mạch có giá trị tùy thuộc hình dạng và kích thƣớc của mạch, có đơn vị là henry (H); dấu trừ biểu thị định luật Lenz.. Hãy xác định suất điện động cảm ứng của khung dây, biết rằng trong k[r]
(1)1 Địa điểm học: Lê Thanh Nghị- ĐH Bách Khoa
CÁC CÔNG THỨC CHƢƠNG 1: ĐIỆN TÍCH- ĐIỆN TRƢỜNG 1 Lực tƣơng tác điện tích điểm (Cịn gọi định luật CuLong)
Cho hai điện tích điểm ql q2, giống nhƣ cầu nhỏ (nằm yên) cách đoạn r có lực tƣơng tác
F12=F21 = 22 q q k
r
Trong đó: k hệ số k = 9.109 (N.m2/C2) q1, q2: độ lớn hai điện tích ( đơn vị Culong ) Chúng dấu lực đẩy nhau, trái dấu lực hút nhau Quan sát hình
r: khoảng cách hai điện tích q1 q2 (mét), hay khoảng cách tâm cầu
: số điện mơi Trong chân khơng khơng khí =1 2 Cơng thức số hạt điện tích n
Một vật mang điện tích q: số hạt điện tích n = q/e Với: e1,6.1019C: điện tích nguyên tố
n : số hạt electron (âm) hạt pozitron(dƣơng)
Hai cầu mang điện tích q1 q2 cho tiếp xúc tách thì điện tích cầu sau tách q1’=q2’=
2
2
1 q
q
4 Véctơ cƣờng độ điện trƣờng M do điện tích điểm q gây có + Độ lớn : E k Q2
R
từ hình với (R = QM) + Điểm đặt: điểm ta xét
+ Phƣơng: đƣờng thẳng nối điểm ta xét với điện tích + Chiều: xa điện tích q > 0, hƣớng vào q <
5 Lực điện trƣờng: Nếu có điện tích q đặt điện trƣờng E điện trƣờng tác dụng lên q lực F gọi lực điện trƣờng
E
Fq , độ lớn F qE
Nếu q > FE ; ( Cùng chiều nhau) Nếu q < FE ( Ngƣợc chiều nhau)
6 Cơng lực điện trƣờng Khi điện tích dương q dịch chuyển điện trường có cường độ E (từ M đến N) cơng lực điện trƣờng tác dụng lên q có biểu thức:
A = q.E.d với d=S.cosα
Với: α gĩc hợp hƣớng chuyển động q Véctơ lực điện trƣờng Fđiện trƣờng
d khoảng cách từ điểm đầu điểm cuối (theo phương F ) Vì d dương (d> 0) âm (d< 0) tùy thuộc gĩc α
(2)2 Địa điểm học: Lê Thanh Nghị- ĐH Bách Khoa
Hiệu điện hai điểm M N UMN , đĩ lượng đặc trưng cho khả sinh cơng điện trường điện tích q di chuyển từ M đến N
Vận dụng công thức tính cơng: AMN = q.UMN với UMN = VM - VN
8.Tụ phẳng
Điện dung tụ điện C: Q=C.U Năng lượng tụ điện: W=1/2 C.U2
Lƣu ý: Công thức tụ song song tụ nối tiếp, mở phần mạch LC 12 xem lại thày dạy
KHỞI ĐỘNG BÀI TẬP CHÚT CHO VUI
Bài Hai điện tích q1 2.108C, q2 108C đặt cách 20cm khơng khí Xác định độ lớn vẽ hình lực tƣơng tác chúng? ĐS: 4,5.105N
Bài Hai điện tích q1 2.106C, q2 2.106C đặt hai điểm A B không khí Lực tƣơng tác chúng 0,4N Xác định khoảng cách AB, vẽ hình lực tƣơng tác ĐS: 30cm
Bài 3 Hai cầu nhỏ tích điện q1= 1,3.10 -9 C ,q2 = 6,5.10-9 C đặt cách khoảng r chân khơng đẩy với lực F Cho cầu tiếp xúc đặt cách khoảng r chất điện mơi ε lực đẩy chúng F
a, Xác định số điện mơi chất điện mơi b, Biết F = 4,5.10 -6 N , tìm r ĐS: a ε=1,8 b r=1,3cm
Câu 4: Một cầu kim loại bán kính 4cm mang điện tích q = 5.10-8C Tính cƣờng độ điện trƣờng điểm M cách tâm cầu 10cm:
ĐS 45.103V/m
Bài 5: Trong chân khơng, cho hai điện tích q1 q2 107C đặt hai điểm A B cách 8cm Tại điểm C nằm đƣờng trung trực AB cách AB 3cm ngƣời ta đặt điện tích qo 10 7C
Xác định lực điện tổng hợp tác dụng lên qo ĐS: Fo 57,6.10 3N
Bài 6: Hai điện tích q1=8.10-8C, q2= -8.10-8 C đặt A, B khơng khí AB=4cm Tìm véctơ cƣờng độ điện trƣờng C với
ĐS: Vecto E song song với AB, hƣớng từ A tới B có độ lớn E=36.105V/m
Bài 7: Một tụ điện cĩ điện dung F tích điện hiệu điện 12V a Tính điện tích tụ
b Hỏi tụ điện tích lũy lượng cực đại ?
c Tính cơng trung bình mà nguồn điện thực để đưa electron từ mang điện tích dương mang điện tích âm ?
ĐS: a/ 7,2 10-5 C b/ 4,32 10-4 J c/ 9,6 10-19 J. Bài 8: Một cầu có khối lƣợng riêng (KLR) = 9,8.103 kg/m3,bán kính R=1cm tích điện q = -10 -6 C đƣợc treo vào đầu sợi dây mảnh có chiều dài l =10cm Tại điểm treo có đặt điện tích âm q0 = - 10 -6 C Tất đặt dầu có KLR D= 0,8 103
(3)3 Địa điểm học: Lê Thanh Nghị- ĐH Bách Khoa
CHƢƠNG 2: DỊNG ĐIỆN KHƠNG ĐỔI 1 DỊNG ĐIỆN
- Dịng điện dịng dịch chuyển có h-ớng hạt tải điện, Chiều dũng điện đƣợc quy -ớc chiều chuyển động hạt điện tích d-ơng
- C-ờng độ dịng điện đại l-ợng đặc tr-ng, ký hiệu I Đối với dịng điện khơng đổi
t q I Số hạt electron dịch chuyển dây dẫn là:
10 19
,
1
q
n
ĐIỆN TRỞ DÂY DẪN SỰ PHỤ THUỘC VÀO NHIỆT ĐỘ
* Tính điện trở đoạn dây dẫn cho biết chiều dài l, tiết diện dây S điện trở suất ρ
R
S
*Điện trở suất ρ phụ thuộc vào nhiệt độ
0
(1 ) (1 ) t
R R t
2 NGUỒN ĐIỆN
+ Nguồn điện thiết bị để tạo trì hiệu điện nhằm trì dịng điện.( Vớ dụ Pin, Ácquy) Đại lượng đặc trưng cho nguồn suất điện động (Đơn vị Vụn, V )
+ Công nguồn A=q. = ( đơn vị J )
3 Định luật Ôm
+ Định luật Ôm với điện trở R:
R U I AB
+ Định luật Ôm cho toàn mạch cha ngun
+ Định luật Ôm cho đoạn mạch chứa nguồn phỏt điện
(4)4 Địa điểm học: Lê Thanh Nghị- ĐH Bách Khoa
+ Định luật Ôm cho đoạn mạch chứa máy thu điện, cịn gọi nguồn thu điện cơng thức có dấu trừ trƣớc UAB
(Lƣu ý: chiều dòng điện chạy từ A đến B) 4 Mắc cỏc nguồn điện thành
- M¾c nèi tiÕp:
Eb = E1 + E2 + + En
rb = r1 + r2 + + rn
