de on thi ly 11

Suất điện động của nguồn điện a Định nghĩa Suất điện động của nguồn điện là đại lượng đặc trưng cho khả năng thực hiện công của nguồn điện và được đo bằng thương số giữa công A của các l[r]

TRƯỜNG THPT TỔ VẬT LÝ -  - Cần Thơ, 10/2015 CÔNG THỨC CHƯƠNG I CHUYỂN ĐỘNG THẲNG BIẾN ĐỔI ĐỀU v v  v a  Gia tốc: m/s2 t t  t CÔNG THỨC CHƯƠNG II F Định luật II a hay F ma Newton: m Lực hấp dẫn: N Nguyễn Phúc Vinh Vật Lý 11-HK Vận tốc: v v  a.t Quãng đường: s v t  Công thức liên hệ: v  v 02 2as (1) at (2) SỰ RƠI TỰ DO Gia tốc rơi tự do: g = 9,8 ≈ 10 v g t Vận tốc: Quãng đường: h  g.t 2 Thời gian rơi: t 2.h g (3) (2) (3) Công thức liên v 2 gh (4) hệ: CHUYỂN ĐỘNG TRÒN ĐỀU 2 T  Chu kỳ:  f (1) Tần số: Tốc độ dài: Tốc độ góc:   T 2 v r. f  (2) (3) v 2   2f  r T (4) Hằng số HD - m/s a ht  Gia tốc rơi tự gần mặt đất: Gia tốc rơi tự độ cao h: m1 m r2 N m G 6,67.10  11 M R2 g G g G kg m/s2 M  R  h m/s2 M Lực đàn hồi: Fđh k l N S (giâ y) Độ biến dạng lò xo Lực ma sát: l l  l M Fms  N  mg N - Gia tốc hướng tâm: S (giâ y) Hz m/s Rad/ s v r. r (5) CÔNG THỨC CỘNG VẬN TỐC chuyển động v tb v tn  v nb (1) cùng chiều chuyển động vtb  vtn  v nb (2) ngược chiều CHUYỂN ĐỘNG THẲNG ĐỀU s v Vận tốc t (1) Phương trình x x0  vt (2) chuyển động Gia tốc hướng tâm M m/s2 (1) Fhd G m/s m/s2 Lực hướng tâm: a ht  v2  r r m/s2 Fht m.aht m v2 m. r r N CÔNG THỨC CHƯƠNG III F = F1 + F2 N Quy tắc hợp F1 d  lực: F2 d1 hay F d1 = F d Momen lực M = F.d 2 N.m Nguyễn Phúc Vinh Vật Lý 11-HK I Sự nhiễm điện các vật Điện tích Tương tác điện Sự nhiễm điện các vật - Khi cọ xát vật thủy tinh, nhựa, vào lụa, dạ,… thì vật đó hút các vật nhẹ mẫu giấy, sợi bông … Ta nói vật đó đã bị nhiễm điện hay tích điện hay mang điện tích Điện tích Điện tích điểm - Điện tích kí hiệu q hay Q Đơn vị là Cu lông (C) - Điện tích điểm là vật tích điện có kích thước nhỏ so với khoảng cách tới điểm mà ta xét Tương tác điện Hai loại điện tích * Có hai loại điện tích: điện tích dương +q hay q>0, điện tích âm –q hay q<0 * Sự tương tác điện là đẩy hay hút các loại điện tích đó + Các điện tích cùng loại (dấu) thì đẩy (q1.q2>0) + Các điện tích khác loại (dấu) thì hút (q1.q2<0) II Định luật Cu-lông Hằng số điện môi Định luật Cu-lông Lực hút hay đẩy hai điện 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 F k q1q2 q1q2  9.10 r2 r2 Trong hệ SI : k = 9.109(N.m2/ C2 ): hệ số tỉ lệ r: Khoảng cách điện tích (m) F: Độ lớn lực tĩnh điện (N) q1, q2: Điện tích các điện tích điểm (C) Lực tương tác các điện tích điểm đặt môi trường điện môi đồng tính Hằng số điện môi + Điện môi là môi trường cách điện +Thực nghiệm cho biết: Lực tương tác các điện tích điểm đặt môi trường điện môi đồng tính giảm  lần so với đặt chân không F k q1q2 q1q2  9.10  r2  r2 : Hằng số điện môi không đơn vị,  ( chân không  = và không khí  1) Đặc trưng cho tính chất cách điện chất điện Nó cho biết lực tương tác các điện đích môi trường đó nhỏ chân không bao nhiêu lần BỔ SUNG KIẾN THỨC VỀ VECTO LỰC Nguyễn Phúc Vinh Vật Lý 11-HK 1 Lực - Đặc điểm vecto lực + Điểm đặt vật + Phương lực tác dụng + Chiều lực tác dụng + Độ lớn tỉ lệ với độ lớn lực tác dụng Cân lực: là các lực cùng tác dụng vào vật và không gây gia tốc cho vật - Hai lực cân bằng: là hai lực cùng tác dụng vào vật, cùng giá cùng độ lớn ngược chiều Tổng hợp lực: - Quy tắc tổng hợp lực: Quy tắc hình bình hành      Nếu vật chịu tác dụng lực F1 , F2 thì F F1  F2     F1   F2  F F1  F2 F1   F2  F F1  F2 + +     2 ( F1 , F2 ) 90  F  F1  F2 ( F1 , F2 )   F  F12  F22  F1F2cos + + F  F2 F  F1  F2 Nhận xét: Nếu vật chịu tác dụng nhiều lực thì tiến hành tổng hợp hai lực lấy hợp lực lực đó tổng hợp tiếp với lực thứ 3… Lưu ý: Chúng ta có thể tìm hợp lực phương pháp chiếu các lực thành phần xuống các trục Ox, Oy trên hệ trục Đềcác vuông góc    F F1  F2 lúc này, biểu thức trên sử dụng trên các trục tọa độ đã chọn Ox, Oy:    F F  F2 Ox Ox  1Ox F  F12Ox  F22Oy FOy F1Oy  F2Oy Ðộ lớn: 4.Phân tích lực: - Quy tắc phân tích lực: Quy tắc hình bình hành - Chú ý: phân tích lực theo các phương mà lực có tác dụng cụ thể n   F   i i 1 Điều kiện cân chất điểm II Bài tập áp dụng Bài 1: Tìm hợp lực các lực các trường hợp sau (Các lực vẽ theo thứ tự chiều quay kim đồng hồ)   a F1 = 10N, F2 = 10N, ( F1 , F2 ) =300       b F1 = 20N, F2 = 10N, F3 = 10N,( F1 , F2 ) =900, ( F2 , F3 ) =300, ( F1 , F3 ) =2400         c F1 = 20N, F2 = 10N, F3 = 10N, F4 = 10N, ( F1 , F2 ) =900, ( F2 , F3 ) =900, ( F4 , F3 ) =900, ( F4 , F1 ) =900         d F1 = 20N, F2 = 10N, F3 = 10N, F4 = 10N, ( F1 , F2 ) =300, ( F2 , F3 ) =600, ( F4 , F3 ) =900, ( F4 , F1 ) =1800 Đáp số: a 19,3 N b 28,7 N c 10 N d 24 N Bài 2: Một chất điểm chịu tác dụng đồng thời lực có độ lớn 20N và 30N, xác định góc hợp phương lực hợp lực có giá trị: a 50N b 10N c 40N d 20N m Đs: a 00 b 1800 c 75,50 d 138,50 Bài 3: Một chất điểm chịu tác dụng đồng thời lực: F1 = 20N, F2 = 20N và F3 Biết góc các lực là và 1200 Tìm F3 để hợp lực tác dụng lên chất điểm 0? Đáp số: F3 = 20 N Bài 4: Vật m = 5kg đặt nằm yên trên mặt phẳng nghiêng góc 300 so với phương ngang hình vẽ Xác định các lực tác dụng lên vật? Biết trọng lực xác định công thức P = mg, với g = 10m/s2 Đáp số: P = 50N; N = 25 N; Fms = 25 N Nguyễn Phúc Vinh Vật Lý 11-HK Bài 5: Vật m = 3kg giữ nằm yên trên mặt phẳng nghiêng góc 450 so với ngang sợi dây mảnh và nhẹ, bỏ qua ma sát Tìm lực căng sợi dây( vật tác dụng lên sợi dây làm cho sợi dây bị căng ra) Đáp số: T = 15 2N m phương lực mà BÀI TẬP ĐỊNH LUẬT CU-LÔNG XÁC ĐỊNH LỰC TƯƠNG TÁC CỦA CÁC ĐIỆN TÍCH ĐIỂM I.TÓM TẮT LÝ THUYẾT VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI: Phương pháp chung:  Chỉ có hai (2) điện tích điểm q1 và q2 F k q1 q  r (Lưu ý đơn vị các đại lượng) - Áp dụng công thức định luật Cu-Lông : - Trong chân không hay không khí  = Trong các môi trường khác  >  Có nhiều điện tích điểm - Lực tác dụng lên điện tích là hợp lực cùa các lực tác dụng lên điện tích đó tạo các điện tích còn lại - Xác định phương, chiều, độ lớn lực, vẽ các vectơ lực - Vẽ vectơ hợp lực - Xác định hợp lực từ hình vẽ Khi xác định tổng vectơ cần lưu ý các trường hợp đặc biệt là tam gíac vuông, cân, đều, … Nếu không xảy các trường hợp đặc biệt đó thì có thể tính độ dài vec tơ định lý hàm số cosin: a2 = b2 + c2 – 2bc.cosA hay Ftổng2 = F12+F22+2F1F2cosα ( : góc hợp lực) II.BÀI TẬP CÓ HƯỚNG DẪN GIẢI: Bài 1:Cho hai điện tích điểm q1 = 2.10-8C, q2 = -10-8C đặt hai điểm A, B không khí, cách cm Xác định lực q1 tác dụng lên q2? Hướng dẫn giải: q1q2 F k r = 2.10-3 N Lực q1 tác dụng lên q2: Bài 2: Hai điện tích điểm cách khoảng r =3cm chân không hút lực F = 6.10-9N Điện tích tổng cộng hai điện tích điểm là Q=10-9C Tính điện đích điện tích điểm: Hướng dẫn giải: F k Áp dụng định luật Culong: Theo đề: q1  q 10 C q1q Fr  q q  6.10  18  C  2 r k (1) (2)  q1 3.10 C   q  2.10 C  Giả hệ (1) và (2) Bài 3: Hai cầu giống mang điện, cùng đặt chân không, và cách khoảng r=1m thì chúng hút lực F1=7,2N Sau đó cho hai cầu đó tiếp xúc với và đưa trở lại vị trí cũ thì chúng đảy lực F2=0,9N tính điện tích cầu trước và sau tiếp xúc Hướng dẫn giải: Nguyễn Phúc Vinh Vật Lý 11-HK Fr  q1q   8.10 10  C2  k Trước tiếp xúc (1) q  q2 q1, q ,2  Điện tích hai cầu sau tiếp xúc:  q1  q      F2 k  q1  q 2.10 C r (2)  q1 4.10  C  q 2.10 C  Từ hệ (1) và (2) suy ra: C 4C Bài 4: Cho hai điện tích q1= , q2=9 đặt hai điểm A và B chân không AB=1m Xác định vị trí điểm M để đặt M điện tích q0, lực điện tổng hợp tác dụng lên q0 0, chứng tỏ vị trí M không phụ thuộc giá trị q0 Hướng dẫn giải: q1 q0 q2 A Giả sử q0 > Hợp lực tác dụng lên q0:    F10  F20 0 B F20 F10 Do đó: F10 F20  k q1q q1q k  AM 0,4m AM AB  AM Theo phép tính toán trên ta thấy AM không phụ thuộc vào q0 Bài 5: Người ta treo hai cầu nhỏ có khối lượng m = 0,01g sợi dây có chiều dài (khối lượng không đáng kể) Khi hai cầu nhiễm điện độ lớn và cùng dấu chúng đẩy và cách khoảng R=6cm Lấy g= 9,8m/s2 Tính điện tích cầu Hướng dẫn giải: Ta có:  l T H     P  F  T 0 F q r P Q Từ hình vẽ: tan   R  2.OH R R l     2 2  R F  mg q Rmg R 3mg  k 2  q 1,533.10 C R 2l 2kl Nguyễn Phúc Vinh Vật Lý 11-HK Bài 6: Cho hai điện tích +q (q>0) và hai điện tích –q đặt bốn đỉnh hình vuông ABCD cạnh a chân không, hình vẽ Xác định lực điện tổng hợp tác dụng lên điện tích nói trên Hướng dẫn giải: AB Các lự tác dụng lên +q D hình vẽ, ta có FAD FCD k q1q q2 q2  k  k r2 2a a       FD FAD  FCD  FBD F1  FBD FBD k FBD FCD D FAD FD q1q q2  k r2 a2 C F1 F1 FAD   q2 k 2 a  F1 hợp với CD góc 450 2 BD FD  F  F q2 3k 2a Đây là độ lớn lực tác dụng lên các điện tích khác Bài 7: Hai điện tích q1, q2 đặt cách khoản r=10cm thì tương tác với lực F F không khí và đặt dầu Để lực tương tác là F thì hai điện tích phải đạt cách bao nhiêu dầu? Hướng dẫn giải: F k q1q qq r k ,22  r ,  5cm r r  Bài 8: Hai cầu kim loại nhỏ hoàn toàn giống mang điện tích q = 1,3.10-9C và q2=6.5.10-9C, đặt không khí cách kh oảng r thì đẩy với lực F Chi hai cầu tiếp xúc nhau, đặt chung lớp điện môi lỏng, cách khoảng r thì lực đẩy chúng bằn F a Xác đinh số điện môi  b Biết lực tác đụng F = 4,6.10-6N Tính r Hướng dẫn giải: q1, q ,2  a Khi cho hai cầu tiếp xúc thì: q1  q 2  q1  q    q q  F, F  k  k 2   1,8 r r Ta có: Nguyễn Phúc Vinh Vật Lý 11-HK F k q1q q1q  r  k 0,13m r2 F b Khoảng cách r: Bài 9: Một cầu nhỏ có khối lượng m = 1,6g, tích điện q = 2.10 -7C treo sợi dây tơ mảnh Ở phía nó cần phải đạt điện tích q2 nào để lực căng dây giảm nửa Hướng dẫn giải: Lực căng sợi dây chưa đặt điện tích:T = P = mg Lực căng sợi dây đặt điện tích: P T=P–F= qq P mg mgr  F   k 12   q 4.10 C r 2kq1  T  P Vậy q2> và có độ lớn q2 = 4.10-7C Bài 10: Cho hai điện tích điểm q1=16 C và q2 = -64 C đặt hai điểm A và B chân không cách AB = 100cm Xác định lực điện tổng hợp tác dụng lên điện tích điểm q0=4 a Điểm M: AM = 60cm, BM = 40cm b Điểm N: AV = 60cm, BN = 80cm Hướng dẫn giải:    F M 10 F20 F A q1 q0 C đặt tại: a Vì MA + MB = AB điểm M, A, B thẳng hàng M nằm AB Lực điện tổng hợp tác dụng lên q0:    F F10  F20 q2 qq qq   F F10  F20 k 02  k 02 16N AM BM Vì F10 cùng hường với F20 nên:    F cùng hường với F10 và F20  F10 NA  NB2 AB2  NAB vuông N q N  F20 b Vì Hợp lực tác dụng lên q0 là:    F F10  F20  F F  F102  F202 3,94V q1 A  F hợp với NB góc  : F   10 0,44   240 F20 q2 B tan Bài 11: Hai cầu kim loại giống nhau, mang điện tích q 1, q2 đặt cách 20cm thì hút bợi lực F = 5.10-7N Nối hai cầu dây dẫn, xong bỏ dây dẫn thì hai cầu đẩy với lực F2 = 4.10-7 N Tính q1, q2 Nguyễn Phúc Vinh Vật Lý 11-HK Hướng dẫn giải: q1, q ,2  Khi cho hai cầu tiếp xúc thì: Áp dụng định luật Culong: q1  q 2 q1.q Fr 0,  16 F1 k  q1.q   10 r k F2  q1  q    q1  q  10 C F1 q1q 15 Vậy q1, q2 là nghiệm phương trình: 0,2  19 q2  q  10 15  10   C 0  q    10  C  15 Bài 12: Hai cầu nhỏ giống nhau, cùng khối lượng m = 0,2kg, treo cùng điểm hai sợi tơ mảnh dài l = 0,5m Khi cầu tích điện q nhau, chúng tách khoảng a = 5cm Xác đinh q Hướng dẫn giải: Quả cầu chịu tác dụng ba lực hình vẽ Điều kiện cân bằng:     P  F  T 0  l Ta có: T a F2 tan P2a2 l H F q r P q2 a2  mg Q   q a a k amg k 4l2  a a2 l  5,3.10 C Bài 13: Hai điện tích điểm đặt chân không, cách khoảng r = 4cm Lực đẩy tĩnh điện chúng là F = -10-5N a Tính độ lớn điện tích b Tìm khoảng cách r1 chúng để lực đẩy tĩnh điện là F1 = 2,5.10-6N Hướng dẫn giải: a Độ lớn điện tích: Nguyễn Phúc Vinh Vật Lý 11-HK F1 k q2 F1r12  q  1,3.10 C r1 k Khoảng cách r1: q2 q2 F2 k  r2  k 8.10 m r2 F2 Bài 14: Người ta đặt ba điện tích q1 = 8.10-9C, q2=q3=-8.10-C ba đỉnh tam giác ABC cạnh a = = 6cm không khí Xác định lực tác dụng lên điện tích q0=610-9C đặt tâm O tam giác Hướng dẫn giải: Lực tổng hợp tác dụng lên q0: A O       F F1  F2  F3 F1  F23   F2 F3  F1  F B F1 k C F2 F3 k q 2q 2 3  a    3k q1.q 2 3  a  3  3k q1.q 36.10 N