Cảm ứng từ Cảm ứng từ tại một điểm trong từ trường là đại lượng đặc trưng cho độ mạnh yếu của từ trường và được đo bằng thương số giữa lực từ tác dụng lên một đoạn dây dẫn mang dòng diện[r]
(1)BÀI 1: ĐIỆN TÍCH ĐỊNH LUẬT CU-LÔNG I Sự nhiễm điện các vật Điện tích Tương tác điện Sự nhiễm điện các vật Một vật có thể bị nhiễm điện do: cọ xát lên vật khác, tiếp xúc với vật nhiễm điện khác, đưa lại gần vật nhiễm điện khác Có thể dựa vào tượng hút các vật nhẹ để kiểm tra xem vật có bị nhiễm điện hay không Điện tích Điện tích điểm Vật bị nhiễm điện còn gọi là vật mang điện, vật tích điện hay là điện tích Điện tích điểm là vật tích điện có kích thước nhỏ so với khoảng cách tới điểm mà ta xét Tương tác điện Các điện tích cùng dấu thì đẩy Các điện tích khác dấu thì hút II Định luật Cu-lông Hằng số điện môi Định luật Cu-lông: “Lực hút hay đẩy hai diện tích điểm đặt chân không có phương trùng với đường thẳng nối hai điện tích điểm đó, có độ lớn tỉ lệ thuận với tích độ lớn hai điện tích và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách chúng” | q1q | F =k r với k = 9.109 Nm2/C2; q1 và q2 có đơn vị (C: cu-lông); r (m); F(N) Lực tương tác các điện tích điểm đặt điện môi đồng tính Hằng số điện môi Điện môi là môi trường cách điện Khi đặt các điện tích điện môi đồng tính thì lực tương tác chúng yếu lần so với đặt nó chân không gọi là số điện môi môi trường ( 1) | q1q | Lực tương tác các điện tích điểm đặt điện môi : F = k r Với chân không e= Hằng số điện môi đặc cho tính chất cách điện chất cách điện ▲Cách đổi đon vị thường dùng cho vật lí: Đơn vị ước số Đơn vị bội số o m…= 10-3 … (mili….) o k…= 103… (kilô…) o M…= 106…(Mega…) o m…= 10-6 … (micrô…) o G…= 109…(Giga…) o n…= 10-9… (nanô…) o T…= 1012…(Tiga…) o p…= 10-12…(picô…) BÀI 2: THUYẾT ELECTRON ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐIỆN TÍCH I Thuyết electron Cấu tạo nguyên tử phương diện điện Điện tích nguyên tố a) Cấu tạo nguyên tử Gồm: hạt nhân mang điện tích dương nằm trung tâm và các electron mang điện tích âm chuyển động xung quanh Hạt nhân cấu tạo hai loại hạt là nơtron không mang điện và prôtôn mang điện dương Electron có điện tích là –e = -1,6.10-19C và khối lượng là me = 9,1.10-31kg Prôtôn có điện tích là +e = +1,6.10-19C và khối lượng là mp = 1,67.10-27kg Khối lượng nơtron xấp xĩ khối lượng prôtôn Số prôtôn hạt nhân số electron quay quanh hạt nhân nên bình thường thì nguyên tử trung hoà điện b) Điện tích nguyên tố Điện tích electron và điện tích prôtôn là điện tích nhỏ mà ta có thể có Vì ta gọi chúng là điện tích nguyên tố Thuyết electron Bình thường tổng đại số tất các điện tích nguyên tử không, nguyên tử trung hoà điện (2) Nếu nguyên tử bị số electron thì tổng đại số các điện tích nguyên tử là số dương, nó là ion dương Ngược lại nguyên tử nhận thêm số electron thì nó là ion âm Khối lượng electron nhỏ nên chúng có độ linh động cao Do đó electron dễ dàng bứt khỏi nguyên tử, di chuyển vật hay di chuyển từ vật này sang vật khác làm cho các vật bị nhiễm điện Vật nhiễm điện âm là vật thiếu electron; Vật nhiễm điện dương là vật thừa electron II Vận dụng Vật dẫn điện và vật cách điện Vật dẫn điện là vật có chứa các điện tích tự Vật cách điện là vật không chứa các electron tự Sự phân biệt vật dẫn điện và vật cách điện là tương đối Sự nhiễm điện tiếp xúc Nếu cho vật tiếp xúc với vật nhiễm điện thì nó nhiễm điện cùng dấu với vật đó Giải thích: Do electrôn di chuyển từ vật thừa sang vật thiếu (hoặc từ vật thừa nhiều sang vật thừa ít hơn) Sự nhiễm diện hưởng ứng Đưa cầu nhiễm điện lại gần đầu M kim loại MN trung hoà điện thì đầu M nhiễm điện trái dấu với đầu N Giải thích: Khi đặt gần cầu kim loại nhiễm điện thì mật độ eleltron tự trên MN bị phân bố lại (một đầu tập trung nhiều và đầu tập trung ít hơn) III Định luật bảo toàn điện tích: “Trong hệ vật cô lập điện, tổng đại số các điện tích là không đổi” Chú ý: Hai vật kim loại có chất, kích thứơc và hình dạng giống mang điện tích q + q2 q1' = q '2 = q1 và q2 cho chúng tiếp xúc thì điện tích vật là Bài 3: ĐIỆN TRƯỜNG VÀ CƯỜNG ĐỘ ĐIỆN TRƯỜNG ĐƯỜNG SỨC ĐIỆN I Điện trường Môi trường truyền tương tác điện : Môi trường tuyền tương tác các điện tích gọi là điện trường Điện trường: Điện trường là dạng vật chất (môi trường) bao quanh các điện tích và gắn liền với điện tích Điện trường tác dụng lực điện lên điện tích khác đặt nó II Cường dộ điện trường Khái niệm cường dộ điện trường: Cường độ điện trường điểm là đại lượng đặc trưng cho độ mạnh yếu điện trường điểm đó Định nghĩa: Cường độ điện trường điểm là đại lượng đặc trưng cho tác dụng lực điện trường điện trường điểm đó Nó xác định thương số độ lớn lực điện F tác dụng lên điện tích thử q (dương) đặt điểm đó và độ lớn q F E = q () Đơn vị cường độ điện trường là N/C người ta thường dùng là V/m Véc tơ cường độ điện trường F E q () Véc tơ cường độ điện trường E gây điện tích điểm có : Điểm đặt điểm ta xét Phương trùng với đường thẳng nối điện tích điểm với điểm ta xét Chiều hướng xa điện tích là điện tích dương, hướng phía điện tích là điện tích âm (3) |Q| Độ lớn : E = k er () ur ur E Nguyên lí chồng chất điện trường : Các điện trường , E … đồng thời tác dụng lực điện lên ur E điện tích q cách độc lập với và điện tích q chịu tác dụng điện trường tổng hợp : ur ur ur E = E1 + E + Chú ý: Các vectơ cường độ điện trường điểm tổng hợp theo quy tắc hình bình hành Ví dụ: Xét trường hợp điểm xét có cường độ điện trường thành phần: ⃗ E= ⃗ E 1+ ⃗ E ⃗ ⃗ + E1 E2 E E1 E2 ⃗ ⃗ + E1 E2 E E1 E2 ⃗ ⃗ + E1 E2 E E12 E22 ⃗ ⃗ + E1 ; E2 E E12 E22 E1 E2 cos E1 E2 E 2.E1 cos III.Đường sức điện Hình ảnh các đường sức điện : Các hạt nhỏ cách điện đặt điện trường bị nhiễm điện và nằm dọc theo đường mà tiếp tuyến điểm trùng với phương véc tơ cường độ điện trường điểm đó Định nghĩa: Đường sức điện trường là đường mà tiếp tuyến điểm nó là giá véc tơ cường độ điện trường điểm đó Nói cách khác đường sức điện trường là đường mà lực điện tác dụng dọc theo nó Hình dạng đường sức số điện trường: Xem các hình vẽ sgk Các đặc điểm đường sức điện Qua điểm điện trường có đường sức điện và mà thôi Đường sức điện là đường có hướng Hướng đường sức điện điểm là hướng véc tơ cường độ điện trường điểm đó Đường sức điện điện trường tĩnh là đường không khép kín Qui ước vẽ số đường sức qua diện tích định đặt vuông góc với với đường sức điện điểm mà ta xét tỉ lệ với cường độ điện trường điểm đó Điện trường Điện trường là điện trường mà véc tơ cường độ điện trường điểm có cùng phương chiều và độ lớn Đường sức điện trường là đường thẳng song song cách Ví dụ: Điện trường kim loại song song nhiễm điện trái dấu cùng độ lớn (4) Bài 4: CÔNG CỦA LỰC ĐIỆN I Công lực điện Đặc điểm lực điện tác dụng lên điện tích đặt điện trường F = q E () Lực F là lực không đổi và có đặc điểm: r ur F E q > r ur - F ¯ E q < F= q E - Độ lớn: () Công lực điện điện trường đều: AMN = qEd Với d là hình chiếu đường MN trên đường sức điện (lấy chiều dương là chiều đường sức, d có giá trị đại số) Công lực điện trường di chuyển điện tích điện trường từ M đến N là AMN = qEd, không phụ thuộc vào hình dạng đường mà phụ thuộc vào vị trí điểm đầu M và điểm cuối N đường Công lực điện di chuyển điện tích điện trường bất kì o Công lực điện di chuyển điện tích điện trường bất kì không phụ thuộc vào