Đang tải... (xem toàn văn)
m là tổng khối lượng hạt nhân tham gia phản ứng PHÓNG XẠ -Tia β+ là chùm hạt pozitron, tốc độ gần 1/ Hiện tượng phóng xạ: Quá trình hạt nhân không bằng tốc độ ánh sáng, đâm xuyên mạnh hơ[r]
(1)TÓM TẮT KIẾN THỨC VẬT LÝ 12 CB CHƯƠNG I: DAO ĐỘNG CƠ DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA – CÁC ĐỊNH NGHĨA Dao động: chuyển động có giới hạn không Dao động tuần hoàn: trạng thái dao động (tọa độ, gian, lặp lặp lại xung quanh vị trí cân vận tốc, gia tốc ) lặp lại sau khoảng (VTCB = vị trí có hợp lực tác dụng lên vật thời gian 0) Chu kì: thời gian ngắn mà trạng thái chuyển động chất điểm (hay vật) lặp lại cũ (hay thời gian mà chất điểm hay vật thực Tần số: số dao động toàn phần (hay số chu kì) mà chất điểm hay vật thực 2π dao động toàn phần): T (s)= , đơn vị thời gian (giây): f (Hz)=1/T ω => = 2/T = 2f t T = n ( n : số dao động ) Dao động điều hòa: Dao động tuần hoàn hình sin (hay cosin), có li độ: x= A cos (ωt +ϕ)(m) Trong đó A, , là đại lượng không thay đổi Lưu ý: li độ có thể viết dạng: x= A sin(ωt+ϕ)(m) CÁC THUỘC TÍNH CỦA MỘT DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA Đoạn thẳng có giới hạn hai vị trí Khoảng cách đại số từ vị trí cân Quỹ đạo Li độ biên đến vị trí xét Gốc tọa độ O: vị trí cân Khoảng cách đại số từ gốc tọa độ đến vị Tọa độ Trục tọa độ: đoạn thẳng bị giới hạn trí xét: Hệ quy hai vị trí biên, với O là trung điểm và x= A cos (ωt +ϕ)(m) chiếu chiều dương Khi chọn gốc tọa độ O vị trí cân Gốc thời gian: t0 = là thời điểm bắt thì x vừa là li độ vừa là tọa độ đầu xét v (t ) x '(t ) A sin(t ) a( t)=v ' (t)=x \( t \) \} \{\} # size 12\{a= - ω rS v (t ) A cos(t / 2)(m / s ) Vận tốc Độ lớn vận tốc gọi là tốc độ; giá Gia tốc trị vận tốc là số đo đại số vận Luôn hướng vị trí cân và tỉ lệ tốc với li độ Có chiều luôn hướng vị trí cân a= (còn gọi là lực kéo về) và có độ Đặc trưng ¿ Hợp lực lớn tỉ lệ với li độ: cuả DĐĐH x \( t \) = - ω rSup \{ size 8\{2\} \} x\} \{ ¿ F hl (N)=−mω x Gồm đàn hồi hay 1 trọng lực Thế W đ = mv 2= mω2 A sin2 (ωt+ ϕ)(J ) Động năng 2 W t = mω2 A cos (ωt +ϕ)(J ) W =W t +W đ = mω2 A2 (J ) (không đổi) ( m : kg ; A : m ) Cơ không đổi nghĩa là bảo toàn Có hai tình huống: Cơ - Không có lực cản môi trường hay lực ma sát (hệ dao động tự do) - Có lực cản môi trường hay lực ma sát bổ sung đặn, tuần hoàn và bù đủ số lượng bị hao hụt (hệ dao động trì) Quan hệ A, v, x, a: Trang (2) v /ω ¿2 v /ω ¿ hay a /ω ¿ 2+ ¿ 2 A =x +¿ A2=¿ Trang (3) /// QUY LUẬT BIẾN ĐỔI TRONG DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA P2 P1 O Đại lượng Li độ: x Tại VTCB: O xmin = Tại VT biên: P1, P2 xmax = ± A Vận tốc: v vmax = ± A vmin = Gia tốc: a amin = amax = ± 2 A Thế năng: Wt Động năng: Wđ Cơ năng: W Wt(min) = Wđ(max) = W Giá trị không đổi Wt(max) = W Wđ(min) = Giá trị không đổi Từ O P1 x>0 v > (do chiều CĐ cùng chiều +) a < (do hướng VTCB) Tăng Giảm Giá trị không đổi /// X Từ O P2 x<0 v < (do chiều CĐ ngược chiều +) a > (do hướng VTCB) Giảm Tăng Giá trị không đổi QUAN HỆ GIỮA DAO ĐỘNG ĐIỂU HÒA VÀ CHUYỂN ĐỘNG TRÒN ĐỀU DĐĐH xem là hình chiếu chuyển động tròn chất điểm (chuyển động quay quanh gốc O vectơ) trên đường kính quỹ đạo tròn tâm O, bán kính r = A CĐ TRÒN ĐỀU D.Đ ĐIỀU HÒA Bán kính quỹ đạo hay độ dài A (m) Biên độ vectơ quay ⃗ OM α =ωt +ϕ Góc quay thời gian t Pha dao động sau thời gian t (rad) (rad/s) Tốc độ góc hay tốc độ quay Tần số góc T = 2/ (s) Chu kì quay: T = 2π r / v Chu kì dao động:T = 1/f (v: tốc độ dài) (rad) Góc quay ban đầu lúc t0 = Pha ban đầu lúc t0 = CON LẮC LÒ XO CON LẮC ĐƠN Định Vật nặng khối lượng m, kích thước Định Vật nặng khối lượng m, kích thước nhỏ nghĩa nhỏ chất điểm, gắn vào đầu nghĩa chất điểm, treo đầu sợi dây mảnh, lò xo có độ cứng k không co dãn, dài l Li độ Li độ Li độ cong: s=S cos (ωt +ϕ)( m) ; x= A cos (ωt +ϕ)(m) s = l ( : rad ) cos(t )(rad ) Li độ góc : Điều - Biên độ không vượt quá giới hạn kiện