- Trong tr-ờng hợp mắc xung đối: Ebộ = Eto – Ebộ rb = r1 + r2
- M¾c song song: (n nguån gièng nhau) Ebộ = E rb =
n r 5 Điện công suất điện Định luật Jun - Lenxơ
- Công công suất dòng điện đoạn mạch (điện công suất điện đoạn mạch) A = UIt; P = UI
- Định luËt Jun – Lenx¬:
Q = RI2
t t thời gian dịng tỏa nhiệt - C«ng công suất nguồn điện:
A = I.t; P = I với suất điện động ca ngun - Công suất dụng cụ tiêu thụ ®iƯn:
Víi dơng to¶ nhiƯt: P = UI = RI2
= R U2
- Đơn vị công (điện năng) nhiệt l-ợng jun (J), đơn vị công suất Oát (W) - Cụng thức tớnh hiệu suất nguồn điện N
N R H
R r
BÀI TẬP KHỞI ĐỘNG
Câu 1: §iƯn tích êlectron - 1,6.10-19 (C), điện l-ợng chuyển qua tiết diện thẳng dây dẫn 30 (s) 15
(C) Số êlectron chuyển qua tiết diện thẳng dây dẫn thời gian giây lµ
A 3,125.1018 B 9,375.1019 C 7,895.1019 D 2,632.1018
2 Đồ thị mơ tả định luật Ơm cho đoạn mạch chứa R l:
3 Đoạn mạch gồm điện trở R1 = 100 () mắc nối tiếp với điện trở R2 = 300 (), điện trở toàn mạch là:
A RTM = 200 (Ω) B RTM = 300 (Ω) C RTM = 400 (Ω) D RTM = 500 (Ω)
I
o U A
I
o U B
I
o U C
I
(5)5 Địa điểm học: Lê Thanh Nghị- ĐH Bách Khoa
4 Cho đoạn mạch gồm điện trở R1 = 100 (), mắc nối tiếp với điện trở R2 = 200 (), hiệu điên hai đầu đoạn
mạch 12 (V) Hiệu điện hai đầu điện trở R1
A U1 = (V) B U1 = (V) C U1 = (V) D U1 = (V)
5 Đoạn mạch gồm điện trở R1 = 100 () mắc song song với điện trở R2 = 300 (), điện trở toàn mạch là:
A RTM = 75 (Ω) B RTM = 100 (Ω) C RTM = 150 (Ω) D RTM = 400 (Ω)
6 Cho đoạn mạch gồm điện trở R1 = 100 (Ω), mắc nối tiếp với điện trở R2 = 200 (Ω) đặt vào hai đầu đoạn mạch
hiệu điện U hiệu điên hai đầu điện trở R1 (V) Hiệu điện hai đầu đoạn mạch là:
A U = 12 (V) B U = (V) C U = 18 (V) D U = 24 (V) 7 Công nguồn điện đ-ợc xác định theo công thức:
A A = Eit B A = UIt C A = Ei D A = UI 8 Cơng dịng điện có đơn vị là:
A J/s B kWh C W D kVA 9 Công suất nguồn điện đ-ợc xác định theo công thức:
A P = Eit B P = UIt C P = Ei D P = UI 10 Hai bóng đèn Đ1( 220V – 25W), Đ2 (220V – 100W) sáng bình th-ờng
A c-ờng độ dịng điện qua bóng đèn Đ1 lớn gấp hai lần c-ờng độ dịng điện qua bóng đèn Đ2
B c-ờng độ dịng điện qua bóng đèn Đ2 lớn gấp bốn lần c-ờng độ dịng điện qua bóng đèn Đ1
C c-ờng độ dịng điện qua bóng đèn Đ1 c-ờng độ dịng điện qua bóng đèn Đ2 D Điện trở bóng đèn Đ2 lớn gấp bốn lần điện trở bóng đèn Đ1
11 Hai bóng đèn có cơng suất định mức nhau, hiệu điện định mức chúng lần l-ợt U1 = 110 (V) U2 =
220 (V) TØ sè ®iƯn trë cđa chóng lµ:
A
2 R R
2
B
1 R R
2
C
4 R R
2
D
1 R R
2
12 Để bóng đèn loại 120V – 60W sáng bình th-ờng mạng điện có hiệu điện 220V, ng-ời ta phải mắc nối tiếp với bóng đèn điện trở có giá trị
A R = 100 (Ω) B R = 150 (Ω) C R = 200 (Ω) C R = 250 (Ω)
13.Một ấm điện có hai dây dẫn R1 R2 để đun n-ớc Nếu dùng dây R1 n-ớc ấm sơi sau thời gian t1 = 10
(phút) Còn dùng dây R2 n-íc sÏ s«i sau thêi gian t2 = 40 (phót) Nếu dùng hai dây mắc song song n-ớc
sẽ sôi sau thời gian là:
A t = (phót) B t = (phót) C t = 25 (phót) D t = 30 (phót)
14 Cho mạch điện kín gồm nguồn điện có suất điện động E = 12 (V), điện trở r = (Ω), mạch gồm điện trở R1 = (Ω) mắc song song với điện trở R2 Để công suất tiêu thụ điện trở R2 đạt giá trị lớn
điện trở R2 phải có giá trị
A R2 = (Ω) B R2 = (Ω) C R2 = (Ω) D R2 = (Ω)
15 Biết điện trở mạch nguồn điện tăng từ R1 = (Ω) đến R2 = 10,5 (Ω) hiệu điện
hai cực nguồn tăng gấp hai lần Điện trở nguồn điện là:
A r = 7,5 (Ω) B r = 6,75 (Ω) C r = 10,5 (Ω) D r = (Ω)
Bài 1:Cho mạch điện nhƣ hình vẽ. ; 10
;
10 ;
3
1 R R r
R
Suất điện động 15V;
a Tính R ngồi R tồn mạch ( ĐS: 40/3Ω , 52/3Ω) b Tính I tồn mạch I chạy qua điện trở
(ĐS: I1=0,865, I2 = 0,577, I3=0,288A) c Tìm cơng suất mạch ngồi
(6)6 Địa điểm học: Lê Thanh Nghị- ĐH Bách Khoa ; ; 50 ; 40 ; 20
1 R R R R r
R V
Suất điện động 120V;
a Tính R ngồi R tồn mạch (Đ.án: 36Ω; 40Ω) b Tính I tồn mạch I chạy qua điện trở c Tìm cơng suất mạch ngồi (Đáp án: 400W) Tính số vônkế (ĐA: 12V)
Bài 3: Cho sơ đồ mạch điện có suất điện động E = 12V, r = 2, nối với điện trở R
a Cho R = 10 Vẽ hình Tính công suất tỏa nhiệt R, công suất nguồn, hiệu suất nguồn b Tìm R để cơng suất R lớn nhất? Tính cơng suất đó?
c Tính R để cơng suất tỏa nhiệt R 6W
d CMRằng Có giá trị R R1 R2 mà công suất tỏa nhiệt chúng Bài giải:
a) Các em mở công thức tự làm đƣợc
b) Tìm R để cơng suất mạch ngồi lớn tính cơng lớn (R = ? để PNmax ; PNmax = ?)
Ta có : Cơng suất mạch ngồi PN = RI2 =
2
R (Rr)
E
với I R r
E
PN =
2
2
R r r
R R R E E
Theo bất đẳng thức Cô-si (Cauchy), mẫu ta có: R r R r r
R R
PNmax R r
R
tức khi R = r. Dễ dàng tính đƣợc PNmax =
2 r E = 4r E
=122/8= 18 W
c) hs tự làm d) Từ P = RI2 =
2
R (Rr)
E
Phƣơng trình bậc ẩn số R:
PR2 – (E 2 – 2Pr)R + Pr2 =0 theo Viet phƣơng trình có nghiệm R1 R2 ta có R1.R2 = r2. Ta tìm đƣợc hai giá trị R1 R2 thỏa mãn mạch ngồi cơng suất P
Bài 4: Cho mạch điện nhƣ hình vẽ, có thơng số sau?
