Máy phát điện xoay chiều 1 pha : Nguyên tắc hoạt động máy phát điện xoay chiều: - Các máy phát điện xoay chiều kiểu cảm ứng hoạt động dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ: Khi cho khung[r]
(1)CHƯƠNG I: DAO ĐỘNG CƠ CHỦ ĐỀ 1: ĐẠI CƯƠNG DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA A TÓM TẮT LÍ THUYẾT Chu kì, tần số, tần số góc: ; (t là thời gian để vật thực n dao động) Dao động: a Dao động cơ: Chuyển động quanh vị trí cân b Dao động tuần hoàn: Sau khoảng thời gian gọi là chu kỳ, vật tr lại vị trí cũ theo hướng cũ c Dao động điều hòa: li độ vật là hàm cosin (hay sin) theo thời gian Phương trình dao động điều hòa (li độ): + xmax = A, |x|min = Phương trình vận tốc: + vật chuyển động theo chiều dương thì v > 0, theo chiều âm thì v < + Tốc độ cực đại |v|max = A vị trí cân (x = 0) + Tốc độ cực tiểu |v|min= vị trí biên (x= A ) Phương trình gia tốc: a = v’= - 2Acos(t + ) = - 2x + ⃗a có độ lớn tỉ lệ với li độ và luôn hướng vị trí cân + Vật VTCB: x = 0; + Vật biên: x = ± A; |v|min = 0|a|max = Aω2 Hợp lực tác dụng lên vật (lực hồi phục): + ⃗ F có độ lớn tỉ lệ với li độ và luôn hướng vị trí cân + Dao động đổi chiều hợp lực đạt giá trị cực đại + Lực kéo lắc lò xo không phụ thuộc vào khối lượng vật Các hệ thức độc lập: x v v + =1 A2 = x2 + a) a) đồ thị (v, x) là đường elip A Aω ω b) a = - ω2x b) đồ thị (a, x) là đoạn thẳng qua gốc tọa độ 2 a v + =1 A 2= a + v c) c) đồ thị (a, v) là đường elip Aω Aω ω ω d) F = -k.x d) đồ thị (F, x) là đoạn thẳng qua gốc tọa độ 2 2 F v F v + =1 A = + e) e) đồ thị (F, v) là đường elip kA Aω m ω ω Chú ý: * Với hai thời điểm t1, t2 vật có các cặp giá trị x1, v1 và x2, v2 thì ta có hệ thức tính A & T sau: ¿ 2 v2− v1 x 21 − x 22 ⟨ ω= 2 → T =2 π 2 2 2 2 2 x1− x2 v2 − v1 x1 v1 x2 v2 x1 − x2 v2 − v1 + = + = 2 → ¿ A Aω A Aω A A ω v x2 v − x v ⟨ A= x 21+ = 22 22 ω v2 − v1 ¿ ( )( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )( ) √ √ ( ) √ √ * Sự đổi chiều các đại lượng: Các vectơ ⃗a , ⃗ F đổi chiều qua VTCB Vectơ ⃗v đổi chiều qua vị trí biên * Khi từ vị trí cân O vị trí biên: Nếu ⃗a ⃗v chuyển động chậm dần Vận tốc giảm, ly độ tăng động giảm, tăng độ lớn gia tốc, lực kéo tăng * Khi từ vị trí biên vị trí cân O: Nếu ⃗a ⃗v chuyển động nhanh dần Vận tốc tăng, ly độ giảm động tăng, giảm độ lớn gia tốc, lực kéo giảm * dao động là loại chuyển động có gia tốc a biến thiên điều hòa (2) + Nếu 0: vật chuyển động theo chiều âm (về biên âm) + Nếu 0: vật chuyển động theo chiều dương (về biên dương) Các dạng dao động có phương trình đặc biệt: ¿ ¿ Biên độ A a x = a ± Acos(t + φ) với a = const Biên độ: ¿ Tọa độ VTCB: x =A { {Tọa độ vị trí biên x = A ¿ b) x = a ± Acos2(t + φ) với a = const DẠNG 9: Tổng hợp dao động Công thức tính biên độ và pha ban đầu dao động tổng hợp: A sin ϕ 1+ A sin ϕ 2 2 A = A 1+ A 2+ A1 A cos( ϕ2 −ϕ 1) ; tan ϕ= A1 cos ϕ 1+ A cos ϕ2 Ảnh hưởng độ lệch pha: (với 2 > 1) - Hai dao động cùng pha: Δφ = k.2π: A = A1 + A2 - Hai dao động ngược pha: Δφ = (2k+1)π: A = |A1 - A2| - Hai dao động vuông pha: Δφ = (2k+1) ; A= √ A12+ A 22 - Khi A1 = A2 A = 2A1cos ; + Khi Δφ = = 1200 A = A1 = A2 + Khi Δφ = = 600 A = A1 = A2 - Hai dao động có độ lệch pha Δφ = const: |A1 - A2| A A1 + A2 Khoảng cách hai dao động: d = x1 – x2 = A’cos(t + ’ ) Tìm dmax: 2 * Cách 1: Dùng công thức: d max= A 1+ A − A1 A2 cos( ϕ1 −ϕ 2) * Cách 2: Nhập máy: A1 1 - A2 2 hiển thị A’ ’ Ta có: dmax = A’ Điều kiện A1 để A2max: Nếu cho A2, thay đổi A1 để Amin: Các dạng toán khác ta vẽ giản đồ vectơ kết hợp định lý hàm s ố sin ho ặc hàm s ố cosin (xem ph ần ph ụ lục) DẠNG 3: Năng lượng dao động điều hoà CLLX Lưu ý: Khi tính lượng phải đổi khối lượng kg, vận tốc m/s, ly độ mét a Thế năng: b Động năng: c Cơ năng: Nhận xét: + Cơ bảo toàn và tỉ lệ với bình phương biên độ + Khi tính động vị trí có li độ x thì: + Dao động điều hoà có tần số góc là , tần số f, chu kỳ T thì Wđ và Wt biến thiên với tần số góc 2, tần số 2f, chu kỳ T/2 + Khoảng thời gian hai lần liên tiếp để Wđ = Wt là là T/4 + Thời gian từ lúc Wđ = Wđ max (Wt = Wt max) đến lúc Wđ = Wđ max /2 (Wt = Wt max /2) là T/8 CHỦ ĐỀ 4: CÁC LOẠI DAO ĐỘNG KHÁC Đại cương các dao động khác Dao động tự do, dao động Dao động cưỡng bức, cộng Dao động tắt dần trì hưởng - Dao động tự là dao - Là dao động có - Dao động cưỡng là dao động hệ xảy biên độ và động xảy tác dụng tác dụng nội lực lượng giảm dần ngoại lực biến thiên tuần hoàn Dao đ ộ ng trì là dao theo thời gian - Cộng hưởng là tượng A Khái niệm động tắt dần trì tăng đến Amax tần số fn f0 mà không làm thay đổi chu kỳ riêng hệ (3) Biên độ A Do tác dụng nội lực tuần hoàn Phụ thuộc điều kiện ban đầu Chu kì T Chỉ phụ thuộc đặc tính riêng hệ, không phụ thuộc các yếu tố bên ngoài Lực tác dụng Hiện tượng đặc biệt Ứng dụng Không có - Chế tạo đồng hồ lắc - Đo gia tốc trọng trường trái đất Do tác dụng lực Giảm dần theo thời Gian Không có chu kì tần số không tuần hoàn Sẽ không dao động ma sát quá lớn Chế tạo lò xo giảm xóc ôtô, xe máy Do tác dụng ngoại lực tuần hoàn Phụ thuộc biên độ ngoại lực và hiệu số ( fn f0 ) Bằng với chu kì ngoại lực tác dụng lên