đàn hồi lò xo DĐĐH - Không có ma sát hay lực cản Tần số góc Chu kì Tần số Thế Động Cơ Lưu ý Điều - Biên độ nhỏ ứng với góc lệch kiện dây treo α ≤ 100 để sin α ≈ α (rad) DĐĐH - Không có ma sát hay lực cản Tần số k (N /m) g (m/ s ) l ω= ω= T =2 π ; ; ; góc m (kg) l (m) g Chu m k g kì ; f= T =2 π f= k 2π m π l Tần số 2 Thế W t = kx = kA cos (ωt +ϕ)( J ) W t =mgh=mgl (1− cos α ) ≈ mgl α (J ) 2 1 2 Động W đ = mv = kA sin ( ωt+ ϕ)(J ) W đ = mv (J ) 2 2 2 Cơ W Wtđ W mgl (1 cos ) mgl 02 / W =W t +W đ =kA /2=mω A /2 mvmax /2 Lò xo DĐ thẳng đứng: Lưu ý -Vận tốc lắc: v =√2 gl(cos α −cos α ) Δl T =2 π Lực căng dây: Fc =mg(3 cos α −2 cos α 0) g ( Δl là độ biến dạng lò xo √ √ Trang √ √ √ √ √ (4) hệ cân bằng) PHƯƠNG PHÁP THIẾT LẬP PHƯƠNG TRÌNH DAO ĐỘNG Dạng PT x= A cos (ωt +ϕ) Xác định Xác định A Từ T, f, hệ dao động,… Xác định Từ điều kiện ban đầu (x0, v0), chiều dài quỹ đạo,… t0 = khi: x0 = A : = x0 = - A: = x0 = và v0 > 0: = - / x0 = và v0 < 0: = / v0 > 0: < (với |ϕ|< π ) v0 < 0: > TỔNG HỢP DAO ĐỘNG ĐIỂU HÒA - PHƯƠNG PHÁP FRESNEL Một vật thực đồng thời DĐĐH Điều kiện cùng phương (cùng tần số): x = x1 + x2 A A12 A22 A1 A2 cos(2 1 ) Công thức Sử dụng phép cộng vectơ A sin ϕ 1+ A sin ϕ A1 cos ϕ 1+ A cos ϕ2 OM OM Vẽ các vectơ quay và biểu diễn x1 và x2 trên cùng giản đồ Thực phép cộng vectơ, tính A và | A1 − A2|≤ A ≤ A1 + A2 -2 DĐ cùng pha: A= A 1+ A Cần lưu ý -2 DĐ ngược pha: A=| A − A 2| tan ϕ= ϕ=ϕ A > A ; ϕ=ϕ A 2> A -Khi A1 = A2: = ½ (1 + 2) DAO ĐỘNG TẮT DẦN, DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC, CỘNG HƯỞNG DĐ TỰ DO Dao động mà chu kì hay tần số không Định nghĩa phụ thuộc các yếu tố bên ngoài hệ Nguyên nhân Do nội lực bên hệ Phụ thuộc vào đặc Chu kì (tần tính cấu tạo hệ và số) gọi là chu kì riêng (tần số riêng) Biên độ (năng lượng) Tính chất dao động Trang Không đổi Dao động điều hòa DĐ TẮT DẦN Dao động có biên độ giảm dần theo thời gian Do lực cản môi trường làm tiêu hao lượng Không có Giảm dần theo thời gian Dao động không tuần hoàn DĐ DUY TRÌ Dao động có biên độ không đổi nhờ lượng dự trữ bên hệ Do lượng dự trữ bên hệ bổ sung cho hệ cách đặn, tuần hoàn nên không đổi Bằng chu kì riêng (tần số riêng) Không đổi Dao động tuần hoàn trì lâu dài DĐ CƯỠNG BỨC Dao động tác dụng ngoại lực tuần hoàn Do ngoại lực tuần hoàn chi phối dao động Bằng chu kì (tần số) ngoại lực tuần hoàn Thay đổi phụ thuộc vào biên độ ngoại lực và độ chênh lệch tần số dao động cưỡng và tần số riêng Có thể có cộng hưởng (hiện tượng biên độ dao động tăng đến cực đại fcb = friêng) (5) CHƯƠNG II: SÓNG CƠ SÓNG CƠ VÀ SỰ TRUYỀN SÓNG CƠ SÓNG CƠ Sóng là dao động Phương Định nghĩa lan truyền theo thời gian và truyền sóng môi trường -Sóng ngang: Phương dao động P.trình DĐ vuông góc với phương truyền nguồn sóng (sóng trên mặt chất lỏng, sóng O (biết sóng trên dây đàn hồi, sóng trên trước) bề mặt vật rắn) PT sóng -Sóng dọc: Phương dao động M Phân loại trùng với phương truyền sóng (|OM|=x ) (sóng truyền vật rắn, lỏng, PT sóng khí) N (|ON|=x ) Sóng không truyền Môi chân không, truyền Điều kiện trường môi trường rắn, truyền cùng pha lỏng, khí sóng dao động Bằng chu kì và tần số dao động Chu kì, tần phần tử có sóng số sóng truyền qua Điều kiện Biên độ Bằng biên độ dao động ngược pha sóng phần tử có sóng truyền qua dao động -Phụ thuộc vào chất môi trường truyền: mật độ phân tử, Tốc độ tính đàn hồi và nhiệt độ Với Độ lệch pha truyền môi trường định tốc độ (hiệu số sóng truyền sóng xác định pha) -Công thức: v (m/s)=s/t Bước sóng (đại lượng đặc trưng cho sóng) -Quãng đường sóng truyền chu kì -Khoảng cách ngắn hai vị trí trên cùng phương truyền sóng, dao động cùng pha với -Công thức: λ( m)=vT=v / f =2 πv /ω -Tỉ lệ với bình phương biên độ sóng -Sóng thẳng: (trên dây) NL không đổi dọc theo phương truyền sóng Năng -Sóng phẳng: (trên bề mặt) NL lượng sóng giảm tỉ lệ với quãng đường truyền sóng -Sóng cầu: (không gian) NL giảm tỉ lệ với bình