không Theo hệ thức (1) gam chất chứa lượng lớn, 25 triệu kWh b Năng lượng nghỉ chuyển đổi thành lượng thông thường (như động năng) ngược lại, khiến lượng nghỉ tăng hay giảm Khi lượng nghỉ tăng hay giảm khối lượng tăng hay giảm theo tỉ lệ hệ thức (1) c Vì lượng nghỉ tăng hay giảm, tức khơng bảo tồn, khối lượng khơng thiết bảo tồn, có lượng tồn phần, bao gồm lượng nghỉ cộng với lượng thơng thường bảo tồn d Từ hệ thức (1) ta suy ra: m = E/c2; nghĩa khối lượng khon g đo kg mà cịn đo theo đơn vị lượng chia cho c2 Ví dụ: - kg = 0,561.1030 MeV/c2 - Khối lượng electron: me = 9,1095.10-31kg = 0,511 MeV/c2 Độ hụt khối lƣợng liên kết Xem phần câu 20 Phân biệt phản ứng hạt nhân toả lƣợng phản ứng hạt nhân thu lƣợng Xét phản ứng hạt nhân: A + B C + D Do độ hụt khối hạt nhân khác nhau, khiến tổng khối lượng M hạt nhân sau phản ứng khác tổng khối lượng Mo hạt nhân trước phản ứng a Nếu M < M0 thì: - Tổng khối lượng giảm nên phản ứng toả lượng E = (M0 - M)c2 dạng động hạt nhân sinh phôtôn tia Vậy: Phản ứng hạt nhân toả lượng, hạt sinh tổng khối lượng bé hạt ban đầu, khiến chúng bền vững b Nếu M > M0thì: Tổng khối lượng tăng nên phản ứng thu lượng Song muốn phản ứng xảy ra, phải cung cấp lượng dạng động hạt A B Năng lượng cung cấp cho phản ứng W bao gồm E = (M - M0)c2 cộng với động Wđ hạt sinh ra: W = E + Wđ Vậy: Phản ứng hạt nhân thu lượng, hạt sinh có tổng khối lượng lớn hạt ban đầu, khiến chúng bền vững Câu 23: Thế là: - Hiện tượng phóng xạ - Hiện tượng phân hạch - So sánh tượng phóng xạ tượng phân hạch - Trình bày định luật phóng xạ độ phóng xạ Trang - 32- https://www.facebook.com/tranphong.physicists Trình bày a Phóng xạ: Là tượng hạt nhân nguyên tử tự động phóng xạ biến đơi thành hạt nhân khác Những xạ gọi tia phóng xạ, khơng nhìn thấy phát chúng chúng có khả làm đen kính ảnh, ion hoá chất, lệch điện trường, từ trường… b Phân hạch: Là tượng hat nhân nặng (như đồng vị tự nhiên 235 92U đồng vị nhân tạo Plutôni 239), hấp thụ nơtrơn chậm vỡ thành hạt nhân có số khối trung bình, đồng thời phóng từ đến nơtrôn toả lượng lớn khoảng 200MeV So sánh tƣợng phóng xạ tƣợng phân hạch a Những điểm giống chủ yếu - Cả hai tượng dẫn đến biến đổi hạt nhân ban đầu thành hạt nhân khác Chúng trường hợp phản ứng hạt nhân - Cả tượng trình kèm theo toả lượng dạng động hạt sinh lượng xạ b Những điểm khác chủ yếu - Hiện tượng phóng xạ khơng chịu tác động yếu tố bên ngoài, tốc độ phân rã chất hoàn toàn nguyên nhân bên định đặc trưng chu kỳ bán rã T, có trị số xác định chất Trong đó, tốc độ q trình phân hạch 235U chẳng hạn phụ thuộc vào khối lượng nơtrôn chậm có khối Urani, tốc độ khống chế - Đối với chất phóng xạ, thành phần tia phóng xạ hồn tồn ổn định, cấu tạo khối lượng mảnh vỡ từ hạt nhân 235U không hồn tồn xác định Câu 24: Hãy trình bày về: - Sự phân hạch - Phản ứng dây chuyền điều kiện để xảy - Nguyên tắc cấu tạo hoạt động nhà máy điện nguyên tử Sự phân hạch Sự phân hạch tượng hạt nhân nặng hấp thụ nơtrôn chậm vỡ thành hạt nhân có số khối trung bình Nơtrơn nơtrơn