3 ; ; 18 , ; (6 ); 1 , 2
2
2
1 R r r
R V V Đ V W
a Tính Rđ I định mức đèn (12 , 0,5A) b Tính Rngồi, R toàn mạch (27/5 7,4 )
c Itoàn mạch, P Q mạch phút ( 60/37A , 14,2W, 1704J) d Hỏi đèn sáng nào? (đèn tối bình thƣờng)
e Tìm UAB, UAC, UCB theo cách (8,75V, 16,35V, 7,6V)
Bài 5: Có số đèn (3V- 3W) số nguồn, nguồn có suất điện động = 4V, điện trở r = 1 a Tìm dịng điện định mức điện trở đèn?
b* Cho đèn Tìm số nguồn cách ghép đèn, ghép nguồn để đèn sáng bình thƣờng Xác định hiệu suất cách ghép
(7)7 Địa điểm học: Lê Thanh Nghị- ĐH Bách Khoa
CHƢƠNG 3: DỊNG ĐIỆN CHẠY TRONG CÁC MƠI TRƢỜNG
Ta học dịng điện chạy mơi trƣờng:
Lƣu ý: Với dòng điện chạy chất điện phân: - Có định luật Farađây:
+ Định luật I: mkqk.I.t + Định luật II:
n A F k
Biểu thức định luật Fa tổng quát:
q n A F
m Hay: It
n A F m
Trong đó: k đƣơng lƣợng điện hóa chất đƣợc giả phóng điện cực ( đơn vị g/C) F = 96 500 C/mol: số Farađây
n hóa trị chất thoát
A khối lƣợng nguyên tử chất đƣợc giải phóng ( đơn vị gam) q điện lƣợng dịch chuyển qua bình điện phân ( đơn vị C ) I cƣờng độ dòng điện qua bình điện phân ( đơn vị A) t thời gian điện phân ( đơn vị s)
m khối lƣợng chất đƣợc giải phóng TRÊN CỰC DƢƠNG ( đơn vị gam)
Lƣu ý: Bình điện phân coi nhƣ nguồn thu điện, có điện trở RB, Ký hiệu là:
BÀI TẬP KHÔI ĐỘNG CHO VUI
Bài 1: Một bình điện phân đựng dung dịch đồng sunfat ( CuSO4 ) với a nốt đồng (Cu) Điện trở bình điện phân
R = 10 Hiệu điện đặt vào hai cực U = 40V a) Xác định cƣờng độ dịng điện qua bình điện phân
b) Xác định lƣợng đồng bám vào cực âm sau phút 20 giây Cho biết đồng A = 64 n =
Bài 2: Một bình điện phân đựng dung dịch bạc nitrat ( AgNO3 ) với a nốt bạc (Ag ) Sau điện phân 30 phút có
5,04g bạc bám vào ca tốt Xác định cƣờng độ dòng điện qua bình điện phân Cho biết bạc A = 108 n = Bài 3: Cho mạch điện có sơ đồ nhƣ hình vẽ, nguồn điệngiống nhau,
nguồn có suất điện động 4,5V điện trở 0,5
Rp bình điện phân chứa dung dịch AgNO3 với hai điện cực đồng
Suất phản điện bình điện phân 3V điện trở 1 Các điện trở
9 , ,
4 2 3
1 R R
R Hãy tính:
a) Cƣờng độ dịng điện qua bình điện phân qua điện trở (ĐS: I= 1,41A) b) Tính lƣợng bạc bám vào ca tốt sau điện phân phút 20 giây (ĐS:6,1128g)
c) Tính nhiệt lƣợng tỏa điện trở R3 thời gian nói
Bài Độ dày lớp bạc phủ lên kim loại mạ bạc d = 0,1mm sau điện phân 32 phút 10 giây Diện tích mặt phủ kim loại 41,14cm2 Xác định điện lƣợng dịch chuyển cƣờng độ dòng điện chạy qua bình điện phân
Biết bạc có khối lƣợng riêng D = 10,5 g/cm3
A = 108, n = (Đáp số I=2A) + Môi trƣờng kim loại
+ Môi trƣờng chất điện phân + Mơi trƣờng khơng khí
(8)8 Địa điểm học: Lê Thanh Nghị- ĐH Bách Khoa
CHƢƠNG 4: TỪ TRƢỜNG 1/ Từ trường:
- Đ/N: Từ trƣờng dạng vật chất đặc biệt, tồn không gian XUNG QUANH DÒNG ĐIỆN HOẶC NAM CHÂM Đặc trƣng quan trọng từ trƣờng tạo LỰC TỪ lên nam châm hay dịng điện khác đặt mơi trƣờng
- Đặc trƣng từ trƣờng cảm ứng từ ký hiệu ⃗ đơn vị cảm ứng từ T ( Tesla)
- Quy ƣớc : Hƣớng từ trƣờng điểm hƣớng Nam - Bắc kim nam châm cân điểm
2 Đường sức từ:
- Đ/N: đƣờng sức từ đƣờng vẽ khơng gian có từ trƣờng cho tiếp tuyến điểm có hƣớng trùng với hƣớng của từ trƣờng điểm
- Tính chất :
Qua điểm không gian vẽ đƣợc đƣờng sức từ
Các đƣờng sức từ đƣờng cong khép kín vơ hạn đầu
Chiều đƣờng sức từ tuân theo quy tắc xác định ( quy tắc nắm tay phải , quy tắc đinh ốc…)
Quy ƣớc : Vẽ đƣờng cảm ứng từ cho chỗ từ trƣờng mạnh đƣờng sức dày chỗ từ trƣờng yếu đƣờng sức từ thƣa
II / Từ trường tạo dây dẫn điện có hình dạng đặc biệt
1 - Từ trường dòng điện thẳng dài vô hạn
Giả sử cần xác định từ trƣờng ⃗⃗⃗⃗⃗ M cách dây dẫn đoạn r dây dẫn điện có cƣờng độ I (A) gây ta làm nhƣ sau :
- Điểm đặt : Tại M
- Phƣơng : với phƣơng tiếp tuyến đƣờng tròn ( O,r) M
- Chiều : đƣợc xác định theo quy tắc nắm bàn tay phải họăc quy tắc đinh ốc :
Quy tắc nắm bàn tay phải : Để bàn tay phải cho ngón nằm dọc theo dây dẫn theo chiều dịng điện , ngón khum lại cho ta chiều cảm ứng từ
- Quy tắc nắm bàn tay phải :
- Độ lớn : Trong : B (T) , I (A), r (m)
2 - Từ trường dòng điện tròn
Giả sử cần xác định từ trƣờng ⃗⃗⃗⃗ tâm O cách dây dẫn
hìng trịn bán kính r dây dẫn điện có cƣờng độ I (A) gây ta làm nhƣ sau : - Điểm đặt : Tại O
- Phƣơng : Vng góc với mặt phẳg vòng dây - Chiều : quy tắc nắm bàn tay phải
- Độ lớn: với N số vòng dây tròn quấn Trong đó: B(T) , I(A) , r (m)
3 -Từ trường ống dây
Giả sử cần xác định từ trƣờng ⃗⃗⃗⃗ tâm O ống dây dẫn điện có cƣờng độ I (A) gây ta làm nhƣ sau :
- Phƣơng : song song với trục ống dây
I I
l - N vòng
I
BM
(9)9 Địa điểm học: Lê Thanh Nghị- ĐH Bách Khoa - Chiều : đƣợc xác định theo quy tắc nắm bàn tay phải - Độ lớn: = với n=N/l
Trong đó: B (T), I (A) , l (m) – N số vịng dây
Lƣu ý: Ngun lí chồng chất từ trường: vị trí cĩ nhiều từ trƣờng B B B Bn
Áp dụng công thức định lý hàm số cos hàm số sin tam giác, hình bình hành thày dạy
BÀI TẬP KHỔI ĐỘNG CHÚT CHO VUI
