Mômen ngẫu lực từ Mômen ngẫu lực từ tác dụng lên khung dây có dòng điện: M = IBS.sinθ, trong đó S là diện tích phần mặt phẳng giới hạn bởi khung, θ là góc hợp bởi vectơ pháp tuyến của kh[r]
(1)PHẦN 1: ĐIỆN –ĐIỆN TỪ HỌC Chương 1: Điện tích - Điện trường Định luật Cu lông Độ lớn lực tương tác hai điện tích điểm đứng yên chân không: |q1 q 2| F=k r Trong đó k = 9.109SI Các điện tích đặt điện môi vô hạn thì lực tương tác chúng giảm ε lần Điện trường - Véctơ cường độ điện trường là đại lượng đặc trưng cho điện trường mặt tác dụng lực: ⃗ ⃗E= F q - Cường độ điện trường gây điện tích điểm Q điểm cách nó khoảng r chân không xác định hệ thức: E=k |Q| r2 Công lực điện và hiệu điện - Công lực điện tác dụng lên điện tích không phụ thuộc vào dạng đường điện tích mà phụ thuộc vào vị trí điểm đầu và điểm cuối đường điện trường - Công thức định nghĩa hiệu điện thế: U MN = A MN q - Công thức liên hệ cường độ điện trường và hiệu điện điện trường đều: U E= MN M' N' Với M’, N’ là hình chiếu M, N lên trục trùng với đường sức Tụ điện - Công thức định nghĩa điện dung tụ điện: C= Q U - Điện dung tụ điện phẳng: εS C= 109 πd - Điện dung n tụ điện ghép song song: C = C1 + C2 + + Cn - Điện dung n tụ điện ghép nối tiếp: 1 1 = + + C C1 C2 Cn - Năng lượng tụ điện: W= QU CU Q = = 2 2C - Mật độ lượng điện trường: εE w= 109 π Chương 2: Dòng điện không đổi Dòng điện - Dòng điện là dòng dịch chuyển có hướng các hạt tải điện, có chiều quy ước là chiều chuyển động các hạt điện tích dương Tác dụng đặc trưng dòng điện là tác dụng từ Ngoài dòng điện còn có thể có (2) các tác dụng nhiệt, hoá và số tác dụng khác - Cường độ dòng điện là đại lượng đặc trưng định lượng cho tác dụng dòng điện Đối với dòng điện I= q t không đổi thì Nguồn điện Nguồn điện là thiết bị để tạo và trì hiệu điện nhằm trì dòng điện Suất điện động nguồn điện xác định thương số công lực lạ làm dịch chuyển điệ tích dương q bên nguồn điện và độ lớn điện tích q đó A E= q Máy thu điện chuyển hoá phần điện tiêu thụ thành các dạng lượng khác có ích, ngoài nhiệt Khi nguồn điện nạp điện, nó là máy thu điện với suất phản điện có trị số suất điện động nguồn điện Định luật Ôm - Định luật Ôm với điện trở thuần: U I= AB R hay UAB = VA – VB = IR Tích ir gọi là độ giảm điện trên điện trở R Đặc trưng vôn – ampe điện trở có đồ thị là đoạn thẳng qua gốc toạ độ - Định luật Ôm cho toàn mạch I= E R+ r E = I(R + r) hay - Định luật Ôm cho đoạn mạch chứa nguồn điện: E+ U AB I= r UAB = VA – VB = E + Ir, hay (dòng điện chạy từ A đến B, qua nguồn từ cực âm sang cực dương) - Định luật Ôm cho đoạn mạch chứa máy thu I= U AB -E p r' UAB = VA – VB = Ir’ + Ep, hay (dòng điện chạy từ A đến B, qua máy thu từ cực dương sang cực âm) Mắc nguồn điện thành - Mắc nối tiếp: Eb = E1 + E2 + + En rb = r1 + r2 + + rn Trong trường hợp mắc xung đối: Nếu E1 > E2 thì Eb = E1 - E2 rb = r + r và dòng điện từ cực dương E1 - Mắc song song: (n nguồn giống nhau) r Eb = E và rb = n Điện và công suất điện Định luật Jun Lenxơ - Công và công suất dòng điện đoạn mạch (điện và công suất điện đoạn mạch) A = UIt; P = UI - Định luật Jun – Lenxơ: Q = RI2t - Công và công suất nguồn điện: A = EIt; P = EI (3) - Công suất dụng cụ tiêu thụ điện: U2 Với dụng cụ toả nhiệt: P = UI = RI2 = R Với máy thu điện: P = EI + rI2 (P /= EI là phần công suất mà máy thu điện chuyển hoá thành dạng lượng có