hệ Amax tần số fn f0 - Chế tạo khung xe, bệ máy phải có tần số khác xa tần số máy gắn vào nó - Chế tạo các loại nhạc cụ Phân biệt dao động cưỡng với dao động trì: Giống nhau: - Đều xảy tác dụng ngoại lực - Dao động cưỡng cộng hưởng có tần số tần số riêng vật Khác nhau: Dao động cưỡng Dao động trì - Ngoại lực là bất kỳ, độc lập với vật - Lực điều khiển chính dao động qua cấu nào đó - Do ngoại lực thực thường xuyên, bù đắp - Cung cấp lần lượng, sau đó hệ tự bù lượng từ từ chu kì đắp lượng cho vật dao động - Trong giai đoạn ổn định thì dao động cưỡng - Dao động với tần số đúng tần số dao có tần số tần số f ngoại lực động riêng f0 vật - Biên độ hệ phụ thuộc vào F0 và |f – f0| - Biên độ không thay đổi CHƯƠNG II: SÓNG CƠ CHỦ ĐỀ 1: ĐẠI CƯƠNG VỀ SÓNG CƠ Khái niệm sóng cơ, sóng ngang, sóng dọc a Sóng cơ: là dao động lan truyền môi trường vật chất không truyền chân không - Khi sóng lan truyền, các phân tử dao động chỗ, pha dao động và lượng sóng chuyển dời theo sóng - Quá trình truyền sóng là quá trình truyền lượng b Sóng dọc: phương dao động trùng với phương truyền sóng truyền chất khí, lỏng, rắn c Sóng ngang:phương dao động vuông góc với phương truyền sóng.truyền chất rắn và trên mặt chất lỏng Các đặc trưng sóng a Chu kì (tần số sóng): là đại lượng không thay đổi sóng truyền từ môi trường này sang môi trường khác b Tốc độ truyền sóng: là tốc độ lan truyền dao động môi trường; phụ thuộc b ản ch ất môi trường (VR > VL > VK) và nhiệt độ (nhiệt độ môi trường tăng thì tốc độ lan truyền càng nhanh) c Bước sóng: Với v(m/s); T(s); f(Hz) ( m) Quãng đường truyền sóng: - ĐN1: Bước sóng là khoảng cách hai điểm gần trên cùng phương truyền sóng dao động cùng pha - ĐN2: Bước sóng là quãng đường sóng lan truyền chu kì Chú ý: (4) + Khoảng cách hai sóng liên tiếp là ; Khoảng cách n sóng là (n – 1) b Độ lệch pha dao động điểm cách nguồn: Nếu hai điểm đó nằm trên phương truyền sóng và cách khoảng d thì: + Cùng pha: Δ = 2k d k (k = 1, 2, 3…) + Ngược pha: Δ = (2k + 1) d (k ) (k = 0, 1, 2…) CHỦ ĐỀ 2: SÓNG ÂM Sóng âm là sóng truyền các môi trường khí, lỏng, rắn (Âm không truyền chân không) không truyền qua các chất xốp bông, len, , chất đó gọi là chất cách âm - Nhạc âm là âm có tần số xác định, tạp âm là âm không có tần số xác định - Trong chất khí và chất lỏng, sóng âm là sóng dọc - Trong chất rắn, sóng âm gồm sóng ngang và sóng dọc Âm nghe có tần số từ 16Hz đến 20 000Hz mà tai người c ảm nhận đ ược Âm này g ọi là âm - Siêu âm: là sóng âm có tần số > 20 000Hz - Hạ âm: là sóng âm có tần số < 16Hz Nguồn âm là các vật dao động phát âm Dao động âm là dao động cưỡng có tần số tần số nguồn phát Tốc độ truyền âm: - Trong môi trường định, tốc độ truyền âm không đổi - Tốc tốc truyền âm phụ thuộc vào tính đàn hồi, mật độ và nhiệt độ môi trường - Tốc độ: vrắn > vlỏng > vkhí Khi sóng âm truyền từ không khí vào nước thì vận t ốc tăng b ước sóng tăng Chú ý: Thời gian truyền âm môi trường: với v kk và vmt là vận tốc truyền âm không khí và môi trường Các đặc trưng vật lý âm (tần số, cường độ (hoặc mức cường độ âm), lượng và đồ thị dao động âm) a Tần số âm: Khi âm truyền từ môi trường này sang môi trường khác thì tần số không đổi, tốc đô, bước sóng sóng âm thay đổi b Cường độ âm I(W/m2) : điểm là đại lượng đo lượng mà sóng âm t ải qua m ột đơn vị diện tích đặt điểm đó, vuông góc với phương truyền sóng đơn vị thời gian + W (J), P (W) là lượng, công suất phát âm nguồn; S (m 2) là diện tích miền truyền âm + Với sóng cầu thì S là diện tích mặt cầu Khi R tăng k lần thì I giảm k2 lần Đặc trưng sinh lí âm: (3 đặc trưng là độ cao, độ to và âm sắc) - Độ cao gắn liền với tần số âm (Độ cao âm tăng theo tần số âm) - Độ to là đặc trưng gắn liền với mức cường đô âm (Độ to tăng theo mức cường độ âm) - Âm sắc gắn liền với đồ thị dao động âm, giúp ta phân biệt các âm phát từ các nguồn âm, nhạc cụ khác Âm sắc phụ thuộc vào tần số và biên độ các hoạ âm - Ngưỡng nghe: là cường độ âm nhỏ mà tai người còn có thể nghe rỏ - Ngưỡng đau: là cường độ âm cực đại mà tai người còn có thể nghe có cảm giác đau nhức - Miền nghe được: là miền nằm ngưỡng nghe và ngưỡng đau CHỦ ĐỀ 3: GIAO THOA SÓNG Hiện tượng giao thoa sóng: tổng hợp hay nhiều sóng kết hợp không gian,chỗ biên độ sóng tăng cường (cực đại giao thoa) triệt tiêu (cực tiểu giao thoa) Hiện tượng giao thoa là tượng đặc trưng sóng Điều kiện giao thoa: Hai nguồn sóng phát hai sóng cùng tần số và có hiệu số pha không đ ổi theo thời gian gọi là hai nguồn kết hợp Lí thuyết giao thoa: Giao thoa hai sóng phát từ hai ngu ồn sóng k ết hợp S 1, S2 cách khoảng l + Hiện tượng giao thoa là tượng đặc trưng sóng, quá trình sóng có thể gây tượng giao thoa + Một tượng đặc trưng sóng là tượng nhiễu xạ Đó là tượng sóng gặp vật cản thì sóng lệch khỏi phương truyền thẳng và vòng phía sau vật cản (5) CHỦ ĐỀ 4: SÓNG DỪNG Phản xạ sóng: - Khi phản xạ trên vật cản cố định, sóng phản xạ cùng tần số, cùng bước sóng và luôn luôn ngược pha với sóng tới - Khi phản xạ trên vật cản tự do, sóng phản xạ cùng tần số, cùng bước sóng và luôn luôn cùng pha với sóng tới Hiện tượng tạo sóng