Tổng hợp Lý thuyết vật lý 11 trương đình hùng

TĨM TẮT CƠNG THỨC VÀ LÍ THUYẾT HỒN CHỈNH CHƯƠNG I ĐIỆN TÍCH – ĐIỆN TRƯỜNG I Cách nhiễm điện Có cách nhiễm điện vật: Cọ xát, tiếp xúc ,hưởng ứng II Định luật Cu lông: Lực tương tác điện tích điểm q1 ; q2 đặt cách khoảng r mơi trường có số điện mơi ε F12 ; F21 có: - Điểm đặt: điện tích - Phương: đường nối điện tích - Chiều: + Hướng xa q1 q2 > (q1 ; q2 dấu) + Hướng vào q1 q2 < (q1 ; q2 trái dấu) - Độ lớn: F  k - Biểu diễn:  F21 q1q2  r r ;k=  N m    C  9.109  (ghi chú: F lực tĩnh điện)  F12  r  F21 F12 q1 q2 >0 q1 q2 < Vật dẫn điện, điện môi: + Vật (chất) có nhiều điện tích tự  dẫn điện + Vật (chất) có chứa điện tích tự  cách điện (điện môi) Định luật bảo tồn điện tích: Trong hệ lập điện (hệ khơng trao đổi điện tích với hệ khác) tổng đại số điện tích hệ số III Điện trường + Khái niệm: Là mơi trường tồn xung quanh điện tích tác dụng lực lên điện tích khác đặt + Cường độ điện trường:  Là đại lượng đặc trưng cho điện trường khả tác dụng lực  F   Đơn vị: E(V/m) E   F  q.E q   q > : F phương, chiều với E   q < : F phương, ngược chiều với E + Đường sức điện trường: Là đường vẽ điện trường cho hướng tiếp tưyến điểm đường trùng với hướng véc tơ CĐĐT điểm Tính chất đường sức: - Qua điểm đ.trường ta vẽ đường sức điện trường - Các đường sức điện đường cong khơng kín,nó xuất phát từ điện tích dương,tận điện tích âm - Các đường sức điện không cắt - Nơi có CĐĐT lớn đường sức vẽ mau ngược lại + Điện trường đều: - Có véc tơ CĐĐT điểm - Các đường sức điện trường đường thẳng song song cách + Véctơ cường độ điện trường E điện tích điểm Q gây điểm M cách Q đoạn r có: - Điểm đặt: Tại M - Phương: - Chiều: đường nối M Q Hướng xa Q Q > Hướng vào Q Q 0  EM r q C1 , C2 , C3 QU C.U Q   - Năng lượng tụ điện: W  2 2C - Năng lượng điện trường: Năng lượng tụ điện lượng điện trường tụ điện Tụ điện phẳng  E V W 9.109.8. với V=S.d thể tích khoảng khơng gian tụ điện phẳng W  E2 w  Mật độ lượng điện trường: V k 8 CHƯƠNG II DÒNG ĐIỆN KHƠNG ĐỔI I DỊNG ĐIỆN  Dòng điện dòng điện tích (các hạt tải điện) di chuyển có hướng Chiều quy ước dòng điện chiều dịch chuyển có hướng điện tích dương  Dòng điện có: * tác dụng từ (đặc trưng) (Chiếu quy ước I) * tác dụng nhiệt, tác dụng hoá học tuỳ theo mơi trường  Cường độ dòng điện đại lượng cho biết độ mạnh dòng điện tính bởi: q: điện lượng di chuyển qua tiết diện thẳng vật dẫn Δq t: thời gian di chuyển I= Δt (t0: I cường độ tức thời) Dòng điện có chiều cường độ khơng thay đổi theo thời gian gọi dòng điện khơng đổi (cũng gọi dòng điệp chiều) Cường độ dòng điện tính bởi: I q I= A t q điện lượng dịch chuyển qua tiết diện thẳng vật dẫn thời gian t Ghi chú: a) Cường độ dòng điện khơng đổi đo ampe kế (hay miliampe kế, ) mắc xen vào mạch điện (mắc nối tiếp) b) Với chất dòng điện định nghĩa cường độ dòng điện ta suy ra: * cường độ dòng điện có giá trị điểm mạch không phân nhánh * cường độ mạch tổng cường độ mạch rẽ II ĐỊNH LUẬT ƠM ĐỐI VƠI ĐOẠN MẠCH CHỈ CĨ ĐIÊN TRỞ 1) Định luật:  Cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch có có điện trở R: - tỉ lệ thuận với hiệu điện hai đầu đoạn mạch - tỉ lệ nghịch với điện trở U R I  I (A) R A B U  Nếu có R I, tính hiệu điện sau : UAB = VA - VB = I.R ; I.R: gọi độ giảm (độ sụt hay sụt áp) điện trở  Công thức định luật ơm cho phép tính điện trở: I U R () I 2) Đặc tuyến V - A (vơn - ampe) Đó đồ thị biểu diễn I theo U gọi đường đặc trưng vơn - ampe O U Đối với vật dẫn kim loại (hay hợp kim) nhiệt độ định đặc tuyến V –A đoạn đường thẳng qua gốc trục: R có giá trị khơng phụ thuộc U (vật dẫn tn theo định luật ôm) Ghi : Nhắc lại kết tìm hiểu lớp a) Điện trở mắc nối tiếp: điện trở tương đương tính bởi: Rm = Rl + R2 + R3 + … + Rn Im = Il = I2 = I3 =… = In Um = Ul + U2 + U3 +… + Un b) Điện trở mắc song song: R1 Im = Um Rm R2 R3 Rn điện trở tương đương anh bởi: 1 1 =      Rm R1 R2 R3 Rn Im = Im = Il + I2 + … + In Um = Ul = U2 = U3 = … = Un c) Điện trở dây đồng chất tiết diện đều: : điện trở suất (m) l R l: chiều dài dây dẫn (m) S S: tiết diện dây dẫn (m2 ) Um Rm R1 R2 R3 Rn III NGUỒN ĐIỆN:  Nguồn điện thiết bị tạo trì hiệu điện để trì dòng điện Mọi nguồn điện có hai cực, cực dương (+) cực âm (-) Để đơn giản hoá ta coi bên nguồn điện có lực lạ làm di chuyển hạt tải điện (êlectron; Ion) để giữ cho: * cực thừa êlectron (cực âm) * cực thiếu ẽlectron thừa êlectron bên (cực dương)  Khi nối hai cực nguồn điện vật dẫn kim loại êlectron từ cực (-) di chuyển qua vật dẫn cực (+) Bên nguồn, êlectron tác dụng lực lạ di chuyển từ cực (+) sang cực (-) Lực lạ thực công (chống lại công cản trường tĩnh điện) Công gọi công nguồn điện  Đại lượng đặc trưng cho khả thực công nguồn điện gọi suất điện động E tính bởi:  A q (đơn vị E V) : A cơng lực lạ làm di chuyển điện tích từ cực sang cực nguồn điện |q| độ lớn điện tích di chuyển Ngồi ra, vật dẫn cấu tạo thành nguồn điện có điện trở gọi điện trở r nguồn điện IV PIN VÀ ACQUY Pin điện hoá:  Khi nhúng kim loại vào chất điện phân kim loại chất điện phân hình thành hiệu điện điện hoá Khi hai kim loại nhúng vào chất điện phân hiệu điện điện hố chúng khác nên chúng tồn hiệu điện xác định Đó sở để chế tạo pìn điện hố  Pin điện hố chế tạo pin Vôn-ta (Volta) gồm Zn Cu nhúng vào dung dịch H2 SO4 lỗng Chênh lệch hiệu điện điện hố suất điện động pin: E = 1,2V Acquy  Acquy đơn giản chế tạo acquy chì (còn gọi acquy axit để phân biệt với acquy kiềm chế tạo sau) gồm: * cực (+) PbO * cực (-) Pb nhúng vào dung dịch H2 SO4 loãng Do tác dụng axit, hai cực acquy tích điện trái dấu hoạt động pin điện hoá có suất điện động khoảng 2V  Khi hoạt động cực acquy bị biến đổi trở thành giống (có lớp PbSO4 Phủ bên ngồi) Acquy khơng phát điện Lúc phải mắc acquy vào nguồn điện để phục hồi cực ban đầu (nạp điện) Do acquy sử dụng nhiều lần  Mỗi acquy cung cấp điện lượng lớn gọi dung lượng thường tính đơn vị ampe-giờ (Ah) 1Ah = 3600C ĐIỆN NĂNG VÀ CÔNG SUẤT ĐIỆN - ĐỊNH LUẬT JUN – LENXƠ I CƠNG VÀ CƠNG SUẤT CỦA DỊNG ĐIỆN CHẠY QUA MỘT ĐOẠN MẠCH Cơng: Cơng dòng điện công lực điện thực làm di chuyển điện tích tự đoạn mạch Cơng điện mà đoạn mạch tiêu thụ tính bởi: I A = U.q = U.I.t (J) A B U U : hiệu điện (V) I : cường độ dòng điện (A); q : điện lượng (C); t : thời gian (s) Công suất Cơng suất dòng điện đặc trưng cho tốc độ thực cơng Đây công suất điện tiêu thụ đoạn mạch A Ta có : P   U I (W) t Định luật Jun - Len-xơ: Nếu đoạn mạch có điện trở R, công lực điện làm tăng nội vật dẫn Kết vật dẫn nóng lên toả nhiệt Kết hợp với định luật ơm ta có: U2 A  Q  R.I t  t (J) R Đo công suất điện điện tiêu thụ đoạn mạch Ta dùng ampe - kế để đo cường độ dòng điện vơn - kế để đo hiệu điện Cơng suất tiêu thụ tính hởi: P = U.I (W) - Người ta chế tạo oát-kế cho biết P nhờ độ lệch kim thị - Trong thực tế ta có cơng tơ điện (máy đếm điện năng) cho biết cơng dòng điện tức điện tiêu thụ tính kwh (1kwh = 3,6.106 J) II CƠNG VÀ CƠNG SUẤT CỦA NGUỒN ĐIỆN Cơng Công nguồn điện công lực lạ làm di chuyển điện tích hai cực để trì hiệu điện nguồn Đây điện sản tồn mạch Ta có : A  q  It (J)  : suất điện động (V) I: cường độ dòng điện (A) q : điện tích (C) Cơng suất Ta có : P  A   I (W) t III CÔNG VÀ CÔNG SUẤT CỦA CÁC DỤNG CỤ TIÊU THỤ ĐIỆN Hai loại dụng cụ tiêu thụ điện: * dụng cụ toả nhiệt * máy thu điện Công công suất dụng cụ toả nhiệt: U2  t (định luật Jun - Len-xơ) - Công (điện tiêu thụ): A  R.I t  R U2 P  R.I  - Công suất : R Công công suất máy thu điện a) Suất phản điện - Máy thu điện có cơng dụng chuyển hố điện thành