hình dạng đường mà phụ thuộc vào vị trí điểm đầu và điểm cuối đường o Lực tĩnh điện là lực thế, trường tĩnh điện là trường II Thế điện tích điện trường Khái niệm điện tích điện trường: Thế điện tích đặt điểm điện trường đặc trưng cho khả sinh công điện trường đặt điện tích điểm đó Sự phụ thuộc WM vào điện tích q o Thế điện tích điểm q đặt điểm M điện trường : WM = AM = qVM o Thế này tỉ lệ thuận với q (trong công thức trên VM là hệ số tỉ lệ) Công lực điện và độ giảm điện tích điện trường: AMN = WM - WN Khi điện tích q di chuyển từ điểm M đến điểm N điện trường thì công mà lực điện trường tác dụng lên điện tích đó sinh độ giảm điện tích q điện trường Bài 5: ĐIỆN THẾ HIỆU ĐIỆN THẾ I Điện Khái niệm điện Xét công thức tính điện tích q điện trường WM = A M¥ = VM q , hệ số VM không phụ thuộc q mà phụ thuộc điện trường M Nó đặc trưng cho điện trường phương diện tạo điện tích q Ta gọi nó là điện M Vậy: Điện điểm điện trường đặc trưng cho điện trường phương diện tạo điện tích Định nghĩa Điện điểm M điện trường là đại lượng đặc trưng cho điện trường phương diện tạo đặt đó điện tích q Nó xác định thương số công lực điện tác dụng lên điện tích q q di chuyển từ M xa vô cực và độ lớn q AM VM = q Đơn vị điện là vôn (V) Đặc điểm điện Điện là đại lượng đại số Thường chọn điện đát điểm vô cực làm mốc (bằng 0) II Hiệu điện Định nghĩa Hiệu điện hai điểm M, N điện trường là đại lượng đặc trưng cho khả sinh công điện trường di chuyển điện tích từ M đến N Nó xác định thương số công lực điện tác dụng lên điện tích q di chuyển q từ M đến N và độ lớn q (5) AMN UMN = VM – VN = q Đo hiệu điện Đo hiệu điện tĩnh điện tĩnh điện kế Hệ thức liên hệ hiệu điện và cường độ điện trường U E= d Tiết TỤ ĐIỆN I Tụ điện Tụ điện là gì ? Tụ điện là hệ hai vật dẫn đặt gần và ngăn cách lớp cách điện Mỗi vật dẫn đó gọi là tụ điện Tụ điện dùng để chứa điện tích Tụ điện phẵng gồm hai kim loại phẵng đặt song song với và ngăn cách lớp điện môi Kí hiệu tụ điện Cách tích điện cho tụ điện Nối hai tụ điện với hai cực nguồn điện Độ lớn điện tích trên tụ điện đã tích điện gọi là điện tích tụ điện II Điện dung tụ điện Định nghĩa Điện dung tụ điện là đại lượng đặc trưng cho khả tích điện tụ điện hiệu điện định Nó xác định thương số điện tích tụ điện và hiệu điện hai nó Q C= U Đơn vị điện dung là fara (F) Điện dung tụ điện phẵng : S C = 9.10 4d Các loại tụ điện Thường lấy tên lớp điện môi để đặt tên cho tụ điện: tụ không khí, tụ giấy, tụ mi ca, tụ sứ, tụ gốm, … Trên vỏ tụ thường ghi cặp số liệu là điện dung và hiệu điện giới hạn tụ điện Người ta còn chế tạo tụ điện có điện dung thay đổi gọi là tụ xoay Năng lượng điện trường tụ điện Năng lượng điện trường tụ điện đã tích điện 1 Q2 W = QU = C = CU2 Chương II DÒNG ĐIỆN KHÔNG ĐỔI Tiết 11-12 DÒNG ĐIỆN KHÔNG ĐỔI NGUỒN ĐIỆN I Dòng điện + Dòng điện là dòng chuyển động có hướng các điện tích + Dòng điện kim loại là dòng chuyển động có hướng các electron tự + Qui ước chiều dòng điện là chiều chuyển động các diện tích dương (ngược với chiều chuyển động các điện tích âm) + Các tác dụng dòng điện : Tác dụng từ, tác dụng nhiệt, tác dụng hoác học, tác dụng học, sinh lí, … (6) + Cường độ dòng điện cho biết mức độ mạnh yếu dòng điện Đo cường độ dòng điện ampe kế Đơn vị cường độ dòng điện là ampe (A) II Cường độ dòng điện Dòng điện không đổi Cường độ dòng điện Cường độ dòng điện là đại lượng đặc trưng cho tác dụng mạnh, yếu dòng điện Nó xác định thương số điện lượng q dịch chuyển qua tiết diện thẳng vật dẫn khoảng thời gian t và khoảng thời gian đó q I = t Dòng điện không đổi Dòng điện không đổi là dòng điện có chiều và cường độ không đổi theo thời gian q Cường độ dòng điện dòng điện không đổi: I = t Đơn vị cường độ dòng điện và điện lượng Đơn vị cường độ dòng điện hệ SI là ampe (A) 1C 1A = 1s Đơn vị điện lượng là culông (C) 1C = 1A.1s III Nguồn điện Điều kiện để có dòng điện Điều kiện để có dòng điện là phải có hiệu điện đặt vào hai đầu vật dẫn điện Nguồn điện + Nguồn điện trì hiệu điện hai cực nó + Lực lạ bên nguồn điện: Là lực mà chất không phải là lực điện Tác dụng lực lạ là tách và chuyển electron ion dương khỏi cực, tạo thành cực âm (thừa nhiều electron) và cực dương (thiếu thừa ít electron) đó trì hiệu điện hai cực nó IV Suất điện động nguồn điện Công nguồn điện Công các lực lạ thực làm dịch chuyển các điện tích qua nguồn gọi là công nguồn điện Suất điện động nguồn điện a) Định nghĩa Suất điện động E nguồn điện là đại lượng đặc trưng cho khả thực công nguồn điện và đo thương số công A lực lạ thực dịch chuyển điện tích dương q ngược chiều điện trường và độ lớn điện tích đó b) Công thức A E = q c) Đơn vị Đơn vị suất điện động hệ SI là vôn (V) Số vôn ghi trên nguồn điện cho biết trị số suất điện động nguồn điện đó Suất điện động nguồn điện có giá trị hiệu điện hai cực nó mạch ngoài hở Mỗi nguồn điện có điện trở gọi là điện trở nguồn điện V Pin và acquy Pin điện hoá Cấu tạo chung các pin điện hoá là gồm hai cực có chất khác ngâm vào chất điện phân a) Pin Vôn-ta Pin Vôn-ta là nguồn điện hoá học gồm cực kẻm (Zn) và cực đồng (Cu) ngâm dung dịch axit sunfuric (H2SO4) loảng Do tác dụng hoá học kẻm thừa electron nên tích điện âm còn đồng thiếu electron nên tích điện dương Suất điện động khoảng 1,1V b) Pin Lơclăngsê (7) + Cực dương : Là than bao bọc xung quanh hỗn hợp mangan điôxit MnO và graphit + Cực âm : Bằng kẽm + Dung dịch điện phân : NH4Cl + Suất điện động : Khoảng 1,5V + Pin Lơclăngsê khô : Dung dịch NH 4Cl trộn thứ hồ đặc đóng vỏ pin kẽm, vỏ pin này là cực âm Acquy a) Acquy chì Bản cực dương chì điôxit (PbO2) cực âm chì (Pb) Chất điện phân là dnng dịch axit sunfuric (H2SO4) loảng Suất điện động khoảng 2V Acquy là nguồn điện có thể nạp lại để sử dụng nhiều lần dựa trên phản ứng hoá học thuận nghịch: nó tích trử lượng dạng hoá nạp và giải phóng lượng dạng điện phát điện Khi suất điện động acquy giảm xuống tới 1,85V thì phải nạp điện lại b) Acquy kiềm Acquy cađimi-kền, cực dương làm Ni(OH) 2, còn cực âm làm Cd(OH) ; các cực đó dược nhúng dung dịch kiềm KOH NaOH Suất điện động khoảng 1,25V Acquy kiềm có hiệu suất nhỏ acquy axit lại tiện lợi vì nhẹ và bền Tiết 14-15 ĐIỆN NĂNG CÔNG SUẤT ĐIỆN I Điện tiêu thụ và công suất điện Điện tiêu thụ đoạn mạch A = Uq = UIt Điện tiêu thụ đoạn mạch tích hiệu điện hai đầu đoạn mạch với cường độ dòng điện và thời gian dòng điện chạy qua đoạn mạch đó Công suất điện Công suất điện đoạn mạch tích hiệu điện hai đầu đoạn mạch và cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch đó A P = t = UI\ II Công suất toả nhiệt vật dẫn có dòng điện chạy qua Định luật Jun – Len-xơ Nhiệt lượng toả vật dẫn tỉ lệ thuận với điện trở vật đãn, với bình phương cường độ dòng điện và với thời gian dòng điện chạy qua vật dẫn đó Q = RI2t Công suất toả nhiệt vật dẫn có dòng điện chạy qua Công suất toả nhiệt vật dẫn có dòng điện chạy qua xác định nhiệt lượng toả vật dẫn đó đơn vị thời gian Q P = t = UI2 III Công và công suất nguồn điên Công nguồn điện Công nguồn điện điện tiêu thụ toàn mạch Ang = qE = E Tt Công suất nguồn điện Công suất nguồn điện công suất tiêu thụ điện toàn mạch Ang P ng = t =ET Tiết 17 ĐỊNH LUẬT ÔM ĐỐI VỚI TOÀN MẠCH I Thí nghiệm (8) I(A) 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 U(V) 3,2 3,0 2,8 2,6 2,4 2,2 II Định luật Ôm toàn mạch