dừng: Sóng tới và sóng phản xạ truyền theo cùng phương, giao thoa với nhau, và tạo hệ sóng dừng số điểm đứng yên gọi là nút, điểm dao động với biên độ cực đại gọi là bụng sóng Đặc điểm sóng dừng: - Đầu cố định đầu dao động nhỏ là nút sóng Đầu tự là bụng sóng - Khoảng cách hai điểm nút hai điểm bụng gần là - Khoảng cách điểm bụng và điểm nút gần là: - Nếu sóng tới và sóng phản xạ có biên độ A thì biên đ ộ dao đ ộng t ại điểm b ụng là 2A, b ề r ộng c bụng sóng là 4A - Khoảng thời gian hai lần sợi dây căng ngang (các phần tử qua VTCB) là T/2 - Vị trí các điểm dao động cùng pha, ngược pha: + Các điểm đối xứng qua bụng thì cùng pha (đối xứng với qua đường thẳng qua bụng sóng và vuông góc với phương truyền sóng) Các ểm đ ối x ứng v ới qua m ột nút thì dao động ngược pha + Các điểm thuộc cùng bó sóng (khoảng hai nút liên tiếp) thì dao động cùng pha vì đó phương trình biên độ không đổi dấu Các điểm nằm hai phía nút thì dao động ngược pha vì đó phương trình biên độ đổi dấu qua nút Các điểm trên sợi dây đàn hồi có sóng dừng ổn định có thể cùng ngược pha Điều kiện để có sóng dừng: a) Trường hợp hai đầu dây cố định (nút): = k (k N* ) ; * số bó sóng = số bụng sóng = k * số nút sóng = k + ¿ λmax =2 l v v → f k =k → f min= → f k =k f ⇒ f =f k +1 − f k 2l 2l ¿{ ¿ v Trường hợp tần số dây đàn phát (hai đầu cố định): f k =k 2l Ứng với: v k = âm phát âm có tần số f1 = f k = 2l k = 2,3,4… có các hoạ âm bậc (tần số 2f1), bậc (tần số 3f1)… Vậy: Tần số trên dây đầu cố định tỉ lệ với các số nguyên liên tiếp: 1, 2, 3, b) Trường hợp đầu là nút, đầu là bụng: = (2k +1) (k N) ; * số bó sóng = k * số bụng sóng = số nút sóng = k + ¿ λ max =4 l v f −f v → f k =( 2k +1) f min= → f k =(2 k +1) f ⇒f min= k+1 k 4l 4l ¿{ ¿ Trường hợp tần số ống sáo phát (một đầu kín, đầu hở) (6) f k =(2k + 1) v 4l Ứng với k = âm phát âm có tần số f1 = k = 1,2,3… có các hoạ âm bậc (tần số 3f1), bậc (tần số 5f1)… Vậy: Tần số trên dây đầu cố định tỉ lệ với các số nguyên lẻ liên tiếp: 1, 3, 5, Biên độ điểm sóng dừng * Với x là khoảng cách từ M đến đầu nút sóng thì biên độ: * Với x là khoảng cách từ M đến đầu bụng sóng thì biên độ: Các điểm có cùng biên độ (không kể điểm bụng và điểm nút) cách khoảng λ/4 CHƯƠNG III: DAO ĐỘNG VÀ SÓNG ĐIỆN TỪ CHỦ ĐỀ 1: MẠCH DAO ĐỘNG Mạch dao động: Cuộn cảm có độ tự cảm L mắc nối tiếp với tụ điện C thành mạch điện kín (R = 0) A - Dao động điện từ tự do: là biến thiên điều hoà theo thời gian điện tích q tụ điện và cường độ dòng điện i (ho ặc c ường đ ộ ện trường ⃗ E và cảm ứng từ ⃗ B ) mạch dao động - Sự hình thành dao động điện từ tự mạch là tượng tự cảm Các biểu thức: a Biểu thức điện tích: q = q0cos(ωt + φ) b Biểu thức dòng điện: i = q’ = -q0sin(t + ) = I0cos(t + + ) ; Với q0 c Biểu thức điện áp: u = = cos(ωt + φ) = U0cos(ωt + φ) ; Với C Nhận xét: - Điện tích q và điện áp u luôn cùng pha với - Cường độ dòng điện i luôn sớm pha (q và u) góc π/2 Năng lượng điện từ: Tổng lượng điện trường tụ điện và lượng từ trường trên cuộn cảm gọi là lượng điện từ a Năng lượng điện từ: b Năng lượng điện trường: c Năng lượng từ trường: Nhận xét: + Trong quá trình dao động điện từ, có chuyển đổi từ lượng điện trường thành l ượng từ trường và ngược lại, tổng chúng thì không đổi + Mạch dao động có tần số góc , tần số f và chu kỳ T thì WL và WC biến thiên với tần số góc 2, tần số 2f và chu kỳ T/2 + Trong chu kỳ có lần WL = WC, khoảng thời gian hai lần liên tiếp để WL = WC là T/4 + Thời gian từ lúc WL = WLmax (WC = WCmax) đến lúc WL = WLmax /2 (WC = WCmax /2) là T/8 I0 Q0 U0 i=± + Khi WL = nWC q ¿ ± ; u=± ; +1 √ n+1 √ n+1 n √ CHỦ ĐỀ 2: SÓNG ĐIỆN TỪ Điện từ trường - Dòng điện qua cuộn dây là dòng điện dẫn, dòng điện qua tụ điện là dòng điện dịch (là biến thiên điện trường tụ) - Điện trường và từ trường là mặt thể khác c loại tr ường nh ất là ện t (7) trường * Khái niệm dòng điện dịch: biến thiên điện trường, nó tương đương dòng điện là sinh từ trường Dòng điện mạch dao động là dòng điện khép kín gồm dòng điện dẫn chạy dây dẫn và dòng điện dịch chạy qua tụ điện Sóng điện từ: điện từ trường truyền không gian điện từ trường biến thiên tuần hoàn theo thời gian a Đặc điểm sóng điện từ: - Sóng điện từ chân không với tốc độ c = 3.108 m/s - Sóng điện từ là sóng ngang nó có thành phần là thành phần điện ⃗ E và thành phần từ ⃗ B vuông góc với và vuông góc với phương truyền sóng - Dao động điện trường và từ trường điểm luôn đồng pha - Có các tính chất giống sóng học: phản xạ, khúc xạ, giao thoa Truyền tốt các môi trường thường theo thứ tự: Chân không > khí > lỏng > rắn Khi truy ền t không khí vào nước: f không đổi; v và giảm - 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: Loại sóng Tần số Bước sóng Đặc tính Năng lượng nhỏ, ít bị nước hấp thụ, dùng thông tin - 300 KHz Sóng dài 105 - 103 m liên lạc nước Ban ngày tầng điện li hấp thụ mạnh, ban đêm ít bị hấp thụ => ban đêm nghe đài sóng trung rõ h ơn ban 0, - MHz Sóng trung 103 - 102 m ngày Sóng ngắn Sóng cực ngắn - 30 MHz Năng lượng lớn, bị tầng điện li và mặt đất phản xạ 10 - 10 m nhiều lần => thông tin trên mặt đất kể ngày và đêm