Bài giảng điện học

Cần phân biệt với cách sử dụng phổbiến, trong đó thuật ngữ này được sử dụng bừa bải để chỉ bất cứ tính chất điện nào.Chẳng hạn, mặc dù chúng ta nói một cách thông tục là “điện tích” của

BÀI GIẢNG ĐIỆN HỌC Bài giảng Điện học - Phần 1: Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Điện nguyên tử Chương ĐIỆN VÀ NGUYÊN TỬ Nơi kết thúc kính thiên văn nơi bắt đầu kính hiển vi Trong hai tầm nhìn vĩ mô vi mô này, quan trọng ? Victor Hugo Cha ông qua đời mẹ ông thai nghén Cậu trai bị mẹ hắt hủi nên ông bị tống khứ đến trường nội trú mẹ ông tái giá Bản thân ông chưa lấy vợ, tuổi trung niên, ơng có quan hệ gần gũi với người phụ nữ trẻ tuổi nhiều, mối quan hệ chấm dứt ông đột phát chứng thần kinh Sau thành công khoa học buổi đầu, ông sống phần lớn qng đời cịn lại thất vọng bất lực khơng giải mã bí mật thuật giả kim Con người mô tả Isaac Newton, khơng phải Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Newton hoan hỉ sách giáo khoa tiểu sử thông thường Vậy ta lại ý đến mặt buồn bã đời ông ? Đối với nhà giáo dục khoa học đại, nỗi ám ảnh lâu dài Newton với thuật giả kim xem bối rối, xao lãng khỏi thành tựu chủ yếu ông sáng lập học đại Tuy nhiên, Newton, việc nghiên cứu thuật giả kim ơng có liên quan tự nhiên với nghiên cứu ông lực chuyển động Gốc rễ phép phân tích chuyển động Newton tính phổ qt nó: thành công việc mô tả giới trời đất với phương trình đó, trước người ta cho mặt trời, mặt trăng, hành tinh khác biệt so với vật thể thuộc trái đất Nhưng Newton nhận thấy khoa học mô tả giới tự nhiên theo cách thống nhất, khơng đủ khả thống quy mô người với quy mô vũ trụ: ông khơng hài lịng ơng hợp vũ trụ vi mô vào tranh Chúng ta khơng phải ngạc nhiên trước thất bại Newton Mặc dù ơng tín đồ chắn tồn nguyên tử, khơng có thêm chứng thực nghiệm cho tồn chúng kể từ người Hi Lạp cổ đại lần thừa nhận chúng sở túy triết học Thuật giả kim làm việc dốc sức truyền thống bí mật thần bí Newton chuyển hóa lĩnh vực “triết học tự nhiên” thành mà công nhận khoa học vật lí đại, thật khơng cơng phê bình ơng thất bại việc biến thuật giả kim thành ngành hóa học đại Thời gian lúc chưa chín muồi Kính hiển vi phát minh mới, khoa học mũi nhọn người đương thời Newton Hooke khám phá thể sống cấu tạo nên tế bào 1.1 Cuộc truy tìm lực nguyên tử Newton nhà khoa học Ông thầy phù thủy cuối John Maynard Keynes Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Tuy nhiên, cần phải nắm bắt chuỗi tư tưởng Newton xét nơi đưa đến với thuận lợi nhận thức khoa học đại Trong việc thống quy mô người vũ trụ tồn tại, ông hình dung lại hai sân khấu diễn viên (cây cối nhà cửa, hành tinh sao) tương tác qua lực hút lực đẩy Ông bị thuyết phục đối tượng ngự trị giới vi mô nguyên tử, vấn đề lại xác định xem chúng tác dụng lên loại lực Sự sáng suốt ông không bật so với bất lực ơng mang đến đơm hoa kết trái Ông nhận thấy nhiều lực quy mô người – lực ma sát, lực nhớt, lực thông thường giữ vật chiếm giữ không gian, vân vân – phải đơn giản biểu