a q1.q 36.10  N a F2co23s100 Vậy F = 2F1 = 72.10-5N A Bài 15: Tại ba đỉnh tam giác đều, người ta đặt ba điện tích giống q 1=q2=q3=6.10-7C Hỏi phải đặt điện tích thứ tư q0 đâu, có giá trị bao nhiêu để hệ thống đứng yên cân Hướng dẫn giải: Điều kiện cân điện tích q3 đặt C q1 O q0  F03 B       F13  F23  F03 F3  F03 0 C q2 F13 F23 k  F3 2F13cos300 F13 a  F23 10 Nguyễn Phúc Vinh  F13  F q2 Vật Lý 11-HK  F3 có phương là phân giác góc C q3   F F 03 Suy cùng giá ngược chiều với Xét tương tự với q1, q2 suy q0 phải nằm tâm tam giác F03 F3  k q 0q 2 3  a  3  k q2  q  3,46.10  C a III.BÀI TẬP RÈN LUYỆN CÓ ĐÁP SỐ: 1) Hai điện tích điểm dương q1 và q2 có cùng độ lớn điện tích là 8.10-7 C đặt không khí cách 10 cm a Hãy xác định lực tương tác hai điện tích đó b Đặt hai điện tích đó vào môi trường có số điện môi là  =2 thì lực tương tác chúng thay đổi nào ? Để lực tương tác chúng là không đổi (bằng lực tương tác đặt không khí) thì khoảng cách chúng đặt môi trường có số điện môi  =2 là bao nhiêu ? Đs: 0,576 N, 0,288 N, cm 2) Cho hai quaû caàu nhoû mang ñieän tích q = – 3.10 – C vaø q2 ñaët caùch cm chaân khoâng thì chúng hút lực có độ lớn là 2,16.10 – N Xác định điện tích cầu q2 Ñs: q2 = 2.10 – C 3) Hai điện tích điểm đặt chân không cách đoạn cm, lực đẩy tĩnh điện chúng là 10-5 N a Tìm độ lớn điện tích b Tìm khoảng cách chúng để lực đẩy tĩnh điện chúng là 2,5 10-6 N Đs: 1,3 10-9 C, cm 4) Mỗi prôtôn có khối lượng m= 1,67.10-27 kg, điện tích q= 1,6.10-19C Hỏi lực đẩy hai prôtôn lớn lực hấp dẫn chúng bao nhiêu lần ? Đs: 1,35 1036 5) Hai vật nhỏ giống nhau, vật thừa electron Tìm khối lượng vật để lực tĩnh điện lực hấp dẫn Đ s: 1,86 10-9 kg 6) Hai vật nhỏ đặt không khí cách đoạn 1m, đẩy lực F= 1,8 N Điện tích tổng cộng hai vật là 3.10-5 C Tìm điện tích vật Đ s: q1= 10-5 C, q2 = 10-5 C 7) Hai điện tích q1 = 8.10-8 C, q2 = -8.10-8 C đặt A và B không khí (AB = cm) Xác định lực tác dụng lên q3 = 8.10-8 C , nếu: a CA = cm, CB = cm b CA = cm, CB = 10 cm c CA = CB = cm Đ s: 0,18 N; 30,24.10-3 N; 27,65.10-3 N 8) Người ta đặt điện tích q1 = 8.10-9 C, q2 = q3 = -8.10-9 C ba đỉnh tam giác cạnh cm không khí Xác định lực tác dụng lên điện tích q0 = 6.10-9 C đặt tâm O tam giác Đ s: 72.10-5 N 9) Ba điện tích điểm q1 = -10-7 C, q2 = 5.10-7 C, q3 = 4.10-7 C đặt A, B, C không khí, AB = cm AC = cm BC = cm Tính lực tác dụng lên điện tích Đ s: 4,05 10-2 N, 16,2 10-2 N, 20,25 10-2 N 10) Ba điện tích điểm q1 = 10-8 C, q2 = -4 10-8 C, q3 = 10-8 C đặt không khí ba đỉnh tam giác cạnh cm Xác định vectơ lực tác dụng lên q3 ? Đ s: 45 10-3 N -19 11) Ba điện tích điểm q1 = q2 = q3 = 1,6 10 C đặt chân không ba đỉnh tam giác cạnh 16 cm Xác định vectơ lực tác dụng lên q3 ? Đ s: 15,6 10-27N -8 -8 -7 12) Ba điện tích điểm q1 = 27.10 C, q2 = 64.10 C, q3 = -10 C đặt không khí ba đỉnh tam giác vuông (vuông góc C) Cho AC = 30 cm, BC = 40 cm Xác định vectơ lực tác dụng lên q3 Đ s: 45.10-4 N 11 Nguyễn Phúc Vinh Vật Lý 11-HK 13) Hai điện tích q1 = -4.10-8 C, q2 = 10-8 C đặt hai điểm A và B cách khoảng cm không khí Xác định lực tác dụng lên điện tích q = 2.10-9 C khi: a q đặt trung điểm O AB b q đặt M cho AM = cm, BM = cm 14) Hai điện tích điểm q1 = q2 = 5.10-10 C đặt không khí cách đoạn 10 cm a Xác định lực tương tác hai điện tích? b Đem hệ hai điện tích này đặt vào môi trường nước ( = 81), hỏi lực tương tác hai điện tích thay đổi nào ? Để lực tương tác hai điện tích không thay đổi (như đặt không khí) thì khoảng cách hai điện tích là bao nhiêu? 15) Cho hai điện tích q1 và q2 đặt cách khoảng r = 30 cm không khí, lực tác dụng chúng là F0 Nếu đặt chúng dầu thì lực này yếu 2,25 lần Vậy cần dịch chuyển chúng lại khoảng bao nhiêu để lực tương tác chúng F ?Đ s: 10 cm 16) Hai điện tích điểm q1 = 9.10 – C ; q2 = – 4.10 – C đặt cách đoạn cm không khí a Độ lớn lực tương tác hai điện tích này có giá trị là bao nhiêu? b Khoảng cách hai điện tích này phải bao nhiêu để lực tương tác chúng có độ lớn laø 20,25.10 – N.Ñs: F = 9.10 – N; r = cm 17) Cho hai cầu nhỏ mang điện tích là q = – 2.10 – C ; q2 = – 3.10 – C, đặt cách đoạn 2,5 cm chân không a Tính độ lớn lực tương tác điện hai cầu ? b Tăng khoảng cách lên gấp đôi thì lực tương tác điện hai cầu tăng hay giảm lượng baèng bao nhieâu ?Ñs: F = 8,64.10 – N; giaûm 6,48.10 – N 18) Hai cầu nhỏ giống mang điện tích có độ lớn nhau, đặt cách cm không khí thì chúng đẩy lực có độ lớn 3,6.10 – N Xác định điện tích hai cầu naøy Ñs: q1 = q2 = 6.10 – C hay q1 = q2 = – 6.10 – C 19) Cho hai điện tích điểm đặt cách cm không khí thì lực đẩy tĩnh điện chúng có độ lớn là 9.10 – N a Xác định độ lớn điện tích ? b Để lực tương tác chúng có giá trị là F’ = 2,5.10 – N thì phải đưa chúng lại gần hay xa đoạn bao nhiêu? Đs: q = 4.10 – C; lại gần 1,6 cm 20) Hai điện tích điểm q = 3q2 = – 9.10 – C đặt môi trường có số điện môi và lực tương tác chúng có độ lớn 2,43.10 – N Tính: a khoảng cách hai điện tích b độ lớn lực tương tác chúng tăng khoảng cách lên thêm 1cm.Đs: cm; 1,69.10 – N 21) Hai cầu nhỏ mang điện tích q 1; q2 đặt cách cm không khí thì chúng đẩy lực 6.10 – N Điện tích tổng cộng hai cầu là – 5.10 – C Xác định điện tích q1; q cuûa moãi quaû caàu ? Bieát raèng q < q Ñs: q = – 2.10 – C vaø q = – 3.10 – C 2 22) Hai cầu nhỏ mang điện tích q ; q2 đặt cách cm không khí thì lực hút tĩnh điện chúng có độ lớn là 2.10 – N Điện tích tổng cộng hai cầu là –10 – C Xác định điện tích q ; q cuûa moãi quaû caàu ? Bieát raèng q > q Ñs: q = – 5.10 – C vaø q = 4.10 – C 2 23) Hai cầu nhỏ giống có cùng khối lượng 0,1 g và mang điện tích q = 10 – C treo vào cùng điểm hai sợi dây nhẹ, cách điện, dài Dưới tác dụng lực tĩnh điện, hai cầu đẩy và cách đoạn cm Xác định góc lệch các sợi dây so với phương thẳng đứng Lấy g = 10 m/s2.Đs: 450 24) Hai điện tích q1 = 8.10–8 C đặt A, q2 = -4.10–8 C đặt B không khí với AB = cm a Tìm độ lớn lực tương tác điện tích ? Lực hút hay đẩy ? b Xác định lực điện tổng hợp tác dụng lên điện tích điểm q3 = 2.10-10 C M với MA = cm, MB = cm 25) Hai qủa cầu nhỏ mang hai điện tích q = 9.10-6 C, và q2 = -3,6.10-5 C Đặt không cố định A và B cách 12 cm không khí a) Xác định lực tương tác hai điện tích? Vẽ hình 12 Nguyễn Phúc Vinh Vật Lý 11-HK b) Đặt điện tích điểm q3 đâu? Có độ lớn và dấu nào để hệ điện tích cân bằng? 26) Hai điện tích điểm đặt cách m nước nguyên chất (  = 81) Lực đẩy chúng bằng10-3 N a) Tìm độ lớn điện tích? b) Để lực điện chúng không khí có độ lớn nước thì phải tăng hay giảm khoảng cách hai điện tích điểm bao nhiêu cm? I Thuyết êlectron Cấu tạo nguyên tử phương diện điện Điện tích nguyên tố * Nguyên tử gồm hạt nhân mang điện tích dương và các electron mang điện tích âm chuyển động xung quanh + Hạt nhân gồm nơtron không mang điện, proton mang điện dương +e=1,6.10-19C, khối lượng mp = 1,67.10-27kg * electron mang điện tích âm: -e = - 1,6.10-19C, khối lượng me = 9,1.10-31kg * Bình thường nguyên tử trạng thái trung hoà điện: số proton nhân số electron quay xung quanh hạt nhân * Điện tích nguyên tố là điện tích nhỏ có thể có e = 1,6.10 -19 C Điện tích electron, proton là điện tích nguyên tố Một vật mang điện tích thì điện tích nó số nguyên lần điện tích nguyên tố q = ne (n là số nguyên) Thuyết êlectron *Thuyết electron là thuyết dựa vào cư trú và di chuyển các electron để giải thích các tượng điện và các tính chất điện các vật *Nội dung: + Electron có thể rời khỏi nguyên tử để di chuyển từ nơi này đến nơi khác Nguyên tử electron trở thành hạt mang điện dưong gọi là iôn dương + Nguyên tử trung hòa có thể nhận thêm electron để trở thành hạt mang điện âm gọi là iôn âm + Một vật nhiễm điện âm số electron mà nó chứa lớn số proton nhân Nếu số electron ít số prôton thì vật nhiễm điện dương II Vận dụng Vật (chất) dẫn điện và vật (chất) cách điện - Vật (chất) dẫn điện là vật (chất) có chứa các điện tích tự Ví dụ: kim loại, các dung dịch axit, bazo và muối - Vật (chất) cách điện là vật (chất) không chứa các điện tích tự Ví dụ: thuỷ tinh, sứ … Sự nhiễm điện tiếp xúc: Do di chuyển electron từ vật này sang vật khác Đưa vật chưa nhiễm điện tiếp xúc với vật nhiễm điện thì nó nhiễm điện cùng dấu với vật đó Đó là nhiễm điện tiếp xúc 13 Nguyễn Phúc Vinh Vật Lý 11-HK Nhieãm ñieän tieáp xuùc Sự nhiễm điện hưởng ứng : Do phân bố lại các electron vật nhiễm điện Đưa cầu A nhiễm điện dương lại gần đầu M kim loại MN trung hoà điện thì đầu M nhiễm điện âm, đầu N nhiễm điện dương Sự nhiễm điện kim loại MN là nhiễm điện hưởng ứng III Định luật bảo toàn điện tích Trong hệ vật cô lập điện, tổng đại số các điện tích là không đổi Hệ cô lập điện là hệ vật không trao đổi điện tích với các vật ngoài hệ BÀI TẬP Phương pháp Chung:  Đối với dạng bài tập này, Hs cần vận dụng định luật bảo toàn điện tích: “ Trong hệ cô lập điện, tổng đại số các điện tích luôn luôn là số” 1) Hai cầu nhỏ mang điện tích q1 = -3.10-9 C và q2 = 6.10-9 C hút lực điện F = 2.105 N không khí a) Tính khoảng cách chúng b) Cho chúng chạm đưa vị trí cũ Xác định lực điện chúng lúc này? 2) Hai cầu kim loại nhỏ giống mang điện tích q = 4.10-9C, q2 = -2.10-9C đặt không khí hai điểm A, B cách 40cm a) Xác định lực điện hai điện tích b) Nối hai cầu dây dẫn.Tính số electron qua dây dẫn Biết –e = -1,6.10-19C 3) Hai cầu kim loại giống nhau, tích các điện tích q và q2 đặt không khí cách r = 2cm, đẩy lực F = 2,7.10 -4N Cho hai cầu tiêp xúc đưa vị trí cũ thì chúng đẩy lực F’ = 3,6.10-4N Xác định q1, q2? 4) Hai cầu kim loại nhỏ mang các điện tích q và q2 đặt không khí cách cm, đẩy lực 2,7.10-4 N Cho hai cầu tiếp xúc lại đưa vị trí cũ, chú đẩy lực 3,6.10-4 N Tính q1, q2 ? Đ s: 6.10-9 C , 10-9 C, -6 10-9 C, -2 10-9 C 5) Hai cầu nhỏ, giống nhau, kim loại Quả cầu A mang điện tích 4,50 µC; cầu B mang điện tích – 2,40 µC Cho chúng tiếp xúc đưa chúng cách 1,56 cm Tính lực tương tác điện chúng Đ s: 40,8 N 6) Hai cầu nhỏ kim loại giống hệt nhau, mang điện tích q đặt cách khoảng R, chúng đẩy lực có độ lớn 6,4 N Sau cho chúng tiếp xúc tách khoảng 2R thì chúng đẩy lực bao nhiêu ? Đ s: 1,6 N 7) Hai hòn bi kim loại giống nhau, hòn bi này có độ lớn điện tích lần hòn bi Cho xê dịch hai hòn bi chạm đặt chúng lại vị trí cũ Độ lớn lực tương tác biến đổi nào điện tích chúng : a cùng dấu b trái dấu Đ s: Tăng 1,8 lần, giảm 0,8 lần 8) Hai hòn bi kim loại giống có điện tích cùng dấu q và 4q cách khoảng r Sau cho hai hòn bi tiếp xúc nhau, lực tương tác chúng không thay đổi, ta phải đặt chúng cách khoảng r’ Tìm r’? Đ s: r’ = 1,25 r 14 Nguyễn Phúc Vinh Vật Lý 11-HK 9) Hai cầu kim loại giống nhau, tích điện 3.10 -5 C và 2.10-5 C Cho hai cầu tiếp xúc đặt cách khoảng 1m Lực điện tác dụng lên cầu có độ lớn là bao nhiêu? Đ s: 5,625 N ĐIỀU KIỆN CÂN BẰNG CỦA MỘT ĐIỆN TÍCH Phương Pháp Chung Khi khảo sát điều kiện cân điện tích ta thường gặp hai trường hợp:  Trường hợp có lực điện: - Xác định phương, chiều, độ lớn tất các lực điện xét   F1 , F2 , … tác dụng lên điện tích đã    F  F   - Dùng điều kiện cân bằng: - Vẽ hình và tìm kết  Trường hợp có thêm lực học (trọng lực, lực căng dây, …) - Xác định đầy đủ phương, chiều, độ lớn tất các lực tác dụng lên vật mang điện mà ta xét - Tìm hợp lực các lực học và hợp lực các lực điện      R  F  R   F - Dùng điều kiện cân bằng:  (hay độ lớn R = F) 10) Hai điện tích điểm q1 = 10-8 C, q2 = 10-8 C đặt A và B cách cm chân không Phải đặt điện tích q3 = 10-6 C đâu để điện tích q3 nằm cân (không di chuyển) ? Đ s: Tại C cách A cm, cách B cm 11) Hai điện tích điểm q1 = q2 = -4 10-6C, đặt A và B cách 10 cm không khí Phải đặt điện tích q3 = 10-8C đâu để q3 nằm cân bằng? Đ s: CA = CB = cm 12) Hai điện tích q1 = 10-8 C, q2= -8 10-8 C đặt A và B không khí, AB = cm.Một điện tích q đặt C Hỏi: a C đâu để q3 cân bằng? b Dấu và độ lớn q3 để q1 và q2 cân bằng? Đs: CA= cm,CB= 16 cm, q3 = -8 10-8 C 13) Hai điện tích q1 = - 10-8 C, q2= 1,8 10-8 C đặt A và B không khí, AB = cm Một điện tích q3 đặt C Hỏi: a C đâu để q3 cân bằng? Đs: CA= cm,CB= 12 cm b Dấu và độ lớn q3 để q1 và q2 cân ? Đs: q3 = 4,5 10-8 C 14) Tại ba đỉnh tam giác cạnh a người ta đặt ba điện tích giống q = q2 = q3 = 10-7 C Hỏi phải đặt đặt điện tích thứ tư q0 đâu, có giá trị là bao nhiêu để hệ thống đứng yên cân bằng?  q1  3,46.10  C Đ s: q0 = 3.q 15) Cho hai điện tích q1 = 6q, q2 = đặt A và B cách một khoảng a (cm) Phải đặt a điện tích q0 đâu và có trị số nào để nó cân bằng? Đ s: Nằm trên AB, cách B: cm -8 -8 16) Hai điện tích q1 = 10 C đặt A và q2 = -8 10 C đặt B, chúng cách đoạn AB = 15 cm không khí Phải đặt điện tích q3 M cách A bao nhiêu để nó cân bằng?