chuong 8-vật dẫn

Chuong VIII. V t d n 149 CHUONG VIII. V T D N V t d n l à nh ng v t trong dó các di n tích có th chuy n d ng t do trong to àn b th tích c a v t . V t d n có th th r n, l ng, hay khí. Trong chuong này ta xét v t d n là kim lo i. Ð i v i kim lo i, các di n tích t do chính là các electron hóa tr liên k t y u v i h t nhân nên d dàng b t kh i nguyên t d tr thành các electron t do. Du i tác d ng c a di n tru ng ngo ài, các electron t do n ày s chuy n d i có hu ng d t o th ành dòng di n. §1. ÐI U KI N V À TÍCH CH T V T D N CÂN B NG TINH ÐI N 1. Ð nh nghia M t v t d n du c tích di n mà các h t mang di n c a nó tr ng thái d ng y ên, du c g i l à v t d n cân b ng tinh di n. Trong k thu t, v t d n cân b ng tinh di n là v t d n du c n p di n tích (th a ho c thi u electron) ho c v t d n du c d t trong di n tru ng khi t t c di n tích trong nó d ã d ng y ên. 2. Ði u ki n cân b ng tinh di n a. Vector cu ng d di n tru ng t i m i di m b ên trong v t d n ph i b ng không. tr E 0. (8- 1) Th t v y, n u cu ng d di n tru ng trong v t d n khác không thì du i tác d ng c a di n tru ng n ày các electron s d ch chuy n, cân b ng tinh di n s không c òn n a. b. Thành ph n ti p tuy n c a vector cu ng d di n tru ng t i m i di m tr ên m t v t d n ph i b ng không. t E 0. (8- 2) N u t E 0 thì các electron t do trên b m t v t d n s chuy n d i có hu ng, v à do dó trái v i di u ki n di n tích n m cân b ng. Ta có: t n n E E E E . (8- 3) Do dó, vector cu ng d di n tru ng vuông góc v i m t v t d n t i m i di m. 3 . Tính ch t c a v t d n cân b ng tinh di n a. V t d n l à m t kh i d ng th Xét hai di m M và N b t kì trên v t d n. Hi u di n th gi a hai di m M v à N là: N N M N t M M V V E.d E .d , (8 - 4) trong dó t E là hình chi u c a E trên phuong chuy n d i d . bên trong v t d n E 0, do dó M N V V . Tuy nhiên, M và N là hai di m b t kì nên ta cung suy ra m i di m bên trong v t d n d u có c ùng di n th . M N E H ình 8- 1. Tính ch t c a v t d n mang di n. Chuong VIII. V t d n 150 Tru ng h p M và N trên b m t v t d n. V ì t E 0 nên ta cung suy ra: Ði n th t i m i di m tr ên m t v t d n d u b ng nhau. Ngoài ra, do tính liên t c c a di n th n ên di n th t i m t di m sát m t v t d n s b ng di n th t i m t di m tr ên m t v t d n. V y: V t d n cân b ng tinh di n là m t kh i d ng th . M t v t d n là m t m t d ng th . b. Ði n tích q c a v t ch du c phân b trên b m t; bên trong v t d n, di n tích b ng khô ng Trong ph n tru c ta bi t r ng, các di n tích cùng d u s d y nhau. Do dó, n u v t d n có ch a m t lu ng di n tích d u q th ì các di n tích c ùng d u n ày s d y nhau d n v trí xa nh t có th . Ði u này ch có th d t du c khi các di n tích du c phân b trên m t ngo ài v t d n. dây, ta s s d ng d nh lí Ostrogradsky- Gauss d ki m nghi m l i lí lu n tr ên. Xét m t m t Gauss S b t k ì b ên trong v t d n. Theo d nh lí Ostrogradsky- Gauss ta có: S i ie q dS D (8- 5) Do v t d n di u ki n cân b ng tinh di n, b ên trong v t d n 0 D E 0, nên i i q 0. Vì m t S có th ch n b t k ì nên ta có k t lu n: T ng d i s di n tích bên trong v t d n b ng không. N u truy n cho v t d n m t lu ng di n tích nào dó th ì di n