dạng lượng khác nội (cơ năng; hoá ; ) Lượng điện (A’) tỉ lệ với điện lượng truyền qua máy thu điện A   p q   p I t  p : đặc trưng cho khả biến đổi điện thành năng, hoá năng, máy thu điện gọi suất phản điện - Ngồi có phần điện mà máy thu điện nhận từ dòng điện chuyển thành nhiệt máy có điện trở rp Q  rp I t - Vậy công mà dòng điện thực cho máy thu điện tức điện tiêu thụ máy thu điện là: A  A  Q   p I t  rp I t - Suy công suất máy thu điện: A   p I  rp I t P  p I: công suất có ích; rp I2: cơng suất hao phí (toả nhiệt) b) Hiệu suất máy thu điện Tổng quát : H(%) = Điện có ích cơng suất có ích = Điện tiêu thụ công suất tiêu thụ Với máy thu điện ta có: H  p I t U I t  p U  1 rp I U Ghi : Trên dụng cụ tiêu thụ điện có ghi hai chi số: (Ví dụ: 100W-220V) * Pđ: công suất định mức * Uđ: hiệu điện định mức ĐỊNH LUẬT ƠM TỒN MẠCH, CÁC LOẠI ĐOẠN MẠCH I ĐỊNH LUẬT ƠM TỒN MẠCH Cường độ dòng điện mạch kín: - tỉ lệ thuận với suất điện động nguồn điện - tỉ lệ nghịch với điện trở toàn phần mạch I Ghi chú: * Có thể viết :  rR I   ( R  r ).I  U AB  Ir Nếu I = (mạch hở) r 0: Chiều dòng điện chiều chọn I < 0: Chiều dòng điện ngược chiều chọn  R: Tổng điện trở mạch r: Tổng điện trở nguồn máy phát rp : Tổng điện trở nguồn máy thu Mắc nguồn điện thành bộ: a Mắc nối tiếp: 1 ,r  2,r2  ,r3   1      n rb  r1  r2    n  n ,rn  b ,rb ý: Nếu có n nguồn giống  b  n rb  nr b Mắc xung đối:  b  1    1,r1  2,r2  1,r1  2,r2 rb  r1  r2  ,r  ,r c Mắc song song ( nguồn giống nhau)  ,r b   rb  r / n d Mắc hỗn hợp đối xứng (các nguồn giống nhau) m: số nguồn dãy (hàng ngang) n: số dãy (hàng dọc)  b  m rb  ,r ,r ,r ,r mr n Tổng số nguồn nguồn: N = n.m Ch-¬ng III DỊNG ĐIỆN TRONG CÁC MƠI TRƯỜNG I HƯ thèng kiÕn thøc ch-ơng Dòng điện kim loại - Các tính chất điện kim loại giải thích đ-ợc dựa có mặt electron tự kim loại Dòng điện kim loại dòng dịch chuyển có h-ớng êlectron tự - Trong chuyển động, êlectron tự luôn va chạm với ion dao động quanh vị trí cân nút mạng truyền phần động cho chúng Sự va chạm nguyên nhân gây điện trở dây dânx kim loại tác dụng nhiệt Điện trở suất kim loại tăng theo nhiệt độ - Hiện t-ợng nhiệt độ hạ xuống d-ới nhiệt độ Tc đó, điện trở kim loại (hay hợp kim) giảm đột ngột đến giá trị không, t-ợng siêu dẫn Dòng điện chất điện phân - Dòng điện chất điện phân dòng chuyển dịch có h-ớng ion d-ơng catôt ion âm anôt Các ion chất điện phân xuất phân li phân tử chất tan môi tr-ờng dung môi Khi đến điện cực ion trao đổi êlectron với điện cực đ-ợc giải phóng đó, tham gia phản ứng phụ Một phản ứng phụ phản ứng cực d-ơng tan, phản ứng xảy bình điện phân có anôt kim loại mà muối cẩu có mặt dung dịch điện phân - Định luật Fa-ra-đây điện phân A Khối l-ợng m chất đ-ợc giải phóng điện cực tỉ lệ với đ-ơng l-ợng gam chất n với điện l-ợng q qua dung dịch điện phân ( q=It ) A It với F 96500 (C/mol) Biểu thức định luật Fa-ra-đây: m F n Dòng điện chất khí - Dòng điện chất khí dòng chuyển dịch có h-ớng ion d-ơng catôt, ion âm êlectron anôt Khi c-ờng độ điện tr-ờng chất khí yếu, muốn có ion êlectron dẫn điện chất khí cần phải có tác nhân ion hoá (ngọn lửa, tia lửa điện ) Còn c-ờng độ điện tr-ờng chất khí đủ mạnh có xảy ion hoá va chạm làm cho số điện tích tự (ion êlectron) chất khí tăng vọt lên (sự phóng điện tự lực) Sự phụ thuộc c-ờng độ dòng điện chất khí vào hiệu điện anôt catôt có dạng phức tạp, không tuân theo định luật Ôm (trõ hiƯu ®iƯn thÕ rÊt thÊp) - Tia lưa ®iƯn hồ quang điện hai dạng phóng điện không khí điều kiện th-ờng Cơ chế tia lửa điện ion hoá va chạm c-ờng độ điện tr-ờng không khí lớn 3.105 (V/m) - Khi áp suất chất khí vào khoảng từ đến 0,01mmHg, ống phóng điện có phóng điện thành miền: phần mặt catôt có miền tối catôt, phần lại ống anôt cột sáng anốt Khi áp suất ống