Có lượng lớn, không bị tầng điện li hấp thụ, 30 - 30000 MHz 10 - 10 m xuyên qua tầng điện li nên dùng thông tin vũ trụ, vô tuyến truyền hình -2 Nguyên tắc chung việc thông tin truyền sóng vô tuyến a) Phát và thu sóng điện từ: Dựa vào nguyên tắc cộng hượng điện từ mạch LC (f = f0) - Để phát máy phát dao động điều hoà với ăngten (là mạch dao động hở) - Để thu hợp ăngten với mạch dao động có tần s ố riêng ều ch ỉnh đ ược (đ ể x ảy cộng hưởng với tần số sóng cần thu) b) Nguyên tắc chung: a sóng điện từ cao tần để tải thông tin gọi là sóng mang b biến điệu các sóng mang: “trộn” sóng âm tần với sóng mang c Ở nơi thu phải tách sóng âm tần khỏi sóng mang d Khuếch đại tín hiệu thu Lưu ý: Sóng mang có biên độ biên độ sóng âm tần, có tần số tần số sóng cao tần c) Sơ đồ khối máy phát vô tuyến điện đơn giản: Máy phát Máy thu (1): Micrô (1): Anten thu (2): Mạch phát sóng điện từ cao tần (2): Mạch khuyếch đại dao động điện từ cao tần (3): Mạch biến điệu (3): Mạch tách sóng (4): Mạch khuyếch đại (4): Mạch khuyếch đại dao động điện từ âm tần (5): Anten phát (5): Loa CHƯƠNG IV: DÒNG ĐIÊN XOAY CHIỀU I Nguyên tắc tạo dòng điện xoay chiều: (8) - Nguyên tắc tạo dđiện ~ dựa trên sở lý thuyết là định luật cảm ứng điện từ: từ thông qua mạch kín biến thiên thì mạch sẽ xuất suất điện động cảm ứng và gây mạch dòng điện cảm ứng II Dòng điện xoay chiều: x’ - Dòng điện xoay chiều là dòng điện biến thiên điều hòa theo thời gian - Độ lệch pha hđt u và cđdđ i của mạch điện xoay chiều: φ = φu – φi (Rad) - Cường độ dòng điện xoay chiều i trên mạch không phân nhánh có giá trị điểm III Cường độ dòng điện và hiệu điện hiệu dụng: Các định nghĩa: - Cường độ dòng điện hiệu dụng của dòng điện ~ cường độ của dòng điện không đổi mà chúng qua điện trở thời gian thì chúng sẽ tỏa nhiệt lượng = - Hiệu điện hiệu dụng của dòng điện xoay chiều hiệu điện của dòng điện không đổi mà ta đặt hiệu điện vào cùng điện trở cùng thời gian thì chúng sẽ tỏa nhiệt lượng Ý nghĩa của các giá trị hiệu dụng: - Các giá trị hiệu dụng có thể đo các dụng cụ đo điện - Các giá trị hiệu dụng có thể cho biết tác dụng của dòng điện khoảng thời gian dài CHỦ ĐỀ 1: CÁC LOẠI ĐOẠN MẠCH c Đường cong cộng hưởng đoạn mạch RLC: - R càng lớn thì cộng hưởng càng không rõ nét - Độ chênh lệch |f - fch| càng nhỏ thì I càng lớn d Liên hệ Z và tần số f: f0 là tần số lúc cộng hưởng - Khi f < fch: Mạch có tính dung kháng, Z và f nghịch biến - Khi f > fch: Mạch có tính cảm kháng, Z và f đồng biến e Hệ quả: Khi = 1 = 2 thì I (hoặc P; UR) nhau, với = ch thì IMax (hoặc PMax; URmax) ta có: ωch = hay fch = Chú ý: Áp dụng tượng cộng hưởng để tìm L, C, f khi: - Số ampe kế cực đại - Cường độ dòng điện và điện áp đồng pha ( φ = ) - Hệ số công suất cực đại, công suất tiêu thụ cực đại Nếu đề bài yêu cầu mắc thêm tụ C2 với C1 để mạch xảy cộng hưởng, tìm cách mắc và tính C ta làm sau: * Khi mạch xảy cộng hưởng thì ZCtđ = ZL CHỦ ĐỀ 2: MÁY PHÁT ĐIỆN II Máy biến áp : Định nghĩa : Máy biến áp là thiết bị biến đổi điện áp xoay chiều ( không thay đổi tần số ) Cấu tạo : * lõi biến áp là khung sắt non có pha silíc * cuộn dây dẫn ( điện trở nhỏ ) quấn trên cạnh của khung : Cuộn dây nối với nguồn điện xoay chiều gọi là cuộn sơ cấp Cuộn dây còn lại gọi là cuộn thứ cấp ( nối với tải tiêu thụ ) Nguyên tắc hoạt động : Dựa trên tượng cảm ứng điện từ Công thức : Trường hợp biến áp lý tưởng ( hiệu suất gần 100% ) U2 I1 P2 = P1 U2I2 = U1I1 = = U1 I2 N2 N1 Ứng dụng : Máy biến áp ứng dụng việc truyền tải điện năng, nấu chảy kim loại, hàn điện … Trong đó, K là hệ số máy và: ▪ K < => U2 > U1 : máy tăng ▪ K > => U2 < U1 : máy hạ (9) Bài 17 MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU I Máy phát điện xoay chiều pha : Nguyên tắc hoạt động máy phát điện xoay chiều: - Các máy phát điện xoay chiều kiểu cảm ứng hoạt động dựa trên tượng cảm ứng điện từ: Khi cho khung dây quay vùng từ trường có véctơ cảm ứng từ vuông góc với trục quay thì khung xuất suất điện động cảm ứng: e = Eosin(ωt + φe) ( V ) Sđđ này dẫn mạch ngoài và đó mạch có dòng điện ~: i = Iosin(ωt + φi) (A) - Để có suất điện động đủ lớn, người ta thay khung dây nhiều cuộn dây mắc nối tiếp và bố trí nhiều nam châm điện tạo thành các cặp cực Bắc-Nam khác ω - Phần cảm là nam châm tạo từ thông biến thiên cách quay quanh trục, gọi là rôto - Phần ứng là các cuộn dây giống sinh suất điện động cảm ứng cố định trên vòng tròn ( stato ) Tần số của dòng điện máy phát : f ( Hz )= p.n đó p là số cặp cực của nam châm n là tốc độ quay ( hay tần số quay ) của rôto ( vòng/giây ) x B x’ II Máy phát điện xoay chiều pha Định nghĩa: - Dòng điện xoay chiều ba pha là hệ thống gồm dòng điện xoay chiều pha cùng biên độ, cùng tần số lệch pha góc 120°, tức lệch thời gian là ⅓ chu kỳ lmáy tạo suất điện động xoay chiều hình sin cùng tần số , cùng biên độ E0 và lệch pha 2/3 2π e1 = E0sint e2 = E0sin(t ) e3 = E0sin(t + 2π ) Cấu tạo : - Stato gồm cuộn dây giống gắn cố định trên vòng tròn lệch 1200 - Rôto là nam châm NS quay quanh tâm O của đường tròn với tốc độ góc không đổi Nguyên tắc : Khi nam châm quay, từ thông qua cuộn