Sự điều tiết của mắt – điểm cực viễn Cv- điểm cực cận Cc Sự điều tiết Sự thay đổi độ cong của thủy tinh thể và do đó thay đổi độ tụ hay tiêu cự của nó để làm cho ảnh của các vật cần qu[r]
(1)CHƯƠNG I ĐIỆN TÍCH – ĐIỆN TRƯỜNG I Có cách nhiễm điện vật: Cọ xát, tiếp xúc ,hưởng ứng II Định luật Cu lông: Lực tương tác điện tích điểm q1; q2 đặt cách khoảng r môi trường có số điện môi ε là F12 ; F21 có: - Điểm đặt: trên điện tích - Phương: đường nối điện tích - Chiều: + Hướng xa q1.q2 > (q1; q2 cùng dấu) + Hướng vào q1.q2 < (q1; q2 trái dấu) - Độ lớn: F k q1.q2 r ; k= - Biểu diễn: F21 r F21 q1.q2 >0 N m C 9.109 (ghi chú: F là lực tĩnh điện) r F21 F12 F12 q1.q2 < Vật dẫn điện, điện môi: + Vật (chất) có nhiều điện tích tự dẫn điện + Vật (chất) có chứa ít điện tích tự cách điện (điện môi) 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 III Điện trường + Khái niệm: Là môi trường tồn xung quanh điện tích và tác dụng lực lên điện tích khác đặt nó + Cường độ điện trường: Là đại lượng đặc trưng cho điện trường khả tác dụng lực F E F q.E Đơn vị: E(V/m) q q > : F cùng phương, cùng chiều với E q < : F cùng phương, ngược chiều với E + 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: - Qua điểm đ.trường ta có thể vẽ và đường sức điện trường - Các đường sức điện là các đường cong không kín,nó xuất phát từ các điện tích dương,tận cùng các điện tích âm - Các đường sức điện không cắt - 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 + Véctơ cường độ điện trường E điện tích điểm Q gây điểm M cách Q đoạn r có: - Điểm đặt: Tại M - Phương: đường nối M và Q - Chiều: Hướng xa Q Q > Hướng vào Q Q <0 Ek - Độ lớn: - Biểu diễn: q>0 r Q k= r EM 9.109 q<0 Lop11.com N m C r EM (2) + Nguyên lí chồng chất điện trường: E E1 E2 En Xét trường hợp điểm xét có cường độ điện trường thành phần: E E1 E + E1 E2 E E1 E2 + E1 E2 E E1 E2 + E1 E2 E E12 E22 ; ; E E E E E E cos + E 2 E1 E2 E 2.E1.cos IV 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 ' = q.E.dMN (với d MN = 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) Liên hệ công lực điện và hiệu điện tích AMN = WM - WN = q VM - q.VN =q.UMN + Hiệu điện điểm điện trường là đại lượng đặc trưng cho khả thực công điện trường có điện tích di chuyển điểm đó Liên hệ E và U E U MN M 'N ' hay : E U d * Ghi chú: công thức chung cho phần 6, 7, 8: U MN VM VN AMN E.d MN q V Vật dẫn điện trường - Khi vật dẫn đặt điện trường mà không có dòng điện chạy vật thì ta gọi là vật dẫn cân điện (vdcbđ) + Bên vdcbđ cường độ điện trường không + Mặt ngoài vdcbđ: 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) VI 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 (điện môi bị phân cực) Kết là khối điện môi hình thành nên điện trường phụ ngược chiều với điện trường ngoài VII Tụ điện - Định nghĩa: Hệ vật dẫn đặt gần nhau, vật là tụ Khoảng không gian là chân không hay điện môi 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 Lop11.com (3) C Q U (Đơn vị là F, mF….) Công thức tính điện dung tụ điện phẳng: C S 9.10 9.4 d Với S là phần diện tích đối diện Ghi chú : 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 NỐI TIẾP Bản thứ hai tụ nối với thứ tụ 2, tiếp tục QB = Q = Q = … = Q n UB = U + U + … + U n Cách mắc : Điện tích Hiệu điện Điện dung 1 1 C B C1 C Cn Ghi chú CB < C1, C2 … Cn - Năng lượng tụ điện: W GHÉP SONG SONG Bản thứ tụ nối với thứ tụ 2, 3, … QB = Q + Q + … + Q n UB = U = U = … = U n CB = C + C + … + C n CB > C1, C2, C3 Q.U C.U Q 2 2C - Năng lượng điện trường: Năng lượng tụ điện chính là lượng điện trường tụ điện Tụ điện phẳng E V W 9.109.8. với V=S.d là thể tích khoảng không gian tụ điện phẳng Mật độ lượng điện trường: CHƯƠNG II W E2 w V k 8 DÒNG ĐIỆN KHÔNG ĐỔI I DÒNG ĐIỆN Dòng điện là dòng các điện tích (các hạt tải điện) di chuyển có hướng Chiều quy ước dòng điện là chiều dịch chuyển có hướng các điện tích dương Dòng điện có: * tác dụng từ (đặc trưng) (Chiếu quy ước I) * tác dụng nhiệt, tác dụng hoá học tuỳ theo môi trường Cường độ dòng điện là đại lượng cho biết độ mạnh dòng điện tính bởi: q: điện lượng di chuyển qua các tiết diện thẳng vật dẫn Δq t: thời gian di chuyển I= Δt (t0: I là cường độ tức thời) Dòng