Tóm tắt công thức và lý thuyết vật lí 11 cả năm

www.thuvienhoclieu.com TĨM TẮT CƠNG THỨC VÀ LÍ THUYẾT VẬT LÝ 11 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 q 1; q2 đặt cách khoảng r môi trường có r r 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) �N m � q1q � � C � - Độ lớn: F k  r ; k = 9.109 � (ghi chú: F lực tĩnh điện) - Biểu  diễn: F21  F21 r  F12  F21 r  F12 q1.q2 < q1.q2 >0 Vật dẫn điện, điện mơi: + Vật (chất) có nhiều điện tích tự  dẫn điện + Vật (chất) có chứa điện tích tự  cách điện (điện mơi) 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   E   F q.E Đơn vị: E(V/m) 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 www.thuvienhoclieu.com Trang www.thuvienhoclieu.com r + Véctơ cường độ điện trường E điện tích điểm Q gây điểm M cách Q đoạn r có: - Điểm đặt: Tại M - Phương: đường nối M Q - Chiều: Hướng xa Q Q > Hướng vào Q Q 0 r r EM q C1, C2, C3 Q.U C U Q   2 2C - Năng lượng điện trường: Năng lượng tụ điện lượng điện trường tụ điện www.thuvienhoclieu.com Trang www.thuvienhoclieu.com Tụ điện phẳng W  E V 9.109.8. với V=S.d thể tích khoảng khơng gian tụ điện phẳng W  E2 Mật độ lượng điện trường: w  V k 8 CHƯƠNG II DỊNG 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 hố 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 I= t: thời gian di chuyển 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 A q I= t q điện lượng dịch chuyển qua tiết diện thẳng vật dẫn thời gian t Ghi chú: a) Cường độ dòng điện không 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 ÔM 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 www.thuvienhoclieu.com Trang www.thuvienhoclieu.com đường thẳng qua gốc trục: R có giá trị khơng phụ thuộc U (vật dẫn tuân 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 U Im = Il = I2 = I3 =… = In Im = m Um = Ul + U2+ U3+… + Un Rm b) Điện trở mắc song song: điện trở tương đương anh bởi: 1 1 =   � � �  U Rm R1 R2 R3 Rn Im = m Im = I l + I + … + In Rm 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) R1 R2 R3 R1 R2 Rn 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 hố 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 công 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 hố Khi hai kim loại nhúng vào chất điện phân hiệu điện điện hoá chúng khác nên chúng tồn hiệu điện xác định Đó sở để chế tạo pìn điện hố www.thuvienhoclieu.com Trang www.thuvienhoclieu.com  Pin điện hoá chế tạo pin Vôn-ta (Volta) gồm Zn Cu nhúng vào dung dịch H2SO4 loãng Chênh lệch hiệu điện điện hoá 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 (+) PbO2 * cực (-) Pb nhúng vào dung dịch H2SO4 loãng Do tác dụng axit, hai cực acquy tích điện trái dấu hoạt động pin điện hố 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 cơng 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 Công suất dòng điện đặc trưng cho tốc độ thực cơng Đây cơng 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 ôm ta có: U2 (J) A  Q  R.I t  � t R Đo công suất điện điện tiêu thụ đoạn mạch Ta dùng ampe - kế để đo cường độ dòng điện vôn - 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 = 3,6.106J) II CƠNG VÀ CƠNG SUẤT CỦA NGUỒN ĐIỆN Cơng www.thuvienhoclieu.com Trang www.thuvienhoclieu.com 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 * dụng cụ toả nhiệt * máy thu điện Hai loại