loại lực tác dụng nguyên tử Băng dính vào giấy nguyên tử băng hút nguyên tử giấy Nhà không đổ sập xuống tâm trái đấtvì ngun tử đẩy nguyên tử bùn đất nằm Ở ông bị sa lầy Thật cám dỗ nghĩ lực nguyên tử hình thức hấp dẫn, loại lực ông biết phổ quát, đơn giản mặt toán học Tuy nhiên, hấp dẫn luôn lực hút, nên sử dụng để giải thích tồn lực nguyên tử đẩy lẫn hút ? Lực hấp dẫn vật có kích thước bình thường nhỏ, lí chưa ý tới xe cộ nhà cửa hút mặt hấp dẫn Thật khó hiểu hấp dẫn gây thứ mãnh liệt nhịp đập tim hay nổ thuốc súng Newton tiếp tục viết lách hàng triệu từ ghi chép thuật giả kim đầy luận số lực khác, có lẽ “lực thần thánh” hay “lực sinh dưỡng” ví dụ lực mang tinh dịch đến trứng Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com B ốn miếng băng làm cho nhiễm điện, Tùy thuộc vào loại kết hợp chọn để kiểm tra, lực tương tác Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com lực hút, 2, lực đẩy, Thật may mắn, ngày có đủ kiến thức để nghiên cứu mối hoài nghi khác với tư cách ứng cử viên cho lực nguyên tử: lực điện Lực điện thường thấy vật chuẩn bị cách cọ xát (hay tương tác bề mặt khác), chẳng hạn quần áo chà xát lên máy sấy Một ví dụ hữu ích rõ hình a/ 1: dán hai miếng băng lên mặt bàn, sau đặt thêm hai miếng lên chúng Kéo cặp lên khỏi bàn, tách chúng Hai miếng phía đẩy nhau, a/2, hai miếng Tuy nhiên, miếng phía hút miếng phía trên, a/3 Lực điện có số điểm tương tự lực hấp dẫn, loại lực khác mà biết lực bản:  Lực điện phổ biến Mặc dù số chất, ví dụ lơng thú, cao su, chất dẻo, phản ứng với nhiễm điện mạnh chất khác, vật chất tham gia vào lực điện mức độ Khơng có chất chất “phi điện” Vật chất vốn có tính hấp dẫn lẫn tính điện  Thí nghiệm cho thấy lực điện, giống lực hấp dẫn, lực tỉ lệ nghịch với bình phương Nghĩa là, lực điện hai cầu tỉ lệ với 1/r2, r khoảng cách tâm-nối-tâm chúng Ngồi ra, lực điện cịn có ý nghĩa lực hấp dẫn phương diện ứng cử viên cho lực nguyên tử, thấy chúng hút đẩy Bài giảng Điện học - Phần 2: Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Điện tích, điện tính từ tính 1.2 Điện tích, điện tính từ tính Điện tích “Điện tích” thuật ngữ chun mơn dùng biết vật làm nhiễm để tham gia vào tương tác điện Cần phân biệt với cách sử dụng phổ biến, thuật ngữ sử dụng bừa bải để tính chất điện Chẳng hạn, nói cách thơng tục “điện tích” pin, bạn dễ dàng xác minh pin khơng có điện tích ý nghĩa chun mơn, tức khơng tác dụng lực điện lên miếng băng bị làm cho nhiễm điện mô tả phần trước Hai loại điện tích Chúng ta dễ dàng thu thập hàng loạt liệu lực điện chất khác làm cho tích điện theo cách khác Ví dụ, lấy lơng mèo nhiễm điện cách cọ xát lên lông thỏ hút thủy tinh chà xát lên lụa Vậy hiểu tất thơng tin ? Chúng ta thu đơn giản hóa lớn cách lưu ý thực tế có hai loại điện tích Giả sử chọn lông mèo cọ xát lên lông thỏ đại diện loại A, thủy tinh cọ lên lụa đại diện cho loại B Bây thấy khơng có “loại C” Bất kì vật làm cho nhiễm điện phương pháp Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com thuộc