Tong hop LT va CT Vat ly 11

Töø tröôøng cuûa doøng ñieän chaïy trong daây daãn thaúng daøi Vectô caûm öùng töø ⃗ B taïi moät ñieåm ñöôïc xaùc ñònh: - Ñieåm ñaët taïi ñieåm ñang xeùt.. - Phöông tieáp tuyeán vôùi[r]

ĐIỆN TÍCH – ĐIỆN TRƯỜNG 1/ - Điện tích:

- Định luật bảo tồn điện tích:

 Ở hệ cô lập điện, nghĩa hệ khơng trao đổi điện tích với hệ khác, tổng đại số các điện tích hệ số.

- Định luật Coulomb:  Biếu thức:

1 2 |q q | F k

r



k=9.109 N.m2/C2: hsố tỉ lệ phụ thuộc vào hệ đvị đo. r (m): khoảng cách đt q1, q2

F (N): lực tương tác đt q1, q2  Khi điện tích đặt điện mơi đồng chất có số đmơi  thì:

F=k

2 | |

r q q

 Trong chân khơng, khơng khí có  ≈ 1. 2/ - Điện trường:

- Điện trường tồn đâu, có tính chất gì?

 Điện trường dạng vật chất bao quanh điện tích tồn với điện tích.  Tính chất điện trường: t/d lực điện lên điện tích đặt nó.

- Định nghĩa cường độ điện trường: Công thức: ⃗E=⃗F

q ⇒⃗F=q.⃗E => Véc tơ CĐĐT hướng vào q<0, hướng xa q>0.

- Điện trường điện tích điểm:

Q

E k

r



điện môi Q E k

r

 

 Điện trường đều: điện trường mà vectơ cường độ điện trường điểm nhau

gọi điện trường (Trong lòng NC chữ U, tụ điện, KL phẳng tích điện trái dấu).

* TỔNG HỢP F HOẶC E: E E 1E2  E2 E12E222E E1 2cos( ,E E1 2)

                            ⃗ ⃗ ⃗

=> Suy TH đặc biệt … ( Lực F tương tự)

3/ - Công điện trường: - Công điện trường:

 Cơng lực điện t/d lên điện tích khơng phụ thuộc dạng đường điện tích mà chỉ phụ thuộc vào vị trí điểm đầu điểm cuối đường điện trường.

Được xác định c/thức: AMN=q.E.d

d: K/cách điểm theo phương đường sức (m).  Ta nói điện trường tĩnh trường (d/chuyển vòng khép kín A=0).

- Định nghĩa hiệu điện thế:

 Công thức: UMN=VM – VN= q AMN

VM, VN: đthế M, N (V)

VM - VN =UMN: hdt M, N (V) q (C): đtích di chuyển

AMN (J): công đtrường - Liên hệ cường độ điện trường hiệu điện thế:

o Giữa điểm M, N cách khoảng d dọc theo đường sức điện điện trường:

E=d U

4.1 Điện dung tụ điện: C=Q

U Điện dung tụ điện phẳng: C= ε.S k 4πd

 Trong hệ SI, đơn vị điện dung fara Kí hiệu: F 4.2 Điện trường tụ điện:

 Khi có hiệu điện U đặt vào tụ điện, tụ điện tích điện tích lũy năng lượng đtrường tụ điện Điện trường tụ điện đtrường khác mang năng lượng

4.3 CT tính lượng tụ điện:

2

2

1 1 1

W=

2 2 2

Q

QU CU

C

 

4.4 Ghép tụ:

a Ghép song song: b Ghép nối tiếp: Hiệu điện thế: U=U1=U2 U=U1+U2

Điện tích: Q=Q1+Q2 Q=Q1=Q2

Điện dung tụ: C=C1+C2 1 C=

1 C1+

1 C2 DỊNG ĐIỆN KHƠNG ĐỔI

1/ - Dòng điện – Nguồn điện:

 Công thức: I=t

q

q: điện lượng dịch chuyển qua tiết diện thẳng vật dẫn(C) t: thời gian đtích dịch chuyển (s)

I: cđdđ qua mạch(A) - Suất điện động nguồn điện:

C

ông thức : E = q

A

E (V): sđđ nguồn điện A (J): cơng lực lạ q (C): đtích dịch chuyển 2/ - Công & công suất điện:

- Công nguồn điện: Ang=qE =EIt E (V): sđđ nguồn I (A): cđdđ chạy qua nguồn

t (s): thời gian dđ chạy qua nguồn điện q (C): điện lượng chuyển qua nguồn điện

- Công suất nguồn điện: Png

ng

A I

t 

 

