[PHY]DE CUONG ON TAP VAY LY PHAN DIEN VA TU.15336.pdf

Đề cương Vật Lý  3F – HEDSPI – http://3f-hedspi.fibo.us CHƯƠNG I: ĐIỆN – TỪ - TĨNH ĐIỆN Câu 1: Hãy giải thích hiện tượng tích điện dương hoặc âm của vật khi cọ xát. Khi cọ xát các vật trung hoà về điện với nhau, các e. có cơ hội bứt ra khỏi hạt nhân và trở thành electron tự do. Do mật độ e. tự do của các vật đem có sát vào nhau là khác nhau nên e. sẽ có xu hướng truyền từ vật này sang vật kia. Từ đó làm cho 1 vật mang điện âm và 1 vật mang điện dương. Câu 2: Vẽ hình và viết công thức của định luật Culông trong môi trường với hai điện tích điểm. Công thức định luật Culông: F = ∣q 1 ∣∣q 2 ∣ 4  0 r 2 =k. ∣q 1 ∣∣q 2 ∣ r 2 Trong đó: • F là lực tương tác. • q 1 ,q 2 là độ lớn của 2 điện tích điểm. •  0 là hằng số điện có giá trị bằng 8,86.10 −12 C 2 Nm 2 . •  là hằng số điện môi của môi trường. Câu 3: Điện trường là gì? Đại lượng đặc trưng cho điện trường do điện tích điểm tại 1 điểm. Vẽ hình, viết công thức. Điện trường là môi trường bao quanh vật mang điện và tác dụng lực điện lên các điện tích điểm khác đặt trong nó. Nói cách khác điện trường truyền tương tác điện giữa các điện tích. Đại lượng đặc trưng có điện trường tại 1 điểm là véc tơ cường độ điện trường  E . Cường độ điện trường  E gây ra bởi 1 điện tích điểm - 1 - Đề cương Vật Lý  3F – HEDSPI – http://3f-hedspi.fibo.us • Công thức tính:  E= ∣q∣ 4 0 r 2 =k. ∣q∣ r 2 Đơn vị: N m Câu 4: Nguyên lý chồng chất điện trường. Ví dụ cho hệ 3 điện tích điểm. Nguyên lý: Véc tơ cường độ điện trường tại 1 điểm bằng tổng hợp tất cả các véc tơ cường độ điện trường thành phần sinh ra bới các điện tích điểm.  E= ∑  E i Ví dụ: (Tự làm) Câu 5: Véc tơ cường độ điện trường tại 1 điểm gây ra bởi 1 vật mang điện. Vẽ hình, viết công thức. Công thức tổng quát:  E= ∫ d  E Toànbộ vật = ∫ dq 4 0 .r 2 .  r r Hình minh hoạ: Câu 6: Véc tơ cường độ điện trường trên mặt trung trực của 1 lưỡng cực điện. • Véc tơ mômen của lưỡng cực điện: p e =q.  l • Theo nguyên lý chồng chất điện trường:  E n =  E (+)   E (-) • Do l<<r suy ra: r + =r - ≈r  E=k. +q  r + 3  r + k. -q r - 3  r - = −k r + 3 .  r - −  r + ≈ −k r + 3 .  l = −k r 3  p e Câu 7: Tính momen lực tác dụng lên lưỡng cực điện do điện trường bên ngoài ? - 2 - Đề cương Vật Lý  3F – HEDSPI – http://3f-hedspi.fibo.us Giả sử lưỡng cực được đặt trong điện trường đều và hợp với điện trường 1 góc như hình vẽ. • Lực điện tác dụng lên q + là:  F (+) =q + .  E 0 • Lục điện tác dụng lên q - là:  F (-) =q - .  E 0 Hai lực này cùng phương, ngược chiều, cùng độ lớn tạo thành ngẫu lực làm quay lưỡng cực điện quanh một trục đi qua khối tâm G. Mômen của ngẫu lực này là: M =  l ×  F (+) =  l ×q +  E 0 = p e ×  E 0 Câu 8: Xác định véc tơ cường độ điện trường tại 1 điểm do dây thẳng vô hạn tích điện đều 0 Chia dây thành các đoạn dx rất nhỏ, mang điện tích .dx . Theo nguyên lý chồng chất điện trường:  E= d  E= d  E n (Thành phần  dE // tự triệt tiêu) Từ đó ta có: E= ∫ Toànbộ dây dE n = ∫ Toànbộ dây k . dx  x 2 r 2  .cos (1) Mặt khác lấy vi phân biểu thức: cos 2 = r 2 r 2 a 2 ta được: dx= r.d  cos 2  Thay vào (1) ta được: E=k.   .r ∫ − 2  2 cos d  Câu 9: Đường sức điện trường là gì? Vẽ điện phổ của 2 điện tích âm đặt gần nhau. Đường sức điện trường là đường cong mà tiếp tuyến tại mỗi điểm của nó có phương trùng với véc tơ cường độ trường tại điểm đó. Chiều của đường sức điện trường là chiều của các véc tơ cường độ điện trường.(Tập hợp các đường sức: Điện phổ). - 3 - Đề cương Vật Lý  3F – HEDSPI – http://3f-hedspi.fibo.us Điện phổ 2 điện tích (+) đặt gần nhau: (Hai điện tích âm thì chiều ngược lại thôi. Những đường chấm chấm là các mặt đẳng thế, mỗi đường là tập hợp các điểm có điện thế bằng nhau <câu 25>) Câu 10: Tại sao cần đến đại lượng véc tơ cảm ứng điện. Công thức liên hệ giữa véc tớ cảm ứng điện và véc tơ cường độ điện trường. Cường độ điện trường phụ thuộc vào hằng số điện môi  .Khi đi qua mặt phân cách giữa 2 môi trường, cường độ điên trươngf thay đổi, điện phổ ở mặt phân cách bị gián đoạn (hv.1). Việc tính toán trở nên khó khăn. Hình 1 Hình 2 Để khắc phục, người ta đưa ra một đại lượng vật lý không phụ thuộc vào tính chất điện của môi trường. Đó là véc tơ cảm ứng điện  D= 0 .  E Câu 11: Vẽ và viêt công thức tính cảm ứng điện tại 1 điểm do điện tích điểm q gây ra trong dầu có hằng số điện môi   D= 0  E= 0 q 4 0 r 2 .  r r = q 4 r 2 .  r r Độ lớn:  D= q 4r 2 .Đơn vị: C m 2 Câu 12 Định nghĩa thông lượng cảm ứng điện. Công thức tính thông lượng cảm ứng điện gửi qua diện tích S. Giải thích công thức. Thông lượng cảm ứng điện (hay Điện thông) qua 1 diện tích S đặt trong điện trường là đại lượng có độ lớn bằng số đường sức điện trường vẽ vuông góc qua diện tích ấy. - 4 - Đề cương Vật Lý  3F – HEDSPI – http://3f-hedspi.fibo.us Hình vẽ: Điện thông gửi qua diện tích dS Công thức tính điện thông gửi qua 1 diện tích S: • Trường hợp điện trường đều:  c =  D  S trong đó  D là véc tơ cảm ứng điện,  S là véc tơ diện tích hường teo phương pháp tuyến của mặt S, độ lớn bằng diện tích S. Câu 13: Góc khối là gì. Viết công thức tính góc khối và giải thích. Góc khối là góc nhìn diện tích tại 1 điểm. Công thức: d  S=dS.  n , d = dS cos r 2 = dS n r 2 Trong đó:  n là véc tơ pháp tuyến đơn vị của mặt S. Câu 14: Tính điện thông từ điện tích điểm q gửi qua mặt mặt kín S bao quanh q. Chia mặt S thành các diện tích dS nhỏ. Điện thông qua dS là : d =  D. dS= D.dS.cos = q 4 r 2 .dS.cos= q 4  d  q nằm trong mặt S nên: = q 4 ∫ 0 4 d =q Câu 15: Tính điện thông từ điện tích điểm q gửi qua mặt mặt kín S không bao quanh q. Theo bài trên: d =  D. dS= D.dS.cos = q 4 r 2 .dS.cos= q 4  d  Suy ra: - 5 - Đề cương Vật Lý  3F – HEDSPI – http://3f-hedspi.fibo.us = q 4 ( ∫ S 1 d − ∫ S 2 d  )=0 Câu 16: Phát biểu và viết công thức định lý Ôxtragratxki – Gauox (Ô - G) đối với điện trường tĩnh. Điện thông gửi qua 1 mặt kín bằng tổng đại số các điện tích nằm trong mặt kín đó. ∫ S d = q i Câu 17: Áp dụng Ô – G vẽ và tính cường độ điện trường E do mặt phẳng vô hạn điện tích đều  >0 gây ra. Vẽ hình trụ qua M như hình vẽ. Tại các điểm nằm trên 2 mặt đáy của hình trụ. véc tơ cảm ứng điện đều bằng nhau. Ký hiệu như hình vẽ. Theo Ô – G ta có: S.