Thí nghiệm cho thấy : UN = U0 – aI = E - aI (9.1) Với UN = UAB = IRN (9.2) gọi là độ giảm mạch ngoài Thí nghiệm cho thấy a = r là điện trở nguồn điện Do đó : E = I(RN + r) = IRN + Ir (9.3) Vậy: Suất điện động có giá trị tổng các độ giảm điện mạch ngoài và mạch Từ hệ thức (9.3) suy : UN = IRN = E – It (9.4) E và I = R N + r (9.5) Cường độ dòng điện chạy mạch điện kín tỉ lệ thuận với suất điện động nguồn điện và tỉ lệ nghịch với điện trở toàn phần mạch đó III Nhận xét Hiện tượng đoản mạch Cường độ dòng điện mạch kín đạt giá trị lớn R N = Khi đó ta nói nguồn điện bị đoản mạch và E I= r (9.6) Định luật Ôm toàn mạch và định luật bảo toàn và chuyển hoá lượng Công nguồn điện sản thời gian t : A = E It (9.7) Nhiệt lượng toả trên toàn mạch : Q = (RN + r)I2t (9.8) Theo định luật bảo toàn lượng thì A = Q, đó từ (9.7) và (9.8) ta suy E I = RN r Như định luật Ôm toàn mạch hoàn toàn phù hợp với định luật bảo toàn và chuyển hoá lượng Hiệu suất nguồn điện UN H= E Tiết 19 GHÉP CÁC NGUỒN ĐIỆN THÀNH BỘ I Đoạn mạch có chứa nguồn điện Đoạn mạch có chứa nguồn điện, dòng điện có chiều tới cực âm và từ cực dương UAB = E – I(r + R) E U AB E U AB R AB Hay I = r R II Ghép các nguồn thành Bộ nguồn ghép nối tiếp Eb = E1 + E2 + … + En (9) Rb = r1 + r + … + r n Trường hợp riêng, có n nguồn có suất điện động e và điện trở r ghép nối tiếp thì : E b = ne ; rb = nr Bộ nguồn song song Nếu có m nguồn giống cái có suất điện động e và điện trở r ghép song song thì : E b = e r ; rb = m Bộ nguồn hỗn hợp đối xứng Nếu có m dãy, dãy có n nguồn nguồn có suất điện động e, điện trở r ghép nối tiếp thì : nr Eb = ne ; rb = m Tiết 20 PHƯƠNG PHÁP GIẢI MỘT SỐ BÀI TOÁN VỀ TOÀN MẠCH I Những lưu ý phương pháp giải + Cần phải nhận dạng loại nguồn và áp dụng công thức tương ứng để tính suất điện động và điện trở nguồn + Cần phải nhận dạng các điện trở mạch ngoài mắc nào để để tính điện trở tương đương mạch ngoài + Áp dụng định luật Ôm cho toàn mạch để tìm các ẩn số theo yêu cầu đề + Các công thức cần sử dụng : E I = RN r ; E = I(R + r) ; N U = IRN = E – Ir ; Ang = EIt ; Png = EI ; A = UIt ; P = UI II Bài tập ví dụ Bài tập a) Điện trở mạch ngoài RN = R1 + R2 + R3 = + 10 + = 18 b) Cường độ dòng điện chạy qua nguồn điện (chạy mạch chính) E I = RN r 18 = 0,3(A) Hiệu điện mạch ngoài U = IRN = 0,3.18 = 5,4(V) c) Hiệu điện hai đầu R1 U1 = IR1 = 0,3.5 = 1,5(V) Bài tập Điện trở và cường độ dòng điện định mức các bóng đèn U dm 12 = 24() R = Pdm1 D1 (10) U dm 62 RD2 = Pdm 4,5 = 8() Pdm1 I = U dm1 12 = 0,5(A) dm1 Pdm 4,5 U = 0,75(A) dm Idm2 = Điện trở mạch ngoài RD1 ( Rb RD ) 24(8 8) R R R 24 D B D R = N = 9,6() Cường độ dòng điện mạch chính E 12,5 I = RN r 9,6 0,4 = 1,25(A) Cường độ dòng điện chạy qua các bóng IR U 1,25.9,6 N 24 = 0,5(A) I = RD1 RD1 D1 IRN U 1,25.9,6 8 ID1 = RD1 Rb RD1 = 0,75(A) a) ID1 = Idm1 ; ID2 = Idm2 nên các bóng đèn Đ1 và Đ2 sáng bình thường b) Công suất và hiệu suất nguồn Png = EI = 12,5.1,12 = 15,625 (W) U IRN 1,25.9,6 E 12,5 = 0,96 = 96% H= E Bài tập a) Suất điện động và điện trở nguồn 4r Eb = 4e = (V) ; rb = = 2r = 2() Điện trở bóng đèn U dm 62 = 6() = R R = Pdm Đ N b) Cường độ dòng điện chạy qua đèn E I = RN r = 0,75(A) Công suất bóng đèn đó PĐ = I2RĐ = 0,752.6 = 3,375(W) c) Công suất nguồn, công suất nguồn và hai cực nguồn Pb = EbI = 6.0,75 = 4,5(W) Pb 4,5 Pi = = = 0,5625(W) I 0,75 r 1,5 Ui = e - = 1,125 (V) Tiết 22-23 THỰC HÀNH: XÁC ĐỊNH SUẤT ĐIỆN ĐỘNG VÀ ĐIỆN TRỞ TRONG CỦA MỘT PIN ĐIỆN HÓA I Mục đích thí nghiệm Áp dụng hệ thức hiệu điện đoạn mạch chứa nguồn điện và định luật Ôm toàn mạch để xác định suất điện động và điện trở pin điện hoá Sử dụng các đồng hồ đo điện đa số để đo hiệu điện và cường độ dòng điện các mạch điện II Dụng cụ thí nghiệm (11) Pin điện hoá Biến trở núm xoay R Đồng hồ đo điện đa số Điện trở bảo vệ R0 Bộ dây dẫn nối mạch Khoá đóng – ngát điện K III Cơ sở lí thuyết + Khi mạch ngoài để hở hiệu điện gữa hai cực nguồn điện suất điện động nguồn điện Đo UMN K ngắt : UMN = E + Định luật Ôm cho đoạn mạch MN có chứa nguồn : UMN = U = E – I(R0 - r) Đo UMN và I K đóng, Biết E và R0 ta tính r + Định luật Ôm toàn mạch : E I = R R A R0 r Tính toán và so sánh với kết đo IV Giới thiệu dụng cụ đo Đồng hồ đo điện đa số Đồng hồ đo điện đa số DT-830B có nhiều thang đo ứng với các chức khác : đo điện áp, đo cường độ dòng điện chiều, xoay chiều, đo điện trở, … Những điểm cần chú ý thực + Vặn núm xoay nó đến vị trí tương ứng với chức và thang đo cần chọn Sau đó nối các cực đồng hồ vào mạch gạt nút bật – tắt sang vị trí “ON” + Nếu chưa biết rỏ giá trị giới hạn đại lượng cần đo, ta phải chọn thang đo có giá trị lớn phù hợp với chức đã chọn + Không cường độ dòng điện và hiệu điện vượt quá thang đo đã chọn + Không chuyển đổi chức thang đo có dòng điện chạy qua nó + Không dùng nhầm thang đo cường độ dòng điện để đo hiệu điện + Khi sử dụng xong các phép đo phải gạt nút bật – tắt vị trí “OFF” + Phải thay pin 9V bên nó pin yếu (góc phải hiễn thị kí hiệu + Phải tháo pin khỏi đồng hồ không sử dụng thời gian dài ) CHƯƠNG III DÒNG ĐIỆN TRONG CÁC MÔI TRƯỜNG Tiết 25 DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI I Bản chất dòng điện kim loại + Trong kim loại, các nguyên tử bị electron hoá trị trở thành các ion dương Các ion dương liên kết với cách có trật tự tạo thành mạng tinh thể kim loại Các ion dương dao động nhiệt xung quanh nút mạng + Các electron hoá trị tách khỏi nguyên tử thành các electron tự với mật độ n không đổi Chúng chuyển động hỗn loạn toạ thành khí electron tự choán toàn thể tích khối kim loại và không sinh dòng điện nào + Điện trường E nguồn điện ngoài sinh ra, đẩy khí electron trôi ngược chiều điện trường, tạo dòng điện + Sự trật tự mạng tinh thể cản trở chuyển động electron tự do, là nguyên nhân gây điện trở kim loại Hạt tải điện kim loại là các electron tự Mật độ chúng cao nên chúng dẫn điện tốt Dòng điện kim loại là dòng chuyển dời có hướng các electron tự tác dụng điện trường II Sự phụ thuộc điện trở suất kim loại theo nhiệt độ Điện trở suất kim loại tăng theo nhiệt độ gần đúng theo hàm bậc : = 0(1 + (t - t0)) (12) Hệ số nhiệt điện trở không phụ thuộc vào nhiệt độ, mà vào độ và chế độ gia công vật liệu đó III Điện trở kim loại nhiệt độ thấp và tượng siêu dẫn Khi nhiệt độ giảm, điện trở suất kim loại giảm liên tục Đến gần 0K, điện trở kim loại bé Một số kim loại và hợp kim, nhiệt độ thấp nhiệt độ tới hạn T c thì điện trở suất đột ngột giảm xuống Ta nói các vật liệu đã chuyển sang trạng thái siêu dẫn Các cuộn dây siêu dẫn dùng để tạo các từ trường mạnh IV Hiện tượng nhiệt điện Nếu lấy hai dây kim loại khác và hàn hai đầu với nhau, mối hàn giữ nhiệt độ cao, mối hàn giữ nhiệt độ thấp, thì hiệu điện đầu nóng và đầu lạnh dây không giống nhau, mạch có suất điện động E E gọi là suất điện động nhiệt điện, và hai dây dẫn hàn hai đầu vào gọi là cặp nhiệt điện Suất điện động nhiệt điện : E = T(T1 – T2) Cặp nhiệt điện dùng phổ biến để đo nhiệt độ Tiết 26-27 DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT ĐIỆN PHÂN I Thuyết điện li Trong dung dịch, các hợp chất hoá học axit, bazơ và muối bị phân li (một phần toàn bộ) thành ion : anion mang điện âm là gốc axit nhóm (OH), còn cation mang điện dương là các ion kim loại, ion H+ số nhóm nguyên tử khác Các ion dương và âm vốn đã