điện có chiều và cường độ không thay đổi theo thời gian gọi là dòng điện không đổi (cũng gọi là dòng điệp chiều) Cường độ dòng điện này có thể tính bởi: I= q t đó q là điện lượng dịch chuyển qua tiết diện thẳng vật dẫn thời I A gian t Ghi chú: a) Cường độ dòng điện không đổi đo ampe kế (hay miliampe kế, ) mắc xen vào mạch điện (mắc nối tiếp) b) Với chất dòng điện và định nghĩa cường độ dòng điện trên ta suy ra: * cường độ dòng điện có giá trị điểm trên mạch không phân nhánh * cường độ mạch chính tổng cường độ các mạch rẽ II ĐỊNH LUẬT ÔM ĐỐI VƠI ĐOẠN MẠCH CHỈ CÓ ĐIÊN TRỞ 1) Định luật: Cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch có có điện trở R: Lop11.com (4) - tỉ lệ thuận với hiệu điện hai đầu đoạn mạch - tỉ lệ nghịch với điện trở I= U R I (A) A R B U Nếu có R và I, có thể tính hiệu điện sau : U = VA - VB = I.R ; I.R: gọi là độ giảm (độ sụt hay sụt áp) trên điện trở Công thức định luật ôm cho phép tính điện trở: R= U I () 2) Đặc tuyến V - A (vôn - ampe) Đó là đồ thị biểu diễn I theo U còn gọi là đường đặc trưng vôn - ampe Đối với vật dẫn kim loại (hay hợp kim) nhiệt độ định đặc tuyến V –A là đoạn đường thẳng qua gốc các trục: R có giá trị không phụ thuộc U (vật dẫn tuân theo định luật ôm) Ghi chú : Nhắc lại kết đã tìm hiểu lớp a) Điện trở mắc nối tiếp: điện trở tương đương tính bởi: Rm = Rl + R2+ R3+ … + Rn R1 R2 R3 Im = Il = I2 = I3 =… = In m Um = Ul + U2+ U3+… + Un m b) Điện trở mắc song song: m điện trở tương đương anh bởi: I O U I = R 1 1 = Rm R1 R2 R3 Rn Im = Im = I l + I + … + I n Um = U l = U2 = U = … = Un c) Điện trở dây đồng chất tiết diện đều: : điện trở suất (m) l: chiều dài dây dẫn (m) S: tiết diện dây dẫn (m2) R= Um Rm R1 R2 U Rn R3 Rn l S III NGUỒN ĐIỆN: Nguồn điện là thiết bị tạo và trì hiệu điện để trì dòng điện Mọi nguồn điện có hai cực, cực dương (+) và cực âm (-) Để đơn giản hoá ta coi bên nguồn điện có lực lạ làm di chuyển các hạt tải điện (êlectron; Ion) để giữ cho: * cực luôn thừa êlectron (cực âm) * cực luôn thiếu ẽlectron thừa ít êlectron bên (cực dương) Khi nối hai cực nguồn điện vật dẫn kim loại thì các êlectron từ cực (-) di chuyển qua vật dẫn cực (+) Bên nguồn, các êlectron tác dụng lực lạ di chuyển từ cực (+) sang cực (-) Lực lạ thực công (chống lại công cản trường tĩnh điện) Công này gọi là công nguồn điện Đại lượng đặc trưng cho khả thực công nguồn điện gọi là suất điện động E tính bởi: E= A q (đơn vị E là V) đó : A là công lực lạ làm di chuyển điện tích từ cực này sang cực nguồn điện |q| là độ lớn điện tích di chuyển Ngoài ra, các vật dẫn cấu tạo thành nguồn điện có điện trở gọi là điện trở r nguồn điện IV PIN VÀ ACQUY Pin điện hoá: Khi nhúng kim loại vào chất điện phân thì kim loại và chất điện phân hình thành hiệu điện điện hoá Khi hai kim loại nhúng vào chất điện phân thì các hiệu điện điện hoá chúng khác nên chúng tồn hiệu điện xác định Đó là sở để chế tạo pìn điện hoá Lop11.com (5) Pin điện hoá chế tạo đầu tiên là pin Vôn-ta (Volta) gồm Zn và Cu nhúng vào dung dịch H2SO4 loãng Chênh lệch các hiệu điện điện hoá là suất điện động pin: E = 1,2V Acquy Acquy đơn giản và chế tạo đầu tiên là acquy chì (còn gọi là acquy axit để phân biệt với acquy kiềm chế tạo sau) gồm: * cực (+) PbO2 * cực (-) Pb nhúng vào dung dịch H2SO4 loãng Do tác dụng axit, hai cực acquy tích điện trái dấu và hoạt động pin điện hoá có suất điện động khoảng 2V Khi hoạt động các cực acquy bị biến đổi và trở thành giống (có lớp PbSO4 Phủ bên ngoài) Acquy không còn phát điện Lúc đó phải mắc acquy vào nguồn điện để phục hồi các cực ban đầu (nạp điện) Do đó acquy có thể sử dụng nhiều lần Mỗi acquy có thể cung cấp điện lượng lớn gọi là dung lượng và thường tính đơn vị ampe-giờ (Ah) 1Ah = 3600C ĐIỆN NĂNG VÀ CÔNG SUẤT ĐIỆN - ĐỊNH LUẬT JUN – LENXƠ I CÔNG VÀ CÔNG SUẤT CỦA DÒNG ĐIỆN CHẠY QUA MỘT ĐOẠN MẠCH Công: Công dòng điện là công lực điện thực làm di chuyển các điện tích tự đoạn mạch Công này chính là điện mà đoạn mạch tiêu thụ và tính bởi: A = U.q = U.I.t (J) U : hiệu điện (V) I I : cường độ dòng điện (A) q : điện lượng (C) A B U t : thời gian (s) Công suất Công suất dòng điện đặc trưng cho tốc độ thực công nó Đây chính là công suất điện