Ôn tập lý thuyết Vật lý 11 Nâng cao - Trần Nghĩa Hà

GIÁO VIÊN: TRẦN NGHĨA HÀ – TRƯỜNG THPT PHAN BỘI CHÂU – PLEIKU – ĐT: 0989821244 LÝ THUYẾT VẬT LÝ 11 NÂNG CAO 1 CHƯƠNG I: ĐIỆN TÍCH - ĐIỆN TRƯỜNG 1. ĐIỆN TÍCH - ĐỊNH LUẬT CU-LÔNG I. Hai loại điện tích. Sự nhiễm điện của các vật. 1. Hai loại điện tích: Có hai loại điện tích: - Điện tích dương ký hiệu (+) - Điện tích âm ký hiệu (-) Các điện tích cùng dấu thì đẩy nhau, các điện tích trái dấu thì hút nhau. Đơn vị của điện tích là Cu lông: C 2. Sự nhiễm điện của các vật. a. Nhiễm điện do cọ xát: - Cho thủy tinh cọ xát vào lụa, thanh thủy tinh có thể hút các mẩu giấy vụn. Thanh thủy tinh được nhiễm điện do cọ xát. - Sau khi thôi cọ xát thanh thủy tinh vẫn nhiễm điện, b. Nhiễm điện do tiếp xúc: - Cho thanh kim loại không nhiễm điện chạm vào quả cầu đã nhiễm điện thì thanh kim loại nhiễm điện cùng dấu với điện tích của quả cầu - Đưa thanh kim loại ra xa quả cầu thanh kim loại vẫn nhiễm điện. c. Nhiễm điện do hưởng ứng. - Đưa thanh kim loại không nhiễm điện đến gần một quả cầu nhiễm điện nhưng không chạm vào quả cầu, thì hai đầu thanh kim loại được nhiễm điện. - Đầu gần quả cầu hơn nhiễm điện trái dấu với điện tích của quả cầu, đầu xa hơn nhiễm điện cùng dấu. - Đưa thanh kim loại ra xa quả cầu thì thanh kim loại trở lại trạng thái không nhiễm điện. II. Định luật Cu-lông: 1. Định luật: Độ lớn của lực tương tác giữa hai điện tích điểm tỉ lệ thuận với tích các độ lớn của hai điện tích đó và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng. Phương của lực tương tác giữa hai điện tích điểm là đường thẳng nối hai điện tích điểm đó. Hai điện tích cùng dấu thì đẩy nhau, hai điện tích trái dấu thì hút nhau. 1 2 2 q .q F = k r Trong đó: k = 9.109Nm2 /C2 : hệ số tỉ lệ. r : khoảng cách giữa hai điện tích điểm. q1, q2 : độ lớn của hai điện tích điểm.  là hằng số điện môi (đối với không khí hoặc chân không 1  ) 2. Đặc điểm của lực Cu lông: - Điểm đặt: Tại điện tích đang xét. - Phương: Là đường thẳng nối hai điện tích. - Chiều: Là lực đẩy nếu hai điện tích cùng dấu, là lực hút nếu hai điện tích trái dấu. - Độ lớn: 1 22 q .q F=k ε.r 2. THUYẾT ELECTRON - ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐIỆN TÍCH. I. Thuyết electron: - Bình thường tổng đại số tất cả các điện tích trong nguyên tử bằng không, nguyên tử trung hoà về điện. - Nếu nguyên tử bị mất electron trở thành ion dương, nguyên tử nhận thêm electron trở thành ion âm. - Khối lượng electron rất nhỏ nên độ linh động rất lớn. Electron có thể di chuyển trong một vật hay từ vật này sang vật khác làm cho các vật nhiễm điện. Vật thừa electron nhiễm điện âm, thiếu electron nhiễm điện dương. GIÁO VIÊN: TRẦN NGHĨA HÀ – TRƯỜNG THPT PHAN BỘI CHÂU – PLEIKU – ĐT: 0989821244 LÝ THUYẾT VẬT LÝ 11 NÂNG CAO 2 II. Vật (chất) dẫn điện và vật (chất) cách điện: 1. Vật dẫn điện: - Vật dẫn điện là những vật có nhiều hạt mang điện có thể di chuyển trong những khoảng lớn hơn rất nhiều lần kích thước phân tử của vật. Các hạt mang điện đó gọi là điện tích tự do. - Ví dụ: Kim loại có nhiều electron tự do. Các dung dịch muối, axit, Bazơ có nhiều ion tự do 2. Vật cách điện: - Vật cách điện là những vật có rất ít các điện tích tự do có thể di chuyển bên trong vật. - Ví dụ: Thủy tinh, nước nguyên chất, không khí khô… III. Giải thích ba hiện tượng nhiễm điện: 1. Nhiễm điện do cọ xát: - Nếu có những điểm tiếp xúc chặt chẽ giữa thanh thủy tinh và thanh nhựa thì ở những điểm đó có một số electron từ thủy tinh chuyển qua lụa. - Khi thanh thuỷ tinh cọ xát với lụa thì số điểm tiếp xúc chặt chẽ tăng lên rất lớn. Do đó số electron di chuyển từ thuỷ tinh sang lụa tăng lên. Vì vậy thanh thuỷ tinh nhiễm điện dương, mảnh lụa nhiễm điện âm. 2. Nhiễm điện do tiếp xúc: - Khi thanh kim loại trung hoà điện tiếp xúc với quả cầu nhiễm điện điện âm, thì một phần số electron thừa ở quả cầu di chuyển sang thanh kim loại. Thanh kim loại thừa electron nhiễm điện âm - Khi thanh kim loại trung hòa về điện tiếp xúc với quả cầu nhiễm điện dương, thì một số electron tự do từ thanh kim loại di chuyển sang quả cầu. Thanh kim loại trở thành thiếu electron nhiễm điện dương. 3. Nhiễm điện do hưởng ứng: - Thanh kim loại trung hoà điện đặt gần quả cầu nhiễm điện âm thì electron tự do trong thanh kim loại bị đẩy ra xa quả cầu. Đầu xa quả cầu thừa electron nhiễm điện âm, đầu gần quả cầu thiếu electron nhiễm điện dương. - Thanh kim loại trung hòa về điện đặt gần quả cầu nhiễm điện dương thì electron tự do trong thanh kim loại bị hút lại gần quả cầu. Đầu gần thanh kim loại thừa electron nhiễm điện âm. Đầu xa quả cầu thiêu electron nhiễm điện dương. - Khi đưa thanh kim loại ra xa quả cầu electron phân bố lại. Thanh kim loại lại trung hòa về điện. VI. Định luật bảo toàn điện tích Ở một hệ vật cô lập về điện tổng đại số các điện tích trong hệ là một hằng số. 3. ĐIỆN TRƯỜNG I. Điện trường: 1. Khái niệm điện trường: - Một điện tích tác dụng lực điện lên các điện tích khác ở gần nó ta nói xung quanh điện tích đó có điện trường. - Điện trường là một dạng vật chất tồn tại xung quanh điện tích đứng yên, b. Tính chất cơ bản của điện trường: - Tính chất cơ bản của điện trường là nó tác dụng lực điện lên điện tích khác đặt trong nó. - Điện tích thử: Là vật có kích thước nhỏ, mamg điện tích nhỏ dùng để phát hiện lực điện tác dụng lên nó. II. Cường độ điện trường: 1. Định nghĩa: Cường độ điện trường tại một điểm là đại lượng đặc trưng cho điện trường ở điểm đang xét về mặt tác dụng lực. FE q   2. Đơn vị của cương độ điên trường: V/m 3. Lực điện trường: F qE   - Điểm đặt: Tại điện tích q. - Chiều: q > 0 : F  cùng phương, cùng chiều với E  . GIÁO VIÊN: TRẦN NGHĨA HÀ – TRƯỜNG THPT PHAN BỘI CHÂU – PLEIKU – ĐT: 0989821244 LÝ THUYẾT VẬT LÝ 11 NÂNG CAO 3 q < 0 : F  cùng phương, ngược chiều vớiE  . - Độ lớn: F q E III. Đường sức điện: 1. Định nghĩa: Đường sức điện trường là đường được vẽ trong điện trường sao cho hướng của tiếp tuyến tại bất kỳ điểm nào trên đường cũng trùng với hướng của véctơ cường độ điện trường tại điểm đó 2. Các tính chất của đường sức điện: - Tại mỗi điểm trong điện trường, ta có thể vẽ được một đường sức điện đi qua và chỉ một mà thôi. - Các đường sức điện là các đường cong không kín. Nó xuất phát từ các điện tích dương và tận cùng ở các điện tích âm. - Các đường sức điện không bao giờ cắt nhau. - Nơi nào cường độ điện trường lớn hơn thì các đường sức điện ở đó được vẽ mau hơn, nơi nào cường độ điện trường nhỏ hơn thì các đường sức điện ở đó vẽ thưa hơn. 3. Điện phổ: - Điện phổ là tập hợp tất cả các đường sức trong điện trường - Điện phổ cho phép ta hình dung dạng và sự phân bố của các đướng sức điện IV. Điện trường đều : - Điện trường đều là điện trường mà các véctơ cường độ điện trường tại mọi điểm đều bằng nhau. - Đường sức của điện trường đều là những đường thẳng song song và cách đều nhau. V. Điện trường của một điện tích điểm: - Điểm đặt: Tại điểm đang xét. - Phương: Là đường thẳng nối điện tích và điểm đang xét. - Chiều: Q > 0 : E  hướng ra xa điện tích. Q < 0 : E  hướng lại gần điện tích. - Độ lớn: 9 2 Q E 9.10 r   VI. Nguyên lí chồng chất điện trường: Giả sử có hệ n điện tích điểm Q1, Q2, …, Qn. Gọi cường độ điện trường tại một điểm nào đó là E  . Cường độ điện trường do Q1, Q2, …, Qn lần lượt gây ra tại điểm đó là 1 2 nE ,E ,..., E    . Khi đó ta có: n1 2E = E + E ... E      3. CÔNG CỦA LỰC ĐIỆN TRƯỜNG. ĐIỆN THẾ, HIỆU ĐIỆN THẾ. I. Công của lực điện: - Xét điện tích q di chuyển từ điểm M đến N trong điện trường đều, công của lực điện trường: MNA = q.E.d d MH : hình chiếu của MN lên phương của điện truờng. - Công của lực điện tác dụng lên điện tích q không phụ thuộc dạng đường đi của điện tích mà chỉ phụ thuộc vào vị trí điểm đầu và điểm cuối của đường đi. - Vậy điện trường tĩnh là một trường thế. II. Khái niệm hiệu điện thế. 1. Công của lực điện và hiệu thế năng của điện tích: Công của lực điện khi điện tích q di chuyển từ điểm M đến điểm N bằng hiệu của các thế năng của điện tích q tại hai điểm đó E  N E  M d H GIÁO VIÊN: TRẦN NGHĨA HÀ – TRƯỜNG THPT PHAN BỘI CHÂU – PLEIKU – ĐT: 0989821244 LÝ THUYẾT VẬT LÝ 11 NÂNG CAO 4 AMN = WM – WN 2. Hiệu điện thế, điện thế: - Hiệu điện thế giữa hai điểm trong điện trường là đại lượng đặc trưng cho khả năng thực hiện công của điện trường khi có một điện tích di chuyển giữa hai điểm đó MN MN M N AU = V - V = q VM, VN lần lượt là điện thế của điện trường tại điểm M và N - Điện thế của điện trường phụ thuộc vào cách chọn mốc điện thế. Thường chọn điện thế ở mặt đất hay ở một điểm xa vô cùng bằng không. Do đó khi nói điện thế tại một điểm chính là nói hiệu điện thế giữa điểm đỏ và điểm được chọn làm mốc - Đơn vị của điện thế và hiệu điện thế trong hệ SI: V - Đo hiệu điện thế người ta dùng tĩnh điện kế III. Liên hệ giữa cường độ điện trường và hiệu điện thế: UE= d d là khoảng cách từ hình chiếu của điểm đầu đến hình chiếu của ddieemer cuối trên phương của một đường sức. 5. VẬT DẪN VÀ ĐIỆN MÔI TRONG ĐIỆN TRƯỜNG I. Vật dẫn trong điện trường: 1.. Trạng thái cân bằng điện: - Một vật dẫn có thể được tích điện bằng hưởng ứng, cọ xát, hay tiếp xúc. - Tuy nhiên dòng điện chỉ tồn tại trong một khoảng thời gian rất ngắn. Khi trong vật dẫn không còn dòng điện nữa . Vật rắn cân bằng tĩnh điện 2. Điện trường trong vật dẫn tích điện: - Bên trong vật dẫn điện trường bằng không.. - Đối với vật dẫn rỗng, điện trường ở phần rỗng bằng không nếu ở phần này không có điện tích. - Cường độ điện trường tại một điểm trên mặt ngoài vật dẫn vuông góc với mặt vật. Ứng dụng: Chế tạo ra màn chắn tĩnh điện. 3. Điện thế của vật dẫn tích điện. - Điện thế tại mọi điểm trên mặt ngoài vật dẫn có giá trị bằng nhau. - Điện thế tại mọi điểm bên trong vật dẫn bằng nhau và bằng điện thế trên mặt ngoài vật dẫn. - Vật dẫn là vật đẳng thế. 4. Sự phân bố điện tích ở vật dẫn tích điện. - Ở một vật dẫn rỗng nhiễm điện, điện tích chỉ phân bố ở mặt ngoài của vật dẫn. - Điện tích phân bố trên mặt ngoài vật dẫn không đều. Ở những chỗ lồi điện tích tập trung nhiều hơn; ở những chỗ mũi nhọn điện tích tập trung nhiều nhất; ở chỗ lõm hầu như không có điện tích. - Điện tích phân bố trên mặt ngoài không đều, nên cường độ điện trường ở mặt ngoài của vật dẫn cũng khác nhau. - Nơi nào điện tích