- Cơng suất dịng điện:

 Cơng dịng điện qua đoạn mạch : (Điện tiêu thụ)

A=Uq=UIt A (J): công dđ

q (C): điện lượng chuyển qua đoạn mạch I (A): cđdđ chạy qua đoạn mạch

t (s): t/g dđ chạy qua đoạn mạch

 Công suất đoạn mạch: P= t A

=UI P (W): công suất dđ U (V): hđt dđ

 Hiệu suất nguồn: H=

N N

N

U R

R r

   = - rξ I

 Nhiệt lượng tỏa ra :

2

2 U

Q RI t t

R

 

(J)

4

4.1 Biểu thức: I= E

R+r E (V): sđđ nguồn điện I (A): cđdđ qua mạch R (): Đtrở mạch ngoài

r (): Đtrở

4.2 Định luật Ohm cho đoạn mạch có chứa nguồn điện:

Viết biểu thức U: UAB   I R r(  ) Đi từ A  B: Gặp cực dương nguồn +và ngược lại.

Cùng chiều I +I ngược lại.

(Lưu ý: Cách đoạn mạch có R)

Giả sử A B

E r

UAB  I R r(  )

5/ Ghép nguồn thành bộ:

a.Mắc nối tiếp: ξ1, r1 ξ2, r2 ξn, rn ξb=ξ1+ξ2+ +ξn

rb=r1 + r2 + … + rn .

Nếu ξ1=ξ2= =ξn=ξ ; r1=r2=…=rn=r ⇒ξb=n.ξ ; rb=n.r. b. Mắc xung đối ξb=ξ1−ξ2;rb=r1+r2

. c.Mắc song song:

Nếu r1=r2=…=rn=r ⇒ ξb=ξ ;rb=nr .

d. Mắc hỗn hợp đối xứng (m: số nguồn/nhánh; n: số nhánh) ξb=m.ξ ;rb=m.r

n

* Lưu ý: Thiết bị điện (Bóng đèn):

Có số định mức (……V - … W) tức (Uđm – Pđm ) thì:

2

R dm

dm

U P



I dm

dm dm

P U



Thiết bị hoạt động bình thường thì: U =Uđm ; I=Iđm

DỊNG ĐIỆN TRONG CÁC MƠI TRƯỜNG 1/ - Dòng điện kim loại:

Điện trở suất KL tăng theo nhiệt độ:

ρ=ρ0[1 + α(t – t0)] => R R 01  t – t0 Do

l R

S



  (K-1):Hệ số nhiệt điện trở

ρ0 (.m): điện trở suất vật liệu nhiệt độ t0 oC.

ρ (.m): điện trở suất vật liệu nhiệt độ toC

2/ - Dòng điện chất điện phân: - Định luật I Fa-ra-đây:

o Khối lượng vật chất giải phóng điện cực bình điện phân tỉ lệ thuận với điện lượng chạy qua bình đó.

m=kq

k gọi đương lượng điện hoá chất giải phóng điện cực. Định luật II Fa-ra-đây:

o Đương lượng điện hoá k nguyên tố tỉ lệ với đương lượng gam n A

nguyên tố

k= n

A F.

1

Thường lấy F=96500 C/mol m đo=gam. I

Công thức Fa-ra-đây:

1 .A

m It

F n 

m chất giải phóng điện cực, tính gam A: ngtử khối

n: hóa trị chất đó I: cđdđ qua bình điện phân

t: thời gian dđ chạy qua bình điện phân TỪ TRƯỜNG

I TỪ TRƯỜNG

Định luật Am-pe: Lực từ tác dụng lên đoạn dòng điện cường độ I, có chiều dài l hợp với từ trường ⃗B góc α F=BIl sin α

B: Độ lớn cảm ứng từ(T)

II NGUYÊN LY Ù CHỒNG CHA ÁT TỪ TRƯỜNG

Giả sử ta có hệ n nam châm( hay dịng điện ) Tại điểm M, Từ trường nam châm thứ ⃗B