loại A, hút vật mà A hút đẩy vật mà A đẩy, thuộc loại B, có tính chất hút đẩy B Hai loại, A B, luôn biểu tương tác ngược Nếu A biểu lực hút số vật tích điện, B chắn đẩy xa, ngược lại Đơn vị coulomb Mặc dù có hai loại điện tích, loại biểu lượng điện khác Đơn vị hệ mét điện tích coulomb, định nghĩa sau: Một coulomb (C) lượng điện tích cho lực 9,0 109 N xuất hai chất điểm có điện tích C nằm cách m Kí hiệu cho lượng điện tích q Hệ số định nghĩa có nguồn gốc lịch sử, khơng phải học thuộc lịng xác Định nghĩa phát biểu cho chất điểm, tức vật nhỏ, khơng phần khác chúng cách khoảng khác Mơ hình hai loại hạt mang điện Thí nghiệm cho thấy phương pháp cọ xát phương pháp khác làm tích điện cho vật gồm hai vật, hai cuối tích điện Nếu vật cần lượng định loại điện tích, vật có lượng tương đương loại điện tích Có thể có nhiều cách hiểu khác điều này, cách đơn giản viên gạch cấu trúc vật chất có hai vị, vị ứng với loại điện tích Việc cọ xát vật lên làm di chuyển số hạt từ vật sang vật Theo mơ hình này, vật chưa bị làm cho nhiễm điện thật có lượng lớn hai loại điện tích, số lượng chúng chúng phân bố bên vật Vì loại A đẩy thứ mà loại B hút, ngược lại, nên vật tác dụng lực tổng hợp không lên vật khác Phần lại chương làm sáng tỏ mơ hình bàn xem hạt bí ẩn hiểu với ý nghĩa phần cấu trúc nội nguyên tử Sử dụng kí hiệu điện tích dương âm Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Vì hai loại điện tích có xu hướng triệt tiêu lực lẫn nhau, nên người ta gán nhãn cho chúng kí hiệu dương âm, nói điện tích tồn phần vật Việc gọi điện tích dương, điện tích âm, hồn tồn độc đốn Benjamin Franklin định mơ tả loại thứ mà gọi “A” âm, thật khơng có vấn đề ai gọi Một vật có điện tích tồn phần khơng (lượng điện tích thuộc hai loại nhau) gọi trung hòa in Ô Hóy bỡnh lun phỏt biu sau: Cú hai loại điện tích, hút đẩy” Định luật Coulomb Một đối tượng lớn quan sát thực nghiệm tóm tắt sau: Định luật Coulomb: Cường độ lực tác dụng hai điện tích điểm cách khoảng rcho phương trình k = 9,0 109 N.m 2/C2 Lực lực hút điện tích khác dấu, lực đẩy chúng dấu Những kĩ thuật đại tài tình cho phép dạng 1/r2 định luật Coulomb kiểm tra đến độ xác khơng thể tin nổi, cho thấy số mũ nằm khoảng từ 1,99999999999999998 đến 2,0000000000000002 Lưu ý định luật Coulomb giống với định luật hấp dẫn Newton, độ lớn lực làGm1m2/r2, ngoại trừ có loại khối lượng, hai, lực hấp dẫn không lực đẩy Do tương tự gần gũi hai loại lực, nên sử dụng lại nhiều hiểu biết lực hấp dẫn Chẳng hạn, có tương đương điện định lí lớp vỏ: lực điện tác dụng bên ngồi vỏ cầu tích điện có độ lớn thể tồn điện Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com tích tập trung tâm nó, lực tác dụng vào bên khơng Bảo tồn điện tích Một lí cịn cho việc sử dụng kí hiệu dương âm cho điện tích thí nghiệm cho thấy điện tích bảo tồn theo định nghĩa này: hệ lập nào, tổng lượng điện tích số Đây lí thấy việc cọ xát chất ban đầu khơng tích điện lên ln ln có kết chất có lượng định loại điện tích, cịn chất cần lượng