có động nhỏ cỡ động trung bình chuyển động nhiệt (dưới 0,1eV) Sự phân hạch có đặc điểm quan trọng sau đây: + Phản ứng phân hạch sinh đến nơtrôn + Phản ứng phân hạch tảo lượng lớn khoảng 200MeV 236 A A' Thí dụ: Phản ứng phân hạch Urani 235: 235 92U n 92 U Z X Z ' X 'k.0 n 200MeV đó: X X’ hạt nhân trung bình, có số khối từ 80 đến 160 - Đặc điểm phản ứng phân hạch là: + Phản ứng sinh k (từ đến 3) nơtrôn + Phản ứng toả lượng lớn, khoảng 200MeV - Sự toả lượng phân hạch tổng khối lượng hạt tạo thành nhỏ tổng khối lượng hạt nhân U235 nơtrơn mà hấp thụ: mX + mXk.mn < mU + mn Phản ứng dây chuyền điều kiện để phản ứng xảy - Một phần nơtrơn sinh ra, bị mát nhiều ngun nhân (thốt ngồi, bị hạt nhân hấp thụ…) sau phân hạch lại trung bình s nơtrơn (s > 1) gây s phân hạch mới, sinh s nơtrôn, s3, s4 … nơtrôn Kết số phân hạch xảy liên tiếp tăng lên nhanh Đó phản ứng hạt nhân dây chuyền; s gọi hệ số nhân nơtrơn Hình minh hoạ trường hợp s = - Để xảy phản ứng dây chuyền phải có điều kiện: s + Với s > 1, hệ thống gọi vượt hạn: ta có phản ứng dây chuyền thác lũ, lượng toả lớn, không khống chế (trường hợp sử dụng để chế tạo boom nguyên tử) + Với s = 1, hệ thống gọi tới hạn: phản ứng dây chuyền tiếp diễn không tăng vọt, lượng toả khơng đổi kiểm sốt Đó chế độ làm việc lị phản ứng hạt nhân nhà máy điện nguyên tử + Với s < 1, hệ thống gọi hạn: phản ứng dây chuyền khơng xảy Để có điều kiện s khối lượng khối chất hạt nhân phải đạt tới giá trị tối thiểu gọi khối lượng Trang - 33- https://www.facebook.com/tranphong.physicists tới hạn mh (ví dụ: với U235, khối lượng tới hạn mh = 50kg) Nguyên tắc cấu tạo hoạt động nhà máy điện nguyên tử - Bộ phận nhà máy điện ngun tử lị phản ứng hạt nhân Trong có: A nhiên liệu hạt nhân, thường làm hợp kim chứa Urani làm giàu Các đặt chất làm chậm B nước nặng D2O, than chì berili, có tác dụng làm giảm vận tốc nơtrơn để trở thành nơtrôn chậm, dễ bị urani hấp thụ C điều chỉnh làm chất hấp thụ nơtrôn mà không bị phân hạch Bo, Cd Khi hạ thấp hệ số nhân nơtrơn s giảm; nâng lên s tăng; lị hoạt động chúng tự động giữ độ cao cho s = - Phản ứng phân hạch toả lượng dạng động mạnh hạt nhân hạt khác Động chuyển động thành nhiệt lò nhiệt chất tải nhiệt (thường chất lỏng) mang đến lò sinh D chứa nước Hơi nước từ lò sinh đưa vào tuabin máy phát điện, giống nhà máy nhiệt điện thông thường - Nếu kỹ thuật an toàn bảo đảm tốt, nhà máy điện nguyên tử tiện lợi kích thước nhỏ, tiêu tốn nhiên liệu Do đặt chúng lên máy bay, tàu thuỷ Câu 25: Thế phân hạch? Đặc điểm gì? Cho thí dụ minh hoạ Với điều kiện phản ứng phân hạch dây chuyền xảy ra? Giải thích Phản ứng nhiệt hạch gì? Với điều kiện xảy phản ứng nhiệt hạch? Giải thích So sánh phản ứng phn hạch v nhiệt hạch Nêu lý khiến người ta quan tâm đến lượng nhiệt hạch Sự phân hạch: Xem phần 1, câu 24 Phản ứng nhiệt hạch a Định nghĩa: Phản ứng nhiệt hạch phản ứng kết hợp hai hạt nhân nhẹ thành hạt nhân nặng Ví dụ: 2 1 H 1 H 2 He n 3,25MeV H 13H 24He 01n 17,6MeV - Đặc điểm phản ứng nhiệt hạch: phản ứng toả lượng Tuy