giảm d-ới 10-3 mmHg miền tối catôt chiếm toàn ống, lúc ta có tia catôt Tia catôt dòng êlectron phát từ catôt bay chân không tự Dòng điện chân không - Dòng điện chân không dòng chuyển dịch có h-ớng êlectron bứt từ catôt bị nung nóng tác dụng điện tr-ờng Đặc điểm dòng điện chân không chạy theo chiều định t- anôt sang catôt Dòng điện bán dẫn - Dòng điện bán dẫn tinh khiết dòng dịch chuyển có h-ớng êlectron tự lỗ trống Tuỳ theo loại tạp chất pha vào bán dẫn tinh khiết, mà bán dẫn thuộc hai loại bán dẫn loại n bán dẫn loại p Dòng điện bán dẫn loại n chủ yếu dòng êlectron, bán dẫn loại p chủ yếu dòng lỗ trống Lớp tiếp xúc hai loại bán dÉn p vµ n (líp tiÕp xóc p – n) cã tÝnh dÉn ®iƯn chđ u theo mét chiỊu nhÊt định từ p sang n Ch-ơng IV T TRNG I TỪ TRƯỜNG Tương tác từ Tương tác nam châm với nam châm, dòng điện với nam châm dòng điện với dòng điện gọi tương tác từ Lực tương tác trường hợp gọi lực từ Từ trường - Khái niệm từ trường: Xung quanh nam châm hay xung quanh dòng điện có từ trường Tổng quát: Xung quanh điện tích chuyển động có từ trường - Tính chất từ trường: Gây lực từ tác dụng lên nam châm hay dòng điện đặt - Cảm ứng từ : Để đặc trưng cho từ trường mặt gây lực từ, người ta đưa vào đại lượng vectơ  gọi cảm ứng từ kí hiệu B Phương nam châm thử nằm cân điểm từ trường phương vectơ cảm  ứng từ B từ trường điểm Ta quy ước lấy chiều từ cực Nam sang cực Bắc nam châm  thử chiều B Đường sức từ Đường sức từ đường vẽ cho hướng tiếp tuyến điểm đường trùng với hướng vectơ cảm ứng từ điểm Các tính chất đường sức từ: - Tại điểm từ trường, vẽ đường sức từ qua mà - Các đường sức từ đường cong kín Trong trường hợp nam châm, nam châm đường sức từ từ cực Bắc, vào cực Nam nam châm - Các đường sức từ không cắt - Nơi cảm ứng từ lớn đường sức từ vẽ mau (dày hơn), nơi cảm ứng từ nhỏ đường sức từ vẽ thưa Từ trường Một từ trường mà cảm ứng từ điểm gọi từ trường II PHƯƠNG, CHIỀU VÀ ĐỘ LỚN CỦA LỰC TỪ TÁC DỤNG LÊN DÂY DẪN MANG DÒN G ĐIỆN Phương : Lực từ tác dụng lên đoạn dòng điện có phương vuông góc với mặt phẳng chứa đoạn dòng điện cảm ứng điểm khảo sát Chiều lực từ : Quy tắc bàn tay trái Quy tắc bàn tay trái : Đặt bàn tay trái duỗi thẳng để đường cảm ứng từ xuyên vào lòng bàn tay chiều từ cổ tay đến ngón tay trùng với chiều dòng điện Khi ngón tay choãi 90o chiều lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn Độ lớn (Đònh luật Am-pe) Lực từ tác dụng lên đoạn dòng điện cường độ I, có chiều dài l hợp với F  BI sin  từ trường B góc  B Độ lớn cảm ứng từ Trong hệ SI, đơn vò cảm ứng từ tesla, kí hiệu T III NGUYÊN LÝ CHỒNG CHẤT TỪ TRƯỜNG Giả sử ta có hệ n nam châm( hay dòng điện ) Tại điểm M, Từ trường nam châm thứ B1 , nam châm thứ hai B2 , …, nam châm thứ n Bn Gọi B từ trường hệ M thì: B  B1  B2   Bn BIỆT TỪ TRƯỜNG CỦA DÒNG ĐIỆN CHẠY TRONG DÂY DẪN CO Ù HIØNH DẠNG ĐẶC Từ trường dòng điện chạy dây dẫn thẳng dài  Vectơ cảm ứng từ B điểm xác đònh: - Điểm đặt điểm xét - Phương tiếp tuyến với đường sức từ điểm xét - Chiều xác đònh theo quy tắc nắm tay phải 7 I  - Độ lớn B  2.10 r B Từ trường dòng điện chạy dây dẫn uốn thành vòng tròn Vectơ cảm ứng từ tâm vòng dây xác đònh: - Phương vuông góc với mặt phẳng vòng dây - Chiều chiều đường sức từ: Khum bàn tay phải theo vòng dây khung dây cho chiều từ cổ tay đến ngón tay trùng với chiều dòng điện khung , ngón tay choảy chiều đương sức từ xuyên qua mặt phẳng dòng điện 7 NI - Độ lớn B  2 10 R R: Bán kính khung dây dẫn I: Cường độ dòng điện N: Số vòng dây Từ trường dòng điện chạy ống dây dẫn Từ trường ống dây từ trường Vectơ cảm ứng từ  B xác đònh - Phương song song với trục ống dây - Chiều chiều đường sức từ N 7 - Độ lớn B  4 10 nI n  : Số vòng dây 1m  N số vòng dây,  chiều dài ống dây TƯƠNG TÁC GIỮA HAI DÒNG