tương đương điện tích Bảo tồn điện tích trơng tự nhiên mơ hình vật chất cấu thành từ hạt dương âm Nếu điện tích hạt tính chất cố định loại hạt đó, hạt khơng thể tự sinh phá hủy, bảo tồn điện tích điều khơng thể tránh Lực điện với vật trung hịa Như rõ hình b, vật tích điện hút vật khơng tích điện Làm điều xảy ? Vấn đề mấu chốt chỗ miếng giấy có tổng điện tích khơng, có số hạt mang điện bên có mức độ tự chuyển động Giả sử miếng băng tích điện dương, c Các hạt di động miếng giấy phản ứng với lực miếng băng, làm cho đầu miếng giấy trở nên tích điện âm đầu trở nên dương Lực hút giấy băng mạnh lực đẩy, đầu tích điện âm gần miếng băng x/ Bản đồ biểu diễn mức xạ gần nơi xảy thảm họa Chernobyl Tại Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com ranh giới khu vực bị ô nhiễm nặng (vùng màu đỏ), người ta phải hứng chịu khoảng 1300 milirem/năm, hay gấp khoảng lần mức phóng xạ tự nhiên Trong khu vực màu hồng, xạ cịn dày đặc, phơi xạ so sánh với mức tự nhiên tìm thấy thành phố có độ cao mực nước biển lớn thành phố Denver Một milirem, hay 1mrem, tất nhiên phần ngàn rem, rem ? Nó đo lượng lượng/kg gởi lên thể xạ ion hóa, nhân cho “hệ số chất lượng” để tính nguy hại cho sức khỏe gây xạ alpha, beta, gamma, neutron hay loại xạ khác Chỉ có xạ ion hóa tính đến, xạ khơng ion hóa đơn giản làm nóng thể không giết chết tế bào hay làm biến đổi DNA Chẳng hạn, hạt alpha thường chuyển động nhanh nên động chúng đủ để làm ion hóa hàng ngàn nguyên tử, có hạt alpha chuyển động q chậm nên khơng có đủ động để làm ion hóa nguyên tử thơi Tuy nhiều người quen với hình ảnh kẻ khổng lồ dị thường, khơng có khả cho động vật đa bào “biến thái” Trong đa số trường hợp, hạt xạ ion hóa khơng chạm tới DNA, cho dù có chạm tới, ảnh hưởng tới DNA tế bào đơn độc, tế bào thể động vật Thơng thường, tế bào dễ dàng bị tiêu diệt, DNA khơng thể đảm nhận chức thích hợp Tuy nhiên, đơi DNA bị biến đổi tạo nên tế bào ung thư Chẳng hạn, ung thư da ánh sáng tử ngoại chạm tới tế bào da thể người tắm nắng gây Nếu tế bào bị ung thư bắt đầu sinh sơi khơng có kiểm sốt, người bệnh chết với ung bướu hai mươi năm sau Ngồi ung thư, hiệu ứng kịch tính khác gây từ biến đổi DNA tế bào tế bào tinh trùng hay trứng, gây chứng vô sinh trẻ dị dạng Đàn ông tương đối miễn dịch với tổn hại Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com sinh sản xạ gây ra, tế bào tinh trùng họ thường xuyên thay Phụ nữ dễ bị vô sinh họ giữ buồng trứng suốt quãng đời họ sống Một liều lượng 500.000 mrem chiếu lên toàn thể người giết chết người vịng tuần hay tương đương khoảng thời gian Thật may mắn, có số người bị phơi đến mức độ đó: nhà khoa học làm việc Dự án Mahattan, số nạn nhân vụ nổ Nagasaki Hiroshima, 31 công nhân Chernobyl Cái chết xảy hàng loạt tế bào bị tiêu diệt, tế bào sản xuất máu tủy xương Những mức thấp hơn, vào cỡ 100.000 mrem giáng lên số người Nagasaki Hiroshima Khơng có triệu chứng cấp tính gây từ mức độ hứng xạ này, loại ung thư định đặc biệt phổ biến người Ban đầu người