Đ s: AM = 10 cm 6 17) Ở trọng tâm tam giác người ta đặt điện tích q = 3.10 C Xác định điện tích q cần đặt đỉnh tam giác hệ trạng thí cân bằng? Đ s: -3 10-6 C 18) Hai cầu nhỏ cùng khối lượng m= 0,6 kg treo không khí hai sợi dây nhẹ cùng chiều dài l= 50 cm vào cùng điểm Khi hai cầu nhiễm điện giống nhau, chúng đẩy và cách khoảng R = cm a Tính điện tích cầu, lấy g= 10m/s2 b Nhúng hệ thống vào rượu êtylic (= 27), tính khoảng cách R’ hai cầu, bỏ qua lực đẩy Acsimet 15 Nguyễn Phúc Vinh Vật Lý 11-HK Cho biết góc  nhỏ thì sin  ≈ tg  Đ s: 12 10-9 C, cm 19) Hai cầu nhỏ giống nhôm không nhiễm điện, cầu có khối lượng 0,1 kg và treo vào hai đầu sợi tơ dài 1m móc vào cùng điểm cố định cho hai cầu vừa chạm vào Sau chạm vật nhiễm điện vào hai cầu thì thấy chúng đẩy và tách xa khoảng r = cm Xác định điện tích cầu?Đ s: 0,035 10-9 C 20) * Hai cầu kim loại nhỏ giống có điện tích q khối lượng m = 10g treo hai dây cùng chiều dài 30 cm vào cùng điểm Giữ cho cầu I cố định theo phương thẳng đứng, dây treo cầu II lệch góc  = 600 so với phương thẳng đứng Cho g= 10m/s2 Tìm q ? m.g l 10  C k Đ s: q = 16 Nguyễn Phúc Vinh Vật Lý 11-HK I Điện trường Điện trường là dạng vật chất (môi trường) bao quanh điện tích và gắn liền với điện tích Điện trường tác dụng lực điện lên các điện tích khác đặt nó II Cường độ điện trường (E): Định nghĩa Cường độ điện trường điểm là đại lượng đặc trưng cho tác dụng lực 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 E F q E : Cường độ điện trường (V/m) F : Lực điện trường (N) q : Điện tích thử đặt điểm xét (C) * Đơn vị cường độ điện trường là Vôn trên mét (V/m) Vectơ cường độ điện trường Vì lực là đại lượng vectơ nên cường độ điện trường là đại lượng vectơ gọi là vectơ cường độ  điện trường E  F E q Lực điện trường E độ lớn F q   F qE qE Độ lớn F=     F: q > -E   - E   F: q < Vectơ cường độ điện trường điện tích điểm Q +Điểm đặt điểm xét + Phương: trùng với đường thẳng nối điện tích Q với điểm xét M + Chiều: hướng xa Q Q > 0; hướng Q Q < + Độ lớn: E k Q Q  9.10  r2   r2 r là khoảng cách từ điểm khảo sát M đến điện tích Q(m) E  là số điện môi.(không có đơn vị) Q: điện tích (C) E:Cường độ điện trường (V/m) Nguyên lí chồng chất điện trường:    E E1  E2  -Nguyên lí chồng chất điện trường Vectơ cường độ điện trường tổng hợp tổng hai vectơ cường độ điện trường thành phần - Nếu có nhiều điện tích điểm Q , Q2 , , Qn gây nên cùng điểm vectơ cường độ điện     E E E trường tương ứng , , , n thì điểm đó ta có vectơ cường độ điện trường tổng hợp E tính     E E E bởi: E = + + + n III Đường sức điện 17 Nguyễn Phúc Vinh Vật Lý 11-HK 1 Định nghĩa Đường sức điện là đường mà tiếp tuyến điểm nó là giá vectơ cường độ điện trường điểm đó Nói cách khác, đường sức điện là đường mà lực điện tác dụng dọc theo nó  E1  E2 Hình dạng ðýờng sức số ðiện trýờng Các đặc điểm đường sức điện - Qua điểm điện trường có đường sức điện và mà thôi (các đường sức không cắt nhau) - Đường sức điện là đường có hướng Hướng đường sức điện điểm là hướng vectơ cường độ điện trường điểm đó - Đường sức điện điện trường tĩnh không khép kín Xuất phát từ điện tích dương, kết thúc điện tích âm - Qui ước vẽ đường sức điện dày đặc nơi cường độ điện trường mạnh và vẽ thưa nơi cường độ điện trường yếu Điện trường Điện trường là điện trường mà vectơ cường độ điện trường điểm có cùng phương, chiều và độ lớn ; đường sức điện là đường thẳng song song cùng chiều và cách BÀI TẬP XÁC ĐỊNH CƯỜNG ĐỘ ĐIỆN TRƯỜNG Phương Pháp Chung  Cường độ điện trường điện tích điểm Q:  Q E1 F  E  k E1 q1 q  r q  Áp dụng công thức (Cường độ điện trường E1 q1 gây vị trí cách q1 khoảng r1 : q1 E1 k  r1 , Lưu ý cường độ điện trường E là đại lượng vectơ Trong chân không, không khí  = 1) Đơn vị chuẩn: k = 9.109 (N.m2/c2 ), Q (C), r (m), E (V/m)  Cường độ điện trường hệ điện tích điểm: Áp dụng nguyên lý chồng chất điện trường: + Xác định phương, chiều, độ lớn vectơ cường độ điện trường điện tích gây + Vẽ vectơ cường độ điện trường tổng hợp + Xác định độ lớn cường độ điện trường tổng hợp từ hình vẽ Khi xác định tổng hai vectơ cần lưu ý các trường hợp đặc biệt: , ,  , tam giac vuông, tam giác đều, … Nếu không xảy các trường hợp đặt biệt thì có thể tính độ dài vectơ định lý hàm cosin: a2 = b2 + c2 – 2bc.cosA 1) Một điện tích điểm Q = 10 – C đặt A không khí Một điểm M cách điện tích Q đoạn 10 cm a Xác định chiều và độ lớn vectơ cường độ điện trường M ? b Xác định lực điện trường điện tích Q tác dụng lên điện tích q = 10 – C đặt điểm M Ñs: E = 9.10 V/m; F =18.10 – N 18 Nguyễn Phúc Vinh Vật Lý 11-HK 2) Một điện tích q = – 10 – C đặt điểm N điện trường điện tích điểm Q thì chịu tác dụng lực điện F = 3.10 – N a Tìm cường độ điện trường E điểm N b Xác định điện tích Q ? Biết vectơ cường độ điện trường N có chiều hướng vào điện tích Q vaø ñieåm N caùch ñieän tích Q cm Ñs: 3.10 V/m; –3.10 –9 C 3) Cường độ điện trường điện tích q gây điểm N cách q đoạn 6cm không khí (như hình) 75.10 V/m Đặt điện tích thử q2 = 2.10– C N N EN a Xác định dấu và độ lớn q1 b Xác định chiều, độ lớn lực tương tác tác dụng lên điện tích q q1 cm q2 4) Cho ñieän tích q1 = 4.10 C; q2 = – 4.10 C đặt A, B không khí cách 20 cm Xác định chiều và độ lớn vectơ cường độ điện trường tổng hợp tại: a H laø trung ñieåm AB b M caùch A 10 cm vaø caùch B 30 cm c N hợp với A, B tạo thành tam giác 5) Ñaët ñieän tích ñieåm q1 = 8.10 – C ; q2 = –8.10 – C taïi A, B khoâng khí, AB = 4cm Xaùc ñònh chiều và độ lớn vectơ: a cường độ điện trường M, M nằm trên đường trung trực AB, và cách AB đoạn 2cm b lực tác dụng lên q = 2.10 –9 C đặt M Đs : E //AB, hướng A  B, E = 12,7.10 V/m; F = 25,4.10 –4 N 6) Đặt hai điện tích điểm q1 =  C ; q2 = –2  C điểm A và B cách đoạn cm khoâng khí a) Xác định vị trí M mà đó cường độ điện trường tổng hợp b) Xác định vị trí N mà đó cường độ điện trường tổng hợp q = +8  C ; q2 =  C 7) Cho hai quaû caàu nhoû mang ñieän tích q 1, q2 ñaët taïi A vaø B khoâng khí caùch cm Moät điểm C cách q1 cm và cách q2 cm đó có cường độ điện trường triệt tiêu Tìm q 1, q2 Biết ñieän tích toång coäng cuûa chuùng laø 7.10 – C Ñs: – 9.10 – C; 16.10 – C 8) Một điện tích điểm Q = –8.10–8C đặt điểm O dầu  2 a) Hãy xác định cường độ điện trường điểm M, cách O khoảng 10 cm Vẽ vectơ cường độ điện trường M b) Tại trung điểm I OM đặt điện tích điểm q Xác định q2 để cường độ điện trường tổng hợp M 9) Cho điện tích q1 = 2.10-6C và q2 = -3.10-6C đặt điểm A và B cách 6cm không khí a) Xác định cường độ điện trường tổng hợp trung điểm M AB – 10 – 10 b) Xác định dấu và độ lớn q3 đặt C để cường độ điện trường tổng hợp M có phương song song với AC Biết ABC tạo thành tam giác 10) Hai điện tích q1 = 2.10-8C và q2 = 18.10-8C đặt cố định hai điểm A và B, A và B cách 10cm, không khí a) Hãy xác định vị trí điểm M để đó véctơ điện trường tổng hợp có cường độ điện trường   E AN  EBN b) Xác định vị trí điểm N để vecto 11) Hai điện tích điểm q = 2.10-6(C) và q2 = -8.10-6(C), đặt A và B không khí Với AB=10(cm) Hỏi phương, chiều và độ lớn cường độ điện trường tổng hợp điểm M q , q2 gaây nhö theá naøo? a) Biết điểm M nằm trên đường thẳng AB với AM = 4cm, BM = 6cm Vẽ hình b) Xác định vị trí điểm N để cường độ điện trường tổng hợp 19 Nguyễn Phúc Vinh Vật Lý 11-HK 12) Hai điện tích điểm q = 8.10-8(C) và q2 = 16.10-8(C), đặt A và B không khí Với AB = 14(cm) a) Hỏi phương, chiều và độ lớn cường độ điện trường tổng hợp điểm M q , q2 gây nào? Biết điểm M nằm trên đường thẳng AB gần A với ø AM = cm và BM = 8cm Vẽ hình b) Xác định vecto lực điện điện trường tổng hợp M tác dụng lên điện tích điểm q3 = -2.10-10C đặt M Vẽ hình 13) Xác định vectơ cường độ điện trường điểm M không khí cách điện tích điểm q = 2.10 -8 C khoảng cm Đ s: 2.105 V/m 14) Một điện tích điểm dương Q chân không gây điện trường có cường độ E = 10 V/m điểm M cách điện tích khoảng 30 cm Tính độ lớn điện tích Q ? Đ s: 10-7 C 15) Một điện tích điểm q = 10 -7 C đặt điểm M điện trường điện tích điểm Q, chịu tác dụng lực F = 3.10-3 N Cường độ điện trường điện tích điểm Q gây M có độ lớn là bao nhiêu ? Đ s: 104 V/m 16) Cho hai điện tích q1 = 10-10 C, q2 = -4 10-10 C, đặt A và B không khí biết AB = cm Xác  E định vectơ cường độ điện trường tại: a H, là trung điểm AB b M, MA = cm, MB = cm c N, biết NAB là tam giác Đ s: 72 103 V/m 32 103 V/m 103 V/m 17) Giải lại bài toán số TRÊN trên với q1 = q2 = 10-10 C Đ s: V/m 40 103 V/m 15,6 103 V/m 18) Hai điện tích q1 = 10-8 C, q2 = -8 10-8 C đặt A và B không khí biết AB = cm Tìm vectơ cường độ điện trường C trên đường trung trực AB và cách AB cm, suy lực tác dụng lên điện tích q = 10-9 C đặt C.Đ s: ≈ 12,7 105 V/m F = 25,4 10-4 N 19) Hai điện tích q1 = -10-8 C, q2 = 10-8 C đặt A và B không khí, AB = cm Xác định vectơ cường độ điện trường M nằm trên đường trung trực AB cách AB cm.Đs: ≈ 0,432 105 V/m 20) Tại ba đỉnh tam giác vuông A cạnh a= 50 cm, b= 40 cm, c= 30 cm.Ta đặt các điện tích q1 = q2 = q3 = 10-9 C Xác định vectơ cường độ điện trường H, H là chân đường cao kẻ từ A.Đ s: 246 V/m 21) Tại hai điểm A và B cách cm chân không có hai điện tích q = 16.10-8 C, q2 = -9.10-8 C Tìm cường độ điện trường tổng hợp và vẽ vectơ cường độ điện trường điểm C nằm cách A khoảng cm, cách B khoảng cm.Đs: 12,7 105 V/m 22) Hai điện tích điểm q1 = 10-2 µC, q2 = -2 10-2 µC đặt hai điểm A và B cách đoạn a = 30 cm không khí Tính cường độ điện trường M cách A và B khoảng là a Đ s: 2000 V/m 23) Trong chân không, điện tích điểm q = 10-8C đặt điểm M điện trường điện tích điểm Q = 10-6C chịu tác dụng lực điện F = 9.10 -3N Tính cường độ điện trường M và khoảng cách hai điện tích?Đs: 45.104V/m, R = 0,2 m 24) Trong chân không có hai điện tích điểm q 1= 10-8C và q2= 4.10-8C đặt theo thứ tự hai đỉnh B và C tam giác ABC vuông cân A với AB=AC= 0,1 m Tính cường độ điện trường A Đ s: 45 103 V/m 25) Trong chân không có hai điện tích điểm q1 = 10-8C và q2= -32.10-8C đặt hai điểm A và B cách khoảng 30 cm Xác định vị trí điểm M đó cường độ điện trường không Đ s: MA = 10 cm, MB = 40 cm 26) * Bốn điểm A, B, C, D không khí tạo thành hình chữ nhật ABCD cạnh AD = a= cm, AB= b= cm.Các điện tích q1, q2, q3 đặt A, B, C Biết q = - 12,5 10-8C và cường độ   E 0 Tính q1 và q3?Đ s: q1 2,7 10-8C, q2 = 6,4 10-8C điện trường tổng hợp D D 27) Cho hai điện tích điểm q1 và q2 đặt A và B không khí, AB = 100 cm Tìm điểm C mà đó cường độ điện trường không với: 20 Nguyễn Phúc Vinh Vật Lý 11-HK a q1= 36 10-6C, q2= 10-6C b q1= - 36 10-6C, q2= 10-6C Đ s: a CA= 75cm, CB= 25cm b CA= 150 cm, CB= 50 cm 28) Cho hai điện tích điểm q1, q2 đặt A và B, AB= cm Biết q + q2 = 10-8C và điểm C cách q1 là cm, cách q2 là cm có cường độ điện trường E = Tìm q1 và q2 ? Đ s: q1= -9.10-8C, q2= 16.10-8C 29) Cho hình vuông ABCD, A và C đặt các điện tích q = q3 = q Hỏi phải đặt B điện tích bao nhiêu để cường độ điện trường D không?Đ s: q2 = - 2 q 30) Một cầu nhỏ khối lượng m= 0,25 g mang điện tích q= 2,5 10 -9C treo dây và đặt   E điện trường E có phương nằm ngang và có độ lớn E= 10 V/m Tính góc lệch dây treo so với phương thẳng đứng Lấy g= 10 m/s2.