dây biến thiên lệch pha 2/3 làm xuất suất điện động xoay chiều cùng tần số, cùng biên độ, lệch pha 2/3 Cách mắc mạch ba pha : Mắc hình tam giác và hình Công thức : Udây = √ Upha Ưu điểm : - Truyền tải điện dòng pha tiết kiệm dây dẫn so với truyền tải điện dòng pha - Cung cấp điện cho các động pha phổ biến nhà máy, xí nghiệp ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA I Nguyên tắc hoạt động : Đặt khung dây dẫn vào từ trường quay, khung dây sẽ quay theo từ trường đó với tốc độ góc nhỏ ( khung dây < từ trường ) II Động không đồng ba pha : Cấu tạo : - Stato là phận tạo từ trường quay gồm cuộn dây giống đặt lệch 1200 trên vòng tròn - Rôto là khung dây dẫn quay tác dụng của từ trường quay Hoạt động :Tạo từ trường quay cách cho dòng điện xoay chiều pha chạy vào cuộn dây của stato ; Dưới tác dụng của từ trường quay, rôto lồng sóc sẽ quay với tốc độ nhỏ tốc độ của từ trường * Đối với động điện ba pha, các bài toán thường liên quan đến công suất: Công suất tiêu thụ trên động điện: Pcơ + I2r = UIcos A Pcó ích = t Phao phí = R.I2 Trong đó: A: Công học (công mà động sản ra) ĐV: kWh Pcó ích: (công suất mà động sản ra) ĐV: kW (10) Ptoàn phần = Uicosφ t: thời gian ĐV: h Ptoàn phần =Phao phí + Pcó ích R: điện trở dây ĐV: Ω P toan phan − Pco ich 100 % Phao phí: công suất hao phí ĐV: kW H= P toan phan Ptoàn phần: công suất toàn phần (công suất tiêu thụ của động cơ) ĐV: kW cosφ: Hệ số công suất của động U: Điện áp làm việc của động ĐV: V I: Dòng điện hiệu dụng qua động ĐV: A CHƯƠNG V: SÓNG ÁNH SÁNG CHỦ ĐỀ 1: TÁN SẮC ÁNH SÁNG A TÓM TẮT LÍ THUYẾT Tán sắc ánh sáng * Sự tán sắc ánh sáng Tán sắc ánh sáng là phân tách chùm sáng phức tạp thành các chùm sáng đơn sắc * Ánh sáng đơn sắc: không bị tán sắc qua lăng kính có màu gọi là màu đơn sắc Mỗi màu đơn sắc có bước sóng xác định Khi truyền qua các môi trường suốt khác vận tốc, bước sóng ánh sáng thay đổi, tần số không thay đổi Ánh sáng trắng: tập hợp của vô số ánh sáng đơn sắc khác có màu biến thiên liên tục từ đỏ đến tím Dải có màu cầu vồng (có có vô số màu chia thành màu chính là đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm, tím) gọi là quang phổ của ánh sáng trắng Chiết suất của các chất lỏng suốt biến thiên theo màu sắc của ánh sáng và tăng dần từ màu đỏ đến màu tím * Ứng dụng tán sắc ánh sáng Hiện tượng tán sắc ánh sáng dùng máy quang phổ để phân tích chùm sáng đa sắc, các vật sáng phát ra, thành các thành phần đơn sắc Giải thích tượng cầu vồng chẳng hạn xảy tán sắc ánh sáng Hiện tượng tán sắc làm cho ảnh của vật ánh sáng trắng qua thấu kính không rỏ nét mà bị nhòe, lại bị viền màu sắc (gọi là tượng sắc sai) Nhiễu xạ ánh sáng – Giao thoa ánh sáng * Nhiểu xạ ánh sáng: Nhiễu xạ ánh sáng là tượng truyền sai lệch với truyền thẳng của ánh sáng qua lỗ nhỏ gặp vật cản,chứng tỏ ánh sáng có tính chất sóng * Cầu vồng là kết tán sắc ánh sáng Mặt Trời chiếu qua các giọt nước mưa CHỦ ĐỀ 2: GIAO THOA ÁNH SÁNG A TÓM TẮT LÍ THUYẾT Hiện tượng giao thoa ánh sáng Khái niệm: Khi hai chùm sáng kết hợp gặp chúng sẽ giao thoa với nhau:2 sóng gặp mà cùng pha với nhau, chúng tăng cường lẫn tạo thành các vân sáng.hai sóng gặp mà ngược pha với nhau, chúng triệt tiêu tạo thành các vân tối Điều kiện: các sóng ánh sáng kết hợp tạo tượng giao thoa Nguồn sáng kết hợp có cùng tần số và có độ lệch pha không đổi theo thời gian Hiện tượng giao thoa ánh sáng khẵng định ánh sáng có tính chất sóng CHỦ ĐỀ 3: CÁC LOẠI QUANG PHỔ VÀ CÁC LOẠI TIA BỨC XẠ Máy quang phổ: Là dụng cụ dùng để phân tích chùm ánh sáng phức t ạp t ạo thành nh ững thành phần đơn sắc nhận biết các thành phần cấu tạo của chùm sáng phức tạp nguồn phát ra.Máy quang phổ gồm có phận chính: + Ống chuẩn trực: để tạo chùm tia song song + Hệ tán sắc: để tán sắc ánh sáng + Buồng tối: để thu ảnh quang phổ ** Nguyên tắc hoạt động của máy quang phổ lăng kính dựa trên tượng tán sắc ánh sáng Các loại quang phổ và các loại tia xạ: (11) QP liên tục QP vạch phát QP vạch hấp xạ thụ Là hệ thống các vạch màu riêng rẽ nằm trên tối Là hệ thống vạch tối riêng rẽ trên quang phổ liên tục Các chất rắn, chất Nguồn lỏng và chất phát khí áp suất lớn bị nung nóng Các chất khí hay áp suất thấp bị kích thích nóng sáng - Không phụ thuộc chất vật, phụ thuộc nhiệt độ vật Tính - Nhiệt độ chất càng cao, miền phát sáng vật càng mở rộng vùng ánh sáng có Do chiếu chùm ánh sáng qua khối khí hay nung nóng nhiệt độ thấp Nguyên tố khác có quang phổ vạch riêng khác số lượng, vị trí màu sắc, độ sáng tỉ đốigiữa các vạch (vạch quang phổ không có bề rộng) Là dải màu biến Định thiên liên nghĩa tục từ đỏ đến tím Các vạch tối xuất đúng vị trí các vạch màu quang phổ vạch phát xạ Xác định thành phần Ứng Đo nhiệt độ (nguyên tố), hàm lượng các dụng vật thành phần vật Tia hồng Tia tử ngoại ngoại Là xạ Là xạ không không nhìn nhìn thấy thấy có có bước bước sóng sóng dài ngắn hơn bước bước sóng sóng tia đỏ tia tím Mọi vật có Các vật bị nhiệt độ nung nóng cao đến trên nhiệt độ 20000C; đèn môi thủy trường lò ngân, hồ than, lò quang điện điện, đèn - Tác dụng - Tác dụng nhiệt lên - Gây phim ảnh, số Làm ion hóa