ĐIỆN THẲNG SONG SONG LỰC LORENXƠ M P Lực tương tác hai dây dẫn song song mang dòng điện có: - Điểm đặt trung điểm đoạn dây xét I2 - Phương nằm mặt phẳng hình vẽ vuông góc với dây dẫn I1 C - Chiều hướng vào dòng điện chiều, hướng xa hai dòng điện ngược chiều B  I1 I F  l: Chiều dài đoạn dây dẫn, r Khoảng cách hai dây dẫn - Độ lớn : F  2.10 D r Lực Lorenxơ có: N Q - Điểm đặt điện tích chuyển động - Phương vuông góc với mặt phẳng chứa vectơ vận tốc hạt mang điện vectơ cảm ứng từ điểm xét - Chiều tuân theo quy tắc bàn tay trái: Đặt bàn tay trái duỗi thẳng để đường cảm ứng từ xuyên vào lòng bàn tay chiều từ cổ tay đến ngón tay trùng với chiều dòng điện Khi ngón tay choãi 90o chiều lực Lo-ren-xơ hạt mang điện dương hạt mang điện âm chiều ngược lại   - Độ lớn lực Lorenxơ f  q vBSin   : Góc tạo v, B KHUNG DÂY MANG DÒNG ĐIỆN ĐẶT TRONG TỪ TRƯỜNG ĐỀU Trường hợp đường sức từ nằm mặt phẳng khung dây A  Xét khung dây mang dòng điện đặt từ trường B B nằm mặt phẳng khung dây - Cạnh AB, DC song song với đường sức từ nên lên lực từ tác dùng lên  chúng không F1   - Gọi F1 , F2 lực từ tá c dụng lên cạnh DA BC   Theo công thức Ampe ta thấy F1 , F2 có I - điểm đặt trung điểm cạnh D - phương vuông góc với mặt phẳng hình vẽ  C - chiều hình vẽ( Ngược chiều nhau) F A - Độ lớn F1 = F2 Vậy: Khung dây chòu tác dụng ngẫu lực Ngẫu lực làm cho khung dây quay vò trí cân bền +   Trường hợp đường sức từ vuông góc với mặt phẳng khung dây  B F4 Xét khung dây mang dòng điện đặt từ trường B vuông góc với mặt phẳng khung dây     D  - Goïi F1 , F2 , F3 , F4 lực từ tác dụng lên cạnh AB, BC, CD, DA F     Theo công thức Ampe ta thấy F1  F3 , F2  F4 Vậy: Khung dây chòu tác dụng cặp lực cân Các lực khung làm quay khung c Momen ngẫu lực từ tác dụng lên khung dây mang dòngđiện Xét khung dây mang dòng điện đặt từ trường B nằm mặt phẳng khung dây M : Momen ngẫu lực từ (N.m) I: Cường độ dòng điện (A) B: Từ trường (T) S: Diện tích khung dây(m2)  F2 B  F2 C Tổng quát M = IBSsin   Với   (B, n) CẢM ỨNG ĐIỆN T Ch-ơng V Từ thông qua diện tích S:   Li (Wb) Φ = BS.cosα ; Với L độ tự cảm cuộn dây L  4107 n2V (H) N : số vòng dây đơn vũ chieu daứi Suất điện động cảm ứng mạch điện kín: n (V) t - Độ lớn suất điện động cảm ứng đoạn dây chun ®éng:   c  Blv sin  (V)   ( B, v) c   - SuÊt ®iƯn ®éng tù c¶m: c   L i (V) (dấu trừ đặc trưng cho đònh luật Lenx) t Năng l-ợng từ tr-ờng ống dây: Mật độ l-ợng từ tr-ờng: Chng VI w W Li (J) 10 B (J/m3 ) 8 KHÚC XẠ ÁNH SÁNG I Hiện tượng khúc xạ ánh sáng Hiện tượng khúc xạ ánh sáng tượng ánh sáng truyền qua mặt phân cách hai môi trường suốt, tia sáng bò bẻ gãy khúc (đổi hướng đột ngột) mặt phân cách Đònh luật khúc xạ ánh sáng + Tia khúc xạ nằm mặt phẳng tới bên pháp tuyến so với tia tới (Hình 33) + Đối với cặp môi trường suốt đònh tỉ số sin góc tới (sini) với sin góc khúc xạ (sinr) luôn số khôn g đổi Số không đổi phụ thuộc vào chất hai môi trường gọi S N chiết suất tỉ đối môi trường chứa tia khúc xạ (môi trường 2) i môi trường chứa tia tới (môi trường 1); kí hiệu n 21 (1 I ) sin i  n21 Bieåu thức: (2 sin r ) r + Nếu n21 > góc khúc xạ nhỏ góc tới Ta nói môi trường (2) N K chiết quang môi trường (1) / + Nếu n21 < góc khúc xạ lớn góc tới Ta nói môi trường (2) chiết quang môi trường (1) + Nếu i = r = 0: tia sáng chiếu vuông góc với mặt phân cách truyền thẳng + Nếu chiếu tia tới theo hướng KI tia khúc xạ theo hướng IS (theo nguyên lí tính thuận nghòch chiều truyền ánh sáng) Do đó, ta có n21  n12 Chiết suất tuyệt đối – Chiết suất tuyệt đối môi trường chiết suất chân không – Vì chiết suất không khí xấp xỉ 1, nên không cần độ xác cao, ta coi chiết suất chất không khí chiết suất tuyệt đối – Giữa chiết suất tỉ đối n21 môi trường môi trường chiết suất tuyệt đối n n n1 