Đ s:  = 450 I Công lực điện  Đặc điểm lực điện tác dụng lên điện tích đặt điện trường  F qE  độ lớn F = qE + q>0 E    F E q > 0:  F   q < 0: F   E    F : độ lớn không đổi, có phương song song với đường sức, có chiều hướng từ dương sang âm q > Công lực điện điện trường Tính chất: Công lực điện trường di chuyển điện tích điện trường từ điểm này đến điểm khác điện trường không phụ thuộc hình dạng đường đi, mà phụ thuộc vị trí điểm đầu và điểm cuối Được tính công thức A MN = q E d q: Điện tích (C ) E: Cường độ điện trường (V/ m) d: Khoảng cách hình chiếu điểm đầu và điểm cưối đường lên đường sức điện trường (m) A: Công lực điện trưòng (J) Công lực điện di chuyển điện tích điện trường bất kì Công lực điện di chuyển điện tích từ điểm này đến điểm khác điện trường bất kì không phụ thuộc hình dạng đường mà phụ thuộc vị trí điểm đầu và điềm cuối Đây là tính chất chung điện trường tĩnh điện nên gọi trường tĩnh điện là trường * Chú ý: - Công là đại lượng vô hướng: dương, âm - Công lực điện trên đường cong kín II Thế điện tích điện trường Thế điện tích Thế điện tích q điện trường đặc trưng cho khả sinh công điện trường đặt điện tích q điểm mà ta xét điện trường Được đo công mà điện trường sinh cho điện tích q di chuyển từ điểm mà ta xét đến điểm mốc mà ta tính (ở  ) WM A M VM q V là điện không phụ thuộc vào q, phụ thuộc vào vị trí M M Công lực điện và độ giảm điện tích điện trường Khi điện tích q di chuyển từ điểm M đến điểm N điện trường thì công mà lực điện tác dụng lên điện tích đó sinh độ giảm điện tích q điện trường AMN = WM - WN 21 Nguyễn Phúc Vinh Vật Lý 11-HK I Điện Định nghĩa Điện điểm M điện trường là đại lượng đặc trưng riêng cho điện trường phương diện tạo đặt đó điện tích q Nó xác định thương số công lực điện tác dụng lên q q di chuyển từ M vô cực (AM) và độ lớn q A VM  M q VB: Điện điểm M (V) q: Độ lớn điện tích dịch chuyển (C) AB: Công lực điện trường làm dịch chuyển điện tích dương từ M đến vô cực (J) 2.Đơn vị điện thế: Vôn (V) Đặc điểm điện - Điện là đại lượng đại số, vô hướng - Điện phụ thuộc vào cách chọn mốc điện thế, điện mốc Thường chọn mốc điện mặt đất vô cực II Hiệu điện (còn gọi là điện áp) Hiệu điện hai điểm M và N là hiệu điện VM và VN UMN = VM - VN Đơn vị hiệu điện là Vôn (V) Định nghĩa Hiệu điện điểm M, N điện trường 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 từ M đến N và độ lớn q A A U MN  MN hay U  q q UMN: Hiệu điện điểm M và N (V) q: Điện tích (C) AMN: Công lực điện điện tích q di chuyển từ M đến N (J) Đo hiệu điện - Đo hiệu điện tĩnh điện tĩnh điện kế Hệ thức hiệu điện và cường độ điện trường - Xét điện tích dương q di chuyển dọc theo đường sức điện trường E trên quãng đường MN = d thì công lực điện trường là: AMN = F.MN.cos0o = q.E.d AMN U U Ed E  MN  d d Mà UMN = q → U: Hiệu điện (V) d:Khoảng cách hình chiếu hai điểm điện trường trên đường sức điện (m) E:Cường độ điện trường (V/m) BÀI TẬP - Công mà ta đề cập đây là công lực điện hay công điện trường Công này có thể có giá trị dương hay âm - Có thể áp dụng định lý động cho chuyển động điện tích.Nếu ngoài lực điện còn có các lực khác tác dụng lên điện tích thì công tổng cộng tất các lực tác dụng lên điện tích độ tăng động vật mang điện tích - Nếu vật mang điện chuyển động thì công tổng cộng không Công lực điện và công các lực khác có độ lớn trái dấu - Nếu có lực điện tác dụng lên điện tích thì công lực điện độ tăng động vật mang điện tích m.v N m.v M AMN q.U MN   2 22 Nguyễn Phúc Vinh Vật Lý 11-HK Với m là khối lượng vật mang điện tích q - Trong công thức A= q.E.d áp dụng cho trường hợp điện tích di chuyển điện trường TÍNH CÔNG CỦA LỰC ĐIỆN HIỆU ĐIỆN THẾ Phương Pháp Chung - Công lực điện tác dụng lên điện tích không phụ thuộc vào hình dạng đường điện tích mà phụ thuộc vào vị trí điểm đầu và điểm cuối đường điện trường Do đó, với đường cong kín thì điểm đầu và điểm cuối trùng nhau, nên công lực điện trường hợp này không Công lực điện: A = qEd = q.U Công lực ngoài A’ = A 1 Định lý động năng: AMN q.U MN  m.v N  v M 2 A U MN  MN q Biểu thức hiệu điện thế: E 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 8) U d Hệ thức liên hệ cường độ điện trường hiệu điện điện trường đều: Cho điện tích q = 2.10 – C di chuyển dọc theo các cạnh tam giác MNP cạnh cm đặt điện trường E = 5000 V/m, các đường sức điện trường hướng từ M đến N Tính: a Công lực điện q di chuyển từ M đến N b Hiệu điện hai điểm M và N; M và P; N và P c Ñieän theá taïi ñieåm M vaø taïi P, bieát ñieän theá taïi ñieåm N laø 50 V Ñs: AMN = 4.10– J; UMN = 200 V; U MP = 100 V; UNP = – 100 V; VM = 250 V; VP = 150 V Tam giác ABC vuông B, BA = cm, BC = cm đặt điện trường đều, đường sức hướng từ A đến C gọi M là trung điểm AC, H là chân đường cao kẻ từ B Hiệu điện U AC = 250V Tính: a Hieäu ñieän theá UAB; UCB; UAM; UMB; UBH ? b Ñieän theá taïi ñieåm M, taïi H, taïi C, bieát ñieän theá taïi A laø 270V Đs: UAB = 160V; UCB = – 90V; UAM = 125V; UMB = 35V; UBH = 0V Tam giaù c ABC vuông B, AC = 10 cm, BC = cm đặt điện trường E = 5000 V/m,     AB Tính công lực điện dịch chuyển điện tích q = –10 – Cdọc theo cạnh AB vectô E vaø CB.Ñs: AAB = – 4.10 – J ; ACB = J Một electron chuyển động không vận tốc đầu từ A  B điện trường đều, hiệu điện UBA = 45,5V Tìm vận tốc electron B Biết khối lượng và điện tích electron là 9,1.10 –31 kg vaø – 1,6.10 –19 C Ñs: 4.106 m/s   Tam giác ABC vuông A đặt điện trường E 0, góc B = 600 , E  AB Biết BC = cm ; UBC = 120 V a Tìm UAC, UBA vaø E0 = ? b Đặt q = 9.10–10 C C Tìm E tổng hợp A Ñs: UAC = 0; UBA = 120 V; E0 = 4000V/m; EA = 5000V/m Một electron chuyển động từ điểm M với vận tốc 3,2.10 m/s cùng hướng và dọc theo đường sức điện trường có cường độ 364 V/m Ñieän tích cuûa electron laø – 19 –1,6.10 C Tính quãng đường mà electron dừng lại ?Đs: 0,08 m Công lực điện di chuyển điện tích q = 1,5.10 – C từ sát dương đến âm hai kim loại phẳng đặt song song và cách cm là 0,9 J Tính cường độ điện trường hai kim loại Ñs: 3.10 V/m Một điện tích q = 10 – Cdịch chuyển dọc theo các cạnh tam giác ABC cạnh 20cm, đặt điện trường có cường độ 3000V/m Tính công thực để dịch chuyển điện tích q 23 Nguyễn Phúc Vinh  Vật Lý 11-HK  theo caùc caïnh AB, BC, CA Bieát raèng E   BC Ñs : AAB = ACA = – 3.10 – 6J ; ABC = 6.10 – 6J 9) Tam giác ABC cạch 40 cm đặt điện trường E Công lực điện điện tích q = – 10 – C dịch chuyển dọc theo cạnh CB là A CB = 6.10– 7J Tính cường độ điện trường E và công   AC   E điện tích dịch chuyển từ A đến C Biết vectơ Ñs : E = 3000 V/m; AAC = – 12.10 – 7J 10) Tam giaùc ABC  vuông A, AB = cm, AC = cm đặt điện trường E = 4000 V/m;  vectô E   BC Công lực điện dịch chuyển điện tích q từ B đến C laø ABC = – 2.10 – 8J Tính công lực điện dịch chuyển điện tích q dọc theo cạnh BA và CA Ñs : ABA = – 128.10 – 10 J ; ACA = 72.10 – 10J 11) Một electron chuyển động không vận tốc đầu từ A  B điện trường đều, dọc theo đường sức điện đoạn 0,6cm thì thực cơng 9,6.10 -18J Biết khối lượng và điện tích electron là 9,1.10 –31 kg và – 1,6.10 –19 C a) Tính công mà lực điện sinh electron di chuyển tiếp đoạn 0,4cm từ B đến C theo phương và chiều nói trên b) Tính vận tốc electron nó đến điểm trên 12) Một điện tích q = -4.10-8C di chuyển điện trường có cường đếu E = 1000V/m theo     0 đường gấp khúc ABC Đoạn AB = 20cm và ( AB, E ) 30 , đoạn BC = 40cm ( BC , E ) 120 Vẽ hình Tính công lực điện: AAB; ABC; AABC 13) Cho kim loại phẳng A, B, C đặt song song hình vẽ, d = cm, d2 = cm Các tích điện và điện trường các là đều, có chiều hình vẽ với độ lớn E = 4.104 V/m, E2 = 5.104 V/m Choïn goác ñieän theá taïi baûn A Tìm ñieän theá V B, VC cuûa baûn B, C.Ñs: – 2000 V ; 2000 V 14) Một electron di chuyển đoạn cm, dọc theo đường sức điện, tác dụng lực điện, điện trường có cường độ điện trường 4000 V/m a) Hãy tính công lực điện qúa trình trên? b) Tính động electron cuối đoạn đường Biết electron chuyển động không vận tốc đầu 15) Ba điểm A, B, C tạo thành tam giác vuông C AC = cm, BC = cm và nằm điện  E trường Vectơ cường độ điện trường song song với AC, hướng từ A C và có độ lớn E =  E 5000V/m Tính: a UAC, UCB, UAB b Công điện trường electron (e) di chuyển từ A đến B ? Đ s: 200v, 0v, 200v - 3,2 10-17 J  E 16) Tam giác ABC vuông A đặt điện trường ,  = ABC = 600,  AB  E Biết BC = cm, UBC= 120V  E a Tìm UAC, UBA và cường độ điện trường E? b Đặt thêm C điện tích điểm q = 10-10 C Tìmcường độ điện trường tổng hợp A Đ s: UAC = 0V, UBA = 120V, E = 4000 V/m, E = 5000 V/m 17) Một điện tích điểm q = -4 10-8C di chuyển dọc theo chu vi tam giác MNP, vuông P,  điện trường đều, có cường độ 200 v/m Cạnh MN = 10 cm, MN  E NP = cm Môi trường là không khí Tính công lực điện các dịch chuyển sau q: a từ M  N b Từ N  P c Từ P  M d Theo đường kín MNPM Đ s: AMN= -8 10-7J ANP= 5,12 10-7J, APM = 2,88 10-7J AMNPM = 0J 18) Một điện  trường có cường độ E = 2500 V/m Hai điểm A , B cách 10 cm tính dọc theo E đường sức Tính công lực điện trường thực điện tích q nó di chuyển từ A  B ngược  chiều đường sức Giải bài toán khi:a q = - 10-6C b q = 10-6C Đ s: 25 105J, -25 105J E 24 Nguyễn Phúc Vinh Vật Lý 11-HK 19) Cho kim loại phẳng A, B, C có tích điện và đặt song song hình Cho d1 = cm, d2= cm Coi điện trường các là và có chiều hình vẽ Cường độ điện trường tương ứng là E1 =4.104V/m , E2 = 104V/m Tính điện B và C lấy gốc điện là điện A Đ s: VB = -2000V VC = 2000V d1 d2  E 20) Ba điểm A, B, C nằm điện trường cho // CA Cho AB AC và AB = cm AC = cm a Tính cường độ điện trường E, UAB và UBC Biết UCD = 100V (D là trung điểm AC) b Tính công lực điện trường electron di chuyển từ B  C, từ B D Đ s: 2500V/m,UAB= 0v, UBC = - 200v, ABC= 3,2 10-17J ABD= 1,6 10-17J 21) Điện tích q = 10-8 C di chuyển dọc theo cạnh tam giác ABC cạnh a = 10 cm điện   E E trường có cường độ là 300 V/m // BC Tính công lực điện trường q dịch chuyển trên cạnh tam giác Đ s: AAB = - 1,5 10-7 J, ABC = 10-7 J ACA = -1,5 10-7 J  22) Điện tích q = 10-8 C di chuyển dọc theo cạnh tam giác MBC, cạnh 20 cm đặt  E điện trường E có hướng song song với BC và có cường độ là 3000 V/m Tính công thực để dịch chuyển điện tích q theo các cạnh MB, BC và CM tam giác Đ s: AMB = -3J, ABC = J, AMB = -3 J 23) Giữa hai điểm B và C cách đoạn 0,2 m có điện trường với đường sức hướng từ B  C Hiệu điện UBC = 12V Tìm: a Cường độ điện trường B cà C b Công lực điện điện tích q = 10-6 C từ B C Đ s: 60 V/m E24 J  24) Cho E13 kim loại phẳng tích điện A, B, C đặt song song hình Điện trường các là điện trường và có chiều hình vẽ.Hai A và B cách đoạn d1 = cm, Hai B và C cách đoạn d2 = cm Cường độ điện trường tương ứng là E1 =400 V/m , E2 = 600 V/m Chọn gốc điện cùa A Tính điện B và C d1 d2 Đ s: VB = - 20V, VC = 28 V 25) Một electron di chuyển môt đoạn cm, dọc theo đường sức điện, tác dụng lực điện điện trường có cường độ 1000 V/m Hãy xác định công lực điện ? Đ s: 1,6 10-18 J 26) Khi bay từ điểm M đến điểm N điện trường, electron tăng tốc, động tăng thêm 250eV.(biết eV = 1,6 10-19J) Tìm UMN?Đ s: - 250 V CHUYỂN ĐỘNG CỦA HẠT MANG ĐIỆN TRONG ĐIỆN TRƯỜNG Phương Pháp Chung:  Khi hạt mang điện thả tự không vận tốc đầu điện trường thì tác dụng lực điện , hạt mang điện chuyển động theo đường thẳng song song với đưởng sức điện Nếu điện tích dương (q >0) thì hạt mang điện (q) chuyển động cùng chiều điện trường Nếu điện tích âm (q <0) thì hạt mang điện (q ) chuyển động ngược chiều điện trường Khi đó chuyển động hạt mang điện là chuyển động thẳng biến đổi Ta áp dụng công thức: x = x0 +v0.t + a.t2 x  x0 v = v0 + a.t , v2 – v02 = 2.a.s , s =  Khi electron bay vào điện trường với vận tốc ban đầu  vo vuông góc với các đường sức điện E  v chịu tác dụng lực điện không đổi có hướng vuông góc với o , chuyển động e tương tự chuyển động vật bị ném ngang trường trọng lực Quỹ đạo e là phần đường parapol 27) Một e có vận tốc ban đầu vo = 106 m/s chuyển động dọc theo chiều đường sức điện trường 25 Nguyễn Phúc Vinh Vật Lý 11-HK có cường độ điện trường E = 1250 V/m Bỏ qua tác dụng trọng trường, e chuyển động nào?Đ s: a = -2,2 1014 m/s2, s= cm 28) Một e bắn với vận tốc đầu 10 -6 m/s vào điện trường theo phương vuông góc với đường sức điện Cường độ điện trường là 100 V/m Tính vận tốc e nó chuyển động 10 -7 s điện trường Điện tích e là –1,6 10-19C, khối lượng e là 9,1 10-31 kg Đ s: F = 1,6 10-17 N a = 1,76 1013 m/s2 vy = 1, 76 106 m/s, v = 2,66 106 m/s 29) Một e chuyển động với vận tốc ban đầu 104 m/s dọc theo đường sức điện trường quảng đường 10 cm thì dừng lại a Xác định cường độ điện trường b Tính gia tốc e.Đ s: 284 10-5 V/m 107m/s2 30) Một e chuyển động dọc theo đường sức điện trường có cường độ 364 V/m e xuất phát từ điểm M với vận tốc 3,2 106 m/s,Hỏi: a e quảng đường dài bao nhiêu thì vận tốc nó ? b Sau bao lâu kể từ lúc xuất phát e trở điểm M ?Đ s: 0,08 m, 0,1 s 31) Một e bắn với vận tốc đầu 107 m/s vào điện trường theo phương vuông góc với các đường sức điện Cường độ điện trường là 103 V/m Tính: a Gia tốc e b Vận tốc e nó chuyển động 10-7 s điện trường Đ s: 3,52 1014 m/s2 8,1 107 m/s 32) Một protôn bay theo phương đường sức điện Lúc protôn điểm A thì vận tốc nó là 2,5 10 m/s Khi bay đến B vận tốc protôn Điện A 500 V, Hỏi điện B ? cho biết protôn có khối lượng 1,67 10-27 kg, có điện tích 1,6 10-19 C Đ s: 503,3 V I Tụ điện Tụ điện là gì ? - Tụ điện là hệ hai vật dẫn (gọi là hai tụ điện) đặt gần và ngăn cách lớp cách điện Nó dùng để chứa điện tích - Kí hiệu : Tụ điện phẳng gồm kim loại phẳng đặt song song, đối diện ngăn cách lớp điện môi Cách tích điện cho tụ điện Nối tụ điện vào cực nguồn điện Bản nối với cực dương tích điện dương, nối với cực âm tích điện âm Độ lớn điện tích trên hai Điện tích tụ là điện tích dương 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 Q = CU C : Điện dung (F) Q : Điện tích (C) U : Hiệu điện (V) Đơn vị điện dung làFara (F) - ước Fara là : + micrôfara (F) = 10–6 (F) + nanôfara (nF) = 10–9 (F) + picôfara (pF) = 10–12 (F) Các loại tụ điện - Tụ điện ứng dụng nhiều kĩ thuật điện và vô tuyến điện Tuỳ theo tên lớp điện môi và 26 Nguyễn Phúc Vinh Vật Lý 11-HK công dụng chúng mà tụ điện có tên khác nhau: tụ không khí, tụ giấy, tụ mica, tụ sứ, tụ hóa học,… tụ xoay Trên tụ điện thường có ghi số liệu: điện dung và hiệu điện giới hạn đặt vào tụ 4.Ghép tụ điện Để có tụ điện với điện dung thích hợp và hiệu điện thích hợp thì phải ghép các tụ điện thành tụ điện Ghép song song: Ghép nối tiếp UAB= U1 = U2 UAB = U1 + U2 qAB = q1 + q2 qAB = q1 = q2 CAB = C1 + C2 1   C AB C1 C2 Năng lượng điện trường tụ điện Khi tụ tích điện thì điện trường tụ điện dự trữ lượng Đó là lượng điện trường 1 Q2 W  QU  CU  2 C W(J); Q(C); U(V); C(F) Bài tập: Trên vỏ tụ điện có ghi giá trị 20  F – 200 V Người ta nối hai tụ vào hiệu ñieän theá 120 V a Tính điện tích tụ điện và lượng tụ điện mắc vào hiệu điện trên b Tính điện tích tối đa mà tụ này có thể tích Ñs: 2,4.10 – C; 0,144 J ; 4.10 – C Hai tụ điện có điện dung là C1 =  F và C2 =  F mắc nối tiếp với và mắc vaøo nguoàn ñieän coù hieäu ñieän theá 50V a Tính ñieän dung cuûa boä tuï b Tính ñieän tích vaø hieäu ñieän theá cuûa moãi tuï ñieän Ñs: C = 1,2  F; Q1 = Q2 = 60  F; U1 = 30 V; U2 = 20 V Hai tuï ñieän coù ñieän dung C1 vaø C2 Ñieän dung töông ñöông cuûa hai tuï chuùng maéc noái tiếp và mắc song song với có giá trị là nF và nF Tìm giá trị C và C2 Biết raèng C1> C2 Ñs: C1 = nF vaø C2 = nF   Coù tuï ñieän C1 = F; C2 = C3 = F maéc nhö hình veõ: a Tính ñieän dung CAB cuûa boä tuï? b Mắc hai đầu A, B vào cực nguồn điện có hiệu điện 4V tính ñieän tích cuûa caùc tuï ñieän ? Ñs: 2,5F; 8C ; 2C Coù tuï ñieän C1 = 10  F; C2 =  F; C3 =  F maéc nhö hình veõ: UAB = 38V a Tính ñieän dung C cuûa boä tuï, ñieän tích vaø hieäu ñieän theá treân caùc tuï ? b Tụ C3 bị “đánh thủng” Tìm điện tích và hiệu điện tụ C Ñs : a 3,16F; 8.10-5 C; 4.10-5 C; 1,2.10-4 C; b 3,8.10-4C ; 38V Cho boä tuï nhö hình veõ: C =  F; C2 =  F; C3 =  F; C4 = 12  F; U = 80 V Tính: AB a lượng tụ CAB ? b hiệu điện M và N ? Ñs: 5,33 V Cho C1 =  F; C2 =  F; C3 =  F; C4 =  F; UAB = 24 V a Tính điện tích các tụ K mở b Tìm điện lượng qua khóa K K đóng và cho biết electron từ M đến 27 Nguyễn Phúc Vinh Vật Lý 11-HK N hay ngược lại Đs: 18  C; 32  C; 10  C ; từ M đến N Một tụ điện phẳng không khí có điện dung 50 pF và khoảng cách là 1,2 mm Tích điện cho tụ điện hiệu điện 12V a/ Tính ñieän tích cuûa tuï ñieän b/ Tụ điện có thể tích điện tích tối đa bao nhiêu? Biết cường độ điện trường không khí lên đến 1,5.104 V/m thì không khí trở thành dẫn điện I Dòng điện: a) Dòng điện: Dòng điện là dòng các điện tích dịch chuyển có hướng Trong kim loại dòng điện là dòng có hướng electron tự b) Chiều dòng điện: Chiều dòng điện là chiều dịch chuyển các điện tích dương (quy ước) Trong kim loại chiều dòng điện ngược chiều dịch chuyển các electron tự c) Các tác dụng của dòng điện Dòng điện có tác dụng nhiệt, tác dụng hóa học, tác dụng sinh lí, tác dụng từ Trong đó, tác dụng đặc trưng dòng điện là tác dụng từ 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 I: Cường độ dòng điện trung bình (A) * Nếu  t nhỏ, ta có cường độ tức thời Dòng điện không đổi:Là dòng điện có chiều và cường độ không thay đổi theo thời gian q I t I : Cường độ dòng điện không đổi (A) q: Điện lượng chuyển qua tiết diện thẳng vật dẫn khoảng thời gian t (C) t : Thời gian dòng điện chạy qua vật dẫn (s) Đơn vịcường độ dòng điện là ampe (A) 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 là thiết bị tạo và trì hiệu điện hai cực nguồn điện Bên nguồn điện có các lực lạ làm nhiệm vụ tách các electron khỏi nguyên tử và di chuyển các electron và ion khỏi cực nguồn: cực âm (luôn thiếu electron), cực dương (thiếu ít electron cực kia) Kí hiệu nguồn điện E,r Mỗi nguồn điện đặc trưng hai đại lượng: Suất điện độngvà điện trở r IV Suất điện động nguồn điện Công nguồn điện 28 Nguyễn Phúc Vinh Vật Lý 11-HK Công các lực lạ thực làm dịch chuyển các điện tích qua nguồn gọi là công nguồn điện Nguồn điện là nguồn lượng, vì nó có khả thực công dịch chuyển các điện tích dương bên nguồn điện ngược chiều điện trường, các điện tích âm bên nguồn điện cùng chiều điện trường Suất điện động nguồn điện a) Định nghĩa Suất điện động nguồn điện là đại lượng đặc trưng cho khả thực công nguồn điện và đo thương số công (A) các lực lạ thực di chuyển điện tích dương (q) bên nguồn điện ngược chiều điện trường và độ lớn điện tích (q) đó b) Công thức A E q E : Suất điện động (V) A : Công (J) q : Điện tích (C) Số Vôn ghi trên nguồn điện cho biết trị số suất điện động nguồn điện đó V Pin và acquy Pin điện hóa Cấu tạo chung: Gồm hai cực có chất hóa học khác ngâm chất điện phân (dung dịch axit, bazơ muối) a) Pin Vôn-ta (Volta) Nguồn điện chế tạo đầu tiên sinh dòng điện trì khá lâu là pin Vôn-ta Gồm kẽm (Zn) và đồng (Cu) nhúng dung dịch axit sunfuric loãng (H2SO4 ) Suất điện động là 1,1V b) Pin Lơ-clan-sê (Leclanché) Acquy a) Acquy chì axit gồm: cực dương chì đioxit (PbO 2) và cực âm chì (Pb), chất điện phân là dung dịch axit sunfuric loãng (H 2SO4) Suất điện động 2V suất điện động giảm xuống 1,85V thì phải nạp điện lại cho acquy + Hoạt động acquy : hoạt động dựa trên phản ứng hóa học thuận nghịch : nó tích trữ lượng dạng hóa (lúc nạp), để giải phóng lượng dạng điện (lúc phát điện) + Dung lượng acquy : Dung lượng acquy là điện lượng lớn mà acquy có thể cung cấp nó phát điện Dung lượng acquy đo ampe.giờ (kí hiệu A.h) Ampe.giờ là điện lượng dòng điện có cường độ A tải : A.h = 3600 C b) Acquy kiềm BÀI TẬP Dạng 1: CƯỜNG ĐỘ DÒNG ĐIỆN, SUẤT ĐIỆN ĐỘNG CỦA NGUỒN ĐIỆN  Tính cường độ dòng điện, số electron N qua đoạn mạch q Dùng các công thức I = t (q là điện lượng dịch chuyển qua đoạn mạch) q e e N= ( = 1,6 10-19 C)  Tính suất điện động điện tích lũy nguồn điện A  q Dùng công thức (  là suất điện động nguồn điện, đơn vị là Vôn (V) ) 1) Trong khoảng thời gian 10 giây có lượng điện tích 36 C dịch chuyển qua tiết diện thẳng dây dẫn kim loại Tính số electron chuyển qua tiết diện thẳng giây ? Điện tích Electron laø – 1,6.10 – 19 C.Ñs: 2,25.1019 electron 29 Nguyễn Phúc Vinh Vật Lý 11-HK 2) Một acquy có suất điện động là 6V và sản công 360 J dịch chuyển lượng điện tích beân vaø noù phaùt ñang phaùt ñieän a Tính lượng điện tích dịch chuyển này b Tính cường độ dòng điện chạy qua acquy lượng điện tích này dịch chuyển thời gian phuùt Ñs: 60 C; 0,2 A 3) Cường độ dòng điện không đổi chạy qua dây tóc bóng đèn là 0,25 A Điện tích electron laø q = – 1,6.10 – 19 C a Tính số electron dịch chuyển qua tiết diện thẳng dây tóc thời gian phút b Tính số electron dịch chuyển qua tiết diện thẳng dây tóc thời gian nói trên Đs: 15C; 9,375.1019 electron 4) Suất điện động acquy là V Tính công lực lạ dịch chuyển lượng điện tích là 0,8 C bên nguồn điện từ cực âm tới cực dương nó Đs:4,8 J 5) Công lực lạ làm dịch chuyển lượng điện tích 7.10 –2 C 840 mJ hai cực nguồn điện Tính suất điện động của nguồn điện này Ñs:12 V 6) Một pin có suất điện động là 1,5 V, công pin này sản dịch chuyển lượng điện tích qua dây thẳng là 270 J Tính lượng điện tích này đã dịch chuyển Ñs:180 C 7) Cường độ dòng điện chạy qua dây tóc bóng đèn là I = 0,5 A a Tính điện lượng dịch chuyển qua tiết diện thẳng dây tóc 10 phút ? b Tính số electron dịch chuyển qua tiết diện thẳng dây tóc khoảng thời gian trên ? Đ s: 300 C, 18,75 1020 hạt e 8) Suất điện động nguồn điện là 12 V Tính công lực lạ dịch chuyển lượng điện tích là 0,5 C bên nguồn điện từ cực âm đến cực dương nó ?Đ s: J 9) Tính suất điện động nguồn điện Biết dịch chuyển lượng điện tích 10 -3 C hai cực bên nguồn điện thì lực lạ thực công là mJ.Đ s: V 10) Suất điện động acquy là V Tính công lực lạ dịch chuyển lượng điện tích là 0,16 C bên acquy từ cực âm đến cực dương nó ?Đ s: 0,96 J 11) Tính điện lượng và số electron dịch chuyển qua tiết diện ngang dây dẫn phút Biết dòng điện có cường độ là 0,2 A.Đ s: 12 C, 0,75 1020 hạt e 12) Một pin thiết bị điện có thể cung cấp dòng điện A liên tục thì phải nạp lại a Nếu pin trên sử dụng liên tục chế độ tiết kiệm lượng thì phải nạp lại Tính cường độ dòng điện mà pin này có thể cung cấp? b Tính suất điện động pin này thời gian nó sinh công là 72 KJ Đ s: 0,5 A, 10 V 13) Trong giây lượng điện tích dịch chuyển qua tiết diện thẳng dây dẫn là 4,5 C Cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn là bao nhiêu ?