= DSDS =2D S (Bằng điện thông gửi qua hai mặt đáy của trụ. Điện thông không qua mặt xung quanh của trụ) Suy ra: D=  2 Vậy: E M = D  0 =  2 0 Chiều của  E vuông góc với mặt phẳng. Câu 18: Vẽ và tính cường độ điện trường E do 2 mặt phẳng song song vô hạn tích điện đều  >0 gây ra. Áp dụng nguyên lý chồng chất điên trường và câu 17. Suy ra các điểm thuộc khoảng không gian giữa hai mặt phẳng có cường độ điện trường E M =   0 còn nằm ngoài thì E M =0 (nằm trên thì sao nhỉ?) - 6 - Đề cương Vật Lý  3F – HEDSPI – http://3f-hedspi.fibo.us Câu 19: Áp dụng Ô – G vẽ và tính cường độ điện trường E do mặt trụ dài vô hạn, bán kính R tích điện đều  >0 gây ra. Vẽ hình trụ bán kính đáy r, chiều cao l. Theo Ô – G ta có: D.S mặt xung quanh =2 Rl , S mặt xung quanh =2 r .l (hai mặt đáy không có từ thông gửi qua.  là mật độ điện mặt). Suy ra: D.r= R Do đó: E= D  0  =  R r  0 Câu 20: Áp dụng Ô – G vẽ và tính cường độ điện trường E do mặt cầu bán kính R tích điện đều  >0 gây ra bên ngoài và bên trong cầu. Vẽ mặt cầu đồng tâm đi qua điểm cần xét. Áp dụng Ô – G: • r > R: D. 4 r 2 = 4 R 2 nên E= D  0  =  R 2 r 2  0 • r = R: Tương tự E= D  0  =   0 • r' < R: D.4  r ' 2 = q=0 nên D=0. Vậy E=0 Câu 21 +22: Công của lực điện trường do điện tích Q gây ra làm dịch chuyển điện tích q từ điểm M đến N. Thiết lập công thức. Ý nghĩa: Chia đoạn đương MN thành những đoạn ds đủ nhỏ để coi là thẳng(hình vẽ). =  r ,d  s Ta có: dA=  F .d  s=F.ds.cos=q.k. Q r 2 .ds.cos  Nhận xét: dr≈BB ' ≈ AA ' =dscos nên - 7 - Đề cương Vật Lý  3F – HEDSPI – http://3f-hedspi.fibo.us dA=k. qQ r 2  dr Suy ra: A=k qQ  ∫ r m r n ( 1 r 2 dr )=k qQ  r M −k qQ r N Ý nghĩa: • Từ công thức trên có thể suy ra trường tĩnh điện là trường thế, lực tĩnh điện là lực thế. • Cũng suy ra: Lưu số véc tơ cường độ điện trường dọc theo 1 đường cong kin bằng 0. Câu 23: Thế năng của điện tích q 0 tại 1 điểm trong điện trường của điện tích q. Viết công thức, vẽ đồ thị. Quy ước thế năng ở vô cùng bằng 0. Thế năng của q 0 tại 1 điểm trong điện trường của điện tích q tính bằng công thức: W t =k. q.q 0  r Đồ thị: Câu 24: Định nghĩa điện thế tại 1 điểm trong điện trường, hiệu điện thế giữa 2 điểm trong điện trường. • Điện thế tại 1 điểm trong điện trường là đại lượng có giá trị bằng công của lực điện trường làm dịch chuyển điện tích đơn vị (+) từ điểm đó đến vô cùng. • Hiệu điện thế giữa 2 điểm trong điện trường là đại lượng có giá trị bằng công của lực điện trường làm dịch chuyển điện tích đơn vị (+) từ điểm này đến điểm kia. Câu 25: Định nghĩa mặt đẳng thế. Tính chất mặt đẳng thế. 1. Định nghĩa: Mặt đẳng thế là tập hợp những điểm có cùng điện thế trong điện trường. 