dụng cụ tiêu thụ điện: Công công suất dụng cụ toả nhiệt: U2 - Công (điện tiêu thụ): A  R.I t  � t (định luật Jun - Len-xơ) R U2 - Công suất : P  R.I  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 - Ngoài có phần điện mà máy thu điện nhận từ dòng điện chuyển thành nhiệt máy có điện trở rp Qrp I t - Vậy cơng 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: P A  p I  rp I t  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  r p 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 www.thuvienhoclieu.com Trang www.thuvienhoclieu.com ĐỊNH LUẬT ÔM 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 ,r  I rR I Ghi chú: * Có thể viết :  ( 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  www.thuvienhoclieu.com Trang www.thuvienhoclieu.com rp: Tổng điện trở nguồn máy thu Mắc nguồn điện thành bộ: a Mắc nối tiếp: ,r ,r ,r3 2  1      n rb r1  r2    n ,rn ,rb ý: Nếu có n nguồn giống ,r2 ,r1 b Mắc xung đối:  b n rb nr  b  1   c Mắc song song ( nguồn giống nhau)  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 mr rb  n ,r2 ,r1 rb r1  r2 ,r ,r ,r ,r ,r Tổng số nguồn nguồn: N = n.m Chương III DÒNG ĐIỆN TRONG CÁC MÔI TRƯỜNG I Hệ thống kiến thức chương ,r ,r Dòng điện kim loại - Các tính chất điện kim loại giải thích dựa có mặt electron tự kim loại Dòng điện kim loại dòng dịch chuyển có hướng 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 tượng nhiệt độ hạ xuống nhiệt độ T c đó, điện trở kim loại (hay hợp kim) giảm đột ngột đến giá trị không, tượng siêu dẫn Dòng điện chất điện phân - Dòng điện chất điện phân dòng chuyển dịch có hướng ion dương catơt ion âm anôt Các ion chất điện phân xuất phân li phân tử chất tan môi trường dung môi Khi đến điện cực ion trao đổi êlectron với điện cực giải phóng đó, tham gia phản ứng phụ Một phản ứng phụ phản ứng cực dương tan, phản ứng www.thuvienhoclieu.com Trang www.thuvienhoclieu.com xảy bình điện phân có anơt kim loại mà muối cẩu có mặt dung dịch điện phân - Định luật Fa-ra-đây điện phân Khối lượng m chất giải phóng điện cực tỉ lệ với đương lượng gam A chất n với điện lượng q qua dung dịch điện phân ( q=It ) Biểu thức định luật Fa-ra-đây: m A It với F ≈ 96500 (C/mol) F n Dòng điện chất khí - Dòng điện chất khí dòng chuyển dịch có hướng ion dương catôt, ion âm êlectron anơt Khi cường độ điện trường chất khí yếu, muốn có ion êlectron dẫn điện chất khí cần phải có tác nhân ion hố (ngọn lửa, tia lửa điện ) Còn cường độ điện trường 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 cường độ dòng điện chất khí vào hiệu điện anơt catơt có dạng phức tạp, khơng tn theo định luật Ơm (trừ hiệu điện thấp) - Tia lửa điện hồ quang điện hai dạng phóng điện khơng khí điều kiện thường Cơ chế tia lửa điện ion hoá va chạm cường độ điện trường khơng 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 catơt có miền tối catơt, phần lại ống anơt cột sáng anốt Khi áp suất ống giảm 10 -3mmHg miền tối catơt chiếm tồn ống, lúc ta có tia catơt Tia catơt dòng êlectron phát từ catơt bay chân khơng tự Dòng điện chân khơng - Dòng điện chân khơng dòng chuyển dịch có hướng êlectron bứt từ catôt bị nung nóng tác dụng điện trường Đặc điểm dòng điện chân khơng chạy theo chiều định tư anơt sang catơt Dòng điện bán dẫn - Dòng điện bán dẫn tinh khiết dòng dịch chuyển có hướng 