tiêu thụ đoạn mạch Ta có : P A U I t (W) Định luật Jun - Len-xơ: Nếu đoạn mạch có điện trở R, công lực điện làm tăng nội vật dẫn Kết là vật dẫn nóng lên và toả nhiệt Kết hợp với định luật ôm ta có: A Q R.I t U2 t R (J) Đo công suất điện và điện tiêu thụ đoạn mạch Ta dùng ampe - kế để đo cường độ dòng điện và vôn - kế để đo hiệu điện Công suất tiêu thụ tính hởi: P = U.I (W) - Người ta chế tạo oát-kế cho biết P nhờ độ lệch kim thị - Trong thực tế ta có công tơ điện (máy đếm điện năng) cho biết công dòng điện tức điện tiêu thụ tính kwh (1kwh = 3,6.106J) II CÔNG VÀ CÔNG SUẤT CỦA NGUỒN ĐIỆN Công Công nguồn điện là công lực lạ làm di chuyển các điện tích hai cực để trì hiệu điện nguồn Đây là điện sản toàn mạch Ta có : A = q.E = E I.t (J) E: suất điện động (V) I: cường độ dòng điện (A) q : điện tích (C) Công suất Ta có : P A = E I t III CÔNG VÀ CÔNG SUẤT CỦA CÁC DỤNG CỤ TIÊU THỤ ĐIỆN Lop11.com (6) * dụng cụ toả nhiệt * máy thu điện Hai loại dụng cụ tiêu thụ điện: Công và công suất dụng cụ toả nhiệt: U2 t (định luật Jun - Len-xơ) R U2 P R.I R A R.I t - Công (điện tiêu thụ): - Công suất : Công và công suất máy thu điện a) Suất phản điện - Máy thu điện có công dụng chuyển hoá điện thành các dạng lượng khác không phải là nội (cơ năng; hoá ; ) Lượng điện này (A’) tỉ lệ với điện lượng truyền qua máy thu điện A’ = Ep.q = Ep.I.t Ep: đặc trưng cho khả biến đổi điện thành năng, hoá năng, máy thu điện và gọi là suất phản điện - Ngoài có phần điện mà máy thu điện nhận từ dòng điện chuyển thành nhiệt vì máy có điện trở rp Q’ = rp.I2.t - Vậy công mà dòng điện thực cho máy thu điện tức là điện tiêu thụ máy thu điện là: A = A' + Q' = Ep.I.t + rp.I2.t - Suy công suất máy thu điện: P A = Ep.I + rp.I2 t Ep.I: công suất có ích; rp.I2: công suất hao phí (toả nhiệt) b) Hiệu suất máy thu điện Tổng quát : H(%) = Điện có ích = công suất có ích Điện tiêu thụ công suất tiêu thụ Với máy thu điện ta có: H (%) Ep I t U I t Ep U 1 rp U I Ghi chú : Trên các dụng cụ tiêu thụ điện có ghi hai chi số: (Ví dụ: 100W-220V) * Pđ: công suất định mức * Uđ: hiệu điện định mức ĐỊNH LUẬT ÔM TOÀN MẠCH, CÁC LOẠI ĐOẠN MẠCH I ĐỊNH LUẬT ÔM TOÀN MẠCH Cường độ dòng điện mạch kín: E,r - tỉ lệ thuận với suất điện động nguồn điện - tỉ lệ nghịch với điện trở toàn phần mạch I E rR * Ngược lại R = thì I A E : dòng điện có cường độ lớn; nguồn điện bị đoản mạch r * Nếu mạch ngoài có máy thu điện (Ep;rP) thì định luật ôm trở thành: I R B Ghi chú: * Có thể viết : E = (R + r).I = R.I + r.I = UAB + r.I Nếu I = (mạch hở) r << R thì E = U I E,r E - Ep R r rp * Hiệu suất nguồn điện: B U r.I H (%) E E Lop11.com I R Ep,rp A (7) II ĐỊNH LUẬT ÔM ĐỐI VƠI CÁC LOẠI MẠCH ĐIỆN Định luật Ohm chứa nguồn (máy phát): I U AB E rR A E,r I R B Đối với nguồn điện E: dòng điện vào cực âm và từ cực dương UAB: tính theo chiều dòng điện từ A đến B qua mạch (UAB = - UBA) Định luật Ohm cho đoạn mạch chứa máy thu điện: I U AB Ep A rp R E p,rp I R B Đối với máy thu E p: dòng điện vào cực dương và từ cực âm UAB: tính theo chiều dòng điện từ A đến B qua mạch Công thức tổng quát định luật Ohm cho đoạn mạch gồm máy phát và thu ghép nối tiếp: I U AB E Ep E p,rp A R r rp I E ,r R B Chú ý: UAB: Dòng điện từ A đến B (Nếu dòng điện ngược lại là: -UAB) E : nguồn điện (máy phát) E p: máy thu I > 0: Chiều dòng điện cùng chiều đã chọn I < 0: Chiều dòng điện ngược chiều đã chọn R: Tổng điện trở các mạch ngoài r: Tổng điện trở các nguồn máy phát rp: Tổng điện trở các nguồn máy thu Mắc nguồn điện thành bộ: E1,r a Mắc nối tiếp: E2,r E3,r E b E1 E2 E3 En rb r1 r2 r3 rn Eb,rb chú ý: Nếu có n nguồn giống Eb nE rb nr b Mắc xung đối: Eb E1 E2 rb r1 r2 E1,r1 E2,r2 E1,r1 E2,r2 E,r c Mắc song song ( các nguồn giống nhau) Eb E rb E,r r n d Mắc hỗn hợp đối xứng (các nguồn giống nhau) Gọi: m: là số nguồn dãy (hàng ngang) n: là số dãy (hàng dọc) Eb mE rb mr n Tổng số nguồn nguồn: N = n.m Lop11.com E,r E,r E,r E,r E,r E,r E,r En,r (8) Chương III DÒNG ĐIỆN TRONG CÁC MÔI TRƯỜNG I Hệ thống kiến thức chương Dßng ®iÖn kim lo¹i - C¸c tÝnh chÊt ®iÖn cña kim lo¹i cã thÓ gi¶i thÝch ®îc dùa trªn sù cã mÆt cña c¸c electron tù kim lo¹i Dßng điện kim loại là dòng dịch chuyển có hướng