Chƣơng I –Điện trƣờng ĐIỆN TÍCH ĐỊNH LUẬT CU-LƠNG I Sự nhiễm điện vật Điện tích Tƣơng tác điện Sự nhiễm điện vật Một vật bị nhiễm điện do: cọ xát lên vật khác, tiếp xúc với vật nhiễm điện khác, đưa lại gần vật nhiễm điện khác Có thể dựa vào tượng hút vật nhẹ để kiểm tra xem vật có bị nhiễm điện hay khơng Điện tích Điện tích điểm Vật bị nhiễm điện gọi vật mang điện, vật tích điện điện tích Điện tích điểm vật tích điện có kích thước nhỏ so với không gian mà ta xét Tương tác điện Các điện tích dấu đẩy Các điện tích khác dấu hút II Định luật Cu-lông Hằng số điện môi Định luật Cu-lông: “Lực hút hay đẩy hai diện tích điểm đặt chân khơng có phương trùng với đường thẳng nối hai điện tích điểm đó, có độ lớn tỉ lệ thuận với tích độ lớn hai điện tích tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách chúng” F k q1.q2 với k = 9.109 Nm2/C2; q1 q2 có đơn vị (C: cu-lơng); r (m); F(N) r2 Lực tương tác điện tích điểm đặt điện mơi đồng tính Hằng số điện mơi Điện môi môi trường cách điện Khi đặt điện tích điện mơi đồng tính lực tương tác chúng yếu lần so với đặt chân khơng gọi số điện môi môi trường ( 1) q1.q2 Lực tương tác điện tích điểm đặt điện môi : F k Với chân không r Hằng số điện mơi đặc cho tính chất cách điện chất cách điện ▲Cách đổi đon vị thƣờng dùng cho vật lí: Đơn vị ƣớc số Đơn vị bội số -3 o m…= 10 … (mili….) o k…= 103… (kilô…) o M…= o …= 10-6 … 106…(Mega…) (micrô…) o G…= 109…(Giga…) o n…= 10-9… (nanô…) o T…= 1012…(Tiga…) o p…= 10-12…(picơ…) THUYẾT ELECTRON ĐỊNH LUẬT BẢO TỒN ĐIỆN TÍCH I Thuyết electron Cấu tạo nguyên tử phương diện điện Điện tích nguyên tố a) Cấu tạo nguyên tử Gồm: hạt nhân mang điện tích dương nằm trung tâm electron mang điện tích âm chuyển động xung quanh Hạt nhân cấu tạo hai loại hạt nơtron không mang điện prôtôn mang điện dương Electron có điện tích –e = -1,6.10-19C khối lượng me = 9,1.10-31kg Prơtơn có điện tích +e = +1,6.10-19C khối lượng mp = 1,67.10-27kg Khối lượng nơtron xấp xĩ khối lượng prôtôn Số prôtôn hạt nhân số electron quay quanh hạt nhân nên bình thường ngun tử trung hồ điện b) Điện tích nguyên tố Điện tích electron điện tích prơtơn điện tích nhỏ mà ta có Vì ta gọi chúng điện tích nguyên tố Thuyết electron >> Truy cập trang http://tuyensinh247.com/ để học Tốn – Lý – Hóa – Sinh – Văn – Anh – Sử tốt nhất! Page Bình thường tổng đại số tất điện tích ngun tử khơng, ngun tử trung hồ điện Nếu nguyên tử bị số electron tổng đại số điện tích nguyên tử số dương, ion dương Ngược lại nguyên tử nhận thêm số electron ion âm Khối lượng electron nhỏ nên chúng có độ linh động cao Do electron dễ dàng bứt khỏi nguyên tử, di chuyển vật hay di chuyển từ vật sang vật khác làm cho vật bị nhiễm điện Vật nhiễm điện âm vật thiếu electron; Vật nhiễm điện dương vật thừa electron II Vận dụng Vật dẫn điện vật cách điện Vật dẫn điện vật có chứa điện tích tự Vật cách điện vật không chứa electron tự Sự phân biệt vật dẫn điện vật cách điện tương đối Sự nhiễm điện tiếp xúc Nếu cho vật tiếp xúc