tập trung nhiều hơn, điện trường ở đó mạnh hơn. Ứng dụng: Chế tạo ra cột thu lôi. II. Điện môi trong điện trường. - Khi đặt một vật điện môi trong điện trường thì điện môi bị phân cực. - Do sự phân cực của điện môi nên mặt ngoài của điện môi trở thành các mặt nhiễm điện 6. TỤ ĐIỆN I. Tụ điện: 1. Định nghĩa: Tụ điện là một hệ hai vật dẫn đặt gần nhau. Mỗi vật dẫn đó gọi là một bản của tụ điện. Khoảng không gian giữa hai bản có thể là chân không hay có thể bị chiếm bởi một chất điện môi nào đó. Ký hiệu tụ điện: GIÁO VIÊN: TRẦN NGHĨA HÀ – TRƯỜNG THPT PHAN BỘI CHÂU – PLEIKU – ĐT: 0989821244 LÝ THUYẾT VẬT LÝ 11 NÂNG CAO 5 - Nối hai bản của tụ với hai cực của một nguồn điện thì hai bản của tụ điện sẽ tích điện trái dấu nhau. Khi đó ta nói tụ điện tích điện (nạp điên) . - Nếu nối hai bản của tụ đã tích điện với một điện trở thì có dòng điện chạy qua điện trở. Điện tích trên các bản tụ giảm dần. Ta nói tụ điện phóng điện. 2. Tụ điện phẳng: a. Cấu tạo: Gồm hai bản kim loại phẳng có kích thước lớn, đặt đối diện và song song với nhau. b. Điện tích của tụ phẳng: - Khi tụ điện phẳng được tích điện, điện tích ở hai bản tụ điện trái dấu và có độ lớn bằng nhau. - Độ lớn điện tích trên mỗi bản tụ khi tích điện gọi là điện tích của tụ điện. II. Điện dung của tụ điện: 1. Điện dung của tụ a. Định nghĩa: Điện dung của tụ là đại lượng đặc trưng cho khả năng tích điện của tụ điện. QC = U C là điện dung của tụ điện b. Đơn vị của điện dung: fara (F). Fara là điện dung của một tụ điện mà khi hiệu điện thế giữa hai bản là 1V thì điện tích của tụ là 1C. Một số đơn vị khác: 61 F 10 F  ; 91nF 10 F , 121pF 10 F Chú ý: Điện dung của một tụ phụ thuộc vào hình dạng, kích thước của hai bản, vào khoảng cách giữa hai bản và vào chất điện môi giữa hai bản. 2. Điện dung của tụ điện phẳng: a. Công thức: 9 ε.SC = 9.10 .4πd S(m2) : Phần diện tích đối diện của hai bản tụ. d : Khoảng cách giữa hai bản tụ. ε : Hằng số điện môi chiếm đầy giữa hai bản. b. Chú ý: - Muốn tăng điện dung của tụ điện phương pháp khả thi là giảm d. - Nếu điện trường tăng vượt quá một giá trị giới hạn nào đó thì điện môi mất tính cách điện. Điện môi bị đánh thủng - Với mỗi tụ đều có một hiệu điện thế giới hạn và được ghi trên tụ. III. Ghép tụ điện: Ghép song song Ghép nối tiếp Hiệu điện thế 1 2 nU = U = U ... U  1 2 nU = U + U ... U  Điện tích 1 2 nQ = Q +Q ... Q  1 2 nQ = Q = Q ... Q  Điện dung của bộ tụ 1 2 nC= C +C ... C  1 2 n 1 1 1 1= + ... C C C C   Chú ý: - Trong cách mắc nối tiếp Cb > C1, C2, ……, Cn - Trong cách mắc song song tiếp Cb < C1, C2, ……, Cn 7. NĂNG LƯỢNG ĐIỆN TRƯỜNG I. Năng lượng của tụ điện: 1. Nhận xét: Tụ điện tích điện thì có năng lượng. Ta gọi đó là năng lượng của tụ điện. GIÁO VIÊN: TRẦN NGHĨA HÀ – TRƯỜNG THPT PHAN BỘI CHÂU – PLEIKU – ĐT: 0989821244 LÝ THUYẾT VẬT LÝ 11 NÂNG CAO 6 2. Công thức tính năng lượng của tụ điện: 2 21 QW= C.U 2 2C  C(F): điện dung của tụ điện ; U(V): hiệu điện thế của tụ điện.; Q(C): điện tích của tụ điện II. Năng lượng điện trường: 1. Năng lượng điện trường: Khi tụ điện tích điện thì trong tụ điện có điện trường. Do đó năng lượng của tụ điện là năng lượng của điện trường trong tụ. 2. Năng lượng điện trường trong tụ điện phẳng: 2 9 ε.EW= V 9.10 .8π V(m3) : Thể tích khoảng không gian giữa hai bản tụ.; E(V/m) cương độ điện trường giữa hai bản tụ. 3. Mật độ năng lượng điện trường: Là năng lượng điện trường trong một đơn vị thể tích. 2 9 ε.Ew= 9.10 .8π GIÁO VIÊN: TRẦN NGHĨA HÀ – TRƯỜNG THPT PHAN BỘI CHÂU – PLEIKU – ĐT: 0989821244 LÝ THUYẾT VẬT LÝ 11 NÂNG CAO 7 CHUƠNG II: DÒNG ĐIỆN KHÔNG ĐỔI. 8. DÒNG ĐIỆN KHÔNG ĐỔI - NGUỒN ĐIỆN. I. Dòng điện – Các tác dụng của dòng điện. 1. Định nghĩa: - Dòng điện là dòng các điện tích dịch chuyển có hướng . - Các hạt tải điện: electron tự do, ion dương và ion âm. - Quy ước: Chiều dòng điện là chiều dịch chuyển của các hạt tải điện dương. 2. Các tác dụng của dòng điện - Tác dụng đặc trưng của dòng điện là tác dụng từ. - Tác dụng nhiệt. - Tác dụng sinh lý. - Tác dụng hóa học. II. Cường độ dòng điện - Định luật Ôm. 1. Cường độ dòng điện: a. Định nghĩa: Cường độ dòng điện đặc trưng cho tác dụng mạnh, yếu của dòng điện, được xác định bằng thương số giữa điện lượng q dịch chuyển qua tiết diện thẳng của vật dẫn trong khoảng thời gian t và khoảng thời gian đó: ΔqI = Δt b. Dòng điện không đổi: Là dòng điện có chiều và cường độ dòng điện không đổi theo thơi gian. qI = t c. Đơn vị của cường độ dòng điện: A 1µA = 10-6A., 1mA = 10-3A., 1kA = 10 3A. 2. Định luật Ôm đối với đoạn mạch chỉ có điện trở R. a. Định luật: Cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch chỉ chứa điện trở R tỉ lệ thuận với hiệu điện thế U đặt vào hai đầu đoạn mạch và tỉ lệ nghịch với điện trở R UI = R Trong đó:  R  điện trở của đoạn mạch, U(V) hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch, I(A) cường độ dòng điện. b. Dạng khác của định luật ôm: AB A BU V V I.R   I.R là độ giảm điện thế trên điện trở R. c. Công thức tính điện trở: lR S    m  : Điện trở suất, l(m): chiều dài của vật dẫn, S(m2): Tiết diện ngang của vật dẫn. 3. Đặc tuyến vôn – Ampe: - Đường biểu diễn phụ thuộc của cường độ dòng điện I chạy qua vật dẫn vào hiệu điện thế U đặt vào vật dẫn gọi là đường đặc trưng vôn –ampe hay đặc tuyến vôn - ampe của vật dẫn. - Đối với kim loại ở nhiệt độ xác định đường đặc tuyến vôn – ampe là một đoạn thẳng. - Dây dẫn kim loại ở nhiệt độ không đổi là vật dẫn tuân theo định luật Ôm III. Nguồn điện. 1. Cấu tạo: - Nguồn điện có hai cực là cực dương (+) và cực âm (-) luôn được nhiễm điện dương, âm khác nhau. U O I GIÁO VIÊN: TRẦN NGHĨA HÀ – TRƯỜNG THPT PHAN BỘI CHÂU – PLEIKU – ĐT: 0989821244 LÝ THUYẾT VẬT LÝ 11 NÂNG CAO 8 - Giữa hai cực có một hiệu điện thế được duy trì. 2. Lực lạ: - Trong nguồn điện có lực thực hiện công để tách electron ra khỏi nguyên tử trung hòa, chuyển electron hoặc ion dương được tạo thành ra mỗi cực. - Cực thừa electron được gọi là cực âm, cực còn lại thiếu electron hoặc ít electron hơn cực kia gọi là cực dương. - Để tách electron và ion dương ra xa cần phải có những lực mà bản chất không phải là lực tĩnh điện đó là lực lạ 3. Chuyển động của các hạt tải điện bên trong và bên ngoài nguồn điện. - Nối hai cực của nguồn điện bằng vật dẫn tạo thành mạch kín thì trong mạch có dòng điện. - Bên trong nguồn điện dưới tác dụng của lực lạ các hạt tải điện dương dịch chuyển ngược chiều điện trường từ cực dương đến cực âm. - Bên ngoài nguồn điện các hạt tải điện dương từ cực dương chạy đến cực âm III. Suất điện động của nguồn điện. 1. 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 lực lạ thực hiện khi làm dịch chuyển một điện tích dương q bên trong nguồn điện từ cực âm đến cực dương và độ lớn của điện tích q đó A = q  . 2. Đơn vị của suất điện động: V Một số đơn vị khác: 1mV = 10 -3V, 1kV = 10 3V. Chú ý: Mỗi nguồn điện có một suất điện động xác định không đổi và một điện trở trong 9. PIN VÀ ACQUY I. Hiệu điện thế điện hoá. - Khi nhúng thanh kim loại vào dung dịch điện phân do tác dụng hóa học trên mặt thanh kim loại và dung dịch điện phân xuất hiện hai loại điện tích trái dấu nhau. Giữa thanh kim loại và dung dịch điện phân có một hiệu điện thế gọi là hiệu điện thế hóa. - Hiệu điện thế hóa có độ lớn và dấu phụ thuộc vào bản chất kim loại, bản chất và nồng độ dung dịch điện phân. - Khi nhúng hai thanh kim loại khác loại nhau vào dung dịch điện phân tạo nên giữa hai thanh một hiệu điện thế xác định II. Pin Vôn - ta. - Cấu tạo: Gồm một cực bằng kẽm (Zn) và một cực bằng đồng (Cu) nhúng vào dung dịch axit sunfuric (H2SO4 ) loãng. - Suất điện động : Vào khoảng 1,1V III. Acquy. 1. Cấu tạo và hoạt động của acquy chì. a. Cấu tạo: Gồm hai cực - Cực dương bằng chì điôxit PbO2. - Cực âm bằng chì Pb. - Hai bản cực nhúng trong dung dịch axit sunfuric H2SO4 loãng b. Hoạt động: - Khi phát điện: Do tác dụng hóa học các bản cực của acquy bị biến đổi. Sau một thời gian hai bản cực trở thành giống nhau đều có một lớp PbSO4 phủ bên ngoài, dòng điện tắt. - Khi nạp điện: Lớp PbSO4 phủ hai cực mất dần, các bản cực trở lại là thanh Pb và PbO2 . - Acquy là một nguồn điện có thể nạp lại để sử dụng nhiều lần 2. Phản ứng thuận nghịch: Tích lũy năng lượng dưới dạng hóa năng (lúc nạp điên), giải phóng năng lượng dưới dạng điện năng (lúc phóng điện) Hoá năng (nạp điện) ↔ Điện năng (phát điện). 3. Suất điện động acquy chì: GIÁO VIÊN: TRẦN NGHĨA HÀ – TRƯỜNG THPT PHAN BỘI CHÂU – PLEIKU – ĐT: 0989821244 LÝ THUYẾT VẬT LÝ 11 NÂNG CAO 9 - Suất điện động của acquy có giá trị ổn định khoảng 2V. Nếu suất điện động giảm đến 1,85V ta phải nạp điện cho acquy - Dung lượng acquy: Là điện lượng lớn nhất mà acquy có thể cung cấp khi nó phát điện. - Dung lượng acquy được đo bằng ampe.giờ (A.h) 1A.h = 3600C 10. ĐIỆN NĂNG VÀ CÔNG SUẤT ĐIỆN ĐỊNH LUẬT JUN- LENXƠ I. Công và công suất của dòng điện chạy qua một đoạn mạch 1. Công của dòng điện: Công của dòng điện chạy qua một đoạn mạch là công của lực điện làm di chuyển các điện tích tự do trong đoạn mạch và bằng tích của hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch với cường độ dòng điện và thời gian dòng điện chạy qua đoạn mạch đó. A = qU = UIt Công của dòng điện chạy qua một đoạn mạch cũng là điện năng mà đoạn mạch đó tiêu thụ 2. Công suất của dòng điện Công suất của dòng điện chạy qua một đoạn mạch bằng tích của hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch và cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch đó. AP = UI t  Công suất của dòng điện chạy qua một đoạn mạch cũng là công suất điện tiêu thụ của đoạn mạch đó. 3. Định luật Jun - Lenxơ : Nhiệt lượng tỏa ra trên một vật dẫn tỉ lệ thuận với điện trở của vật, với bình phương cường độ dòng điện và thời gian dòng điện chạy qua vật. 2Q = RI t II. Công và công suất của nguồn điện 1. Công của nguồn điện : Công của nguồn điện bằng công của lực điện và công của lực lạ. Trong mach kín, công lực điện bằng 0. Do đó công của nguồn điện bằng công của lực lạ: A q It    Công của nguồn điện cũng chính là công của dòng điện chạy trong toàn mạch. 2. Công suất của nguồn điện Công suất của nguồn điện có giá trị bằng công của nguồn điện thực hiện trong một đơn vị thời gian. AP = = I t  Công suất của nguồn điện có trị số bằng công suất của dòng