tích này s chuy n ra b m t v t d n và ch du c phân b trên b m t v t d n dó. D a trên tính ch t này mà ngu i ta ch t o ra máy phát tinh di n Van de Graff, cho phép t o ra hi u di n th d n h àng tri u vôn. T k t qu trên ta có nh n xét: N u ta khoét r ng m t v t d n d c dã cân b ng di n thì s phân b di n tích tr ên m t v t d n v n không thay d i. Nhu v y, di n tru ng ph n r ng và thành trong c a v t d n r ng cung luôn lu ôn b ng không. Tính ch t này làm cho v t d n r ng có tác d ng nhu m t màn b o v nh ng v t n m trong ph n r ng c a v t d n không b nh hu ng c a di n tru ng ngoài. Vì th , v t d n r ng c òn du c g i l à màn di n. a) S phân b di n tích ph thu c vào hình d ng và tính ch t c a b m t v t d n Lí thuy t và th c nghi m ch ng t r ng, trên nh ng v t d n có hình d ng d i x ng cao và d ng ch t nhu m t c u, m t ph ng vô h n,…di n tích du c phân b d u tr ên m t. Ð i v i nh ng v t d n có hình d ng b t kì thì di n tích phân b không d u trên m t. Noi nào c a v t d n có bán (S) 1 q 0 H ình 8- 2. Ði n tích ch t p trung trên b m t c a v t d n. + + + + + + + + + H ình 8- 3. S phân b di n tích trên v t d n. + + + + + + Chuong VIII. V t d n 151 A B S S’ ’ n H ình 8 - 4 . Hi n t u ng di n h u ng. C (S) n kính cong nh thì m t d di n tích s l n, d c bi t l à nh ng mui nh n; nh ng ch có bán kính cong l n, di n tích h u nhu b ng không. Chính tính ch t này c a v t d n t o nên m t hi n tu ng du c g i l à hi u ng mui nh n . T i nh ng mui nh n c a v t d n, do di n tích t p trung nhi u nên di n tru ng v ùng xung quanh mui nh n r t l n. Du i tác d ng c a di n tru ng này các ion duong và electron có s n trong không khí du c gia t c và nhanh chóng d t v n t c l n. Các h t này l i ti p t c gây ion hóa l p không khí xung quanh mui nh n. Các h t mang di n tích trái d u v i di n tích trên mui nh n s b mui nh n hút vào, do dó di n tích trên mui nh n s m t d n. Ngu c l i, các h t mang di n tích cùng d u v i di n tích trên mui nh n s b d y ra xa. Chúng kéo theo các phân t không khí, t o nên m t lu ng gió, g i l à gió di n. Hi n tu ng mui nh n b m t d n di n tích v à t o th ành gió di n du c g i là hi u ng mui nh n. Trong ki thu t, d tránh m t mát di n do hi u ng mui nh n gây ra, ngu i ta thu ng ch t o các b ph n kim lo i c a máy d ng m t c u hay nh ng m t có bán kính cong l n. Ngu c l i, trong nhi u tru ng h p, ngu i ta s d ng hi u ng mui nh n d phóng nhanh di n tích t p trung v t ra ngoài khí quy n nhu: c t ch ng sét, gi i phóng di n trên thân máy bay,… §2. HI N TU NG ÐI N HU NG 1. Hi n tu ng di n hu ng Ð t m t v t d n trung h òa di n BC trong di n tru ng ngo ài 0 E gây b i qu c u kim lo i mang di n d uong A. Du i tác d ng c a l c di n tru ng 0 E , các electron trong v t d n BC s chuy n d i có hu ng, ngu c chi u di n tru ng. K t qu là trên các m t gi i h n B, C c a v t d n xu t hi n các di n tích trái d u, du c g i l à các di n tích c m ng . Hi n tu ng các di n tích c m ng xu t hi n trên v t d n khi d t trong di n tru ng ngoài du c g i l à hi n tu ng di n hu ng. Các di n tích c m ng gây ra bên trong v t d n m t di n tru ng ph E tang d n v à ngu c chi u v i di n tru ng ngoà i 0 E . Khi di n tru ng t ng h p 0 E E E trong v t d n b ng không thì các di n tích s ng ng chuy n d ng. Lúc dó, du ng s c di n tru ng ngoài vuông góc v i m t v t d n, nghia l à tr ng thái cân b ng tinh di n du c thi t l p. Nhu v y, do hi n tu ng di n hu ng mà di n ph c a di n tru ng ngoài dã b thay d i. Các du ng s c vuông góc và t n cùng trên m t B có di n tích c m ng âm và xu t phát t m t C Chuong VIII. V t d n 152 C H ìn h 8-5 Ði n hu ng to àn ph n. B A có di n tích c m ng duong. Vì th , di n tích trên v t mang di n A và di n tích c m ng có m i quan h v i nhau. Ð thi t l p m i quan h dó ngu i ta ch ng minh d nh lí các ph n t tuong ng. 2. Ð nh lí các ph n t t uong ng Xét m t t p h p các du ng c m ng di n xu t phát t m t ph n t di n tích S c a v t mang di n A v à d n t n c ùng trên ph n t di n tích S c a v t BC. Các ph n t di n tích S và S du c ch n nh u trên g i l à các ph n t t uong ng. Ta tu ng tu ng v m t m t kín (S) h p b i ng các du ng c m ng di n và hai m t , l y trong các v t A v à BC: M t t a tr ên chu vi c a S , m t t a tr ên chu vi c a S . Theo d nh lí Ostrogradsky - Gauss ta có: e n i i S S D.dS D .dS q q q , (8-6) trong dó q, q tuong ng l à di n tích tr ên S và S . Chú ý r ng, t i m i di m trên m t ng du ng c m ng di n n D 0, còn t i nh ng di m n m trên các m t , trong v t d n A v à BC thì D = 0. Do dó: e q q 0. (8-7) hay: q q . (8 -8) V y: Ði n tích c m ng tr ên các ph n t t uong ng có d l n b ng nhau v à trái d u. 3. Ði n hu ng m t ph n v à di n hu ng to àn ph n a. Ði n hu ng m t ph n G i q là di n tích c a v t mang di n A, -q’ và +q’ l n lu t là di n tích c m ng xu t hi n t i d u B và C c a v t d n BC. Trong tru ng h p n ày ta nh n th y, ch m t s du ng c m ng di n xu t phát t A t i t n cùng trên v t d n BC, m t s khác di ra xa vô cùng. Hi n tu ng này g i l à hi n tu ng di n hu ng m t ph n . S d ng d nh lí các ph n t t uong ng ta thu du c: q q. (8-9) V y, trong tru ng h p di n hu ng m t ph n, d l n c a di n tích c m ng nh hon d l n di n tích trên v t mang di n. b. Ði n hu ng to àn ph n Xét tru ng h p v t mang di n A du c bao b c hoàn toàn b i v t d n BC. Khi dó, toàn b du ng c m ng di n xu t phát t A d u t n c ùng trên v t d n BC. Khi này, ta có hi n tu ng di n hu ng to àn ph n. Trong tru ng h p này, d nh lí các ph n t t uong ng cho ta: q q. (8- 10 ) V y, trong tru ng h p di n hu ng to àn ph n, d l n c a di n tích c m ng b ng d l n di n tích tr ên v t mang di n. A 1 q 2 q 2 q H ình 8- 6 . T di n. B Chuong VIII. V t d n 153 Màn ch n tinh di n D a v ào hi n tu ng di n hu ng, ngu i ta d ùng màn ch n tinh di n (l à h p ho c lu i kim lo i) d b o v thi t b di n (d c bi t là thi t b vô tuy n) kh i tác d ng c a di n tru ng bên ngoài, n u không dùng s b nhi u r t m nh. Tru ng h p di n tru ng ngoài không quá m nh, m àn ch n ch c n có d ng lu i (ví d v cáp di n, các dây di n tho i, dây micrô, dèn di n t thu ng du c b c ngoài b ng lu i thép) c ung d làm tri t ti êu nh hu ng c a di n tru ng gây nhi u. Chú ý r ng màn ch n tinh di n ch ngan c n không cho di n tru ng t bên ngoài xâm nh p vào trong. N u d t di n tích Q bên trong màn ch n thì do hi n tu ng di n hu ng, m