Đ s: 0,9 A I Điện tiêu thụ và công suất điện Điện tiêu thụ đoạn mạch Điện mà đoạn mạch tiêu thụ có dòng điện chạy qua để chuyển hóa thành các dạng lượng khác là công lực điện trường thực dịch chuyển có hướng các điện tích Được đo tích hiệu điện hai đầu đoạn mạch với cường độ dòng điện và thời gian dòng điện chạy qua đoạn mạch đó A=qU=UIt A: Công (J) q : Điện tích (C) U: Hiệu điện (V) t : Thời gian dòng điện chạy qua đoạn mạch (s) Công suất điện Công suất điện đoạn mạch là công suất tiêu thụ điện đoạn mạch đó và có trị số 30 Nguyễn Phúc Vinh Vật Lý 11-HK điện mà đoạn mạch tiêu thụ đơn vị thời gian, tích hiệu điện hai đầu đoạn mạch và cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch đó A P = t = UI U: Hiệu điện (V) I: Cường độ dòng điện (A) P: Công suất (W) II Công suất tỏa 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 dẫn, với bình phương cường độ dòng điện và với thời gian dòng điện chạy qua vật dẫn đó Q = R I2 t Q : nhiệt lượng (J) R : Điện trở ( ) I : Cường độ dòng điện (A ) t : Thời gian (t) Công suất tỏa nhiệt vật dẫn có dòng điện chạy qua Công suất tỏa nhiệt P vật dẫn có dòng điện chạy qua đặc trưng cho tốc độ tỏa nhiệt vật dẫn đó và xác định nhiệt lượng tỏa vật dẫn đơn vị thời gian U2 Q RI P = t = R P [w]; U [v]; I [A]; R [  ] III Công và công suất nguồn điện Công nguồn điện (công lực lạ bên nguồn điện): Công nguồn điện điện tiêu thụ toàn mạch A ng= Eq = EIt E: suất điện động (V); I: cường độ dòng điện (A); t: thời gian (s) Công suất nguồn điện Công suất nguồn điện công suất tiêu thụ điện toàn mạch A  ng  t P ng = EI BÀI TẬP - Ở chủ đề này, các câu hỏi và bài tập chủ yếu về: Tính điện tiêu thụ và công suất điện đoạn mạch Tính công suất tỏa nhiệt và nhiệt lượng tỏa trên vật dẫn Tính công và công suất nguồn điện - Cần lưu ý vấn đề sau: + Trong các công thức tính công, tính nhiệt lượng: Để có công, nhiệt lượng tính có đơn vị là Jun (J) cần chú ý đổi đơn vị thời gian giây (s) U dm + Mạch điện có bóng đèn: R = Pdm đ ( Coi điện trở không phụ thuộc vào hiệu điện đặt vào đèn, không thay đổi theo nhiệt độ.) Nếu đèn sáng bình thường thì Ithực = Iđm (Lúc này có Uthực = Uđm; Pthực = P đm) Nếu Ithực< Iđm thì đèn mờ bình thường Nếu Ithực> Iđm thì đèn sáng bình thường VẬN DỤNG ĐỊNH LUẬT JUN-LENXƠ CÔNG SUẤT ĐIỆN Áp dụng công thức: 31 Nguyễn Phúc Vinh Vật Lý 11-HK  Công và công suất dòng điện đoạn mạch: A = U.I.t , U2 t U.I.t Định luật Jun-LenXơ: Q = R.I2.t hay Q= R A U.I P= t U2  Công suất dụng cụ tiêu thụ điện: P = U.I = R.I2 = R 1) Cho mạch điện hình, đó U = 9V, R = 1,5  Biết hiệu điện hai đầu R = 6v Tính nhiệt lượng tỏa trên R2 phút ? Đ s: 1440 J 2) Có hai điện trở mắc hai điểm có hiệu điện 12 V Khi R1 nối tiếp R2 thì công suất mạch là W Khi R1 mắc song song R2 thì công suất mạch là 18 W Hãy xác định R1 và R2 ? Đ s: R1 = 24 , R2 = 12 , ngược lại 3) Hai bóng đèn Đ1 ghi 6v – W và Đ2 ghi 6V - 4,5 W mắc vào mạch điện hình vẽ Nguồn điện có hiệu điện Đ U không thay đổi Đ2 a Biết ban đầu biến trở Rb vị trí cho đèn sáng Rb bình thường Tìm điện trở biến trở lúc này ? Trên mạch điện, đâu là Đ1, đâu là Đ2 ? b Giả sử từ vị trí ban đầu ta di chuyển biến trở chạy sang phải chút thì độ sáng các đèn thay đổi nào ? Đ s: Rb = 24  4) Cho mạch điện thắp sáng đèn hình, Nguồn có suất điện động 12V Đ  Đèn loại V – W Điều chỉnh R để đèn sáng bình thường Tính công nguồn điện khoảng thời gian 1h ? Tính hiệu suất mạch chứa đèn sáng bình thường ? Đ s: 21600 J, 50 % 5) Để loại bóng đèn loại 120 V – 60 W sáng bình thường mạng điện có hiệu đện 220V, người ta mắc nối tiếp với nó điện trở phụ R Tính R ? Đ s: 200  6) Cho mạch điện hình với U = 9V, R1 = 1,5 , R2 =  R3 Biết cường độ dòng điện qua R3 là A R1 R2 a Tìm R3 ? b Tính nhiệt lượng tỏa trên R2 phút ? c Tính công suất đoạn mạch chứa R1 ? Đ s: , 720 J, W 7) Một quạt điện sử dụng hiệu điện 220 V thì dòng điện chạy qua quạt có cường độ là A a Tính nhiệt lượng mà quạt tỏa 30 phút theo đơn vị Jun ? b Tính tiền điện phải trả cho việc sử dụng quạt 30 ngày, ngày sử dụng 30 phút, biết giá điện là 600 đồng / Kwh (Biết wh = 3600 J, Kwh = 3600 KJ) Đs: 1980000 J (0,55 kw) 9900 đồng 8) Một ấm điện có hai dây dẫn R1 và R2 để đun nước Nếu dùng dây R1 thì nước ấm sôi sau khoảng thời gian 40 phút Còn dùng dây R thì nước sôi sau 60 phút Vậy dùng hai dây đó mắc song song thì ấm nước sôi sau khoảng thời gian là bao nhiêu ? (Coi điện trở dây thay đổi không đáng kể theo nhiệt độ.)Đ s: 24 phút 9) Ba điện trở giống mắc hình, công suất tiêu thụ trên điện trở (1) là W thì công suất toàn mạch là bao nhiêu ?Đ s: 18 W 10) Ba điện trở có trị số R, R, R mắc hình vẽ Nếu công suất điện trở (1) là W thì công suất điện trở (3) là bao nhiêu ?Đ s: 54 W 11) Cho dòng điện không đổi có cường độ A chạy qua vật dẫn khoảng thời gian 30 phút, hiệu điện hai đầu vật này là 12V Tính điện tiêu thụ và công suất điện vật daãn.Ñs: 43,2 kJ ; 24 W 12) Cho dòng điện không đổi có cường độ 2,5 A chạy qua điện trở R thời gian phút thì điện tiêu thụ R là 3750J Tính công suất điện, hiệu điện hai đầu R và giá trị R 32 Nguyễn Phúc Vinh Vật Lý 11-HK Ñs: 12,5 W ; V ;  13) Công suất điện và điện tiêu thụ vật dẫn có giá trị là 48 W và 72 kJ Tính thời gian và cường độ dòng điện chạy qua vật dẫn, biết hiệu điện hai đầu vật dẫn là 12V Ñs: A; 25 phuùt 14) Một bóng đèn (220V – 100W) mắc vào hiệu điện 110V a Độ sáng đèn nào? vì sao? b Tính điện trở và công suất tiêu thụ bóng đèn c Tính nhiệt lượng tỏa bóng đèn 10 phút.Đs: sáng mờ; 484  ; 25 W; 15 kJ 15) Để bóng đèn Đ (120V – 60W) sáng bình thường mạng điện có hiệu điện 220 V thì phải mắc nối tiếp đèn với điện trở R a Tính cường độ dòng điện qua bóng đèn b Tính giaù trò cuûa R vaø coâng suaát toûa nhieät treân R 16) Một bàn là điện sử dụng hiệu điện 220V thì dòng điện chạy qua bàn là có cường độ là 5A Tính: a nhiệt lượng bàn là tỏa 10 phút theo đơn vị J b tiền điện phải trả cho việc sử dụng bàn là này 30 ngày, biết ngày sử dụng 15 phuùt vaø giaù tieàn ñieän laø 700ñ/kW.h 17) Để bóng đèn loại 120 V – 60 W sáng bình thường mạng điện có hiệu điện là 220 V , người ta phải mắc nối tiếp với bóng đèn điện trở có giá trị là bao nhiêu ? 18) Một bếp điện có công suất tiêu thụ kW dùng mạng điện 220V Tính điện trở bếp ñieän vaø ñieän naêng tieâu thuï cuûa beáp 30 phuùt (tính theo kW.h) I Toàn mạch là mạch điện kín đơn giản gồm nguồn điện có suất điện động E, điện trở r và điện trở tương đương mạch ngoài RN mắc vào hai cực nguồn điện hình vẽ II Định luật Om toàn mạch 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  I RN  r I : Cường độ dòng điện mạch kín (A) RN: Điện trở tương đương mạch ngoài  E : Suất điện động nguồn điện (V) r : Điện trở nguồn điện (  ) ,r A + - B III Nhận xét Hiện tượng đoản mạch  I RN r ta nói nguồn điện bị đoản mạch - Nếu điện trở mạch ngoài R = thì - Hiện tượng đoản mạch xảy nối hai cực nguồn điện dây dẫn có điện trở nhỏ Khi đoản mạch, dòng điện chạy qua mạch có cường độ lớn và có hại Hiệu điện hai cực (dương và âm) nguồn điện E = Ir + IRN mà IRN = UAB  UAB = UN = E - Ir Nếu mạch hở (I = 0) hay r = thì UAB = E Hiệu suất nguồn điện A U It U R H  coùích  N  N  N A It  RN  r 33 Nguyễn Phúc Vinh Vật Lý 11-HK Bài tập Ở chủ đề này có thể có các dạng bài tập sau đây: - Tính cường độ dịng điện qua mạch kín + Tính điện trở mạch ngoài + Tính điện trở toàn mạch: Rtm = RN + r  I RN  r + Áp dụng định luật Ôm: Trong các trường hợp mạch cĩ nhiều nguồn thì cần xc định xem các nguồn mắc với nào: Tính b, rb thay vào biểu thức định luật Ôm ta tìm I  I RN  r Bài toán có thể ngược lại: Tìm điện trở tìm suất điện động nguồn Khi đó bài toán có thể cho cường độ, hiệu điện trên mạch cho đèn sáng bình thường, … - Dạng toán tính công suất cực đại mà nguồn điện có thể cung cấp cho mạch ngoài Ta cần tìm biểu thức P theo R, khảo sát biểu thức ta tìm R để P max và giá trị Pmax 2 2 R  r ( R  r) ( R ) R P  r 2 R R đạt giá trị cực tiểu R = r (bất đẳng thức côsi) Khi đó Pmax = 4.r Xét - Dạng toán ghép n nguồn giống nhau: Tính suất điện động, và điện trở nguồn Khảo sát cực đại, cực tiểu: Suất điện động nguồn cực đại các nguồn nối tiếp nhau, điện trở nguồn cực tiểu các nguốn ghép song song - Mạch chứa tụ điện: không có dòng điện qua các nhánh chứa tụ; bỏ qua các nhánh có tụ, giải mạch điện để tìm cường độ dòng điện qua các nhánh; hiệu điện hai tụ hai tụ chính là hiệu điện điểm mạch điện nối với hai tụ hai đầu tụ ĐỊNH LUẬT ÔM ĐỐI VỚI TOÀN MẠCH Phương pháp chung:,r Định luật ôm toàn mạch:  I R r Hệ quả: - Hiệu điện mạch ngoài (cũng là hiệu điện hai cực dương âm nguồn điện): U =  - I.r - Nếu điện trở r = hay mạch hở (I = 0) thì U =   - Nếu điện trở mạch ngoài R = thì I = r , lúc này đoạn mạch đã bị đoản mạch (Rất nguy hiểm, vì đó I tăng lên nhanh đột ngột và mang giá trị lớn.) 1) Một nguồn điện có suất điện động  = 6V và điện trở r =  , mạch ngoài là điện trở R =  Tính: a cường độ dòng điện mạch chính b hiệu điện hai cực nguồn điện c coâng suaát toûa nhieät treân R Ñs:1,5A; 4,5V; 6,75W 34 Nguyễn Phúc Vinh Vật Lý 11-HK 2) Cho mạch điện hình: nguồn điện  = 10V và r =  ; R1 =  ; R2 =  ; cường độ dòng điện R1 R2 maïch laø 0,5A Tính: a giá trị điện trở R3 b hiệu điện hai cực nguồn điện c coâng suaát cuûa nguoàn ñieän.Ñs: 10  ; 9,5 V; W R3 3) Cho maïch ñieän goàm nguoàn ñieän R3  = 10V vaø r =  ; R = R =  ; R1 R2 =  ; Tính: R2 a cường độ dòng điện mạch chính b hiệu điện hai cực nguồn điện c công suất tỏa nhiệt trên điện trở R3 Ñs: 1A; 8V K     4) Cho maïch ñieän nhö hình veõ: nguoàn coù , r = vaø R1 = ; R2 = ; Khi K mở thì vôn kế 12 V Biết RV lớn Tính: A V a số ampe kế K đóng b Nhiệt lượng tỏa trên R 10 phút R1 R2     5) Một nguồn điện có = 15V và r = ; R1 = 40 ; R2 = 20 ; cường độ doøng ñieän qua R1 laø 0,24 A Tính: R3 N M a cường độ dòng điện qua nguồn b giá trị điện trở R3 c nhiệt lượng tỏa toàn mạch phút Đs: 0,6 A; 40  ; 540 J R1 R2     6) Một nguồn điện có  và r Điện trở R1 = 2R2 =  Cường độ dòng điện mạch chính hình là 0,3 A, còn hình laø 1A Tìm  vaø r Ñs: 3V;   R1  R1 R2 (hình 1) (hình 2) R2 7) Một nguồn điện có  = 6V và r =  ; Cường độ dòng điện mạch chính hình là 0,6 A, còn hình là 2A a Tìm R1 vaø R2 (bieát R1> R2 ) b Tính coâng suaát toûa nhieät treân R1 moãi hình Ñs:  ;  R1 M R3 8) Cho maïch ñieän nhö hình veõ: nguoàn coù  = 48 V, r = vaø R1 =  ; R2 = A B  ; R3 =  ; R4 = 16  ; Tính: a Cường độ dòng điện mạch chính N R2 R4 b Hieäu ñieän theá UMN c Muốn đo UMN phải mắc cực dương vôn kế vào điểm nào ? 9) Cho maïch ñieän nhö hình veõ: nguoàn coù  = 12 V, r = 0,4  vaø R1 =  ; R1 M R3    R2 = ; R3 = ; R4 = ; RA raát nhoû Tính: A B a điện trở tương đương mạch ngoài b cường độ dòng điện qua các điện trở N R2 R4 c soá chæ ampe keá vaø cho bieát doøng ñieän qua ampe keá theo chieàu naøo? (3,6  ; I1 = 1,8A; I2 = 1,2A; I3 = 1,2A; I4 = 1,8A; IA = 0,6A; từ M  N) 10) Cho mạch điện gồm nguồn điện có  = 18 V; r =  , đèn Đ ( 6V – W ) và điện trở R đèn Đ sáng bình thường Tính: a giá trị điện trở đèn và R Ñ R b hieäu suaát cuûa nguoàn ñieän c công suất tỏa nhiệt mạch ngoài và mạch    35 Nguyễn Phúc Vinh Vật Lý 11-HK Ñs:  ;  ; 91,67%; 24,75W; 27W 11) Cho mạch điện gồm nguồn điện có suất điện động V và r = 0,5  , mạch ngoài gồm bóng đèn có điện trở RĐ = 11  nối tiếp với điện trở R = 0,5  , biết đèn sáng bình thường Tính: a cường độ dòng điện chạy qua điện trở R b hiệu điện định mức và công suất định mức đèn c hiệu điện hai cực nguồn điện d nhiệt lượng tỏa trên điện trở R thời gian 10 phút.Đs: 0,5A; 5,5V; 2,75W; 5,75V; 75J 12) Cho mạch điện hình vẽ:  ; r =  , R = 13  ; Đèn ( 6V – 6W) sáng bình thường.Tính: a  vaø hieäu ñieän theá cuûa nguoàn ñieän b công suất tỏa nhiệt toàn mạch Ñ R c nhiệt lượng tỏa toàn mạch phút Đs: 20V; 19V; 20W 13) Nguồn điện có  = 30V và r =  , R1 = 12  ; R2 =  đèn Đ(12V – 36W) a Tính cường độ dòng điện mạch chính Ñ R1 b Đèn Đ sáng nào ? vì ? c Tính công suất tỏa nhiệt mạch ngoài.Đs: 2A; đèn sáng mờ; 48W R2   14) Mạch điện gồm nguồn điện có = 12V, r = và biến trở R a Khi R = 10  Tính coâng suaát toûa nhieät treân R Ñ R b Tính R để công suất tỏa nhiệt trên R là cực đại Tính công suất tỏa nhiệt toàn mạch lúc này.Đs: 10W;  ; 18W 15) Một nguồn điện có  = 6V, r =  , mạch ngoài là điện trở R Tính R để: a công suất tiêu thụ mạch ngoài là 4W A Ñ R b công suất tiêu thụ mạch ngoài là lớn Tính công suất này ? Ñs:4  ,1  ;  ; 4,5W 16) Một nguồn điện có  và r Khi mắc điện trở R =  vào hai cực nguồn điện điện thì dòng điện chạy mạch có giá trị là I1 = 0,5A Còn mắc điện trở R2 = 11  vào hai cực nguoàn ñieän ñieän thì doøng ñieän chaïy maïch coù giaù trò laø I2 = 0,25A Tính: a suất điện động  và điện trở r nguồn điện b nhiệt lượng tỏa toàn mạch phút trường hợp trên 17) Tính hiệu điện hai cực nguồn có suất điện động là , biết điện trở và ngoài là  ?