các êlectron tự - Trong chuyển động, các êlectron tự luôn luôn va chạm với các ion dao động quanh vị trí cân các nút mạng và truyền phần động cho chúng Sự va chạm này là nguyên nhân gây điện trở dây dânx kim loại và tác dụng nhiệt Điện trở suất kim loại tăng theo nhiệt độ - Hiện tượng nhiệt độ hạ xuống nhiệt độ Tc nào đó, điện trở kim loại (hay hợp kim) giảm đột ngột đến giá trị không, là tượng siêu dẫn Dßng ®iÖn chÊt ®iÖn ph©n - Dòng điện chất điện phân là dòng chuyển dịch có hướng các ion dương catôt và ion âm anôt Các ion chất điện phân xuất là phân li các phân tử chất tan môi trường dung môi Khi đến các điện cực thì các ion trao đổi êlectron với các điện cực giải phóng đó, tham gia các phản ứng phụ Một các phản ứng phụ là phản ứng cực dương tan, phản ứng này xảy các bình điện phân có anôt là kim lo¹i mµ muèi cÈu nã cã mÆt dung dÞch ®iÖn ph©n - §Þnh luËt Fa-ra-®©y vÒ ®iÖn ph©n Khối lượng M chất giải phóng các điện cực tỉ lệ với đương lượng gam A chất đó và với điện lượng q n ®i qua dung dÞch ®iÖn ph©n Biểu thức định luật Fa-ra-đây M 1A It víi F ≈ 96500 (C/mol) F n Dßng ®iÖn chÊt khÝ - Dòng điện chất khí là dòng chuyển dịch có hướng các ion dương catôt, các ion âm và êlectron anôt Khi cường độ điện trường chất khí còn yếu, muốn có các ion và êlectron dẫn điện chất khí cần phải có tác nhân ion hoá (ngọn lửa, tia lửa điện ) Còn cường độ điện trường chất khí đủ mạnh thì có xảy ion hoá va ch¹m lµm cho sè ®iÖn tÝch tù (ion vµ ªlectron) chÊt khÝ t¨ng vät lªn (sù phãng ®iÖn tù lùc) Sự phụ thuộc cường độ dòng điện chất khí vào hiệu điện anôt và catôt có dạng phức tạp, không tuân theo định luật Ôm (trừ hiệu điện thấp) - Tia lửa điện và hồ quang điện là hai dạng phóng điện không khí điều kiện thường Cơ chế tia lửa điện là ion hoá va chạm cường độ điện trường không khí lớn 3.105 (V/m) - Khi áp suất chất khí còn vào khoảng từ đến 0,01mmHg, ống phóng điện có phóng điện thành miền: phần mặt catôt có miền tối catôt, phần còn lại ống anôt là cột sáng anốt Khi áp suất ống giảm 10-3mmHg thì miền tối catôt chiếm toàn ống, lúc đó ta có tia catôt Tia catôt là dßng ªlectron ph¸t tõ cat«t bay ch©n kh«ng tù Dßng ®iÖn ch©n kh«ng - Dòng điện chân không là dòng chuyển dịch có hướng các êlectron bứt từ catôt bị nung nóng tác dụng điện trường Đặc điểm dòng điện chân không là nó chạy theo chiều định tư anôt sang catôt Dßng ®iÖn b¸n dÉn - Dòng điện bán dẫn tinh khiết là dòng dịch chuyển có hướng các êlectron tự và lỗ trống Tuú theo lo¹i t¹p chÊt pha vµo b¸n dÉn tinh khiÕt, mµ b¸n dÉn thuéc mét hai lo¹i lµ b¸n dÉn lo¹i n vµ b¸n dÉn lo¹i p Dßng ®iÖn b¸n dÉn lo¹i n chñ yÕu lµ dßng ªlectron, cßn b¸n dÉn lo¹i p chñ yÕu lµ dßng c¸c lç trèng Lớp tiếp xúc hai loại bán dẫn p và n (lớp tiếp xúc p – n) có tính dẫn điện chủ yếu theo chiều định từ p sang n Chương IV TỪ TRƯỜNG TỪ TRƯỜNG I TỪ TRƯỜNG Tương tác từ Tương tác nam châm với nam châm, dòng điện với nam châm và dòng điện với dòng điện gọi là tương tác từ Lực tương tác các trường hợp đó gọi là lực từ Lop11.com (9) Từ trường - Khái niệm từ trường: Xung quanh nam châm hay xung quanh dòng điện có từ trường Tổng quát: Xung quanh điện tích chuyển động có từ trường - Tính chất từ trường: Gây lực từ tác dụng lên nam châm hay dòng điện đặt nó - Cảm ứng từ: Để đặc trưng cho từ trường mặt gây lực từ, người ta đưa vào đại lượng vectơ gọi là cảm ứng từ vaø kí hieäu laø B Phương nam châm thử nằm cân điểm từ trường là phương vectơ cảm ứng từ B từ trường điểm đó Ta quy ước lấy chiều từ cực Nam sang cực Bắc nam châm thử là chiều B Đường sức từ Đường sức từ là đường vẽ cho hướng tiếp tuyến bất kì điểm nào trên đường trùng với hướng vectơ cảm ứng từ điểm đó Các tính chất đường sức từ: - Tại điểm từ trường, có thể vẽ đường sức từ qua và mà thôi - Các đường sức từ là đường cong kín Trong trường hợp nam châm, ngoài nam châm các đường sức từ từ cực Bắc, vào cực Nam nam châm - Các đường sức từ không cắt - Nơi nào cảm ứng từ lớn thì các đường sức từ đó vẽ mau (dày hơn), nơi nào cảm ứng từ nhỏ thì các đường sức từ đó vẽ thưa Từ trường Một từ trường mà cảm ứng từ điểm gọi là từ trường II PHƯƠNG, CHIỀU VAØ ĐỘ LỚN CỦA LỰC TỪ TÁC DỤNG LÊN DÂY DẪN MANG DÒNG ĐIỆN Phương : Lực từ tác dụng lên đoạn dòng điện có phương vuông góc với mặt phẳng chứa đoạn dòng điện và cảm ứng taïi ñieåm khaûo saùt Chiều lực từ : Quy tắc bàn tay trái Quy tắc bàn tay trái : Đặt bàn tay trái duỗi thẳng để các đường cảm ứng từ xuyên vào lòng bàn tay và chiều từ cổ tay đến ngón tay trùng với chiều dòng điện Khi đó ngón tay cái choãi 90o chiều lực từ tác dụng lên đoạn dây daãn Độ lớn (Định luật Am-pe) Lực từ tác dụng lên đoạn dòng điện cường độ I, có chiều dài l hợp với từ trường B moät goùc F = BIl sin B Độ lớn cảm ứng từ Trong hệ SI, đơn vị cảm ứng từ là tesla, kí hiệu là T III NGUYÊN LÝ CHỒNG CHẤT TỪ TRƯỜNG Giả sử ta có hệ n nam châm( hay dòng điện ) Tại điểm M, Từ trường nam châm thứ là B1 , nam châm thứ hai là B2 , …, nam châm thứ n là Bn Gọi B là từ trường hệ M thì: B B1 B2 B n TỪ TRƯỜNG CỦA DÒNG ĐIỆN CHẠY TRONG DÂY DẪN CÓ HIØNH DẠNG ĐẶC BIỆT Từ trường dòng điện chạy dây dẫn thẳng dài Vectơ cảm ứng từ B điểm xác định: - Ñieåm ñaët taïi ñieåm ñang xeùt - Phương tiếp tuyến với đường sức từ điểm xét - Chiều xác định theo quy tắc nắm tay phải - Độ lớn B = 2.10-7 I r Từ trường dòng điện chạy dây dẫn troøn Vectơ cảm ứng từ tâm vòng dây xác định: - Phương vuông góc với mặt phẳng vòng dây - Chiều là chiều đường sức từ: Khum bàn tay B uoán thaønh voøng phaûi theo voøng day Lop11.com (10) khung dây cho chiều từ cổ tay đến các ngón tay trùng với chiều dòng điện khung , ngón tay cái choảy chiều đương sức từ xuyên qua mặt phẳng dòng điện - Độ lớn B 210 NI R R: Baùn kính cuûa khung daây daãn I: Cường độ dòng điện N: Soá voøng daây Từ trường dòng điện chạy ống dây dẫn Từ trường ống dây là từ trường Vectơ cảm ứng từ B xaùc ñònh - Phương song song với trục ống dây - Chiều là chiều đường sức từ - Độ lớn B 4.10 7 nI n: Số vòng dây trên 1m TƯƠNG TÁC GIỮA HAI DÒNG ĐIỆN THẲNG SONG SONG LỰC LORENXƠ Lực tương tác hai dây dẫn song song mang dòng điện có: - Điểm đặt trung điểm đoạn dây xét - Phương nằm mặt phẳng hình vẽ và vuông góc với dây dẫn - Chiều hướng vào dòng điện cùng chiều, hướng xa hai dòng điện ngược chiều - Độ lớn F = 2.10 M P I2 I1 I1I l l :Chiều dài đoạn dây dẫn, r Khoảng cách hai dây dẫn r C B F D Lực Lorenxơ có: - Điểm đặt điện tích chuyển động N Q - Phương vuông góc với mặt phẳng chứa vectơ vận tốc hạt mang điện và vectơ cảm ứng từ điểm xét - Chiều tuân theo quy tắc bàn tay trái: Đặt bàn tay trái duỗi thẳng để các đường cảm ứng từ xuyên vào lòng bàn tay và chiều từ cổ tay đến ngón tay trùng với chiều dòng điện Khi đó ngón tay cái choãi 90o chiều lực Lo-ren-xơ hạt mang điện dương và hạt mang điện âm thì chiều ngược lại - Độ lớn lực Lorenxơ f q vBSin : Góc tạo v, B KHUNG DÂY MANG DÒNG ĐIỆN ĐẶT TRONG TỪ TRƯỜNG ĐỀU Trường hợp đường sức từ nằm mặt phẳng khung dây Xét khung dây mang dòng điện đặt từ trường B nằm mặt phẳng khung dây - Cạnh AB, DC song song với đường sức từ nên lên lực từ tác dùng lên chuùng baèng khoâng - Gọi F1 , F2 là lực từ tác dụng lên các cạnh DA và Theo công thức Ampe ta thấy F1 , F2 có BC A B - ñieåm ñaët taïi trung ñieåm cuûa moãi caïnh - phương vuông góc với mặt phẳng hình vẽ F1 - chiều hình vẽ(Ngược chiều nhau) I F - Độ lớn F1 = F2 Vậy: Khung dây chịu tác dụng ngẫu lực Ngẫu lực này làm cho khung dây quay vị trí cân bền D C Trường hợp đường sức từ vuông góc với mặt phẳng khung dây Xét khung dây mang dòng điện đặt từ trường B vuông góc với maët phaúng khung daây - Gọi F1 , F2 , F3 , F4 là lực từ tác dụng lên các cạnh AB, BC, CD, DA Theo công thức Ampe ta thấy F1 F3 , F2 F4 A F1 B Vậy: Khung dây chịu tác dụng các cặp lực cân Các lực này khung Lop11.com + B (11) laøm quay khung c Momen ngẫu lực từ tác dụng lên khung dây mang dòng điện Xét khung dây mang dòng điện đặt từ trường B nằm mặt phẳng khung dây Toång quaùt M = IBSsin M : Momen ngẫu lực từ (N.m) I: Cường độ dòng điện (A) B: Từ trường (T) S: Dieän tích khung daây(m ) Với (B, n) Chương V CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ Tõ th«ng qua diÖn tÝch S: Φ = BS.cosα Suất điện động cảm ứng mạch điện kín: ec t - Độ lớn suất điện động cảm ứng đoạn dây chuyển động: ec = Bvlsinθ - Suất điện động tự cảm: e c L I t Năng lượng từ trường ống dây: W LI Mật