Bài giảng vật lý đại cương 2 chương 1 pgs ts nguyễn thành vấn

th an co ng c om Bộ môn Vật lý Địa cầu cu u du on g ĐIỆN – TỪ – QUANG 1/24/2018 Giảng viên phụ trách: PGS TS Nguyễn Thành Vấn ThS Nguyễn Văn Thuận om Thông tin giảng viên g th an co ng c PGS Nguyễn Thành Vấn Giảng viên ntvan@hcmus.edu.vn on LỊCH TIẾP SINH VIÊN u du Thời gian: thứ hàng tuần hành (13h00-17h00) cu Địa điểm: phịng B39 tồ nhà B, Trường ĐH Khoa học Tự nhiên ng c om • Nội dung: • Cung cấp kiến thức điện trường, từ trường quang học 45 tiết (15 tuần) ánh sáng tiết • Hiểu vận dụng định luật tương tác hạt điện tích 90 tiết tương tác dịng điện • Hiểu vận dụng định luật cảm ứng điện từ • Hiểu giải thích tượng giao thoa, nhiễu xạ ánh sáng Vật dẫn du Từ trường chân không u Phần 2: Phần 3: cu Phần 1: Tĩnh điện trường chân khơng on g th an co • Số tín chỉ: • Số tiết lý thuyết: • Số tiết thực hành: • Số tiết tự học: Phần 4: Phần 5: Cảm ứng điện từ Giao thoa Phần 6: Nhiễu xạ ánh sáng ánh sáng 10 11 Chuẩn đầu Hiểu khái niệm đại lượng vật lý liên quan đến điện từ học quang học ánh sáng ng G1 c om Sau tham gia mơn học này, sinh viên có thể: co an định hướng giải số toán cụ thể th G2 Vận dụng định luật điện từ, quang học để đưa ng du o toán liên quan đến điện từ học quang học cu u G3 Vận dụng định luật, nguyên lý để giải G4 Trau dồi kiến thức để đào sâu mở rộng kiến thức G5 Nắm nguyên tắc đạo đức, trách nhiệm học tập CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Tài liệu môn học c om Nguyễn Thành Vấn, Vật lý đại cương (Điện – Từ – Quang), NXB ĐHQG ng TP HCM, 2017 co Nguyễn Thành Vấn, Bài tập vật lý đại cương (Điện – Từ – Quang), NXB th an ĐHQG TP HCM, 2017 du o ng Lê Vũ Tuấn Hùng, Quang học, NXB ĐHQG TP HCM, 2015 HCM, 2015 cu u Huỳnh Trúc Phương, Quang học – Lượng tử - Nguyên tử, NXB ĐHQG TP Raymond A Serway, John W Jewett, Physics for Scientists and Engineers with Modern Physics, , 2014 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Bài tập lớp (10%) co ng • Tự luận: • Bài tập điện từ • Bài tập quang học (giao thoa nhiễu xạ) .c om Đánh giá th an Bài tập nhà (10%) du o ng • Bài tập điện từ • Bài tập quang học u Thi kỳ (30%) cu • Làm tự luận (Điện trường tĩnh chân không vật dẫn) Thi tự luận cuối kỳ (50%) • Làm tự luận thời gian 90 phút CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt ng c om Quy định lớp học co - Tuân thủ nghiêm túc nội quy quy định Khoa Trường th an - Không vắng buổi tổng số buổi học lý thuyết du o ng - Nếu có gian lận q trình làm tập cu u thi, sinh viên phải chịu hình thức kỷ luật bị điểm CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt .c om ng co an th ng du o u cu CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương 1: ĐIỆN TRƯỜNG TĨNH TRONG CHÂN KHƠNG c om Nội dung • Điện • Định luật Coulomb • Liên hệ cường độ ng • Điện tích co • Điện trường an • Định lý Gauss điện trường điện du o ng th Chuẩn đầu cu u • Hiểu khái niệm điện trường tĩnh • Nắm định luật tương tác điện • Vận dụng giải toán cụ thể lực điện, cường độ điện trường, điện CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 1.1 ĐIỆN TÍCH cu u du o ng th an co ng c om A Khái niệm điện tích  Đã có từ thời cổ Hy Lạp, cọ xát thủy tinh với lụa thủy tinh hút vật nhẹ khác nên người ta nghĩ thủy tinh nhiễm điện hay mang điện tích  Đến năm 1600, William Gibert khảo sát vật thể đến kết luận rằng: có hai loại vật liệu, loại có tính chất thủy tinh gọi chất cách điện loại thứ hai khơng có tính chất gọi chất dẫn điện CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt  Chú ý N  E.d : lưu số điện trường E từ M đến N .c om  M r: ng  Điện V hàm vô hướng theo biến vectơ V đặc trưng cho điện trường phương diện th  an co V(r)  V(x, y, z) cu u du o ng lượng  Điện trường E hàm vectơ theo biến vectơ r  E(r)  E(x, y, z) , đặc trưng cho điện trường phương diện tác dụng lực  Việc khảo sát điện trường thơng qua đại lượng vơ hướng đơn giản tính tốn đo lường CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 4) Mặt đẳng c om Khái niệm: Mặt đẳng mặt mức trường vơ hướng điện Đó tập hợp điểm có điện Phương trình mặt đẳng thế: ng V  (x, y, z)  