điện chạy trong toàn mạch. III. Dụng cụ tiêu thụ điện. 1. Định nghĩa: Dụng cụ tiêu thụ điện là các thiết bị tiêu thụ điện chuyển hóa điện năng thành các dạng năng lượng khác. 2. Phân loại: Có hai loại a. Dụng cụ tỏa nhiệt: Chuyển hóa điện năng thành nhiệt năng. b. Máy thu điện: Phần lớn điện năng được chuyển hóa thành các dạng năng lượng khác (không phải là nhiệt năng) VI. Công suất của các dụng cụ tiêu thụ điện : 1. Công suất của dụng cụ tỏa nhiệt a. Điện năng tiêu thụ của dụng cụ tỏa nhiệt: 2 2 UA UIt RI t t R    b. Công suất của dụng cụ tỏa nhiệt : 2 2A UP= =UI=RI = t R GIÁO VIÊN: TRẦN NGHĨA HÀ – TRƯỜNG THPT PHAN BỘI CHÂU – PLEIKU – ĐT: 0989821244 LÝ THUYẾT VẬT LÝ 11 NÂNG CAO 10 I , r R 2. Suất phản điện của máy thu điện: Suất phản điện của máy thu điện được xác định bằng điện năng mà dụng cụ chuyển hóa thành dạng năng lượng khác, không phải là nhiệt, khi có một đơn vị điện tích dương chuyển qua máy , p A= q  A,: là công được chuyển hóa thành các dạng năng lượng có ích khác (trừ nhiệt năng) 3. Điện năng và công suất điện tiêu thụ của máy thu điện a. Công tổng cộng A mà dòng điện thực hiện ở máy thu điện: , 2 p pA A Q It r I t UIt      Trong đó p (V) suất phản điện của máy thu,  pr  điện trở trong của máy thu. b. Công suất của máy thu điện: 2 p p AP I r I t     c. Hiệu suất của máy thu điện prH = 1 - I U 11. ĐỊNH LUẬT ÔM ĐỐI VỚI TOÀN MẠCH. I. Định luật ôm đối với toàn mạch: 1. Xây dựng định luật: Cho mạch điện kín như hình vẽ: Công của nguồn điện thực hiện trong thời gian t là: A q It    Nhiệt lượng tỏa ra trên điện trở R và r trong khoảng thời gian t: 2 2Q RI t rI t  Áp dụng định luật bảo toàn năng lượng:  Q A I R r     Suất điện động của nguồn điện có giá trị bằng tổng các độ giảm thế của mạch ngoại và mạch trong 2. Định luật Ôm đối với toàn mạch: a. Định Luật: Cường độ dòng điện trong mạch kín tỉ lệ thuận với suất điện động của nguồn điện và tỉ lệ nghịch với điện trở toạn phần của đoạn mạch.  I 1 R r    b. Dạng khác của định luật: U I.r   Nếu r = 0 hoặc mạch ngoài hở: U   II. Hiện tượng đoản mạch: 1. Hiện tượng: Hiện tượng mạch ngoài có điện trở nhỏ không đáng kể thì cường độ dòng điện trong mạch sẽ lớn nhất và chỉ phụ phuộc vào  và r được gọi là hiện tượng nguồn điện bị đoản mạch. I r   2. Ứng dụng: - Đối với Pin điện trở của pin khá lớn khi bị đoản mạch dòng điện qua pin không lớn lắm , tuy nhiên mau hết pin - Đối với acquy điện trở trong khá nhỏ khi bị đoản mạch thì cường độ dòng điện qua acquy rất lớn làm hỏng acquy. - Để tránh hiện tượng đoản mạch trong gia đình ta dùng cầu chì hoặc atomat. III. Định luật Ôm đối với đoạn mạch có máy thu: GIÁO VIÊN: TRẦN NGHĨA HÀ – TRƯỜNG THPT PHAN BỘI CHÂU – PLEIKU – ĐT: 0989821244 LÝ THUYẾT VẬT LÝ 11 NÂNG CAO 11 1. Nguồn điện và may thu: a. Nguồn điện: Dòng điện đi ra khỏi cực dương và vào cực âm. b. Máy thu: Dòng điện đi ra khỏi cực âm và vào cực dương. 2. Định luật: a. Xây dựng định luật: Xét mạch điện như hình vẽ Nhiệt lượng tỏa ra trên điện trở R và r:   2Q R r I  Điện năng tiêu thụ của máy thu điện: , 2p pA It r I t   Năng lượng do nguồn cung cấp: A It  Áp dụng định luật bảo toàn năng lượng:  , p pA Q A I R r r        b. Định luật: p p ξ - ξ I = R + r + r . IV. Hiêu suất của nguồn điện: có íchA UH = = A ξ H(%): Hiệu suất của nguồn điện, A(J) công của nguồn điện, Acó ích(J) công có ích. 12. ĐỊNH LUẬT ÔM ĐỐI VỚI CÁC LOẠI MẠCH ĐIỆN. MẮC NGUỒN ĐIỆN THÀNH BỘ. I. Định luật Ôm đối với đoạn mạch có chứa nguồn điện. 1. Xây dựng định luật: Công của nguồn điện ABA U It Công của dòng điện sinh ra ở đoạn mạch: , ABA U It Nhiệt lượng tỏa ra ở điện trở R và r trong thời gian t:   2Q R r I t  Áp dụng định luật bảo toàn năng lượng:  , ABA A Q U R r I       2. Định luật: ABξ - UI = R + r II. Định luật Ôm đối với đoạn mạch chứa máy thu điện. 1. Xây dựng định luật: Công của dòng điện sinh ra ở machjngoaif trong thời gian t: ABA U It Điện năng tiêu thụ của máy thu trong thời gian t: 2p p pA It r I t   Nhiệt lượng tỏa ra trên điện trở R trong thời gian t: 2Q RI t Áp dụng định luật bảo toàn năng lượng:  p AB p pA A Q U R r I       2. Định luật Ôm: AB p p U - ξ I = r + R III. Công thức tổng quát của định luật Ôm đối với các loại đoạn mạch. 1. Xây dựng công thức: ζ, r ζp, rp I R A B ζ, r R A B ζ, r R GIÁO VIÊN: TRẦN NGHĨA HÀ – TRƯỜNG THPT PHAN BỘI CHÂU – PLEIKU – ĐT: 0989821244 LÝ THUYẾT VẬT LÝ 11 NÂNG CAO 12 - Xét đoạn mạch như hình vẽ a: Ta có: UBA = VB – VA = ξ – (R + r).I Hay    ABAB A B UU V V R r I I 1 R r          - Xét đoạn mạch như hình vẽ b: Ta có:    ABAB A B UU V V R r I I 2 R r          2. Định luật Ôm: Từ (1) và (2) ta đưa ra công thức tổng quát: ABUI R r     Quy ước:  có giá trị đại số - Nguồn điện: ξ > 0 : chiều dòng điện từ cực âm đến cực dương. - Máy thu: ξ < 0: chiều dòng điện từ cực dương đến cực âm. IV. Mắc nguồn điện thành bộ: 1. Mắc nối tiếp: Các nguồn mắc nối tiếp với nhau khi cực âm của nguồn 1 nối với cực dương của nguồn 2 …. Để thành một dãy liên tiếp. b 1 2 n b 1 2 n ξ =ξ +ξ +...+ξ r r r ... r    Nếu: 1 2 nξ = ξ =... = ξ = ξ ; r1 = r2 = …… = rn = r b b ξ =n.ξ r nr 2. Mắc xung đối : Khi có hai nguồn điện mà cực âm (hoặc cực dương) của nguồn này nối với cực âm (hoặc cực dương) của nguồn kia thì gọi là mắc xung đối. Giả sử 1 2   ta có: b 1 2 b 1 2r r r       3. Mắc song song: Giả sử có n nguồn điện giống nhau, mối nguồn có suất điện động là  và điện trở trong là r được mắc song song, các cực cùng tên nối với nhau và nối với nguồn điện b b rr n     4. Mắc hỗn hợp đối xứng.: Nếu bộ nguồn có các nguồn giống nhau được mắc thành n hàng (dãy), mỗi hàng có m nguồn mắc nối tiếp. b b m mr r n     Hình a A B ζ, r R Hình b A B ζ, r R GIÁO VIÊN: TRẦN NGHĨA HÀ – TRƯỜNG THPT PHAN BỘI CHÂU – PLEIKU – ĐT: 0989821244 LÝ THUYẾT VẬT LÝ 11 NÂNG CAO 13 CHƯƠNG 3. DÒNG ĐIỆN TRONG CÁC MÔI TRƯỜNG 13. DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI. I. Các tính chất điện của kim loại: - Kim loại là chất dẫn điện tốt. - Nếu nhiệt độ không đổi dòng điện trong kim loại tuần theo định luật Ôm - Dòng điện chạy qua dây dẫn kim loại gây ra tác dụng nhiệt - Điện trở suất của kim loại tăng theo nhiệt độ  0 01 t t       Trong đó: ρ0 là điện trở suất ở t0 (0C), α là hệ số nhiệt điện trở (K-1) - Sự phụ thuộc của điện trở của kim loại vào nhiệt độ:  0 0R R 1 t t     Trong đó : R0 là điện trở ở t0(0C) II. Electron tự do trong kim loại: - Các kim loại ở thể rắn có cấu trúc tinh thể. Trong kim loại các nguyên tử bị mất bớt electron hóa trị trở thành các ion dương sắp xếp một cách tuần hoàn, trật tự tạo nên mạng tinh thể của kim loại. - Các electron hóa trị tách khỏi nguyên tử thì chuyển động hỗn loạn trong mạng tinh thể. Các electron này gọi là electron tự do. Chúng tạo thành khí electron choán toàn bộ thể tích kim loại. - Các kim loại khác nhau có mật độ electron khác nhau; mật độ này có giá trị không đổi đối với mỗi kim loại. - Khi không có tác dụng của điện trường ngoài chuyển động hỗn loạn của electron tự do không tạo ra dòng điện trong kim loại. III.Giải thích tính chất điện của kim loại: 1. Bản chất dòng điện trong kim loại: - Khi đặt vào hai đầu vật dẫn một hiệu điện thế, do chịu tác dụng của lực điện trường electron chuyển động có hướng tạo thành dòng điện trong kim loại. - Dòng điện trong kim loại là dòng dịch chuyển có hướng của các electron tự do ngược chiều điện trường - Mật độ electron tự do trong kim loại rất lớn do đó kim loại dẫn điện tốt. 2. Giải thích các tính chất điện của kim loại bằng thuyết electron tự do: - Sự mất trật tự của mạng tinh thể đã cản trở chuyển động có hướng của các electron tự do, làm cho chuyển động của electron bị lệch hướng đó là nguyên nhân cơ bản gây ra điện trở của kim loại. - Nhiệt độ của kim loại càng cao, thì các ion kim loại càng dao động càng mạnh, độ mất trật tự của mạng tinh thể càng tăng, làm tăng sự cản trở chuyển động của các electron tự do, do đó điện trở suất của kim loại tăng. - Các electron tự do chuyển động có gia tốc do tác dụng của lực điện trường, và thu một năng lượng xác định. năng lượng chuyển động có hướng của electron tự do được truyền một phần (hay hoàn toàn) cho mạng tinh thể kim loại khi “va chạm”, làm tăng nội năng của kim loại. Năng lượng của chuyển động có hướng của các electron tự do đã chuyển hóa thành nhiệt. 14. HIỆN TƯỢNG NHIỆT ĐIỆN. HIỆN TƯỢNG SIÊU DẪN. I. Hiện tượng nhiệt điện: 1. Cặp nhiệt điện. Dòng nhiệt điện: a. Thí nghiệm: Tiến hành thí nghiệm như hình vẽ - Hơ nóng đầu nối A của hai đoạn dây làm bằng kim loại khác nhau (đồng và constantan) ta thấy có dòng điện chạy trong mạch. - Độ chênh lệch nhiệt độ giữa hai mối hàn A và B tăng thì cường độ dòng điện tăng. - Dòng điện này gọi là dòng nhiệt điện và suất điện động tạo nên dòng điện trong mạch gọi là suất điện động nhiệt điện. Dụng cụ cấu tạo như trên gọi là cặp nhiệt điện. A (t1) dây constantan B (t2) Dây đồng mA GIÁO VIÊN: TRẦN NGHĨA HÀ – TRƯỜNG THPT PHAN BỘI CHÂU – PLEIKU – ĐT: 0989821244 LÝ THUYẾT VẬT LÝ 11 NÂNG CAO 14 b. Hiện tượng nhiệt điện: Hiện tượng tạo thành suất điện động nhiệt điện trong một mạch điện kín gồm hai vật dẫn khác nhau khi giữ hai mối hàn ở nhiệt độ khác nhau là hiện tượng nhiệt điện. 2. Biểu thức của suất điện động nhiệt điện:  T 1 2T T    Trong đó:  T V / K  hệ số nhiệt điện động phụ thuộc vào vật liệu làm cặp nhiệt điện. 3. Ứng dụng của cặp nhiệt điện: - Nhiệt kế nhiệt điện là cặp nhiệt điện có thể dùng để đo nhiệt độ cao cũng như thấp (không đo được băng nhiệt kế thông thường). - Pin nhiệt điện. Ghép nhiều cặp nhiệt điện ta được một nguồn điện gọi là pin nhiệt điện. II. Hiện tượng siêu dẫn 1. Hiện tượng siêu dẫn: Là hiện tượng khi nhiệt độ hạ xuống dưới nhiệt độ TC nào đó, điện trở của kim loại (hay hợp kim) đó giảm đột ngột đến giá trị bằng không. 2. Ứng dụng: Chế tạo ra nam châm điện có cuộn dây bằng vật liệu siêu dẫn, có thể tạo ra từ trường mạnh trong thời gian dài mà không hao phí năng lượng do tỏa nhiệt. 15. DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT DIỆN PHÂN. ĐỊNH LUẬT FA-RA-ĐÂY. I. Chất điện phân: 1. Chất điện phân: - Các dung dịch muối, axit, bazơ được gọi là chất điện phân. - Các muối nóng chảy cũng là chất điện phân. 2. Hạt tải điện cơ bản trong chất điện phân: - Các ion dương, và các ion âm. - Khi không có điện trường các ion chuyển động nhiệt hỗn loạn không có dòng điện trong chất điện phân. II. Bản chất dòng điện trong chất điện phân: 1. Sự phân li, sự tái hợp: - Khi muối, axit, bazơ được hòa tan trong nước chúng dễ dàng tách ra thành các ion trái dấu. Quá trình này được gọi là sự phân ly của các phân tử hòa tan trong dung dịch. - Trong khi chuyển động nhiệt hỗn loạn, một số ion dương có thể kết hợp lại với ion âm khi va chạm, để trở thành phân tử trung hòa. Quá trình này được gọi là sự tái hợp. 2. Bản chất dòng điện trong chất điện phân: Dòng điện trong chất điện phân là dòng dịch chuyển có hướng của các ion dương theo chiều điện trường và các ion âm ngược chiều điện trường. III. Phản ứng phụ trong chất điện phân: - Các ion âm dịch chuyển đến anot, nhường electron cho anot. - Các ion dương đến catot và nhận electron từ catot. - Các ion trở thành nguyên tử hay phân tử trung hòa, có thể bám vào điện cực, hoặc bay lên dưới dạng khí. Chúng cũng có thể tác dụng với điện cực và dung môi, gây ra các phản ứng hóa học gọi là phản ứng phụ hay phản ứng thứ cấp. IV. Hiện tượng cực dương tan: 1. Hiện tượng: Hiện tượng dương cực tan xảy ra khi điện phân một dung dịch muối kim loại và anot làm băng chính kim loại ấy. 2. Định luật ôm đối với chất điện phân a. Định luật: Khi có hiện tượng cực dương tan, dòng điện trong chất điện phân tuân theo định luật Ôm, giống như đối với đoạn mạch chỉ có điện trở thuần. b. Chú ý: Khi không có hiện tượng cực dương tan thì bình điện phân là 1 máy thu điện, dòng điện qua bình thuân theo định luật ôm đối với máy thu. GIÁO VIÊN: TRẦN NGHĨA HÀ – TRƯỜNG THPT PHAN BỘI CHÂU – PLEIKU – ĐT: 0989821244 LÝ THUYẾT VẬT LÝ 11 NÂNG CAO 15 V. Định luật Fa – ra - đây về điện phân: 1. Định luật I Fa-ra-đây: Khối lượng m của chất được giải phóng ra ở điện cực của bình điện phân tỉ lệ với điện lượng q chạy qua bình đó. m kq Trong đó: k(kg/C) gọi là đương lượng điện hóa phụ thuộc vào bản chất của chất được giải phóng ra ở cực. 2. Định luật II Fa-ra-đây: Đương lượng điện hóa k của một nguyên tố tỉ lệ với đương lượng gam A n của nguyên tố đó. Ak c n  Trong đó c là hệ số tỉ lệ có cùng một trị số đối vơia tất cả các chất. 1F c  là hằng số đối với mọi chất goi là số Fa - ra-đây 3. Công thức Fa-ra-đây về điện phân: 1 Am . .I.t F n  Trong đó: I(A) là cường độ dòng điện không đổi chạy qua bình điện phân . t (s) là thời gian dòng điện chạy qua bình. M(g) là khối lượng của chất được giải phóng ra ở điện cực. F = 96500(C/mol) số Fa-ra-đây. VI. Ứng dụng: 1. Điều chế hóa chất: Điều chế clo, hiđro Xút (NaOH) Điện phân dung dịch muối ăn NaCl tan trong nước với các điện cực graphit hoặc bằng kim loại không bị ăn mòn. Kết quả cho ta xút tan vào dung dịch và các khí hiđro và Cl bay ra 2. Luyện kim.: Dựa vào hiện tượng cực dương tan để tinh chế kim loại Đúc kim loại từ quặng ra thành các tấm. Dùng các tấm này làm cực dương trong bình đựng dung dịch điện phân (là dung dịch muối của kim loại cần tinh chế). Khi điện phân cực dương tan dần bám vào cực âm, còn tạp chất lằng xuống 3. Mạ điện: Dùng phương pháp điện phân để phủ một lớp kim loại lên những đồ vật bằng kim loại khác Vật cần được mạ dùng làm cực âm, kim loại dùng để mạ làm cực dương, chất điện phân là dung dịch muối của kim loại dùng để mạ. 16. DÒNG ĐIỆN TRONG CHÂN KHÔNG. I. Dòng điện trong chân không: 1. Chân không: Chân không lý tưởng là một môi trường trong đó không có một phân tử khí nào. 2. Ống chân không: Khi ta làm giảm áp suất khí trong ống đến mức dưới 0,0001mmHg để phân tử khí chuyển động từ thành nọ đến thành kia mà không va chạm với các phân tử khác thì ta nói trong ống là chân không. 3. Điốt chân không: a. Cấu tạo: Là bóng đèn thủy tinh đã hút chân không (áp suất vào khoảng 10 – 6mmHg) trong đó có hai điện cực. Anot A là một kim loại, catot K là dây vonfram. b. Hoạt động: - Khi catot K bị đốt nóng, các electron trong kim loại nhận được năng lượng cần thiết để có thể bức ra khỏi mặt catot (Sự phát xạ nhiệt electron). Trong ống chân không có các electron chuyển động hỗn loạn - Khi mắc anot vào cực dương, catot vào cực âm của nguồn điện. Do tác dụng của lực điện trường các electron dịch chuyển từ catot sang anot tạo ra dòng điện 3. Bản chất dòng điện trong chân không: GIÁO VIÊN: TRẦN NGHĨA HÀ – TRƯỜNG THPT PHAN BỘI CHÂU – PLEIKU – ĐT: 0989821244 LÝ THUYẾT VẬT LÝ 11 NÂNG CAO 16 - Dòng điện trong điôt chân không là dòng dịch chuyển có hướng của các electron bức ra từ catot bị nung nóng dưới tác dụng của điện trường. - Dòng điện trong điôt chân không chỉ theo một chiều từ anot đến catot. II. Sự phụ thuộc của cường độ dòng điện trong chân không vào hiệu điện thế: 1. Sự phụ thuộc của cường độ dòng điện vào hiệu điện thế. - Dòng điện trong chân không không tuân theo định luật ôm. - Khi U < Ub: U tăng thì I tăng - Khi U  Ub thì U tăng I không tăng và có giá trị I =Ibh cường độ dòng điện qua ống đạt gia trị lớn nhất gọi là cường độ dòng điện bão hòa - Nhiệt độ catot càng cao thì Ibh càng lớn. 2. Ứng dụng: Điôt chân không dùng để chỉnh lưu dòng xoay chiều. III.Tia catôt: 1. Tia catôt: Là dòng các e bức ra từ catôt và bay trong chân không. 2. Các tính chất của tia catôt: - Tia catôt truyền thẳng - Tia catôt phát ra vuông góc với bề mặt catot. - Tia catôt mang năng lượng. - Tia catôt có thể đâm xuyên các tấm kim loại mỏng, có tác dụng lên kính ảnh và có khả năng ion hóa không khí. - Tia catôt làm phát quang một số chất. - Tia catôt bị lệch trong điện trường, từ trường. - Tia catôt có vận tốc lớn khi đập vào kim loại có nguyên tử lượng lớn, bị hãm lại và làm phát ra tia X 17. DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ I. Sự phóng điện trong chất khí. - Ở điều kiện thường không khí là điện môi. - Khi bị đốt nóng không khí trở nên dẫn điện. - Nếu có một điện trường thì có dòng điện chạy qua không khí. Đó là sự phóng điện trong không khí. II. Bản chất dòng điện trong chất khí: 1. Sự ion chất khí và sự tái hợp: a. Sự ion chất khí: - Khi đốt nóng chất khí, hoặc dùng các loại bưc xạ tác động vào môi trường khí thì một số nguyên tử hoặc phân tử bị mất bớt electron và trở thành ion dương. Hiện tượng này gọi là sự ion chất khí. - Những tác động bên ngoài gây nên sự ion chất khí là tác nhân ion hóa. - Một số ion chuyển động tự do, một số khác kết họp với nguyên tử hay phân tử trung hòa thành ion âm. b. Sự tái hợp: Trong khi chuyển động nhiệt hỗn loạn, một số electron có thể kết hợp lại với ion dương khi va chạm để trở thành phân tử trung hòa. Quá trình này gọi là sự tái hợp. 2. Hạt tải điện trong chất khí: Là các hạt mang điện tự do electron, ion dương, ion âm. 3. Bản chất dòng điện trong chất khí: Dòng điện trong chất khí là dòng dịch chuyển có hướng của các ion dương theo chiều điện trường và các ion âm, electron ngược chiều điện trường. III. Sự phụ thuộc của cường độ dòng điện trong chất khí vào hiệu điện thế. - Đặc tuyến vô-ampe không phải là đường thẳng. Dòng điện trong chất khí không tuân theo định luật Ôm. - Khi tăng dần hiệu điện thế, bắt đầu từ giá trị U = 0 đến U = UC chỉ xảy ra khi có tác dụng của tác nhân ion hóa, ta có sự phóng điện không tự lực. - Khi bU U cường độ dòng điện giữ nguyên bằng Ibh dù U tăng. Cường độ dòng điện trong chất khí đạt bão hòa. - Khi CU U thì cường độ dòng điện tăng vọt lên. Do có thêm nhiều ion và I(A) Ibh O Ub UC U(V) GIÁO VIÊN: TRẦN NGHĨA HÀ – TRƯỜNG THPT PHAN BỘI CHÂU – PLEIKU – ĐT: 0989821244 LÝ THUYẾT VẬT LÝ 11 NÂNG CAO 17 electron được tạo thành nhờ sự ion hóa do va chạm của các electron với phân tử khí. - Khi CU U dù có ngừng tác nhân ion hóa sự phóng điện vẫn được duy trì. Có sự phóng điện tự lực (phóng điện tự duy trì). IV. Sự phóng điện trong chất khí: 1. Tia lửa điện: a. Định nghĩa: Là quá trình phóng điện tự lực xảy ra trong chất khí khi có tác dụng của điện trường đủ mạnh để làm ion hóa khí, biến phân tử khí trung hòa thành ion dương và electron tự do. b. Đặc điểm: - Tia lửa điện không có hình dạng xác định thường là một chùm ngoằn ngoèo có nhiều nhánh. - Tia lửa điện thường kèm theo tiếng nổ - Tia lửa điện không liên tục mà gián đoạn 2. Sét: a. Định nghĩa: Sét phát sinh do sự phóng điện giữa các đám mây tích điện trái dấu hoặc giữa một đám mấy tích điện với mặt đất tạo thành tia lửa điện khổng lồ. b. Đặc điểm: - Hiệu điện thế gây ra sét vào khoảng 10 8 – 10 9V. - Cường độ dòng điện trong sét từ 10 000 – 50 000A - Sự phát tia lửa điện do sét làm áp suất không khí tăng đột ngột, gây ra tiếng nổ 3. Hồ quang điện a. Định nghĩa: Hồ quang điện là quá trình phóng điện tự lực xảy ra trong chất khí ở áp suất thường hoặc áp suất thấp giữa hai điện cực có hiệu điện thế không lớn. b. Đặc điểm:Tùy theo bản chất các cực, nhiệt độ của hồ quang khác nhau, nhưng thường rất cao từ 2500 – 80000C c. Ứng dụng: - Dùng để hàn điện - Trong ngành luyện kim, dùng hồ quang điện để nấu chảy kim loại, điều chế hợp kim. - Dùng để thực hiện nhiều phản ứng hóa học. - Dùng làm nguồn sáng mạnh cho các đèn chiếu, đèn biển, máy chiếu phim - Chế tạo ra đèn huỳnh quang 18. DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN I. Tính chất điện của bán dẫn: - Điện trở suất của bán dẫn có giá trị trung gian giữa kim loại và điện môi - Điện trở suất của bán dẫn tinh khiết giảm mạnh khi nhiệt độ tăng. Ở nhiệt độ thấp bán dẫn dẫn điện kém, ở nhiệt độ cao bán dẫn dẫn điện tốt. - Tính chất dẫn điện của bán dẫn phụ thuộc rất mạnh vào các tạp chất có mặt trong tinh thể. II. Sự dẫn điện của bán dẫn tinh khiết: 1. Bán dẫn tinh khiết: Là loại bán dẫn trong mạng tinh thể chỉ có một loại nguyên tử. 2. Hạt mang điện cơ bản của bán dẫn tinh khiết: - Ở nhiệt độ tương đối cao, nhờ dao động nhiệt của các nguyên tử, một số electron hóa trị thu thêm năng lượng giải phóng khỏi liên kết thành các electron tự do. - Khi một electron bứt khỏi liên kết, thì một liên kết bị trống suất hiện gọi là lỗ trống. Lỗ trống mang một điện tích nguyên tố dương. 3. Bản chất dòng điện trong bán dẫn tinh khiết: Là dòng chuyển dới có hướng của các electron ngược chiều điện trường và các lỗ trống cùng chiều điện trường. 4. Đặc điểm: - Ở bán dẫn tinh khiết số electron và số lỗ tróng bằng nhau - Độ dẫn điện của bán dẫn tăng khi nhiệt độ tăng. GIÁO VIÊN: TRẦN NGHĨA HÀ – TRƯỜNG THPT PHAN BỘI CHÂU – PLEIKU – ĐT: 0989821244 LÝ THUYẾT VẬT LÝ 11 NÂNG CAO 18 5. Ứng dụng: - Chế tạo nhiệt điện trở: Dùng để đo nhiệt độ, điều chỉnh và khống chế nhiệt độ. - Chế tạo quang điện trở bán dẫn: Điện trở giảm mạnh khi ánh sáng chiếu vào nó. III. Sự dẫn điện của bán dẫn tạp chất: 1. Bán dẫn tạp chất: Là loại bán dẫn trong mạng tinh thể có nhiều loại nguyên tử. 2. Phân loại: a. Bán dẫn loại n: - Tạp chất tạo nên thêm các electron mà không làm tăng thêm lỗ trống. - Số electron dẫn nhiều hơn lỗ trống (mật độ electron dẫn nhiều hơn mật độ lỗ trống) - Electron là hạt tải điện cơ bản (đa số) lỗ trống là hạt tải điện không cơc bản (thiểu số) b. Bán dẫn loại p: - Tạp chất tạo thêm lỗ trống. - Số lỗ trống nhiều hơn số electron dẫn (mật độ lỗ tróng nhiều hơn mật độ electron dẫn). - Lỗ trống là hạt tải điện cơ bản, electron là hạt tải điện không cơ bản. IV. Lớp chuyển tiếp p – n: 1. Sự hình thành lớp chuyển tiếp p – n: - Lớp chuyển tiếp được hình thành, khi ta cho hai mẫu bán dẫn khác loại p và loại n tiếp xúc nhau. - Dòng khuếch tán từ bán dẫn từ p sang n chủ yếu là dòng lỗ trống. Ở phía bán dẫn loại n gần mặt phân cách hai ban dẫn không còn hạt tải điện tự do. Ở đó có các ion tạp chất mang điện tích dương - Dòng khuếch tán từ n sang p chủ yếu là electron. Phía p gần mặt phân cách hai mẫu có các ion tạp chất mang điện âm. - Kết quả của sự khuếch tán là ở mặt phân cách phía bên bán dẫn loại n có một lớp điện tích dương, phía bên bán dẫn loại p có một lớp điện tích dương. Tại đó xuất hiện một điện trường trong hướng từ n sang p ngăn cản sự khuếch tán của các hạt mang điện đa số và thúc đẩy sự khuếch tán của các hạt thiểu số. Sự khuếch tán dứng lại khi điện trường này ổn định. 2. Dòng điện qua lớp chuyển tiếp p – n: Lớp chuyển tieepd p – n dẫn điện tốt theo một chiều từ p sang n . Lớp chuyển tiếp p – n có tính chất chỉnh lưu. 17. LINH KIỆN BÁN DẪN. I. Điôt: 1. Điôt chỉnh lưu: Điôt chỉnh lưu dùng để chỉnh lưu dòng điện xoay chiều. Hoạt động dựa trên cơ sở tính chất chỉnh lưu của lớp chuyển tiếp p-n. Chỉnh lưu một nửa chu kỳ: - Ở nữa chu kì đầu, điện thế ở bán dẫn loại p cao hơn điện thế bán dẫn loại n, dòng điện chạy qua theo chiều mũi tên. - Ở nữa chu kì sau, điôt mắc theo chiều ngược, dòng điện chạy trong mạch là rất nhỏ, có thể bỏ qua. Ở mỗi chu kỳ của dòng điện xoay chiều, dòng điện chỉ qua R trong một nửa chu kỳ. 2.Phôtôđiôt: - Ánh sáng có bước sóng thích hợp chiếu vào lớp chuyển tiếp p-n, tạo thêm các cặp electron- lổ trống, nếu điôt mắc vào hiệu điện thế ngược thì dòng điện ngược tăng lên rõ rệt. - Phôtôđiôt biến đổi tín hiệu ánh sáng thành tín hiệu điện, được dùng trong thông tin quang học, tự động hoá. 3.Pin mặt trời: - Khi ánh sáng làm phát sinh các cặp electron-lỗ trống ở lớp tiếp xúc p-n, thì điện trường trong tE  tại đây có tác dụng đẩy các lỗ trống sang phí bán dẫn p và các electron sang phía bán dẫn n. Giữa hai đầu của bán dẫn có một h iệu điện thế. Đó chính là suất điện động quang điện. - Nếu ta đóng mạch điốt bằng một điện trở thì trong mạch có dòng điện D R as R GIÁO VIÊN: TRẦN NGHĨA HÀ – TRƯỜNG THPT PHAN BỘI CHÂU – PLEIKU – ĐT: 0989821244 LÝ THUYẾT VẬT LÝ 11 NÂNG CAO 19 - Điôt được chiếu sáng trở thành một nguồn điện, với phía p là cực dương, n là cực âm. Đó là pin quang điện 4. Điôt phát quang: - Nếu điôt được chế tạo từ những vật liệu bán dẫn thích hợp, thì khi do ngf điện thuận chạy qua điôt ở lớp chuyển tiếp p – n có ánh sáng phát ra. Đó là điôt phát quang. - Điôt phát quang được dùng làm các bộ hiener thị, đèn báo, các mần hình quảng cáo, nguồn sáng,… 5. Pin nhiệt điện bán dẫn: - Cặp nhiệt điện làm từ hai thanh bán dẫn khác nhau(n và p) có hệ số nhiệt điện động T lớn. - Hiện tượng nhiệt điện ngược: Khi cho dòng điện chạy qua một dãy các cặp nhiệt điện làm từ những thanh bán dẫn lọa p, n xen kẽ nhau thì các mối hàn hoặc nóng lên, hoặc lạnh đi, các mối hàn nóng lạn xen kẽ nhau. Ứng dụng: Chế tạo thiết bị làm lạnh II. Tranzito: 1. a. Cấu tạo: - Trazito là một dụng cụ bán dẫn có hai lớp chuyển tiếp p-n. Tạo thành ba khu vực bán dẫn, theo thứ tự là p-n-p hoặc n-p-n. khu vực ở giữa có chiều dầy rất nhỏ (vài mocromet) có mật độ tải điện thấp. - Tranzito p-n-p: ba cực của tranzito được nối với ba khu vực cực phát - E (emitơ), cực gốc B (bazơ), cực góp C (colectơ) b.Hoạt động: -Nguồn E1 làm cho lớp chuyển tiếp E-B phân cực thuận. Nguồn E2 lớn hơn E1 từ năm đến 10 lần,làm cho lớp chuyển tiếp B-C phân cực ngược. - Vì lớp chuyển tiếp E-B phân cực thuận, nên có sự phun hạt tải qua lớp chuyển tiếp tạo nên dòng IE. Dòng IE chủ yếu là lỗ trống từ E sang B sang lớp chuyển tiếp B-C, tại đây lỗ trống được cuốn qua lớp chuyển tiếp bởi điện trường phân cực ngược gây nên dòng IC chỉ một phần nhỏ của IE chạy ra cực B, gây nên dòng IB Tỉ số C B I I   gọi là hệ số khuếch đại. R C B E IB 1 IE 2  IC p n p B E C GIÁO VIÊN: TRẦN NGHĨA HÀ – TRƯỜNG THPT PHAN BỘI CHÂU – PLEIKU – ĐT: 0989821244 LÝ THUYẾT VẬT LÝ 11 NÂNG CAO 20 CHƯƠNG VII. TỪ TRƯỜNG 18. TỪ TRƯỜNG I. Tương tác từ 1. Nam châm: - Nam châm thường gặp có 2 cực: cực Bắc (N), cực Nam (S) - Giữa các nam châm tương tác với nhau. Cực cùng tên đẩy nhau, lực khác tên hút nhau. 2. Từ tính của dây dẫn có dòng điện: - Dòng điện có thể tác dụng lực lên nam châm. - Nam châm có thể tác dụng lực lên dòng điện. - Hai dòng điện có thể tương tác với nhau. 3. Tương tác từ: Tương tác giữa nam châm với nam châm, giữa dòng điện với nam châm và giữa dòng điện với dòng điện đều gọi là tương tác từ. Lực tương tác trong các trường hợp đó gọi là lực từ. II. Từ trường 1. Định nghĩa: Từ trường là một dạng vật chất tồn tại trong không gian mà biểu hiện cụ thể là sự xuất hiện của lực từ tác dụng lên một dòng điện hay một nam châm đặt trong đó. 2. Hướng của từ trường: Hướng của từ trường tại một điểm là hướng Nam – Bắc của kim nam châm thử nằm cân bằng tại điểm đó 3. Tính chất cơ bản của từ trường: Tính chất cơ bản của từ trường là nó gây ra lực từ tác dụng lên một nam châm hay một dòng điện đặt trong nó. Chú ý: Xung quanh điện tích chuyển động có từ trường. II. Cảm ứng từ. - Cảm ứng từ là một đại lượng vectơ kí hiệu B  đặc trưng cho từ trường về mặt gây ra lực từ. - Phương của nam châm thử nằm cân bằng tại một điểm trong từ trường là phương của vectơ cảm ứng từ B  của từ trường tại điểm đó . - Ta quy ước chiều từ cực Nam sang cực Bắc của nam châm thử là chiều của B  . - Lực từ tác dụng lên đoạn dòng điện ở điểm nào lớn hơn thì cảm ứng từ tại điểm đó lớn hơn. II. Đường sức từ 1. Định nghĩa Đường sức từ là đường được vẽ trong không gian có từ trường, sao cho tiếp tuyến tại mỗi điểm có hướng trùng với hướng của véc tơ cảm ứng từ tại điểm đó. Quy ước: Chiều của đường sức tại mỗi điểm là chiều của từ trường tại điểm đó. 2.Các tính chất của đường sức từ -Tại mỗi điểm trong từ trường, có thể vẽ được một đường sức từ đi qua và chỉ một mà thôi. - Các đường sức từ là những đường cong kín hoặc vô hạn ở hai đầu. - Các đường sức từ không cắt nhau. - Nơi nào từ trường mạnh thì các đường sức từ ở đó vẽ mau hơn (dày hơn), nơi nào từ trường nhỏ hơn thì các đường sức từ ở đó vẽ thưa hơn. 3. Từ phổ: Là tập hợp các đường sức từ của một nam châm hay một dòng điện. III. Từ trường đều: Là từ trường mà: - Cảm ứng từ tại mọi điểm đều bằng nhau. - Các đường sức từ của từ trường đều song song, cùng chiều và cách đều nhau 19. PHƯƠNG VÀ CHIỀU CỦA LỰC TỪ TÁC DỤNG LÊN DÒNG ĐIỆN I. Lực từ tác dụng lên dòng điện Lực mà từ trường tác dụng lên nam châm hoặc dòng điện gọi là lực từ II. Phương của lực từ tác dụng lên dòng điện GIÁO VIÊN: TRẦN NGHĨA HÀ – TRƯỜNG THPT PHAN BỘI CHÂU – PLEIKU – ĐT: 0989821244 LÝ THUYẾT VẬT LÝ 11 NÂNG CAO 21 Lực từ tác dụng lên đoạn dòng điện có phương vuông góc với mặt phẳng chứa đoạn dòng điện và cảm ứng từ tại điểm khảo sát. II. Chiều của lực từ tác dụng lên dòng điện: Xác định theo quy tắc bàn tay trái. Quy tắc bàn tay trái: Đặt bàn tay trái sao cho các đường sức từ đâm xuyên vào lòng bàn tay, chiều từ cổ tay đến các ngón tay trùng với chiều dòng điện, thì ngón cái choãi ra 900 chỉ chiều của lực từ tác dụng lên dòng điện. 20. CẢM ỨNG TỪ - ĐỊNH LUẬT AM-PE I. Cảm ứng từ 1. Định nghĩa: Cảm ứng từ tại một điểm là đại lượng đo bằng thương số giữa lực từ tác dụng lên một đoạn dây dẫn có độ dài đủ nhỏ mang dòng điện đặt trong từ trường tại điểm đang xét và tích của cường độ dòng điện với độ dài đoạn dây và sin của góc tạo bởi dòng điện và vec tơ cảm ứng từ. 2. Biểu thức: FB Ilsin   B là cảm ứng từ tại điểm đang xét, F độ lớn của lực từ, l chiều dài đoạn dây,  là góc hợp bởi hướng của dòng điện và hướng của véc tơ cảm ứng từ. 3. Véc tơ cảm ứng từ B  - Điểm đặt: Tại điểm đang xét. - Hướng: Trùng với hướng của từ trường tại điểm đó. - Độ lớn: FB Ilsin   4. Đơn vị: T II. Công thức ampe. 1. Công thức ampe. F= BIlsinα B là độ lớn cảm ứng từ tại vị trí đặt đoạn dây có dòng điện chạy qua, I là cường độ dòng điện trong dây dẫn, l là chiều dài đoạn dây và α là góc tạo bởi dòng điện I và vectơ B  . 2. Lực từ tác dụng lên một đoạn dây dẫn mang dòng điện: - Điểm đặt: Tại trung điểm của đoạn dây. - Phương: Vuông góc với mặt phẳng tạo bởi dòng điện và cảm ứng từ. - Chiều: Xác định theo quy tắc bàn tay trái: Quy tắc: Đặt bàn tay trái duỗi thẳng sao cho cảm ứng từ đâm xuyên vào lòng bàn tay, chiều từ cổ tay đến các ngón tay là chiều dòng điện khi đó ngón tay cái choãi ra 900 là chiều của lực từ. - Độ lớn: F IBlsin  III. Nguyên lí chồng chất từ trường Giả sử tại một điểm có n từ trường 1 2 nB , B ,...,B    . Thì từ trường tại điểm đó là: 1 2 nB B B ... B        21. TỪ TRƯỜNG CỦA MỘT SỐ DÒNG ĐIỆN CÓ DẠNG ĐƠN GIẢN I. Từ trường của dòng điện thẳng - Điểm đặt: Tại điểm đang xét. - Phương: vuông góc với mặt phẳng tạo bởi dòng điện và điểm đang xét. - Chiều: Xác định theo quy tắc nắm tay phải GIÁO VIÊN: TRẦN NGHĨA HÀ – TRƯỜNG THPT PHAN BỘI CHÂU – PLEIKU – ĐT: 0989821244 LÝ THUYẾT VẬT LÝ 11 NÂNG CAO 22 Quy tắc: Giơ ngón tay cái của bàn tay phải hướng theo chiều dòng điện, khum bốn ngón tay kia xung quanh dây dẫn thì chiều từ cổ tay đến các ngón tay là chiều của đường từ. - Độ lớn: -7 IB=2.10 . r B độ lớn cảm ứng từ, r là khoảng cách từ điểm khảo sát đến dòng điện, I cường độ dòng điện chạy trong dây dẫn. II. Từ trường của dòng điện tròn: Cảm ứng từ tại tâm có - Điểm đặt: Tại tâm đường tròn. - Phương: Vuông góc với mặt phẳng khung dây. - Chiều: Xác định theo quy tắc nắm tay phải. Quy tắc: Khum bàn tay phải theo vòng dây của khung sao cho chiều từ cổ tây đến các ngón tay trùng với chiều dòng điện trong khung, ngón tay cái choãi ra chỉ chiều đường sức từ - Độ lớn: -7 NIB=2.π.10 R N: số vòng dây, R: bán kính của dòng điện, I: cường độ dòng điện. III. Từ trường của dòng điện trong ống dây: - Điểm đặt: Tại điểm đang xét trong lòng ống dây. - Phương: Vuông góc với mặt phẳng của một vòng dây. - Chiều: Xác định theo quy tắc nắm tay phải. Quy tắc: Khum bàn tay phải theo vòng dây của ống sao cho chiều từ cổ tay đến các ngón tay trùng với chiều dòng điện trong khung, ngón tay cái choãi ra chỉ chiều đường sức từ . - Độ lớn: -7 -7 NB=4π.10 nI=4π.10 I l n: số vòng dây trên một mét chiều dài của ống, N là số vòng dây quấn trên l(m) chiều dài. 22. TƯƠNG TÁC GIỮA HAI DÒNG ĐIỆN THẲNG SONG SONG. ĐỊNH NGHĨA AM-PE I. Tương tác giữa hai dòng điện thẳng song song 1. Giải thích : a. Hai dòng điện cùng chiều hút nhau: - Theo quy tắc nắm tay phải thì cảm ứng từ do dòng MN gây ra tại một điểm trên PQ có chiều hướng ra phía trước mặt phẳng hình vẽ. - Áp dụng quy tắc bàn tay trái, lực từ tác dụng lên PQ có chiều hướng sang trái. Vậy PQ bị hút về phía MN. - Tương tự MN bị hút về PQ. b. Hai dòng điện ngược chiều đẩy nhau: - Theo quy tắc nắm tay phải thì cảm ứng từ do dòng MN gây ra tại một điểm trên PQ có chiều hướng ra phía sau mặt phẳng hình vẽ. - Áp dụng quy tắc bàn tay trái, lực từ tác dụng lên PQ có chiều hướng sang phải. Vậy PQ bị đẩy ra phía MN. - Tương tự MN bị đảy xa PQ. 2. Công thức tương tác giữa hai dòng điện thẳng song song a. Lực từ tác dụng lên một đơn vị chiều dài của dây dẫn mang dòng điện, 7 1 2I IF 2.10 r  GIÁO VIÊN: TRẦN NGHĨA HÀ – TRƯỜNG THPT PHAN BỘI CHÂU – PLEIKU – ĐT: 0989821244 LÝ THUYẾT VẬT LÝ 11 NÂNG CAO 23 I1, I2 lần lượt là cường độ dòng điện chạy qua các dây dẫn. r là khoảng cách giữa hai dây dẫn. b. Lực từ tác dụng lên l(m) chiều dài của dây dẫn mang dòng điện: 7 1 2I IF 2.10 l r  Chú ý: Lực từ tính cho I1 hoặc I2 II. Định nghĩa đơn vị Ampe Định nghĩa đơn vị Ampe: Ampe là cường độ của dòng điện không đổi khi chạy trong hai dây dẫn thẳng, tiết diện nhỏ, rất dài, song song với nhau và cách nhau 1m trong chân không thì trên mỗi mét của sợi dây có một lực từ bằng 2.10 -7N tacs dungj 23. LỰC LO-REN-XƠ I. Lực Lo-ren-xơ 1. Định nghĩa: Lực Lo-ren-xơ là lực mà từ trường tác dụng lên một hạt mang điện. 2. Đặc điểm của lực Lo-ren-xơ: - Điểm đặt: Tại điện tích đang xét. - Phương : Vuông góc với mặt phẳng chứa vectơ vận tốc của hạt mang điện và vectơ cảm ứng từ tại điểm khảo sát. - Chiều: Xác định theo quy tắc bàn tay trái. Quy tắc: Đặt bàn tay trái duỗi thẳng sao cho cảm ứng từ đâm xuyên vào lòng bàn tay, chiều từ cổ tay đến các ngón tay là chiều của vec tơ vận tốc, khi đó ngón tay cái choãi ra 900 là chiều của lực Lo-ren-xơ nếu q > 0 và chiều ngược lại nếu q < 0. - Độ lớn: f q vBsin   là góc hợp bởi hướng của véc tơ vận tốc và hướng của vec tơ cảm ứng từ. II. Chuyển động của điện tích trong từ trường: Bài toán: Một điện tích q0 > 0, có khối lượng m, chuyển động trong từ trường đều B, với vận tốc ban đầu v. Biết v B   . Xác định bán kính quỹ đạo chuyển động của điện tích. Giải: Lực Lo-ren-xơ tác đụng lên điện tích: 0f q v.B Vì f v f     đóng vai trò là lực hướng tâm. 2 ht 0 0 v mvf F q vB m R R q R      Kết luận: Vậy quỹ đạo của điện tích trong từ trường đều là một đường tròn nằm trong mặt phẳng vuông góc với từ trường. III. Ứng dụng: Lực Lo-ren-xơ có nhiều ứng dụng trong thực tê, khoa học và công nghệ: Đo lường điện từ, ống phóng điện từ trong truyền hình, khối phổ kế, các máy gia tốc. 24. KHUNG DÂY CÓ DÒNG ĐIỆN ĐẶT TRONG TỪ TRƯỜNG I.Khung dây đặt trong từ trường 1. Lực từ tác dụng lên khung dây có dòng điện a. Đường sức từ nằm trong mặt phẳng khung: - Vì các cạnh AB và CB song song với đường sức từ nên lực từ tác dụng lên các cạnh này bằng 0 - Vì từ trường đều, AD = CD nên lực từ tác dụng lên cạnh AD và BC có độ lớn bằng nhau. - Áp dụng quy tắc band tay trái BCF  hướng ra phia sau, ADF  hướng ra phía trước. A B C D I O O, FAD FBC • + GIÁO VIÊN: TRẦN NGHĨA HÀ – TRƯỜNG THPT PHAN BỘI CHÂU – PLEIKU – ĐT: 0989821244 LÝ THUYẾT VẬT LÝ 11 NÂNG CAO 24 Vậy: Vậy khung chịu tác dụng bởi một ngẫu lực. Ngẫu lực này có tác dụng làm quay khung. b. Đướng sức từ vuông góc với mặt phẳng khung: - Giả sử chiều dòng điện và chiều các đường sức từ như hình vẽ. - Áp dụng quy tắc bàn tay trái tác thấy các lực tác dụng lên các cạnh của khung như hình vẽ. Các lực này từng đôi một cân bằng lẫn nhau. Vậy: Khung không quay 2. Momen ngẫu lực từ: M IBSsin  Trong đó  là góc hợp bởi véc tơ cảm ứng từ B  và véc tơ pháp tuyến n  với mặt phẳng khung. Chiều của n  tuân theo quy tắc cái đinh ốc. Quy tắc: Quay cái đinh ốc theo chiều dòng điện trong khung thì chiều tiến của cái đinh ốc là chiều của véc tơ n  . II. Động cơ điện một chiều 1. Cấu tạo: - Gồm một khung dây (1) đặt trong từ trường đều của nam châm (2) có thể quay quanh truch OO,. - Bộ góp điện (3) gồm hai vành khuyên và hai chổi quét. b. Hoạt động: - Khi cho dòng điện chạy qua khung, momen ngẫu lực từ làm cho khung quay quanh trục OO, - Bộ góp điện là cho mỗi khi mặt phẳng khung vuông góc với đường sức từ thì dòng điện trong khung đổi chiều. - Khi khung quay liên tục. Tuy dòng điện trong khung đổi chiều nhưng dòng điện đưa ra vẫn là dòng một chiều. III. Điện kế khung quay 1. Cấu tạo: Gồm nam câm hình chữ U (1), lõ sắt (2), khung dây lồng bên ngoài lõ sắt (3), lò xo (4) 2. Hoạt động: - Khi cho dòng điện vào khung thì ngẫu lực từ làm khung quay lệch khỏi vị trí ban đầu. - Các lò xo sinh ra momen cản. Khung càng lệch xa vị trí cân bằng thì momen cản càng lớn. - Khi momen cản bằng momen ngẫu lực từ thì khung dừng lại - Khi cân bằng góc lệch tỉ lệ với cường độ dòng điện. 25. SỰ TỪ HÓA CÁC CHẤT- SẮT TỪ 1. Các chất thuận từ và nghịch từ - Các chất có tính từ hóa yếu gồm các chất thuận từ và nghịch từ. - Nguyên nhân của hiện tượng từ hóa ở các vật thuận từ và nghịch từ là do trong các phân tử của vật có các dòng điện kín. Các dòng điện này là do sự chuyển động của các electron trong nguyên tử tạo thành. - Khi các vật thuận từ và nghịch từ được đặt trong từ trường ngoài thì chúng bị từ hóa, nếu khử từ trường ngoài thì các vật này nhanh chóng trở lại trạng thái bình thường tức từ tính của chúng mất đi. II. Các chất sắt từ 1. Chất sắt từ: Sắt từ là các chất có tính từ hóa mạnh: sắt, niken, côban… 2. Giải thích tính từ hóa mạnh của sắt: - Sắt có cấu trúc đặc biệt về phương diện từ. Một mẫu sắt được cấu tạo từ rất nhiều miền từ hóa tự nhiên và mỗi miền này có thể được coi như một “kim nam châm nhỏ”, sắp sếp hỗn độn. - Khi không có từ trường ngoài, các kim nam châm nhỏ sắp xếp hốn độn nên thanh sắt không có từ tính - Khi có từ trường ngoài, dưới tác dụng của từ trường ngoài, các kim nam châm nhỏ có xu hướng sắp xếp theo từ trường ngoài nên thanh sắt có từ tính. III. Nam châm điện. Nam châm vĩnh cửu 1. Nam châm điện: - Cho dòng điện chạy qua một ống dây có lõi sắt, lõi sắt được từ hóa. Từ trường tổng hợp (từ trường ngoài và từ trường do sự từ hóa của lõi sắt) lớn gấp hàng trăm, hàng nghìn lần so với từ trường ngoài (từ trường khi không có lõi sắt) FCD FAB A B C D I FAD FBC • GIÁO VIÊN: TRẦN NGHĨA HÀ – TRƯỜNG THPT PHAN BỘI CHÂU – PLEIKU – ĐT: 0989821244 LÝ THUYẾT VẬT LÝ 11 NÂNG CAO 25 - Ống dây mang dòng điện có thêm lõi sắt gọi là một nam châm điện. - Ngắt dòng điện trong ống dây thì từ tính của lõi sắt cũng bị mất rất nhanh. - Sắt từ mềm: là chất sắt từ mà từ tính của nó bị mất rất nhanh khi từ trường ngoài bị tiệt triêu 2. Nam châm vĩnh cửu: - Thay lõi sắt bằng lõi thép. Từ trường tổng hợp (từ trường ngoài và từ trường do sự từ hóa của lõi thép) lớn gấp hàng trăm, hàng nghìn lần so với từ trường ngoài (từ trường khi không có lõi thép). Ngắt dòng điên trong ống dây, từ tính của thép còn giữ được một thời gian dài. Thép trở thành một nam châm vĩnh cửu - Sắt từ cứng: Chất sắt từ mà từ tính của nó tồn tại khá lâu sau khi từ trường ngoài bị tiệt triêu IV. Ứng dụng của các vật sắt từ : - Trong đời sống hàng ngày: Ở cửa xếp nhựa, cửa tủ lạnh, trong quạt điện, trong chuông điện, trong ống nghe và nói của máy điện thoại, trong loa phát thanh, … - Trong kỹ thuật: Nam châm điện trong rơle điện từ, cần cẩu điện, trong máy gia tốc, thiết bị ghi âm, thiết bị đọc âm thanh. 26. TỪ TRƯỜNG TRÁI ĐẤT I. Độ từ thiên. Độ từ khuynh 1. Độ từ thiên: a. Định nghĩa: Góc lệch giữa kinh tuyến từ và kinh tuyến địa lý gọi là độ từ thiên (hay góc từ thiên), kí hiệu là D b. Quy ước: Độ từ thiên ứng với trường hợp cực Bắc của kim la bàn lệch sang phía Đông là độ từ thiên dương, ngược lại độ từ thiên âm. Chú ý: - Các đường sức của từ trường Trái Đất nằm trên mặt đất gọi là kinh tuyến từ. - Kinh tuyết từ và kinh tuyến địa ly không hoàn toàn trùng nhau. 2. Độ từ khuynh: a. Định nghĩa: Góc hợp bởi kim nam châm của la bàn từ khuynh và mặt phẳng nằm ngang gọi là độ từ khuynh (hay góc từ khuynh), kí hiệu là I. b. Quy ước: I > 0: cực bắc của kim nam châm nằm phía dưới mặt phẳng nằm ngang, ngược lại I<0. II. Các từ cực của Trái Đất - Trái Đất có hai địa cực: cực Bắc, cực Nam; ngoài ra còn có hai cực từ - Chiều đường sức từ của Trái Đất là chiều Nam - Bắc - Cực từ nằm ở Nam bán cầu là từ cực Bắc, cực từ nằm ở Bắc bán cầu là từ cực Nam. III. Bão từ: 1. Định nghĩa: Tại một nơi cố định các yếu tố của từ trường Trái đất (cảm ứng từ, độ từ khuynh, độ từ thiên,..) Biến đổi xảy ra hầu như cùng một lúc được gọi là bão từ. 2. Phân loại: Gồm hai loại yếu và mạnh - Bão từ yếu thường diễn ra trong khoảng thời gian ngắn. - Bão từ mạnh diễn ra trong khonagr thời gian dài GIÁO VIÊN: TRẦN NGHĨA HÀ – TRƯỜNG THPT PHAN BỘI CHÂU – PLEIKU – ĐT: 0989821244 LÝ THUYẾT VẬT LÝ 11 NÂNG CAO 26 CHƯƠNG V: CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ 27. HIỆN TƯỢNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ. SUẤT ĐIỆN ĐỘNG CẢM ỨNG. I. Khái niệm từ thông: 1. Định nghĩa: Giả sử có một mặt phẳng diện tích S được đặt trong từ trường đều B  . Vẽ vec tơ pháp tuyên n  của S, đại lượng:  =BScos Gọi là từ thông gửi qua diện tích S. 2. Đơn vị của từ thông: Wb (vê be). 3. Ý nghĩa từ thông: - Từ thông qua diện tích S bằng số đường sức qua diện tích S được đặt vuông góc với đường sức. - Dùng khái niệm từ thông để dienx tả số đường sức xuyên qua một diện tích nào đó. II. Hiện tượng cảm ứng điện từ: 1. Dòng điện cảm ứng: Dòng điện xuất hiện khi có sự biến đổi từ thông qua mạch điện kín gọi là dòng điện cảm ứng. 2. Suất điện động cảm ứng: Khi có sự biến đổi từ thông qua mặt giới hạn bởi một mạch kín thì trong mạch xuất hiện suất điện động cảm ứng. 3. Hiện tượng cảm ứng điện từ: Hiện tượng xuất hiện suất điện động cảm ứng được gọi là hiện tượng cảm ứng điện từ. III. Chiều của dòng điện cảm ứng. Định luật Len-xơ: Định luật Len-xơ: Dòng điện cảm ứng có chiều sao cho từ trường do nó sinh ra có tác dụng chống lại nguyên nhân sinh ra nó. IV. Định luật Faraday về cảm ứng điện từ: a. Phát biểu định luật: Độ lớn của suất điện động cảm ứng trong mạch kín tỉ lệ với tốc độ biến thiên của từ thông qua mạch. b. Biểu thức: C t      Dấu “ –“ biểu thị định luật Len-xơ Nếu mạch điện là một khung dây có N vòng dây thì: C N t      : Từ thông qua diện tích giới hạn bởi 1 vòng dây 28. SUẤT ĐIỆN ĐỘNG CẢM ỨNG TRONG 1 ĐOẠN DÂY DẪN CHUYỂN ĐỘNG I. Suất điện động cảm ứng trong 1 đoạn dây dẫn chuyển động trong từ trường: 1. Suất điện động cảm ứng: Suất điện động cảm ứng là suất điện động sinh ra dòng điện cảm ứng trong mạch kín. 2. Chiều dòng điện cảm ứng: Xác định theo quy tắc bàn tay phải. Quy tắc: Đặt bàn tay phải hứng các đường sức từ, ngón tay cái choãi ra 900 hướng theo chiều chuyển động của đoạn dây, khi đó chiều từ cổ tay đến bốn ngón tay chỉ chiều từ cực âm sang cực dương của nguồn điện đó. 3. Biểu thức suất điện động cảm ứng trong đoạn dây. Suất điện động cảm ứng trong mạch chính là suất điện động trong đoạn dây chuyển động, có độ lớn : C t     2 1    độ biến thiên của từ thông trong thời gian t Độ lớn suất điện động trong đoạn dây: B α n GIÁO VIÊN: TRẦN NGHĨA HÀ – TRƯỜNG THPT PHAN BỘI CHÂU – PLEIKU – ĐT: 0989821244 LÝ THUYẾT VẬT LÝ 11 NÂNG CAO 27 C Bvlsin   l chiều dài đoạn dây, v độ lớn vận tốc của đoạn dây,  là góc hợp bởi giữa v  và B  II. Máy phát điện , 1. Máy phát điện xoay chiều: a. Cấu tạo: Gồm một khung dây ABCD có thể quay quanh trục OO,, đặt trong từ trường của một nam châm. b. Nguyên tắc hoạt động: - Khi khung dây quay, các cạnh AD, BC cắt các đường sức. Vì vậy trong các đoạn dây đó suất hiện suất điện động cảm ứng. - Hai đầu khung dây nối với hai vòng đồng, hai vòng đồng tiếp xúc với hai chổi quét Q. Mỗi chổi quét là một cực của máy phát điện. Dòng điện đưa ra ngoài là dòng điện có chiều thay đổi theo thời gian. 2. Máy phát điện một chiều: Khi khung quay, trong khung suất hiện suất điện động cảm ứng, hai bán khuyên bằng động tiếp xúc với hai chổi quét Q. Mỗi chổi quét là một cực của máy. Dòng điện đưa ra ngoài có chiều không đổi. 29. DÒNG ĐIỆN FU-CÔ I. Dòng điện Fu –cô: 1. Định nghĩa: Dòng điện cảm ứng được sinh ra trong khối vật dẫn khi vật dẫn chuyển động trong từ trường hay được đặt trong từ trường biến đổi theo thời gian là dòng điện Fu-cô. 2. Giải thích: - Xét tấm kim loại dao động trong từ trường của nam châm. Ta thấy tấm kim loại dao động trong một thời gian ngắn rồi dừng lại - Theo định luật Len-xơ, dòng điện cảm ứng trong tấm kim loại có tác dụng ngăn cản sự chuyển động của chính tấm kim loại đó. Do đó tấm kim loại nhanh chóng dừng lại. II. Tính chất - ứng dụng: 1. Tính chất: - Do tác dụng của dòng Fu-cô, mọi khối kim loại chuyển động trong từ trường đều chịu tác dụng của những lực hãm điện từ. - Dòng điên Fu-cô gây ra hiệu ứng tỏa nhiệt Jun – lenxơ. - Gây năng lượng tổn hao vô ích. 2. Ứng dụng: - Ứng dụng trong các bộ phanh điện từ của những ô tô hạng nặng. - Ứng dụng trong các lò cảm ứng để nung nóng kim loại - Ứng dụng trong một số lò tôi kim loại. 3. Hạn chế dòng điện Fu-cô: Không dùng lõi sắt có dạng khối liền, mà dùng những là thép si líc mỏng có phủ một lớp sơn cách điện ghép sát với nhau. Ngoài ra các là thép này được đặt song song với các đường sức từ. Khi đó điện trở của lõ sắt đối với dòng điện Fu-cô tăng lên. Giảm cường độ của nó một cách đáng kể. 30. HIỆN TƯỢNG TỰ CẢM I. Hiện tượng tự cảm: 1. Định nghĩa: Hiện tượng tự cảm là hiện tượng cảm ứng điện từ trong một đoạn mạch điện do chính sự biến đổi của dòng điện trong mạch đó gây ra gọi là hiện tượng tự cảm. 2. Chú ý: - Trong các mạch điện một chiều, hiện tượng tự cảm thường xảy ra khi đonga mạch (dòng điên tăng lên đột ngột) và khi ngắt mạch (dòng điện giảm đột ngột) - Trong mạch điện xoay chiều luôn luôn xảy ra hiện tượng tự cảm. II. Suất điện động tự cảm: GIÁO VIÊN: TRẦN NGHĨA HÀ – TRƯỜNG THPT PHAN BỘI CHÂU – PLEIKU – ĐT: 0989821244 LÝ THUYẾT VẬT LÝ 11 NÂNG CAO 28 1. Suất điện động tự cảm: Suất điện động được sinh ra do hiện tượng tự cảm gọi là suất điện động tự cảm. 2. Biểu thức: tc IL t      2 1I I I   độ biến thiên của c ường độ dòng điện trong khoảng thời gian t L(H) gọi là hệ số tự cảm (độ tự cảm) của mạch điện. 3. Hệ số tự cảm của ống dây dài đặt trong không khí: 2 7 2 7 NL 4 .10 n V 4 .10 V l            n số vòng dây quấn trên một đơn vị chiều dài, N số vòng dây quấn trên l chiều dài của ống dây, V thể tích của ống. 31. NĂNG LƯỢNG TỪ TRƯỜNG I. Năng lượng của ống dây có dòng điện: Công thức tính năng lượng của ống dây có dòng điện 21W LI 2  W năng lượng của ống dây, L độ tự cảm của ống dây, I cường độ dòng điên chạy trong ống dây. II. Năng lượng từ trường 1. Năng lượng từ trường trong ống dây: 7 21W 10 B V 8   B cảm ứng từ trong lòng ống dây, V thể tích ống dây. 2. Mật độ năng lượng trường: Là năng lượng từ trường tính cho một đơn vị thể tích. 7 21w 10 B 8   W(J/m3) mật độ năng lượng từ trường. GIÁO VIÊN: TRẦN NGHĨA HÀ – TRƯỜNG THPT PHAN BỘI CHÂU – PLEIKU – ĐT: 0989821244 LÝ THUYẾT VẬT LÝ 11 NÂNG CAO 29 PHẦN 2: QUANG HÌNH HỌC CHƯƠNG VI: KHÚC XẠ ÁNH SÁNG 32. KHÚC XẠ ÁNH SÁNG I. Hiện tượng khúc xạ ánh sáng: 1. Hiện tượng: Khúc xạ là hiện tượng chùm tia sáng bị đổi phương đột ngột khi qua mặt phân cách giữa hai môi trường truyền sáng. SI: Tia tới, IR: Tia khúc xạ, i góc tới, r góc khúc xạ, IN: Pháp tuyến tại điểm tới.  mf SI, IN mặt phẳng tới. 2. Định luật khúc xạ ánh sáng: - Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới phái bên kia pháp tuyến so với tia tới - Đối với một cặp môi trường trong suốt nhất định thì tỉ số giữa sin của góc tới và sin của góc khúc xạ là một hằng số sin i n s inr  n phụ thuộc vào môi trường chứa tia khúc xạ và môi trường chứa tia tới. Được gọi là chiết suất tie đối của môi trường chứa tia khúc xạ đối với môi trương chứa tia tới. Chú ý: - Nếu n > 1  sini > sinr  i > r: Môi trường khúc xạ chiết quang hơn môi trường tới. - Nếu n < 1  sini < sinr  i < r: môi trường khúc xạ chiết quang kém môi trường tới. II. Chiết suất của môi trường: 1. Chiết suất tỉ đối: 1 21 2 vn n v   v1, v2 lần lượt là tốc độ của ánh sáng ở môi trường 1 và môi trường 2 2. chiết suất tuyệt đối: a. Định nghĩa: Chiết suất tuyệt đối của một môi trường là chiết suất tỉ đối của môi trường đó đối với chân không. cn v  n chiết suất tuyệt đối của môi trường, v là tốc độ ánh sáng strong môi trường, c = 3.10 8m/s tốc độ ánh sáng trong chân không b. Nhận xét: - vì c > v  chiết suất tuyệt đối của mọi chất đều lớn hơn 1 . - Chiết suất tỉ đối: 2 21 1 nn n  - Biểu thức của định luật khúc xạ ánh sáng: 1 2n sin i n sin r III. Ảnh của một vật được tạo bởi sự khúc ánh sáng qua mặt phâ cách hai môi trường : Xét điểm O ở đáy cốc. - Vẽ tia OA vuông góc với mặt phân cách, vẽ tia tới OB với góc tới rất nhỏ, vẽ tia khúc xạ BE - Kéo dài các tia của chùm khúc xạ chúng cắt nhau tại O,. Thì O, là điểm ảnh ảo của O - Mắt đặt ngoài không khí hứng các chùm tia khúc xạ ta có cảm giác dáy cốc như được nâng lên cao hơn so với bình thường. IV. Tính thuận nghịch trong sự truyền ánh sáng: Ánh sáng truyền đi theo đường nào thì cũng truyền ngược lại theo đường đó. i r S R I N O O, A B E GIÁO VIÊN: TRẦN NGHĨA HÀ – TRƯỜNG THPT PHAN BỘI CHÂU – PLEIKU – ĐT: 0989821244 LÝ THUYẾT VẬT LÝ 11 NÂNG CAO 30 33. PHẢN XẠ TOÀN PHẦN I. Hiện tượng phản xạ toàn phần: 1. Góc giới hạn: 2 gh 1 nsin i n   1 2n n n1 chiết suất môi trường tới, n2 chiết suất môi trường khúc xạ igh được gọi là góc giới hạn phản xạ toàn phần. 2. Hiện tượng phản xạ toàn phần. a. Định nghĩa: Phản xạ toàn phần là hiện tượng phản xạ toàn bộ tia sáng tới, xảy ra ở beef mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt. b. Điều kiện xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần. - Ánh sáng truyền từ môi trường chiết quang hơn sang môi trường kém chiết quang hơn n1 > n2. - Góc tới phải lớn hơn hoặc bằng góc giới hạn ghi i II. Ứng dụng hiện tượng phản xạ toàn phần – Cáp quang 1. Sợi quang: a. Định nghĩa: Sợi quang là một dây trong suốt có tính dẫn sáng nhơd phản xạ toàn phần, b. Cấu tạo: Gồm hai phần. - Phần lõi trong suốt bằng thủy tinh siêu sạch có chiết suất n1 lớn. - Phần vỏ bọc cũng trong suốt, bằng thủy tinh có chiết suất n2 < n1 - Ngoài cùng là một số lớp vỏ bọc bằng nhựa dẻo để tạo cho cáp quang có độ bền và dẻo. - Phản xạ toàn phần xảy ra ở mặt phân cách giữa lõ và vỏ. 2. Cáp quang: Là bó sợi quang. 