t trong c a màn ch n s tích di n trái d u v i Q, còn m t ngoài s tích di n cùng d u v i Q. Khi d ó phía ngoài màn ch n v n có di n tr u ng (t c l à màn m t tác d ng “ch n”). § 3 ÐI N DUNG C A V T D N CÔ L P - T ÐI N 1. Ði n dung c a v t d n cô l p M t v t d n du c g i là cô l p v di n n u nó không ch u nh hu ng di n c a các v t mang di n khác. Xét m t v t d n cô l p trung h òa di n. N u ta tích cho nó m t di n tích Q th ì, theo nh u ph n tr ên, di n tích n ày s phân b ngoài m t v t d n sao cho di n tru ng b ên trong v t d n b ng không. V t d n khi n ày là m t kh i d ng th v i di n th b ng V. Th c nghi m ch ng t r ng, n u tang thêm di n tích Q cho v t d n th ì di n th V cung tang nhung t s Q V luôn không d i v à b ng m t h ng s C n ào dó, du c g i l à di n dung c a v t d n cô l p. Ta có: Q C V (8- 11 ) hay: Q C.V. (8- 12 ) Ði n dung C ph thu c vào hình d ng, kích thu c và tính ch t c a môi tru ng bao quanh v t d n. T bi u th c trên ta nh n th y, n u cho V = 1 don v di n th thì C = Q. V y, di n dung c a m t v t d n cô l p l à m t d i lu ng v giá tr b ng di n tích c n truy n cho v t d n d di n th c a v t d n tang l ên m t d on v di n th . Nhu v y, v i cùng m t di n th V, v t nào có di n dung l n hon thì v t dó s tích du c m t di n tích l n h on. T c l à, di n dung c a m t v t d n l à d i lu ng d c tr ung cho kh nang tích di n c a v t d n dó. Ðon v c a di n dung trong h SI: Fara (kí hi u l à F). Ðon v fara r t l n, do dó trong th c t ngu i ta thu ng dùng các don v u c c a fara l à microfara (1 F = 10 -6 F), nanofara (1nF = 10 -9 F), picofara (1pF = 10 - 12 F). Ð có cái nhìn rõ hon v d l n c a m t don v fara cung nhu cách tính di n dung ta xét thí d sau: Thí d : Tính di n dung c a qu c u kim lo i bán kính R d t trong m t môi tru ng d ng nh t có h ng s di n môi e . Chuong VIII. V t d n 154 G i Q là di n tích qu c u. Theo tính ch t c a v t d n mang di n th ì di n tích Q s du c phân b d u trên m t c a qu c u kim lo i; di n th t i m i di m c a qu c u là nhu nhau và b ng di n th do di n tích Q, coi nhu d t t i tâm qu c u, gây ra t i di m cách tâm m t kho ng b ng bán kính R. 0 Q V . 4 R (8 - 13 ) V y, di n dung c a qu c u kim lo i l à: 0 Q C 4 R. V ( 8 - 14 ) Gi s qu c u d t trong không khí ( e = 1). N u cho C 1F thì: 9 0 C R 9.10 m. 4 V i bán kính Trái Ð t kho ng TD R 6400km ta nh n th y, d qu c u kim lo i có di n dung b ng 1F th ì nó c n có bán kính g p kho ng TD R 1400 R l n bán kính Trái Ð t! 2. T di n a. Ð nh nghia T di n là m t h g m hai v t d n d t cách di n nhung r t g n nhau sao cho chúng tr ng thá i di n hu ng to àn ph n. b. Tính ch t Xét t di n g m hai v t d n A và B sao cho v t d n B bao b c hoàn toàn v t d n A, khi dó hai v t d n A, B tr ng thái di n hu ng to àn ph n (h ình H. 12.2.3). Gi s v t d n A tích di n q 1 ( m t ngo ài) trên m t trong c a v t d n B xu t hi n di n tích q 2 và trên m t ngoài c a v t d n B xu t hi n di n tích q 2 ’. Khi dó, ta có m t s tính ch t sau: Tính ch t 1 : 1 2 q q 0. (8-15) Tính ch t 2 : Ð i v i t di n, m t ngoài v t B thu ng du c n i v i d t nên di n tích 2 q b tri t tiêu. G i V 1 , V 2 l n lu t là di n th c a 2 v t d n A và B, khi dó ta có các h th c sau: 1 1 2 q C(V V ) và 2 1 1 2 q q C(V V ) (8- 16 ) C du c g i l à di n dung c a t di n. Ð t 1 2 q q q là di n tích c a t di n và 1 2 U V V là hi u di n th gi a b n tích di n duong và b n tích di n âm. Khi dó, các h th c (12.2.7) có th du c vi t l i: q CU. (8 - 17 ) Ði n th c a b n tích di n duong cao hon di n th c a b n tích di n âm. Th t v y, trong t di n C 0, do dó n u 1 q 0 thì 1 2 V V . 