const co Trong điện trường gây ĐTĐ q hàm điện V là: ng th an q V 4 r cu u du o Mọi mặt cầu có tâm ĐTĐ q mặt đẳng V3 V2 q CuuDuongThanCong.com V1 https://fb.com/tailieudientucntt Mặt đẳng c om Các tính chất mặt đẳng ng Các mặt đẳng không cắt co th an Công lực tĩnh điện dịch chuyển qo du o ng mặt đẳng cu u Vectơ cường độ điện trường vng góc với mặt đẳng CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 1.6 LIÊN HỆ GIỮA ĐIỆN TRƯỜNG VÀ ĐIỆN THẾ E  iE x  jE y  kE z E(E x ; E y ; E z ) du o ng Lưu số điện trường E từ M đến M : th an d  MM  idx  jdy  kdz co ng c om Gọi V E điện điện trường M(x,y,z) Tại M(x+dx, y+dy, z+dz) gần M, đó: VM (x; y;z) M(x; y;z) VM (x + dx; y + dy;z + dz) M(x + dx; y + dy; z + dz) cu u E.d  E.MM  E x dx  E y dy  E z dz Hiệu điện hai điểm M M:  V V V  VM  VM  dV    dx  dy  dz  y z   x CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Vì: M  E.d c om 1.6 LIÊN HỆ GIỮA ĐIỆN TRƯỜNG VÀ ĐIỆN THẾ  E.d  E.MM  VM  VM  dV ng M Nên: E  V cu u du o ng th an co  V V V  E x dx  E y dy  E z dz    dx  dy  dz  y z   x Hay dạng véctơ: Trong hệ tọa độ Descartes,  định nghĩa:     i  j k x y z CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 1.7 LƯỠNG CỰC ĐIỆN ng c om Định nghĩa: Là hệ gồm hai điện tích độ lớn trái dấu +q –q, cách đoạn nhỏ so với khoảng cách từ lưỡng cực đến điểm xét q ng th an co q Lưỡng cực điện cu u du o Đặc trưng cho tính chất lưỡng cực điện vectơ mơmen lưỡng cực điện, kí hiệu p e vectơ hướng từ -q sang +q CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt E  Er M th an co ng E c om 1) Điện điện trường lưỡng cực du o ng r1 cu u q r O  r2 +q Xác định điện điện trường lưỡng cực điện CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Điện điện trường lưỡng cực ng c om Điện V gây lưỡng cực M: q(r1  r2 ) q q V   4 r1 4 r2 4 r1r2 an co Vì l nhỏ so với r1 r2 nên: th r1  r2  cos  du o ng r1r2  r cu u Biểu thức điện M hệ toạ độ cực là: pe r q cos  pe cos  V(r, )    2 40 r 40 r 40 r CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Điện điện trường lưỡng cực Trong hệ toạ độ cực: c om E(r, )  V(r, ) co ng V 2pe cos  Er theo phương r : E r    r 40 r du o pe E  E r E  3cos  1 40 r 2  cu u Vậy : ng th an V p e sin   Eθ theo phương vuông góc với r: E    r 40 r E hợp với r góc: tg   tg Er CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt .c om 2) Tác dụng điện trường lên lưỡng cực điện E co ng +q an pe  cu u du o F2 sin  ng th q F1 CuuDuongThanCong.com Lưỡng cực điện điện trường https://fb.com/tailieudientucntt Tác dụng điện trường lên lưỡng cực điện lực: F1  qE c om  Các điện tích +q –q chịu tác dụng co ng F2  qE an  Hai lực tạo thành ngẫu lực có cánh tay du o ng th địn lsinα nên có mơmen ngẫu lực: cu u M   F1   qE  q  E  pe  E  Mơmen ngẫu lực có độ lớn: M  qE sin  CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 1.8 CÁC ỨNG DỤNG TRONG c om KỸ THUẬT VÀ ĐỜI SỐNG 1) Chuông báo cháy ng Gồm chuông điện phận phát cu u du o ng th an co khói Nguyên tắc phận phát khói dựa vào tách điện tích Bộ phận chứa lượng nhỏ chất phóng xạ hình trụ có hở đầu, phát xạ đặn hạt α Khi có khói, phân tử hữu đám khói vào hình trụ, phân tử hữu dễ bị ion hoá va chạm vào hạt α, số lượng ion tăng lên, hình trụ kích thích chng điện Khuyết điểm hệ thống: phần tử hữu bốc từ khói đun nấu kích thích chng điện CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 2) Phương pháp Xerography dùng máy photocopy co ng c om Máy photocopy chế tạo dựa tượng tĩnh điện, thực theo nhiều bước phương pháp Xerography (sự tái tạo hình ảnh), sơ đồ máy photocopy vẽ hình an Bản gốc cu u du o ng th Tấm kính Nguồn sáng Kính dao động Kính cố định Thấu kính Trống Sơ đồ máy photocoppy CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Nguyên tắc hoạt động c om  Trước hết tích điện cho trống Hướng ánh sáng đến từ gốc Tích điện cho trống co ng Bột mực cu u du o Khử điện ng th an Điểm bắt đầu Hướng giấy đến Tích điện cho giấy Sơ đồ làm việc trống máy photocopy CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt .c om ng co an th ng du o u cu CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt