Lực trong tương tác là lực từ 2 Từ trường: + Nguồn gốc: Xung quanh điện tích chuyển động có từ trường + Tính chất cơ bản của từ trường là tác dụng lực từ lên nam châm hay dòng điện đặt t[r]
(1)Chủ đề 1: Định luật Cu lông Điện trường Công lực điện Điện Hiệu điện A) Lí thuyết 1) Có cách nhiễm điện vật: Cọ xát, tiếp xúc ,hưởng ứng q1 q 2) Định luật Cu lông: F 9.10 ; Lực F có phương là đường thẳng nối điện tích r 3) Vật dẫn điện,điện môi: Là vật có nhiều hạt mang điện(điện tích tự do) có thể di chuyển khoảng không gian lớn nhiều lần kích thước phân tử vật Những vật có chứa ít điện tích tự là điện môi 4) Định luật bảo toàn điện tích: Trong hệ cô lập điện (hệ không trao đổi điện tích với các hệ khác) thì tổng đại số các điện tích hệ là số 5) Điện trường +) Khái niệm: Một điện tích tác dụng lực điện lên các điện tích khác gần nó vì xung quanh điện tích này có điện trường +) Tính chất điện trường: Tác dụng lực điện lên điện tích khác đặt nó +) Cường độ điện trường: E F (nếu q>0 thì F cùng hướng với q E ); đơn vị V/m +) Đường sức điện trường: Là đường vẽ điện trường cho hướng tiếp tưyến điểm nào trên đường trùng với hướng véc tơ CĐĐT điểm đó Tính chất đường sức: Tại điểm điện trường ta có thể vẽ đường sức điện qua và mà thôi Các đường sức điện không cắt Các đường sức điện là các đường cong không kín,nó xuất phát từ các điện tích dương,tận cùng các điện tích âm Nơi nào có CĐĐT lớn thì các đường sức đó vẽ mau và ngược lại +) Điện trường đều: Có véc tơ CĐĐT điểm Các đường sức điện trường là các đường thẳng song song cách +) Điện trường điện tích điểm: E 9.10 Q r2 ( E hướng xa Q Q>0 và ngược lại) +) Nguyên lí chồng chất điện trường: E E1 E E n 6) Công lực điện trường +) Công lực điện tác dụng vào điện tích không phụ thuộc vào dạng đường điện tích mà phụ thuộc vào vị trí điểm đầu,điểm cuối đường điện trường AMN = q.E M ' N ' (với M ' N ' là độ dài đại số hình chiếu đường MN lên trục toạ độ ox với chiều dương trục ox là chiều đường sức) 7) Liên hệ công lực điện và hiệu điện tích AMN = WM - WN = q VM - q.VN =q.UMN (UMN là hđt điểm M và N) +) Hiệu điện điểm điện trường là đại lượng đặc trưng cho khả thực công điện trường có điện tích di chuyển điểm đó Dùng tĩnh điện kế để đo hđt và điện 8) Liên hệ E và U Nếu chọn chiều dương trục ox là chiều đường sức (E>0) thì: E U MN M 'N ' B) Bài tập và nâng cao Biểu thức số học : Lop11.com E U d (2) Bài Một cầu khối lượng 10 g,được treo vào sợi cách điện Quả cầu mang điện tích q1= 0,1 C Đưa cầu thứ mang điện tích q2 lại gần thì cầu thứ lệch khỏi vị trí lúc đầu,dây treo hợp với đường thẳng đứng góc =300 Khi đó cầu nằm trên cùng mặt phẳng nằm ngang và cách cm Tìm độ lớn q2 và lực căng dây treo? g=10m/s2 HD: F=P.tan ; P=T.cos ; ĐS: Dộ lớn q2=0,058 C ; T=0,115 N Bài Hai điện tích điểm q1=-9.10-5C và q2=4.10-5C nằm cố định hai điểm AB cách 20 cm chân không 1) Tính cường độ điện trường tai điểm M nằm trên đường trung trực AB cách A 20 cm 2) Tìm vị trí đó CĐĐT không Hỏi phải đặt điện tích q0 đâu để nó nằm cân bằng? ĐS: Cách q2 40 cm Bài Một e di chuyển đoạn 0,6 cm từ điểm M đến điểm N dọc theo đường sức điện điện trường thì lực điện sinh công 9,6.10-18J 1) Tính công mà lực điện sinh e di chuyển tiếp 0,4 cm từ điểm N đến điểm P theo phương và chiều nói trên? 2) Tính vận tốc e nó tới P Biết vận tốc e M không HD: Ta dùng công thức: AMN =q.E M ' N ' vì AMN>0; q<0; E>0 nên M ' N ' <0 tức là e ngược chiều đường sức.Với M ' N ' =- 0,006 m ta tính E suy ANP= q.E N ' P ' = 6,4.10-18 J Dùng ĐL động ta tính vP= 5,93.106m/s Bài Bắn e với vận tốc ban đầu v0 vào điện trường hai kim loại phẳng song song,nằm ngang theo phương vuông góc với đường sức điện trường Electrôn bay vào khoảng chính Hiệu điện là U 1) Biết e bay khỏi điện trường điểm nằm sát mép Viết biểu thức tính công lực điện dịch chuyển cuả e điện trường 2) Viết công thức tính động e bắt đầu khỏi điện trường HD: 1) Ta nhận thấy e phải lệch phía dương Gọi d là khoảng cách A=q.E.(-d/2)=q.(-U/2) với q<0 2) Dùng định lí động năng: W2-W1=A W2= (m.v02- e.U)/2 Bài Một hạt mang điện tích q=+1,6.10-19C ; khối lượng m=1,67.10-27kg chuyển động điện trường Lúc hạt điểm A nó có vận tốc là 2,5.104 m/s Khi bay đến B thì nó dừng lại Biết điện B là 503,3 V Tính điện A ( ĐS: VA= 500 V) 2 m.v B m.v A AAB q (V A V B ) HD: 2 Bài Cho kim loại phẳng có độ dài l=5 cm đặt nằm ngang song song với nhau,cách d=2 cm Hiệu điện là 910V Một e bay theo phương ngang vào với vận tốc ban đầu v0=5.107 m/s Biết e khỏi điện trường Bỏ qua tác dụng trọng trường 1) Viết ptrình quĩ đạo e điện trường 2) Tính thời gian e điện trường? Vận tốc nó điểm bắt đầu khỏi điện trường? 3) Tính độ lệch e khỏi phương ban đầu khỏi điện trường? ( ĐS: 0,4 cm) Bài Lop11.com (3) Ba điểm A,B,C tạo thành tam giác vuông (vuông A); AC= cm; AB=3 cm nằm điện trường có E song song với cạnh CA, chiều từ C đến A Điểm D là trung điểm AC 1) Biết UCD=100 V Tính E, UAB; UBC ( ĐS: 5000V/m; UBC=-200 V; UAB=0) 2) Tính công lực điện e di chuyển : a) Từ C đến D b) Từ C đến B c) Từ B đến A HD: Dùng các công thức: AMN=q.UMN; E= UMN/ M ' N ' ; UMN=VM-VN Bài Một hạt bụi mang điện có khối lượng m=10-11g nằm cân tụ điện phẳng Khoảng cách là d=0,5 cm Chiếu ánh sáng tử ngoại vào hạt bụi Do phần điện tích,hạt bụi cân Để thiết lập lại cân người ta phải tăng hiệu điện lên lượng U =34V Tính điện lượng đã biết ban đầu hđt là 306,3V HD: Lúc đầu: m.g=F=q.U/d (1); Sau đó (q- q ).(U+ U )/d = m.g (2) Từ (1) và (2) ta q Bài Giữa tụ điện đặt nằm ngang cách d=40 cm có điện trường E=60V/m Một hạt bụi có khối lượng m=3g và điện tích q=8.10-5C bắt đầu chuyển động từ trạng thái nghỉ từ tích điện dương phía tích điện âm Bỏ qua ảnh hưởng trọng trường Xác định vận tốc hạt điểm chính tụ điện ĐS: 0,8 m/s HD: Tính a theo ĐL sau đó dùng công thức chuyển động biến đổi Bài 10 Cho kim loại phẳng A,B,C đặt song song với nhau,tích điện cách các khoảng d1=2,5 cm; d2=4 cm.Biết CĐĐT các là có độ lớn E1=8.104V/m; E2=105V/m có chiều hình vẽ Nối A với đất E E Tính điện B và C A B C HD: VA-VB=E1.d1 VB; VC-VB=E2.d2 VC=2000 V Bài 11 Một cầu tích điện khối lượng m=0,1 g nằm cân tụ điện phẳng đặt thẳng đứng cách d=1cm Hiệu điện là U Góc lệch dây treo so với phương thẳng đứng là 100 Điện tích cầu là 1,3.10-9C Tìm U (cho g=10m/s2) ĐS: 1000 V Bài 12 Hai cầu giống kim loại tích điện trái dấu đặt cách 20 cm chúng hút lực F1=4.10-3N Cho cầu tiếp xúc với sau đó lại tách chúng vị trí cũ Khi đó cầu đẩy lực F2=2,25.10-3N Xác định điện tích cầu trước cho chúng tiếp xúc Bài 13 Tại các đỉnh A,B,C hình vuông ABCD cạnh a=1,5 cm đặt cố định q1,q2,q3 1) Biết q2=4.10-6C và CĐĐT tổng hợp D không Tính q1, q3 (ĐS: q1=q3=-1,4.10-6C) 2) Tìm CĐĐT tổng hợp tâm O hình vuông (3,2.108 V/m) Lop11.com (4) Chủ đề Vật dẫn và điện môi điện trường Tụ điện A) Tóm tắt lí thuyết 1) Vật dẫn điện trường +) Khi vật dẫn đặt điện trường mà không có dòng điện chạy vật thì ta gọi là vdcbđ +) Bên vdcbđ cường độ điện trường không,còn các điểm trên mặt ngoài vdẫn thì cường độ điện trường có phương vuông góc với mặt ngoài +) Điện điểm trên vdcbđ +) Điện tích phân bố mặt ngoài vật,sự phân bố là không (tập trung chỗ lồi nhọn) 2) Điện môi điện trường +) Khi đặt khối điện môi điện trường thì nguyên tử chất điện môi kéo dãn chút và chia làm đầu mang điện tích trái dấu Ta nói điện môi bị phân cực Kết là khối điện môi hình thành nên điện trường phụ ngược chiều với điện trường ngoài 3) Tụ điện +) Định nghĩa: Hệ vật dẫn đặt gần nhau,mỗi vật là tụ Khoảng không gian là chân không hay điện môi +) Ta có thể nạp điện cho tụ nguồn điện làm cho tụ điện phóng điện +) Tụ điện phẳng có tụ là kim loại phẳng có kích thước lớn ,đặt đối diện nhau,song song với +) Điện dung tụ : Là đại lượng đặc trưng cho khả tích điện tụ C= Q/U Đơn vị là F, mF… S +) Công thức tính điện dung tụ điện phẳng: C Với S là phần diện tích đối diện 9.10 9.4 d +) Với tụ điện có hiệu điện giới hạn định, sử dụng mà đặt vào tụ hđt lớn hđt giới hạn thì điện môi bị đánh thủng +) Ghép tụ điện song song,nối tiếp *) Ghép song song: Ub=U1=U2=… ; Qb=Q1+Q2+….; Cb=C1+C2+… *) Ghép nối tiếp: Qb =Q1=Q2=… ; Ub=U1+U2+….; 1/Cb=1/C1+1/C2+… ( lúc đầu các tụ chưa tích điện) +) Năng lượng điện trường: Q.U C.U Q *) Năng lượng tụ điện: ¦ W 2 2C *) Năng lượng điện trường: Năng lượng tụ điện chính là lượng điện trường tụ E V ¦ W với V=S.d là thể tích khoảng không gian điện Với tụ điện phẳng thì 9.10 9.8. tụ điện phẳng; Mật độ lượng điện trường: w= W/ V (1) Lưu ý: Công thức (1) đúng với điện trường không và điện trường phụ thuộc thời gian B) Bài tập và nâng cao Bài Hai tụ điện phẳng có dạng hình tròn bán kính R=60 cm,khoảng cách là mm Giữa là không khí 1) Tính điện dung tụ điện ( 5.10-9F) 2) Có thể tích cho tụ điện đó điện tích lớn là bao nhiêu để tụ điện không bị đánh thủng Biết cđđt lớn mà không khí chịu là 3.106 V/m Hiệu điện lớn tụ là bao nhiêu? ( 6.103V; 3.10-5C) Lop11.com (5) HD: Umax= Emax.d; Qmax=C.Umax Bài Một tụ điện không khí có C=2000 pF mắc vào cực nguồn điện có hđt là U=5000 V 1) Tính điện tích tụ điện ( 10-5C) 2) Nếu người ta ngắt tụ điện khỏi nguồn nhúng nó chìm hẳn vào điện môi lỏng có số điện môi =2 Tìm điện dung tụ và hiệu điện tụ ( 1000 pF; 2500 V) 3) Nếu người ta không ngắt tụ khỏi nguồn và đưa tụ vào điện môi lỏng phần Tính điện tích và hđt tụ HD: Nếu ngắt tụ khỏi nguồn đưa nó vào điện môi thì điện tích không đổi có điện dung thay đổi Nếu không ngắt tụ khỏi nguồn và nhúng tụ vào điện môi thì hđt không đổi,điện tích thay đổi Bài Một tụ điện có điện dung C= F tích điện, điện tích tụ là 103 C Nối tụ điện đó vào ác qui có SĐĐ E=50V Bản tích điện dương nối với cực dương Hỏi đó lượng ác qui tăng lên hay giảm đi? Tăng hay giảm bao nhiêu? HD: Tính lượng trước: W=Q2/2C; lượng sau: W’=CU’2/2=C.E2/2 Lấy W-W’ Bài Một tụ điện phẳng mà điện môi có =2 mắc vào nguồn điện có hđt U=100 V; khoảng cách là d=0,5 cm; diện tích là 25 cm2 1) Tính mật độ lượng điện trường tụ 2) Sau ngắt tụ khỏi nguồn,điện tích tụ điện phóng qua lớp điện môi tụ đến lúc điện tích tụ không Tính nhiệt lượng toả điện môi HD: Nhiệt lượng toả điện môi lượng tụ Bài Hai tụ điện phẳng không khí có dạng hình chữ nhật kích thước 10cm x 5cm Tụ điện tích điện nguồn điện cho CĐĐT tụ là 8.105 V/m Tính điện tích tụ điện trên Có thể tính hđt tụ không? HD: Q=C.U= S E.d ; Không thể tính U vì chưa biết d 9.10 4 d Bài Có tụ điện, tụ điện có điện dung C1=1 F tích điện đến hđt U1=100 V; tụ điện có điện dung C2= F tích điện đến hđt U2=200 V 1) Nối các tích điện cùng dấu với Tính hiệu điện và điện tích tụ điện sau nối và nhiệt lượng toả sau nối các 2) Hỏi phần khác ta nối các trái dấu tụ với HD: 1) Cb=C1+C2; Qb=Q1+Q2; Ub=Qb/Cb=U1’=U2’ Q1’ và Q2’ Tính lượng trước: W=C1U12/2+ C2U22/2; lượng sau: W’=CbUb2/2; Q=W-W’ 2) Làm tương tự khác Qb=Q2-Q1; Cb=C1+C2 Bài Một tụ gồm tụ điện giống hệt nối tiếp tụ có C=10 F nối vào hđt 100 V 1) Hỏi lượng thay đổi tụ bị đánh thủng 2) Khi tụ trên bị đánh thủng thì lượng tụ bị tiêu hao phóng điện Tìm lượng tiêu hao đó HD: 1) Độ biến thiên lượng là: W=W2-W1=(1/2)Cb2U2-(1/2)Cb1U2=….>0 tức là lượng tăng lên (mặc dù có tiêu hao lượng đánh thủng) Lop11.com (6) 2) Tính điện tích tụ lúc trước và sau tính q =q2-q1>0 Năng lượng tụ tăng vì nguồn đã thực công A để đưa thêm điện tích đến tụ: A= q U Theo ĐLBTNL: A= W+Wtiêu hao Từ đó tính Wtiêu hao Bài Một tụ điện nạp điện tới hiệu điện U1=100 V nối với với tụ điện thứ hai cùng điện dung nạp điện tới hiệu điện U2=200V Tính hiệu điện các tụ điện hai trường hợp sau: 1) Các tích điện cùng dấu nối với (150 V) 2) Các tích điện trái dấu nối với (50 V) Bài Ba tụ điện có điện dung C1=0,002 F; C2=0,004 F; C3=0,006 F mắc nối tiếp thành Hiệu điện đánh thủng tụ điện là 4000 V.Hỏi tụ điện trên có thể chịu hiệu điện U=11000 V không? Khi đó hiệu điện đặt trên tụ là bao nhiêu? ĐS: Không Bộ bị đánh thủng; U1=6000 V; U2=3000 V; U3=2000 V Bài 10 Ba tụ điện có điện dung là: C1=1 F; C2=2 F; C3 =3 F có thể chịu các hiệu điện lớn tương ứng là: 1000V;200V; 500V Đem các tụ điện này mắc thành 1) Với cách mắc nào thì tụ điện có thể chịu hiệu điện lớn 2) Tính điện dung và hiệu điện tụ điện đó ĐS: C1nt(C2//C3); 1200 V; 5/6 F Bài 11 Sáu tụ mắc: ( ((C1nt(C2//C3))//C4 ) )nt C5 nt C6 ; C1=…C6=60 F; U=120V Tính điện dung và điện tích tụ Bài 12 Hai tụ điện phẳng(diện tích là 200 cm2) nhúng dầu có số điện môi 2,2 và mắc vào nguồn điện có hđt là 200 V Tính công cần thiết để giảm khoảng cách từ cm đến cm(sau cắt tụ khỏi nguồn) (1,2.10-7J) Bài 13 Tại đỉnh hình vuông LMNP có điện tích điểm qL=qM=q=4.10-8C; qN=qP=-q Đường chéo hình vuông có độ dài a=20 cm Hãy xác đinh: Điện tâm hình vuông? Điện đỉnh L hình vuông? Công tối thiểu để đưa q từ L-O ĐS: V; -1800 V; Công lực điện là A=-7,2.10-5J; công ngoại lực A’=-A Bài 14 Hai phẳng song song cách d=5,6 mm, chiều dài là cm Một điện tử bay vào khoảng với vận tốc v0=200 000 km/s hướng song song và cách Hỏi hiệu điện lớn có thể đặt lên là bao nhiêu để bay khỏi điện tử không bị chạm vào mép (50 V) Bài 15 Hiệu điện tụ điện phẳng là U=300 V Một hạt bụi nằm cân tụ điện và cách tụ d1=0,8 cm Hỏi sau bao lâu hạt bụi rơi xuống tụ hiệu điện giảm 60 V (0,09 s) Bài 16 Hai điện tích q1=6,67.10-9C và q2=13,35.10-9C nằm không khí cách 40 cm Tính công cần thiết để đưa hệ điện tích trên lại gần và cách 25 cm ( 1,2.10-6 J) Bài 17 Lop11.com (7) Một điện tử bay đến gần iôn âm Điện tích iôn gấp lần điện tích điện tử Lúc đầu điện tử cách xa iôn và có tốc độ là 105m/s Tính khoảng cách bé mà điện tử có thể tiến gần đến iôn Cho điện tích và khối lượng e ( 1,5.10-7m) Bài 18 Một mặt cầu bán kính 10 cm có mật độ điện mặt 3.10-5C/m2 Cách mặt cầu 0,9 m có đặt điện tích q0=7.10-9C Tính công cần thiết để đưa điện tích điểm q0 cách tâm mặt cầu 50 cm biết môi trường xung quanh điện tích là K2 ( 2,4.10-4 J) Chương II Dòng điện không đổi Chủ đề 1: Công,công suất dòng điện Định luật Ôm cho đoạn mạch trở Định luật Jun Lenxơ A) Tóm tắt lý thuyết 1) Định nghĩa dòng điện: Là dòng các điện tích chuyển dịch có hướng 2) Dòng điện không đổi: Là dòng điện có chiều và cường độ không đổi theo thời gian Cường độ dòng điện: I = q / t ( q: Điện lượng chuyển qua tiết diện thẳng vật dẫn khoảng thời gian t ) 3) Định luật Ôm cho đoạn mạch có R: I= U/R Dòng điện có chiều từ nơi có điện cao đến nơi có điện thấp l Công thức tính điện trở dây dẫn đồng tính,hình trụ: R S 4) Suất điện động nguồn điện: e = A/ q ( e là công lực lạ ) 5) Đơn vị dung lượng acqui là A.h (1Ah=3600C) 6) Công ,công suất dòng điện: A=q.U=I.t.U; P=A/t=U.I (A là điện tiêu thụ) 7) Định luật Jun-Lenxơ: A=Q=U.I.t=R.I2.t 8) Công và công suất nguồn điện: Là công lực lạ (vì công lực điện để dịch chuyển điện tích mạch kín không) A= e.q=e.I.t; P=A/t=e.I 9) Có loại dụng cụ tiêu thụ điện là : Dụng cụ toả nhiệt và máy thu điện a) Điện tiêu thụ dụng cụ toả nhiệt: A=U.I.t=R.I2.t=(U2/R).t; P=A/t=U.I= b) Điện tiêu thụ điện khoảng thời gian t là: A=A’+Q’=eP.I.t+rP.I2.t Công suất máy thu: P=A/t=eP.I + rPI2 (eP là suất phản điện máy thu) Mà P=U.I nên U=eP+rP.I (U là hđt cực máy thu) Với P’=eP.I là công suất có ích máy thu điện e P I U rP I P' c) Hiệu suất máy thu điện: H= P e P I rP I U d) Lưu ý: +) Trên vỏ ngoài các dụng cụ tiêu thụ điện có ghi: Pđ; Uđ; Iđ với Iđ=Pđ/Uđ +) Trong kỹ thuật để đo điện tiêu thụ(A) ta dùng công tơ điện (1kw.h=3,6.106J) B) Bài tập Bài Cường độ dòng điện không đổi chạy qua dây tóc bóng đèn là I=0,273A Tính điện lượng và số e dịch qua tiết diện thẳng dây tóc thời gian phút (1,02.1020 e) Bài Pin Lơclăngsê có suất điện động là 1,5V Hỏi nó sản công là 270J thì nó dịch chuyển lượng điện tích dương là bao nhiêu bên và cực pin? ( 180 C) Bài Một acqui có thể cung cấp dòng điện là 4A liên tục 1h thì phải nạp lại a) Tính cường độ dòng điện mà ác qui này có thể cung cấp nó sử dụng liên tục 20h thì phải nạp lại Lop11.com (8) b) Tính SĐĐ acqui này thời gian hoạt động trên đây nó sản sinh công 86,4 kJ HD: Dung lượng acqui là Q=4.3600 (C) I’= Q/20.3600=0,2A; e=86400/Q=6 V Bài Có bóng đèn trên vỏ ngoài có ghi: Đ1(220V-100W); Đ2(220V-25W) 1) Hai bóng sáng bình thường không mắc chúng song song vào mạng điện 220V Sau đó tính cường độ dòng điện qua bóng 2) Mắc chúng nối tiếp vào mạng điện 440 V thì bóng sáng bình thường không? Nếu không hãy cho biết bóng nào cháy trước? Nếu có hãy tính cường độ dòng điện qua bóng? Bài Một đèn ống loại 40W chế tạo để có công suất chiếu sáng đèn dây tóc loại 100W Hỏi sử dụng đèn ống này trung bình ngày 5h thì 30 ngày giảm bao nhiêu tiền điện so với sử dụng đèn dây tóc thời gian trên Giá tiền điện 700 đ/kwh HD: Mỗi giây tiết kiệm 100-40=60J Dùng 30 ngày tiết kiệm được:30.5.3600.60 (J) Đổi kwh 30.5.3600.60/3 600 000 =9 kwh tiết kiệm được: 700.9=6300 (đ) Bài Một ấm điện dùng với hđt 220 V thì đun sôi 1,5 lít nước từ nhiệt độ 200C 10 phút Biết nhiệt dung riêng nước là: 4190 J/kg.K; D=1000 kg/m3; H=90% 1) Tính điện trở ấm điện 2) Tính công suất điện ấm HD: Tính nhiệt lượng thu vào nước: Q=c.