3. Tính di n dung c a m t s t di n a. T di n ph ng V 1 S d n V 2 S E -+ o H ình 8 -7 . T di n ph ng Chuong VIII. V t d n 155 Là h hai m t ph ng kim lo i có cùng di n tích S d t song song cách nhau m t k ho ng d (hình 8 - 2) r t nh so v i kích thu c m i b n. Ði n dung c a t ph ng: 0 S Q Q C U Ed d (8 - 17 ) b .T di n c u : Hai b n t l à hai m t c u d ng tâm Hi u di n th gi a hai b n t : 2 1 1 2 0 1 2 4 Q R R V V R R , di n dung c a t : 0 1 2 1 2 2 1 4 R R Q C V V R R , n u R 2 - R 1 = d r t nh so v i R 1 thì có th coi R 2 ˜ R 1 và khi dó: 2 0 1 0 4 R S C d d c . T di n tr : Hai b n t l à m t tr d ng tr c N u chi u cao l r t l n so v i các bán kính R 1 , R 2 c a tr thì coi nhu di n tru ng gi a hai b n t nh u di n tru ng gây b i hai m t tr mang di n d ài vô h n: 0 2 1 2 2 1 1 2 1 2 ln 2 ln o l R Q Q V V C R R V V R N u d = R 2 – R 1 r t nh so v i R 1 thì: 0 2 2 1 2 1 1 1 1 ln ln 1 S R R R R R d C R R R R d 4. Cách ghép các t di n M i t di n ch ch u du c m t hi u di n th t i da nh t d nh nào dó. Tùy theo yêu c u s d ng, có khi c n nh ng di n dung khác nhau, ho c nh ng hi u di n th khác nhau. Do dó c n ph i ghép các t di n: ghép song song, ghép n i ti p ho c ghép h n h p. a. Ghép song song Trong cách ghép này, ngu i ta n i t t c các b n tích di n duong c a các t vào m t c c, t t c các b n âm c a các t vào m t c c khác. Gi s các b n duong du c n i vào c c A có di n th V 1 , các b n âm du c n i v ào c c B có di n th V 2 . Nhu v y các t di n d u có chung m t hi u th U = V 1 - V 2 . Ðó chính là hi u th c a c h : U h = U C th , ta ghép song song hai t di n có di n dung l n lu t la C 1 và C 2 . T 1 có di n tích trên các b n l à Q 1 và - Q 2 . Ði n tích c a c h t di n b ng: Q h = Q 1 + Q 2 Ði n dung Ch c a c h các t m c song song b ng: 21 21 CC U Q U Q U Q C hêhêhê hê hê N u h g m n t m c song song th ì: n i in he CCCCC 1 21 (8 - 18) Còn U h = U 1 = U 2 = = U n (8- 19) b. Ghép n i ti p: Chuong VIII. V t d n 156 Trong cách ghép này, b n th hai c a t 1 du c n i v i b n th nh t c a t 2, còn b n th hai c a t 2 du c 3 n i v i b n th nh t c a t 3.v v B n th nh t c a t 1 du c n i v ào c c duong c a ngu n, còn b n th hai c a t cu i du c n i v i c c âm c a ngu n. Gi s các t ban d u chua du c tích di n. Vì m i t di n là m t h hai b n v t d n hu ng ng tinh di n toàn ph n v i nhau, nên d i v i h t ban d u chua tích di n m c n i ti p v i nhau, d a v ào d nh lu t b o toàn di n tích ta s d dàng tìm du c di n tích c a m i t trong h , khi m c v ào ngu n, d u b n g nhau và b ng di n tích c a h , c th l à: Q 1 = Q 2 = = Q n = Q h Hi u di n th gi a hai b n c a m i t du c tính b ng: 1 1 1 C Q U ; 2 2 2 C Q U ; ; n n n C Q U Hi u di n th hai d u b t m c n i ti p b ng t ng hi u