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 dẫn p n (lớp tiếp xúc p – n) có tính dẫn điện chủ yếu theo chiều định từ p sang n www.thuvienhoclieu.com Trang 10 www.thuvienhoclieu.com Chương IV TỪ TRƯỜNG 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 qt: 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  từ trường điểm Ta quy ước lấy chiều từ cực Nam sang cực Bắc nam châm thử chiều B  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 DÒNG ĐIỆN Phương : Lực từ tác dụng lên đoạn dòng điện có phương vng 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 chỗi 90 o chiều lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn Độ lớn (Định luật Am-pe) Lực từ tác dụng lên đoạn dòng điện cường độ I, có chiều dài l hợp với từ F  BIsin  trường B góc  B Độ lớn cảm ứng từ Trong hệ SI, đơn vị 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 TỪ TRƯỜNG CỦA DỊNG ĐIỆN CHẠY TRONG DÂY DẪN CĨ HIØNH DẠNG ĐẶC BIỆT Từ trường dòng điện chạy dây dẫn thẳng dài www.thuvienhoclieu.com Trang 11 www.thuvienhoclieu.com  Vectơ cảm ứng từ B điểm xác định: - Điểm đặt điểm xét - Phương tiếp tuyến với đường sức từ điểm xét - Chiều xác định 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 định: - Phương vng 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  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 định - Phương song song với trục ống dây - Chiều chiều đường sức từ N - 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 Lực tương tác hai dây dẫn song song mang dòng điện có: P - Điểm đặt trung điểm đoạn dây xét I2 - Phương nằm mặt phẳng hình vẽ vng góc với dây dẫn I - Chiều hướng vào dòng điện chiều, hướng xa hai dòng A C điện ngược chiều B 7 I I - Độ lớn : F 2.10  l: Chiều dài đoạn dây dẫn, r Khoảng cách hai dây dẫn r F D Lực Lorenxơ có: - Điểm đặt điện tích chuyển động N - Phương vng góc với mặt phẳng chứa vectơ vận tốc hạt mang điện vectơ cảm Q ứng từ điểm xét - Chiều tuân theo quy tắc bàn tay trái: Đặt bàn tay trái duỗi thẳng để đường I cảm ứng từ xuyên vàoo lòng bàn tay chiều từ cổ tay đến ngón tay trùng với chiều dòng điện Khi ngón tay chỗi 90 chiều lực Lo-ren-xơ hạt mang điện dương hạt mang điện âm ngược lại D chiều   F B - Độ lớn lực Lorenxơ f  q vBSin  : Góc tạo v, B CA KHUNG DÂY MANG DÒNG ĐIỆN ĐẶT TRONG TỪ TRƯỜNG ĐỀU Trường hợp đường sức từ nằm mặt phẳng khung dây  Xét khung dây mang dòng điện đặt từ trường B +  nằm mặt phẳng khung dây F4 - Cạnh AB, DC song song với đường sức từ nên lên lực từ tác dùng lên chúng không D  www.thuvienhoclieu.com F3  F2 C Trang 12 www.thuvienhoclieu.com   - Gọi F1 , F2 lực từ tác dụng lên cạnh DA BC   Theo công thức Ampe ta thấy F1 , F2 có - điểm đặt trung điểm cạnh - phương vng góc với mặt phẳng hình vẽ - chiều hình vẽ(Ngược chiều nhau) - Độ lớn F1 = F2 Vậy: Khung dây chịu tác dụng ngẫu lực Ngẫu lực làm cho khung dây quay vị trí cân bền Trường hợp đường sức từ vng góc với mặt phẳng khung dây  Xét khung dây mang dòng điện đặt từ trường B vng góc với mặt phẳng khung dây     - Gọi F1 , F2 , F3 , F4 lực từ tác dụng lên cạnh AB, BC, CD, DA     Theo công thức Ampe ta thấy F1  F3 , F2  F4 Vậy: Khung dây chịu 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 M : Momen ngẫu lực từ (N.m) nằm mặt phẳng khung dây I: Cường độ dòng điện (A) B: Từ trường (T) S: Diện tích khung dây(m2) Tổng quát    (B, n Với ) M = IBSsin  Chương V CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ Từ thông qua diện tích S: Φ = BS.cosα ;   Li (Wb) Với L độ tự cảm cuộn dây L 4 10  n 2V (H) n N : số vòng dây đơn vị chiều dài  Suất điện động cảm ứng mạch điện kín:  c   (V) t - Độ lớn suất điện động cảm ứng đoạn dây chuyển động:   c  Blv sin  (V)  ( B, v) - Suất điện động tự cảm:  c  L i t (V) (dấu trừ đặc trưng cho định luật Lenx) Năng lượng từ trường ống dây: W  Li (J) www.thuvienhoclieu.com Trang 13 www.thuvienhoclieu.com Mật độ lượng từ trường: Chương VI w 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 bị bẻ gãy khúc (đổi hướng đột ngột) mặt phân cách Định luật khúc xạ ánh sáng + Tia khúc xạ nằm mặt phẳng tới bên pháp tuyến so với tia tới (Hình 33) + Đối với cặp mơi trường suốt định tỉ số sin góc tới (sini) với sin góc khúc xạ (sinr) ln ln số khơng đổi Số không đổi phụ thuộc vào chất hai môi trường gọi chiết S N suất tỉ đối môi trường chứa tia khúc xạ (môi trường 2) môi trường chứa tia tới (mơi trường 1); kí hiệu n21 i (1 I sin i ) n21 Biểu thức: (2 sin r ) r + Nếu n21 > góc khúc xạ nhỏ góc tới Ta nói mơi trường (2) chiết quang môi trường (1) K N / + Nếu n21 < góc khúc xạ lớn góc tới Ta nói mơi trường (2) chiết quang mơi trường (1) + Nếu i = r = 0: tia sáng chiếu vng 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 nghịch chiều truyền ánh sáng) Do đó, ta có n21  n12 Chiết suất tuyệt đối – Chiết suất tuyệt đối môi trường chiết suất chân khơng – Vì chiết suất khơng khí xấp xỉ 1, nên khơng cần độ xác cao, ta coi chiết suất chất khơng khí chiết suất tuyệt đối – Giữa chiết suất tỉ đối n 21 môi trường môi trường chiết suất tuyệt đối n n1 n2 chúng có hệ thức: n21  n1 – Ngoài ra, người ta chứng minh rằng: Chiết suất tuyệt đối môi trường suốt tỉ lệ nghịch với vận tốc truyền ánh sáng mơi trường đó: n2 v1  n1 v2 Nếu mơi trường chân khơng ta có: n1 = v1 = c = 3.108 m/s Kết là: n = c c hay v2 = v2 n2 – 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 www.thuvienhoclieu.com Trang 14 www.thuvienhoclieu.com Ý nghĩa chiết suất tuyệt đối Chiết suất tuyệt đối môi trường suốt cho biết vận tốc truyền ánh sáng mơi trường nhỏ vận tốc truyền ánh sáng chân không lần HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN VÀ NHỮNG ĐIỀU KIỆN ĐỂ HIỆN TƯỢNG XẢY RA Hiện tượng phản xạ toàn phần Hiện tượng phản xạ toàn phần tượng mà tồn tia phản xạ mà khơng có tia khúc xạ Điều kiện để có tượng phản xạ tồn phần S K – Tia sáng truyền theo chiều từ môi trường có chiết suất lớn sang mơi r H J trường có chiết suất nhỏ (Hình 34) – Góc tới lớn góc giới hạn phản xạ toàn phần (i gh) i i/ I Phân biệt phản xạ tồn phần phản xạ thơng thường R Giống G (Hình 34) – Cũng tượng phản xạ, (tia sáng bị hắt lại môi trường cũ) – Cũng tuân theo định luật phản xạ ánh sáng Khác – Hiện tượng phản xạ thông thường xảy tia sáng gặp mặt phân cách hai mơi trường khơng cần thêm điều kiện Trong đó, tượng phản xạ tồn 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 tồn phần Lăng kính phản xạ tồn phần khối thủy tinh hình lăng trụ có tiết diện thẳng tam giác vng 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 khơng cần có lớp mạ gương phẳng Chương VII CỤ QUANG MẮT VÀ CÁC DỤNG Lăng kính Định nghĩa Lăng kính khối chất suốt hình lăng trụ đứng, có tiết diện thẳng hình