phương quãng đường truyền sóng Trang Lưu ý PHƯƠNG TRÌNH SÓNG N O M v uO =A cos(ωt+ ϕ)= A cos (2 π /T +ϕ) u M = A cos (2 πt /T +ϕ − πx / λ) u N = A cos (2 πt /T +ϕ+2 πx2 / λ) -Những vị trí dao động cùng pha (trên cùng phương truyền sóng) hiệu đường từ nguồn sóng đến chúng: d d d1 k (k Z ) -Những vị trí dao động ngược pha (trên cùng phương truyền sóng) hiệu khoảng cách từ chúng đến nguồn sóng: d d d1 (2k 1) / (k Z ) ĐLP hai vị trí trên cùng phương truyền sóng: Δϕ=2 πd / λ với d d d1 -Sóng trên mặt chất lỏng (như nước): +Điểm nhô lên cao gọi là đỉnh sóng +Điểm hạ xuống thấp gọi là hõm sóng +Đỉnh hay hõm sóng di chuyển với tốc độ v dọc theo phương truyền sóng +Thời gian n lần nhô lên cao (n-1) chu kì sóng +Khoảng cách đỉnh (hoặc hõm) sóng cạnh bước sóng λ -Sóng phản xạ: sóng đến gặp vật cản (giới hạn môi trường truyền sóng) thì luôn phản xạ lại +Tại vật cản cố định: sóng phản xạ luôn ngược pha với sóng tới +Tại vật cản tự do: sóng phản xạ luôn cùng pha với sóng tới (6) Trang (7) GIAO THOA SÓNG- SÓNG DỪNG Hiện tượng Điều kiện Định nghĩa Lý thuyết GIAO THOA SÓNG Sóng có các vị trí dao động với biên độ cực đại và đứng yên (biên độ cực tiểu) cố định không gian Có hai hay nhiều sóng kết hợp gặp Giao thoa sóng là tổng hợp các sóng kết hợp tạo thành vị trí cố định có biên độ tăng cường giảm bớt Phương trình sóng điểm có giao thoa hai sóng kết hợp cùng pha: π u M =2 A cos( πd / λ) cos πt − (d +d 2) λ Trong đó: d d d1 là hiệu đường truyền [ ] sóng từ hai nguồn đến điểm xét Điều kiện Hiệu khoảng cách từ nguồn sóng kết để vị trí là hợp đến vị trí đó số nguyên lần cực đại bước sóng: d d d1 k (k Z) giao thoa Điều kiện để vị trí là cực tiểu giao thoa Hiệu khoảng cách từ nguồn sóng kết hợp đến vị trí đó số nguyên lẻ lần nửa bước sóng: d d d1 (k / 2) (k Z) SÓNG DỪNG Sóng có các vị trí bụng (biên Hiện tượng độ dao động cực đại) và vị trí nút (đứng yên) cố định Đặc điểm chung: Khoảng cách nút (hoặc bụng) sóng cạnh ½ λ Hai đầu cố định: (2 nút sóng): l k / 2; k N* Với k là số bụng sóng, k + là số nút sóng Một đầu cố định (nút) đầu Sóng dừng tự (bụng): trên dây hay l (k 1/ 2) / 2; k N cột khí có chiều dài l Với k là số bụng sóng không tính đầu tự = số bụng nguyên => số bụng sóng = số nút sóng = k +1 Hai đầu tự (cột khí): (2 bụng sóng): l k / 2; k N* Với k là số nút sóng, k + là số bụng sóng Giao thoa các sóng tới và Nguyên nhân sóng phản xạ trên cùng vật hay môi trường đàn hồi Sóng tới và sóng phản xạ luôn cùng tần số và với điều kiện thích hợp môi trường (tốc Giải thích độ v và chiều dài l) thì sóng nguyên nhân này có thể cùng pha ngược pha nên trở thành sóng kết hợp và đó có tượng giao thoa SÓNG ÂM Định nghĩa Nguồn âm Phân loại Môi trường truyền âm Tốc độ truyền âm Trang Sóng âm là dao động lan truyền môi trường khí, lỏng, rắn (Sóng âm truyền chất khí, chất lỏng là sóng dọc) Vật phát dao động âm Âm thanh: âm nghe được, có Hạ âm: không nghe được, Siêu âm: không nghe f từ 16 20000 Hz có f < 16 Hz được, có f > 20.000 Hz - Âm không truyền chân không - Âm truyền qua chất khí, lỏng, rắn; truyền kém qua vật liệu xốp (chất cách âm) - Phụ thuộc vào chất môi trường truyền âm (mật độ phân tử, tính đàn hồi, nhiệt độ) Đối với môi trường định, tốc độ truyền âm có giá trị xác định - Tốc độ truyền âm giảm dần từ môi trường rắn lỏng khí (vr > vl > vk ) (8) ĐẶC TRƯNG VẬT LÝ (khách quan) - Nhạc âm: tần số xác định - Tạp âm: không có tần số xác định Tần số âm Cường độ âm và mức cường độ âm ĐẶC TRƯNG SINH LÝ (cảm thụ chủ quan) Gắn liền với tần số âm Độ cao Âm bổng có tần số cao âm trầm Cường độ âm I: lượng lượng truyền qua đơn vị diện tích đặt vuông góc với phương truyền âm và đơn vị thời gian P ng I có đơn vị là W/m2 I = π d2 Mức cường độ âm: L(B)=lg (I / I 0) hay L( dB)= 10lg( I/I0 ) -12 I0 = 10 (W/m ) là cường độ âm chuẩn (f0 = 1000 Hz); B=10 dB Khi ta có: I2 =n ⇒ ΔL=L2 − L1=lg n I1 Đồ thị dao Phổ âm: tập hợp âm (f0) và các