phản ứng không khí, hóa học gây phản - Có thể ứng quang biến hóa, quang điệu hợp, gây sóng tượng cao tần quang điện - Gây - Tác dụng sinh lí: hủy tượng diệt tế bào quang da, diệt - Sấy khô, sưởi ấm Điều khiển từ - Khử trùng nước uống, xa Chụp thực phẩm ảnh bề - Chữa bệnh mặt Trái còi xương Đất từ vệ - Xác định vết nức tinh - Quân trên bề mặt (tên lửa tự kim loại động tìm mục tiêu, camera Tia X Là sóng điện từ có bước sóng ngắn, từ 10-8 m ÷ 10-11m Ống rơnghen, ống cu-lít-giơ - Khả đâm xuyên mạnh - Tác dụng mạnh lên phim ảnh, làm ion hóa không khí, làm phát quang nhiều chất, gây tượng quang điện hầu kết kim loại - Tác dụng diệt vi khuẩn, hủy - Chiếu điện, chụp điện dùng y tế để chẩn đoán bệnh - Chữa bệnh ung thư - Kiểm tra vật đúc, dò bọt khí, vết nứt kim loại - Kiểm tra hành lí hành khách máy Chú ý: Mặt trời là nguồn phát quang phổ liên tục nh ưng quang ph ổ c m ặt tr ời mà ta thu trên mặt đất lại là quang phổ vạch hấp thụ khí mặt trời Thang sóng điện từ: Miền SĐT (m) Sóng vô Tia hồng Ánh sáng nhìn Tia tử ngoại Tia X ế n ngo i th ấ y 3.104 10-4 10 7,6.10 7,6.10- 7 3,8.10-7 3,8.10-7 10-9 10-8 10- 11 Tia Gamma Dưới 10- 11 (12) CHƯƠNG VI: LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG CHỦ ĐỀ 1: QUANG ĐIỆN NGOÀI Định nghĩa:ánh sáng làm bật các êlectron khỏi mặt kim loại gọi là tượng quang điện (hay còn gọi là tượng quang điện ngoài) Các electron bị bật tượng này gọi là các electron quang điện hay quang electron Định luật giới hạn quang điện: Đối với kim loại, ánh sáng kích thích phải có b ước sóng nhỏ giới hạn quang điện 0 kim loại đó ( 0) gây tượng quang điện Chú ý: Nếu chiếu đồng thời xạ λ1, λ2 và xạ cùng gây tượng quang điện thì ta tính toán với xạ có bước sóng bé Giả thuyết Plăng: Lượng lượng mà lần nguyên tử hay phân tử hấp thụ phát xạ có giá trị hoàn toàn xác định, gọi là lượng tử lượng và kí hiệu chữ ε: Trong đó: h = 6,625.10-34 J.s gọi là số Plăng Giới hạn quang điện: kim loại là đặc trưng riêng kim loại đó và chính là bước sóng lớn ánh sáng kích thích Trong đó: A là công thoát êléctrôn (đơn vị: Jun) Thuyết lượng tử ánh sáng (thuyết phôtôn) Anh-xtanh + Ánh sáng tạo thành các hạt gọi là phôtôn + Với ánh sáng đơn sắc có tần số f, các phôtôn giống nhau, phôtôn mang lượng ε = hf + Phôtôn tồn trạng thái chuyển động Trong chân không, phôtôn bay với tốc độ c = 3.108 m/s dọc theo các tia sáng + Mỗi lần nguyên tử hay phân tử phát xạ hấp thụ ánh sáng thì chúng phát hay hấp thụ phôtôn + Năng lượng phôtôn nhỏ Một chùm sáng dù y ếu ch ứa r ất nhi ều phôtôn r ất nhiều nguyên tử, phân tử phát Vì ta nhìn thấy chùm sáng là liên tục + Khi ánh sáng truyền đi, các lượng tử không b ị thay đ ổi, không ph ụ thu ộc kho ảng cách t ới ngu ồn sáng Lưỡng tính sóng - hạt ánh sáng Ánh sáng vừa có tính chất sóng, vừa có tính chất hạt Ta nói ánh sáng có l ưỡng tính sóng - h ạt Thể tính chất sóng ● Hiện tượng giao thoa ● Hiện tượng nhiễu xạ ● Hiện tượng tán sắc… Thể tính chất hạt ● Hiện tượng quang điện ● Hiện tượng gây phát quang ● Tı́nh đam xuyên, gây ion hóa chất CHỦ ĐỀ 2: MẪU BO Tiên đề (Tiên đề trạng thái dừng): Nguyên tử tồn số trạng thái có lượng xác đ ịnh, g ọi là các tr ạng thái d ừng Khi các trạng thái dừng thì nguyên tử không xạ và không hấp thụ lượng Tiên đề (Tiên đề xạ và hấp thụ lượng nguyên tử ): Khi nguyên tử chuyển từ trạng thái dừng có lượng En sang trạng thái d ừng có l ượng Em nhỏ thì nguyên tử phát phôtôn có lượng đúng hiệu E n – Em: Ngược lại, nguyên tử trạng thái d ừng có hấp thụ xạ lượng Em mà hấp thụ phôtôn có lượng đúng hiệu E n – Em thì nó chuyển lên trạng thái dừng có lượng cao En Chú ý: Nếu phôtôn có lượng hfmn mà En < hfmn < Em thì nguyên tử không nhảy lên mức lượng nào mà trạng thái dừng ban đầu Hệ quả: Ở trạng thái dừng các electron nguyên tử chuyển đ ộng trên quỹ đ ạo có bán kính hoàn toàn xác định gọi là quỹ đạo dừng - Đối với nguyên tử Hiđrô, bán kính quỹ đạo dừng tăng t ỉ l ệ v ới bình ph ương c các s ố nguyên liên tiếp: với n là số nguyên và r0 = 5,3.10-11 m, gọi là bán kính Bo (13) Quỹ đạo K (n = 1) L (n = 2) M (n = 3) N (n = 4) O (n = 5) P (n = 6) Bán kính r0 4r0 9r0 16r0 25r0 36r0 Trạng thái (Tồn bền vững) Hấp thụ lượng Bức xạ lượng Trạng thái kích thích (Chỉ tồn thời gian cỡ 10-8 s) Tính lượng electron trên quỹ đạo dừng thứ n: Với n N* → Năng lượng ion hóa nguyên tử hi đrô từ trạng thái bản: E0 = 13, 6(eV) = 21, 76.10-19 J Quỹ đạo Năng lượng K (n = 1) 13 , − L (n = 2) 13 , − 2 M (n = 3) 13 , − N (n = 4) 13 , − O (n = 5) 13 , − P (n = 6) 13 , − CHỦ ĐỀ 3: QUANG ĐIỆN TRONG, QUANG PHÁT QUANG & LAZE I HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN TRONG Chất quang dẫn và tượng quang điện a) Chất quang dẫn: là chất dẫn điện kém không bị chiếu sáng và tr thành chất d ẫn ện t ốt bị chiếu ánh sáng thích hợp b) Hiện tượng quang điện trong: * Khái niệm: Hiện tượng chiếu ánh sáng thích hợp vào khối chất bán d ẫn, làm gi ải phóng các êlectron liên kết chúng trở thành các êlectron dẫn đ ồng th ời t ạo các l ỗ tr ống cùng tham gia vào quá trình dẫn điện gọi là tượng quang điện * Ứng dụng: Hiện tượng quang điện ứng