ích, không phải là nhiệt) - Đơn vị công (điện năng) và nhiệt lượng là jun (J), đơn vị công suất là oát (W) Chương 3: Dòng điện các môi trường Dòng điện kim loại - Các tính chất điện kim loại có thể giải thích dựa trên có mặt các electron tự kim loại Dòng điện kim loại là dòng dịch chuyển có hướng các êlectron tự - Trong chuyển động, các êlectron tự luôn luôn va chạm với các ion dao động quanh vị trí cân các nút mạng và truyền phần động cho chúng Sự va chạm này là nguyên nhân gây điện trở dây dânx kim loại và tác dụng nhiệt Điện trở suất kim loại tăng theo nhiệt độ - Hiện tượng nhiệt độ hạ xuống nhiệt độ Tc nào đó, điện trở kim loại (hay hợp kim) giảm đột ngột đến giá trị không, là tượng siêu dẫn Dòng điện chất điện phân - Dòng điện chất điện phân là dòng chuyển dịch có hướng các ion dương catôt và ion âm anôt Các ion chất điện phân xuất là phân li các phân tử chất tan môi trường dung môi Khi đến các điện cực thì các ion trao đổi êlectron với các điện cực giải phóng đó, tham gia các phản ứng phụ Một các phản ứng phụ là phản ứng cực dương tan, phản ứng này xảy các bình điện phân có anôt là kim loại mà muối cẩu nó có mặt dung dịch điện phân - Định luật Fa-ra-đây điện phân Khối lượng M chất giải phóng các điện cực tỉ lệ với đương lượng gam với điện lượng q qua dung dịch điện phân Biểu thức định luật Fa-ra-đây M= A It F n A n chất đó và với F ≈ 96500 (C/mol) 10 Dòng điện chất khí - Dòng điện chất khí là dòng chuyển dịch có hướng các ion dương catôt, các ion âm và êlectron anôt Khi cường độ điện trường chất khí còn yếu, muốn có các ion và êlectron dẫn điện chất khí cần phải có tác nhân ion hoá (ngọn lửa, tia lửa điện ) Còn cường độ điện trường chất khí đủ mạnh thì có xảy ion hoá va chạm làm cho số điện tích tự (ion và êlectron) chất khí tăng vọt lên (sự phóng điện tự lực) Sự phụ thuộc cường độ dòng điện chất khí vào hiệu điện anôt và catôt có dạng phức tạp, không tuân theo định luật Ôm (trừ hiệu điện thấp) - Tia lửa điện và hồ quang điện là hai dạng phóng điện không khí điều kiện thường Cơ chế tia lửa điện là ion hoá va chạm cường độ điện trường không khí lớn 3.105 (V/m) - Khi áp suất chất khí còn vào khoảng từ đến 0,01mmHg, ống phóng điện có phóng điện thành miền: phần mặt catôt có miền tối catôt, phần còn lại ống anôt là cột sáng anốt Khi áp suất ống giảm 10-3mmHg thì miền tối catôt chiếm toàn ống, lúc đó ta có tia catôt Tia catôt là dòng êlectron phát từ catôt bay chân không tự 11 Dòng điện chân không - Dòng điện chân không là dòng chuyển dịch có hướng các êlectron bứt từ catôt bị nung nóng tác dụng điện trường Đặc điểm dòng điện chân không là nó chạy theo chiều định tư anôt sang catôt 12 Dòng điện bán dẫn (4) - Dòng điện bán dẫn tinh khiết là dòng dịch chuyển có hướng các êlectron tự và lỗ trống Tuỳ theo loại tạp chất pha vào bán dẫn tinh khiết, mà bán dẫn thuộc hai loại là bán dẫn loại n và bán dẫn loại p Dòng điện bán dẫn loại n chủ yếu là dòng êlectron, còn bán dẫn loại p chủ yếu là dòng các lỗ trống Lớp tiếp xúc hai loại bán dẫn p và n (lớp tiếp xúc p – n) có tính dẫn điện chủ yếu theo chiều định từ p sang n Chương 4: Từ trường Từ trường Cảm ứng từ - Xung quanh nam châm và xung quanh dòng điện tồn từ trường Từ trường có tính chất là tác dụng lực từ lên nam châm hay lên dòng điện đặt nó - Vectơ cảm ứng từ là đại lượng đặc trưng cho từ trường mặt tác dụng