tồn sẵn các phân tử axit, bazơ và muối Chúng liên kết chặt với lực hút Cu-lông Khi tan vào nước dung môi khác, lực hút Cu-lông yếu đi, liên kết trở nên lỏng lẻo Một số phân tử bị chuyển động nhiệt tách thành các ion Ion có thể chuyển động tự dung dịch và trở thành hạt tải điện Ta gọi chung dung dịch và chất nóng chảy axit, bazơ và muối là chất điện phân II Bản chất dòng điện chất điện phân Dòng điện chất điện phân là dòng chuyển dời có hướng các ion điện trường Chất điện phân không dẫn điện tốt kim loại Dòng điện chất điện phân không tải điện lượng mà còn tải vật chất theo Tới điện cực có các electron có thể tiếp, còn lượng vật chất đọng lại điện cực, gây tượng điện phân III Các tượng diễn điện cực Hiện tượng dương cực tan Các ion chuyển động các điện cực có thể tác dụng với chất làm điện cực với dung môi tạo nên các phản ứng hoá học gọi là phản ứng phụ tượng điện phân Hiện tượng dương cực tan xảy các anion tới anôt kéo các ion kim loại diện cực vào dung dịch IV Các định luật Fa-ra-đây * Định luật Fa-ra-đây thứ Khối lượng vật chất giải phóng điện cực bình điện phân tỉ lệ thuận với điện lượng chạy qua bình đó M = kq k gọi là đương lượng hoá học chất giải phóng điện cực * Định luật Fa-ra-đây thứ hai A Đương lượng điện hoá k nguyên tố tỉ lệ với đương lượng gam n nguyên tố đó Hệ số tỉ lệ F , đó F gọi là số Fa-ra-đây A k= F n Thường lấy F = 96500 C/mol * Kết hợp hai định luật Fa-ra-đây, ta công thức Fa-ra-đây : A m = F n It m là chất giải phóng điện cực, tính gam (13) V Ứng dụng tượng điện phân Hiện tượng điện phân có nhiều ứng dụng thực tế sản xuất và đời sống luyên nhôm, tinh luyện đồng, điều chế clo, xút, mạ điện, đúc điện, … Luyện nhôm Dựa vào tượng điện phân quặng nhôm nóng chảy Bể điện phân có cực dương là quặng nhôm nóng chảy, cực âm than, chất điện phân là muối nhôm nóng chảy, dòng điện chạy qua khoảng 104A Mạ điện Bể điện phân có anôt là kim loại để mạ, catôt là vật cần mạ Chất điện phân thường là dung dịch muối kim loại để mạ Dòng điện qua bể mạ chọn cách thích hợp để đảm bảo chất lượng lớp mạ Tiết 29 -30 DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ I Chất khí là môi trường cách điện Chất khí không dẫn điện vì các phân tử khí trạng thái trung hoà điện, đó chất khí không có các hạt tải điện II Sự dẫn điện chất khí điều kiện thường Thí nghiệm cho thấy: + Trong chất khí có ít các hạt tải điện + Khi dùng đèn ga để đốt nóng chất khí chiếu vào chất khí chùm xạ tử ngoại thì chất khí xuất các hạt tải điện Khi đó chất khí có khả dẫn điện III Bản chất dòng điện chất khí Sự ion hoá chất khí và tác nhân ion hoá Ngọn lửa ga, tia tử ngoại đèn thuỷ ngân thí nghiệm trên gọi là tác nhân ion hoá Tác nhân ion hoá đã ion hoá các phân tử khí thành các ion dương, ion âm và các electron tự Dòng điện chất khí là dòng chuyển dời có hướng các ion dương theo chiều điện trường và các ion âm ngược chiều điện trường Khi tác nhân ion hóa, các ion dương, ion âm, và electron trao đổi điện tích với với điện cực để trở thành các phân tử khí trung hoà, nên chất khí trở thành không dẫn điện, Quá trình dẫn điện không tự lực chất khí Quá trình dẫn điện chất khí nhờ có tác nhân ion hoá gọi là quá trình dẫn điện không tự lực Nó tồn ta tạo hạt tải điện khối khí hai cực và biến ta ngừng việc tạo hạt tải điện Quá trình dẫn diện không tự lực không tuân theo định luật Ôm Hiện tượng nhân số hạt tải điện chất khí quá trình dẫn điện không tự lực Khi dùng nguồn điện áp lớn để tạo phóng diện chất khí, ta thấy có tượng nhân số hạt tải điện Hiện tượng tăng mật độ hạt tải điện chất khí dòng điện chạy qua gây gọi là tượng nhân số hạt tải điện IV Quá trình dẫn điện tự lực chất khí và điều kiện để tạo quá trình dẫn điện tự lực Quá trình phóng điện tự lực chất khí là quá trình phóng điện tiếp tục giữ không còn tác nhân ion hoá tác động từ bên ngoài Có bốn cách chính để dòng điện có thể tạo hạt tải điện chất khí: Dòng điện qua chất khí làm nhiệt độ khí tăng cao, khiến phân tử khí bị ion hoá Điện trường chất khí lớn, khiến phân tử khí bị ion hoá nhiệt độ thấp Catôt bị dòng điện nung nóng đỏ, làm cho nó có khả phát electron Hiện tượng này gọi là tượng phát xạ nhiệt electron Catôt không nóng đỏ bị các ion dương có lượng lớn đập vào làm bật electron khỏi catôt trở thành hạt tải điện V Tia lữa điện và điều kiện tạo tia lữa điện Định nghĩa Tia lữa điện là quá trình phóng điện tự lực chất khí đặt hai điện cực điện trường đủ mạnh để biến phân tử khí trung hoà thành ion dương và electron tự Điều kiện để tạo tia lữa điện Hiệu điện Khoảng cách U(V) cực (mm) (14) Cực phẵng Mũi nhọn 20 000 6,1 15,5 40 000 13,7 45,5 100 000 36,7 220 200 000 75,3 410 300 000 114 600 Ứng dụng Dùng để đốt hỗn hợp xăng không khí động xăng Giải thích tượng sét tự nhiên VI Hồ quang điện và điều kiện tạo hồ quang điện Định nghĩa Hồ quang điện là quá trình phóng điện tự lực xảy chất khí áp suất thường áp suất thấp đặt hai điện cực có hiệu điện không lớn Hồ quang điện có thể kèn theo toả nhiện và toả sáng mạnh Điều kiện tạo hồ quang điện Dòng điện qua chất khí giữ nhiệt độ cao catôt để catôt phát electron tượng phát xạ nhiệt electron Ứng dụng Hồ quang diện có nhiều ứng dụng hàn điện, làm đèn chiếu sáng, đun chảy vật liệu, … Tiết 31 DÒNG ĐIỆN TRONG CHÂN KHÔNG I Cách tạo dòng điện chân không Bản chất dòng điện chân không + Chân không là môi trường đã lấy các phân tử khí Nó không chứa các hạt tải điện nên không dẫn điện + Để chân không dẫn điện ta phải đưa các electron vào đó + Dòng điện chân không là dòng chuyển dời có hướng các electron đưa vào khoảng chân không đó Thí nghiệm Thí nghiệm cho thấy đường đặc tuyến V – A dòng điện chân không II Tia catôt Thí nghiệm + Khi áp suất ống áp suất khí ta không thấy quá trình phóng điện + Khi áp suất ống đã đủ nhỏ, ống có quá trình phóng điện tự lực, ống có cột sáng anôt và khoảng tối catôt + Khi áp suất ống hạ xuống còn khoảng 10 -3mmHg, khoảng tối catôt chiếm toàn ống Quá trình phóng điện trì và phía đối diện với catôt, thành ống thủy tinh phát ánh sáng màu vàng lục Ta gọi tia phát từ catôt làm huỳnh quang thủy tinh là tia catôt + Tiếp tục hút khí để đạt chân không tốt thì quá trình phóng điện biến Tính chất tia catôt + Tia catôt phát từ catôt theo phương vuông góc với bề mặt catôt Gặp vật cản, nó bị chặn lại làm vật đó tích điện âm + Tia catôt nmang lượng: nó có thể làm đen phim ảnh, làm huỳnh quang số tinh thể, làm kim loại phát tia X, làm nóng các vật mà nó rọi vào và tác dụng lực lên các vật đó + Tia catôt bị lệch điện tường và từ trường Bản chất tia catôt Tia catôt thực chất là dòng electron phát từ catôt, có lượng lớn và bay tự không gian Ứng dụng Ứng dụng phổ biến tia catôt là để làm ống phóng điện tử và đèn hình (15) Tiết 32-33 DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN I Chất bán dẫn và tính chất Chất bán dẫn là chất có điện trở suất nằm khoảng trung gian kim loại và chất điện môi Nhóm vật liệu bán dẫn tiêu biểu là gecmani và silic + Ở nhiệt độ thấp, điện trở suất chất bán dẫn siêu tinh khiết lớn Khi nhiệt độ tăng, điện trở suất giảm nhanh, hệ số nhiệt điện trở có giá trị âm + Điện trở suất chất bán dẫn giảm mạnh pha ít tạp chất + Điện trở bán dẫn giảm đáng kể bị chiếu sáng bị tác dụng các tác nhân ion hóa khác II Hạt tải điện chất bán dẫn, bán dẫn loại n và bán dẫn