dụng quang điện trở và pin quang điện Chú ý: ● Khi nói đến tượng quang điện thì luôn nh t ới ch ất bán d ẫn, còn v ới hi ện t ượng quang điện ngoài thì phải là kim loại ● Bức xạ hồng ngoại có thể gây tượng quang điện m ột s ố ch ất bán d ẫn Trong đó nó không thể gây tượng quang điện ngoài kim loại nào Quang điện trở - Quang điện trở là điện trở làm chất quang d ẫn Nó có c ấu t ạo g ồm m ột s ợi dây b ằng chất quang dẫn gắn trên đế cách điện - Quang điện trở ứng dụng các mạch điều khiển tự động Pin quang điện - Pin quang điện (còn gọi là pin Mặt Trời) là ngu ồn ện ch ạy b ằng l ượng ánh sáng Nó biến đổi trực tiếp quang thành điện * Ứng dụng: Pin quang điện ứng dụng các máy đo ánh sáng, vệ tinh nhân tạo, máy tính b ỏ túi… Được lắp đặt và sử dụng miền núi, hải đảo, nơi xa nhà máy điện II HIỆN TƯỢNG QUANG – PHÁT QUANG Khái niệm phát quang Hiện tượng xảy số chất có khả hấp thụ ánh sáng có b ước sóng này đ ể phát ánh sáng có bước sóng khác Chất có khả phát quang gọi là chất phát quang Chú ý: - Ngoài tượng quang – phát quang còn có các hi ện t ượng phát quang sau: hóa – phát quang ( đom đóm); điện – phát quang (ở đèn LED); phát quang catôt ( màn hình ti vi) - Sự phát sáng đèn ống là quang - phát quang vì: đèn ống có tia t ngo ại chi ếu vào l ớp bột phát quang phủ bên thành ống đèn - Sự phát sáng đèn dây tóc, nến, hồ quang không phải là quang - phát quang Đặc điểm tượng phát quang: bước sóng ' ánh sáng phát quang lớn bước sóng ánh sáng kích thích: λ' > λ (hay ε' < ε f ' < f) III SƠ LƯỢC VỀ LAZE Định nghĩa, đặc điểm, phân loại và ứng dụng laze (14) - Laze là nguồn sáng phát chùm sáng cường đ ộ lớn d ựa trên vi ệc ứng d ụng hi ện t ượng phát xạ cảm ứng - Một số đặc điểm tia laze: + Tia laze có tính đơn sắc cao + Tia laze là chùm sáng kết hợp (các phôtôn chùm có cùng tần số và cùng pha) + Tia laze là chùm sáng song song (có tính định hướng cao) + Tia laze có cường độ lớn Chú ý: Tia laze không có đặc điểm công suất lớn, hiệu suất laze nhỏ - Các loại laze: + Laze rắn, laze rubi (biến đổi quang thành quang năng) + Laze khí, laze He – Ne, laze CO2 + Laze bán dẫn, laze Ga – Al – As, sử dụng phổ biến (bút bảng) - Một vài ứng dụng laze: Laze ứng dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực + Y học: dùng dao mổ phẩu thuật mắt, chữa bệnh ngoài da… + Thông tin liên lạc: sử dụng vô tuyến định vị, liên lạc vệ tinh, truyền tin cáp quang… + Công nghiệp: khoan, cắt, tôi, chính xác các vật liệu công nghi ệp CHƯƠNG VII: HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ CẤU TẠO HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ * Cấu tạo hạt nhân nguyên tử Hạt nhân nguyên tử có kích thước nhỏ (đường kính cở 10-14m đến 10-15m), lại cấu tạo từ hạt nhỏ gọi là các nuclôn 1 Có hai loại nuclôn: prôtôn p ( p) mang điện tích nguyên tố dương, nơtrôn n ( o n) không mang điện A Kí hiệu hạt nhân là Z X Một nguyên tố có số thứ tự Z bảng hệ thống tuần hoàn thì hạt nhân của nó có Z prôtôn và N nơtrôn Tổng số prôtôn và nơtrôn gọi là số khối A Số khối: A = Z + N * Lực hạt nhân Các nuclôn cấu tạo nên hạt nhân liên kết với bởi các lực hút mạnh gọi là lực hạt nhân Lực hạt nhân có bán kính tác dụng cở 10-15 m * Đồng vị Các nguyên tử mà hạt nhân có cùng số prôtôn Z khác số nơtrôn N nên khác số khối A gọi là các đồng vị, chúng có cùng vị trí bảng hệ thống tuần hoàn 2 3 Hiđrô có đồng vị: Hidrô H ; đơteri H ( D) ; triti H ( T) * Khối lượng nguyên tử, khối lượng hạt nhân + Trong vật lý nguyên tử và hạt nhân người ta thường dùng đơn vị khối lượng gọi là đơn vị khối lượng 12 nguyên tử, kí hiệu u 1u = 12 khối lượng nguyên tử cacbon C, đó có thể gọi đơn vị này là đơn vị cacbon + Một nguyên tử có số khối A thì có khối lượng xấp xỉ A tính theo đơn vị khối lượng nguyên tử u + NA = 6,022.1023 là số nguyên tử phân tử mol chất gọi là số Avôgađrô + Khối lượng của mol (gồm 6,022.1023 nguyên tử) chất đơn nguyên tử tính gam có trị số bảng nguyên tử lượng của các nguyên tử SỰ PHÓNG XẠ * Sự phóng xạ Phóng xạ là tượng hạt nhân nguyên tử tự động phóng các tia phóng xạ và biến đổi thành hạt nhân khác Các tia phóng xạ không nhìn thấy được, có thể phát chúng chúng có khả làm đen kính ảnh, làm iôn hóa chất khí, bị lệch điện trường, từ trường, * Đặc điểm tượng phóng xạ Hiện tượng phóng xạ các nguyên nhân bên hạt nhân gây ra, hoàn toàn không phụ thuộc vào các tác động bên ngoài Không thể can thiệp để làm cho phóng xạ xảy nhanh chậm (15) * Các loại tia phóng xạ: Phóng xạ Alpha ( ) Phóng xạ Bêta: có loại là - và + Phóng xạ Gamma () Là sóng điện từ có β-: là dòng electron ( −10 e ) ngắn ( 10-11m), là β+: là dòng electron ( +10 e ) dòng phôtôn có lượng cao A A Sau phóng xạ α β xảy β-: Z X → Z +1 Y + −1 e 14 14 quá trình chuyển từ Ví dụ: C → N + − e trạng thái kích thích A A β+: Z X → Z − Y + +1 e trạng thái →phát Ví dụ: 127 → 126 C + 01 e phô tôn v = c = 3.108m/s v ≈ c = 3.10 m/s Là dòng hạt nhân Hêli He Bản chất A Z Phương trình Tốc độ Khả Ion hóa X → AZ −−24 Y + 42 He A−4 Rút gọn: AZ X ⃗ α Z −2 Y 222 Vd: 226 88 Ra → 86 Rn+ He ⃗ 222 Rút gọn 226 88 Ra α 86 Rn v 2.107m/s Mạnh Mạnh yếu tia