Đ s: 18) Nếu mắc điện trở 16  với pin thì cường độ dịng điện mạch A Nếu mắc điện trở  vo pin đó thì cường độ 1,8 A Tính suất điện động và điện trở pin Đ s: 18 V,  19) Một nguồn điện có suất điện động là V, điện trở r = , mạch ngoài có điện trở R a Tính R để công suất tiêu thụ mạch ngoài là W b Với giá trị nào R để công suất mạch ngoài có giá trị cực đại? Tính giá trị đó? Đ s:  (1 ); , 4,5 W 20) Mắc bóng đèn nhỏvới pin có suất điện động 4,5 v thì vơnkế cho biết hiệu điện hai đầu bóng đèn là V và ampe kế 0,25 A Tính điện trở pin Đ s:  21) Mắc dây có điện trở  với pin có suất điện động 1,1 V thì có dòng điện 0,5 A chạy qua dây Tính cường độ dòng điện đoản mạch ? Đ s: 5,5 A 22) Dùng nguồn điện để thắp sáng bóng đèn có điện trở R =  v R2 = , đó công suất tiêu thụ hai bóng đèn là Tìm điện trở nguồn điện ? Đ s:  23) * Vôn kế V mắc vào hai cực nguồn điện Mắc thêm vào hai cực đèn A thì vơn kế V Hy tìm số Vơn kế mắc thm đèn B giống đèn A: a Nối tiếp với đèn A b Song song với đèn A     36 Nguyễn Phúc Vinh Vật Lý 11-HK 24) Điện trở bóng đèn (1) và (2) là  v 12  Khi mắc cái vào nguồn điện thì cơng suất tiu thụ chng Tính: a Điện trở nguồn điện b Hiệu suất đèn Đ s: , 33,3 %, 66,7 % 25) Cho mạch điện có sơ đồ hình vẽ, biết  = 12 V, r = 1,1 , R1 = 0,1  a) Muốn cho công suất mạch ngòai lớn nhất, R phải có gía trị bao nhiêu ? b) phải chọn R bao nhiêu để công suất tiêu thụ trên R là lớn nhất? tính công suất lớn đó ? Đ s: ; 2,  26) Cho  = 12 V, r = , R l biến trở a Điều chỉnh cho R =  Tìm công nguồn  và nhiệt lượng tỏa trên R phút ? b Điều chỉnh R cho điện tiêu thụ đoạn mạch chứa R phút 3240 J, tính R ? c) Với giá trị nào R thì công suất tiêu thụ R đạt giá trị cực đại ? Tính giá trị cực đại này ? Đ s: 4320 J, 3240 J  v  36 W (R = r) 27) Cho mạch điện hình vẽ, 1 = 10 V, 2 = V, r1 = r2 =  R là biến trở 1 , r1 a Điều chỉnh R = 10 , tìm hiệu điện hai cực nguồn 2 Tính nhiệt lượng tỏa trên R phút ? 2, r2 R b Điều chỉnh R cho hiệu điện hai cực nguồn 1 không Tính R ? c Với giá trị nào R thì công suất tiêu thụ trên R đạt giá trị cực đại? Tính giá trị cực đại này? Đ s: V, 3000 J; ; , 18 W 28) Cho mạch điện hình vẽ.R2 = R3 = R4 = 30  R1= 35 , r =  Rv lớn, V 13,5 V a) Tính suất điện động nguồn? b) Đổi chổ nguồn và Vôn kế, tìm số V ?Đ s: 18 V, 13,5 V 29) Cho mạch điện hình đó 2 = V, r1 =  Đèn ghi 12 V- W Xác định giá trị 1 và r2 biết đèn sáng thường Hiệu điện hai cực nguồn là V Đ s: V,  Đ ĐỊNH LUẬT ÔM ĐỐI VỚI ĐOẠN MẠCH (THUẦN R HOẶC CHỨA NGUỒN)  Định luật ôm đoạn mạch: I 37 U R Nguyễn Phúc Vinh Vật Lý 11-HK Trường hợp ngoài điện trở, mạch còn có các dụng cụ đo(Vôn kế và Ampe kế ) thì vào kiện cho đề để biết đó có phải là dụng cụ đo lý tưởng (nghĩa là Vôn kế có R v = , Ampe kế có RA = 0) hay không  Đoạn mạch chứa nguồn: (máy thu điện)  r Thì UAB =  + I(R+ r) Hay UBA = -  - I (R +r) Đoạn mạch chứa nguồn điện (máy phát)  r Thì UAB = - + I (R + r) Hoặc UBA =  - I (R + r) 30) Cho mạch điện hình vẽ, Rb là biến trở Hiệu điện U hai đầu mạch điện có giá trị không đổi Biết Ampe kế có điện trở không đáng kể, vôn kế có điện trở lớn Điều chỉnh biến trở cho: - Khi ampe kế 0,4 A thì vôn kế 24 V - Khi ampe kế 0,1 A thì vôn kế 36 V Tính hiệu điện U và điện trở R ?Đ s: 40 , 40 V 31) Cho mạch điện hình vẽ:R1 =  , R2 =  , R3 =  Điện trở ampe kế không đáng kể UAB = 18 V a Cho R4 = 7,2  thì ampe kế giá trị bao nhiêu? b Điều chỉnh R4 để ampe kế số Tính giá trị R4 ? Đ s: 0,67 A, 18  32) Cho mạch điện hình vẽ:R1 =  , R2 =  , R3 =  Điện trở ampe kế không đáng kể UAB = 18 V a Cho R4 = 7,2  thì ampe kế giá trị bao nhiêu? b Điều chỉnh R4 để ampe kế số Tính giá trị R4 ? Đ s: A, 180  33) Cho mạch điện hình vẽ, biết UAB = 48 V R1=  , R2 = , R3 =  , R4 = 16  a Tính hiệu điện hai điểm M và N ? b Muốn đo UMN phải mắc cực dương vônkế vào điểm nào? Đ s: 4V, điểm N 34) Xác định cường độ dòng điện qua ampe kế theo mạch hình vẽ Biết RA ≈ 0; R1 = R3 = 30 ; R2 = ; R4 = 15  và U = 90 V Đs A * CHÚ Ý:  Trong trường hợp không biết rõ chiều dòng điện mạch điện thì ta tự chọn chiều dòng điện và theo dòng điện này mà phân biệt nguồn điện nào là máy phát (dòng điện từ cực dương và vào cực âm), đâu là máy thu (dòng điện vào cực dương và từ cược âm) Nếu ta tìm I > 0: chiều dòng điện ta chọn chính là chiều thực dòng điện mạch Nếu ta tìm I < 0: chiều dòng điện thực mạch ngược với chiều ta đã chọn ban đầu 35) Cho mạch điện hình vẽ Biết 1 =12 V, r1 = ; 2 =6 V, r2 = ; 3 = V, r3 = ; R1 = , R2 = , R3 =  Tính hiệu điện hai điểm A B ?Đ s: 13,6 V 3 r3 38 1 r12 r2 Nguyễn Phúc Vinh Vật Lý 11-HK 1 36) Cho mạch điện hình : 1 = 1,9 V; 2 = 1,7 V; 3 = 1,6 V; r1 = 0,3 ; r2 = r3 = 0,1  Ampe kế A số Tính điện trở R và cường độ dòng điện qua các mạch nhánh Đ s: R = 0,8 , I = A, I1 = I2 = A 2 3 37) Cho mạch điện hình: cho biết 1 = 2 ; R1 = , R2 = ; r2 = 0,4  12 Hiệu điện hai cực nguồn 1 không Tính r1 ? Đ s: 2,4  38) Cho mạch điện hình vẽ:  = 3v, r = 0,5  R1 = , R2 = , R4 = , R5 = 100 , RA =  Ban đầu k mở và ampe kế I = 1,2 A a Tính UAB và cường độ dòng điện qua điện trở b Tìm R3, UMN, UMC c Tìm cường độ mạch chính và nhánh K đóng ? Đ s: 4,8 v, I1 = I2 = 0,4 A I3 = I4 = 0,8 A R3 = , UMN = V, UMC = 0,8 V Không thay đổi 1 r1 39) Cho mạch điện hình vẽ: 1 = 20V, 2 = 32 V, r1 = , r2 = 0,5 , R = 2 r2 Xác định chiều và cường độ dòng điện qua nhánh ? Đ s: I1 = A, I2 = 16 A, I = 12 A I Đoạn mạch chứa nguồn điện (nguồn phát điện) Xét đoạn mạch chứa nguồn:  I AB  r  R  R1   I (r  R )  IR1 với IR1 U BA   I (r  R )  U BA E,r A U AB    IAB = R  r I R A  R R1 I B B * UAB: hiệu điện điểm đầu A , điểm cuối B (V) * IAB: cường độ dòng điện từ điểm A đến điểm B (A); IAB> ; ngược lại IAB< *  : suất điện động nguồn (V):  > 0: nguồn phát điện hay nguồn điện: dòng điện IAB chạy qua nguồn từ cực âm sang cực dương hay từ cực dương nguồn ra; ngược lại  < Chú ý: chưa biết chiều dòng điện, tự chọn chiều tùy ý áp dụng công thức định luật Ohm cho đoạn mạch có chứa nguồn điện: I > 0: chiều chọn đúng; I < : chiều chọn ngược lại II Ghép các nguồn điện thành Bộ nguồn nối tiếp: cực âm nguồn trước nối với cực dương nguồn sau tạo thành dãy liên tiếp  = 1  2   n ; rbộ = r1 + r2 +…+ rn 39 Nguyễn Phúc Vinh Vật Lý 11-HK Trường hợp có n nguồn điện giống có cùng suất điện động  và điện trở r thì :  = n ; rbộ = n r Bộ nguồn song song: các cực dương các nguồn nối vào cùng điểm và các cực âm các nguồn nối vào cùng điểm khác  =  r rbộ = n Bộ nguồn hỗn hợp đối xứng: gồm có n dãy giống ghép song song với nhau, dãy có m nguồn giống ghép nối tiếp  = m mr rbộ = n Tổng số nguồn N = m.n Bài tập 1) Cho nguồn gồm acquy giống mắc thành dãy song song với , dãy gồm acquy mắc nối tiếp Mỗi acquy có suất điện động  = V , điện trở r =  Tim suất điện động và điện trở nguồn 2) Một nguồn điện có suất điện động E = 36V, điện trở r = 2 Bộâ nguồn này tạo thành các pin có suất điện động e = 1,5V và điện trở r0 = 0,25 mắc hỗn hợp đối xöùng Soẫ pin söû dúng cho caùch maĩc naøy laø bao nhieu? 3) caùc nguoàn gioáng nhau, moãi nguoàn coù  = 4,5V; r = 1,5  , R1 = 50  ; R2 = 10  ; R3 = 40  ; Tính: B A a suất điện động và điện trở nguồn b cường độ dòng điện qua điện trở c hieäu ñieän theá UMN vaø HÑT cuûa moãi nguoàn Ñs: 18V;  ; 0,24A; 0,24A; 0,36A; 14,4V; 3,6V R3 R1 R2 4) Cho mạch điện hình vẽ: có n nguồn giống và mắc nối tiếp với nhau, nguồn có  = n nguồn 4V; r0 =  ; R1 = R2 = 1,5  Cường độ dòng điện qua nguồn là 2A Tính: a soá nguoàn n maéc noái tieáp b hiệu điện hai cực nguồn điện c coâng suaát cuûa boä nguoàn ñieän maïch maïch R1 R2 Ñs: nguoàn ; 2V ; 24W 5) Cho maïch ñieän nhö hình veõ: 1 = 6V, r1 = 0,5  ;  = 4V, r2 = 0,5  ; R1 =  vaø R2 = 15  Tính: 1 2B A a cường độ dòng điện mạch b hiệu điện hai cực nguồn c công suất tỏa nhiệt trên toàn mạch R1 R2 6) Cho maïch ñieän nhö hình veõ: caùc nguoàn gioáng nhau, moãi nguoàn coù  = 5V; r0 =  ; R1 =  ; R2 =  Tính: a suất điện động và điện trở nguồn b cường độ dòng điện mạch và qua nguồn c coâng suaát cuûa moãi nguoàn ñieän vaø caû maïch ñieän 40 R1 R2 Nguyễn Phúc Vinh Vật Lý 11-HK Ñs: 5V;  ; 0,5A; 0,25A; 1,25W; 5W 7) Caùc nguoàn ñieän gioáng nhau, moãi nguoàn coù 0 = V vaø r0 =  ; R1 =  ; R2 = 10  ; a suất điện động và điện trở nguồn b cường độ dòng điện qua các điện trở c công suất nguồn và hiệu điện hai cực nguồn điện R1 Ñs: 16V;  ; 1A; 16W; 3,5V 8) Cho maïch ñieän nhö hình veõ: 1 = 6V, r =  ;  = 4V, r = R1 =  và R2 Cường độ dòng điện mạch là 0,5A Tính: a hieäu ñieän theá UAB ? b giá trị R2 và công suất tỏa nhiệt trên toàn mạch Ñs: V; 14  ; W R2 1 ; R1 R3 R2 9) Có 20 nguồn điện giống nhau, nguồn có  = 1,5 V; r0 =  mắc thành n dãy dãy có m nguồn mắc nối tiếp cung cấp cho mạch ngoài là điện trở R =  Xác định m và n để công suất tiêu thụ trên R là lớn nhất.Đs: n = ; m = 10 10) Có 20 nguồn điện giống nhau, nguồn điện có  = 2V; r0 =  mắc hỗn hợp đối xứng thành n dãy, dãy có m nguồn điện mắc nối tiếp Mạch ngoài là điện trở R =  , cường độ dòng điện qua điện trở R là A a Tìm giaù trò cuûa m vaø n b Tính hiệu điện hai cực nguồn điện.Đs: n = 2; m = 10; 1,5 V 11) Cho mạch điện hình vẽ Bộ nguồn gồm 10 pin giống mắc thành hai dãy, dãy có pin mắc nối tiếp Mỗi pin có suất điện động e = V, điện trở r = 0,1 Ω R1 có giá trị thay đổi được, R = 12 , R3 là bóng đèn có ghi (6V ; 6W), R4 =  a/ Tính suất điện động tương đương, điện trở tương đương nguồn điện R2 b/ Điều chỉnh cho R1 = 1,2  Tính cường độ dòng điện mạch R1 chính, hiệu điện R3 R4 mạch ngoài và công suất pin A B M c/ Tính R1 để bóng đèn sáng bình thường N 12) Một nguồn có 12 pin, pin có suất điện động E = 3V và điện trở r0 = 1,5  , mắc thành dãy song song, dãy có pin Tính suất điện động và điện trở nguồn 13) Một mạch điện kín gồm: nguồn điện có suất điện động E = V, điện trở r =  và điện trở mạch ngoài R =  Tính hiệu điện mạch ngoài 14) Một mạch điện kín gồm nguồn điện có suất điện động E = 9V, điện trở r = 1,5Ω mắc nối tiếp với điện trở mạch ngoài là R Phải chọn R bao nhiêu để công suất mạch ngoài cực đại ? Tính công suất đó 15) Một mạch điện kín gồm nguồn điện có suất điện động E = 9V, điện trở r = 0,5Ω và mạch ngoài gồm điện trở R (chưa biết ) mắc nối tiếp với bóng đèn Đ trên đó có ghi (6V – 6W) Tìm R để đèn Đ sáng bình thường 16) Một nguồn điện có điện trở 0,1  , mắc với điện trở 4,8  thành mạch kín đó hiệu điện hai cực nguồn điện là 12 V Hãy tính cường dòng điện và suất điện động chạy mạch đó 41 Nguyễn Phúc Vinh Vật Lý 11-HK 17) Một mạch điện kín gồm ắcquy có suất điện động 12V, điện trở  và điện trở mạch ngoài 7 Tính công suất tiêu thụ điện điện trở mạch ngoài và hiệu suất ắcquy 18) Bộ nguồn gồm ắcquy giống mắc song song, ắcquy có suất điện động 6,5V và điện trở 2 Mạch ngoài là bóng đèn loại 6V-3W Tính hiệu điện đặt vào đầu bóng đèn Đèn saùng nhö theá naøo? 19) Cho mạch điện kín gồm nguồn điện có suất điện động E = 28(V) và điện trở r =2(  ), cung cấp điện cho mạch ngoài là điện trở R = 5(  ) Tính: a) Công suất tỏa nhiệt điện trở R b) Coâng suaát cuûa nguoàn ñieän vaø hieäu suaát cuûa nguoàn ñieän I Bản chất dòng điện kim loại Cấu trúc tinh thể kim loại: - Trong kim loại các nguyên tử electron hóa trị trở thành ion +, các ion + liên kế với cách trật tự tạo thành mạng tinh thể - Các êlectron hóa trị tách khỏi nguyên tử trở thành êlectron tự (êlectron dẫn) với mật độ không đổi Chúng chuyển động hỗn loạn tạo thành hạt tải điện kim loại - Mật độ è tự kim loại lớn nên kim loại dẫn điện tốt Bản chất dòng điện kim loại: - Dòng điện kim loại là dòng chuyển dời có hướng các êlectrôn tự tác dụng điện trường Nguyên nhân gây điện trở kim loại: - Khi chuyển động có hướng các êlectron tự luôn bị “cản trở” “va chạm” với chỗ trật tự mạng (dao động nhiệt các ion mạng tinh thể kim loại, các nguyên tử lạ lẫn kim loại, méo mạng tinh thể biến dạng cơ) gây điện trở kim loại II Sự phụ thuộc điện trở suất kim loại theo nhiệt độ: Khi nhiệt độ tăng, dao động nhiệt các ion + dao động mạnh nên va chạm nhiều hơn, gây cản trở nhiều hơn, với êlectron chuyển động có hướng làm điện trở kim loại tăng Điện trở suất kim loại tăng theo nhiệt độ gần đúng theo hàm bậc :  = o[(1 +  (t – to)] o o o: điện trở suất to ( C), thường 20 C ( m ) Hệ số nhiệt điện trở  phụ thuộc vào nhiệt đô, độ và chế độ gia công vật liệu (K-1) III Điện trở kim loại nhiệt độ thấp và tượng siêu dẫn - Khi nhiệt độ giảm, dao động nhiệt các ion dương mạng tinh thể kim loại giảm theo làm cho điện trở giảm Khi T đến gần 00K, điện trở kim loại nhỏ - Khi nhiệt độ T TC (nhiệt độ tới hạn) thì điện trở suất vật dẫn giảm đột ngột xuống gọi là vật siêu dẫn * Ứng dụng: Các cuộn dây siêu dẫn dùng để tạo từ trường mạnh, tải điện dây siêu dẫn thì hao phí điện trên đường dây không còn IV Hiện tượng nhiệt điện Cặp nhiệt điện là hai dây kim loại khác chất, hai đầu hàn vào Khi nhiệt độ hai mối hàn T1, T2 khác mạch xuất suất điện động nhiệt điện   T (T1  T2 ) , 42 Nguyễn Phúc Vinh Vật Lý 11-HK  T là hệ số nhiệt điện động phụ thuộc vào chất hai loại vật liệu làm cặp nhiệt điện (VK-1) T1, T2 là nhiệt độ tuyệt đối đầu nóng, đầu lạnh (K-1) Chú ý: T = 273+t0C * Ứng dụng: Cặp nhiệt điện dùng phổ biến để đo nhiệt độ Bài tập: Đồng có điện trở suất 200C là 1,69.10–8  m và có hệ số nhiệt điện trở là 4,3.10 – (K –1) a Tính điện trở suất đồng nhiệt độ tăng lên đến 1400C b Khi điện trở suất đồng có giá trị 3,1434.10 –  m thì đồng có nhiệt độ bao nhiêu ? Ñs: 2,56.10–8  m; 2200C Một bóng đèn tròn (220V – 40W) có dây tóc làm kim loại Điện trở dây tóc bóng đèn 200C là R0 = 121  Hệ số nhiệt điện trở dây tóc là 4,5.10 –3 (K –1) Tính nhiệt độ dây tóc bóng đèn đèn sáng bình thường.