tam giác www.thuvienhoclieu.com Trang 15 www.thuvienhoclieu.com 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 bị khúc xạ tia ló ln bị lệch phía đáy nhiều so với tia tới Góc lệch tia sáng đơn sắc qua lăng kính A Góc lệch D tia ló tia tới góc hợp phương tia tới tia ló, (xác định theo góc nhỏ hai đường thẳng) D Các cơng thức lăng kính: i1 I i r2 J r1  sini nsinr R  A 2igh S  sini' nsinr'  B C Điều kiện để có tia ló  i i0  A r  r'   sin i n sin( A   )   D i  i' A Khi tia sáng có góc lệch cực tiểu: r’ = r = A/2; i’ = i = (Dm + A)/2 Khi góc lệch đạt cực tiểu: Tia ló tia tới đối xứng qua mặt phẳng phân giác góc chiết quang A D A A n sin Khi góc lệch đạt cực tiểu Dmin : sin 2 THẤU KÍNH MỎNG Định nghĩa 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 O1O2 hai chỏm cầu nhỏ so với bán kính R1 R2 mặt cầu (a) Phân loại (b) Có hai loại: – Thấu kính rìa mỏng gọi thấu kính hội tụ F O F/ – Thấu kính rìa dày gọi thấu kính phân kì (c) Đường thẳng nối tâm hai chỏm cầu gọi trục thấu kính (Hình 36) Coi O1  O2  O gọi quang tâm thấu kính Tiêu điểm – 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 khơng 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 www.thuvienhoclieu.com Trang 16 www.thuvienhoclieu.com 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 khơng trùng với trục gọi trục phụ – Giao điểm trục phụ với tiêu diện gọi tiêu điểm phụ ứng với trục phụ – Có vơ số tiêu điểm phụ, chúng nằm mặt phẳng vng 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 bị 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 bị 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 tiêu điểm ảnh (a) – Tia tới (b) hướng tới tiêu điểm vật, cho tia ló song song với trục O F F/ – Tia tới (c) qua quang tâm cho tia ló truyền thẳng (c) Q trình tạo ảnh qua thấu kính hội tụ (b) Vật thật ảo thường cho ảnh thật, có trường hợp vật thật nằm (Hình 37) 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 thật 10 Cơng thức thấu kính 1   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: k  A' B ' d  d AB * k > : Ảnh chiều với vật * k < : Ảnh ngược chiều với vật Giá trị 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  R1 R2  Trong đó, n chiết suất tỉ đối chất làm thấu kính mơi trường đặt thấu kính R R2 bán kính hai mặt thấu kính với qui ước: Mặt lõm: R > ; Mặt lồi: R < ; Mặt phẳng: R =  www.thuvienhoclieu.com Trang 17 www.thuvienhoclieu.com MẮT_CÁC TẬT CỦA MẮT a/ Định nghĩa 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 thị giác Trên võng mạc có điển vàng V nhạy sáng  Đặc điểm: d’ = OV = không đổi: để nhìn vật khoảng cách 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 ảnh vật cần quan sát lên võng mạc gọi điều tiết  Điểm cực viễn Cv Điểm xa trục mắt mà đặt vật mắt thấy rõ mà không cần điều tiết ( f = fmax)  Điểm cực cận Cc Điểm gần trục mắt mà đặt vật mắt thấy rõ điều tiết tối đa ( f = fmin) Khoảng cách từ điểm cực cận Cc đến cực viễn Cv : Gọi giới hạn thấy rõ mắt - Mắt thường : fmax = OV, OCc = Đ = 25 cm; OCv = � e/ Góc vật suất phân ly mắt  Góc trơng vật : tg AB l  = góc trơng vật ; AB: kích thườc vật ; l = AO = khỏang cách từ vật tới quang tâm O mắt - Năng suất phân ly mắt Là góc trơng vật nhỏ  hai điểm A B mà mắt phân biệt hai điểm  �1' � rad 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 thị mắt khơng điều tiết