độ lượng từ trường: 10 B 8 PhÇn hai: Quang häc Chương VI KHÚC XẠ ÁNH SÁNG I Hiện tượng khúc xạ ánh sáng Hiện tượng khúc xạ ánh sáng là tượng ánh sáng truyền qua mặt phân cách hai môi trường suốt, tia sáng bị bẻ gãy khúc (đổi hướng đột ngột) mặt phân cách Ñònh luaät khuùc xaï aùnh saùng + Tia khúc xạ nằm mặt phẳng tới và bên pháp tuyến so với tia tới (Hình 33) + Đối với cặp môi trường suốt định thì tỉ số sin góc tới (sini) với sin góc khúc xạ (sinr) luôn luôn là số không đổi Số không đổi này phụ thuộc vào chất hai môi trường và gọi là chiết suất tỉ đối môi trường chứa tia khúc xạ (môi trường 2) môi trường chứa tia tới (môi trường 1); kí hiệu là n21 sin i Biểu thức: = n21 sin r S N i I (1) (2) r K N/ (Hình 3) + Nếu n21 > thì góc khúc xạ nhỏ góc tới Ta nói môi trường (2) chiết quang kém môi trường (1) + Nếu n21 < thì góc khúc xạ lớn góc tới Ta nói môi trường (2) chiết quang môi trường (1) + Nếu i = thì r = 0: tia sáng chiếu vuông góc với mặt phân cách truyền thẳng + Nếu chiếu tia tới theo hướng KI thì tia khúc xạ theo hướng IS (theo nguyên lí tính thuận nghịch chiều truyeàn aùnh saùng) Do đó, ta có n 21 n12 Chiết suất tuyệt đối Lop11.com (12) – Chiết suất tuyệt đối môi trường là chiết suất nó chân không – Vì chiết suất không khí xấp xỉ 1, nên không cần độ chính xác cao, ta có thể coi chiết suất chất không khí chiết suất tuyệt đối nó – Giữa chiết suất tỉ đối n21 môi trường môi trường và các chiết suất tuyệt đối n2 và n1 chúng có hệ thức: n 21 n2 n1 – Ngoài ra, người ta đã chứng minh rằng: Chiết suất tuyệt đối các môi trường suốt tỉ lệ nghịch với vận tốc truyền ánh sáng các môi trường đó: n v1 n1 v Nếu môi trường là chân không thì ta có: n1 = và v1 = c = 3.108 m/s c c Keát quaû laø: n = hay v2 = v2 n2 – Vì vận tốc truyền ánh sáng các môi trường nhỏ vận tốc truyền ánh sáng chân không, nên chiết suất tuyệt đối các môi trường luôn luôn lớn Ý nghĩa chiết suất tuyệt đối Chiết suất tuyệt đối môi trường suốt cho biết vận tốc truyền ánh sáng môi trường đó nhỏ vận tốc truyeàn aùnh saùng chaân khoâng bao nhieâu laàn HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOAØN PHẦN VAØ NHỮNG ĐIỀU KIỆN ĐỂ HIỆN TƯỢNG XẢY RA Hiện tượng phản xạ toàn phần Hiện tượng phản xạ toàn phần là tượng mà đó tồn tia phản xạ mà không có tia khúc xạ Điều kiện để có tượng phản xạ toàn phần – Tia sáng truyền theo chiều từ môi trường có chiết suất lớn sang môi trường có chieát suaát nhoû hôn (Hình 34) – Góc tới lớn góc giới hạn phản xạ toàn phần (i gh) S H J r K Phân biệt phản xạ toàn phần và phản xạ thông thường i i/ I R Gioáng G – Cũng là tượng phản xạ, (tia sáng bị hắt lại môi trường cũ) (Hình 34) – Cuõng tuaân theo ñònh luaät phaûn xaï aùnh saùng Khaùc – Hiện tượng phản xạ thông thường xảy tia sáng gặp mặt phân cách hai môi trường và không cần thêm ñieàu kieän gì Trong đó, tượng phản xạ toàn phần xảy thỏa mãn hai điều kiện trên – Trong phản xạ toàn phần, cường độ chùm tia phản xạ cường độ chùm tia tới Còn phản xạ thông thường, cường độ chùm tia phản xạ yếu chùm tia tới Lăng kính phản xạ toàn phần Lăng kính phản xạ toàn phần là khối thủy tinh hình lăng trụ có tiết diện thẳng là tam giác vuông cân Ứng dụng Lăng kính phản xạ toàn phần dùng thay gương phẳng số dụng cụ quang học (như ống nhòm, kính tieàm voïng …) Nó có hai ưu điểm là tỉ lệ phần trăm ánh sáng phản xạ lớn và không cần có lớp mạ gương phẳng Chương VII I L¨ng kÝnh MẮT VÀ CÁC DỤNG CỤ QUANG Ñònh nghóa Lăng kính là khối chất suốt hình lăng trụ đứng, có tiết diện thẳng là hình tam giác Đường tia sáng đơn sắc qua lăng kính Lop11.com (13) – Ta khảo sát đường tia sáng tiết diện thẳng ABC lăng kính – Nói chung, các tia sáng qua lăng kính bị khúc xạ và tia ló luôn bị lệch phía đáy nhiều so với tia tới Goùc leäch cuûa tia saùng ñôn saéc ñi qua laêng kính Góc lệch D tia ló và tia tới là góc hợp phương tia tới và tia ló, (xác định theo góc nhỏ hai đường thẳng) A C¸c c«ng thøc cña l¨ng kÝnh: sin i n sin r sin i' n sin r' A r r ' D i i' A i1 I r1 D r2 J i2 R S Điều kiện để có tia ló B A 2i gh i i sin i n sin( A ) C Khi tia s¸ng cã gãc lÖch cùc tiÓu: r’ = r = A/2; i’ = i = (Dm + A)/2 Khi góc lệch đạt cực tiểu: Tia ló và tia tới đối