α Yếu tia và Khả đâm xuyên + Smax ≈ 8cm không khí; + Xuyên qua vài μm vật rắn + Smax ≈ vài m không khí + Xuyên qua kim loại dày vài mm + Đâm xuyên mạnh tia α và β + Có thể xuyên qua vài m bê-tông vài cm chì Trong điện trường Lệch Lệch nhiều tia alpha Không bị lệch Chú ý Còn có tồn hai loại hạt Trong chuỗi phóng xạ α +¿ ν thường kèm theo phóng xạ Không làm thay đổi hạt A A Z X → Z − Y + +1 e ¿ β không tồn đồng nhân nơtrinô thời hai loại β A A 0 Z X → Z +1 Y + −1 e+ v̄ phả n nơtrinô PHẢN ỨNG HẠT NHÂN * Phản ứng hạt nhân Phản ứng hạt nhân là tương tác các hạt nhân dẫn đến biến đổi chúng thành các hạt nhân khác Phóng xạ là trường hợp riêng của phản ứng hạt nhân vì nó làm biến đổi hạt nhân nguyên tử này thành hạt nhân nguyên tử khác Trong phóng xạ, ở vế trái có hạt nhân gọi là hạt nhân mẹ * Các định luật bảo toàn phản ứng hạt nhân ĐLBT số nuclôn (số khối A), điện tích, động lượng, lượng (bao gồm lượng nghĩ và lượng thông thường) của các hạt tham gia phản ứng bảo toàn Trong phản ứng hạt nhân a + b c + d ta có Sự bảo toàn số nuclon (số khối): Aa + Ab = Ac + Ad Sự bảo toàn điện tích: Za + Zb = Zc + Zd Sự bảo toàn động lượng: ma va mb vb mc vc md v d 2 ma va mb v b mc v c md v d Sự bảo toàn lượng: (ma + mb)c2 + + = (mc + md)c2 + + Trong phản ứng hạt nhân không có bảo toàn khối lượng * Các qui tắc dịch chuyển phóng xạ A A + Trong phóng xạ anpha : Z X He + Z Y Hạt nhân Y lùi phía trước bảng hệ thống tuần hoàn ô so với hạt nhân mẹ A A + Trong phóng xạ bêta trừ - : Z X e + Z 1 Y Hạt nhân Y tiến phía sau bảng hệ thống tuần hoàn ô so với hạt nhân mẹ A A + Trong phóng xạ bêta cộng + : Z X e + Z Y Hạt nhân Y lùi phía trước bảng hệ thống tuần hoàn ô so với hạt nhân mẹ (16) + Phóng xạ gamma : phóng xạ không có biến đổi hạt nhân nguyên tử này thành hạt nhân nguyên tử khác Phóng xạ không phát độc lập mà luôn luôn kèm theo phóng xạ và phóng xạ PHẢN ỨNG HẠT NHÂN NHÂN TẠO - ĐỒNG VỊ PHÓNG XẠ * Phản ứng hạt nhân nhân tạo Phản ứng hạt nhân nhân tạo là phản ứng hạt nhân người tạo * Ứng dụng đồng vị phóng xạ + Đồng vị: là các nguyên tử mà hạt nhân có cùng số prôtôn Z khác số nơtrôn N nên khác số khối A, chúng ở cùng vị trí bảng hệ thống tuần hoàn + Đồng vị bền: là đồng vị mà hạt nhân của nó không có biến đổi tự phát nào suốt quá trình tồn + Đồng vị phóng xạ: là đồng vị mà hạt nhân của nó có thể phát tia phóng xạ và biến đổi thành hạt nhân của nguyên tố khác + Ứng dụng đồng vị phóng xạ - Đồng vị ung thư - Đồng vị 60 27 32 15 Co phóng xạ tia dùng để soi khuyết tật chi tiết máy, diệt khuẫn để bảo vệ nông sản, chữa P phóng xạ tia - dùng làm nguyên tố phóng xạ đánh dấu nông nghiệp 14 - Đồng vị cacbon C phóng xạ tia - có chu kỳ bán rã 5600 năm dùng để định tuổi các vật cổ, cách đo độ phóng xạ của mẫu vật cổ và mẫu vật (cùng chất cùng khối lượng) dùng định luật phóng xạ suy tuổi HỆ THỨC ANHSTANH GIỮA NĂNG LƯỢNG VÀ KHỐI LƯỢNG * Hệ thức Anhstanh Một vật có khối lượng m thì có lượng E = mc2, gọi là lượng nghỉ Năng lượng nghỉ có thể biến đổi thành lượng thông thường và ngược lại Khi khối lượng giảm, lượng nghỉ giảm: lượng nghĩ chuyển hoá thành lượng thông thường Khi khối lượng tăng thì lượng nghĩ tăng, lượng thông thường chuyển hoá thành lượng nghĩ Trong phản ứng hạt nhân có lượng toàn phần bao gồm lượng thông thường và lượng nghỉ bảo toàn Từ hệ thức Anhxtanh ta thấy có thể dùng đơn vị khối lượng là eV/c2 MeV/c2 1u = 931MeV/c2 = 1,66.10-27kg * Độ hụt khối và lượng liên kết + Độ hụt khối của hạt nhân là hiệu số tổng khối lượng của các nuclôn cấu tạo nên hạt nhân và khối lượng hạt nhân đó: m = Zmp + (A – Z)mn – mhn + Năng lượng liên kết của hạt nhân là lượng toả các nuclôn riêng lẽ liên kết thành hạt nhân và đó là lượng cần cung cấp để phá vở hạt nhân thành các nuclôn riêng lẽ: E = mc2 + Năng lượng liên kết riêng Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân là lượng liên kết tính cho nuclôn của hạt nhân đó: E = A Hạt nhân có lượng liên kết riêng càng lớn thì càng bền vững * Phản ứng hạt nhân tỏa lượng và thu lượng Phản ứng hạt nhân toả lượng là phản ứng đó các hạt sinh có tổng khối lượng nhỏ tổng khối lượng các hạt ban đầu, nghĩa là bền vững các hạt nhân ban đầu Năng lượng toả ra: E = (Mo - M)c2 Phản ứng hạt nhân thu lượng là phản ứng đó các hạt sinh có tổng khối lượng lớn tổng khối lượng các hạt ban đầu, nghĩa là kém bền vững các hạt nhân ban đầu Năng lượng thu vào: E = (M – Mo)c2 * Hai loại phản ứng hạt nhân tỏa lượng: Năng lượng phân hạch – nhiệt hạch * So sánh phân hạch và nhiệt hạch Phân hạch Nhiệt hạch (17) Định nghĩa Là phản ứng đó hạt nhân Là phản ứng đó hay nhiều hạt nhân nhẹ nặng vỡ thành hai hạt nhân nhẹ tổng hợp lại thành hạt nhân nặng và vài (số khối trung bình) và vài nơtron nơtron Đặc điểm Là phản ứng tỏa lượng Là phản ứng toả lượng Điều kiện k≥1 + k = 1: kiểm soát + k > 1: không kiểm soát được, gây bùng nổ (bom hạt nhân) - Nhiệt độ cao khoảng 100 triệu độ - Mật độ hạt nhân plasma phải đủ lớn - Thời gian trì trạng thái plasma ở nhiệt độ cao 100 triệu độ phải đủ lớn Ưu và nhược Gây ô nhiễm môi trường (phóng xạ) Không gây ô nhiễm môi trường (18)