chúng có hệ thức: n21  n1 – Ngoài ra, người ta chứng minh rằng: Chiết suất tuyệt đối môi trường suốt tỉ lệ nghòch với vận tốc truyền ánh sáng môi trường đó: n2 v1  n1 v2 Nếu môi trường chân không ta có: n = v1 = c = 3.108 m/s Kết là: n = c c hay v2 = n2 v2 – Vì vận tốc truyền ánh sáng môi trường nhỏ vận tốc truyền ánh sáng chân không, nên chiết suất tuyệt đối môi trường luôn lớn Ý nghóa chiết suất tuyệt đối Chiết suất tuyệt đối môi trường suốt cho biết vận tốc truyền ánh sáng môi trường nhỏ vận tốc truyền ánh sáng chân không lần HIỆN TƯNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN VÀ NHỮNG ĐIỀU KIỆN ĐỂ HIỆN TƯN G XẢY RA Hiện tượng phản xạ toàn phần Hiện tượng phản xạ toàn phần tượng mà tồn tia phản xạ mà tia khúc xạ Điều kiện để có tượng phản xạ toàn phần – Tia sáng truyền theo chiều từ môi trường có chiết suất lớn sang môi trường có chiết suất nhỏ (Hình 34) S H J – Góc tới lớn góc giới hạn phản xạ toàn phần (i gh) Phân biệt phản xạ toàn phần phản xạ thông thường Giống – Cũng tượng phản xạ, (tia sáng bò hắt lại môi trường cũ) K r I i i/ R G (Hình 34) – Cũng tuân theo đònh luật phản xạ ánh sáng Khác – Hiện tượng phản xạ thông thường xảy tia sáng gặp mặt phân cách hai môi trường không cần thêm điều kiện Trong đó, tượng phản xạ toàn phần xảy thỏa mãn hai điều kiện – Trong phản xạ toàn phần, cường độ chùm tia phản xạ cường độ chùm tia tới Còn phản xạ thông thường, cường độ chùm tia phản xạ yếu chùm tia tới Lăng kính phản xạ toàn phần Lăng kính phản xạ toàn phần khối thủy tinh hình lăng trụ có tiết diện thẳng tam giác vuông cân Ứng dụng Lăng kính phản xạ toàn phần dùng thay gương phẳng số dụng cụ quang học (như ống nhòm, kính tiềm vọng …) Có hai ưu điểm tỉ lệ phần trăm ánh sáng phản xạ lớn không cần có lớp mạ gương phẳng Ch-¬ng VII MT V CC DNG C QUANG Lăng kính Đònh nghóa Lăng kính khối chất suốt hình lăng trụ đứng, có tiết diện thẳng hình tam giác Đường tia sáng đơn sắc qua lăng kính – Ta khảo sát đường tia sáng tiết diện thẳng ABC lăng kính – Nói chung, tia sáng qua lăng kính bò khúc xạ tia ló bò lệch phía đáy nhiều so với tia tới Góc lệch tia sáng đơn sắc qua lăng kính Góc lệch D tia ló tia tới góc hợp phương tia tới tia ló, (xác đònh theo góc nhỏ hai đường thẳng) Các công thức lăng kính: sin i1 n sin r1 sin i  n sin r  2   A  r1  r2  D  i1  i2  A  A  2igh Điều kiện để có tia ló i i0 sin i  n sin( A   )  Khi tia s¸ng cã gãc lƯch cùc tiĨu: r1 = r2 = A/2 i1 = i2 =i suy ra: Dmin  2i  A Khi góc lệch đạt cực tiểu: Tia ló tia tới đối xứng qua mặt phẳn g phân giác góc chiết quang A D A A  n sin Khi goùc lệch đạt cực tiểu D : sin 2 * Nếu A, i1  100 góc lệch D  A(n  1) THẤU KÍNH MỎNG Đònh nghóa A i1 I r1 D i r2 J R S B C Thấu kính khối chất suốt giới hạn hai mặt cong, thường hai mặt cầu Một hai mặt mặt phẳng Thấu kính mỏng thấu kính có khoảng cách O 1O2 hai chỏm cầu nhỏ so với bán kính R R2 mặ t cầu Phân loại Có hai loại: – Thấu kính rìa mỏng gọi thấu kính hội tụ – Thấu kính rìa dày gọi thấu kính phân kì Đường thẳng nối tâm hai chỏm cầu gọi trục thấu kính Coi O1  O2  O gọi quang tâm thấu kính (a) (b) F O F/ (c) Tiêu điểm (Hình 36) – Với thấu kính hội tụ: Chùm tia ló hội tụ điểm F / trục F/ gọi tiêu điểm thấu kính hội tụ – Với thấu kính phân kì: Chùm tia ló không hội tụ thực mà có đường kéo dài chúng cắt điểm F/ trục F/ gọi tiêu điểm thấu kính phân kì Mỗi thấu kính mỏng có hai tiêu điểm nằm đối xứng qua quang tâm Một tiêu điểm gọi tiêu điểm vật (F), tiêu điểm lại gọi tiêu điểm ảnh (F /) Tiêu cự Khoảng cách f từ quang tâm đến tiêu điểm gọi tiêu cự thấu kính: f = OF = OF/ Trục phụ, tiêu điểm phụ tiêu diện – Mọi đường thẳng qua quang tâm O không trùng với trục gọi trục phụ – Giao điểm trục phụ với tiêu diện gọi tiêu điểm phụ ứng