1 , chæ

của nam châm thứ hai ⃗B2 , …, nam châm thứ n ⃗Bn Gọi ⃗B từ trường hệ M thì: ⃗

B=⃗B1+⃗B2+ .+ ⃗Bn

III TỪ TRƯỜNG CỦA DỊNG ĐIỆN CHẠY TRONG DÂY DẪN CĨ HIØNH DẠNG ĐẶC BIỆT

1 Từ trường dòng điện chạy dây dẫn thẳng dài Vectơ cảm ứng từ ⃗B điểm xác định: - Điểm đặt điểm xét

- Phương tiếp tuyến với đường sức từ điểm xét - Chiều xác định theo quy tắc nắm tay phải - Độ lớn B=2.10-7 I

r

2 Từ trường dòng điện chạy dây dẫn uốn thành vòng tròn Vectơ cảm ứng từ tâm vòng dây xác định:

- Phương vng góc với mặt phẳng vòng dây

- Chiều chiều đường sức từ: Khum bàn tay phải theo vòng day khung dây cho chiều từ cổ tay đến ngón tay trùng với chiều dòng điện khung , ngón tay choảy chiều đương sức từ xuyên qua mặt phẳng dòng điện

- Độ lớn B=2π10−7NI R

R: Bán kính khung dây dẫn I: Cường độ dòng điện

N: Số vòng dây

3 Từ trường dòng điện chạy ống dây dẫn

Từ trường ống dây từ trường Vectơ cảm ứng từ ⃗B xác định:

- Phương song song với trục ống dây - Chiều chiều đường sức từ

- Độ lớn B=4π 10−7nI ( n=N/l=Số vịng/chiều dài ống dây: Số vòng dây 1m)

IV TƯƠNG TÁC GIỮA HAI DÒNG ĐIỆN THẲNG SONG SONG LỰC LORENXƠ

1 Lực tương tác hai dây dẫn song song mang dịng điện có:

- Điểm đặt trung điểm đoạn dây xét

- Phương nằm mặt phẳng hình vẽ vng góc với dây dẫn

- Chiều hướng vào dòng điện chiều, hướng xa hai dòng điện ngược chiều

B⃗

N

Q P

M

I1

I2

B

F

C

- Độ lớn F= 2 10−7I1I2

r l {l: Chiều dài đoạn dây dẫn, r: Khoảng cách hai dây dẫn(m)} 2 Lực Lorenxơ có:

- Chiều tuân theo quy tắc bàn tay trái: Đặt bàn tay trái duỗi thẳng để đường cảm ứng từ xuyên vào lòng bàn tay chiều từ cổ tay đến ngón tay trùng với chiều dịng điện Khi ngón tay chỗi 90o chiều của

lực Lo-ren-xơ hạt mang điện dương hạt mang điện âm chiều ngược lại - Độ lớn lực Lorenxơ f qvBSin : Góc tạo ⃗v ,⃗B

2 Chuyển động hạt điện tích từ trường đều

Chuyển động hạt điện tích chuyển động phẳng mặt phẳng vng góc với từ trường. Trong mặt phẳng lực Lo-ren-xơ



f ln vng góc với vận tốc v, nghĩa đóng vai trị lực hướng tâm: f= R

mv2

=|q0|vB

Kết luận: Quỹ đạo hạt điện tích từ trường đều, với điều kiện vận tốc ban đầu vng góc với từ

trường, đường trịn nằm mặt phẳng vng góc với từ trường, có bán kính: R= q B mv

| | 0

CHƯƠNGCẢM ỨNG ĐIỆN TỪ

1 Tõ th«ng qua diƯn tÝch S: Φ=BS.cosα (Wb) (Với  góc pháp tuyến



n  B)

2 Suất điện động cảm ứng mạch điện kín:

Suất điện động cảm ứng suất điện động sinh dòng điện cảm ứng mạch kín ec=−ΔΦΔt

- Độ lớn suất điện động cảm ứng đoạn dây chuyển động: ec=Bvlsinθ - Từ thụng riờng mạch kớn cú dũng điện: =Li

- Độ tự cảm: L=4.10-7. l

N2

.S (H: Henry)

- Hiện tượng tự cảm: Hiện tượng tự cảm tượng cảm ứng điện từ xảy mạch có dịng điện mà biến thiên từ thông qua mạch gây biến thiên cường độ dòng điện mạch

- Suất điện động tự cảm:

tc

I

e L

t

3 Năng lợng tõ trêng èng d©y: W=1 2LI

2

4 Mật độ lợng từ trờng: ω= 1 8π10

7

B2

KHÚC XẠ ÁNH SÁNG 1 Hiện tượng khúc xạ ánh sáng

Hiện tượng khúc xạ ánh sáng tượng ánh sáng truyền qua mặt phân cách hai môi trường suốt, tia sáng bị bẻ gãy khúc (đổi hướng đột ngột) mặt phân cách