Bài 1:Dây dẫn thẳng dài vô hạn đặt không khí, có dịng điện I = 0,5 A a) Tính cảm ứng từ M, cách dây dẫn cm
b) Cảm ứng từ N có độ lớn 0,5.10-6T Tìm quỹ tích điểm N? (ĐS : a) B = 2.10-6 T; b) Mặt trụ cĩ R= 20 cm) Bài 2: Cuộn dây tròn gồm 100 vịng dây đặt khơng khí Cảm ứng từ tâm vịng dây 6,28.10-6 T Tìm dịng điện qua cuộn dây, biết bán kính vịng dây R = cm ĐS : I = mA
Bài 3: Ống dây dài 20 cm, có 1000 vịng, đặt khơng khí Cho dịng điện I = 0,5 A qua Tìm cảm ứng từ ống dây ĐS : B = 3,14.10-3 T
Bài 4: Cuộn dây tròn bán kính R = 5cm (gồm N = 100 vịng dây quấn nối tiếp cách điện với nhau) đặt không khí có dịng điện I qua vịng dây, từ trƣờng tâm vòng dây B = 5.10-4
T Tìm I? ĐS: 0,4A
Bài 5: Một dây thẳng chiều dài 18,84cm đƣợc bọc lớp cách điện mỏng quấn thành vòng dây
trịn Cho dịng điện có cƣờng độ I = 0,4A qua vịng dây Tính cảm ứng từ vòng dây ĐS: 0,84.10-5
T
Bài 6: Một ống dây thẳng chiều dài 20cm, đƣờng kính 2cm Một dây dẫn có vỏ bọc cách điện dài 300cm đƣợc quấn theo chiều dài ống Ong dây khơng có lõi đặt khơng khí Cƣờng độ dịng điện qua dây dẫn 0,5A Tìm cảm ứng từ ống dây (ĐS: 0,015T)
Bài 7: Dùng dây đồng đƣờng kính 0,8mm có lớp sơn cách điện mỏng, quấn quanh hình trụ có
đƣờng kính 2cm,chiều dài 40cm để làm ống dây, vòng dây quấn sát nhau.Muốn từ trƣờng có cảm ứng từ bên ống dây 6,28.10-3T phải đặt vào ống dây hiệu điện Biết điện trở suất đồng 1,76.10-8m ĐS: 4,4V
Bài 8: Hai dây dẫn thẳng, dài song song cách 32 (cm) khơng khí, dịng điện chạy dây I1 = (A), dòng điện chạy dây I2 = (A) ngƣợc chiều với I1 Điểm M nằm mặt phẳng hai dây cách hai dây Tính cảm ứng từ M ( ĐS: 7,5.10-6
(T) )
Bài 9: Hai dây dẫn thẳng, dài song song cách 32 (cm) khơng khí, dịng điện chạy dây I1 = (A), dòng điện chạy dây I2 = (A) ngƣợc chiều với I1 Điểm M nằm mặt phẳng dịng điện ngồi khoảng hai dịng điện cách dịng điện I1 8(cm) Tính cảm ứng từ M ( ĐS: 1,2.10-5 (T) ) Câu 10: Một dây dẫn dài đƣợc căng thẳng trừ đoạn dây uốn thành
vòng trịn bán kính 1,5cm Cho dịng điện 3A chạy dây dẫn Xác định cảm ứng từ
tâm vòng tròn vòng tròn phần dây thẳng nằm mặt phẳng,
chỗ bắt chéo hai đoạn dây không nối với nhau: ( ĐS: 16,6 10-5 T )
III/ LỰC TỪ tác dụng lên đoạn dây dẫn thẳng mang dòng điện đặt từ trường:
(10)10 Địa điểm học: Lê Thanh Nghị- ĐH Bách Khoa Lực có đặc điểm
-Độ lớn: F IBlsin
- Điểm đặt: Trung điểm đoạn dây
- Chiều : Xác định theo quy tắc bàn tay trái
Quy tăc bàn tay trái: Quy tắc bàn tay trái: Để bàn tay trái mở rộng cho từ trường hướng vào lòng bàn tay, chiều từ cổ tay đến ngón tay chiều dịng điện, ngón choãi 900
chiều lực từ
IV/ LỰC LORENTXƠ
Cho hạt điện tích q chuyển động với vận tốc v vào vùng từ trƣờng B điện tích chịu lực tác dụng, Đĩ lực Lorentz ( cĩ chất lực từ )
Lực từ Fdo từ trường tác dụng lên điện tích chuyển động từ trường có đặt điểm
- Điểm đặt: điện tích
- Phương : vng góc với mặt phẳng B v; - Chiều : xác định theo quy tắc bàn tay trái*
- Độ lớn : xác định theo công thức Lorentz: F q B v .sin B v; (3) Nhận xét:
_ Lực Lorentxơ không làm thay đổi độ lớn vận tốc hạt mang điện, mà làm thay đổi hướng vận tốc _ Khi = hạt mang điện chuyển động trịn từ trường
Bán kính vịng trịn mà hat điện tích q chạy từ trƣờng R= B q
v m
m : khối lƣợng hạt điện tích q BÀI TẬP KHỞI ĐỘNG CHO VUI
Câu Một đoạn dây dẫn dài (cm) đặt từ trƣờng vng góc với vectơ cảm ứng từ Dịng điện chạy qua dây
có cƣờng độ 0,75 (A) Lực từ tác dụng lên đoạn dây 3.10-2
(N) Tính độ lớn Cảm ứng từ từ trƣờng ĐS: B 0,8 (T)
Câu Một đoạn dây dẫn MN đặt từ trƣờng có cảm ứng lừ 0,5T Biết MN = cm, cƣờng độ dòng điện
qua MN 5A, lực từ tác dụng lên đoạn dây 0,075 N Góc hợp MN vectơ cảm ứng từ ? ĐS: = 300
Bài 3: Một hạt proton chuyển động với vận tốc 2.106 (m/s) vào vùng khơng gian có từ trƣờng B = 0,02 (T) theo hƣớng hợp với vectơ cảm ứng từ góc 300 Biết điện tích hạt proton 1,6.10-19
(C) Tính lực Lorenxơ tác dụng lên proton ( ĐS: 3,2.10-15 (N) )
Bài 4: Một hạt tích điện chuyển động từ trƣờng đều, mặt phẳng quỹ đạo hạt vng góc với đƣờng sức từ Nếu hạt chuyển động với vận tốc v1 = 1,8.10
6
(m/s) lực Lorenxơ tác dụng lên hạt có giá trị f1 = 2.10 -6
(N), hạt chuyển động với vận tốc v2 = 4,5.107 (m/s) lực Lorenxơ tác dụng lên hạt có giá trị bao nhiêu? ( ĐS: f2 = 5.10-5 (N) ) Bài 5: Hai hạt bay vào từ trƣờng với vận tốc Hạt thứ có khối lƣợng m1= 1,66.10
-27
(kg), điện tích q1
= - 1,6.10-19 (C) Hạt thứ hai có khối lƣợng m2 = 6,65.10 -27
(kg), điện tích q2 = 3,2.10 -19
(C) Bán kính quỹ đạo hạt thứ nhât R1 = 7,5 (cm) bán kính quỹ đạo hạt thứ hai bao nhiêu? ( ĐS: R2 = 15 (cm) )
Cƣờng độ dòng điện (A) Cảm ứng từ (T)
(11)11 Địa điểm học: Lê Thanh Nghị- ĐH Bách Khoa
Bài 6: Một hạt electron với vận tốc đầu 0, đƣợc gia tốc qua hiệu điện 400V Tiếp đó, đƣợc dẫn vào miền có từ trƣờng với Bvng góc với v (v vận tốc electron) Quỹ đạo electron đƣờng trịn bán kính R =7cm Xác định cảm ứng từ B (ĐS: 0,96.10-3T)