Đs: 20200C nhiệt độ 200C điện trở suất hai kim loại là  01 = 10,5.10 –  m và  02 = 5.10 –  m; còn hệ số nhiệt điện trở chúng là  = 2,5.10 –3 (K –1) và  = 5,5.10 –3 (K –1 ) Hỏi nhiệt độ nào thì điện trở suất chúng ? Một mối hàn cặp nhiệt điện có hệ số nhiệt điện động là 32,4  V/K đặt không khí, còn mối hàn nung nóng đến nhiệt độ 330 0C thì suất điện động nhiệt điện cuûa caëp nhieät ñieän naøy coù giaù trò laø 10,044 mV a Tính nhiệt độ đầu mối hàn b Để suất nhiệt động nhiệt điện có giá trị 5,184mV thì phải tăng hay giảm nhiệt độ mối hàn nung lượng bao nhiêu ? Đs: 200C, 1500C Một mối hàn cặp nhiệt điện có  T = 42  V/K đặt không khí t1 = 200C, còn mối hàn nung nóng đến nhiệt độ t2 thì suất điện động nhiệt điện cặp nhiệt điện này là 12,6 mV a Tính nhiệt độ t2 b Tính suất điện động nhiệt điện cặp nhiệt điện 520 0C Một mối hàn cặp nhiệt điện có hệ số  T đặt không khí 200C, còn mối hàn nung nóng đến nhiệt độ 2520C thì suất điện động nhiệt điện cặp nhiệt điện này chæ giaù trò 9,28 mV a Tính hệ số nhiệt điện động nhiệt điện cặp nhiệt điện này ? b Khi nhiệt độ môi hàn nung đến nhiệt độ 423 0C thì suất điện động nhiệt điện cặp nhieät ñieän coù giaù trò baèng bao nhieâu ? Một mối hàn cặp nhiệt điện có  T = 50,4  V/K đặt không khí 200C, còn mối hàn nung nóng đến 2400C a Tính suất điện động nhiệt điện cặp nhiệt điện b Người ta tiếp tục nung nóng đầu mối hàn này lên đến nhiệt độ bao nhiêu để suất nhiệt động nhiệt điện tăng lên thêm 8,064 mV ( 11,088 mV; 1600C ) I Bản chất dòng điện chất điện phân Dòng điện chất điện phân là dòng iôn dương và iôn âm chuyển động có hướng theo hai chiều ngược Ion dương chạy phía catốt nên gọi là cation Ion âm chạy phía anốt nên gọi là anion II Các tượng diễn điện cực Hiện tượng dương cực tan +Khi xảy tượng điện phân, các ion tới điện cực trao đổi điện tích với các điện cực để trở thành nguyên tử hay phân tử trung hòa bám vào điện cực hay bay khỏi dung dịch gây các phản ứng hóa học phụ +Hiện tượng cực dương tan xảy điện phân muối kim loại mà anôt làm chính kim 43 Nguyễn Phúc Vinh Vật Lý 11-HK loại muối +Bình điện phân dương cực tan không khác gì điện trở nên áp dụng đươc định luật Ôm cho đoạn mạch có điện trở III Định luật Fa-ra-day + Định luật Fa-ra-day thứ Khối lượng vật chất giải phóng điện cực bình điện phân tỉ lệ thuận với điện lượng chạy qua bình đó : m = kqVới k là đương lượng điện hóa chất giải phóng điện cực + Định luật Fa-ra-day thứ hai Đương lượng điện hóa k nguyên tố tỉ lệ với đương lượng gam A/n nguyên tố đó Hệ số 1A k Fn tỉ lệ là 1/F, đó F gọi là số Fa-ra-day: => Khối lượng chất giải phóng điện cực bình điện phân 1A m It Fn Trong đó : m : Khối lượng (g) A : Số khối hay khối lượng mol nguyên tử I : Cường độ dòng điện (A) t : Thời gian dòng điện chạy qua (s) n : Hóa trị F = 96500 C/mol: số Faraday IV Ứng dụng tượng điện phân Hiện tượng điện phân áp dụng các công nghệ luyện kim, hóa chất, mạ điện, đúc điện… Luyện nhôm Mạ điện Bài tập: 1/ Chiều dày lớp Niken phủ lên kim loại d = 0,1mm sau điện phân 1h Diện tích mặt phủ kim loại là 60cm Xác định cường độ dòng điện chạy qua bình điện phân Cho biết Niken có khối lượng riêng D = 8.9.103kg/m3, A = 58 và n = 2.ĐS: I = 4,94(A) 2/ Một nguồn điện gồm 30pin mắc thành nhóm nối tiếp, nhóm có 10pin mắc song song; pin có suất điện động 0,9V và điện trở r = 0,6 Một bình điện phân có điện trở R = 205 mắc vào cực nguồn nói trên Tính khối lượng đồng bám vào catốt bình thời gian 50 phút ĐS: 0,013g 3/ Cho mạch điện hình vẽ: E = 12V r = 0,5 R3 = 6 Đèn có điện trở R2 và trên đèn ghi: 3V – 3W Bình điện phân có điện trở R4 = 4 và điện phân dung dịch AgNO3 với dương cực tan a Biết sau điện phân 32 phút 10 giây có 2,592g bạc bám vào âm cực Tìm cường độ dòng điện qua bình điện phân và công suất toả nhiệt trên bình điện phân? (Bạc có A = 108 và n = 1) b Chứng minh đèn sáng mờ so với độ sáng bình thường c Tìm hiệu điện mạch ngoài d Tìm R1? 4/ Cho mạch điện hình vẽ : Bộ nguồn gồm dãy , dãy gồm 10 pin giống hệt mắc nối tiếp Mỗi pin có suất điện động e =1,2V và điện trở là r = 0,2  R1= 2 là bình điện phân đựng dung dịch CuSO4 có các điện cực đồng , R2 =  , R3 =  , R4 là đèn lọai (6V - 6W ) a Tính suất điện động và điện trở nguồn b -Đèn có sáng bình thường không ? -Tính khối lượng đồng bám catốt 16 phút giây c Biết R2 là biến trở , cho R2 giảm Hỏi độ sáng đèn thay đổi nào ? lượng đồng bám vào catốt cùng thời gian tăng hay giảm Vì sao? 5/ Cho E =3V ,r=0,6 R1= 6 Bình điện phân đựng dung dịch CuSO có dương cực 44 Nguyễn Phúc Vinh Vật Lý 11-HK đđồng Ampe kế có điện trở nhỏ I=1A Tính khối lượng đồng thu đựơc catốt 16 phút 5giây và điện trở R2 bình điện phân 6/ Cho mạch điện hình vẽ: nguồn gồm các pin mắc hỗn hợp đối xứng Suất điện động nguồn  bộ= 20V, điện trở nguồn r = 2,5  , R1= 30  , R2(AgNo3/Ag) = 10  Ampe kế điện trở không đáng kể a Tính số Ampe kế b Sau bao lâu thu 3,2g Ag bám vào điện cực( Cho AAg =108, nAg =1) c Mỗi pin có suất điện động  =5V, điện trở r= 1,25  Tính tổng số pin 7/ Cho mạch điện có sơ đồ hình vẽ Trong đó nguồn điện có điện trở r = 1 Mạch ngoài có bóng đèn R3 loại(6V- 6W), bình điện phân R2 = 3 loại (CuSO4 – Cu) và điện trở R1 = 2 Biết đèn sáng bình thường a) Tìm cường độ dòng điện qua bình điện phân và qua R1 b) Tìm lượng đồng giải phóng Catốt sau 16 phút giây Cho A Cu = 64 ; nCu = c) Tìm suất điện động nguồn điện 8/ Cho mạch điện hình vẽ Trong đó nguồn điện có suất điện động E = 9V; điện trở r = 0,5, mạch ngoài gồm các điện trở R1 = 12  ; R2 =  ; R3 = 4; R4 = 1 là bình điện phân đựng dung dịch AgNO3 có anốt Ag, tụ điện có điện dung C = 5F Cho AAg = 108 vaø nAg = a) Tìm cường độ dòng điện qua điện trở, điện tích tụ điện và khối lượng bạc baùm vaøo catoát cuûa bình ñieän phaân sau 32 phuùt 10 giaây b) Từ giá trị R3 câu a, ta tăng R thì khối lượng bạc bám vào catốt sau cùng thời gian trên thay đổi nào? I Chất khí là môi trường cách điện: Chất khí không dẫn điện, vì phân tử khí trung hòa điện Trong chất khí không có hạt tải điện II Sự dẫn điện chất khí điều kiện thường: 1.Sự ion hóa chất khí và tác nhân ion hóa Khi chất khí bị tác nhân ion hóa (đốt nóng đèn ga, chiếu tia lửa điện,…) thì chất khí xuất các hạt tải điện: ion âm, ion dương và các electron gọi là ion hóa chất khí 2.Bản chất dòng điện chất khí Dòng điện chất khí là dòng chuyển dời có hướng các ion dương theo chiều điện trường và các ion âm, các electron ngược chiều điện trường Các hạt tải điện này chất khí bị ion hóa sinh Quá trình dẫn điện không tự lực chất khí Quá trình dẫn điện chất khí xảy phải dùng tác nhân ion hóa từ bên ngoài để tạo hạt tải điện gọi là quá trình dẫn điện không tự lực, ngừng tác nhân ion hóa thì chất khí không dẫn điện Quá trình dẫn điện không tực lực chất khí không tuân theo định luật Ohm III Quá trình dẫn điện tự lực chất khí và điều kiện để tạo quá trình dẫn điện tự lực Quá trình dẫn điện chất khí có thể tự trì, không cần ta chủ động tạo hạt tải điện, gọi là quá trình dẫn điện (phóng điện) tự lực Muốn có quá trình dẫn điện tự lực thì hệ gồm chất khí và các điện cực phải tự tạo các hạt tải điện để bù vào số hạt tải điện đến điện cực và biến 45 Nguyễn Phúc Vinh Vật Lý 11-HK Có bốn cách chính tạo hạt tải điện chất khí: + Dòng điện chạy qua chất khí làm nhiệt độ khí tăng cao, khiến phân tử khí bị ion hóa + Điện trường chất khí lớn, khiến phân tử khí bị ion hóa nhiệt độ thấp + Catốt bị dòng điện nung nóng đỏ, làm phát xạ nhiệt electron + Catốt không bị nóng đỏ bị các ion dương có lượng lớn đập vào, làm bật electron khỏi ca tốt và trở thành hạt tải điện IV Tia lửa điện và điều kiện tạo tia lửa điện Định nghĩa Tia lửa điện là quá trình phóng điện tự lực chất khí đặt hai điện cực điện trường đủ mạnh để biến phân tử khí trung hòa thành ion dương và electron tự Điều kiện tạo tia lửa điện: Phải có điện trường đủ mạnh vào khoảng 3.106V/m Ứng dụng: Tia lửa điện dùng động nổ để đốt các hỗn hợp nổ (bugi) Sét là tia lửa điện khổng lồ hình thành đám mây mưa và mặt đất các đám mây tích điện trái dấu V 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 kèm theo tỏa nhiệt và tỏa sáng mạnh (nhiêt độ lên đến 3500oC) Điều kiện tạo hồ quang điện: - Phải làm nóng điện cực để phát xạ nhiệt electron - Điện trường phải mạnh làm ion hóa chất khí 3.Ứng dụng hồ quang điện: hàn điện, làm đèn chiếu sáng, nấu chảy kim loại p Baùn daãn Si Kim loại Si O Si T Si Si Si Si Si Điện trở suất kim loại và bán dẫn phụ thuộc khác vào nhiệt độ Si Si Si As Si Si e Si Si Si Bo Si Si Si Si Si Si I Chất bán dẫn và tính chất Chất bán dẫn tiêu biểu là gemani và silic Điện trở suất bán dẫn lớn điện trở suất kim loại nhỏ điện trở suất điện môi Điện trở suất bán dẫn phụ thuộc vào nhiệt độ: nhiệt độ tăng, điện trở suất giảm nhanh, hệ số nhiệt điện trở có giá trị âm; nhiệt độ thấp chất bán dẫn có tính chất cách điện điện môi Điện trở suất chất bán dẫn phụ thuộc mạnh vào tạp chất Điện trở suất chất bán giảm đáng kể nó bị chiếu sáng bị 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 Chất bán dẫn có hai loại hạt tải điện là electron và lỗ trống Bản chất dòng điện bán dẫn: Dòng điện chất bán dẫn là dòng các electron dẫn chuyển động ngược chiều điện trường và dòng các lỗ trống chuyển động cùng chiều điện trường 46 Nguyễn Phúc Vinh Vật Lý 11-HK Tạp chất cho (đôno) và tạp chất nhận (axepto) - Bán dẫn chứa đôno (tạp chất cho) là loại n, có mật độ electron lớn so với mật độ lỗ trống: hạt tải điện chủ yếu là electron - Bán dẫn chứa axepto (tạp chất nhận) là loại p, có mật độ lỗ trống lớn so với mật độ electron: hạt tải điện chủ yếu là lỗ trống III Lớp chuyển tiếp p – n Lớp chuyển tiếp p-n là chỗ tiếp xúc miền mang tính dẫn p và miền mang tính dẫn n tạo trên tinh thể bán dẫn p n p n Et Ñi oát Baùn daãn Sự hình thành lớp chuyển tiếp p - n Sự hình thành lớp chuyển tiếp p -n Lớp nghèo: Ở lớp chuyển tiếp p-n hình thành lớp không có hạt tải điện gọi là lớp nghèo Điện trở lớp nghèo lớn Dòng điện qua lớp nghèo: Dòng điện chạy qua lớp chuyển tiếp p-n theo chiều từ p sang n (dòng điện thuận) nên điốt bán dẫn dùng để chỉnh lưu dòng điện xoay chiều thành dòng điện chiều Hiện tượng phun hạt tải điện: Khi dòng điện chạy qua lớp nghèo theo chiều thuận, các hạt tải điện vào lớp nghèo có thể tiếp sang miền đối diện không quá xa (0,1 mm) 47