2 Định luật khúc xạ ánh sáng

+ Tia khúc xạ nằm mặt phẳng tới bên pháp tuyến so với tia tới (Hình V) Biểu thức: sini

sinr = n21=n2 /n1

+ Nếu n21 > góc khúc xạ nhỏ góc tới Ta nói môi trường (2) chiết quang môi trường (1)

+ Nếu n21 < góc khúc xạ lớn góc tới Ta nói mơi trường (2) chiết quang mơi trường (1)

+ Nếu i=0 r=0: tia sáng chiếu vng góc với mặt phân cách truyền thẳng

+ Nếu chiếu tia tới theo hướng KI tia khúc xạ theo hướng IS (theo nguyên lí tính thuận nghịch chiều truyền ánh sáng)

i

r N

N/ I S

K (Hình V)

Do đó, ta có n21= 1 n12

– Chiết suất tỉ đối n21 môi trường môi trường 1: n21=

n2 n1

=> ĐL khúc xạ ánh sáng:

– Ngoài ra, người ta chứng minh rằng:

Chiết suất tuyệt đối môi trường suốt tỉ lệ nghịch với vận tốc truyền ánh sáng mơi trường đó: n2

n1

=v1 v2

Nếu môi trường chân khơng ta có: n1 =1 v1 = c =3.108 m/s

Kết là: n2 = vc

2 hay v2=

c n2

HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOAØN PHẦN

1 Hiện tượng phản xạ toàn phần

Phản xạ toàn phần tượng phản xạ toàn ánh sáng tới, xảy mặt phân cách hai môi trường suốt

*Góc giới hạn phản xạ toàn phần: sinigh= n n

. 2 Điều kiện để có tượng phản xạ tồn phần

– Tia sáng truyền theo chiều từ môi trường có chiết suất lớn sang mơi trường có chiết suất nhỏ n2 < n1

– Góc tới lớn góc giới hạn phản xạ toàn phần: i ≥ i gh

MẮT VÀ CÁC DỤNG CỤ QUANG

I LĂNG KÍNH

1 Định nghóa

Lăng kính khối chất suốt hình lăng trụ đứng, có tiết diện thẳng hình tam giác

Một lăng kính đặc trưng bởi: + Góc chiết quang A;

+ Chiết suất n

Đường tia sáng đơn sắc qua lăng kính

– Ta khảo sát đường tia sáng tiết diện thẳng ABC lăng kính

– Nói chung, tia sáng qua lăng kính bị khúc xạ, tia ló ln bị lệch phía đáy nhiều so với tia tới Góc lệch tia sáng đơn sắc qua lăng kính

Góc lệch D tia ló tia tới góc hợp phương tia tới tia ló, (xác định theo góc nhỏ hai ng thng)

2 Các công thức lăng kính:

¿ sini1=nsinr1

sini2=nsinr2

A=r1+r2 D=i1+i2− A

¿{ { {

¿

Chú ý: Khi góc i1 A < 10o thì:

i1=nr1 ; i2=nr2 ;

A= r1+r2 ;

D=(n-1)A

G S

R K

I J i i/

r H

S R

I

J

i1 i2

r1 r2

A

B C

D

O

F F/

(Hình D) (a)

(b)

(c)

O

F/ F

(a)

(b) (c) Điều kiện để có tia ló

¿ A ≤2igh

i ≥i0

sini0=nsin(A − τ)

¿{ {

¿ Khi tia sáng có góc lệch cực tiểu: r1=r2=

A

2 ; i1=i2=

Dmin+A

2 ; Dmin= 2i - A

Khi góc lệch đạt cực tiểu: Tia ló tia tới đối xứng qua mặt phẳng phân giác góc chiết quang A

Khi góc lệch đạt cực tiểu Dmin: sin

Dmin+A 2 =nsin

A 2

THẤU KÍNH MỎNG

1 Tiêu cự

Khoảng cách f từ quang tâm đến tiêu điểm gọi tiêu cự thấu kính: f = OF = OF/

2 Trục phụ, tiêu điểm phụ tiêu diện

– Mọi đường thẳng qua quang tâm O khơng trùng với trục gọi trục phụ – Giao điểm trục phụ với tiêu diện gọi tiêu điểm phụ ứng với trục phụ

– Có vơ số tiêu điểm phụ, chúng nằm mặt phẳng vng góc với trục chính, tiêu điểm Mặt phẳng gọi tiêu diện thấu kính Mỗi thấu kính có hai tiêu diện nằm hai bên quang tâm