với trục phụ – Có vô số tiêu điểm phụ, chúng nằm mặt phẳng vuông góc với trục chính, tiêu điểm Mặt phẳng gọi tiêu diện thấu kính Mỗi thấu kính có hai tiêu diện nằm hai bên quang tâm Đường tia sáng qua thấu kính hội tụ Các tia sáng qua thấu kính hội tụ bò khúc xạ ló khỏi thấu kính Có tia sáng thường gặp (Hình 36): – Tia tới (a) song song với trục chính, cho tia ló qua tiêu điểm ảnh – Tia tới (b) qua tiêu điểm vật, cho tia ló song song với trục – Tia tới (c) qua quang tâm cho tia ló truyền thẳng Đường tia sáng qua thấu kính phân kì Các tia sáng qua thấu kính phân kì bò khúc xạ ló khỏi thấu kính Có tia sáng thường gặp (Hình 37): – Tia tới (a) song song với trục chính, cho tia ló có đường kéo dài qua(a) tiêu điểm ảnh – Tia tới (b) hướng tới tiêu điểm vật, cho tia ló song song với trục – Tia tới (c) qua quang tâm cho tia ló truyền thẳng Quá trình tạo ảnh qua thấu kính hội tụ (c) F/ (b) O (Hình 37) F Vật thật ảo thường cho ảnh thật, có trường hợp vật thật nằm khoảng từ O đến F cho ảnh ảo Quá trình tạo ảnh qua thấu kính phân kì Vật thật ảo thường cho ảnh ảo, có trường hợp vật ảo nằm khoảng từ O đến F cho ảnh thaät d d  d  f d f 1   / suy f  10 Công thức thấu kính ; d ; d  d  d d  f d f f d d Công thức dùng cho thấu kính hội tụ thấu kính phân kì 11 Độ phóng đại ảnh Độ phóng đại ảnh tỉ số chiều cao ảnh chiều cao vật: A' B' d f f d  f k     d d f f d f AB * k > : Ảnh chiều với vật * k < : Ảnh ngược chiều với vật Giá trò tuyệt đối k cho biết độ lớn tỉ đối ảnh so với vật – Công thức tính độ tụ thấu kính theo bán kính cong mặt chiết suất thấu kính: D 1 n   (  1)   f n  R1 R2  Trong đó, n chiết suất đối chất làm thấu kính, n’ chiết mơi trường đặt thấu kính R1 R2 bán kính hai mặt thấu kính với qui ước: Mặt lõm: R > ; Mặt lồi: R < ; Mặt phẳng: R =  MẮT_CÁC TẬT CỦA MẮT a/ Đònh nghóa phương diện quang hình học, mắt giống máy ảnh, cho ảnh thật nhỏ vật võng mạc b/ cấu tạo  thủy tinh thể: Bộ phận chính: thấu kính hội tụ có tiêu cự f thay đổi  võng mạc:  ảnh, sát dáy mắt nơi tập trung tế bào nhạy sáng dầu dây thần kinh thò giác Trên võng mạc có điển vàng V nhạy sáng  Đặc điểm: d’ = OV = không đổi: để nhìn vật khoảng h khác (d thay đổi) => f thay đổi (mắt phải điều tiết ) d/ Sự điều tiết mắt – điểm cực viễn Cv- điểm cực cận Cc  Sự điều tiết Sự thay đổi độ cong thủy tinh thể (và thay đổi độ tụ hay tiêu cự nó) để làm cho ản h vật cần quan sát lên võng mạc gọi điều tiết  Điểm cực viễn C v Điểm xa trục mắt mà đặt vật mắt thấy rõ mà không cần điều tiết ( f = f max)  Điểm cực cận Cc Điểm gần trục mắt mà đặt vật mắt thấy rõ điều tiết tối đa ( f = f min) Khoảng cách từ điểm cực cận Cc đến cực viễn Cv : Gọi giới hạn thấy rõ mắt - Mắt thường : f max = OV, OCc = Ñ = 25 cm; OCv =  e/ Góc vật suất phân ly mắt Góc trông vật : tg   AB  = góc trông vật ; AB: kích thườc vật ; = AO = khỏang cách từ vật tới quang tâm O mắt - Năng suất phân ly mắt Là góc trông vật nhỏ  hai điểm A B mà mắt phân biệt hai điểm rad   1'  3500 - lưu ảnh võng mạc thời gian  0,1s để võng mạc hồi phục lại sau tắt ánh sáng kích thích Các tật mắt – Cách sửa a Cận thò mắt không điều tiết có tiêu điểm nằm trước võng mạc f max < OC; OCc< Đ ; OCv <  => Dcận > Dthường - Sửa tật : nhìn xa mắt thường : phải đeo thấu kính phân kỳ cho ảnh vật  qua kính lên điểm cực viễn mắt AB kính   AB 1 1 DV      d  d   (OCV  ) f d d   OCV   l = OO’= khỏang cách từ kính đến mắt, đeo sát mắt l =0 f k = -OV b Viễn thò Là mắt không điề tiết có tiêu điểm nằm sau võng mạc f max >OV; OCc > Đ ; OCv : ảo sau mắt => D viễn < Dthường Sửa tật : cách : + Đeo thấu kính hội tụ để nhìn xa vô cực mắt thương mà không cần điều tiết(khó thực hiện) + Đeo thấu kính hội tụ để nhìn gần mắt thường cách mắt 25cm (đây cách thương dùng ) AB kính   