phản ứng kết hợp (phản ứng nhiệt hạch) toả lượng phản ứng phân hạch, tính theo khối lượng nhiên liệu phản ứng kết hợp toả lượng nhiều b Điều kiện để xảy phản ứng nhiệt hạch - Các phản ứng kết hợp khó xảy hạt nhân tích điện dương nên đẩy Muốn chúng tiến lại gần kết hợp chúng phải có động lớn để thắng lực đẩy Culơng Muốn có động lớn phải có nhiệt độ cao Chính phản ứng kết hợp xảy nhiệt độ cao nên gọi phản ứng nhiệt hạch Vậy: Nhiệt độ cao (hàng chục hàng trăm triệu độ) điều kiện để xảy phản ứng nhiệt hạch Ví dụ: Trong lịng Mặt trời có nhiệt độ cao, cho phép xảy phản ứng nhiệt hạch Đó nguồn gốc lượng Mặt Trời Con người thực phản ứng nhiệt hạch dạng không kiểm sốt được, dụ nổ bom khinh khí Một mục tiêu quan trọng vật lý thực phản ứng nhiệt hạch dạng kiểm sốt được, để toả lượng hạn chế theo ý muốn c So sánh phản ứng phân hạch nhiệt hạch: Giống phản ứng hạt nhân dây truyền tỏa lượng phản ứng phân hạch phản ứng nhiệt hạch - Phân chia hạt nhân nặng thành hạt có số khối - Tổng hợp hạt nhân nhẹ thành hạt nhân có số nhỏ khối lớn - Điều kiện xảy khối lượng tham gia phải lớn - Các hạt nhân tham gia phản ứng phải tăng tốc khối lượng tới hạn, tức hệ số nhân notron s ≥ lớn cách tăng nhiệt độ khối chất hàng triệu 1, đồng thời notron phải làm chậm (giảm độ động năng) tới mức hạt nhân hấp thụ - Một phản ứng phân hạch tỏa nhiều lượng - Cùng khối lượng chất tham gia, trình nhiệt phản ứng nhiệt hạch hạch tỏa nhiều lượng trình phn hạch - Dùng tạo bom nguyn tử (Bom A) - Dùng tạo bom khinh khí (Bom H) - Được điều kiểm soát, chỉnh để tạo lượng - Chưa thể khống chế để ứng dụng công điện hạt nhân nghiệp d Lý khiến ngƣời quan tâm đến lƣợng nhiệt hạch - Năng lượng nhiệt hạch nguồn lượng vô tận cho người, nhiên liệu phản ứng nhiệt hạch Trang - 34- https://www.facebook.com/tranphong.physicists đơtêri, triti có nhiều Trái Đất (trong nước sông, biển) - Về mặt sinh thái, phản ứng nhiệt hạch “sạch” phản ứng phân hạch có xạ hay cặn bã phóng xạ làm nhiễm mơi trường BẢNG TĨM TẮT CƠNG THỨC LƢỢNG GIÁC THƢỜNG DÙNG TRONG VẬT LÝ Đơn vị đo – Giá trị lƣợng giác cung 180 * 10 = 60’ (phút), 1’= 60” ( giây); 10 = (rad); 1rad = (độ) 180 * Gọi số đo độ góc, a số đo tính radian tương ứng với độ ta có phép biến đổi sau: . 180.a a= (rad); = (độ) 180 *Đổi đơn vị: 1mF = 10-3F; 1F = 10-6 F; 1nF = 10-9 F; 1pF = 10-12F; A = 10-10 m Các đơn vị khác đổi tương tự * Bảng giá trị lượng giác cung đặc biệt Cung đối Cung bù ( -) ( - ) cos(-) = cos cos( - )= -cos sin(-) = -sin sin( - ) = sin tan(-) = -tan tan( - ) = -tan cot(-) = -cot cot( - ) = -cotg 2) Các đẳng thức lượng giác bản: sin2 + cos2 = 1; Cung ( + ) cos( + ) = -cos sin( + ) = -sin tan( + ) = tan cot( + ) = cotg tan.cot = Công thức biến đổi a Công thức cộng cos(a + b) = cosa.cosb - sina.sinb sin(a + b) = sina.cosb + sinb.cosa tan a tan b tan(a - b) = tan a tan b b Công thức nhân đôi, nhân ba cos2a = cos2a - sin2a = 2cos2a - = - 2sin2a; sin2a = 2sina.cosa; Cung phụ ( /2 -) cos(/2 -)= sin sin(/2 -) = cos tan(/2 -) = cot cot(/2 -) = tan cot