2. Tính chất: - 8 - Đề cương Vật Lý  3F – HEDSPI – http://3f-hedspi.fibo.us • Công của lực điện trường dịch chuyển điện tích từ M đến N thuộc cùng 1 mặt đẳng thế bằng 0 A=V =0 • Véc tơ cường độ điện trường tại 1 điểm nằm trên một mặt đẳng thế luôn có phương vuông góc với mặt đẳng thế ấy q  E .d  s=A=0⇒  E ,d  s=0với mọi d  s Câu 26: Dẫn dắt công thức liên hệ giữa véc tơ cường độ điện trường và điện thế. Xét hai điểm M, N rất gần nhau nằm trên hai mặt đẳng thế V và V+dV. Dưới tác dụng của điện trường, có một điện tích điểm -q<0 chuyển động từ M đến N. Công của lực điện trường tính bằng 2 cách: A=−qVdV −V =−q.dV A=q.  E .  MN=q.E.MN.cos ( =  E ,  MN  ) Suy ra: E.MN.cos=−dV hay E s .ds=−dV Các kết luận: • Véc tơ cường độ điện trường  E luôn hường theo chiều giảm điện thế. • Hình chiếu của  E trên 1 phương nào đó có trị số bằng độ giảm điện thế trên 1 đơn vị dài của phương đó.  E=−gradV =−  x. V  x   y. V  y   z. V  z  Câu 27: Áp dụng công thức trong 26 tính hiệu điện thế giữa 2 điểm trong điện trường của mặt cầu tích điện đều. Xét 2 điểm ngoài mặt cầu: Theo bài 26: V 1 −V 2 =− ∫ V 1 V 2 dV = ∫ r 1 r 2 Edr Theo bài 20: E= D  0  =  R 2 r 2  0 Suy ra: V 1 −V 2 =  R 2  0 .ln r 2 r 1 Nếu cầu tích điện Q= 4 R 2 thì: V 1 −V 2 = Q 4   0 .ln r 2 r 1 Câu 28: Áp dụng công thức trong 26 tính hiệu điện thế giữa 2 điểm trong điện trường của mặt trụ dài vô hạn tích điện đều. Theo bài 26: V 1 −V 2 =− ∫ V 1 V 2 dV = ∫ r 1 r 2 Edr - 9 - Đề cương Vật Lý  3F – HEDSPI – http://3f-hedspi.fibo.us Theo bài 19: E= D  0  =  R r  0 nên: V 1 −V 2 =  R  0 .ln r 2 r 1 Nếu trụ tích điện Q=2 R  trên 1 mặt vuông góc thì: V 1 −V 2 = Q 2   0 .ln r 2 r 1 - 10 - [...]... điện song song cùng chiều hút nhau Tương tự ta có hai dòng điện song song ngược chiều đẩy nhau • Với d =1m , I 1=I 2=1A thì F =2.10−7 N /m • Định nghĩa Ampe : Ampe là cường độ của dòng điện không đổi theo thời gian, khi chạy qua 2 dây dẫn thẳng, song song, dài vô hạn, có tiết diện nhỏ không đáng kể, đặt trong chân không cách nhau 1 m, thì gây trên mỗi mét dài của dây dẫn một lực là 2.10−7 Niuton Câu... trường tĩnh : Đường sức là những đường cong hở Công của điện trường tĩnh trong sự dịch chuyển hạt điện theo đường cong kín bằng không Điện trường xoáy : Đường sức điện trường là đường cong kín Công của điện trường xoáy trong sự dịch chuyển hạt điện theo đường cong kín khác không Câu 2: Thiết lập phương trình Macxoen-Faraday • • Suất điện động cảm ứng xuất hiện trong vòng dây : −d  m −d  S  c= = ∫... trường dọc theo một đường cong kín ( C ) bất kỳ (một vòng) bằng tổng đại số cường độ của các dòng điện xuyên qua diện tích giới hạn bởi đường cong đó : n  l ∮ H d  =∑ I i i=1 C  trong đó I i sẽ mang dấu dương nếu dòng điện thứ i nhận chiều dịch chuyển trên đường cong ( C ) làm chiều quay thuận xung quanh nó, sẽ mang dấu âm nếu dòng điện thứ i nhận chiều dịch chuyển trên đường cong ( C ) làm chiều quay... và âm của phân tử trùng nhau, trong chất điện môi không có các lưỡng cực phân tử, do đó trong toàn khối điện môi cũng không có điện tích nào cả Khi đặt điện môi vào điện trường ngoài, các điện tích dương và âm sẽ bị đẩy về 2 phía ngược nhau, kết quả trong chất điện môi tạo thành các momen lưỡng cực Quá trình xảy ra giống như trong trường hợp trên 3 Điện môi là tinh thể ion: - 13 -  3F – HEDSPI – http://3f-hedspi.fibo.us... tắc bàn tay trái Câu 19: Thiết lập hệ phương trình động lực học cho điện tử chuyển động trong từ trường đều v • Vận tốc  của hạt chỉ thay đổi hướng mà giữ nguyên độ lớn Vậy hạt chuyển động cong đều  dưới tác dung của lực Loren F L đóng vai trò một lực hướng tâm • • B B Chọn hệ trục tọa độ Oxyz sao cho  song song với Oz Khi đó  có tọa độ :  v r B =0,0, B , tọa độ của hạt điện  = x , y , z ... nhau Tương tác này tạo ra các vùng (gọi là domen từ), trong mỗi vùng này các momen sắp xếp song song với nhau • Nếu không có từ trường, do chuyển động nhiệt làm cho các momen từ sắp xếp hỗn độn, do vậy tổng độ từ hoá vẫn bằng 0 • Khi đặt trong từ trường ngoài, các momen từ quay theo hướng từ trường Khi từ trường đủ lớn, có hiện tượng bão hoà (trong vậy liệu chỉ có 1 domen duy nhất) Khi ngắt từ trường,... tuyến mặt đó Câu 6: Thiết lập công thức tính cường độ điện trường trong điện môi khi đặt trong điện trường ngoài E0 Điện môi trong điện trường E0, ' xuất hiện trên bề mặt  =   E=E 0 −E ' E E0 E '  '=P en =0 e E n=0 e E E '= ' =e E 0 E= E 0−e E  E = E0 E0 = 1e  Cường độ điện trường trong điện môi giảm đi  lần so với trong chân không - 14 -  3F – HEDSPI – http://3f-hedspi.fibo.us Đề... của Ampe tính từ trường trong lòng cuộn dây hình xuyến, ống dây thẳng   • Từ trường trong lòng cuộn dây hình xuyến ∮ H d l =n.I  C  H ∮ dl=n.I  C  B= • H.2  R=n.I  H= n.I  2R 0 n I 2 R Từ trường trong lòng ống dây thẳng : Ống dây thẳng dài vô hạn có thể xem là một cuộn dây điện hình xuyến có các bán kính vô cùng lớn, do đó cường độ từ trường tại mọi điểm trong ống dây đều bằng nI 2R... cảm ứng 1V khi từ thông đó giảm dần đều xuống 0 trong thời gian 1 giây Câu 4: Dòng Fucô và các ứng dụng của nó - 26 -  3F – HEDSPI – http://3f-hedspi.fibo.us Đề cương Vật Lý Khi đặt một khối vật dẫn trong từ trường biến thiên thì trong vật dẫn đó cũng xuất hiện những dòng điện cảm ứng khép kín gọi là dòng điện xoáy hay dòng Fucô c I F= R • Tác hại: Trong các máy biến thế, động cơ điện, máy phát điên... Vật Lý −d  LI  dI =−L (do mạch điện đứng yên, k thay đổi hình dạng  L = const) dt dt Nhận xét: Trong mạch điện đứng yên và không thay đổi hình dạng, suất điện động tự cảm luôn luôn tỉ lệ thuận, nhưng trái dấu với tốc độ biến thiên cường độ dòng điện trong mạch (Vì nó luôn luôn chống lại sự biến đổi của cường độ dòng điện trong mạch, là nguyên nhân đã sinh ra nó) Câu 7: Hệ số tự cảm là gì, thứ nguyên, . tơ phân cực điện môi lên pháp tuyến mặt đó Câu 6: Thiết lập công thức tính cường độ điện trường trong điện môi khi đặt trong điện trường ngoài E 0 . Điện môi trong điện trường E 0 , '. về 2 phía ngược nhau, kết quả trong chất điện môi tạo thành các momen lưỡng cực. Quá trình xảy ra giống như trong trường hợp trên. 3. Điện môi là tinh thể ion: - 13 - Đề cương Vật Lý  3F –. tại 1 điểm trong điện trường của điện tích q tính bằng công thức: W t =k. q.q 0  r Đồ thị: Câu 24: Định nghĩa điện thế tại 1 điểm trong điện trường, hiệu điện thế giữa 2 điểm trong điện trường. •