Silde Bài giảng vật lí đại cương 2 full

VẬT LÝ ĐẠI CƢƠNG TS Phạm Thị Hải Miền Bộ môn Vật lý Ứng dụng Đại học Bách Khoa Tp.HCM TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Thị Bé Bảy: Vật lý đại cương A2 – Đại học Bách khoa Tp.HCM (Giáo trình nội bộ), 2009 [2] Trần Văn Lượng: Bài tập Vật lý đại cương A2 – Đại học Bách khoa Tp.HCM (Giáo trình nội bộ), 2013 NỘI DUNG MÔN HỌC Trường điện từ Dao động – sóng Tính chất sóng ánh sáng Thuyết tương đối hẹp Quang lượng tử Cơ học lượng tử Vật lý nguyên tử Vật lý hạt nhân CHƢƠNG TRƢỜNG ĐIỆN TỪ Nhắc lại cảm ứng điện từ Luận điểm Maxwell thứ Điện trƣờng xoáy Luận điểm Maxwell thứ hai Dòng điện dịch Trƣờng điện từ hệ phƣơng trình Maxwell NHẮC LẠI VỀ CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ ĐỊNH LUẬT FARADAY   • Từ thơng gửi qua diện tích S:    BdS S  Từ thơng thay đổi B S thay đổi d   BdS  Bldx • Khi từ thơng qua mạch kín thay đổi mạch xuất sức điện động cảm ứng: d d   C   dt  B.dS  dt S • Sức điện động cảm ứng ε gây dòng điện cảm ứng chạy mạch kín: C d iC  R  Rdt ĐỊNH LUẬT LENZ Dòng điện cảm ứng có chiều cho từ trường tạo (từ trường cảm ứng) có xu hướng chống lại biến đổi từ thơng LUẬN ĐIỂM MAXWELL THỨ NHẤT ĐIỆN TRƢỜNG XOÁY Luận điểm Maxwell I: Mọi từ trường biến thiên theo thời gian làm xuất điện trường xốy • Điện trường xốy điện trường biến thiên theo thời gian (không phải điện trường tĩnh) có đường sức khép kín • Điện trường xốy làm điện tích khung dây chuyển động thành dòng kín, tạo nên dòng cảm ứng PHƢƠNG TRÌNH MAXWELL – FARADAY • Từ thơng qua mạch kín S biến thiên sinh sức điện động cảm ứng: d d   C      B.dS dt dt S (1) • Sức điện động cảm ứng mạch kín sinh điện trường xốy: C   C    E.dl (2)   d   (1) & (2)   E.dl    B.dS (3) dt C  • Vì từ trường biến thiên theo thời gian sinh điện trường xốy nên thay d/dt (3) đạo hàm riêng phần theo t:   B   Edl   t d S PT Maxwell-Faraday (C ) S 10 • Thực nghiệm chứng tỏ tạo nên chất phóng xạ khơng có tự nhiên, chất phóng xạ nhân tạo • Ví dụ: 23 24 Na  n  11 11 Na   2.2 ĐỊNH LUẬT PHĨNG XẠ • Trong q trình phóng xạ, số hạt nhân chất phóng xạ giảm theo thời gian theo qui luật:  t N  No e Với: No - số hạt nhân thời điểm t = λ - số phân rã • Chu kỳ bán rã T khoảng thời gian để số hạt nhân phóng xạ giảm nửa: ln 0,693 T     • Độ phóng xạ H xác định số phân rã giây: dN H    N0 e  t  H o e  t   N dt H0 - độ phóng xạ ban đầu Đơn vị H Becquerel (1Bq=1 pr/s) Curi (1Ci= 3,7.1010Bq) • Thời gian sống trung bình hạt nhân phóng xạ:   1/  BÀI TẬP VÍ DỤ Cho chu kỳ bán rã 146C 5600 năm Xét tượng cổ gỗ, người ta thấy độ phóng xạ β- 0,77 lần độ phóng xạ khúc gỗ có khối lượng vừa chặt Xác định tuổi tượng gỗ Hƣớng dẫn giải • Độ phóng xạ khúc gỗ chặt: H1  H o e • Độ phóng xạ tượng gỗ: H  H o e  t   ( t t ) H H o e  (t t )   t   e  0, 77   t H1 H oe  t   ln 0, 77  ln 0, 77   2112 năm 0, 693 / T PHẢN ỨNG HẠT NHÂN • Các q trình biến đổi hạt nhân gọi phản ứng hạt nhân • Trong phản ứng hạt nhân đại lượng sau phải bảo tồn: Số khối, Điện tích, Năng lượng, Động lượng, Momen động lượng • Xét phản ứng hạt nhân: ZA11 X1  ZA22 X  ZA33 X  ZA44 X có tổng khối lượng hạt nhân trước sau phản ứng M1 M2  Nếu M1 > M2 : phản ứng tỏa lượng: Q   M1  M  c  Năng lượng tỏa dạng động hạt sinh sau phản ứng, lượng photon tia γ  Nếu M1 < M2 : phản ứng thu lượng: Q   M1  M  c  Năng lượng cung cấp cho phản ứng dạng động K hạt (khối lượng m) đến bắn phá hạt nhân (khối lượng M): m K  Q (1  ) M 3.2 NĂNG LƢỢNG HẠT NHÂN • Năng lượng hạt nhân lượng thu phản ứng hạt nhân tỏa lượng • Để phản ứng tỏa lượng: phân chia hạt nhân lớn (phản ứng phân hạch) kết hợp hạt nhân nhỏ (phản ứng nhiệt hạch) 3.2.1 Phản ứng phân hạch: phản ứng tách hạt nhân nặng thành hạt nhân nhẹ Độ hụt khối chuyển thành lượng tỏa 235 U  92 n  X  Y  neutrons  Q Với: 01n – neutron chậm (năng lượng < 1MeV) X, Y – hạt nhân kết Có nhiều tổ hợp (X,Y) thỏa mãn định luật bảo tồn lượng, số khối điện tích Z2  117 A • Điều kiện phân hạch: • Sự phân hạch xảy tự phát (khơng cần bắn phá hạt nhân neutron) xác suất thấp 239 U • Nhiên liệu chủ yếu thực phản ứng phân hạch: 235 , 92 92 Pu Các loại phản ứng phân hạch • Gọi k tỷ số số neutron tạo số neutron hấp thụ a Phản ứng dây chuyền: k>1 (bom nguyên tử) 139 95  Xe  Sr  k 2 54 38 n  200 MeV 235 92U  n   89 144  36 Kr  56 Ba  n  200MeV  k  b Phản ứng điều khiển được: k=1 (lò phản ứng hạt nhân) c Phản ứng tắt: k