ta cho xạ gây nhiều đột biến mang đến dị tật sinh, tác dụng di truyền quan sát thấy Người ta nhiều thời gian tranh luận ảnh hưởng mức độ thấp xạ ion hóa Tia X dùng y khoa, chẳng hạn, gây liều lượng phóng xạ vào cỡ 100 mrem, tức thấp hai lần mức phóng xạ bình thường Liều lượng phóng xạ vượt q mức trung bình nhận người sống nơi có độ cao mực nước biển lớn, hay người có tập trung cao khí radon nhà họ Thật khơng may (hay may mắn, tùy theo cách bạn nhìn nhận nó), mức độ rủi ro ung thư hay dị tật sinh có nguyên nhân từ mức độ hứng xạ nhỏ, đo Như nhiều hóa chất bị nghi ngờ gây ung thư, phương pháp thực tế ước tính rủi ro cho vật phịng thí nghiệm hứng liều lượng phóng xạ lớn nhiều bậc, giả sử nguy hại cho sức khỏe tỉ lệ trực tiếp với liều lượng phóng xạ Dưới giả định này, rủi ro tia X nha sĩ sử dụng hay radon tường nhà không đáng kể mức độ cá nhân, Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com đáng kể dạng tăng chút tỉ lệ ung thư dân cư Là vấn đề sách xã hội, hứng chịu xạ mức vấn đề sức khỏe chung to tát so với tai nạn giao thông hay tệ hút thuốc Câu hỏi thảo luận A Có phải hệ số chất lượng neutrino nhỏ, chúng không tương tác với thể bạn ? B Có phải nguồn phát hạt alpha gây loại ung thư khác tùy thuộc vào nguồn bên ngồi thể hay nằm máu người bị nhiễm ? Còn nguồn phát tia gamma ? Bài giảng Điện học Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com (Phần 15) 2.10 Sự hình thành nguyên tố Sự hình thành hydrogen helium Big Bang Có phải nguyên tố hóa học cấu thành nên có nguồn gốc từ Big Bang ? Nhiệt độ micro giây sau Big Bang cao nên ngun tử hạt nhân nói chung khơng thể giữ lại với Sau thứ lạnh xuống đủ cho nguyên tử hạt nhân tồn tại, có thời kì khoảng chừng ba phút nhiệt độ mật độ đủ cao cho nhiệt hạch xảy ra, không cao nên nguyên tử giữ lại với Chúng ta có hiểu biết tốt tường tận định luật vật lí áp dụng điều kiện này, nên nhà lí thuyết nói nguyên tố nặng hydrogen tạo với số lượng đáng kể helium Chúng ta bụi Trong trường hợp đó, nguyên tố hóa học có từ đâu ? Các nhà thiên văn tiến gần tới câu trả lời Bằng cách nghiên cứu kết hợp bước sóng ánh sáng, gọi quang phổ, phát từ khác nhau, họ xác định loại nguyên tử mà chúng chứa (Chúng ta nói nhiều quang phổ phần cuối sách này) Họ nhận thấy chia làm hai loại Một loại hầu Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com 100% hydrogen helium, loại chứa 99% hydrogen helium 1% nguyên tố khác Họ giải thích hai hệ Thế hệ thứ hình thành từ đám khí cịn ngun từ Big Bang, thành phần chúng phản ánh thành phần vũ trụ sơ khai Phản ứng nhiệt hạch hạt nhân, mà nhờ chúng chiếu sáng, làm tăng tỉ lệ tương đối helium so với hydrogen, không tạo nguyên tố nặng y/ Tinh vân Con Cua tàn dư vụ nổ siêu Hầu nguyên tố cấu thành nên hành tinh có nguồn gốc từ vụ nổ Tuy nhiên, thành viên thuộc hệ thứ mà thấy ngày thành viên sống thời gian lâu dài Những nhỏ bủn xỉn với nhiên liệu chúng so với lớn, chúng có thời gian Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com sống ngắn Những lớn thuộc hệ thứ vừa hoàn tất đời chúng Gần cuối qng thời gian sống nó, ngơi cạn kiệt hydrogen chịu loạt tái cấu trúc dội ngoạn mục làm tan chảy nguyên tố ngày nặng Những lớn kết thúc chuỗi kiện bùng nổ siêu mới, số vật chất chúng bị ném vào khơng gian, cịn phần cịn lại đổ sập lại thành đối tượng kì lạ, lỗ đen hay neutron Thế hệ sau thứ hai, số Mặt Trời ví dụ, đặc từ đám mây khí làm giàu thêm nguyên tố nặng bùng nổ siêu Đó nguyên tố nặng cấu tạo nên hành tinh thể Sự tổng hợp nhân tạo nguyên tố nặng Các nguyên tố lên tới uranium, số nguyên tử 92, tạo trình thiên văn Cao số nguyên tử đó, lực đẩy điện proton tăng lên dẫn tới chu kì bán rã ngắn lại Cho dù siêu tỉ năm trước thật tạo số lượng nguyên tố berkelium, số nguyên tử 97, khơng cịn lớp vỏ Trái Đất ngày Những nguyên tố nặng tạo phản ứng nhiệt hạch nhân tạo máy gia tốc Như vào năm 2006, nguyên tố nặng tạo nguyên tố 116 [Một khẳng định trước tạo nguyên tố 116 nhóm Berbeley cơng bố hóa trò gian lận khoa học, nguyên tố sau tạo nhóm khác, Dubna, Nga] Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com z/ Cấu tạo máy gia tốc UNILAC Đức, máy sử dụng cho thí nghiệm tạo nguyên tố nặng Trong thí nghiệm thế, sản phẩm nhiệt hạch nảy trở lại qua dụng cụ gọi SHIP (khơng có hình) tách chúng dựa tỉ số điện tích khối lượng chúng – bản, mẫu quy mơ lớn thiết bị Thomson Một thí nghiệm tiêu biểu hoạt động vài tháng, sản phẩm hàng tỉ phản ứng nhiệt hạch sinh thời gian này, hai mang lại sản sinh nguyên tố siêu nặng Trong phần lại, hạt nhân tan chảy vỡ tan tức SHIP dùng để nhận dạng số lượng nhỏ phản ứng “tốt” tách chúng khỏi toàn cảnh dội Mặc dù việc tạo nguyên tố mới, tức nguyên tử có số proton lạ, phương diện lịch sử xem thành tựu đầy quyến rũ, nhà vật lí hạt nhân, việc tạo nguyên tử có số neutron Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com không thấy có tầm quan trọng khơng Số neutron lớn đạt từ trước đến 179 Một mục tiêu trêu loại nghiên cứu tiên đốn lí thuyết có ốc đảo ổn định nằm ngồi chóp biểu đồ hạt nhân khảo sát tỉ mỉ trước đây, nói tới phần 2.8 Giống hệt số lượng electron định đưa tới ổn định hóa tính chất khí trơ (helium, neon, argon…), số lượng neutron proton định đưa tới xếp ổn định đặc biệt quỹ đạo Những tính tốn lùi lại thập niên 1960 cho biết có hạt nhân tương đối bền có khoảng 114 proton 184 neutron Các đồng vị nguyên tố 114 116 tạo trước có chu kì bán ngưỡng giây mili giây Giá trị xem lâu, thời gian sống ngưỡng micro giây điển hình nguyên tố siêu nặng khám phá trước Cịn có suy đốn cho đồng vị siêu nặng định đủ bền để tạo với số lượng chẳng hạn cân hay dùng phản ứng hóa học Bài giảng Điện học Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com (Phần 16) Chương MẠCH ĐIỆN, PHẦN I Thưa bà, đứa trẻ ngoan ? Micheal Faraday, trả lời nữ hoàng Victoria dụng cụ điện phịng thí nghiệm ơng dùng để làm Cách vài năm, vợ tơi tơi mua nhà có cá tính Cá tính chế sống theo xu phát triển nhà, nhằm thuyết phục người ta đồng ý trả khoản tiền chấp lớn