Bài 7: Một proton chuyển động theo quỹ đạo trịn bán kính 5cm từ trƣờng B = 10-2T a Xác định vận tốc proton
b Xác định chu kỳ chuyển động proton Khối lƣợng p = 1,72.10-27kg ( ĐS: a v = 4,785.104m/s; b 6,56.10-6s)
Bài 8: Một e bay vng góc với đƣờng sức từ trƣờng có độ lớn 5.10-2T chịu lực lorenxơ có độ lớn
1,6.10-14N Vận tốc e bay vào ? ( ĐS : 2.106 m/s )
Bài 9: Một chùm hạt α có vận tốc ban đầu khơng đáng kể đƣợc tăng tốc hiệu điện U = 106V Sau tăng tốc, chùm hạt bay vào từ trƣờng cảm ứng từ B = 1,8T Phƣơng bay chùm hạt vng góc với đƣờng cảm ứng từ
a Tìm vận tốc hạt α bắt đầu bay vào từ trƣờng m = 6,67.10-27
kg ; cho q = 3,2.10-19 C b Tìm độ lớn lực Lorentz tác dụng lên hạt ( ĐS : a v = 0,98.107 m/s ; b f = 5,64.10-12 N )
Câu 10: Một đoạn dây dẫn đồng chất có khối lƣợng 10g, dài 30cm đƣợc treo từ trƣờng Đầu dây O có thể quay tự xung quanh trục nằm ngang Khi cho dịng điện 8A qua đoạn dây đầu dƣới M đoạn dây di chuyển đoạn theo phƣơng ngang d = 2,6cm Tính cảm ứng từ B Lấy g = 9,8m/s2
: ( ĐS 35,4.10-4T )
Câu 11: Một nhôm dài 1,6m, khối lƣợng 0,2kg chuyển động từ trƣờng tiếp xúc với ray đặt nằm ngang nhƣ hình vẽ Từ trƣờng có phƣơng vng góc với mặt phẳng hình vẽ hƣớng ngồi mặt phẳng hình vẽ Hệ số ma sát nhôm MN hai ray
là k = 0,4, B = 0,05T, biết nhôm chuyển động Thanh nhôm chuyển động phía nào, tính cƣờng độ dịng điện nhôm, coi nhôm chuyển động điện trở mạch điện không đổi, lấy g = 10m/s2, bỏ qua tƣợng cảm ứng điện từ:
A chuyển động sang trái, I = 6A B chuyển động sang trái, I = 10A
C chuyển động sang phải, I = 10A D chuyển động sang phải, I = 6A
Câu 12: Một hạt mang điện 3,2.10-19C đƣợc tăng tốc hiệu điện 1000V cho bay vào từ trƣờng theo phƣơng vng góc với đƣờng sức từ Tính lực Lorenxơ tác dụng lên biết m = 6,67.10-27kg, B = 2T, vận tốc hạt
trƣớc tăng tốc nhỏ A 1,2.10-13
N B 1,98.10-13N C 3,21.10-13N D 3,4.10-13N
CHƢƠNG 5: CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ
I Từ thông
- Xét từ thông qua khung dây:NBScos S: diện tích khung dây (m2
)
N: số vòng dây dẫn ( dây Cu) quấn khung B: cảm ứng từ (T)
α: góc hợp véctơ B pháp tuyến mặt phẳng S khung dây
II Suất điện động cảm ứng ec
Trong cơng thức từ thơng, có B α thay đổi theo thời gian Khi có độ biến thiên từ thơng
21: độ biến thiên từ thông
eC =
daohàm
t (dấu trừ “-” thể chiều dòng điện phải tuân theo Định luật Lenz)
Độ lớn: eC = t
t: thời gian xảy biến thiên từ thông (s)
t
: Tốc độ biến thiên từ thông (tốc độ thay đổi từ thông theo thời gian) eC: Suất điện động cảm ứng (V)
(12)12 Địa điểm học: Lê Thanh Nghị- ĐH Bách Khoa
Lƣu ý: Trƣờng hợp đoạn dây dẫn AB chuyển động từ trƣờng B
Suất điện động cảm ứng xuất đoạn dây dẫn chiều dài l chuyển động với vận tốc v từ trƣờng có cảm ứng từ B eC = B.l.v.sin
Trong đó:
l (m) chiều dài đoạn dây v(m/s) vận tốc đoạn dây góc B v
v B vng góc với đoạn dây
Sự xuất suất điện động cảm ứng đoạn dây tƣơng đƣơng với tồn nguồn điện đoạn dây đó; nguồn điện có suất điện động eC và có hai cực dương âm xác định quy tắc bàn tay
phải: “đặt bàn tay phải duỗi thẳng đƣờng cảm ứng từ (vectơ B) hƣớng vào lịng bàn tay, ngón tay choãi ra chiều chuyển động dây dẫn, chiều từ cổ tay đến ngón tay chiều từ cực ÂM sang cực DƢƠNG của nguồn điện”
Chiều dòng điện cảm ứng chạy đoạn dây dẫn chuyển động từ trƣờng (khi đoạn dây phần
mạch kín) đƣợc xác định quy tắc bàn tay phải “Đặt bàn tay phải duỗi thẳng đƣờng cảm ứng từ
(vectơ B) hƣớng vào lịng bàn tay, ngón tay chỗi chiều chuyển động dây dẫn, chiều từ cổ tay đến
ngón tay chiều dịng điện cảm ứng chạy qua đoạn dây đó”
III DỊNG ĐIỆN FU – CƠ (Foucault)
Dịng điện Fu – Cơ dịng điện cảm ứng sinh khối vật dẫn (nhƣ khối kim loại chẳng hạn) khối chuyển động từ trƣờng đặt từ trƣờng biến thiên theo thời gian
Đặc tính dịng điện Fu – Cơ tính chất xốy Nghĩa đƣờng dong dịng Fu- đƣờng cong khép kín khối vật dẫn Vì vậy, để giảm tác hại dịng Fu-Cơ ngƣời ta thay khối vật kim loại có xẻ rãnh (để cắt đứt dịng Fu-cơ)
Dịng điện Fu – Cô gây hiệu ứng tỏa nhiệt Joule lõi động cơ, máy biến áp…
Do tác dụng dịng Fu – Cơ, khối kim loại chuyển động từ trƣờng chịu tác dụng lực hãm điện từ
IV HIỆN TƢỢNG TỰ CẢM
Hiện tƣợng tự cảm tƣợng cảm ứng điện từ mạch điện biến đổi dịng điện mạch điện gây
VÍ DỤ: KHÍ TẮT ĐIỆN, HOẶC KHI BẬT ĐIỆN LÀ CÓ SỰ XUẤT HIỆN CỦA HIỆN TƢỢNG TỰ CẢM TRONG MẠCH ĐIỆN ẤY
a) Trong mạch điện dịng điện khơng đổi, tƣợng tự cảm thƣờng xảy đóng mạch (dịng điện tăng lên đột ngột từ trị số 0) ngắt mạch (dòng điện giảm đến 0) Trong mạch điện xoay chiều ln ln có xảy tƣợng tự cảm
b) Suất điện động đƣợc sinh tƣợng tự cảm gọi suất điện động tự cảm Suất điện động tự cảm xuất mạch, xảy tƣợng tự cảm, có biểu thức:
t I L ec
trong i độ biến thiên cƣờng độ dòng điện mạch thời gian t; L hệ số tự cảm (hay độ tự cảm)
(13)13 Địa điểm học: Lê Thanh Nghị- ĐH Bách Khoa
Độ tự cảm ống dây dẫn dài (solenoid); có chiều dài l số vòng dây N:
2
7
10 N S 10
L n V
l
Trong n số vòng dây đơn vị dài ống, tức n=N/l V thể tích ống