loại p Bán dẫn loại n và bán dẫn loại p Bán dẫn có hạt tải điện âm gọi là bán dẫn loại n Bán dẫn có hạt tải điện dương gọi là bán dẫn loại p Electron và lỗ trống Chất bán dẫn có hai loại hạt tải điện là electron và lỗ trống Dòng điện bán dẫn là dòng các electron dẫn chuyển động ngược chiều điện trường và dòng các lỗ trống chuyển động cùng chiều điện trường Tạp chất cho (đôno) và tạp chất nhận (axepto) + Khi pha tạp chất là nguyên tố có năm electron hóa trị vào tinh thể silic thì nguyên tử tạp chất này cho tinh thể electron dẫn Ta gọi chúng là tạp chất cho hay đôno Bán dẫn có pha đôno là bán dẫn loại n, hạt tải điện chủ yếu là electron + Khi pha tạp chất là nguyên tố có ba electron hóa trị vào tinh thể silic thì nguyên tử tạp chasats này nhận electron liên kết và sinh lỗ trống, nên gọi là tạp chất nhận hay axepto Bán dẫn có pha axepto là bán đãn loại p, hạt tải điện chủ yếu là các lỗ trống III Lớp chuyển tiếp p-n Lớp chuyển tiếp p-n là chổ tiếp xúc miền mang tính dẫn p và miền mang tính dẫn n tạo trên tinh thể bán dẫn Lớp nghèo Ở lớp chuyển tiếp p-n không có có ít các hạt tải điện, gọi là lớp nghèo Ở lớp nghèo, phía bán dẫn n có các ion đôno tích điện dương và phía bán dẫn p có các ion axepto tích điện âm Điện trở lớp nghèo lớn Dòng điện chạy qua lớp nghèo Dòng diện chạy qua lớp nghèo chủ yếu từ p sang n Ta gọi dòng điện qua lớp nghèo từ p sang n là chiều thuận, chiều từ n sang p là chiều ngược Hiện tượng phun hạt tải điện Khi dòng điện qua lớp chuyển tiếp p-n theo chiều thuận, các hạt tải điện vào lớp nghèo có thể tiếp sang miền đối diện Đó phun hạt tải điện IV Điôt bán dẫn và mạch chỉnh lưu dùng điôt bán dẫn Điôt bán dẫn thực chất là lớp chuyển tiếp p-n Nó cho dòng điện qua theo chiều từ p sang n Ta nói điôt bán dẫn có tính chỉnh lưu Nó dùng để lắp mạch chỉnh lưu, biến điện xoay chiều thành điện chiều V Cấu tạo và nguyên lí hoạt động tranzito lưỡng cực n-p-n Hiệu ứng tranzito Xét tinh thể bán dẫn trên đó có tạo miền p, và hai miền n và n2 Mật độ electron miền n2 lớn so với mật độ lỗ trống miền p Trên các miền này có hàn các điện cực C, B, E Điện các cực E, B, C giữ các giá trị V E = 0, VB vừa đủ để lớp chuyển tiếp p-n2 phân cực thuận, VC có giá trị tương đối lớn (cở 10V) + Giã sử miền p dày, n1 cách xa n2 Lớp chuyển tiếp n1-p phân cực ngược, điện trở RCB C và B lớn Lớp chuyển tiếp p-n2 phân cực thuận vì miền p dày nên các electron từ n không tới lớp chuyển tiếp p-n1, đó không ảnh hưởng tới RCB + Giã sử miền p mỏng, n1 gần n2 Đại phận dòng electron từ n2 phun sang p có thể tới lớp chuyển tiếp n1-p, tiếp tục chạy sang n1 đến cực C làm cho điện trở RCB giảm đáng kể Hiện tượng dòng điện chạy từ B sang E làm thay đổi điện trở RCB gọi là hiệu ứng tranzito Vì đại phận electron từ n phun vào p không chạy B mà chạy tới cực C, nên ta có I B << IE và IC IE Dòng IB nhỏ sinh dòng IC lớn, chứng tỏ có khuếch đại dòng điện Tranzito lưỡng cực n-p-n Tinh thể bán dẫn pha tạp để tạo miền p mỏng kẹp hai miền n và n2 gọi là tranzito lưỡng cực n-p-n (16) Tranzito có ba cực: + Cực góp hay là côlectơ (C) + Cực đáy hay cực gốc, bazơ (B) + Cực phát hay Emitơ (E) Ứng dụng phổ biến tranzito là để lắp mạch khuếch đại và khóa điện tử Tiết 36-37 THỰC HÀNH: KHẢO SÁT ĐẶC TÍNH CHỈNH LƯU CỦA ĐIÔT BÁN DẪN VÀ ĐẶC TÍNH KHUẾCH ĐẠI CỦA TRANZITO CHƯƠNG IV TỪ TRƯỜNG Tiết 38 TỪ TRƯỜNG I Nam châm + Loại vật liệu có thể hút sắt vụn gọi là nam châm + Mỗi nam châm có hai cực: bắc và nam + Các cực cùng tên nam châm đẩy nhau, các cực khác tên hút Lực tương tác các nam châm gọi là lực từ và các nam châm có từ tính II Từ tính dây dẫn có dòng điện Giữa nam châm với nam châm, nam châm với dòng điện, dòng điện với dòng điện có tương tác từ Dòng điện và nam châm có từ tính III Từ trường Định nghĩa Từ trường là dạng vật chất tồn không gian mà biểu cụ thể là xuất của lực từ tác dụng lên dòng điện hay nam châm đặt nó Hướng từ trường Từ trường định hướng cho cho các nam châm nhỏ Qui ước: Hướng từ trường điểm là hướng Nam – Bắc kim nam châm nhỏ nằm cân điểm đó IV Đường sức từ Định nghĩa Đường sức từ là đường vẽ không gian có từ trường, cho tiếp tuyến điểm có hướng trùng với hướng từ trường điểm đó Qui ước chiều đường sức từ điểm là chiều từ trường điểm đó Các ví dụ đường sức từ + Dòng điện thẳng dài - Có đường sức từ là đường tròn nằm mặt phẵng vuông góc với dòng điện và có tâm nằm trên dòng điện - Chiều đường sức từ xác định theo qui tắc nắm tay phải: Để bàn tay phải cho ngón cái nằm dọc theo dây dẫn và theo chiều dòng điện, đó các ngón tay khum lại chiều đường sức từ + Dòng điện tròn - Qui ước: Mặt nam dòng điện tròn là mặt nhìn vào đó ta thấy dòng điện chạy theo chiều kim đồng hồ, còn mặt bắc thì ngược lại - Các đường sức từ dòng điện tròn có chiều vào mặt Nam và mặt Bắc dòng điện tròn Các tính chất đường sức từ + Qua điểm không gian vẽ đường sức + Các đường sức từ là đường cong khép kín vô hạn hai đầu + Chiều đường sức từ tuân theo qui tắc xác định (17) + Qui ước vẽ các đường sức mau (dày) chổ có từ trường mạnh, thưa chổ có từ trường yếu V Từ trường Trái Đất Trái Đất có từ trường Từ trường Trái Đất đã định hướng cho các kim nam châm la bàn Tiết 39 LỰC TỪ CẢM ỨNG TỪ I Lực từ Từ trường Từ trường là từ trường mà đặc tính nó giống điểm; các đường sức từ là đường thẳng song song, cùng chiều và cách Lực từ từ trường tác dụng lên đoạn dây dẫn mang dòng điện Lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn mang dòng điện đặt từ trường có phương vuông góc với các đường sức từ và vuông góc với đoạn dây dẫn, có độ lớn phụ thuộc vào từ trường và cường độ dòng điện chay qua dây dẫn II Cảm ứng từ Cảm ứng từ Cảm ứng từ điểm từ trường là đại lượng đặc trưng cho độ mạnh yếu từ trường và đo thương số lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn mang dòng diện đặt vuông góc với đường cảm ứng từ điểm đó và tích cường độ dòng điện và chiều dài đoạn dây dẫn đó F B = Il Đơn vị cảm ứng từ Trong hệ SI đơn vị cảm ứng từ là tesla (T) 1N 1T = 1A.1m Véc tơ cảm ứng từ Véc tơ cảm ứng từ B điểm: + Có hướng trùng với hướng từ trường điểm đó F + Có độ lớn là: B = Il Biểu thức tổng quát lực từ Lực từ F tác dụng lên phần tử dòng điện I l đặt từ trường đều, đó có cảm ứng từ là B : + Có điểm đặt trung điểm l; + Có phương vuông góc với l và B ; + Có chiều tuân theo qui tác bàn tay trái; + Có độ lớn F = IlBsin Tiết 40 TỪ TRƯỜNG CỦA DÒNG ĐIỆN CHẠY TRONG CÁC DÂY DẪN CÓ HÌNH DẠNG ĐẶC BIỆT I Từ trường dòng diện chạy dây dẫn thẳng dài + Đường sức từ là đường tròn nằm mặt phẵng vuông góc với dòng điện và có tâm nằm trên dây dẫn + Chiều đường sức từ xác định theo qui tắc nắm tay phải I + Độ lớn cảm ứng từ điểm cách dây dẫn khoảng r: B = 2.10-7 r II Từ trường dòng điện chạy dây dẫn uốn thành vòng tròn + Đường sức từ qua tâm O vòng tròn là đường thẳng vô hạn hai đầu còn các đường khác là đường cong có chiều di vào mặt Nam và mặt Bác dòng điện tròn đó I -7 R + Độ lớn cảm ứng từ tâm O vòng dây: B = 2.10 III Từ trường dòng điện chạy ống dây dẫn hình trụ + Trong ống dây các đường sức từ là đường thẳng song song cùng chiều và cách + Cảm ứng từ lòng ống dây: (18) N B = 4.10 l I = 4.10-7nI IV Từ trường nhiều dòng điện Véc tơ cảm ứng từ điểm nhiều dòng điện gây tổng các véc tơ cảm ứng từ dòng điện gây điểm -7 B B1 B2 Bn Tiết 42 LỰC LO-REN-XƠ I Lực Lo-ren-xơ Định nghĩa lực Lo-ren-xơ Mọi hạt mang điện tích chuyển động từ trường, chịu tác dụng lực từ Lực này gọi là lực Lo-ren-xơ Xác định lực Lo-ren-xơ Lực Lo-ren-xơ từ trường có cảm ứng từ B tác dụng lên hạt điện tích q chuyển động với vận tốc v : + Có phương vuông góc với v và B ; + Có chiều theo qui tắc bàn tay trái: để bàn tay trái mở rộng cho từ trường hướng vào lòng bàn tay, chiều từ cổ tay đến ngón là chiều v q0 > và ngược chiều v q0 < Lúc đó chiều lực Lo-ren-xơ là chiều ngón cái choãi ra; + Có độ lớn: f = |q0|vBsin II Chuyển động hạt điện tích từ trường Chú ý quan trọng Khi hạt điện tích q0 khối lượng m bay vào từ trường với vận tốc v mà chịu tác dụng lực Lo-ren-xơ f thì f luôn luôn vuông góc với v nên f không sinh công, động hạt bảo toàn nghĩa là độ lớn vận tốc hạt không đổi, chuyển động hạt là chuyển động Chuyển động hạt điện tích từ trường Chuyển động hạt điện tích là chuyển động phẵng mặt phẵng vuông góc với từ trường Trong mặt phẵng đó lực Lo-ren-xơ f luôn vuông góc với vận tốc v , nghĩa là đóng vai trò lực hướng tâm: mv f = R = |q0|vB Kết luận: Quỹ đạo hát điện tích từ trường đều, với điều kiện vận tốc ban đầu vuông góc với từ trường, là đường tròn nằm mặt phẵng vuông góc với từ trường, có bán kín mv R = | q0 | B CHƯƠNG V CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ Tiết 44, 45 TỪ THÔNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ I Từ thông Định nghĩa Từ thông qua diện tích S đặt từ trường đều: = BScos Với là góc pháp tuyến n và B Đơn vị từ thông Trong hệ SI đơn vị từ thông là vêbe (Wb) 1Wb = 1T.1m2 II Hiện tượng cảm ứng điện từ Thí nghiệm a) Thí nghiệm Cho nam châm dịch chuyển lại gần vòng dây kín (C) ta thấy mạch kín (C) xuất dòng điện (19) b) Thí nghiệm Cho nam châm dịch chuyển xa mạch kín (C) ta thấy mạch kín (C) xuất dòng điện ngược chiều với thí nghiệm c) Thí nghiệm Giữ cho nam châm đứng yên và dịch chuyển mạch kín (C) ta thu kết tương tự d) Thí nghiệm Thay nam châm vĩnh cửu nam châm điện Khi thay đổi cường độ dòng điện nam châm điện thì mạch kín (C) xuất dòng điện Kết luận a) Tất các thí nghiệm trên có đạc điểm chung là từ thông qua mạch kín (C) biến thiên Dựa vào công thức định nghĩa từ thông, ta nhận thấy, các đại lượng B, S thay đổi thì từ thông biến thiên b) Kết thí nghiệm chứng tỏ rằng: + Mỗi từ thông qua mạch kín (C) biến thiên thì mạch kín (C) xuất dòng điện gọi là tượng cảm ứng điện từ + Hiện tượng cảm ứng điện từ tồn khoảng thời gian từ thông qua mạch kín biến thiên III Định luật Len-xơ chiều dòng điện cảm ứng Dòng điện cảm ứng xuất mạch kín có chiều cho từ trường cảm ứng có tác dụng chống lại biến thiên từ thông ban đầu qua mạch kín Khi từ thông qua mạch kín (C) biến thiên kết chuyển động nào đó thì từ trường cảm ứng có tác dụng chống lại chuyển động nói trên IV Dòng điện Fu-cô Thí nghiệm Một bánh xe kim loại có dạng đĩa tròn quay xung quanh trục O nó trước nam châm điện Khi chưa cho dòng điện chạy vào nam châm, bánh xe quay bình thường Khi cho dòng điện chạy vào nam châm bánh xe quay chậm và bị hãm dừng lại Thí nghiệm Một khối kim loại hình lập phương đặt hai cực nam châm điện Khối treo sợi dây đầu cố dịnh; trước đưa khối vào nam châm điện, sợi dây treo xoắn nhiều vòng Nếu chưa có dòng điện vào nam châm điện, thả khối kim loại quay nhanh xung quanh mình nó Nếu có dòng điện vào nam châm điện, thả khối kim loại quay chậm và bị hãm dừng lại Giải thích Ở các thí nghiệm trên, bánh xe và khối kim loại chuyển động từ trường thì thể tích chúng cuất dòng điện cảm ứng – dòng điện Fu-cô Theo định luật Len-xơ, dòng điện cảm ứng này luôn có tác dụng chống lại chuyển dơi, vì chuyển động từ trường, trên bánh xe và trên khối kim loại xuất lực từ có tác dụng cản trở chuyển động chúng, lực gọi là lực hãm điện từ Tính chất và công dụng dòng Fu-cô + Mọi khối kim loại chuyển động từ trường chịu tác dụng lực hãm điện từ Tính chất này ứng dụng các phanh điện từ ôtô hạng nặng + Dòng điện Fu-cô gây hiệu ứng tỏa nhiệt Jun – Len-xơ khối kim loại đặt từ trường biến thiên Tính chất này ứng dụng các lò cảm ứng để nung nóng kim loại + Trong nhiều trường hợp dòng điện Fu-cô gây nên tổn hao lượng vô ích Để giảm tác dụng dòng Fu-cô, người ta có thể tăng điện trở khối kim loại + Dòng Fu-cô ứng dụng số lò tôi kim loại Tiết 47 SUẤT ĐIỆN ĐỘNG CẢM ỨNG I Suất điện động cảm ứng mạch kín Định nghĩa Suất điện động cảm ứng là suất điện động sinh dòng điện cảm ứng mạch kín Định luật Fa-ra-đây Suất điện động cảm ứng: eC = - t Nếu xét độ lớn eC thì: |eC| = | t | (20) Độ lớn suất điện động cảm ứng xuất mạch kín tỉ lệ với tốc độ biến thiên từ thông qua mạch kín đó II Quan hệ suất điện động cảm ứng và định luật Len-xơ Sự xuất dấu (-) biểu thức eC là phù hợp với định luật Len-xơ Trước hết mạch kín (C) phải định hướng Dựa vào chiều đã chọn trên (C), ta chọn chiều pháp tuyến dương để tính từ thông qua mạch kín Nếu tăng thì eC < 0: chiều suất điện động cảm ứng (chiều dòng điện cảm ứng) ngược chiều với chiều mạch Nếu giảm thì eC > 0: chiều suất điện động cảm ứng (chiều dòng điện cảm ứng) cùng chiều với chiều mạch III Chuyển hóa lượng tượng cảm ứng điện từ Xét mạch kín (C) đặt từ trường không đổi, để tạo biến thiên từ thông qua mạch (C), phải có ngoại lực tác dụng vào (C) để thực dịch chuyển nào đó (C) và ngoại lực này đã sinh công học Công học này làm xuất suất điện động cảm ứng mạch, nghĩa là tạo điện Vậy chất tượng cảm ứng điện từ đã nêu trên là quá trình chuyển hóa thành điện Tiết 48 TỰ CẢM I Từ thông riêng qua mạch kín Từ thông riêng mạch kín có dòng điện chạy qua: = Li Độ tự cảm ống dây: N2 L = 4.10-7. l S Đơn vị độ tự cảm là henri (H) 1Wb 1H = 1A II Hiện tượng tự cảm Định nghĩa Hiện tượng tự cảm là tượng cảm ứng điện từ xảy mạch có dòng điện mà biến thiên từ thông qua mạch gây biến thiên cường độ dòng điện mạch Một số ví dụ tượng tự cảm a) Ví dụ Khi đóng khóa K, đèn sáng lên còn đèn sáng lên từ từ Giải thích: Khi đóng khóa K, dòng điện qua ống dây và đèn tăng lên đột ngột, đó ống dây xuất suất điện động tự cảm có tác dụng cản trở tăng dòng điện qua L Do đó dòng điện qua L và đèn tăng lên từ từ b) Ví dụ Khi đột ngột ngắt khóa K, ta thấy đèn sáng bừng lên trước tắt Giải thích: Khi ngắt K, dòng điện iL giảm đột ngột xuống Trong ống dây xuất dòng điện cảm ứng cùng chiều với iL ban đầu, dòng điện này chạy qua đèn và vì K ngắt đột ngột nên cường độ dòng cảm ứng khá lớn, làm cho đén sáng bừng lên trước tắt III Suất điện động tự cảm Suất điện động tự cảm Suất điện động cảm ứng mạch xuát hiện tượng tự cảm gọi là suất điện động tự cảm Biểu thức suất điện động tự cảm: i etc = - L t Suất điện động tự cảm có độ lớn tỉ lệ với tốc độ biến thiên cường độ dòng điện mạch Năng lượng từ trường ống dây tự cảm W = Li2 IV Ứng dụng Hiện tượng tự cảm có nhiều ứng dụng các mạch điện xoay chiều Cuộn cảm là phần tử quan trọng các mạch điện xoay chiều có mạch dao động và các máy biến áp (21) PHẦN II QUANG HÌNH HỌC CHƯƠNG VI KHÚC XẠ ÁNH SÁNG Tiết 51 KHÚC XẠ ÁNH SÁNG I Sự khúc xạ ánh sáng Hiện tượng khúc xạ ánh sáng Khúc xạ ánh sáng là tượng lệch phương (gãy) các tia sáng truyền xiên góc qua mặt phân cách hai môi trường suốt khác Định luật khúc xạ ánh sáng + Tia khúc xạ nằm mặt phẵng tới (tạo tia tới và pháp tuyến) và phía bên pháp tuyến so với tia tới + Với hai môi