(D.V)(100-20) (năng lượng có ích) H= Q/A=Q/P.t (t=20.60=1200 s) từ đó suy P Mà P=U2/RR=4,232 ôm; P=931 W Bài Hai dây dẫn, đồng , nhôm có cùng điện trở,cùng khối lượng Hỏi chiều dài dây dẫn kém bao nhiêu lần Cho biết khối lượng riêng và điện trở suất dây là: DAl=2700 kg/m3; DCu=8900 kg/m3; Al 2,8.10 8 .m; Cu 1,7.10 8 .m (ĐS: 1,4) HD: m1=m2 V1.D1=V2.D2 l1.S1.D1= l2.S2.D2 (1) Viết biểu thức R1;R2 cho R1=R2 D2 l Cuối cùng ta được: =1,4 l2 1 D1 Bài Hai dây dẫn hình trụ làm từ cùng chất, có cùng chiều dài Tỷ số điện trở chúng là 1:2 Hỏi dây nào nặng và nặng bao nhiêu? (ĐS: Hơn kém lần) HD: Chúng có cùng D và điện trở suất,chiều dài Bài Một ấm điện có dây dẫn R1 và R2 để đun nước Nếu dùng dây R1 thì nước ấm sôi thời gian 10 Còn dùng riêng dây R2 thì thời gian nước sôi là 40 Tính khoảng thời gian đun sôi ấm nước trên trường hợp: 1) R1 song song với R2 (8 min) 2) R1 nối tiếp với R2 (50 min) Coi điện trở dây maiso không phụ thuộc vào nhiệt độ, hiệu suất ấm là 100% U2 t với Q và U không đổi trường hợp HD: Dùng công thức Q R Bài 10 (điện trở phụ thuộc nhiệt độ) Một bàn là có hiệu điện và công suất định mức là 220 V-1,1 KW 1) Tính điện trở R0 và cường độ dòng điện định mức I0 bàn là Lop11.com (9) 2) Để hạ bớt nhiệt độ bàn là mà dùng mạng điện có hđt là 220 V người ta mắc nối tiếp với nó điện trở R= ôm Khi đó bàn là còn tiêu thụ công suất là P’= 800 W Tính cường độ dòng điện I’, hiệu điện U’ và điện trở R’ bàn là HD: 1) I0= P0/U0=5A; R0=U0/I0=44 ôm P' U 220 U ' ' 2) I ' (1) Mà I ' R (2) Từ (1) và (2) ta U’=180V (loại U’=40 V) U R R Vì đó công suất không thể 80 W được; R’=40,5 ôm Định luật Ôm toàn mạch Mắc nguồn thành A) Tóm tắt lý thuyết 1) Giả sử dòng điện mạch có cường độ I thì thời gian t có điện lượng q=I.t chuyển qua mạch Nguồn điện đã thực công A: A=q.e=I.t.e Trong thời gian t nhiệt lượng toả toàn mạch là: Q=(R+r).I2.t B A Theo ĐLBTNL: Q=A Vậy e=I.R+I.r I Nhận xét: Suất điện động nguồn tổng các độ giảm điện e,r mạch ngoài và mạch I e (R+r là điện trở toàn phần mạch) Rr R U=I.R= e-I.r (U là hiệu điện mạch ngoài là hđt cực nguồn) Lưu ý: +) Nếu r=0 mạch ngoài để hở(I=0) thì U=e +) Nếu R=0 thì I=Imax= e / R ta nói nguồn điện bị đoản mạch 2) Trường hợp mạch ngoài có máy thu điện thì: A=Q+A’=(R+r)I2.t+ eP.I.t+ rP.I2.t= e.I.t e eP B A Vậy ta được: I R r rP I A U I U e I r I r 1 3) Hiệu suất nguồn: H coich A e.I e e e 4) Mắc nguồn thành a) Mắc nối tiếp eb=e1+e2+….en A e1,r1 e2,r2 rb=r1+r2+…rn Trường hợp đặc biệt các nguồn giống b) Mắc xung đối A Nếu e1>e2 thì e1 là nguồn phát Khi đó eb=e1-e2; rb=r1+r2 Nếu e1<e2 thì e1 là máy thu 2) Mắc song song en,rn e1,r1 Lop11.com B e2,r2 e,r eP,rP B R (10) e,r A e,r n B e,r Nếu các nguồn giống hệt thì eb=e; rb= r / n Lưu ý: Nếu mắc hỗn tạp: Mắc thành n hàng hàng m nguồn nối tiếp thì eb=m.e; rb=m.r/n B) Bài tập Bài 1: Cho mạch điện sơ đồ hình vẽ: e=12 V; r=0 R1=3 ; R2=4 ; R3=5 1) Tính cường độ dòng điện chạy mạch (1A) 2) Tính hiệu điện cực nguồn và đầu điện trở R2 (U2=4V) 3) Tính công nguồn điện sản 10 và công suất toả nhiệt R3 (A=7200J) 4) Tính hiệu suất nguồn và công nguồn sản 1h Bài Khi mắc điện trở R1=500 vào cực pin mặt trời thì hđt mạch thì hđt mạch ngoài là U1=0,1 V.Thay điện trở R1 R2=1000 R1 ngoài bây là U2=0,15 V e R2 1) Tính suất điện động và điện trở pin này 2) Diện tích pin này là S=5 cm2 và nó nhận R3 lượng ánh sáng với công suất là mW/cm2 Tính hiệu suất H pin chuyển từ lượng ánh sáng thành nhiệt điện trở ngoài R2 HD: Ta dùng công thức U=I.R suy I sau đó áp dụng e=U+I.r cho trường hợp R1,R2 Năng lượng ánh sáng s là P=10 mW=0,01 W; công suất toả nhiệt trên R2 là P2 =I22.R2 Vậy H= P2/ P ĐS: e=0,3 V; r=1000 ;H=0,225 % Bài 3: Có 36 nguồn giống nguồn SĐĐ e=12 V và ĐTT r=2 ghép thành nguồn hỗn hợp đối xứng gồm n dãy song song dãy gồm m nguồn nối tiếp Mạch ngoài là bóng đèn giống hệt mắc song2 Khi đó hđt mạch ngoài là U=120 V và csuất mạch ngoài 360 W 1) Tính điện trở bóng đèn (các đèn sáng bình thường) 2) Tính m,n 3) Tính công suất và hiệu suất của nguồn trường hợp này HD: 1) P1=P/6=60 W; R1=U2 /P1=240 2) Ta có I=6I1=3 A; R=R1/6=40 ; eb=12m; rb= 2m/n với m.n=36 Dùng ĐL Ôm n=3;m=12; 3) Công suất nguồn P=eb.I=432 W; H=U/eb= 83,3 % Bài Cho mạch điện hình vẽ Bộ nguồn có SĐĐ eb=42,5V; ĐTT rb=1 ;R1=10 ;R2=15 Biết điện trở các am pe kế và dây nối không đáng kể Lop11.com (11) 1) Biết nguồn gồm các pin giống mắc theo kiểu hỗn hợp đối xứng,mỗi pin có SĐĐ e=1,7V và điện trở là r=0,2 Hỏi nguồn này mắc nào? ( dãy song song x 25 cái nối tiếp) 2) Biết ampekế 1,5A Xác định số A2 và trị số R eb,rb HD: 2) Tính UMN=I1R1I2=UMN/R2—> I=I1+I2 U=eb-I.rb UR=U-UMN R=10 Bài R Cho mạch điện sau:R1=4 ;R2=R3=6 ;UAB=33V R1 1) Mắc vào C,D A có RA=0; lúc này R4=14 Tính số A1 ampe kế và chiều dòng điện qua A (0,5 A) 2) Thay A vôn kế có RV lớn R2 a) Tìm số vôn kế Cực + vôn kế mắc vào điểm nào? (3,3 V) A2 b) Điều chỉnh R4 đến vôn kế số không Tìm R4 (9 ) R3 3) Nếu điều chỉnh cho R4=6 R1 C Tìm điện trở tương đương B A đoạn mạch AB D HD: Dùng phương pháp điện nút R4 R2 Chương : Từ trường A) Lý