Nếu ống dây có lõi vật liệu sắt từ có độ từ thẩm
2
.10 N S L
l
c) Năng lƣợng từ trƣờng ống dây dẫn có độ tự cảm L có dịng điện I chạy qua:
2
1
.10
2
W Li B V
(B cảm ứng từ từ trƣờng ống dây) Mật độ lƣợng từ trƣờng là:
w 10 8 B
I I
(14)14 Địa điểm học: Lê Thanh Nghị- ĐH Bách Khoa
BÀI TẬP KHỞI ĐỘNG CHO VUI
Câu Hãy xác định suất điện động cảm ứng khung dây, biết khoảng thời gian 0,5 s, từ thông giảm từ 1,5 Wb đến (ĐS V)
Câu Một khung dây hình trịn có đƣờng kính 10 cm Cho dịng điện có cƣờng độ 20 A chạy dây dẫn Tính: a Cảm ứng từ B dòng điện gây tâm khung dây (ĐS: 2,51.10-4 T)
b Từ thông xuyên qua khung dây (ĐS: 1,97.10-6
Wb)
Câu Một khung dây hình tam giác có cạnh dài 10 cm, đƣờng cao cm Cả khung dây đƣợc đƣa vào từ trƣờng đều, cho đƣờng sức vng góc với khung dây, từ thông xuyên qua khung dây 4.10-5
Wb Tìm độ lớn cảm ứng từ (ĐS: 0,01 T)
Câu Một ống dây có chiều dài 40 cm Gồm 4000 vòng, cho dòng điện cƣờng độ 10 A chạy ống dây a Tính cảm ứng từ B ống dây (ĐS: 12,56.10-2 T)
b Đặt đối diện với ống dây khung dây hình vng, có cạnh cm Hãy tính từ thơng xun qua khung dây? (ĐS: 3,14.10-4
Wb)
Câu 5: Một khung dây hình chữ nhật có chiều dài 25 cm, đƣợc đặt vng góc với đƣờng sức từ từ trƣờng
đều B = 4.10-3
T Từ thông xuyên qua khung dây 10-5 Wb, xác định chiều rộng khung dây nói trên?(ĐS:0,01 m)
Câu 6 Một ống dây điện hình trụ có chiều dài 62,8cm gồm 1000vòng, vòng có diện tích 50cm2đặt không
khí Khi dòng điện qua ống dây tăng 10A khoảng thời gian 0,01s suất điện động tự cảm ống dây có độ lớn là: A 1000V B 1V C 10V D 100V
Câu Dòng điêïn cuộn cảm giảm từ 16A đến khoảng thời gian 0,01s; suất điện tự cảm ống dây có giá trị trung bình 64V, độ tự cảm ống dây có giá trị :
A 4,0H B 0,032H C 0,25H D 0,04H
Câu 8: Một kim loại AB dài 10cm đặt nằm ngang có trục quay thẳng đứng qua A, đặt từ trường
B có phương thẳng đứng , có độ lớn B = 10-2T Trong khoảng thời gian 0,1giây quay vịng suất điện đợng
cảm ứng xuất AB là:
A 3,14.10-3V B C 1,57.10-3V D 15,7.10-3V
Câu 9: Chọn câu Sai Suất điện động tự cảm có giá trị lớn khi:
A dịng điện có giá trị lớn B dòng điện tăng nhanh C dòng điện giảm nhanh D dòng điện biến thiên nhanh
Câu 10: Đơn vị độ tự cảm henry, với 1H bằng:
A 1J.A2 B 1J/A2 C 1V.A D 1V/A
Câu 11: Một ống dây điện hình trụ có chiều dài 62,8cm gồm 1000vòng, vòng có diện tích 50cm2đặt không
khí Khi cho dịng điện cường độ 4A chạy qua dây từ thông qua ống dây là:
A 0,04Wb B 4Wb C 0,004Wb D 0,4Wb
Câu 12: Một ống dây có hệ số tự cảm L = 0,1 (H), cƣờng độ dòng điện qua ống dây giảm đặn từ (A) khoảng thời gian (s) Suất điện động tự cảm xuất ống khoảng thời gian là:
A 0,03 (V) B 0,04 (V) C 0,05 (V) D 0,06 (V)
Câu 13: Một ống dây có hệ số tự cảm L = 0,1 (H), cƣờng độ dòng điện qua ống dây tăng đặn từ đến 10 (A) khoảng thời gian 0,1 (s) Suất điện động tự cảm xuất ống khoảng thời gian là:
A 0,1 (V) B 0,2 (V) C 0,3 (V) D 0,4 (V)
Câu 14: Một ống dây dài 50 (cm), diện tích tiết diện ngang ống 10 (cm2) gồm 1000 vòng dây Hệ số tự cảm ống dây là: A 0,251 (H) B 6,28.10-2 (H) C 2,51.10-2 (mH) D 2,51 (mH)
Câu 15: Một ống dây đƣợc quấn với mật độ 2000 vịng/mét Ống dây tích 500 (cm3) Ống dây đƣợc mắc vào mạch điện Sau đóng cơng tắc, dịng điện ống biến đổi theo thời gian nhƣ đồ hình 5.35 Suất điện động tự cảm ống từ sau đóng cơng tắc đến thời điểm 0,05 (s) là:
A (V) B (V) C 0,25 (V) D 1000 (V)
(15)15 Địa điểm học: Lê Thanh Nghị- ĐH Bách Khoa
Ống dây đƣợc mắc vào mạch điện Sau đóng cơng tắc, dịng điện ống biến đổi theo thời gian nhƣ đồ hình 5.35 Suất điện động tự cảm ống từ thời điểm 0,05 (s) sau là:
A (V) B (V) C 10 (V) D 100 (V)
CHƢƠNG 6: KHÚC XẠ VÀ PHẢN XẠ ÁNH SÁNG
I.Chiết suất n đƣợc hiểu đại lƣợng đặc trƣng cho môi trƣờng suốt phƣơng diện quang hoc
+ n c v
với c: tốc độ ánh sáng khơng khí v: tốc độ ánh sáng mơi trƣờng xét n: Chiết suất môi trƣờng
Hệ quả: - n khơng khí chân khơng =1 nhỏ - n môi trƣờng khác lớn
b.Chiết suất tỉ đối 21
1
n v
n
n v
II.Khúc xạ ánh sáng
1 - Hiện tƣợng
Khúc xạ ánh sáng tƣợng lệch phƣơng của tia sáng truyền xiên góc qua mặt phân cách hai mơi trƣờng suốt khác
2 - Định luật
-Tia khúc xạ nằm mặt phẳng tới bên pháp tuyến so với tia tới -Biểu thức n1.sini = n2.sin r
Chú ý: - n1 tới chiết suất môi trƣờng chứa tia tới n2 chiết suất môi trƣờng chứa tia khúc xạ
III.Hiện tƣợng phản xạ toàn phần
1 - Định nghĩa :
Phản xạ toàn phần tƣợng phản xạ toàn tia tia sáng tới, xảy mặt phân cách hai môi trƣờng suốt
2 - Hai điều kiện để có phản xạ toàn phần
+ Tia sáng chiếu tới phải truyền từ môi trƣờng chiết quang sang môi trƣờng chiết quang + Góc tới ( igh góc giới hạn tồn phần )
Trong : sin kx gh
toi n i
n
BÀI TẬP KHỞI ĐỘNG CHO VUI
Bài 0: Chiếu mét tia s¸ng ®i tõ n-íc kh«ng khÝ với góc tới 300 Chiết suất nƣớc n1 = 4/3, chiết
suất khơng khí n2 =
a Tìm góc khúc xạ tia sáng khơng khí
b Tăng góc tới lên gấp đơi Hỏi tia sáng có ngồi khơng khí đƣợc hay khơng? Vì sao?