AB 1 1 DC      d   (OCC  ) d  0,25 f d d   OCC   KÍNH LÚP a/ Đònh nhgóa: Là dụng cụ quang học bổ trợ cho mắt trông việc quang sát vật nhỏ Nó có tác dụng làm tăn g góc trông ảnh cách tạo ảnh ảo, lớn vật nằm trông giới hạn nhìn thấy rõ mắt b/ cấu tạo Gồm thấu kính hội tụ có tiêu cự ngắn(cỡ vài cm) c/ cách ngắm chừng kínhOk matO AB   A1 B1  A2 B2 d1 d1’ d2 d2’ ’ d1 < d1 nằm giới hạn nhìn rõ mắt: d + d1’ = OKO ; d2’ = OV 1   ' f K d1 d1  Ngắm chừng cực cận Điều chỉnh để ảnh A 1B1 ảnh ảo hieäm CC : d1’ = - (OCC - l) (l khoảng cách vò trí đặt kính mắt) O ’F ; AB kính   AB d d   (OCC  ) DC  1 1     f d d  d OCC    Ngắm chừng CV Điều chỉnh để ảnh A 1B1 ảnh ảo hiệm CV : d1’ = - (OCV - l) AB kính   AB 1 1 DV      d d   (OCV  ) f d d  d OCV   d/ Độ bội giác kính lúp * Đònh nghóa: Độ bội giác G dụng cụ quang học bổ trợ cho mắt tỉ số góc trông ảnh  vật qua dụng cụ quang học với góc trông trực tiếp  vật đặt vật điểm cực cận mắt  tan  G  (vì góc   nhỏ)  tan  Với: tg  AB Đ * Độ bội giác kính lúp: Gọi l khoảng cách từ mắt đến kính d’ khoảng cách từ ảnh A’B’ đến kính (d’ < 0), ta có : tg  A' B' A' B'  OA d'  suy ra: G  Hay: tg A' B' Ñ  tg0 AB d'  G = k Ñ d' + k độ phóng đại ảnh (1) - Khi ngắm chừng cực cận: d'   Đ đó: GC  kC   d d - Khi ngắm chừng cực viễn: d     OCV đó: GV   d Đ  d OCV - Khi ngắm chừng vô cực: ảnh A’B’ vơ cực, AB C C nên: tg  AB AB  OF f G  Ñ f Suy ra:  G có giá trị từ 2,5 đến 25 ngắm chừng vô cực + Mắt điều tiết + Độ bội giác kính lúp không phụ thuộc vào vò trí đặt mắt Giá trò G ghi vành kính: X2,5 ; X5 Lưu ý: - Với l khoảng cách từ mắt tới kính lúp khi: ≤ l < f  GC > GV l=f  GC = GV l>f  GC < GV 25 - Trên vành kính thường ghi giá trị G¥ = f (cm) 25 Ví d: Ghi X10 thỡ GƠ = = 10 ị f = 2,5cm f (cm) KÍNH HIỂN VI a) Định nghĩa: Kính hiển vi dụng cụ quang học bổ trợ cho mắt làm tăng góc trơng ảnh vật nhỏ, với độ bội giác lớn lơn nhiều so với độ bội giác kính lúp b) Cấu tạo: Có hai phận chính: - Vật kính O1 thấu kính hội tụ có tiêu cự ngắn (vài mm), dùng để tạo ảnh thật lớn vật cần quan sát - Thị kính O2 thấu kính hội tụ có tiêu cự ngắn (vài cm), dùng kính lúp để quan sát ảnh thật nói Hai kính có trục trùng khoảng cách chúng khơng đổi Bộ phận tụ sáng dùng để chiếu sáng vật cần quan sát d) Độ bội giác kính ngắm chừng vơ cực: - Ta có: tg  Do đó: G  A1B1 A1B1 AB  tg = O2 F2 f2 Ñ tg A1B1 Ñ  x tg AB f2 (1) G  k1  G2 Hay Độ bội giác G  kính hiển vi trường hợp ngắm chừng vơ cực tích độ phóng đại k ảnh A1 B1 qua vật kính với độ bội giác G thị kính Hay G  .Đ f1 f2 Với:  = F1/ F2 gọi độ dài quang học kính hiển vi Người ta thường lấy Đ = 25cm KÍNH THIÊN VĂN a) Định nghĩa: Kính thiên văn dụng cụ quang học bổ trợ cho mắt làm tăng góc trông ảnh vật xa (các thiên thể) b) Cấu tạo: Có hai phận chính: - Vật kính O : thấu kính hội tụ có tiêu cự dài (vài m) - Thị kính O : thấu kính hội tụ có tiêu cự ngắn (vài cm) Hai kính lắp trục, khoảng cách chúng thay đổi c) Độ bội giác kính ngắm chừng vô cực: - Trong cách ngắm chừng vô cực, người quan sát điều chỉnh để ảnh A1 B2 vơ cực Lúc tg  A1B1 AB tg  1 f2 f1 Do đó, độ bội giác kính thiên văn ngắm chừng vơ cực : G  tg f1  tg0 f2 ... d-ơng tan, phản ứng xảy bình điện phân có anôt kim loại mà muối cẩu có mặt dung dịch điện phân - Định luật Fa-ra-đây điện phân A Khối l-ợng m chất - c giải phóng điện cực tỉ lệ với - ng l-ợng... điện l-ợng q qua dung dịch điện phân ( q=It ) A It víi F ≈ 96500 (C/mol) BiĨu thøc cđa định luật Fa-ra-đây: m F n Dòng điện chất khí - Dòng điện chất khí dòng chuyển dịch có h-ớng ion d-ơng catôt,... thấy rõ mắt - Mắt thường : f max = OV, OCc = Đ = 25 cm; OCv =  e/ Góc vật suất phân ly mắt Góc trông vật : tg   AB  = góc trông vật ; AB: kích thườc vật ; = AO = khỏang cách từ vật tới quang