số tiền họ hình dung lúc ban đầu Dẫu sao, đặc điểm mang lại cá tính cho ngơi nhà chúng tơi có, xây hẳn vào tường nhà, ba máy chơi pachinko Những dụng cụ cờ bạc kiểu Nhật Bản thuộc loại giống máy chơi pinball thẳng đứng (Những báo hợp pháp mua từ tay người bán báo vội vã cho biết chúng “chỉ nhằm mục đích tiêu khiển”) Thật khơng may, ba máy hoạt động chuyển đến ở, sớm “tiêu tùng” tay chúng tơi Đang thành kẻ nghiện pachinko, tơi định sửa nó, nói dễ làm Bên chế Rube Goldsberg thực gồm địn bẩy, móc Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com khóa, lị xo, đường trượt Tính tự cao ăn sâu máu tôi, với trình độ tiến sĩ vật lí mình, cho tơi cảm giác định thành công, sau mang lại thất bại hồn tồn làm hết tinh thần Ngẫm lại thất bại mình, tơi nhận mức độ phức tạp dụng cụ giới mà sử dụng từ ngày sang ngày khác Ngoài xe saxophone tôi, dụng cụ công nghệ hệ thống yểm trợ sống đại chúng đồ điện khơng phải đồ 3.1 Dịng điện Thống loại điện Chúng ta bị vây quanh thứ mà nghe nói “điện”, rõ ràng cịn lâu chúng có chung thứ để xác nhận chung nhóm với Có mối quan hệ cách thức mỉếng tất dính vào cách thức pin thắp sáng bóng đèn ? Chúng ta nghe nói tới cá chình điện não lí vốn tự nhiên có tính chất điện, thật chúng có chung ? Nhà vật lí học người Anh Micheal Faraday (1791 – 1867) bắt tay vào giải vấn đề Ông nghiên cứu điện từ nhiều nguồn đa dạng – có cá chình điện! – xem chúng có tạo tác dụng giống khơng, ví dụ va chạm tia lửa điện, lực hút lực đẩy Chẳng hạn, “nung nóng” cách dây tóc bóng đèn đạt tới đủ nóng để rực lên phát ánh sáng Cảm ứng từ hiệu ứng Faraday khám phá liên kết điện học từ học Chúng ta khơng nghiên cứu hiệu ứng này, sở cho máy phát điện, chi tiết nói tới Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com phần sau sách a/ Gymnotus carapo, lồi cá điện, sử dụng tín hiệu điện để cảm nhận môi trường truyền tin với đồng loại khác Bảng trình bày tóm tắt số kết Faraday Các dấu kiểm cho biết Faraday hay người đương thời ơng xác nhận nguồn điện định có khả tạo hiệu ứng định (Họ rõ ràng thất bại việc chứng minh lực hút đẩy vật tích điện cá chình điện, người thợ đại nghiên cứu chi tiết loài hiểu đặc tính điện chúng tương tự dạng thức điện khác) Kết Faraday cho thấy khơng có khác biệt loại điện nguồn khác cung cấp Chúng tạo hiệu ứng đa dạng giống hệt Faraday viết “Kết luận chung phải rút từ thu thập thực tế điện, cho dù nguồn phát nữa, giống chất nó” Nếu loại điện thứ, thứ ? Câu trả lời cung cấp thực tế nguồn điện làm cho vật đẩy hút lẫn Chúng ta sử dụng từ “tích điện” để mơ tả tính chất vật cho phép tham gia vào lực điện thế, biết điện tích có mặt vật chất dạng hạt nhân electron Rõ ràng tượng điện rút lại chuyển động hạt tích điện vật chất Dòng điện Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Nếu tượng chuyển động hạt mang điện, vạch số đo số có ích ? Chúng ta mơ tả dịng chảy sơng dễ dàng vận tốc nước, vận tốc khơng thích hợp mục tiêu điện, phải tính đến điện tích có hạt mang điện chuyển động, trường