Bài1: Một khối thủy tinh P có chiết suất n=1,5,tiết diện thẳng tam giác cân ABC vng góc B Chiếu vng góc tới mặt AB chùm sáng song song SI
a Khối thủy tinh P khơng khí Tính góc D làm tia tới tia ló
b Tính lại góc D khối P nƣớc có chiết suất n=4/3 ( ĐS: a D=900; b D=70 42’ ) Bài 2: Một tia sáng thủy tinh đến mặt phân cách thủy tinh với khơng khí dƣới góc tới i=300,tia phản
xạ khúc xạ vng góc a Tính chiết suất thủy tinh
(16)16 Địa điểm học: Lê Thanh Nghị- ĐH Bách Khoa a) Tính chiết suất n chất lỏng
b) Tính góc lớn để tia sáng khơng thể ló sang mơi trƣờng khơng khí phía (: ĐS: a n= 3; b max 54 44'o
Bài 4: Một chậu miệng rộng có đáy nằm ngang chứa chất lỏng suốt đến độ cao h=5,2cm.Ở đáy chậu có nguồn sáng nhỏ S.Một nhựa mỏng hình trịn tâm O bán kính R=4cm mặt chất lỏng mà tâm O đƣờng thẳng đứng qua S.Tính chiết suất n chất lỏng,biết phải đặt mắt sát mặt chất lỏng thấy đƣợc ảnh S (ĐS: n= 1,64)
Bài 5: Một đèn nhỏ S nằm dƣới đáy bể nƣớc nhỏ,sâu 20cm.Hỏi phải thả mặt nƣớc gỗ mỏng có vị,trí hình dạng kích thƣớc nhỏ để vừa vặn khơng có tia sáng đèn lọt qua mặt thoáng nƣớc? chiết suất nƣớc 4/3 (ĐS:Tấm gỗ hình trịn,tâm nằm đƣờng thẳng đứng qua S,bán kính R=22,7cm)
Bài 6: Một sợi quang hình trụ,lõi có chiết suất n1=1,5,phần võ bọc có chiết suất n= 2.Chùm tia tới hội tụ mặt trƣớc sợi với góc 2 nhƣ hình vẽ.Xác định để tia sáng chùm truyền đƣợc ống ( ĐS:
30
(17)17 Địa điểm học: Lê Thanh Nghị- ĐH Bách Khoa
Nguyễn Quý Đức- Thanh Xuân cạnh Học Viện Quân Y 103 - Hà Đông CHƢƠNG 7: MẮT VÀ CÁC DỤNG CỤ QUANG HỌC
I Lăng kính
- Cụng thc lăng kính:
nmtsini1 = n.sinr1; với n chiết suất lăng kính nmtsini2 = n.sinr2; nmt chiết suất môi trường
Góc chiết quang: A = r1 + r2 Góc lệch tia tới tia ló: D = i1 + i2 – A - Nếu góc chiết quang A < 100 góc tới nhỏ, ta có:
nmti1 = nr1; nmti2 = nr2;
Góc chiết quang: A = r1 + r2 Góc lệch: D = A(n - 1)
-Khi tia sáng qua lăng kính có góc lệch cực tiểu đƣờng tia sáng đối xứng qua mặt phân giác góc chiết quang lăng kính Ta có:
i = i’ = im(góc tới ứng với độ lệch cực tiểu) r = r’ = A/2
Dm = 2.im – A hay im = (Dm + A)/2 sin(Dm + A)/2 = n.sinA/2
II ThÊu kÝnh
- Tiêu cự trị số đại số f khoảng cách từ quang tâm O đến tiêu điểm với quy ƣớc: f > với thấu kính hội tụ
f < với thấu kính phân kì (|f| = OF = OF’)
- Khả hội tụ hay phân kì chùm tia sáng thấu kính đƣợc đặc trƣng độ tụ D xác định : )
1 )( (
2
1 R
R n
n f D
mt
tk
(f : mét (m); D: điốp (dp))
(R > : mặt lồi./ R < : mặt lõm /R = : mặt phẳng ) f : mét (m); D: điốp (dp)) b Cơng thức thấu kính
* Cơng thức vị trí ảnh - vật:
1 1
' d d f
d > vật thật d < vật ảo d’ > ảnh thật d' < ảnh ảo
c Công thức hệ số phóng đại ảnh:
'
d k
d
; k A B' ' AB
(k > 0: ảnh, vật chiều; k < 0: ảnh, vật ngƣợc chiều.) 5.Chú ý
- Tỉ lệ diện tích vật ảnh:
- Nếu vật AB hai vị trí cho hai ảnh khác A1B1 A2B2 thì: (AB)
2
= (A1B1)2.(A2B2)2 - Điều kiện để vật thật qua thấu kính cho ảnh thật là: L 4.f
I
D A
(18)18 Địa điểm học: Lê Thanh Nghị- ĐH Bách Khoa
- Vật AB đặt cách khoảng L, có hai vị trí thấu kính cách l cho AB qua thấu kính cho ảnh rõ nét tiêu cự thấu kính tính theo cơng thức:
- Nếu có thấu kính ghép sát cơng thức tính độ tụ tƣơng đƣơng là:
Bài 1. Một thấu kính hội tụ có tiêu cự 6cm Vật sáng AB đoạn thẳng đặt vng góc trục thấu kính cho ảnh cách vật 25cm Xác định vị trí vật ảnh ĐA: 5cm 10cm
Bài 2: Một thấu kính hội tụ có tiêu cự 6cm Vật sáng AB đoạn thẳng đặt vuông góc trục thấu kính cho ảnh chiều vật cách vật 25cm Xác định vị trí vật ảnh ( d=5cm, d’=-30cm)
Bài 3: Một thấu kính phân kỳ có tiêu cự 30cm Vật sáng AB đoạn thẳng đặt vng góc trục thấu kính cho ảnh cách vật 25cm Xác định vị trí vật ảnh (ĐS: d=42,6cm)
Câu 4: Điểm sáng A trục thấu kính hội tụ Bên đặt chắn vng góc với trục thấu kính Màn cách A đoạn khơng đổi a=64cm Dịch thấu kính từ A đến mn ta thy thu
kính cách 24cm bán kính vệt sáng có giá trị nhá nhÊt TÝnh tiªu cù cđa thÊu kÝnh ĐS: (f=15cm)
Bài Đặt vật sáng AB vuông góc với trục thấu kính hội tụ Qua thấu kính cho ảnh thật A1B1 Nếu tịnh tiến vật dọc trục lại gần thấu kính thêm đoạn 30 cm lại thu đƣợc ảnh A2B2 ảnh thật cách vật AB khoảng nhƣ cũ Biết ảnh lúc sau lần ảnh lúc đầu
a Tìm tiêu cự thấu kính vị trí ban đầu?
b Để ảnh cao vật phải dịch chuyển vật từ vị trí ban đầu khoảng bao nhiêu, theo chiều nào? ĐA a 20cm; 60 cm
Bài 6: Một vật sáng AB cao cm đặt vuông góc trục hệ gồm hai thấu kính L1 L2 đồng trục cách L1 khoảng cách d1= 30 cm Thấu kính L1 thấu kính hội tụ có tiêu cự f1= 20 cm, thấu kính L2 thấu kính phân kỳ có tiêu cự f2= -30 cm, hai thấu kính cách L= 40 cm Hãy xác định vị trí , tính chất,chiều độ cao ảnh cuối A’B’ qua hệ thấu kính Vẽ ảnh
ÑS: d2’ = 60 cm >0 => ảnh A’B’ ảnh thật
k = -6 <0 => ảnh A’B’ ngược chiều với vật AB A’B’= AB= cm
III M¾t
Hai bé phËn quan träng nhÊt mắt thấu kính mắt võng mạc
Điều kiện để mắt nhìn rõ vật vật nằm giới hạn thấy rõ mắt mắt nhìn vật d-ới góc trơng
min
= c phỳt (năng suất phân li) Cú tt mắt: cận thị, viên thị, lão thị
Khắc phục mắt cận cách đeo kính phân kỳ Khi đeo kính phân kỳ sát mắt, mắt nhìn đƣợc vật xa vô mà ko cần điều tiết f kính= -0CC
IV KÍNH LÚP: * Kính lúp:
“Kính lúp dụng cụ quang học hỗ trợ cho mắt trông việc quan sát vật nhỏ Nó có tác dụng làm tăng góc trơng ảnh cách tạo ảnh ảo lớn vật nằm giới hạn nhìn rõ mắt”
+ Cấu tạo : Một thấu kính hội tụ có tiêu cự nhỏ ( vài cm)
(19)19 Địa điểm học: Lê Thanh Nghị- ĐH Bách Khoa 2 f f Đ G K
G C
Số bội giác tổng quát cho kính G =
0
tan tan
góc trơng ảnh A’B’ qua thấu kính
0 góc trơng trực tiếp vật vật đặt điểm Cc
l d k
G Cc
' 0 ;
d’ khoảng cách ảnh tới lúp, l khoảng cách mắt tới kính lúp
Đ: Khoảng nhìn rõ ngắn mắt (Đ = OCc)
Sè béi gi¸c:
l d k
G OCc
'
với OCc = Đ
+ Khi ng¾m chõng ë ®iĨm cùc cËn: Gc = kc
+ Khi ngắm chừng vô cực: G∞ = Đ/f (không phụ thuộc vào vị trí đặt mắt)
+Cơng dụng: quan sát vật nhỏ ( linh kiên đồng hồ điện tử )
V/ KÍNH HIỂN VI:
1) 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 nhiều so với kính lúp
2) Cấu tạo : Hai phận :
- Vật kính : TKHT có tiêu cự ngắn (vài mm)
- Thị kính : TKHT có tiêu cự ngắn (vài cm) dùng nhƣ kính lúp
Hai kính đƣợc gắn hai đầu ống hình trụ cho trục chúng trùng khoảng cách
chúng khơng đổi
Ngồi cịn có phận tụ sáng để chiếu sáng vật cần quan sát
3) Cách ngắm chừng : (Hình)
Trong thực tế ta thay đổi khoảng cách từ vật đến vật kính cách đƣa ống kính lại gần hay xa vật
4) Độ bội giác : tg0 =
C C Đ AB OC AB
Ngắm chừng vơ cực (Hình) :
Ngắm chừng vị trí : tg = 2 OA B A
G =
2 2 OA Đ K OA Đ AB B A tg
tg C C
Khi ngắm chừng cực cận A2 CC GC = K
VI.KÍNH THIÊN VĂN:
(20)20 Địa điểm học: Lê Thanh Nghị- ĐH Bách Khoa
AB A1B1 A2B2
L2 L1
f1 f2
d1 d’1 , d2 d’2
2) Cấu tạo : Hai phận :
- Vật kính : thấu kính hội tụ tiêu cự dài
- Thị kính : thấu kính hội tụ ngắn, dùng nhƣ kính lúp
Hai kính đƣợc gắn đồng trục hai đầu ống hình trụ, khoảng cách chúng thay đổi đƣợc 3) Cách ngắm chừng :
Trong ta ln có : d1 = '
d = f1 (A1 '
F )
Ta phải điều chỉnh để A1B1 nằm O2F2 (Thị kính sử dụng nhƣ kính lúp để quan sát A1B1)
Trong thực tế ta thay đổi khoảng cách vật kính thị kính cách đƣa thị kính lại gần hay xa thị kính 4) Độ bội giác :
Ta có : tg =
1 1 1 1 f B A A O B A
Ngắm chừng vơ cực d2 = f2 (Hình):
2
f f G
Ngắm chừng vị trí : tg = 1 1 d B A A O B A
G =
2
d f
BÀI TẬP KHỞI ĐỘNG CHO VUI!