thuyết 1) Khái niệm tương tác từ: Là tương tác nam châm với nam châm, dòng điện với nam châm, dòng điện với dòng điện Lực tương tác là lực từ 2) Từ trường: +) Nguồn gốc: Xung quanh điện tích chuyển động có từ trường +) Tính chất từ trường là tác dụng lực từ lên nam châm hay dòng điện đặt nó(tổng quát là lên các hạt mang điện chuyển động chuyển động nó) +) Véc tơ cảm ứng từ B: Véc tơ B điểm điện trường có phương trùng với phương nam châm thử nằm cân điểm đó, chiều véc tơ B là chiều từ cực nam sang cực bắc nam châm thử Cảm ứng từ đặc trưng cho từ trường mặt gây lực từ, đơn vị là T 3) Đường sức từ: +) Là các đường mà hướng tiếp tuyến điểm nào trên đường trùng với hướng véc tơ B điểm đó +) Các tính chất: Tại điểm từ trường có thể vẽ đường sức từ qua; Các đường sức từ là các đường cong kín(đi cực bắc vào cực nam nam châm); Các đường sức từ không cắt nhau; Nơi nào cảm ứng từ lớn thì đó đường sức vẽ mau +) Từ phổ là hình ảnh xếp các mạt sắt từ trường(xếp các đường sức từ) +) Từ trường đều: Cảm ứng từ điểm 4) Lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn mang dòng điện: Phương: Vuông góc với mặt phẳng chứa đoạn dòng điện và véc tơ B điểm khảo sát Chiều: Tuân theo qui tắc bàn tay trái Độ lớn tuân theo CT Ampe : F=B.I.l sin ( là góc dòng điện và véc tơ B) ) Nguyên lí chồng chất từ trường: Giả sử ta có hệ n nam châm(hay dòng điện) Tại điểm M từ trường nam châm là B1 …… Gọi B là từ trường hệ M thì: B B B2 Lop11.com (12) 6) Từ trường số dòng điện có dạng đơn giản a) Từ trường dòng điện thẳng: +) Đường sức từ từ trường dòng điện thẳng là các đường tròn đồng tâm nằm mặt phẳng vuông góc với dòng điện, tâm đường sức từ là giao điểm mặt phẳng và dây dẫn +) Chiều đường sức từ tuân theo qui tắc nắm tay phải: Ngón tay cái bàn tay phải hướng theo chiều dòng điện, khum ngón xung quanh dây dẫn, chiều từ cổ tay đến các ngón tay là chiều các đường sức từ +) Công thức tính B(dây k2:) B 2.10 7 I (r là khoảng cách từ điểm khảo sát đến dòng điện) r b) Từ trường dòng điện tròn +) Các đường sức từ xuyên qua mặt phẳng vòng dây là các đường cong (đường qua trục là thẳng) +) Chiều các đường sức từ xuyên qua mặt phẳng khung dây tuân theo qui tắc nắm tay phải: Khum bàn tay phải theo vòng dây khung,chiều từ cổ tay đến các ngón tay trùng với chiều dòng điện khung, ngón cái choãi chiều các đường sức từ xuyên qua mặt phẳng dòng điện +) Công thức tính độ lớn cảm ứng từ tâm khung dây(khung k2): B 2 10 7 N I R với N là số vòng, I là cđdđ chạy qua vòng c) Từ trường dòng điện ống dây: Xét với ống dây đủ dài( chiều dài>>đường kính) Từ trường ống dây là từ trường đều; chiều đường sức từ tuân theo qui tắc nắm tay phải Công thức tính độ lớn B điểm lòng ống dây: B 4 10 7 n.I (n là số vòng/1 m chiều dài) 7) Tương tác dòng điện thẳng song song: F 2.10 7 I I l r 8) Lực Lorenxơ: +) Lực mà từ trường tác dụng lên hạt mang điện chuyển động nó gọi là lực Lorenxơ Lực Lorenxơ có phương vuông góc với mặt phẳng chứa véc tơ vận tốc hạt mang điện và véc tơ cảm ứng từ điểm khảo sát Chiều lực Lorenxơ tuân theo qui tắc bàn tay trái (với hạt mang điện dương) Độ lớn lực Lorenxơ: f q v.B sin với ( B, v ) B) Bài tập Bài Tính cảm ứng từ tâm vòng tròn dây dẫn đồng tâm; bán kính vòng là R= cm, vòng là 2R; vòng có dòng điện cường độ I = 10 A chạy qua Xét các trường hợp sau: a) Hai vòng nằm cùng mặt phẳng, dòng điện cùng chiều (ĐS: 11,8.10-5 T) b) Hai vòng nằm cùng mặt phẳng, dòng điện ngược chiều ( 3,9.10-5 T) c) Hai vòng nằm mặt phẳng vuông góc với (8,8.10-5 T) Bài M Nối điểm M,N vòng tròn dây dẫn với cực nguồn điện Tính cảm ứng từ tâm O vòng tròn (hình vẽ) I2 O HD: B1 2 10 7 I1 I l1 ; B2=……; R 2 R Vì l1 và l2 là đoạn dây mắc song song nên U1=U2 I l2 l1 N l1 l I I l1 I l B1 B2 B S S Lop11.com (13) Bài Một dây dẫn dài căng thẳng đó có đoạn nhỏ dây uốn thành vòng tròn bán kính 1,5 cm Cho dòng điện I=3 A chạy qua dây Tìm B tâm O vòng tròn TH: 1) Cả đoạn dây dẫn đồng phẳng 2) Đoạn dây thẳng vuông góc với mặt phẳng khung dây tròn Bài Dùng dây đồng đường kính d=0,8 mm có lớp sơn cách điện mỏng quấn quanh hình trụ có đường kính D=4 cm để làm ống dây Khi nối đầu ống dây với nguồn điện có hđt U=3,3 V thì cảm ứng từ bên ống dây là 15,7.10-4 T Tính chiều dài ống dây và cường độ dòng điện ống Biết điện trở suất đồng là 1,76.10-8 .m Biết các vòng dây quấn sát HD: B 4 10 7 n.I với n= 1/ d thay số I=1 A l L d 3R Rd l 0,6m Chiều dài sợi dây: L= Mặt khác: d D D 4. Bài Dùng dây đồng có phủ lớp sơn cách điện mỏng, quấn quanh hình trụ dài 50 cm,đường kính d=4cm để làm ống dây Hỏi cho dòng điện cường độ I=0,1 A vào ống dây thì cảm ứng từ ống dây là bao nhiêu? Biết sợi dây làm ống dây dài l=95 m và các vòng quấn sát HD: Số vòng dây trên m chiều dài dây là: l Sau đó áp dụng công thức tính B d 0,5 Bài Cho dòng điện thẳng song song (I1=I2=I3=10 A) vuông góc với mp hình vẽ I3 cm Khoảng cách từ M đến dòng điện cho hình vẽ Tìm B M Xét 2 cm cm trường hợp: 1) Cả dòng điện hướng trước (10-4T) M I2 I1 2) I2,I3 hướng phía trước, I1 hướng phía sau mp hình vẽ Bài Một khung dây tròn bán kính R=4 cm gồm 10 vòng dây Dòng điện chạy vòng dây có cường độ I=0,3 A Tính cảm ứng từ tâm khung dây ( B=4,7.10-5 T) Bài 8: Một khung dây tròn có 24 vòng dây, dòng điện khung có I=0,5 A Theo tính toán thì cảm ứng từ tâm khung là 6,3.10-5 T Thực tế thì cảm ứng từ là 4,2.10-5 T lý là số ít vòng dây quấn ngược chiều quấn với đa số vòng khung Tìm số vòng quấn nhầm và bkính khung HD: 6,3.10-5=2 10-7.24.I/ R (1); 4,2.10-5=2 10-7.N’.I/R (2) Từ (1) và (2) N’=16 có 24-16=8 vòng không gây cảm ứng từ tức là vòng quấn nhầm Thay N’ vào (2) ta có R=12 cm Bài tập dòng điện kim loại và chất điện phân Bài Một bóng đèn 220V-40 W có dây tóc làm vônfram Điện trở dây tóc đèn 200C là R0=121 Tính nhiệt độ t dây tóc đèn sáng bình thường Giả thiết điện trở dây tóc đèn khoảng nhiệt độ này tăng bậc theo nhiệt độ với hệ số nhiệt điện trở =4,5.10-3 K-1 HD: Tính điện trở đèn sáng bình thường sau đó dùng công thức R=R0 1 t t =2020 Bài Một bình điện phân chứa dung dịch AgNO3 có điện trở 2,5 , anốt bạc, hiệu điện đặt vào cực bình là 10 V Sau 16 phút 5s, khối lượng m Ag bám vào catốt là bao nhiêu? Biết khối lượng mol nguyên tử Ag là 108 g/mol ĐS: 4,32 g Bài Lop11.com (14) Một bình điện phân chứa dung dịch muối Niken với điện cực Niken Đương lượng điện hoá Niken là k=0,3 g/C Khi cho dòng điện I=5 A chạy qua bình này khoảngt thời gian t=1 h thì khối lượng m Niken bám vào catốt là bao nhiêu? HD: Dùng CT: m=k.q=k.I.t ĐS: 5,4 kg Bài Một nguồn điện gồm 30 pin mắc thành nhóm nối tiếp nhóm có 10 pin mắc song song, pin có SĐĐ e=0,9 V và ĐTT 0,6 Một bình điện phân có điện trở R=205 mắc vào cực nguồn nói trên Tính khối lượng đồng bám vào catốt bình 50 phút (0,013 g) Bài Muốn mạ đồng sắt có diện tích tổng cộng 200 cm2 người ta dùng sắt làm catốt bình điện phân đựng dung dịch CuSO4 và anốt là đồng nguyên chất, cho dòng điện I=10 A chạy qua thời gian 2h40min50s Tìm chiều dày lớp đồng bám trên sắt Biết nguyên tử lượng đồng là 64, KLR đồng là 8,9 g/cm3 ĐS: 1,8.10-2 cm Bài Khi điện phân dung dịch muối ăn nước người ta thu khí hiđrô vào bình thể tích V=1 lít Hãy tính công thực dòng điện điện phân, biết hđt đặt vào cực bình là U=50 V, áp suất khí hiđrô bình là p=1,3 at và nhiệt độ khí hiđrô là 27 độ C; NA=6,022.1023/mol; at=105 Pa ĐS: 5,09.105 J HD: Cứ phân tử khí hiđrô tới điện cực thì trao cho điện cực điện tích 2e=3,2.10-19 C Gọi n là số nguyên tử khí hiđrô đến điện cực thì q=n.2e nên công A=q.U=n.2e.U Bây ta tính n Dùng PTTT: P.V P0V0 với p=1,3.105 N/m2; V=10-3 m3; T=300 K; p0=1 at=105 N/m2; T0=273K T T0 từ đó tính V0 Số phân tử n= NA.V0 / 22,4 Bài Giả sử ta điện phân dung dịch CuSO4 với các điện cực Cu; Catốt gồm đồng có diện tích là 10 cm2, khoảng cách chúng đến anốt là 30 cm, 20 cm, 10 cm Đặt vào cực bình hđt 15 V Tìm khối lượng Cu bám vào các catốt h Điện trở suất d2 điện phân là 0,2 Ôm.m ĐS: 298 mg; 447 mg; 895 mg HD: Dùng công thức R l để tính điện trở bình các catốt khác với l là S khoảng cách từ anốt đến catốt và S là diện tích catốt Bài Tính kl đồng lấy quá trình điện phân biết điện tiêu thụ là W=5 kwh Hiệu điện cực là 10 V Hiệu suất 75%; đương lượng điện hoá Cu là k=3,3.10-7 kg/C (445 g) HD: A=W.75/100= q.U với m=k.q Luyện tập học kỳ I Câu Hai cầu nhỏ giống kim loại, khối lượng g treo vào cùng điểm O sợi không dãn, dài 10 cm Hai cầu tiếp xúc với Tích điện cho cầu thì thấy cầu đẩy dây treo hợp với góc 600 Tính điện tích đã truyền cho các cầu Lấy g=10 m/s2 ( ĐS: 3,58.10 7 C ) Câu Tính lực hút tĩnh điện 1e và hạt nhân nguyên tử hêli Biết e này cách hạt nhân 2,94.10-11 m Nếu e này chuyển động tròn quanh hạt nhân thì tốc độ góc là bao nhiêu? ĐS: 5,33.10-7 N; 1,41.1017 rad/ s Câu Lop11.com (15) Có điện tích điểm q1=2.10-8 C; q2= 4.10-8 C và q3 đặt điểm A,B,C Hệ thống nằm cân không khí; AB= cm Tìm q3 và khoảng cách AC Tìm CĐĐT A,B,C ĐS: q3= -0,684.10-8 C; AC= 0,414 cm; EA=EB=EC=0 Câu Có điện tích điểm q1=q2=-q3= 10-6 C đặt đỉnh tam giác có cạnh a=10 cm không khí Tính cường độ điện trường A,B,C Câu Một e chuyển động với vận tốc ban đầu 10 m/s dọc theo đường sức điện điện trường quãng đường cm thì dừng lại Xác định CĐĐT ( ĐS: 284 V/m) Câu Một e bay từ dương sang âm điện trường tụ điện phẳng theo đường thẳng MN dài cm, có phương làm với phương đường sức điện góc 600 Biết CĐĐT tụ là 1000 V/m Công lực điện dịch chuyển này là bao nhiêu? (ĐS: -1,6.10-19 J) Câu Một điện tích q=4.10-8 Cdi chuyển điện trường có cường độ E=100 v/m theo đường gấp khúc ABC Biết AB=20 cm và AB làm với đường sức điện góc 300 Đoạn BC dài 40 cm và BC làm với các đường sức điện góc 1200 Tính công lực điện (ĐS: - 0,108.10-6 J) Bài Một e bay từ điểm M đến điểm N điện trường, điểm có VM=50 V; VN= -50 V Tính công mà lực điện sinh ( ĐS: -1,6.10-17 J) Bài Một hạt bụi kim loại mang điện tích âm có khối lượng 10-8 g nằm cân khoảng kim loại đặt song song cách 10 cm và có hđt U=100 V Xác định véc tơ cường độ điện trường E khoảng kim loại và điện q hạt bụi (g=10 m/s2) ( 10-13 ) Bài 10 Một e bắn với vận tốc ban đầu 5.107 m/s theo phương nằm ngang, vuông góc với đường sức điện trường có E= 18200 V/m tụ nằm ngang, chiều dài là 10 cm Tìm độ lệch e khỏi phương ban đầu và vận tốc e vừa khỏi điện trường.Tính công lực điện trường Bỏ qua tác dụng trọng lực ( 6,4.10-3 m) Bài 11 Có tụ điện phẳng C1= 0,3 nF; C2=0,6 nF Khoảng cách tụ là d=2 mm Tụ điện chứa đầy chất điện môi có thể chịu cường độ điện trường lớn là 10000 v/m Hai tụ ghép nối tiếp Tìm hđt giới hạn tụ HD: Gọi U là hđt đặt vào tụ điện tích qb=Cb.U=q1=q2U1;U2 Cho U1 UGh1… Bài 12 Tụ điện có C1=0,5.10-6 m nạp điện tới hđt U1=100 Vsau đó cắt khỏi nguồn điện Nối song song tụ C1 với tụ C2 chưa tích điện Tính điện tích tụ và lượng tia lửa điện phóng Lop11.com (16) Bài tập phần từ trường (tiếp) Bài Một hạt mang điện chuyển động từ trường Mặt phẳng quĩ đạo hạt vuông góc với đường sức từ Nếu hạt chuyển động với vận tốc v1=1,8.106 m/s thì lực Lorenxơ tác dụng lên hạt có độ lớn f1=2.10-6 