lực từ Đơn vị cảm ứng từ là Tesla (T) - Từ trường dòng điện dây dẫn thẳng, dài đặt không khí: B=2 10−7 I r r là khoảng cách từ điểm khảo sát đến dây dẫn - Từ trường tâm dòng điện khung dây tròn: B=2 π 10−7 NI R R là bán kính khung dây, N là số vòng dây khung, I là cường độ dòng điện vòng - Từ trường dòng điện ống dây: −7 B=4 π 10 nI n là số vòng dây trên đơn vị dài ống 13 Lực từ - Lực từ tác dụng lên đoạn dòng điện ngắn: F = Bilsinα α là góc hợp đoạn dòng điện và vectơ cảm ứng từ - Lực từ tác dụng trên đơn vị dài hai dòng điện song song: I I F=2 10−7 r r là khoảng cách hai dòng điện 14 Mômen ngẫu lực từ Mômen ngẫu lực từ tác dụng lên khung dây có dòng điện: M = IBS.sinθ, đó S là diện tích phần mặt phẳng giới hạn khung, θ là góc hợp vectơ pháp tuyến khung và vectơ cảm ứng từ 15 Lực Lorenxơ Lực Lorenxơ tác dụng lên hạt mang điện chuyển động: f =|q|Bv sinα , đó q là điện tích hạt, α là góc hợp vectơ vận tốc hạt và vectơ cảm ứng từ Chương 5: Cảm ứng điện từ Từ thông qua diện tích S: Φ = BS.cosα 16 Suất điện động cảm ứng mạch điện kín: e c=− ΔΦ Δt - Độ lớn suất điện động cảm ứng đoạn dây chuyển động: ec = Bvlsinθ - Suất điện động tự cảm: e c=− L ΔI Δt 17 Năng lượng từ trường ống dây: (5) W= LI 2 18 Mật độ lượng từ trường: ω= 10 B 8π Phần 2: Quang học Chương 6: Khúc xạ ánh sáng Định luật khúc xạ ánh sáng: Tia khúc xạ nằm mặt phẳng tới Tia tới và tia khúc xạ nằm hai bên đường pháp tuyến điểm tới Tỉ số sin góc tới và sin góc khúc xạ là số: sin i =n sin s (Hằng số n gọi là chiết suất tỷ đối môi trường khúc xạ môi trường tới) 19 Chiết suất môi trường - Chiết suất tỉ đối môi trường môi trường tỉ số các tốc độ truyền ánh sáng v1 và v2 môi trường và môi trường n v n=n21= = n1 v n1 và n2 là các chiết suất ruyệt đối môi trường và môi trường - Công thức khúc xạ: sini = nsinr ↔ n1sini = n2sinr 20 Hiện tượng phản xạ toàn phần: Hiện tượng phản xạ toàn phần xảy trường hợp môi trường tới chiết quang môi trường khúc xạ (n1 > n2) và góc tới lớn giá trị igh: i > igh với sinigh = n2/n1 Chương 7: Mắt và các dụng cụ quang học Lăng kính Các công thức lăng kính: sin i=n sin r sin i ' =n sin r ' A =r +r ' D =i+i ' − A ¿ {¿ {¿ {¿ ¿ ¿ ¿ Điều kiện để có tia ló A ≤ i gh i≥i sin i 0= n sin ( A − τ ) ¿ {¿ {¿ ¿¿ ¿ Khi tia sáng có góc lệch cực tiểu: r’ = r = A/2; i’ = i = (Dm + A)/2 21 Thấu kính 1 D= =(n−1)( + ) f R1 R Độ tụ thấu kính: 1 = + Công thức thấu kính: f d d ' d' k=− d Số phóng đại: 22 Mắt Hai phận quan trọng mắt là thấu kính mắt và võng mạc (6) Điều kiện để mắt nhìn rõ vật là vật nằm giới hạn thấy rõ mắt và mắt nhìn vật góc trông α ≥ αmin (năng suất phân li) 23 Kính lúp G= α § =k α |d '|+l Số bội giác: + Khi ngắm chừng điểm cực cận: Gc = kc + Khi ngắm chừng vô cực: G∞ = Đ/f (không phụ thuộc vào vị trí đặt mắt) 24 Kính hiển vi Số bội giác ngắm chừng vô cực: G∞ = k1.G2∞ (với k1 là số phóng đại ảnh A1B1 qua vật kính, G2∞ là số bội giác thị kính G∞= δ§ f 1f (với δ là độ dài quang học kính hiển vi) 25 Kính thiên văn Kính thiên văn khúc xạ gồm vật kính là thấu kính hội tụ có tiêu cự lớn và thị kính là thấu kính hội tụ có tiêu cự nhỏ Kính thiên văn phản xạ gồm gương lõm có tiêu cự lớn và thị kính là thấu kính hội tụ có tiêu cự nhỏ Ngắm chừng là quan sát và điều chỉnh khoảng cách qiữa vật kính và thị kính cho ảnh vật nằm khoảng thấy rõ mắt f G ∞= f2 Số bội giác ngắm chứng vô cực: (7)