họa âm động âm (2f0; 3f0; 4f0;…) Âm phát từ nhạc (nhạc âm) cụ khác có phổ âm khác Đồ thị dao động âm: tổng đồ thị tất các họa âm (phổ âm) Phép tính logarit lg1 = 0; lg10 = 1; 1g 10n = n Độ to Gắn với mức cường độ âm Ngưỡng nghe tai người từ đến 130 dB Sắc thái âm Liên hệ mật thiết với đồ thị dao động âm, giúp ta Âm sắc phân biệt âm cùng tần số phát từ nhạc cụ khác Lg A.B = lgA + lg B Lg (A/B) = lg A – lg B HÀM LƯỢNG GIÁC CỦA CÁC GÓC ĐẶC BIỆT Sin a Cos a 0 30 /6 1/2 √ 3/2 45 /4 √ 2/2 √ 2/2 60 /3 √ 3/2 1/2 90 /2 120 2/3 √ 3/2 - 1/2 Tan a 0+ √ 3/3 √3 +∞ −√3 Góc a Độ rad 135 3/4 √ 2/2 − √ 2/2 -1 150 5/6 1/2 − √ 3/2 180 − √ 3/3 0- CÔNG THỨC BIẾN ĐỔI LƯỢNG GIÁC THƯỜNG DÙNG TRONG VẬT LÝ 12 sin ωt=sin (ωt +2 kπ )=−sin (ωt + π) sin ωt=cos (ωt −0,5 π ) cos ωt =cos(ωt+ 2kπ )=−cos (ωt + π) cos ωt =sin(ωt +0,5 π ) tan ωt =tan(ωt+ kπ ) cos a=cos (− a) 1 2 cos a= (1+cos a); sin a= (1− cos a) −sin ωt =cos(ωt+ 0,5 π ) 2 a− b a+ b cos a cos b= [ cos( a+b)+cos (a − b)] cos a+ cos b=2 cos cos 2 Trang -1 (9) ĐỔI ĐƠN VỊ ƯỚC SỐ CỦA ĐƠN VỊ … 1p….(pico….) 10-12… 1n…(nano…) 10-9… 1…(micro…) 10-6… 1m…(mili…) 10-3… 1c…(centi…) 10-2… 1d…(deci…) 10-1… 1G…(giga…) 109… 1T…(tira…) 1012… BỘI SỐ CỦA ĐƠN VỊ … 1da…(deca…) 10… 1h…(hecto…) 102… 1k…(kilo…) 103… 1M…(mega…) 106… DẠNG ĐỔ THỊ CỦA HÀM SỐ COSIN (thường gặp) VÂN GIAO THOA TRÊN MẶT CHẤT LỎNG + Trường hợp giao thoa sóng trên mặt chất lỏng, khoảng cách hai cực đại giao thoa (hay hai cực tiểu giao thoa cạnh trên đoạn thẳng nối nguồn sóng S1 và S2 ½λ + Số vị trí cực đại giao thoa và cực tiểu giao thoa trên đoạn nối nguồn sóng (l=S1 S 2) ( S1 ; S cùng pha ) l l k ; (k Z ) Số cực đại : l l k ;( k Z ) Số cực tiểu : CHƯƠNG III : ĐIỆN XOAY CHIỀU Từ thông qua cuộn dây : = NBScos(t + ) NGUYÊN TẮC TẠO DÒNG ĐIỆN Suất điện động cảm ứng : e = -’=NBSsin(t + ) XOAY CHIỀU dòng điện xoay chiều : i=I cos (ωt +ϕ i) I E U CÁC GIÁ TRỊ HIỆU DỤNG VÀ I = (A) ; E= (V) ; U= (V) CỰC ĐẠI √2 √2 √2 CÁC MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU I Mạch điện có R : R CƠ BẢN Cho u = U0cos(t + u) i = I0cos(t + u) U Với : I 0= R Điện áp tức thời đầu R cùng pha với CĐDĐ : = u - i = Trang (10) II Mạch điện có C :(nếu mắc vào đầu C mạch chiều thì dòng điện không qua) Cho u = U0cost π i=I cos (ωt + ) ¿ ZC = ωC Với : I = U 0 ZC ¿{ ¿ π Điện áp tức thời đầu C chậm pha so với CĐDĐ : = u - i = - /2 III Mạch điện có L :(nếu mắc vào mạch chiều thì L không có tác dụng cản trở dòng điện bằng cảm kháng mà dây dẫn) Cho u = U0cost π i=I cos (ωt − ) Với : ¿ Z L=ωL U I 0= ZL ¿{ ¿ Điện áp tức thời đầu L sớm pha π so với CĐDĐ: = u - i = /2 SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỆN R-L-C CƯỜNG ĐỘ DÒNG ĐIỆN ĐIỆN ÁP ĐỊNH LUẬT OHM TỔNG TRỞ ĐỘ LỆCH PHA GIỮA ĐIỆN ÁP VÀ CƯỜNG ĐỘ DÒNG ĐIỆN CỘNG HƯỞNG ĐIỆN Trang 10 i=I √ cos ωt ( A) u=U √ cos(ωt+ ϕ)(V ) U L −U C ¿2 U AB I= ; U 2R +¿ Z AB U AB =√ ¿ Z L − Z C ¿2 R 2+¿ Z AB =√ ¿ U −U C Z L − Z C ϕ=ϕ u − ϕ i ⇒ tan ϕ= L = UR R π π − ≤ ϕ≤ 2 Điều kiện: Mạch có đủ RLC, đó R cho trước không đổi và điện áp hai đầu đoạn mạch ổn định không đổi thỉ mạch có cộng hưởng : ZL = ZC hay φ = Hệ quả: Z = R; LCω2 = 1; Imax = U/R; Pmax = U2 / R (11) U 2R P=UI cos ϕ=RI = ; hệ số công suất : R U R cos ϕ= R = U AB Z AB CÔNG SUẤT ĐIỆN TIÊU THỤ Lưu ý: - Mạch có ZL > ZC : φ > 0; mạch có tính cảm kháng - Mạch có Z C > ZL : φ > 0; mạch có tính dung kháng - Mạch có ZL ZC thay đổi ( có thể là L, C ω thay đổi được) thì P max ZL = ZC; φ = và cosö = - Mạch có L và C không đổi; có tần số ω thì ZL > ZC Để ZL = ZC (cộng hưởng điện) thì ω < ω1 nghĩa là phải giảm tần số - Mạch có L và C không đổi; có tần số ω thì ZL < ZC Để ZL = ZC (cộng hưởng điện) thì ω > ω1 nghĩa là phải tăng tần số CÁC MÁY SẢN XUẤT VÀ SỬ DỤNG ĐIỆN XOAY CHIỀU MÃY BIẾN ÁP -Hai cuộn dây có vòng dây khác quấn quanh lõi gồm các lá sắt mỏng pha NGUYÊN silic ghép sát TẮC CẤU (Cuộn nối với TẠO nguồn có N1 vòng gọi là cuộn sơ cấp