di n th c a m i t : U h = U 1 + U 2 + + U n Ði n dung C h b ng: n hê hê hê hê UUU Q U Q C 21 L y ngh ch d o hai v d ng th c tr ên ta du c: hê n hêhêhê Q U Q U Q U C 1 21 n i in hê CCCCC 1 21 11 111 (8- 20) c. Ghép h n h p H v a ghép song song v a ghép n i ti p. Ð t ìm di n dung C h c a h này ta s d ng l n lu t hai cách ghép tr ên. §4 . NANG LU NG ÐI N TRU NG 1. Nang lu ng t uong tác c a m t h di n tích di m Xét h g m hai di n tích di m q 1 và q 2 cách nhau m t kho ng r trong không gian. Th nang c a q 1 trong di n tru ng c a di n tích di m q 2 là: 1 2 0 q q 1 W . 4 r (8- 21 ) Ðây c ung chính l à bi u th c th nang c a q 2 trong di n tru ng c a di n tích di m q 1 . Ta g i W l à th nang t uong tác hay nang lu ng t uong tác di n c a h hai di n tích di m q 1 và q 2 . Ta có: 2 1 1 2 1 1 2 2 0 21 0 12 q q 1 1 1 1 1 W q q q V q V . 2 4 r 2 4 r 2 (8 - 22) Trong tru ng h p h g m n di n tích di m 1 2 3 n q q q q , , , , nang lu ng tuong tác di n c a h du c cho b i: n i i i 1 1 W q V , 2 (8 - 23) trong dó, V i là di n th t i di m d t di n tích q i gây ra b i (n- 1) di n tích c òn l i. 2. Nang lu ng t uong tác c a m t v t d n cô l p tích di n Chuong VIII. V t d n 157 Xét m t v t d n cô l p tích di n. Ð tính nang lu ng tuong tác di n c a v t d n này, ta chia v t th ành nh ng di n tích di m dq. Do v t d n tích di n l à m t v t d ng th (V = const) n ên nang lu ng di n c a v t d n l à: 2 2 q 1 1 1 1 1 W Vdq V dq Vq CV , 2 2 2 2 2 C (8- 24 ) trong dó q CV là di n tích c a v t d n, C l à di n dung v t d n dó. 3. Nang lu ng t di n T di n là h g m hai v t d n tích di n có di n tích là q 1 , q 2 và di n th là V 1 , V 2 . Theo trên, ta có nang lu ng c a t di n tích di n l à: 1 1 2 2 1 W q V q V , 2 (8- 25 ) trong dó 1 2 q q q (gi s q > 0). V y: 2 2 1 2 q 1 1 1 1 W q V V qU CU . 2 2 2 C 2 (8 -2 6) 4. Nang lu ng di n tru ng Xét m t t di n ph ng có di n dung C cho b i: 0 S C . d Nang lu ng c a t di n l à: 2 2 0 S 1 1 W CU U . 2 2 d (8 - 27) M t khác, ta có U = Ed n ên: 2 2 0 0 1 1 W E Sd E V, 2 2 (8- 28) trong dó V là th tích không gian gi a hai b n, hay th tích không gian di n tru ng. Ngu i ta cho r ng, nang lu ng c a t di n chính l à nang lu ng c a di n tru ng d nh x trong kho ng không gian gi a hai b n t di n . M t khác, v ì di n tru ng c a t là di n tru ng d u nên nang lu ng c a di n tru ng du c phân b d u trong kho ng không gian gi a các b n t . V y, m t d nang lu ng di n tru ng, là nang lu ng d nh x trong m t d on v th tích c a không gian di n tru ng , cho b i: 2 e 0 W 1 w E . V 2 (8 - 29) K t qu n ày t hu du c d i v i di n tru ng d u trong kho ng không gian gi a hai b n t di n nh ung v n dúng d i v i di n tru ng b t k ì. Ta di d n m t s k t lu n sau: Ði n tru ng mang nang lu ng: nang lu ng n ày d nh x trong không gian di n tru ng. M t d nang lu ng di n tru ng t i m t di m là: 2 2 e 0 0 1 1 D 1 1 w E ED E D. 2 2 2 2 (8 - 30 ) Nhu v y, nang lu ng di n tru ng d nh x trong m t th tích h u h n V l à: W= dV DE dV E VV o 22 2 (8 - 31) Chuong VIII. V t d n 158 §5. DÒNG ÐI N KHÔNG Ð I 1. B n ch t c a d òng di n Dòng các h t di n chuy n d ng có hu ng g i là dòng di n, còn các h t di n du