xứng qua mặt phẳng phân giác cuûa goùc chieát quang A Khi góc lệch đạt cực tiểu Dmin : D A A sin n sin 2 II THAÁU KÍNH MOÛNG Ñònh nghóa Thấu kính là khối chất suốt giới hạn hai mặt cong, thường là hai mặt cầu Một hai mặt có thể là maët phaúng Thấu kính mỏng là thấu kính có khoảng cách O1O2 hai chỏm cầu nhỏ so với bán kính R1 và R2 các mặt caàu Phân loại Có hai loại: – Thaáu kính rìa moûng goïi laø thaáu kính hoäi tuï – Thaáu kính rìa daøy goïi laø thaáu kính phaân kì Đường thẳng nối tâm hai chỏm cầu gọi là trục chính thấu kính Coi O1 O2 O gọi là quang tâm thấu kính Tieâu ñieåm chính – Với thấu kính hội tụ: Chùm tia ló hội tụ điểm F/ trên trục chính F/ gọi là tiêu điểm chính thấu kính hội tụ – Với thấu kính phân kì: Chùm tia ló không hội tụ thực mà có đường kéo dài chúng cắt điểm F/ trên truïc chính F/ goïi laø tieâu ñieåm chính cuûa thaáu kính phaân kì Mỗi thấu kính mỏng có hai tiêu điểm chính nằm đối xứng qua quang tâm Một (a) (b) tieâu ñieåm goïi laø tieâu ñieåm vaät (F), tieâu ñieåm coøn laïi goïi laø tieâu ñieåm aûnh (F/) Tiêu cự Khoảng cách f từ quang tâm đến các tiêu điểm chính gọi là tiêu cự thấu kính: f = OF = OF/ F O F/ (c) (Hình 36) Truïc phuï, caùc tieâu ñieåm phuï vaø tieâu dieän – Mọi đường thẳng qua quang tâm O không trùng với trục chính gọi là trục phụ – Giao điểm trục phụ với tiêu diện gọi là tiêu điểm phụ ứng với trục phụ đó – Có vô số các tiêu điểm phụ, chúng nằm trên mặt phẳng vuông góc với trục chính, tiêu điểm chính Mặt phẳng đó gọi là tiêu diện thấu kính Mỗi thấu kính có hai tiêu diện nằm hai bên quang tâm Đường các tia sáng qua thấu kính hội tụ Lop11.com (14) Các tia sáng qua thấu kính hội tụ bị khúc xạ và ló khỏi thấu kính Có tia sáng thường gặp (Hình 36): – Tia tới (a) song song với trục chính, cho tia ló qua tiêu điểm ảnh – Tia tới (b) qua tiêu điểm vật, cho tia ló song song với trục chính – Tia tới (c) qua quang tâm cho tia ló truyền thẳng Đường các tia sáng qua thấu kính phân kì Các tia sáng qua thấu kính phân kì bị khúc xạ và ló khỏi thấu kính Có tia sáng thường gặp (Hình 37): – Tia tới (a) song song với trục chính, cho tia ló có đường kéo dài qua tiêu điểm aûnh (a) – Tia tới (b) hướng tới tiêu điểm vật, cho tia ló song song với trục chính – Tia tới (c) qua quang tâm cho tia ló truyền thẳng F/ O Quaù trình taïo aûnh qua thaáu kính hoäi tuï (c) Vật thật ảo thường cho ảnh thật, có trường hợp vật thật nằm khoảng từ O đến F cho ảnh ảo F (b) Quaù trình taïo aûnh qua thaáu kính phaân kì (Hình 37) Vật thật ảo thường cho ảnh ảo, có trường hợp vật ảo nằm khoảng từ O đến F cho ảnh thật 1 10 Công thức thấu kính d d/ f Công thức này dùng cho thấu kính hội tụ và thấu kính phân kì 11 Độ phóng đại ảnh Độ phóng đại ảnh là tỉ số chiều cao ảnh và chiều cao vật: k A' B' AB =– d/ d * k > : Ảnh cùng chiều với vật * k < : Ảnh ngược chiều với vật Giá trị tuyệt đối k cho biết độ lớn tỉ đối ảnh so với vật – Công thức tính độ tụ thấu kính theo bán kính cong các mặt và chiết suất thấu kính: D= 1 = (n –1) R R f Trong đó, n là chiết suất tỉ đối chất làm thấu kính môi trường đặt thấu kính R1 và R2 là bán kính hai mặt thấu kính với qui ước: Mặt lõm: R > ; Mặt lồi: R < ; Mặt phẳng: R = III MẮT a/ ñònh nghóa veà phöông dieän quang hình hoïc, maét gioáng nhö moät maùy aûnh, cho moät aûnh thaät nhoû hôn vaät treân voõng maïc b/ caáu taïo thủy tinh thể: Bộ phận chính: là thấu kính hội tụ có tiêu cự f thay đổi võng mạc: màn ảnh, sát dáy mắt nơi tập trung các tế bào nhạy sáng dầu các dây thần kinh thị giác Treân voõng maïc coù ñieån vaøng V raát nhaïy saùng Đặc điểm: d’ = OV = không đổi: để nhìn vật các khoảng cách khác (d thay đổi) => f thay đổi (mắt phaûi ñieàu tieát ) d/ Sự điều tiết mắt – điểm cực viễn Cv- điểm cực cận Cc Sự điều tiết Sự thay đổi độ cong thủy tinh thể (và đó thay đổi độ tụ hay tiêu cự nó) để làm cho ảnh các vật cần quan sát lên trên võng mạc gọi là điều tiết Điểm cực viễn Cv Điểm xa trên trục chính mắt mà đặt vật đó mắt có thể thấy rõ mà không cần điều tiết ( f = fmax) Điểm cực cận Cc Điểm gần trên trục chính mắt mà đặt vật đó mắt có thể thấy rõ đã điều tiết tối đa ( f = fmin) Lop11.com (15) Khoảng cách từ điểm cực cận Cc đến cực viễn