Cuộn có N2 vòng gọi là cuộn thứ cấp) Trang 11 MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU MỘT PHA BA PHA - Phần cảm: nam châm điện p cặp cực, cực N và S bố trí xen kẻ trên mặt trụ tròn, tạo từ trường - Phần ứng: gồm 2p cuộn dây giống mắc nối tiếp cho các suất điện động cộng nhau, bố trí trên mặt trụ tròn có các trục xuyên tâm quay và đối xứng, nơi hình thành suất điện động cảm ứng hình sin Trong hai phần đó, phần đứng yên gọi là stato và phần còn lại quay quanh trục hình trụ tròn, gọi là rô-to - Phần cảm: nam châm điện cặp cực và là rô-to, tạo từ trường - Phần ứng: cuộn dây giống nhau, riêng biệt, bố trí trên mặt trụ tròn, có các trục đồng quy tâm quay và lệch 2π/3 (rad), là stato, nơi hình thành các suất điện động xoay chiều hình sin ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA - Stato: cuộn dây giống nhau, riêng biệt, bố trí trên mặt trụ tròn, có các trục đồng quy tâm quay và lệch 2π/3 (rad), có dòng điện xoay chiều pha, tạo từ trường quay - Rô-to: các khung nhôm bố trí đối xứng tạo thành trên mặt trụ tròn tạo có hình dạng lồng sóc (12) Cảm ứng điện từ {Từ thông qua - Cảm ứng điện từ cuộn dây làm {Tốc độ biến các cuộn dây xuất NGUYÊN thiên từ thông suất điện động TẮC điểm trên lõi hình sin và suất điện HOẠT sắt hay qua động phần ứng ĐỘNG vòng dây có 2p cuộn dây: nhau: Φ0 = BS e = E0 sin ωt (V) (Wb) } E0 = 2pNBSω (V) Cuộn thứ cấp không tải: U1 N1 U N2 CÔNG THỨC (Máy biến áp lý tưởng) Cuộn thứ cấp có tải: U I2 N1 = = U I1 N2 P1 P2 ỨN G DỤNG - Cảm ứng điện từ {Từ thông qua cuộn dây làm cuộn dây xuất suất điện động hình sin và vì các cuộn dây đặt lệch 2π/3 (rad) nên có suất điện động cùng biên độ, cùng tần số và lệch pha 2π/3 (rad) } e1 = E0 cos ωt e2 = E0 cos(ωt 2π/3) e = E cos(ωt + Tần số dòng điện: 2π/3) f = np Mắc hình sao: dây f (Hz): Tần số dòng điện trung hòa và dây n : số vòng quay pha rô- to giây U dây =U pha √ P: số cặp cực Khi tải đối xứng ith phần cảm = - Mắc tam giác: dây pha Tải phải đối xứng - Gỉam hao phí điện truyền tải xa: Pphát Php=r U phát - Truyển tải điện năng: tăng áp nơi phát và giảm áp nơi tiêu thụ - Biến áp hàn điện Tạo dòng điện pha Tạo dòng điện pha - Từ trường quay - Cảm ứng điện từ Tần số quay rô- to luôn nhỏ tần số góc dòng điện pha (hay ωrô-to < ωdòng điện ) - Quay các máy công cụ - Quạt máy pha là động điện dùng điện xoay chiều pha đó dòng điện xoay chiều pha biền đổi thành pha vuông góc CHƯƠNG IV : DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ MẠCH DAO ĐỘNG I Mạch dao động : Cuộn cảm có độ tự cảm L mắc nối tiếp với tụ điện C thành mạch điện kín II Dao động điện từ tự mạch dao động : Biến thiên điện tích và dòng điện : q Q0 cos(t ) (C ) i Q0 cos(t Trang 12 C + q - C ) ( A) I cos(t ); I Q0 CU0 U 2 L L ω= Với LC √ (13) *Dòng điện qua L biến thiên điều hòa sớm pha điện tích trên tụ điện C góc π 2 Chu kỳ và tần số riêng mạch dao động : T =2 π √ LC và f = π √ LC + Máy phát máy thu sóng điện từ sử dụng mạch dao động LC thì tần số sóng điện từ phát thu tần số riêng mạch c λ=c T = =2 π c √ LC + Bước sóng sóng điện từ thu f III Năng lượng điện từ : Tổng lượng điện trường trên tụ điện và lượng tử trường trên cuộn cảm gọi là lượng điện từ W =W đ + W t =¿ số + Năng lượng điện từ trường * Lưu ý: + Năng lượng điện từ trường không đổi + Năng lượng điện trường và lượng từ trường biến thiên tuần hoàn theo thời gian với chu kỳ T/2, tần số 2f T + Cứ sau thời gian lượng điện lại lượng từ + Hệ thức liên hệ I 0=U C =ωQ0 L + Công suất cần cung cấp để mạch không bi tắt dần công suất tỏa nhiệt: 2C 2U 02 U 02 RC P I R R 2L ĐIỆN TỪ TRƯỜNG I Mối quan hệ điện trường và từ trường : - Nếu nơi có từ trường biến thiên theo thời gian thì nơi đó xuất điện trường xoáy -Nếu nơi có điện trường biến thiên theo thời gian thì nơi đó xuất từ trường xoáy -Dòng điện dịch: Điện trường biến thiên theo thời gian làm xuất từ trường xoáy Điện trường này tương đương dòng điện