c g i chung là h t t i di n. B n ch t c a d òng di n trong các môi tru ng khác nhau c ung khác nh au . - Trong kim lo i: vì ch có electron hoá tr là t do nên du i tác d ng c a di n tru ng ngoài chúng s chuy n d ng có hu ng d t o th ành dòng di n. - Trong ch t di n phân: do các quá trình t uo ng tác, các phân t t phân ly thành các ion d uo ng và các ion âm. Du i tác d ng c a di n tru ng ngoài các ion này chuy n d ng có hu ng d t o th ành dòng di n. - Trong ch t khí: khi có kích thích c a bên ngoài (chi u b c x nang lu ng cao, phóng di n.v.v ) các phân t khí có th gi i phóng electr on. Các electron này có th k t h p v i các phân t trung ho à d t o thành các ion âm. Nhu v y trong khí b kích thích có th t n t i các h t tích di n là ion âm, ion d uo ng và electron. Du i tác d ng c a di n tru ng ngoài, các h t tích di n n ày s chuy n d ng có hu ng d t o th ành dòng di n . Quy u c v chi u c a d òng di n: là chi u chuy n d ng c a các h t di n d uo ng du i tác d ng c a di n tru ng, hay ngu c chi u v i chi u chuy n d ng c a các h t di n âm. Chú ý : D u i tác d ng c a di n tru ng ngoài, các h t di n t do s chuy n d ng có hu ng. Qu d o c a h t di n trong môi tru ng d n du c g i l à du ng d òng . T p h p các du ng dòng t a trên m t du ng cong kín t o thành m t ng d òng (xem hình 10- 2). Ðây là hai khái ni m c n thi t d xây d ng hai d i lu ng d c trung c a d òng di n là cu ng d d òng di n v à véct o m t d d òng di n. 2. Các d i lu ng d c tr ung c a d òng di n không d i a. Cu ng d d òng di n Xét m t di n tích S b t k ì trong môi tr u ng có d òng di n ch y qua. Ta có d nh nghia sau: Cu n g d dòng di n qua di n tích S là m t d i lu ng có tr s b ng di n lu ng chuy n qua di n tích y trong m t d on v th i giN u ph uong chi u v à cu ng d d òng di n không thay d i theo th i gian thì dòng di n du c g i l à dòng di n không d i . Ð i v i d òng di n này ta có i I const. T d nh nghia cu ng d d òng di n, ta có th suy ra di n lu ng q chuy n qua di n tích S trong m t kho ng th i gian t l à: t t 0 0 q dq id t. (8- 32 ) Ð i v i d òng di n không d i: t t 0 0 q idt I dt It. an . d q i . d t (8- 33 ) I S H ình 8 - 8 ng d òng. [...]... và B N u dòng di n di t A sang B (t t nhiên là cùng chi u di n tru ng) thì theo §7, chuong VII, ta s th y V1>V2 B ng th c nghi m, nhà v t lý ngu i Ð c G.Ohm dã phát minh ra d nh lu t liên h gi a ba d i lu ng I, R và U = V1 – V2 nhu sau: I V1 V2 R A B I V1 (8-40) E V2 Hình 8-12 Ðo n m ch có dòng di n Ð nh lu t Ohm 160 Chuong VIII V t d n 2 Ði n tr và di n tr su t Th c nghi m ch ng t : Ði n tr R c a m... nhu dã gi d nh: a(+), b(-), còn các dòng I1 = 1,2A; I3 = 0,2A có chi u th c t là ngu c v i chi u dã gi s trên (ngu i h c t v l i m ch di n trên v i chi u ngu c l i c a I1 và I3) 166 Chuong VIII V t d n HU NG D N H C T P CHUONG VIII I M C ÐÍCH, YÊU C U 1- N m du c di u ki n c a v t d n cân b ng tinh di n và ch ng minh du c các tính ch t c a nó 2- Hi u du c hi n tu ng di n hu ng và ng d ng c a nó 3- Tìm.. .Chuong VIII V t d n N u trong v t d n có hai lo i h t di n chuy n d ng và gi s trong th i gian dt, qua di n tích S c a v t d n, dòng h t di n duong chuy n qua di