với vật nhiễm điện nhiễm điện dấu với vật Giải thích: Do electrôn di chuyển từ vật thừa sang vật thiếu (hoặc từ vật thừa nhiều sang vật thừa hơn) Sự nhiễm diện hưởng ứng Đưa cầu nhiễm điện lại gần đầu M kim loại MN trung hồ điện đầu M nhiễm điện trái dấu với đầu N Giải thích: Khi đặt gần cầu kim loại nhiễm điện mật độ eleltron tự MN bị phân bố lại (một đầu tập trung nhiều đầu tập trung hơn) III Định luật bảo tồn điện tích: “Trong hệ vật lập điện, tổng đại số điện tích khơng đổi” ĐIỆN TRƢỜNG VÀ CƢỜNG ĐỘ ĐIỆN TRƢỜNG ĐƢỜNG SỨC ĐIỆN I Điện trƣờng Môi trường truyền tương tác điện: Môi trường tuyền tương tác điện tích gọi điện trường Điện trường: Điện trường dạng vật chất (mơi trường) bao quanh điện tích gắn liền với điện tích Điện trường tác dụng lực điện lên điện tích khác đặt II Cƣờng dộ điện trƣờng Định nghĩa: Cường độ điện trường điểm đại lượng đặc trưng cho tác dụng lực điện trường điện trường điểm Nó xác định thương số độ lớn lực điện F tác dụng lên điện tích thử q (dương) đặt điểm độ lớn q F E= q Đơn vị cường độ điện trường N/C người ta thường dùng V/m Véc tơ cường độ điện trường F E q Véc tơ cường độ điện trường E gây điện tích điểm có : Điểm đặt điểm ta xét Phương trùng với đường thẳng nối điện tích điểm với điểm ta xét Chiều hướng xa điện tích điện tích dương, hướng phía điện tích điện tích âm |Q| r Nguyên lí chồng chất điện trường: Các điện trường E1 , E2 , E3 … đồng thời tác dụng lực điện lên điện tích q cách độc lập với điện tích q chịu tác dụng điện trường tổng hợp E : E E1 E2 E3 Chú ý: Các vectơ cường độ điện trường điểm tổng hợp theo quy tắc hình bình hành III.Đƣờng sức điện Độ lớn : E = k >> Truy cập trang http://tuyensinh247.com/ để học Tốn – Lý – Hóa – Sinh – Văn – Anh – Sử tốt nhất! Page Định nghĩa: Đường sức điện trường đường mà tiếp tuyến điểm giá véc tơ cường độ điện trường điểm Nói cách khác đường sức điện trường đường mà lực điện tác dụng dọc theo Hình dạng đường sức số điện trường: Xem hình vẽ sgk Các đặc điểm đường sức điện Qua điểm điện trường có đường sức điện mà Đường sức điện đường có hướng Hướng đường sức điện điểm hướng véc tơ cường độ điện trường điểm Đường sức điện điện trường tĩnh đường khơng khép kín Qui ước vẽ số đường sức qua diện tích định đặt vng góc với với đường sức điện điểm mà ta xét tỉ lệ với cường độ điện trường điểm Điện trường Điện trường điện trường mà véc tơ cường độ điện trường điểm có phương chiều độ lớn Đường sức điện trường đường thẳng song song cách CƠNG CỦA LỰC ĐIỆN I Cơng lực điện Đặc điểm lực điện tác dụng lên điện tích đặt điện trường F = q E () Lực F lực khơng đổi có đặc điểm: - F E q > - F E q < - Độ lớn: F q E Công lực điện điện trường đều: AMN = qEd Với d hình chiếu đường MN đường sức điện (lấy chiều dương chiều đường sức, d có giá trị đại số) Công lực điện trường di chuyển điện tích điện trường từ M đến N A MN = qEd, không phụ thuộc vào hình dạng đường mà phụ thuộc vào vị trí điểm đầu M điểm cuối N đường Lực tĩnh điện lực thế, trường