3 Đường tia sáng qua thấu kính hội tụ

Các tia sáng qua thấu kính hội tụ bị khúc xạ ló khỏi thấu kính Có tia sáng thường gặp (Hình D):

– Tia tới (a) song song với trục chính, cho tia ló qua tiêu điểm ảnh – Tia tới (b) qua tiêu điểm vật, cho tia ló song song với trục – Tia tới (c) qua quang tâm cho tia ló truyền thẳng

4 Đường tia sáng qua thấu kính phân kì

Các tia sáng qua thấu kính phân kì bị khúc xạ ló khỏi thấu kính Có tia sáng thường gặp

– Tia tới (a) song song với trục chính, cho tia ló có đường kéo dài qua tiêu điểm ảnh

– Tia tới (b) hướng tới tiêu điểm vật, cho tia ló song song với trục – Tia tới (c) qua quang tâm cho tia ló truyền thẳng

* Lưu ý: Các tia a, b, c AD cho trục phụ (đthẳng qua O bất kì) 5 Quá trình tạo ảnh qua thấu kính hội tụ

Vật thật ảo thường cho ảnh thật, có trường hợp vật thật nằm khoảng từ O đến F cho ảnh ảo

6 Quá trình tạo ảnh qua thấu kính phân kì

Vật thật ảo thường cho ảnh ảo, có trường hợp vật ảo nằm khoảng từ O đến F cho ảnh thật

7 Cơng thức thấu kính

1 d+

1 d❑=

1 f =>

.

' d f

d

d f



 vaø

'. ' d f d

d f



 vaø

' ' d d f

d d

  Công thức dùng cho thấu kính hội tụ thấu kính phân kì

Độ phóng đại ảnh tỉ số chiều cao ảnh chiều cao vật: k=A ' B ' AB = – /

'

d f f d

d f d f



 



* k > 0: Ảnh chiều với vật, trái tính chất (thật – ảo)

* k < 0: Ảnh ngược chiều với vật, tính chất( thật ảo) Giá trị tuyệt đối k cho biết độ lớn tỉ đối ảnh so với vật

 Tính khoảng cách d d’ theo k f: d=f(1 - 1k ) ; d’=f(1 – k)

– Cơng thức tính độ tụ thấu kính theo bán kính cong mặt chiết suất thấu kính: D= 1f =(n –1) (R1

1

+ 1 R2)

Trong đó, n chiết suất tỉ đối chất làm thấu kính mơi trường đặt thấu kính R1 R2 bán kính

hai mặt thấu kính với qui ước: Mặt lõm: R > ; Mặt lồi: R < ; Mặt phẳng: R= ∞

III MẮT

 Điểm cực viễn Cv: Điểm xa trục mắt mà đặt vật mắt thấy rõ mà

không cần điều tiết ( f=fmax)

 Điểm cực cận Cc: Điểm gần trục mắt mà đặt vật mắt thấy rõ

đã điều tiết tối đa ( f=fmin)

Khoảng cách từ điểm cực cận Cc đến cực viễn Cv: Gọi giới hạn thấy rõ mắt - Mắt thường: fmax=OV, OCc=Đ=25 cm; OCv=

3 Các tật mắt – Cách sửa a Cận thị

là mắt khơng điều tiết có tiêu điểm nằm trước võng mạc fmax < OC; OCc< Đ ; OCv <  => Dcận > Dthường

- Sửa tật: nhìn xa mắt thường: phải đeo thấu kính phân kyø cho ảnh vật qua kính

hiện lên điểm cực viễn mắt

AB 1 2

kínhOK A B MatO A B

     

d1 d1’ d2 d2’

d1=; d1’=- ( OCv – l)=fk ; d1’+ d2=OO’; d2’= OV

l=OO’= khỏang cách kính mắt, đeo sát mắt l =0 fk=-OVv

b Viễn thị

Là mắt không đie tiết có tiêu điểm nằm sau võng mạc

Fmax >OV; OCc > Đ ; OCv: ảo sau mắt => Dviễn < Dthường

Sửa tật: cách:

+ Đeo thấu kính hội tụ để nhìn xa vơ cực mắt thương mà khơng cần điều tiết(khó thực hiện) + Đeo thấu kính hội tụ để nhìn gần mắt thường (đây cách thương dùng )

AB 1 2

kínhOk A B matO A B

     

d1 d1’ d2 d2’

d1=Ñ ; d1’=- (OCc - l); d1’ – d2=OO’ ; d2’=OV

'

1

1 1 1

K