Cv : Gọi giới hạn thấy rõ mắt - Mắt thường : fmax = OV, OCc = Đ = 25 cm; OCv = e/ Goùc vaät vaø naêng suaát phaân ly cuûa maét tg Goùc troâng vaät : AB = góc trông vật ; AB: kích thườc vật ; = AO = khỏang cách từ vật tới quang tâm O mắt - Naêng suaát phaân ly cuûa maét Là góc trông vật nhỏ hai điểm A và B mà mắt còn có thể phân biệt hai điểm đó 1' rad 3500 - lưu ảnh trên võng mạc là thời gian 0,1s để võng mạc hồi phục lại sau tắt ánh sáng kích thích Các tật mắt – Cách sửa a Caän thò là mắt không điều tiết có tiêu điểm nằm trước võng mạc fmax < OC; OCc< Đ ; OCv < => Dcận > Dthường - Sửa tật : nhìn xa mắt thường : phải đeo thấu kính phân kỳ cho ảnh vật qua kính lên điểm cực viễn mắt kínhOK MatO AB A1B1 A2 B2 d1 d1’ d2 d2’ ’ d1 = ; d1 = - ( OCv – l) = fk ; d1’+ d2=OO’; d2’= OV l = OO’= khoûang caùch kính maét, neáu ñeo saùt maét l =0 thì fk = OVv b Vieãn thò Laø maét khoâng ñieà tieát coù tieâu ñieåm naèm sau voõng maïc Fmax >OV; OCc > Đ ; OCv : ảo sau mắt => Dviễn < Dthường Sửa tật : cách : + Đeo thấu kính hội tụ để nhìn xa vô cực mắt thương mà không cần điều tiết(khó thực hiện) + Đeo thấu kính hội tụ để nhìn gần mắt thường (đây là cách thương dùng ) kínhOk matO AB A1B1 A2 B2 d1 d1’ d2 d2’ ’ d1 = Ñ ; d1 = - (OCc - l); d1 – d2 = OO’ ; d2’ = OV ’ 1 ' f K d1 d1 IV KÍNH LÚP A/ ñònh nhgóa: Là dụng cụ quang học bổ trợ cho mắt trông việc quang sát các vật nhỏ Nó có tác dụng làm tăng góc trông ảnh cách tạo ảnh ảo, lớn vật và nằm trông giới hạn nhìn thấy rõ mắt b/ caáu taïo Gồm thấu kính hội tụ có tiêu cự ngắn(cỡ vài cm) c/ cách ngắm chừng kínhOk matO AB A1B1 A2 B2 d1 < O’F d1 d1’ d2 d2’ ’ ; d1 nằm giới hạn nhìn rõ mắt: d1 + d1’ = OKO ; d2’ = OV Lop11.com (16) 1 ' f K d1 d1 Ngắm chừng cực cận Điều chỉnh để ảnh A1B1 là ảnh ảo hiệm lean CC : d1’ = - (OCC - l) (l là khoảng cách vị trí đặt kính và mắt) Ngắm chừng CV Điều chỉnh để ảnh A1B1 là ảnh ảo hiệm lên CV : d1’ = - (OCV - l) d/ Độ bội giác kính lúp Ñònh nghóa: Độ bội giác G dụng cụ quang học bổ trợ cho mắt là tỉ số góc trông ảnh vật qua dụng cụ quang học đó với góc trông trực tiếp vật đó đặt vật điểm cực cận mắt G tg ; tg (vì goùc vaø raát nhoû) AB Ñ b)Độ bội giác kính lúp: Với: tg0 Gọi l là khoảng cách từ mắt đến kính và d’ là khoảng cách từ ảnh A’B’ đến kính (d’ < 0), ta có : A ' B' A ' B' tg OA d' tg suy ra: G tg A ' B' Ñ AB d ' G = k Hay: Ñ d' + (1) k là độ phóng đại ảnh - Khi ngắm chừng cực cận: thì d ' Ñ đó: GC kC - Khi ngắm chừng vô cực: ảnh A’B’ vô cực, đó AB CC nên: AB tg OF Suy ra: G AB f Ñ f G có giá trị từ 2,5 đến 25 ngắm chừng vô cực + Maét khoâng phaûi ñieàu tieát + Độ bội giác kính lúp không phụ thuộc vào vị trí đặt mắt Giá trị G ghi trên vành kính: X2,5 : X5 V KÍNH HIỂN VI a) Định nghĩa: Kính hiển vi là dụng cụ quang học bổ trợ cho mắt làm tăng góc trông ảnh vật nhỏ, với độ bội giác lớn lơn nhiều so với độ bội giác kính lúp Lop11.com (17) b) Cấu tạo: Có hai phận chính: - Vật kính O1 là thấu kính hội tụ có tiêu cự ngắn (vài mm), dùng để tạo ảnh thật lớn vật cần quan sát - Thị kính O2 là thấu kính hội tụ có tiêu cự ngắn (vài cm), dùng kính lúp để quan sát ảnh thật nói trên Hai kính có trục chính trùng và khoảng cách chúng không đổi Bộ phận tụ sáng dùng để chiếu sáng vật cần quan sát d) Độ bội giác kính ngắm chừng vô cực: - Ta có: AB tg 1 O2 F2 tg Do đó: G tg Hay G k1 A1B1 AB và tg = f2 Ñ A1B1 Ñ x (1) AB f2 G2 Độ bội giác G kính hiển vi trường hợp ngắm chừng vô cực tích độ phóng đại k1 ảnh A1B1 qua vật kính với độ bội giác G2 thị kính Hay G .Ñ f1 f2 Với: = F1/ F2 gọi là độ dài quang học kính hiển vi Người ta thường lấy Đ = 25cm VI, KÍNH THIÊN VĂN a) Định nghĩa: Kính thiên văn là dụng cụ quang học bổ trợ cho mắt làm tăng góc trông ảnh vật xa (các thiên thể) b) Cấu tạo: Có hai phận chính: - Vật kính O1: là thấu kính hội tụ có tiêu cự dài (vài m) - Thị kính O2: là thấu kính hội tụ có tiêu cự ngắn (vài cm) Hai kính lắp cùng trục, khoảng cách chúng có thể thay đổi c) Độ bội giác kính ngắm chừng vô cực: - Trong cách ngắm chừng vô cực, người quan sát điều chỉnh để ảnh A1B2 vô cực Lúc đó AB A1B1 tg 1 và tg0 f2 f1 Do đó, độ bội giác kính thiên văn ngắm chừng vô cực là : tg f1 G tg0 f2 Lop11.com (18)