tĩnh điện trường II Thế điện tích điện trƣờng Khái niệm điện tích điện trường: Thế điện tích đặt điểm điện trường đặc trưng cho khả sinh công điện trường đặt điện tích điểm Sự phụ thuộc WM vào điện tích q o Thế điện tích điểm q đặt điểm M điện trường : WM = AM = qVM o Thế tỉ lệ thuận với q (trong công thức VM hệ số tỉ lệ) Công lực điện độ giảm điện tích điện trường: AMN = WM - WN Khi điện tích q di chuyển từ điểm M đến điểm N điện trường cơng mà lực điện trường tác dụng lên điện tích sinh độ giảm điện tích q điện trường ĐIỆN THẾ HIỆU ĐIỆN THẾ I Điện Khái niệm điện Xét công thức tính điện tích q điện trường WM AM VM q , hệ số VM không phụ thuộc q mà phụ thuộc điện trường M Nó đặc trưng cho điện trường phương diện tạo điện tích q Ta gọi điện M Vậy: Điện điểm điện trường đặc trưng cho điện trường phương diện tạo điện tích Định nghĩa Điện điểm M điện trường đại lượng đặc trưng cho điện trường phương diện tạo đặt điện tích q Nó xác định thương số công lực điện tác dụng lên điện tích q q di chuyển từ M xa vô cực độ lớn q A VM = M q Đơn vị điện vơn (V) >> Truy cập trang http://tuyensinh247.com/ để học Tốn – Lý – Hóa – Sinh – Văn – Anh – Sử tốt nhất! Page 3 Đặc điểm điện Điện đại lượng đại số Thường chọn điện đát điểm vô cực làm mốc (bằng 0) II Hiệu điện Định nghĩa Hiệu điện hai điểm M, N điện trường đại lượng đặc trưng cho khả sinh công điện trường di chuyển điện tích từ M đến N Nó xác định thương số công lực điện tác dụng lên điện tích q di chuyển q từ M đến N độ lớn q A UMN = VM – VN = MN q U 2.Hệ thức liên hệ hiệu điện cường độ điện trường E= d TỤ ĐIỆN I Tụ điện Tụ điện ? Tụ điện hệ hai vật dẫn đặt gần ngăn cách lớp cách điện Mỗi vật dẫn gọi tụ điện Tụ điện dùng để chứa điện tích Tụ điện phẵng gồm hai kim loại phẵng đặt song song với ngăn cách lớp điện mơi Kí hiệu tụ điện Cách tích điện cho tụ điện Nối hai tụ điện với hai cực nguồn điện Độ lớn điện tích tụ điện tích điện gọi điện tích tụ điện II Điện dung tụ điện Định nghĩa Điện dung tụ điện đại lượng đặc trưng cho khả tích điện tụ điện hiệu điện định Nó xác định thương số điện tích tụ điện hiệu điện hai Q C= U Đơn vị điện dung fara (F) S Điện dung tụ điện phẵng : C= 9.10 9.4d Các loại tụ điện Thường lấy tên lớp điện mơi để đặt tên cho tụ điện: tụ khơng khí, tụ giấy, tụ mi ca, tụ sứ, tụ gốm, … Trên vỏ tụ thường ghi cặp số liệu điện dung hiệu điện giới hạn tụ điện Người ta chế tạo tụ điện có điện dung thay đổi gọi tụ xoay Năng lượng điện trường tụ điện Năng lượng điện trường tụ điện tích điện 1 Q2 W = QU = = CU2 2 C GHÉP TỤ ĐIỆN 1- Tụ điện ghép nối tiếp Q1 = Q2 = … = Qb Ub = U1 + U2 + … 1 1 = Cb C1 C2 Cn CC Nếu C1 nt C2 : Cb = C1 C 2- Tụ Điện ghép // : U1 = U2=… = Ub Qb = Q1 + Q2 + Cb = C1+C2 + …+ Cn 3- Năng lƣợng Điện trƣờng >> Truy cập trang http://tuyensinh247.com/ để học Tốn – Lý – Hóa – Sinh – Văn – Anh – Sử tốt nhất! Page W= E9 V 9.10 8 Mật độ lượng điện trường w= E 9.10 9.8 Chƣơng II DỊNG ĐIỆN KHƠNG ĐỔI DỊNG ĐIỆN KHƠNG ĐỔI NGUỒN ĐIỆN I Dòng điện + Dòng điện dòng chuyển động có hướng điện tích + Qui ước chiều dòng điện chiều chuyển động diện tích dương (ngược với chiều chuyển động điện tích âm) + Các tác dụng dòng điện : Tác dụng từ, tác dụng nhiệt, tác dụng hoác học, tác dụng học, sinh lí, … + Cường độ dòng điện cho biết mức độ mạnh yếu dòng điện Đo cường độ dòng điện ampe kế II Cƣờng độ dòng điện Dòng điện khơng đổi Cường độ dòng điện Cường độ dòng điện đại lượng đặc trưng cho tác dụng mạnh, yếu dòng điện Nó xác định thương số điện lượng q dịch chuyển qua tiết diện thẳng vật dẫn khoảng thời gian t khoảng thời gian q I= t Dòng điện khơng đổi Dòng điện khơng đổi dòng điện có chiều cường độ khơng đổi theo thời gian q Cường độ dòng điện dòng điện khơng đổi: I = t Đơn vị cường độ dòng điện điện lượng Đơn vị cường độ dòng điện hệ SI ampe (A) 1A = 1C 1s Đơn vị điện lượng culông (C) 1C = 1A.1s III Nguồn điện Điều kiện để có dòng điện Điều kiện để có dòng điện phải có hiệu điện đặt vào hai đầu vật dẫn điện Nguồn điện + Nguồn điện trì hiệu điện hai cực + Lực lạ bên nguồn điện: Là lực mà chất lực điện Tác dụng lực lạ tách chuyển electron ion dương khỏi cực, tạo thành cực âm (thừa nhiều electron) cực dương (thiếu thừa electron) trì hiệu điện hai cực IV Suất điện động nguồn điện Công nguồn điện Công lực lạ thực làm dịch chuyển điện tích qua nguồn gọi cơng nguồn điện Suất điện động nguồn điện a) Định nghĩa Suất điện động E nguồn điện đại lượng đặc trưng cho khả thực công nguồn điện đo thương số công A lực lạ thực dịch chuyển điện tích dương q ngược chiều điện trường độ lớn điện tích b) Cơng thức A E = q c) Đơn vị Đơn vị suất điện động hệ SI vôn (V) Số vôn ghi nguồn điện cho biết trị số suất điện động nguồn điện >> Truy cập trang http://tuyensinh247.com/ để học Tốn – Lý – Hóa – Sinh – Văn – Anh – Sử tốt nhất! Page Suất điện động nguồn điện có giá trị hiệu điện hai cực mạch ngồi hở Mỗi nguồn điện có điện trở gọi điện trở nguồn điện V Pin acquy Pin điện hoá Cấu tạo chung pin điện hố gồm hai cực có chất khác ngâm vào chất điện phân - Pin Vơn-ta Pin Vơn-ta nguồn điện hố học gồm cực kẻm (Zn) cực đồng (Cu) ngâm dung dịch axit sunfuric (H2SO4) loảng Do tác dụng hoá học kẻm thừa electron nên tích điện âm đồng thiếu electron nên tích điện dương Suất điện động khoảng 1,1V Acquy - Acquy chì Bản cực dương chì điơxit (PbO2) cực âm chì (Pb) Chất điện phân dnng dịch axit sunfuric (H2SO4) loảng Suất điện động khoảng 2V Acquy nguồn điện nạp lại để sử dụng nhiều lần dựa phản ứng hoá học thuận nghịch: tích trử lượng dạng hố nạp giải phóng lượng dạng điện phát điện Khi suất điện động acquy giảm xuống tới 1,85V phải nạp điện lại ĐIỆN NĂNG CÔNG SUẤT ĐIỆN I Điện tiêu thụ công suất điện Điện tiêu thụ đoạn mạch A = Uq = UIt Điện tiêu thụ đoạn mạch tích hiệu điện hai đầu đoạn mạch với cường độ dòng điện thời gian dòng điện chạy qua đoạn mạch Công suất điện Công suất điện đoạn mạch tích hiệu điện hai đầu đoạn mạch cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch A P = = UI t II Cơng suất toả nhiệt vật dẫn có dòng điện chạy qua Định luật Jun – Len-xơ Nhiệt lượng toả vật dẫn tỉ lệ thuận với điện trở vật đãn, với bình phương cường độ dòng điện với thời gian dòng điện chạy qua vật dẫn Q = RI2t Cơng suất toả nhiệt vật dẫn có dòng điện chạy qua Cơng suất toả nhiệt vật dẫn có dòng điện chạy qua xác định nhiệt lượng toả vật dẫn đơn vị thời gian Q P = = UI2 t III Công công suất nguồn điên Công nguồn điện Công nguồn điện điện tiêu thụ tồn mạch Ang = qE = E It Cơng suất nguồn điện Công suất nguồn điện cơng suất tiêu thụ điện tồn mạch Ang P ng = =EI t III Công công suất máy thu điện ( nhiệt ) - Cơng dòng điện tiêu thụ máy thu Ang = E P.It + rp I t - Công suất : P = E P.I + rp I = UPI >> Truy cập trang http://tuyensinh247.com/ để học Tốn – Lý – Hóa – Sinh – Văn – Anh – Sử tốt nhất! Page Hiệu suất : H= EP Ir =1– P UP UP ĐỊNH LUẬT ÔM I Định luật Ơm tồn mạch E RN r Cường độ dòng điện chạy mạch điện kín tỉ lệ thuận với suất điện động nguồn điện tỉ lệ nghịch với điện trở toàn phần mạch Hiệu điện hai đầu nguồn điện : UN = IRN = E – It II Nhận xét Hiện tượng đoản mạch Cường độ dòng điện mạch kín đạt giá trị lớn RN = Khi ta nói nguồn điện bị đoản mạch E I= r Hiệu suất nguồn điện U H= N E II Đoạn mạch có chứa nguồn điện I= E U AB E U AB rR R AB Hiệu điện tế hai đầu đoạn mạch: UAB = E – I(r + R) I= III- Định luật Ôm cho đọan mạch chứa nguồn máy thu IAB= U AB P R r rP GHÉP CÁC NGUỒN ĐIỆN THÀNH BỘ II Ghép nguồn thành Bộ nguồn ghép nối tiếp Bộ nguồn song song đối xứng Eb = E1 + E2 + … + En Rb = r1 + r2 + … + rn Trường hợp riêng, có n nguồn có suất dãy có n nguồn điện động e điện trở r ghép nối tiếp điện động e, : Eb = ne ; rb = nr nối tiếp Nếu có m nguồn giống có suất điện động e điện trở r ghép song song Eb = e ; rb = r m 4.Bộ nguồn hỗn hợp Nếu có m dãy, mỗi nguồn có suất điện trở r ghép : Eb = ne ; rb = nr m PHƢƠNG PHÁP GIẢI MỘT SỐ BÀI TỐN VỀ TỒN MẠCH + Cần phải nhận dạng loại nguồn áp dụng công thức tương ứng để tính suất điện động điện trở nguồn >> Truy cập trang http://tuyensinh247.com/ để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn – Anh – Sử tốt nhất! Page + Cần phải nhận dạng điện trở mạch mắc để để tính điện trở tương đương mạch ngồi + Áp dụng định luật Ơm cho tồn mạch để tìm ẩn số theo yêu cầu đề + Các công thức cần sử dụng : E I= ; E = I(RN + r) ; RN r U = IRN = E – Ir ; Ang = EIt ; Png = EI ; A = UIt ; P = UI Chƣơng III DỊNG ĐIỆN TRONG CÁC MƠI TRƢỜNG DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI I Bản chất dòng điện kim loại + Trong kim loại, nguyên tử bị electron hoá trị trở thành ion dương Các ion dương liên kết với cách có trật tự tạo thành mạng tinh thể kim loại Các ion dương dao động nhiệt xung quanh nút mạng + Các electron hoá trị tách khỏi nguyên tử thành electron tự với mật độ n không đổi Chúng chuyển động hỗn loạn toạ thành khí electron tự chốn tồn thể tích khối kim loại khơng sinh dòng điện + Điện trường E nguồn điện sinh ra, đẩy khí electron