có tiêu điểm nằm trước võng mạc fmax < 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 www.thuvienhoclieu.com Trang 18 www.thuvienhoclieu.com AB  kính   AB 1 1     f d d   OCV   l = OO’= khỏang cách từ kính đến mắt, đeo sát mắt l =0 fk = -OV b Viễn thị Là mắt khơng điề tiết có tiêu điểm nằm sau võng mạc fmax >OV; OCc > Đ ; OCv : ảo sau mắt => Dviễn < Dthường Sửa tật : cách : + Đeo thấu kính hội tụ để nhìn xa vơ cực mắt thương mà khơng 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 0,25 d   (OCC  ) f d d   OCC   d  d  (OCV  ) DV  KÍNH LÚP a/ Định nhgĩa: Là dụng cụ quang học bổ trợ cho mắt trơng việc quang sát vật nhỏ Nó có tác dụng làm tăng góc trơng 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 � A2 B2 AB ���� A1B1 ��� d1 d1’ d2 d2’ ’ ’ d1 < O F ; d1 nằm giới hạn nhìn rõ mắt: d1 + d1’ = OKO ; d2’ = OV 1   ' f K d1 d1  Ngắm chừng cực cận Điều chỉnh để ảnh A1B1 ảnh ảo hiệm CC : d1’ = - (OCC - l) (l khoảng cách vị trí đặt kính mắt) AB  kính   AB d d   (OCC  ) DC  1 1     f d d  d OCC    Ngắm chừng CV Điều chỉnh để ảnh A1B1 ảnh ảo hiệm CV : d1’ = - (OCV - l) AB  kính   AB 1 1 DV      d   (OCV  ) d f d d  d OCV   d/ Độ bội giác kính lúp * Định nghĩa: Độ bội giác G dụng cụ quang học bổ trợ cho mắt tỉ số góc trơng ảnh  vật qua dụng cụ quang học với góc trơng trực tiếp  vật đặt vật điểm cực cận mắt  tan  G  (vì góc   nhỏ)  tan  www.thuvienhoclieu.com Trang 19 www.thuvienhoclieu.com 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'  l tg A 'B' Ñ suy ra: G  tg  AB d'  l G =k Hay: Ñ d' +l (1) k độ phóng đại ảnh - Khi ngắm chừng cực cận: d'  l 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’ vô cực, AB CC nên: tg  AB AB  OF f Suy ra: G  Ñ f G có giá trị từ 2,5 đến 25  ngắm chừng vô cực + Mắt điều tiết + Độ bội giác kính lúp khơng phụ thuộc vào vị trí đặt mắt Giá trị G�được 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 = 10 � f = 2,5cm Ví dụ: Ghi X10 G� = f (cm) KÍNH HIỂN VI www.thuvienhoclieu.com Trang 20 www.thuvienhoclieu.com 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  Hay A 1B1 A1B1 AB  tg = O2F2 f2 � tg A 1B1 Ñ  x tg AB f2 (1) G k1  G2 Độ bội giác G kính hiển vi trường hợp ngắm chừng vơ cực tích độ phóng đại k ảnh A1B1 qua vật kính với độ bội giác G2 thị kính Hay G  .Ñ 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 trơng ảnh vật xa (các thiên thể) b) Cấu tạo: Có hai phận chính: - Vật kính O1: thấu kính hội tụ có tiêu cự dài (vài m) - Thị kính O2: 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 A1B2 vơ cực Lúc tg  A 1B1 A 1B1 tg  f2 f1 Do đó, độ bội giác kính thiên văn ngắm chừng vô cực : www.thuvienhoclieu.com Trang 21 www.thuvienhoclieu.com G  tg f1  tg0 f2 www.thuvienhoclieu.com Trang 22 ...  A  I (W) t III CÔNG VÀ CÔNG SUẤT CỦA CÁC DỤNG CỤ TIÊU THỤ ĐIỆN * dụng cụ toả nhiệt * máy thu điện Hai loại dụng cụ tiêu thụ điện: Công công suất dụng cụ toả nhiệt: U2 - Công (điện tiêu thụ):... phân kì Vật thật ảo thường cho ảnh ảo, có trường hợp vật ảo nằm khoảng từ O đến F cho ảnh thật 10 Cơng thức thấu kính 1   f d d/ Công thức dùng cho thấu kính hội tụ thấu kính phân kì 11 Độ phóng... chiều cao ảnh chiều cao vật: k  A' B ' d  d AB * k > : Ảnh chiều với vật * k < : Ảnh ngược chiều với vật Giá trị tuyệt đối k cho biết độ lớn tỉ đối ảnh so với vật – Công thức tính độ tụ thấu