trường suốt định, tỉ số sin góc tới (sini) và sin góc khúc xạ (sinr) luôn luôn không đổi: sin i sin r = số II Chiết suất môi trường Chiết suất tỉ đối sin i Tỉ số không đổi sin r tượng khúc xạ gọi là chiết suất tỉ đối n 21 môi trường (chứa tia khúc xạ) môi trường (chứa tia tới): sin i sin r = n21 + Nếu n21 > thì r < I : Tia khúc xạ lệch lại gần pháp tuyến Ta nói môi trường chiết quang môi trường + Nếu n21 < thì r > I : Tia khúc xạ lệch xa pháp tuyến Ta nói môi trường chiết quang kém môi trường Chiết suất tuyệt đối Chiết suất tuyệt đối môi trường là chiết suất tỉ đối môi trường đó chân không n2 Mối liên hệ chiết suất tỉ đối và chiết suất tuyệt đối: n = n1 21 n2 v1 c n v Liên hệ chiết suất và vận tốc truyền ánh sáng các môi trường: = ; n = v Công thức định luật khúc xạ có thể viết dạng đối xứng: n1sini = n2sinr III Tính thuận nghịch truyền ánh sáng Anh sáng truyền theo đường nào thì truyền ngược lại theo đường đó Từ tính thuận nghịch ta suy ra: n = n21 12 Tiết 53 PHẢN XẠ TOÀN PHẦN I Sự truyền snhs sáng vào môi trường chiết quang kém Thí nghiệm Góc tới Chùm tia Chùm tia khúc xạ phản xạ i nhỏ r>i Rất sáng Rất mờ i = igh r 900 Rất mờ Rất sáng i > igh Không Rất sáng còn Góc giới hạn phản xạ toàn phần + Vì n1 > n2 => r > i + Khi i tăng thì r tăng (r > i) Khi r đạt giá trị cực đại 90 thì i đạt giá trị igh gọi là góc giới hạn phản xạ toàn phần n2 + Ta có: sini = n1 gh (22) + Với i > igh thì không tìm thấy r, nghĩa là không có tia khúc xạ, toàn tia sáng bị phản xạ mặt phân cách Đó là tượng phản xạ toàn phần II Hiện tượng phản xạ toàn phần Định nghĩa Phản xạ toàn phần là tượng phản xạ toàn ánh sáng tới, xảy mặt phân cách hai môi trường suốt Điều kiện để có phản xạ toàn phần + Anh sáng truyền từ môi trường tới môi trường chiết quang kém + i igh III Cáp quang Cấu tạo Cáp quang là bó sợi quang Mỗi sợi quang là sợi dây suốt có tính dẫn sáng nhờ phản xạ toàn phần Sợi quang gồm hai phần chính: + Phần lỏi suốt thủy tinh siêu sach có chiết suất lớn (n1) + Phần vỏ bọc suốt, thủy tinh có chiết suất n2 < n1 Ngoài cùng là lớp vỏ bọc nhựa dẻo để tạo cho cáp có độ bền và độ dai học Công dụng Cáp quang ứng dụng vào việc truyền thông tin với các ưu điểm: + Dung lượng tín hiệu lớn + Không bị nhiễu bở các xạ điện từ bên ngoài + Không có rủi ro cháy (vì không có dòng điện) Cáp quang còn dùng để nội soi y học CHƯƠNG VII MẮT VÀ DỤNG CỤ QUANG HỌC Tiết 55 LĂNG KÍNH I Cấu tạo lăng kính Lăng kính là khối chất suốt, đồng chất, thường có dạng lăng trụ tam giác Một lăng kính đặc trưng bởi: + Góc chiết quang A; + Chiết suất n II Đường tia sáng qua lăng kính Tác dụng tán sắc ánh sáng trắng Chùm ánh sáng trắng qua lăng kính bị phân tích thành nhiều chùm sáng đơn sắc khác Đó là tán sắc ánh sáng Đường truyền tia sáng qua lăng kính Chiếu đến mặt bên lăng kính chùm sáng hẹp đơn sắc SI + Tại I: tia khúc xạ lệch gần pháp tuyến, nghĩa là lệch phía đáy lăng kính + Tại J: tia khúc xạ lệch xa pháp tuyến, tức là lệch phía đáy lăng kính Vậy, có tia ló khỏi lăng kính thì tia ló lệch phía đáy lăng kính so với tia tới Góc tạo tia ló và tia tới gọi là góc lệch D tia sáng truyền qua lăng kính III Các công thức lăng kính sini1 = nsinr1; A = r1 + r2 sini2 = nsinr2; D = i1 + i2 – A IV Công dụng lăng kính Lăng kính có nhiều ứng dụng khoa học và kỉ thuật Máy quang phổ Lăng kính là phận chính máy quang phổ Máy quang phổ phân tích ánh sáng từ nguồn phát thành các thành phần đơn sắc, nhờ đó xác định cấu tạo nguồn sáng Lăng kính phản xạ toàn phần Lăng kính phản xạ toàn phần là lăng kính thủy tinh có tiết diện thẳng là tam giác vuông cân Lăng kính phản xạ toàn phần sử dụng để tạo ảnh thuận chiều (ống nhòm, máy ảnh, …) Tiết 56, 57 THẤU KÍNH MỎNG I Thấu kính Phân loại thấu kính + Thấu kính là khối chất suốt giới hạn hai mặt cong mặt cong và mặt phẵng + Phân loại: (23) - Thấu kính lồi (rìa mỏng) là thấu kính hội tụ - Thấu kính lỏm (rìa dày) là thấu kính phân kì II Khảo sát thấu kính hội tụ Quang tâm Tiêu điểm Tiêu diện a) Quang tâm + Điểm O chính thấu kính mà tia sáng tới truyền qua O truyền thẳng gọi là quang tâm thấu kính + Đường thẳng qua quang tâm O và vuông góc với mặt thấu kính là trục chính thấu kính + Các đường thẳng qua quang tâm O là trục phụ thấu kính b) Tiêu điểm Tiêu diện + Chùm tia sáng song song với trục chính sau qua thấu kính hội tụ điểm trên trục chính Điểm đó là tiêu điểm chính thấu kính Mỗi thấu kính có hai tiêu điểm chính F (tiêu điểm vật) và F’ (tiêu điểm ảnh) đối xứng với qua quang tâm + Chùm tia sáng song song với trục phụ sau qua thấu kính hội tụ điểm trên trục phụ đó Điểm đó là tiêu điểm phụ thấu kính Mỗi thấu kính có vô số các tiêu điểm phụ vật Fn và các tiêu điểm phụ ảnh Fn’ + Tập hợp tất các tiêu điểm tạo thành tiêu diện Mỗi thấu kính có hai tiêu diện: tiêu diện vật và tiêu diện ảnh Có thể coi tiêu diện là mặt phẵng vuông góc với trục chính qua tiêu điểm chính Tiêu cự Độ tụ Tiêu cự: f = OF ' Độ tụ: D = f Đơn vị độ tụ là điôp (dp): 1dp = 1m Qui ước: Thấu kính hội tụ: f > ; D > II Khảo sát thấu kính phân kì + Quang tâm thấu kính phân kì củng có tính chất quang tâm thấu kính hội tụ + Các tiêu điểm và tiêu diện thấu kính phân kì xác định tương tự thấu kính hội tụ Điểm khác biệt là chúng ảo, xác định đường kéo dài các tia sáng Qui ước: Thấu kính phân kì: f < ; D < IV Sự tạo ảnh thấu kính Khái niệm ảnh và vật quang học + Anh điểm là điểm đồng qui chùm tia ló hay đường kéo dài chúng, + Anh điểm là thật chùm tia ló là chùm hội tụ, là ảo chùm tia ló là chùm phân kì + Vật điểm là điểm đồng qui chùm tia tới đường kéo dài chúng + Vật điểm là thật chùm tia tới là chùm phân kì, là ảo chùm tia tới là chùm hội tụ Cách dựng ảnh tạo thấu kính Sử dụng hai tia sau: - Tia tới qua quang tâm -Tia ló thẳng - Tia tới song song trục chính -Tia ló qua tiêu điểm ảnh chính F’ - Tia tới qua tiêu điểm vật chính F -Tia ló song song trục chính - Tia tới song song trục phụ -Tia ló qua tiêu điểm ảnh phụ F’n Các trường hợp ảnh tạo thấu kính Xét vật thật với d là khoảng cách từ vật đến thấu kính: a) Thấu kính hội tụ + d > 2f: ảnh thật, nhỏ vật + d = 2f: ảnh thật, vật + 2f > d > f: ảnh thật lớn vật + d = f: ảnh lớn, vô cực + f > d: ảnh ảo, lớn vật b) Thấu kính phân kì Vật thật qua thấu kính phân kì luôn cho ảnh ảo cùng chiều với vật và nhỏ vật V Các công thức thấu kính + Công thức xác định vị trí ảnh: 1 f = d d' (24) + Công thức xác định số phóng đại: A' B' d' k = AB = - d + Qui ước dấu: Vật thật: d > Vật ảo: d < Ảnh thật: d’ > Ảnh ảo: d’ < k > 0: ảnh và vật cùng chiều ; k < 0: ảnh và vật ngược chiều VI Công dụng thấu kính Thấu kính có nhiều công dụng hữu ích đời sống và khoa học Thấu kính dùng làm: + Kính khắc phục tật mắt + Kính lúp + Máy ảnh, máy ghi hình + Kính hiễn vi + Kính thiên văn, ống dòm + Đèn chiếu + Máy quang phổ Tiết 59 GIẢI BÀI TOÁN VỀ HỆ THẤU KÍNH I Lập sơ đồ tạo ảnh Hệ hai thấu kính đồng trục ghép cách Sơ đồ tạo ảnh: L1 L2 AB A1B1 A2B2 d1 d1’ d2 d2’ d1' d 2' Với: d = O O – d ’; k = k k = d1 d 2 1 2 Hệ hai thấu kính đồng trục ghép sát Sơ đồ tạo ảnh: L1 L2 AB A1B1 A2B2 d1 d1’ d2 d2’ d1' d 2' d 2' Với: d = – d ’; k = k k = d1 d = - d1 1 1 1 ' d1 d f1 f Hệ thấu kính tương đương với thấu kính có độ tụ D = D1 + D2 Độ tụ hệ hai thấu kính mỏng II Các bài tập thí dụ Bài tập Sơ đồ tạo ảnh: L1 L2 AB A1B1 A2B2 d1 d1’ d2 d2’ d1 f1 10.