N Nếu hạt chuyển động với vận tốc v2=4,5.107 m/s thì lực Lorenxơ tác dụng lên hạt có độ lớn bao nhiêu? ( ĐS: 5.10-5 N) Bài 10 Một hạt e tăng tốc hđt U=1000 V(vận tốc ban đầu hạt không) Sau tăng tốc hạt này bay vào từ trường theo phương vuông góc với các đường sức từ (B=2T) Tính độ lớn lực Lorenxo tác dụng lên e Tìm bán kính quĩ đạo e từ trường? Bài 11 + B Một e chuyển động thẳng miền có từ trường B và điện trường E Véc tơ vận tốc v nằm mặt phẳng hình vẽ và có chiều hướng từ trái sang phải Chiều đường sức từ cho hình vẽ Với v=2.106 m/s; B=0,004 T Xác định E Bài 12 v ( ĐS: E=8000 v/m; E hướng xuống) Lop11.com (17) Thành phần nằm ngang từ trường trái đất 3.10-5T, thành phần thẳng đứng nhỏ Một prôtôn chuyển động theo phương nằm ngang theo chiều từ tây sang đông Độ lớn lực Loren xơ tác dụng lên prôtôn trọng lượng nó Tính vận tốc prôtôn Cho mP=1,67.10-27kg; g=10m/s2 ĐS: v= 3,5 mm/s Bài 13 Có dòng điện thẳng song song I1=12 A; I2=6A; I3=8,4 A nằm mặt phẳng hình vẽ Khoảng cách I1 và I2 là cm; I2 và I3 là cm Xác định lực từ tác dụng lên mối đơn vị dài dòng điện I2,I3 (F2=43,2.10-5 N; F3=2,4.10-5N) I1 Bài 14 Một ống dây dài l = 25cm có dũng điện I = 0,5A chạy qua đặt không khí Cảm ứng từ bên ống dây I2 -3 là 6,28.10 T Số vũng dõy quấn trên ống dây ? Bài 15 I3 Một dũng điện cường độ I = 3A chạy dây dẫn thẳng dài đặt không khí Cảm ứng từ N 6.10-5T Tính khoảng cách từ N đến dây dẫn Bài 16 Hai dây dẫn dài vô hạn song song cách 10cm, đó có hai dũng điện I1=I2=10 A chạy song song cùng chiều Lực điện từ tác dụng lên mét dài dây là? Bài 17 Một điện tích q=3,2.10-6 C bay vào từ trường có B = 0,04T với vận tốc 2.106 m/s theo phương vuông góc với từ trường Lực Lo-ren-xơ tác dụng lên điện tích q có độ lớn bằng: Bài 18 Hạt proton chuyển động theo quĩ đạo trũn bỏn kính 5m tác dụng từ trường B=10-2 T Cho khối lượng và điện tích proton 1,672.10-27kg; 1,6.10-19C.Chu kỡ chuyển động proton bẳng bao nhiêu? Bài 19 Một khung dõy trũn bỏn kớnh 31,4cm cú 10 vũng dõy quấn cỏch điện với nhau, đặt không Cường độ dđiện khí có dũng điện I chạy qua Cảm ứng từ tâm khung dây là vũng dõy là ? Lưu ý: Lực từ tác dụng lên khung dây mang dòng điện 1) Trường hợp mặt phẳng khung dây vuông góc với các đường sức từ thì các lực từ tác dụng lên các cạnh khung nằm mặt phẳng khung đó khung không quay(cân bằng) 2) Nếu các đường sức từ nằm mặt phẳng khung dây (giả sử đường sức từ vuông góc với cạnh AD,CB và song song với các cạnh CD,AB thì có lực từ tác dụng lên cạnh AD,CB đó nó tạo ngẫu lực từ làm quay khung quanh trục đối xứng khung: M=FAD.CD=B.I.l.d=B.I.S 3) Nếu đường sức từ không nằm mặt phẳng khung dây mà B hợp với pháp tuyến n khung góc thì M=I.B.S sin ( quay đinh ốc theo chiều dòng điện khung thì chiều tiến đinh ốc là chiều n ) Bài 20 Một khung dây HCN MNPQ đặt từ trường có B=0,1 T, cạnh MN=2 cm; NP=4 cm; dòng điện khung có I=1 A 1) Tính độ lớn lực từ tác dụng lên các cạnh khung và giá trị lớn mô men ngẫu lực từ tác dụng lên khung trường hợp: a) Đường sức từ song song với cạnh MN b) Đường sức từ song song với cạnh NP (HD: M=I.B.S) 2) Tính độ lớn và hướng lực từ tác dụng lên các cạnh trường hợp mặt phẳng khung dây vuông góc với các đường sức từ Lop11.com (18) 3) Tính độ lớn lực từ và mô men ngẫu lực từ tác dụng lên khung trường hợp mặt phẳng khung dây hợp với các đường sức từ góc 300 Bài 21 Một khung dây có dạng hình tam giác ABC cạnh a=10 cm, khung dây đặt từ trường cho các đường sức từ song song với mặt phẳng khung dây và vuông góc với cạnh BC khung Dòng điện khung có cường độ I=1A Xác định lực từ tác dụng lên các cạnh A khung và tìm mô men ngẫu lực từ tác dụng lên khung HD: Ta tìm hợp lực lực FAB và FAC hợp lực này đặt N là trung điểm AH: FN=FAB+FCA=I.B.a = FBC Vậy FN và FBC tạo thành ngẫu lực: M=FN.NH=FN.0,5 AH=I.B.S B Bài 22 Đoạn dây CD dài 20 cm N khối lượng 10 g treo dây mềm cách điện C B B D H cho đoạn dây CD nằm ngang D Dây từ trường có B=0,2 T và các đường C C F sức từ là các đường thẳng đứng hướng lên Dây treo chịu lực kéo lớn FK=0,06 N Hỏi có thể cho dòng điện qua dây đồng CD có cường độ lớn bao nhiêu để dây treo không đứt Coi khối lượng dây treo nhỏ; g=10m/s2 ( ĐS: I 1,66 A) HD: Gọi T là lực căng dây thi cân F2+P2=(2T)2 với T FK (F=B.I.l); Bài 23 Hai vòng dây dẫn bán kính và cm, các vòng dây có dòng điện là I1=2 A; I2=1 A Vòng dây đặt mặt phẳng ngang, vòng dây đặt mặt phẳng thẳng đứng, tâm vòng dây trùng Tìm B tâm vòng Bài 24 Hai dòng điện thẳng đặt vuông góc với nhau, không nối với điểm bắt chéo, cùng nằm mặt phẳng Dòng I1 đặt dọc theo trục ox, dòng I2 đặt dọc theo trục oy Chiều các dòng đó cùng chiều với các trục toạ độ 1) Lập biểu thức tính cảm ứng từ các điểm trên đường thẳng y=-x Chỉ rõ chiều véc tơ cảm y ứng từ các điểm trên đường đó x I2 2) Tìm điểm mà cảm ứng từ đó không I1=I2 HD: 1) B=B1+B2=2.10-7(I1+I2)/ x ; 2) Nằm trên đường y=x I1 Hiện tượng cảm ứng điện từ Suất điện động cảm ứng A) Lý thuyết 1) Phân tích thí nghiệm: *) Thí nghiệm 1: Di chuyển nam châm lại gần hay xa ống dây thì ống dây có dòng điện (dòng điện cảm ứng) Nhận thấy: Số đường sức từ qua ống dây thay đổi *) Thí nghiệm 2: Nguồn điện nối với ống dây thông qua biến trở Khi dịch chuyển biến trở thì vòng dây (lồng ngoài ống dây) xuất dòng điện cảm ứng Khi này số đường sức từ xuyên qua vòng dây biến thiên 2) Khái niệm từ thông : Xét mặt phẳng diện tích S đặt từ trường B Gọi n là véc tơ pháp tuyến S (chiều véc tơ n chọn tuỳ ý); ( B , n )= Đại lượng =B.S.cos gọi là cảm ứng từ thông (hay từ thông) qua diện tích S Thường hay chọn >0 để >0 +) ý nghĩa từ thông là =0 thì =B.S Từ thông số đường sức từ xuyên qua diện tích S đặt vuông góc với đường sức +) Đơn vị từ thông là vêbe (Wb): Wb=1T.1m2 3) Dòng điện cảm ứng, SĐĐ cảm ứng : +) Là dòng điện xuất có biến đổi từ thông qua mạch điện kín +) Là SĐĐ sinh dòng điện cảm ứng mạch điện kín Lop11.com (19) Kết luận: Khi có biến đổi từ thông qua diện tích giới hạn mạch điện kín thì mạch xuất SĐĐ cảm ứng Hiện tượng xuất SĐĐ cảm ứng gọi là HT Cưđt 4) Định luật Lenxơ: Nội dung: Dòng điện cảm ứng có chiều cho từ trường nó sinh có tác dụng chống lại nguyên nhân đã sinh nó 5) Định luật Farađây cảm ứng điện từ: Nội dung: Độ lớn SĐĐ cảm ứng mạch kín tỷ lệ với tốc độ biến ( N là số vòng dây khung dây) thiên từ thông qua mạch : eC N t B) Bài tập Bài Một khung dây dẫn HCN kích thước 10 cm x 20 cm đặt từ trường có B=0,01 T Các đường sức từ hợp với mặt phẳng khung dây góc 600 Tính từ thông qua khung dây đó Bài Một khung dây dẫn phẳng, diện tích 50 cm2 gồm 20 vòng đặt từ trường Véc tơ cảm ứng từ hợp với mặt phẳng khung dây góc 300 và có độ lớn 4.10-4 T Tính suất điện động cảm ứng xuất khung thời gian từ trường biến đổi Xét các trường hợp sau: 1) Khung dây chuyển động tịnh tiến từ trường khoảng thời gian 0,1 s 2) Từ trường giảm đặn đến không thời gian 0,01 s 3) Tăng từ trường lên gấp lần 0,02 s 4) Quay khung quanh trục đối xứng nó đúng 1/2 vòng với vận tốc góc rad/s Bài 3: Khung dây MNPQ cứng ,phẳng, diện tích 50cm2 gồm 20 vòng Khung đặt từ trường có các đường sức từ vuông góc với mặt phẳng khung dây, chiều hình vẽ Cảm ứng từ biến thiên theo thời gian đồ thị Tính độ biến thiên từ thông qua khung khoảng N B(T) M thời gian từ t=0t=0,4s Xác định SĐĐ cảm ứng và chiều 0,004 dòng điện cảm ứng thời gian trên B Bài 4: Một khung dây dẫn cứng HCN diện tích 200 cm ,ban đầu vị trí t P song song với các đường sức từ từ trường B=0,01 T Khung Q t quay thời gian 40s đến vị trí vuông góc với các đường sức 0,4s từ Xác định chiều và độ lớn SĐĐ cảm ứng khung ĐS: Vì từ thông tăng nên chiều SĐĐ cảm ứng ngược với chiều véc tơ B: e=0,5.10-5 V Bài 5: Một ống dây hình trụ dài gồm 1000 vòng dây, diện tích vòng là S=100 cm2 Biết ống dây có R=16 ôm hai đầu nối đoản mạch và đặt từ trường đều, véc tơ B song song với trục hình trụ và có độ lớn tăng 0,04 B N S 1000.0,04.0,01 0,4V T/s Tính công suất toả nhiệt ống dây HD: =NBS.cos0; e= t t Bài 6: Một ống dây dẫn hình trụ gồm 1000 vòng dây,mỗi vòng có đường kính 10 cm; dây có diện tích tiết diện là 0,4 mm2, điện trở suất là 1,75.10-8 ôm.m; ống dây đặt từ trường có véc tơ B song song với trục hình trụ,độ lớn tăng theo thời gian theo qui luật 10-2T/s Nếu nối đầu ống dây với tụ điện C=10-4F thì lượng tụ điện là bao nhiêu? Nếu nối đoản mạch đầu ống dây thì công suất toả nhiệt ống dây là bao nhiêu? HD: Tính e tương tự bài trên W=1/2 CU2=1/2 Ce2=30,8.10-8 J; P= e2/R =44,8.10-4 W Bài 7: (Bài 24.2 SBTVL bản): Một khung dây phẳng có thể quay quanh trục thẳng đứng từ trường có véc tơ B nằm ngang Lúc t=0 thì ( B , n )= =0; khung quay với tốc độ góc 2 /T Vẽ đồ thị biểu diễn phụ thuộc từ thông và SĐĐ cảm ứng theo thời gian t (vẽ 1/2 T) Suất điện động cảm ứng đoạn dây dẫn chuyển động A) Lý thuyết 1) Suất điện động cảm ứng đoạn dây dẫn chuyển động từ trường Cho kim loại chuyển động cắt các đường sức từ Thanh trượt trên ray, đầu còn lại ray nối với điện kế G làm thành mạch kín Khi đó mạch có dòng điện cảm ứng Vậy đoạn dây chuyển động có vai trò nguồn điện, ray có vai trò dây nối tạo thành mạch kín Nếu kloại chuyển động không nối với ray thì có ec 2) Qui tắc bàn tay phải (để xác định cực kim loại chuyển động) Đặt bàn tay phải hứng các đường sức từ, ngón tay cái choãi 900 hướng theo chiều chuyển động đoạn dây,chiều từ cổ tay đến ngón tay là chiều từ cực âm đến cực dương nguồn điện đó 3) Công thức tính độ lớn SĐĐ cảm ứng thanh: ec B.l.v sin B Thanh kim loại có vai trò nguồn điện, đó lực Lorenxơ tác dụng I Lop11.com (20) lên các e đóng vai trò lực lạ tạo dòng điện B) Bài tập Bài Một dẫn điện dài 40 cm nối đầu nó với đầu đoạn mạch điện có điện trở R=2 (ôm) Cho chuyển động tịnh tiến từ trường có B=0,04 T với tốc độ 10m/s Biết véc tơ vận tốc vuông góc với các đường sức từ, điện trở nhỏ Tính SĐĐ cảm ứng và CĐDĐ mạch N Bài e,r B Thanh dẫn điện MN dài 60 cm chuyển động trên ray v đặt nằm ngang Hai ray đặt từ trường có phương R thẳng đứng có chiều hướng từ sau trước mặt phẳng hình vẽ M Biết B=1,6 T Thanh chuyển bên phải với vận tốc 0,5m/s Biết R=0,2 ôm; ; e=0,96 V;r=0,1 ôm 1) Tính cường độ dòng điện qua MN 2) Xác định lực ngoài F tác dụng lên MN để chuyển động với vận tốc đã cho Biết điện trở ray và MN nhỏ e eC 1,6( A)(eC B.l.v) 2) Chiều lực ngoài F hướng sang trái(cân với HD: 1) I Rr lực từ tác dụng lên thanh) F=B.I.l =1,536 N Bài R Cho ray dẫn điện đặt thẳng đứng, đầu nối với điện trở R=0,5 ôm M N Hai đặt từ trường đều, đường sức từ vuông góc với mặt phẳng chứa chiều hình vẽ Thanh MN có m=10 g trượt theo ray + Biết MN=25 cm Điện trở MN và ray nhỏ.Biết B=1 T Ma sát B MN và ray nhỏ Sau buông tay thì MN trượt trên ray ít lâu thì MN chuyển động với vận tốc v Tính v (g=10 m/s2) B.l.v HD: eC =Blv; I Thanh chuyển động thì lực từ cân với trọng lực P R B 2l v m.g v=0,8 m/s Do vậy: F=P R Bài Một kim loại dài l=1m quay từ trường với vận tốc góc 20 rad/s Trục quay qua đầu và song song song với đường sức từ Biết B=0,05T Biết luôn vuông góc với đường sức từ Tính SĐĐCU (ĐS: 0,5 V) Lop11.com (21)