BT1) Vật kính kính hiển vi có tiêu cự f1 = 1cm, thị kính có tiêu cự f2 = 4cm Chiều dài quang học kính
15cm Ngƣời quan sát có điểm cực cận cách mắt 20cm điểm cực viễn vô cực a) Hỏi phải đặt vật khoảng trƣớc vật kính ?
b) Tính độ bội giác kính ngắm chừng điểm cực cận vô cực
c) Năng suất phân li mắt 1’ (1’ = 3.10-4 rad) Tính khoảng cách ngắn hai điểm vật mà ngƣời phân biệt đƣợc hai ảnh chúng qua kính ngắm chừng vơ cực
Giải :
Mắt có OCC = DC = 20cm, OCV = Kính hiển vi có f1 = 1cm, f2 = 4cm, = 15cm Mắt đặt sát sau thị kính
a) Xác định khoảng đặt vật trƣớc kính : (dC = ? d1 dV = ?)
Phƣơng pháp : dựa sơ dồ tạo ảnh liên tiếp qua kính : Ngắm chừng CC :
'
d = - OCC d1, em phải tính
đƣợc = f1 + f2 +
Ngắm chừng vô cực : '
d = - d2 = f2 d1
+ Ngắm chừng CC : '
d = -OCC = -20cm d2 =
4 20 20 ' 2 ' f d f d = 10 cm '
d = - d2' = 20 - 10
= 50
cm với = f1 + f2 + = + +15 = 20cm
dC = d1 =
47 50 50 50 ' 1 ' f d f d
cm 1,064cm
+ Ngắm chừng vô cực : '
d = - d2 = f2 = 4cm '
d = - d2' = 20 – = 16cm dV = d1 =
15 16
cm 1,067cm Nhận xét : Khoảng đặt vật cho phép trƣớc kính hiển vi d = dV – dC = 0,003cm = 3.10
-2mm nhỏ
(21)21 Địa điểm học: Lê Thanh Nghị- ĐH Bách Khoa + Áp dụng G =
2 f f DC = 20 15 = 75
+ Chứng minh GC = K với K = K1.K2 = (- 1' d d )(- 2' d d
) Thay số ta có K = - 94, GC = 94
c) (Giải tƣơng tự nhƣ kính lúp) G = = AB OCC
(với 0 tg0 = C
OC AB
) AB =
G OCC
ABmin =
G OCC
min
Khi ngắm chừng vô cực : ABmin =
75 20 10 4
= 0,8.10-4cm = 0,8m
BT2) Vật kính kính thiên văn học sinh có tiêu cự 1,2m Thị kính TKHT có tiêu cự 4cm a) Tính khoảng cách hai kính độ bội giác kính thiên văn trƣờng hợp ngắm chừng vô cực
b) Một học sinh dùng kính thiên văn nói để quan sát Mặt trăng Điểm cực viễn mắt học sinh cách mắt 50cm Mắt đặt sát thị kính Tính khoảng cách hai kính độ bội giác kính học sinh quan sát trạng thái mắt không điều tiết
Giải :
a) Trong ta ln có : d1 = '
d = f1 = 1,2m = 120cm
b) Khi ngắm chừng vô cực : d2' = d2 = f2 = 4cm
Khoảng cách hai kính : = '
d + d2 = f1 + f2 = 124cm
Áp dụng :
2 f f G =
4 120
= 30
b) Ngắm chừng CV : '
d = -OCV = -50cm d2 =
27 100 50 50 ' 2 ' f d f d
cm 3,7cm = 120 + 3,7 = 123,7cm Chứng minh đƣợc ngắm chừng vị trí G =
27 100 120 d f = 32,4
Câu 1: Vật kính kính hiển vi có tiêu cự 5,4mm, thị kính có tiêu cự 2cm Mắt ngƣời quan sát đặt sát sau thị kính điều chỉnh kính để quan sát ảnh cuối khoảng nhìn rõ ngắn (25cm) Khi vật cách kính 5,6mm Hãy xác định độ bội giác, độ phóng đại ảnh khoảng cách vật kính thị kính
ĐS : K = GC = 364,5 ; = 169,72mm Cõu 4: Hệ quang học đồng trục gồm thấu kính hội tụ O1 (f1 = 20 cm) thấu kính hội tụ O2 (f2 = 25 cm) đ-ợc
ghép sát với Vật sáng AB đặt trước quang hệ v¯ cách quang hệ kho°ng 25 (cm) °nh A”B” AB qua quang hệ là: ĐS: ảnh thật, nằm sau O2 cách O2 khoảng 20 (cm)
Cõu 5: Một ng-ời cận thị đeo kinh có độ tụ – 1,5 (đp) nhìn rõ đ-ợc vật xa mà điều tiết Khoảng thấy rõ lớn ng-ời là:
A 50 (cm) B 67 (cm) C 150 (cm) D 300 (cm)
Cõu 6: Một ng-ời viễn thị có điểm cực cận cách mắt 50 (cm) Khi đeo kính có độ tụ + (đp), ng-ời nhìn rõ đ-ợc vật gần cách mắt
A 40,0 (cm) B 33,3 (cm) C 27,5 (cm) D 26,7 (cm)
Cõu 7: Một ng-ời cận thị có khoảng nhìn rõ từ 12,5 (cm) đến 50 (cm) Khi đeo kính chữa tật mắt, ng-ời nhìn rõ đ-ợc vật đặt gần cách mắt
A 15,0 (cm) B 16,7 (cm) C 17,5 (cm) D 22,5 (cm)
(22)22 Địa điểm học: Lê Thanh Nghị- ĐH Bách Khoa
A từ 13,3 (cm) đến 75 (cm) B từ 1,5 (cm) đến 125 (cm) C từ 14,3 (cm) đến 100 (cm) D từ 17 (cm) đến (m)
Câu 9: Một gậy cắm thẳng đứng xuống đáy hồ sâu 1,5m Phần gậy nhô lên khỏi mặt nƣớc 0,5m Ánh sáng mặt trời chiếu xuống hồ theo phƣơng hợp với pháp tuyến mặt nƣớc góc 600 Tính chiều dài bóng gậy mặt nƣớc dƣới đáy hồ?
A. 8,5cm 2,11m B 0,85m 21,1m C 0,85cm 211mm D 0,85m 2,11m
Bài 10: Một ngƣời cận thị có điểm cực viễn cách mắt 50cm quan sát chòm qua kính thiên văn trạng thái khơng điều tiết Vật kính có tiêu cự 90cm ; thị kính có tiêu cự 2,5cm Tính độ bội giác ảnh cuối