gọi là dòng điện dịch II Điện từ trường : Điện trường biến thiên và từ trường biến thiên liên quan mật thiết với và là hai thành phần trường thống gọi là điện từ trường Trong điện từ trường : + E,B biến thiên điều hoà cùng tần số và cùng pha + ⃗ E,⃗ B vuông góc √ Trang 13 (14) Sự tương tự dao động điện và dao động Đại lượng x Đại lượng điện q Dao động x” + 2x = v i m L x = Acos(t + ) q = q0cos(t + ) k 1/C v = x’ = -Asin(t + ) i = q’ = -q0sin(t + ) F u v A2 x ( ) i q02 q ( ) µ R W=Wđ + Wt W=Wđ + Wt k m Dao động điện q” + 2q = LC SÓNG ĐIỆN TỪ I Sóng điện từ : Định nghĩa : Sóng điện từ là điện từ trường lan truyền không gian Đặc điểm sóng điện từ : - Sóng điện từ lan truyền chân không Tốc độ c = 3.108 m/s - Sóng điện từ là sóng ngang - Dao động điện trường và từ trường điểm luôn đồng pha - Sóng điện từ phản xạ và khúc xạ ánh sáng - Sóng điện từ mang lượng - Sóng điện từ bước sóng từ vài m đến vài km dùng thông tin vô tuyến gọi là sóng vô tuyến II Sự truyền sóng vô tuyến khí : Các phân tử không khí hấp thụ mạnh sóng dài, sóng trung, sóng cực ngắn nhiên cố số vùng sóng ngắn ít bị hấp thụ Sóng ngắn phản xạ tốt trên tầng điện li Thang sóng điện từ Tên sóng Sóng dài Bước sóng > 3000m Đặc tính Bị tầng điện li phản xạ, dùng thông tin truyền truyền hình trên mặt đất, thông tin nước Sóng trung 200m – Bị tầng điện li phản xạ, dùng thông tin truyền 3000m truyền hình trên mặt đất Sóng ngắn 50m – 200m Bị tầng điện li phản xạ, dùng thông tin truyền truyền hình trên mặt đất Sóng ngắn 10m – 50m Bị tầng điện li phản xạ, dùng thông tin truyền truyền hình trên mặt đất Sóng cực 0,01m – 10m Không bị phản xạ tầng điện li, truyền thông qua vệ ngắn tinh NGUYÊN TẮC THÔNG TIN LIÊN LẠC BẰNG SÓNG VÔ TUYẾN I Nguyên tắc chung : Phải dùng sóng điện từ cao tần để tải thông tin gọi là sóng mang Phải biến điệu các sóng mang : “Trộn” dao động âm tần với sóng mang Ở nơi thu phải tách dao động âm tần khỏi sóng mang Khuếch đại tín hiệu thu II Sơ đồ khối máy phát : Micrô, mạch phát sóng cao tần, mạch biến điệu, mạch khuếch đại và ăng ten III Sơ đồ khối máy thu : Anten, mạch khuếch đại dao động điện từ cao tần, mạch tách sóng, mạch khuếch đại dao động điện từ âm tần và loa Trang 14 (15) Thang sóng điện từ : Sóng vô tuyến, tia hồng ngoại, ánh sáng nhìn thấy, tia tử ngoại, tia X và tia gamma có cùng chất là sóng điện từ, khác tần số (hay) bước sóng ( thứ tự giảm dân ) Trang 15 (16) CHƯƠNG VI: LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG -THUYẾT LƯỢNG TỬ NÁNG LƯỢNG (Planck: năm 1900) Lượng lượng mà lần nguyên tử hay phân tử hấp thụ hay phát xạ có giá trị hoàn toàn xác định và hf ε =hf -34 + h = 6,625.10 (J.s): số Planck + f (Hz) là tần số sóng ánh sáng bị hấp thụ hay phát xạ + ε (J) là lượng tử lượng THUYẾT LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG ( Einstein: năm 1905) 1.Ánh sáng tạo thành các hạt phôton 2.Mỗi ánh sáng đơn sắc có tần số định nên các phôton giống nhau, có lượng: ε =hf 3.Trong chân không các phôton bay dọc theo tia sáng với tốc độ c ≈ 3.108 (m/s) 4.Mỗi lần nguyên tử hay phân tử phát xạ hay hấp thụ ánh sáng thì chúng phát hấp thụ phôton Lưu ý: -Phôton tồn trạng thái chuyển động Phôton là lượng tử lượng ; không có khối lượng nghỉ -Ánh sáng vừa có chất sóng điện từ vừa có tính hạt phôton Khả giao thoa thể tính sóng, khả đâm xuyên,… thể tính hạt Bước sóng càng lớn (tần số càng nhỏ) tính sóng càng rõ và ngược lại QUANG ĐIỆN TRONG Hiện tượng điện trở bán dẫn giảm bán dẫn chiếu sáng thích hợp Điều kiện: λ(ánhsáng) ≤ λ 0(bándan) (ĐLQĐ) Giải thích: Mạng tinh thể bán dẫn hấp thụ và chuyển hóa lượng phôton thành công thoát làm đứt liên kết giải phóng electron tải và đồng thời hình thành lỗ trống mang điện dương Electron và lỗ trống chuyển động tự mạng tinh thể và cùng tham gia vào quá trình dẫn điện QUANG ĐIỆN NGOÀI Hiện tượng electron bề mặt kim loại thoát khỏi kim loại chiếu sáng thích hợp Điều kiện: λ(ánhsáng) ≤ λ 0(kimloai ) (ĐLQĐ) Giải thích: Electron tải điện hấp thụ và chuyển hóa lượng phôton thành công thoát electron (thắng lực liên kết mạng tinh thể kim loại thoát ngoài) và động ban đầu lớn cần thiết để tách hẵn bề mặt kim loại (thắng lực điện) MẪU NGUYÊN TỬ BOHR 1.Tiên đề các trạng thái dừng: Nguyên tử tồn trạng thái có lượng xác định và gọi là trạng thái dừng Ở trạng thái dừng, nguyên tử không phát lượng; các electron chuyển động quanh hạt nhân trên quỹ đạo có bán kính hoàn toàn xác định gọi là quỹ đạo dừng Nguyên tử H: bán kính quỹ đạo dừng : r = n2 r0 (r0= 5,3.10-11 m) 2.Tiên đề xạ và hấp thụ lượng nguyên tử: -Từ trạng thái dừng có En chuyển sang trạng thái dừng có lượng E m (nhỏ hơn) thì nguyên tử phát phôton: ε = En – Em = hfmn -Từ trạng thái dừng có Em (nhỏ hơn) mà hấp thụ phôton có lượng đúng bằng: ε = En – Em = hfmn thì nguyên tử chuyển sang trạng thái dừng có lượng En (lớn hơn) 3.Giải thích quang phổ vạch nguyên tử Hidro: - Ở trạng thái bản, electron Hidro chuyển động trên quỹ đạo K (n =1) -Sau kích thích, e nguyên tử Hidro từ các quỹ đạo có lượng lớn E K L, M, N, O, P có khả chuyển quỹ đạo có lượng có bán kính nhỏ (năng lượng nhỏ hơn) đồng thời phát phôton: ε = Ecao – Ethấp = hf = hc / λ Mỗi phôton ứng với sóng ánh sáng đơn sắc hay vạch quang phổ -Chùm ánh sáng trắng truyền xuyên qua khí H thì phôton nào ánh sáng trắng phù hợp với khả hấp thụ H bị hấp thụ và đồng thời tạo thành vạch tối trên dãi quang phổ liên tục QUANG - PHÁT QUANG LASER Hiện tượng chất hấp thụ Laser là nguồn sáng có cường độ lớn phát xạ cảm ứng phôton (ánh sáng kích thích) Phát xạ cảm ứng: Một nguyên tử trạng thái kích thích phát phôton có bước sóng lớn sẵn sàng phát phôton có lượng ε = hf, bắt gặp phôton (ánh sáng huỳnh quang) có lượng ε’ = ε bay lướt qua nó thì nguyên tử này giải phóng Trang 16 (17) Huỳnh quang: chất khí, lỏng ngừng phát quang sau tắt ánh sáng kính thích Lân quang: chất rắn tiếp tục phát quang thời gian ngắn sau tắt ánh sáng kích thích Đặc điểm: ε as > ε hq ⇒ f as > f hq ⇒ λ as < λ hq phôton có lượng ε bay cùng phương với ε’ Hiện tượng này diễn theo cấp số nhân có công bội (lần đầu ε’ kích thích nguyên tử và giải phóng phôton ε tạo thành phôton; lần hai ε’ và ε kích thích nguyên tử và giải phóng phôton; lần ba phôton kích thích nguyên tử và giải phóng phôton;…theo cấp số n2) Đặc điểm LASER: a) Cường độ lớn (số phôton phát theo cấp số nhân) b) Đơn sắc cao (tất các phôton nên sóng ánh sáng có giá trị λ) c) Định hướng cao (song song tuyệt đối) d) Kết hợp cao (dễ dàng giao thoa) Ứng dụng: -Trong y học: Laser dùng làm dao mổ (vi phẩu thuật) -Trong thông tin liên lạc: Truyền tin cáp quang -Trong công nghiệp: Dùng khoan cắt chính xác -Trong trắc địa: Đo đạc, vẽ đồ,… -Trong công nghệ: Dùng đọc đĩa CD, VCD LƯU Ý: 1.Công thức EINSTEIN tượng quang điện: ε =A +W đ max Trong đó: ε = hf = hc / λ là lượng phôton chùm ánh sáng kích thích (J) A = hc / λ là công thoát electron kim loại chiếu sáng (J) eV = 1,6.10-19J W đ0 max = ½ mv20max là động ban đầu cực đại electron quang điện (J) h = 6,625.10 -34 (J.s) là số Planck c = 3.10 (m/s) λ là bước sóng chùm ánh sáng kích thích (m) λ0 là giới hạn quang điện kim loại (m) m = 9,1.10 -31 (kg) là khối lượng electron quang điện v0max là tốc độ ban đầu cực đại electron quang điện e = 1,6.10 -19 (C) là điện tích electron (điện tích nguyên tố) 2.Mô hình tạo thành quang phổ phát xạ Hidro: Trang 17 (18) CHƯƠNG VII: HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ TÍNH CHẤT VÀ CẤU TẠO HẠT NHÂN 1/.Cấu tạo hạt nhân: - Hạt nhân mang điện tích dương, cấu tạo các nuclon: A hạt - Có hai loại nuclon: +Proton: mang điện tích dương, qp = +1,6.10-19 (C), khối lượng mp = 1836 me, có Z hạt +Nơtron: không mang điện, khối lượng gần khối lượng proton, có (A – Z) hạt Kích thước: đường kính d ≈ 10-15 (m) - Kí hiệu: AZ X (A: số khối; Z: điện tích) Đơn vị khối lượng hạt