trơi ngược chiều điện trường, tạo dòng điện + Sự trật tự mạng tinh thể cản trở chuyển động electron tự do, nguyên nhân gây điện trở kim loại Hạt tải điện kim loại electron tự Mật độ chúng cao nên chúng dẫn điện tốt Dòng điện kim loại dòng chuyển dời có hướng electron tự tác dụng điện trường II Sự phụ thuộc điện trở suất kim loại theo nhiệt độ Điện trở suất kim loại tăng theo nhiệt độ gần theo hàm bậc : = 0(1 + (t - t0)) Hệ số nhiệt điện trở phụ thuộc vào nhiệt độ, mà vào độ chế độ gia cơng vật liệu III Điện trở kim loại nhiệt độ thấp tƣợng siêu dẫn Khi nhiệt độ giảm, điện trở suất kim loại giảm liên tục Đến gần 00K, điện trở kim loại bé Một số kim loại hợp kim, nhiệt độ thấp nhiệt độ tới hạn Tc điện trở suất đột ngột giảm xuống Ta nói vật liệu chuyển sang trạng thái siêu dẫn Các cuộn dây siêu dẫn dùng để tạo từ trường mạnh IV Hiện tƣợng nhiệt điện Nếu lấy hai dây kim loại khác hàn hai đầu với nhau, mối hàn giữ nhiệt độ cao, mối hàn giữ nhiệt độ thấp, hiệu điện đầu nóng đầu lạnh dây khơng giống nhau, mạch có suất điện động E E gọi suất điện động nhiệt điện, hai dây dẫn hàn hai đầu vào gọi cặp nhiệt điện Suất điện động nhiệt điện : E = T(T1 – T2) Cặp nhiệt điện dùng phổ biến để đo nhiệt độ DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT ĐIỆN PHÂN I điện li Trong dung dịch, hợp chất hoá học axit, bazơ muối bị phân li (một phần toàn bộ) thành ion : anio - ion + Ta gọi chung dung dịch chất nóng chảy axit, bazơ muối chất điện phân II Bản chất dòng điện chất điện phân Dòng điện chất điện phân dòng chuyển dời có hướng ion điện trường Chất điện phân không dẫn điện tốt kim loại Dòng điện chất điện phân khơng tải điện lượng mà tải vật chất theo Tới điện cực có electron tiếp, lượng vật chất đọng lại điện cực, gây tượng điện phân III Các tƣợng diễn điện cực Hiện tƣợng dƣơng cực tan Các ion chuyển động điện cực tác dụng với chất làm điện cực với dung mơi tạo nên phản ứng hố học gọi phản ứng phụ tượng điện phân Hiện tượng dương cực tan xảy anot làm kim loại với gốc kim loại muối dung dịch Hiện tượng dương cực tan tuân theo định luật Ôm IV Các định luật Fa-ra-đây * Định luật Fa-ra-đây thứ Khối lượng vật chất giải phóng điện cực bình điện phân tỉ lệ thuận với điện lượng chạy qua bình >> Truy cập trang http://tuyensinh247.com/ để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn – Anh – Sử tốt nhất! Page m = kq k gọi đương lượng điện hố chất giải phóng điện cực * Định luật Fa-ra-đây thứ hai Đương lượng điện hoá k nguyên tố tỉ lệ với đương lượng gam A nguyên tố Hệ số tỉ lệ , F n F gọi số Fa-ra-đây k= A F n Thường lấy F = 96500 C/mol * Kết hợp hai định luật Fa-ra-đây, ta công thức Fa-ra-đây : A m = It F n m chất giải phóng điện cực, tính gam V Ứng dụng tƣợng điện phân Hiện tượng điện phân có nhiều ứng dụng thực tế sản xuất đời sống luyên nhôm, tinh luyện đồng, điều chế clo, xút, mạ điện, đúc điện, … >> Truy cập trang http://tuyensinh247.com/ để học Tốn – Lý – Hóa – Sinh – Văn – Anh – Sử tốt nhất! Page