hợp khơng có dụng cụ thực tế bán cửa hàng đồ điện cho biết vận tốc hạt mang điện Thí nghiệm cho thấy cường độ hiệu ứng điện khác tỉ lệ với đại lượng khác: số coulomb điện tích qua điểm định giây Tương tự dòng nước chảy, đại lượng gọi dòng điện, I Đơn vị coulomb/giây thường sử dụng ngắn ampere, A = C/s Sự khéo léo chủ yếu có định nghĩa đếm hai loại điện tích Dịng nước chảy từ vịi nước cấu thành từ nguyên tử chứa hạt tích điện, khơng tạo hiệu ứng cho liên tưởng tới dòng điện Chẳng hạn, bạn không bị sốc điện bạn bị vịi nước phun vào Loại thí nghiệm cho thấy hiệu ứng tạo chuyển động loại hạt tích điện bị triệt tiêu chuyển động loại hạt tích điện trái dấu hướng Trong nước, nguyên tử oxygen có điện tích + 8e bị bao quanh Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com electron có điện tích – e, tương tự nguyên tử hydrogen Do đó, trau chuốt định nghĩa dịng điện sau: định nghĩa dịng điện Khi hạt tích điện trao đổi vùng không gian A B dịng điện chạy từ A sang B I = Δq/Δt Δq thay đổi điện tích tồn phẩn vùng B xảy khoảng thời gian Δt Trong ví dụ vịi nước vườn cây, thể bạn bắt lượng điện tích dương âm nhau, nên không gây thay đổi điện tích tồn phần bạn, dịng điện chạy qua bạn khơng Ví dụ Giải thích Phải hiểu biểu thức Δq/Δt dịng điện khơng phải khơng đổi ? Bạn thấy nhiều phương trình thuộc dạng trước đây: Δx/Δt, F = Δp/Δt Đây mô tả tốc độ biến thiên, chúng yêu cầu tốc độ biến thiên không đổi Nếu tốc độ biến thiên khơng phải khơng đổi, bạn phải sử dụng độ dốc đường tiếp tuyến đồ thị Độ dốc đường tiếp tuyến tương ứng với đạo hàm tính tốn; ứng dụng phép tính nói tới phần 3.6 Ví dụ Ion chuyển động qua màng tế bào Hình c/ biểu diễn ion, có ghi tên với điện tích chúng, chuyển động vào khỏi màng ba tế bào Nếu ion qua màng tế bào khoảng thời gian nhau, dịng điện chạy vào tế bào so sánh với ? Tế bào A có dịng điện dương vào nó, điện tích tăng lên, tức có Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com giá trị Δq dương Tế bào B có dịng điện tế bào A, việc đơn vị điện tích âm làm tăng điện tích tồn phần lên đơn vị Điện tích tồn phần tế bào C giảm ba đơn vị, nên có dịng điện âm, lớn vào Tế bào D đơn vị điện tích nên có có dịng điện âm, nhỏ vào Có vẻ thật lạ nói hạt tích điện âm chuyển động theo chiều tạo dòng điện chạy theo chiều kia, chuyện bình thường Như thấy, dòng điện chạy qua dây dẫn kim loại thông qua chuyển động electron, chúng tích điện âm, nên hướng chuyển động electron mạch điện ln ln ngược với hướng dịng điện Tất nhiên, tiện lợi biết Benjamin Franklin định nghĩa dấu điện tích âm dương theo kiểu ngược lại, nhiều dụng cụ điện hoạt động sở dây dẫn kim loại Ví dụ Số electron chạy qua bóng đèn Nếu bóng đèn có dịng điện 1,0A chạy qua, hỏi có electron qua dây tóc giây ? Chúng ta tính số electron chạy thành dịng, nên bỏ qua dấu dương âm Giải phương trình Δq = I Δt cho dịng điện tích 1,0 C khoảng thời gian Số electron số electron = 1,0 C/e = 6,2 x 1018 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com