sin Cung /2 ( /2 +) cos(/2 +) = -sin sin(/2 +) = cos tan(/2+)= -cot cot(/2 +) = -tan tan cos cos(a - b) = cosa.cosb + sina.sinb sin(a - b) = sina.cosb - sinb.cosa tan a tan b tan(a + b) = tan a tan b sin3a = 3sina – 4sin3a cos3a = 4cos3a – 3cosa; Trang - 35- https://www.facebook.com/tranphong.physicists tan2a = tan a tan a 1+cos2a 1-cos2a 1-cos2a 1+cos2a ; sin2a = ; tan2a = ; cotan2a = 2 1+cos2a 1-cos2a d Cơng thức tính sin, cos, tan theo t = tan 2 1 t 2t 2t ( ≠ + k, k Z) cos sin tan 2 2 1 t 1 t 1 t e Cơng thức biến đổi tích thành tổng 1 cosa.cosb = [cos(a-b) + cos(a+b)] sina.sinb = [cos(a-b) - cos(a+b)] 2 sina.cosb = [sin(a-b) + sin(a+b)] f Cơng thức biến đổi tổng thành tích a+b a-b a+b a-b cosa + cosb = 2cos cos sina + sinb = 2sin cos 2 2 a+b a-b a+b a-b cosa - cosb = -2sin sin sina - sinb = 2cos sin 2 2 sin(a+b) sin(a-b) tana + tanb = tana - tanb = (a,b ≠ +k ) cosa.cosb cosa.cosb PHƢƠNG TRÌNH VÀ HỆ PHƢƠNG TRÌNH LƢỢNG GIÁC a Các cơng thức nghiệm – pt bản: x k 2 sinx = a = sin cosx = a = cos x = + k2 x k 2 tanx = a = tan x = +k cotx = a = cot x = +k b Phƣơng trình bậc với sin cos: Dạng phương trình: a.sinx + b.cosx = c (1) với điều kiện (a + b2 ≠ c2 a2 + b2) a b c Cách giải: chia vế (1) cho a b ta được: sinx + cosx = a2 b2 a2 b2 a2 b2 a c cos cos sin x sin cos x 2 a b a b2 Ta đặt: ta pt: b c sin (2) sin( x ) 2 a b2 a b Giải (2) ta nghiệm c Phƣơng trình đối xứng: Dạng phương trình: a.(sinx + cosx) + b.sinx cosx = c (1) (a,b,c R) Cách giải: đặt t = sinx + cosx = 2.cos(x - ), điều kiện - t t -1 t2 = 1+ 2sinx.cosx sinx.cosx = vào (1) ta phương trình: t2-1 a.t + b = c b.t2 + 2.a.t - (b + 2c) = Giải so sánh với điều kiện t ta tìm nghiệm x Chú ý: Với dạng phương trình: a.(sinx - cosx) + b.sinx cosx = c Ta làm tương tự, với cách đặt t = sinx - cosx = 2.cos(x +/4) d phƣơng trình đẳng cấp Dạng phương trình: a.sin2 x + b.cosx.sinx + c.cos2x = (1) Cách giải: - b1 Xét trường hợp cosx = - b2 Với cosx ≠ 0 ( x = + k) ta chia vế (1) cho cos2x ta pt: a.tan2x + b.tanx + c = đặt c Công thức hạ bậc: cos2a = Trang - 36- https://www.facebook.com/tranphong.physicists t = tanx ta giải pt bậc 2: a.t + b.t +c = Chú ý: Ta xét trường hợp sinx = chia vế cho sin2 x Một số hệ thức tam giác: a Định lý hàm số cos: a2 = b2 + c2 – 2bc.cosA; a b c b Định lý hàm sin: = = sinA sinB sinC c Với tam giác vng A, có đường cao AH: 1 ; AC2 = CH.CB; AH2 = CH.HB; AC.AB = AH.CB 2 AH AC AB Trang - 37- ... biên độ A tần số góc biết (x1, v1); (x2, v2): = v22 v12 A = x12 x22 v12 x22 v22 x12 v12 v22 * a = -2x; F = ma = -m2 x Từ biểu thức độc lập ta suy đồ thị phụ thuộc đại lƣợng: * x, v,... https://www.facebook.com/tranphong.physicists 0 ,12 0 ,12 0 ,12 (kg) Do ta có: u 1,66055.10 27 kg 23 12 N A 12 6,02.10 NA c So sánh đơn vị u với đơn vị McV/c E( J ) - Do có hệ thức: E = mc2 nên có: m(kg)... Khi gặp chướng ngại vật có kích thước nhỏ so với bước sóng sóng vịng qua phía sau vật khơng gặp Nếu vật cản có kích thước lớn so với bước sóng sóng vịng qua vật phía sau vật có vùng khơng có