n lu ng d q 1 , dòng h t di n âm chuy n... này g i là d nh lu t Ohm d ng vi phân du c phát bi u nhu sau: “T i m t di m b t k trong môi tru ng có dòng di n ch y qua, vécto m t d dòng di n t l thu n v i vécto cu ng d di n tru ng t i di m dó” 161 Chuong VIII V t d n 4 SU T ÐI N Ð NG a Ngu n di n M Xét hai v t d n A và B mang di n trái d u: A mang di n duong, B mang di n âm E (hình 10-8) Nhu v y di n th A cao hon di n th B, gi a A và B xu t hi n... “Su t di n d ng c a ngu n di n là m t d i lu ng có giá tr b ng công c a l c di n tru ng do ngu n t o ra làm d ch chuy n m t don v di n tích duong m t vòng quanh m ch kín c a ngu n dó” A = (8-42) q 162 Chuong VIII V t d n Xét m ch kín C có ch a ngu n di n và m ch ngoài (dây d n M ch ng h n) Công c a l c di n tru ng (do ngu n di n t o ra) làm d ch chuy n di n tích q m t vòng quanh m ch C b ng: A= q (... y vào dung d ch, khi n cho c c d ng m t electron và tr thành c c mang di n duong Vì v y, di t c c d ng (di n th VA) vào dung d ch CuSO4 (di n th V’A) di n th gi m m t lu ng: A = VA - V’A = +0,61V 163 Chuong VIII V t d n Tuong t , các phân t nu c trong dung d ch ZnSO4 kéo các ion Zn2+ c a c c k m vào dung d ch nên c c k m mang di n âm Do dó khi di t dung d ch ZnSO4 (có di n th V’B) vào c c k m (có... nhung d ng th i ngu n di n l i s n sinh ra công su t Pngu n = I V y theo d nh lu t b o toàn nang lu ng ta có: P = I2(R + r) – Pngu n = I2(R + r) - I hay UABI = I2 (R +r) - I Do dó: (8-46) U=I(R+r)164 Chuong VIII V t d n Công th c (10-16) bi u th d nh lu t Ohm d i v i m t do n m ch có ngu n Trong tru ng h p t ng quát công th c (10-16) có d ng nhu sau: UAB = I(R +r) (8-47) Trong dó: I l y d u" +" khi... (-) trong tru ng h p ngu c l i c Các bu c gi i m ch di n theo d nh lu t Kirchhoff Bu c 1: Gi d nh chi u cho các dòng di n và cách m c cho các ngu n chua bi t, ch n chi u thu n cho m i vòng m ch kín 165 Chuong VIII V t d n Bu c 2: N u bài toán có n n c n tìm c a Ii và j thì ph i l p n phuong trình d c l p, trong dó: N u m ch có m nút thì vi t (m-1) phuong trình d ng (10-18) Vi t n – (m-1) phuong trình... qua dSn và b ng dI = jdSn G i là góc gi a vécto pháp tuy n n c a di n tích dS v i vécto m t d dòng j , khi dó dSn = dS.cos , cho nên: dI = jdScos = jndS, v i jn = jcos là hình chi u c a vécto j trên 159 Chuong VIII V t d n phuong c a vécto pháp tuy n n N u g i dS là vécto có cùng hu ng v i n và có tr s b ng di n tích dS ( dS g i là vécto di n tích) thì ta vi t du c dI = j dS Nhu v y cu ng d dòng di... duong c a các nút m ng tinh th kim lo i không tham gia t o thành dòng di n Cu ng d dòng di n I trong kim lo i t l v i hi u di n th U hai d u do n m ch và t l ngh ch v i di n tr hai d u do n m ch: 167 Chuong VIII V t d n U R I T d nh nghia c a i và j ta d dàng tìm du c: J no qv , trong dó no là m t d h t di n, q và v là di n tích và v n t c c a h t di n T bi u th c d nh lu t Ohm cho m t do n m ch, ta . Chuong VIII. V t d n 149 CHUONG VIII. V T D N V t d n l à nh ng v t trong dó các di. trong to àn b th tích c a v t . V t d n có th th r n, l ng, hay khí. Trong chuong này ta xét v t d n là kim lo i. Ð i v i kim lo i, các di n tích t do