( 15) 10 15 = - 6(cm) Ta có d’ = d1 f 1 d2 = l – d’1 = 34 – (-6) = 40(cm) d2 f2 40.24 d’ = d f 40 24 = 60(cm) d1' d 2' 6.60 k = d1 d = 10.40 = - 0,9 Anh cuối cùng là ảnh thật, ngược chiều với vật và cao 0,9 lần vật Bài tập a) Tính d : (25) d' f 12.( 20) ' 12 20 = 30(cm) Ta có: d = d f b) Tiêu cự f2 : Coi là hệ thấu kính ghép sát ta có : d d ' 30.( 20) ' 30 20 = - 60(cm) f = d d 1 f f suy : Với f f1 f 20.( 60) 20 60 = 30(cm) f2 = f f Tiết 61, 62 MẮT I Cấu tạo quang học mắt Mắt là hệ gồm nhiều môi trường suốt tiếp giáp các mặt cầu Từ ngoài vào trong, mắt có các phận sau: + Giác mạc: Màng cứng, suốt Bảo vệ các phần tử bên và làm khúc xạ các tia sáng truyền vào mắt + Thủy dịch: Chất lỏng suốt có chiết suất xấp xỉ chiết suất nước + Lòng đen: Màn chắn, có lỗ trống gọi là Con có đường kính thay đổi tự động tùy theo cường độ sáng + Thể thủy tinh: Khối chất đặc suốt có hình dạng thấu kính hai mặt lồi + Dịch thủy tinh: Chất lỏng giống chất keo loãng, lấp đầy nhãn cầu sau thể thủy tinh + Màng lưới (võng mạc): Lớp mỏng đó tập trung đầu các sợi dây thần kinh thị giác Ở màng lưới có điểm vng V là nơi cảm nhận ánh sáng nhạy và điểm mù (tại đó, các sợi dây thần kinh vào nhãn cầu) không nhạy cảm với ánh sáng Hệ quang học mắt coi tương đương thấu kính hội tụ gọi là thấu kính mắt Mắt hoạt động máy ảnh, đó: - Thấu kính mắt có vai trò vật kính - Màng lưới có vai trò phim II Sự điều tiết mắt Điểm cực viễn Điểm cực cận 1 d' Ta có: f = d Với mắt thì d’ = OV không đổi Khi nhìn các vật các khoảng cách khác (d thay đổi) thì f thấu kính mắt phải thay đổi để ảnh đúng trên màng lưới Sự điều tiết Điều tiết là hoạt động mắt làm thay đổi tiêu cự mắt ảnh các vật cách mắt khoảng khác tạo màng lưới + Khi mắt trạng thái không điều tiết, tiêu cự mắt lớn (fmax, Dmin) + Khi mắt điều tiết tối đa, tiêu cự mắt nhỏ (fmin, Dmax) Điểm cực viễn Điểm cực cận + Khi mắt không điều tiết, điểm trên trục mắt mà ảnh tạo màng lưới gọi là điểm cực viễn CV Đó là điểm xa mà mắt có thể nhìn rỏ Mắt không có tật CV xa vô cùng (OCV = ) + Khi mắt điều tiết tối đa, điểm trên trục mắt mà ảnh còn tạo màng lưới gọi là điểm cực cận CC Đó là điểm gần mà mắt còn nhìn rỏ Càng lớn tuổi điểm cực cân càng lùi xa mắt + Khoảng cách CV và CC gọi là khoảng nhìn rỏ mắt OCV gọi là khoảng cực viễn, Đ = OCC gọi là khoảng cực cận III Năng suất phân li mắt + Góc trông vật AB là góc tưởng tượng nối quang tâm mắt tới hai điểm đầu và cuối vật + Góc trông nhỏ = min hai điểm để mắt còn có thể phân biệt hai điểm đó gọi là suất phân li mắt Khi đó, ảnh điểm đầu và cuối vật tạo hai tế bào thần kinh thị giác kế cận Mắt bình thường = min = 1’ IV Các tật mắt và cách khắc phục (26) Mắt cận và cách khắc phục a) Đặc điểm - Độ tụ lớn độ tụ mắt bình thường, chùm tia sáng song song truyền đến mắt cho chùm tia ló hội tụ điểm trước màng lưới - fmax < OV - OCv hữu hạn - Không nhìn rỏ các vật xa - Cc gần mắt bình thường b) Cách khắc phục Đeo thấu kính phân kì có độ tụ thích hợp để có thể nhìn rỏ vật vô cực mà mắt không phải điều tiết Tiêu cự thấu kính cần đeo (nếu coi kính đeo sát mắt) là : fk = - OCV Mắt viễn thị và cách khắc phục a) Đặc điểm - Độ tụ nhỏ độ tụ mắt bình thường, chùm tia sáng song song truyền đến mắt cho chùm tia ló hội tụ điểm sau màng lưới - fmax > OV - Nhìn vật vô cực phải điều tiết - Cc xa mắt bình thường b) Cách khắc phục Đeo thấu kính hội tụ có tụ số thích hợp để: - Hoặc nhìn rỏ các vật xa mà không phải điều tiết mắt - Hoặc nhìn rỏ vật gần mắt bình thường (ảnh ảo điểm gần muốn quan sát qua thấu kính điểm cực cận mắt) Mắt lão và cách khắc phục + Khi tuổi cao khả điều tiết giảm vì mắt yếu và thể thủy tinh cứng nên điểm cực cận C C dời xa mắt + Để khắc phục tật lão thị, phải đeo kính hội tụ để nhìn rỏ vật gần mắt bình thường V Hiện tượng lưu ảnh mắt Cảm nhận tác động ánh sáng lên tế bào màng lưới tiếp tục tồn khoảng 0,1s sau ánh sáng kích thích đã tắt, nên người quan sát còn “thấy” vật khoảng thời gian này Đó là tượng lưu ảnh mắt Tiết 64 KÍNH LÚP I Tổng quát các dụng cụ quang học bỗ trợ cho mắt + Các dụng cụ quang bỗ trợ cho mắt có tác dụng tạo ảnh với góc trông lớn góc trông vật nhiều lần tan + Số bội giác: G = = tan II Công dụng và cấu tạo kính lúp + Kính lúp là dụng cụ quang bỗ trợ cho mắt để quan sát các vật nhỏ + Kính lúp cấu tạo thấu kính hội tụ (hoặc hệ ghép tương đương với thấu kính hội tụ) có tiêu cự nhỏ (cm) III Sự tạo ảnh qua kính lúp + Đặt vật khoảng từ quang tâm đến tiêu điểm vật kính lúp Khi đó kính cho ảnh ảo cùng chiều và lớn vật + Để nhìn thấy ảnh thì phải điều chỉnh khoảng cách từ vật đến thấu kính để ảnh giới hạn nhìn rỏ mắt Động tác quan sát ảnh vị trí xác định gọi là ngắm chừng vị trí đó + Khi cần quan sát thời gian dài, ta nên thực cách ngắm chừng cực viễn để mắt không bị mỏi III Số bội giác kính lúp + Xét trường hợp ngắm chừng vô cực Khi đó vật AB phải đặt tiêu diện vật kính lúp AB AB Ta có: tan = f và tan = OCC tan OCC Do đó G = tan o = f Người ta thường lấy khoảng cực cận OCC = 25cm Khi sản xuất kính lúp người ta thường ghi giá trị G ứng với khoảng cực cận này trên kính (5x, 8x, 10x, …) (27) + Khi ngắm chừng cực cận: d 'C G = |k| = | d C | c Tiết 65 KÍNH HIỂN VI I Công dụng và cấu tạo kính hiễn vi + Kính hiễn vi là dụng cụ quang học bỗ trợ cho mắt để nhìn các vật nhỏ, cách tạo ảnh có góc trông lớn Số bội giác kính hiễn vi lớn nhiều so với số bội giác kính lúp + Kính hiễn vi gồm vật kính là thấu kính hội tụ có tiêu nhỏ (vài mm) và thị kính là thấu kính hội tụ có tiêu cự nhỏ (vài cm) Vật kính và thị kính đặt đồng truc, khoảng cách chúng O 1O2 = l không đổi Khoảng cách F1’F2 = gọi là độ dài quang học kính Ngoài còn có phận tụ sáng để chiếu sáng vật cần quan sát Đó thường là gương cầu lỏm II Sự tạo ảnh kính hiễn vi Sơ đồ tạo ảnh : A1B1 là ảnh thật lớn nhiều so với vật AB A2B2 là ảnh ảo lớn nhiều so với ảnh trung gian A1B1 Mắt đặt sau thị kính để quan sát ảnh ảo A2B2 Điều chỉnh khoảng cách từ vật đến vật kính (d1) cho ảnh cuối cùng (A2B2) giới hạn nhìn rỏ mắt và góc trông ảnh phải lớn suất phân li mắt Nếu ảnh sau cùng A2B2 vật quan sát tạo vô cực thì ta có ngắm chừng vô cực III Số bội giác kính hiễn vi d '1 d ' dd + Khi ngắm chừng cực cận:GC = OCC + Khi ngắm chừng vô cực:G = |k |G = f f Với = O1O2 – f1 – f2 Tiết 66 KÍNH THIÊN VĂN I Công dụng và cấu tạo kính thiên văn + Kính thiên văn là dụng cụ quang bổ trợ cho mắt, có tác dụng tạo ảnh có góc trông lớn các vật xa + Kính thiên văn gồm: Vật kính là thấu kính hội tụ có tiêu cự dài (và dm đến vài m) Thị kính là thấu kính hội tụ có tiêu cự ngắn (vài cm) Vật kính và thị kính đặt đồng trục, khoảng cách chúng thay đổi II Sự tạo ảnh kính thiên văn Hướng trục kính thiên văn đến vật AB xa cần quan sát để thu ảnh thật A 1B1 trên tiêu diện ảnh vật kính Sau đó thay đổi khoảng cách vật kính và thị kính để ảnh cuối cùng A 2B2 qua thị kính là ảnh ảo, nằm giới hạn nhìn rỏ mắt và góc trông ảnh phải lớn suất phân li mắt Mắt đặt sau thị kính để quan sát ảnh ảo này Để có thể quan sát thời gian dài mà không bị mỏi mắt, ta phải đưa ảnh cuối cùng vô cực: ngắm chừng vô cực III Số bội giác kính thiên văn Khi ngắm chừng vô cực: A1 B1 A1 B1 Ta có: tan = f1 ; tan = f f tan f2 Do dó: G = tan Số bội giác kính thiên văn điều kiện này không phụ thuộc vị trí đặt mắt sau thị kính (28)