nhân (u): + u = 1/12 khối lượng nguyên tử 126 C (1u = 1,66055.10-27 kg) + MeV/ c2 Khối lượng các hạt: Proton Nơtron Electron 1,00728u 1,00866u 0,0005486u Khối lượng hạt nhân: m = M – Z.me (M: khối lượng nguyên tử) Năng lượng nghỉ: E = m.c2 ( 1u = 931,5 MeV/ c2 ; 1u c2 = 931,5 MeV ; 1MeV= 1,6.10-13 J ) THUYẾT TƯƠNG ĐỐI m m0 1 v2 c2 ( m : khối lượng tương đối tinh ; m0: khối lượng nghỉ ) NĂNG LƯỢNG HẠT NHÂN Năng lượng liên kết hạt nhân : W LK =[Zm p +( A − Z )mn −m]c WLK ' WLK / A Năng lượng liên kết riêng: Hạt có W’lk càng lớn thì càng bền PHẢN ỨNG HẠT NHÂN: A + B C + D 1/.Các định luật bảo toàn: - ĐLBT điện tích (Z): ĐLBT số khối (A): - ĐLBT động lượng: ZA + ZB = ZC + ZD A A + AB = AC + AD p A pB pC pD - ĐLBT lượng: ( K A E A ) ( K B EB ) ( KC ED ) ( K D ED ) W (m -m )c truoc sau 2/.Năng lượng tỏa thu phản ứng hạt nhân: PƯHN tỏa lượng khi: mtrước > msau PƯHN thu lượng khi: mtrước < msau (m là tổng khối lượng hạt nhân tham gia phản ứng) PHÓNG XẠ -Tia β+ là chùm hạt pozitron, tốc độ gần 1/ Hiện tượng phóng xạ: Quá trình hạt nhân không tốc độ ánh sáng, đâm xuyên mạnh tia α, bền vững tự động phân rã tạo thành hạt nhân con, lệch cùng chiều điện trường các hạt và kèm theo sóng điện từ -HN vị trí lùi ô so với HN mẹ 2/ Các dạng phóng xạ: d) Phóng xạ γ: Sóng điện từ là chùm hạt photon có A A− 4 Phóng xạ α: lượng lớn, bước sóng ngắn, không lệch Z X → Z −2 Y + He a) điện trường Nguyên nhân các hạt nhân -Tia α là dòng hạt nhân 42 He , tốc độ cỡ sinh từ phóng xạ α, β có lượng lớn nên 2.107 (m/s), đâm xuyên yếu, lệch cùng chiều tự giải phóng photon quá trình trở trạng điện trường thái có lượng nhỏ Đâm xuyên mạnh -Hạt nhân vị trí lùi ô so với HN mẹ (hơn tia X), nguy hiểm và độc hại Trang 18 (19) A A ~ người b) Phóng xạ β : Z X → Z +1 Y + −1 e+ ν Định luật phóng xạ: N=N 2−t /T =N e− λt -Tia β- là chùm hạt electron, tốc độ gần 3/ − t /T − λt tốc độ ánh sáng, đâm xuyên mạnh tia α, λ=0 , 693/T m( g)=m =m e ; lệch ngược chiều điện trường 23 m(g)=NA / N A =NA /6 , 022 10 - HN vị trí tiến ô so với HN mẹ (m là khối lượng chất phóng xạ, N là số hạt nhân) c) Phóng xạ β+: AZ X → Z −A1 Y + 01 e+ ν ΔN =N − N Số hạt nhân đã phân rã sau t: Khối lượng chất đã phân rã sau t: Δm=m0 − m ĐỒNG VỊ PHÓNG XẠ NHÂN TẠO Ngoài đồng vị phóng xạ tự nhiên còn có các đồng vị phóng xạ nhân tạo tạo từ các phản ứng hạt nhân nhân tạo Đồng vị phóng xạ dùng làm nguyên tử đánh dấu để khảo sát tồn tại, phân bố, vận chuyển nguyên tố phóng xạ bên động thực vật Đồng vị 146 C có chu kì bán rã khoảng 5730 năm tồn bên thực vật và dùng để xác định tuổi cổ sinh vật PHÂN HẠCH 1/.Phản ứng phân hạch: U hay Pu có khả hấp thụ nơtron chuyển sang trạng thái kích thích U* hay Pu* không bền Từ trạng thái kích thích, U* hay Pu* tự tách thành hai mảnh và giải phóng k nơtron (k = 1, 2, 3) Dạng PT : n + X → X* → Y + Z + k.n 2/ Đặc điểm: a) Năng lượng phân hạch tỏa lớn Mỗi lần nguyên tử (một hạt nhân) U phân hạch tỏa cỡ 200 (MeV) b) Quá trình phân hạch là quá trình phản ứng dây chuyền nơtron sinh từ phản ứng trở thành tác nhân phản ứng sau Số lần phân hạch thứ n phát triển theo cấp số nhân kn +k < 1: hạn; PƯ tắt nhanh +k = 1: tới hạn; PƯ tự trì, lượng tỏa không đổi, kiểm soát +k > 1: vượt hạn; PƯ tự trì, lượng tỏa tăng trưởng nhanh, dội và không kiểm soát Điều kiện để k ≥1 : m ≥ mth 3/ Phản ứng có điều khiển: (k = 1) Trong nhà máy điện hạt nhân Để điều khiển phản ứng người ta dùng các điều khiển chứa B hay Cd để hấp thụ bớt 10 n Trang 19 NHIỆT HẠCH 1/ Phản ứng nhiệt hạch: Quá trình các hạt nhân nhẹ tổng hợp thành hạt nhân nặng 1 H + H → He+ n+17 , MeV 2/ Đặc điểm; a) Năng lượng nhiệt hạch: tỏa nhiều lượng phân hạch (năng lượng tỏa tổng hợp g He lớn gấp 20 lần lượng phân hạch g U và gấp 200 triệu lần lượng tỏa đốt g C) c) Cần nhiệt độ cao để phản ứng xảy 3/ Ưu điểm lượng nhiệt hạch so với lượng phân hạch: dồi dào, vô tận Sạch vì ít gây ô nhiễm cho môi trường (20)