3. Công dụng: - Dung lượng tín hiều lớn. - Nhỏ và nhẹ, dễ vận chuyển, dễ uốn. - Không có rủi ro cháy. - Dùng để nội soi trong y học ------- o0o-------- GIÁO VIÊN: TRẦN NGHĨA HÀ – TRƯỜNG THPT PHAN BỘI CHÂU – PLEIKU – ĐT: 0989821244 LÝ THUYẾT VẬT LÝ 11 NÂNG CAO 31 CHƯƠNG VII. DỤNG CỤ QUANG HỌC 34. LĂNG KÍNH I. Cấu tạo lăng kính: 1. Định nghĩa: Lăng kính là một khối chất trong suốt, đồng chất được giới hạn bởi hai mặt phẳng không song song. 2. Cấu tạo: - Hai mặt phẳng ABB,A,, ACC,A, giới hạn lăng kính gọi là hai mặt bên. - Giao tuyến AA, goij laf canhj cuar lawng kinhs. - Mặt phẳng ACC,A, được gọi là đáy của lăng kính - Góc nhị diện A tạo bới hai mặt bên gọi là góc chiết quang của lăng kính. - Mặt phẳng P vuông góc với cạnh của lăng kính cắt lăng kính theo một tiết diện A1B1C1. Thì A1B1C1 gọi là tiết diện của lăng kính. II. Đường đi của tia sáng qua lăng kính: 1. Đường đi của tia sáng qua lăng kính: Xét một lăng kính có chiết suất n đặt trong không khí. - Chiếu tới mặt bến AB một tia sáng đơn sắc SI, tia sáng này bị khúc xạ tại I và J khi đi qua các mặt bên , và ló ra theo tia IR - Đường đi của tia sáng SIJR nằm trong một mặt phẳng tiết diện. - Góc I được gọi là góc tới, i, được gọi là góc ló. 2. Góc lệch D: Là góc hợp bởi giữa tia tới và tia ló III. Các công thức lăng kính: 1. Đối với các góc lớn: , , , , sin i n sin r sin i n sin r r r A D i i A        2. Đối với các góc nhỏ:   , , , i nr i nr r r A D n 1 A       IV. Biến thiên của góc lệch theo góc tới. - Khi góc tới i thay đổi thì góc lệch D cũng thay đổi. - Khi tia tới là tia ló đối xứng nhau qua mặt phân giác của góc chiết quang thì góc lệch D cực tiểu - Khi D = Dmin: , ,m Ai i i r r 2      minD A Asin n sin 2 2           V. Công dụng của lăng kính: 1. Máy quang phổ: - Lăng kính là bộ phận chính của máy quang phổ. - Máy quang phổ phân tích chùm sáng phức tạp thành nhiều ánh sáng đơn sắc. Nhờ đó xác định được thành phần cấu tạo của nguồn sáng. A, A B C B, C, A1 B1 C1 D S I J R i i, r r, A B C GIÁO VIÊN: TRẦN NGHĨA HÀ – TRƯỜNG THPT PHAN BỘI CHÂU – PLEIKU – ĐT: 0989821244 LÝ THUYẾT VẬT LÝ 11 NÂNG CAO 32 2. Lăng kính phản xạ toàn phần. - Lăng kính phản xạ toàn phần là lăng kính thủy tinh có tiết diện thẳng là một tam giác vuông - Lăng kính phản xạ toàn phần được sử dụng để tạo thành ảnh thuận chiều (ống nhòm, máy ảnh, kính tiềm vọng,… ) 35. THẤU KÍNH MỎNG I. Thấu kính: 1.Định nghĩa: Thấu kính là một khối chất trong suốt được giới hạn bởi hai mặt cầu hoặc một mặt cầu và một mặt phẳng. 2. Phân loại:Có hai loại - Thấu kính hội tụ: Là loại thấu kính có mép mỏng. - Thấu kính phân kỳ: là loại thấu kính có mép dày. 3. Các khái niệm: - Thấu kính mỏng: Là thấu kính có bề dày ở tâm rất mỏng. - Các bán kính R1, R2 của hai mặt cầu gọi là bán kính của thấu kính. - Đường thẳng nối hai tâm C1, C2 của hai mặt cầu hoặc nối tâm của một mặt cầu và vuông góc với mặt phẳng được gọi là trục chính của thấu kính. - Giao điểm của trục chính với thấu kính O được gọi là quang tâm của thấu kính. - Đoạn δ được gọi là đường kính mở hay đường dính khẩu độ 4. Điều kiện để cho ảnh rõ nét: Điều kiện tương điểm: Các tia sáng tới thấu kính phải lập một góc nhỏ với trục chính. II. Tiểu điểm. Tiêu diện. Tiêu cự: 1. Tiêu điểm ảnh chính: - Chiếu một chumg tia sáng song song với trục chính thì chùm tia ló hội tụ tại điểm F, trên trục chính (hoặc kéo dài cắt trục chính tại điểm F,) thì F, gọi là tiêu điểm ảnh chính. - Đối với thấu kính hội tụ tiêu điểm ảnh F, nằm sau thấu kính, đối với thấu kính phân kỳ tiêu điểm ảnh F, nằm sau thấu kính. 2. Tiêu điểm vật chính F: - Điểm F đối xứng với F, qua quang tâm gọi là tiêu điểm vật chính. - Đối với thấu kính hội tụ tiêu điểm vật chính F nằm trước thấu kính, đối với thấu kính phân kỳ tiêu điểm vật chính nằm sau thấu kính. 3. Tiêu diện. Tiêu điểm phụ: a. Tiêu diện: - Tiêu diện vật: Là mặt phẳng vuông góc với trục chính đi qua tiêu điểm vật chính F. - Tiêu diện ảnh: Là mặt phẳng vuông góc với trục chính đi qua tiêu điểm ảnh chính F,. b. Trục phụ: Là đường thẳng bất ký đi qua quang tâm O của thấu kính c. Tiêu điểm phụ: - Tiêu điểm vật phụ: là giao điểm của trục phụ với tiêu diện vật. - Tiêu điểm ảnh phụ: Là giao điểm của trục phụ với tiêu diện ảnh. 4. Tiêu cự: a. Tiêu cự f: Là độ dài đại số . Có giá trị truyệt đối bằng khoảng cách từ tiêu điểm chính tới quang tâm của thấu kính. ,f OF OF  b. Quy ước: f > 0 đối với thấu kính hội tụ; f < 0 đối với thấu kính phân kỳ. III. Đường đi của tia sáng qua thấu kính 1. Các tia sáng đặc biệt: Tia tới Tia ló Song song với trục chính Qua F, hoặc kéo dài qua F, Qua quang tâm O Truyền thẳng δ C1 C2 O R1 R2 GIÁO VIÊN: TRẦN NGHĨA HÀ – TRƯỜNG THPT PHAN BỘI CHÂU – PLEIKU – ĐT: 0989821244 LÝ THUYẾT VẬT LÝ 11 NÂNG CAO 33 Qua F hoặc kéo dài qua F Song song với trục chính. 2. Cách vẽ tia ló đối ứng với một tia tới bất kỳ. - Vẽ trục phụ song song với tia tới SI - Vẽ tiêu diện ảnh cắt trục phụ nói trên tại ,1F - Từ I vẽ tia ló đi qua ,1F IV. Vẽ ảnh của một vật phẳng nhỏ AB vuông góc với trục chính, A nằm trên trục chính. - Từ B vẽ hai trong 3 tia sáng đặc biệt tới thấu kính. - hai tia ló cắt nhau (hoặc kéo dài cắt nhau) tại ,B - Từ ,B hạ đường vuông góc với trục chính cắt trục chính tại ,A . Thì , ,A B là ảnh của AB qua thấu kính. V. Các công thức: 1. Độ tụ: a. Định nghĩa: Độ tụ của thấu kính là đại lượng dùng để xác định khả năng làm hội tụ chùm tia nhiều hay ít của thấu kính. b. Công thức:   1 2 1 1 1D n 1 f R R          D(dp): Độ tụ của thấu kính Quy ước: D > 0 đối với thấu kính hội tụ, D < 0 đối với thấu kính phân kỳ. 1 2R , R 0 đối với mặt cầu lồi, 1 2R , R 0 đối với mặt cầu lõm, 1 2R , R   đối với mặt phẳng. 2. Công thức thấu kính: , 1 1 1 f d d   Quy ước: ,d,d 0 nếu vật thật, ảnh thật. 1 2R , R 0 nếu vật ảo, ảnh ảo 3. Số phóng đại: , , ,A B dk dAB    k > 0 vật ảnh cùng chiều ngược tính chất, k < 0 vật ảnh ngược chiều cùng tính chất. 36. MẮT I. Cấu tạo về phương diện quang hình học - Mắt là một hệ thống bao gồm các bộ phận cho ánh sáng truyền qua mắt tương đương với 1 thấu kính hội tụ. - Tiêu cự của thấu kính có thể thay đổi được. - Màng lưới đóng vai trò như 1 màn ảnh - Trên màng lưới có một vùng nhỏ màu vàng, rất nhạy với ánh sáng vùng này gọi là điểm vàng - Dươi điểm vàng một chút có điểm mù M hoàn toàn không cảm nhận được ánh sáng. II. Sự điều tiết. Điểm cực cận và điểm cực viễn 1. Sự điều tiết của mắt: Là sự thay đổi độ cong của thủy tinh thể để làm thay đổi độ tụ của thủy tinh thể để cho ảnh của vật cần quan sát hiện rõ trên màng lưới. 2. Điểm cực cận. Điểm cực viễn: a. Điểm cực cận CC: Là điểm xa nhất trên trục chính của mắt mà đặt vật tại đó thì ảnh của vật nằm trên màng lưới khi mắt không điều tiết. b. Điểm cực viễn CV: Là điểm gần nhất trên trục chính của mắt mà nếu đặt vật tại dods thì ảnh nằm trên màng lưới khi mắt điều tiết cực đại. c. Khoảng nhìn rõ của mặt: Là khoảng từ điểm cực cận CC đến điểm cực viễn CV. GIÁO VIÊN: TRẦN NGHĨA HÀ – TRƯỜNG THPT PHAN BỘI CHÂU – PLEIKU – ĐT: 0989821244 LÝ THUYẾT VẬT LÝ 11 NÂNG CAO 34 III. Góc trông vật. Năng suất phân ly của mắt: 1. Góc trông vật α: Là góc trông đoạn AB tạo bởi hai tia sáng xuất phát tưt hai điểm A và B tới mắt. ABtan l   2. Năng suất phân ly của mắt ε: Là góc trông nhỏ nhất min khi nhìn đoạn AB mà mắt còn có thể phân biệt được A và B. Năng suất phân ly phụ thuộc vào mắt của từng người. Đối với mắt bình thường , 4 min 1 3.10 rad      IV. Sự lưu ảnh của mắt: 1. Sự lưu ảnh của mắt: Sau khi tắt ánh sáng kích thích trên màng lưới. Ảnh hưởng của nó vẫn còn kéo dài khoảng 0,1s trong kkhoangr thời gian đó ta vẫn còn cảm giác nhìn thấy vật gọi là sự lưu ảnh của mắt. 2. Ứng dụng: Trong điện ảnh khi chiếu phim 37. CÁC TẬT CỦA MẮT VÀ CÁCH KHẮC PHỤC I. Cận thị 1. Đặc điểm của mắt cận - Không nhìn được xa, nhìn gần hơn mắt thường. - Cv cách mắt một khoảng không lớn, Cc gần mắt hơn (so với mắt bình thường). - Vị trí tiêu điểm của thấu kính mắt khi không điều tiết: nằm trước màng lưới. 2. Cách khắc phục tật cận thị a. Khắc phuc: Khắc phục tật cận thị là làm thế nào để mắt cận nhìn xa rõ như mắt thường. Kính đeo sao cho vật ở xa cho ảnh nằm gần hơn và trong khoảng nhìn rõ của mắt. b. Các cách khắc phục: - Đeo kính phân kì có độ tụ thích hợp trước mắt hay gắn nó sát giác mạc. - Phẫu thuật giác mạc làm giảm độ cong mặt ngoài giác mạc. c. Cách chọn kính: Để mắt cận thị nhìn được vật ở xa vô cùng như mắt thường, phải chọn kính phân kì có tiêu cự bằng khoảng cách từ quang tâm thấu kính mắt đến điểm cực viễn (coi như đeo kính sát mắt). K Vf OC  II. Viễn thị: 1. Đặc điểm của mắt viễn - Không nhìn gần được, nhìn xa như mắt thường. - Vị trí tiêu điểm của thấu kính mắt khi mắt không điều tiết: nằm sau màng lưới. - Cv nằm ở sau màng lưới, Cc xa mắt hơn (so với mắt bình thường). 2. Cách khắc phục tật viễn thị a. Khắc phục: Khắc phục tật viễn thị là làm thế nào để mắt viễn nhìn gần rõ như mắt thường. Kính đeo sao cho vật ở gần cho ảnh nằm xa hơn và trong khoảng nhìn rõ của mắt. b Các cách khắc phục : - Đeo kính hội tụ có độ tụ thích hợp trước mắt hay gắn nó sát giác mạc. - Phẫu thuật giác mạc làm tăng độ cong mặt ngoài giác mạc. c. Cách chọn kính: Để mắt viễn nhìn được vật ở gần như mắt thường, phải chọn kính hội tụ có tiêu cự sao cho ảnh của vật qua kính nằm ở điểm cực cận của mắt viễn (coi như đeo kính sát mắt). III. Lão thị: 1. Đặc điểm của mắt lão - Không nhìn gần được, nhìn xa như mắt thường. - Vị trí tiêu điểm của thấu kính mắt khi mắt không điều tiết: nằm trên màng lưới. - Cv nằm ở trên màng lưới, Cc xa mắt hơn (so với mắt thường) A B α O l GIÁO VIÊN: TRẦN NGHĨA HÀ – TRƯỜNG THPT PHAN BỘI CHÂU – PLEIKU – ĐT: 0989821244 LÝ THUYẾT VẬT LÝ 11 NÂNG CAO 35 2. Cách khắc phục tật lão thị: a. Khắc phục: Khắc phục tật lão thị là làm thế nào để mắt lão nhìn gần rõ như mắt thường (giống như mắt viễn).. Kính đeo sao cho vật ở gần cho ảnh nằm xa hơn và trong khoảng nhìn rõ của mắt. b. Các cách khắc phục: - Đeo kính hội tụ có độ tụ thích hợp trước mắt hay gắn nó sát giác mạc. - Phẫu thuật giác mạc làm tăng độ cong mặt ngoài giác mạc. c. Cách chọn kính: Để mắt lão nhìn được vật ở gần như mắt thường, phải chọn kính hội tụ có tiêu cự sao cho ảnh của vật qua kính nằm ở điểm cực cận của mắt lão (coi như đeo kính sát mắt). 38. KÍNH LÚP I. Kính lúp. 1. Kính lúp: a. Định nghĩa: Kính lúp là một dụng cụ quang học bổ trợ cho mắt có tác dụng làm tăng góc trông ảnh bằng cách tạo ra một ảnh ảo cùng chiều và lớn hơn vật. b. Cấu tạo: Là một thấu kính hội tụ (hay một hệ thấu kính tương đương với một thấu kính hội tụ) có tiêu cự nhỏ. II. Cách ngắm chừng: 1. Định nghĩa: Là điểu chỉnh kính để cho ảnh ảo của vật cần quan sát hiện trong khoảng nhìn rõ cuae mắt.. 2. ngắm chừng ở cực cân và cực viễn: a. Ngắm chừng ở cực cận: Là điều chỉnh chính sao cho ảnh hiện lên ở điểm cực cận CC của mắt. b. Ngắm chừng ở cực viễn: Là điều chỉnh kính sao cho ảnh hiện lên ở điểm cực viễn CV của mắt. c. Ngắm chừng ở vô cực: là điều chỉnh kính sao cho ảnh hiện lên ở vô cực. II. Số bội giác của kính lúp: 1. Định nghĩa: Số bội giác G của kính lúp là tỉ số giữa góc trông ảnh qua kính lúp   và góc trông trực tiếp vật   0 G   2. Công thức a. Số bội giác của kính lúp trường hợp tổng quát: , ĐG=k d l . b. Số bội giác của kính lúp khi ngắm chừng ở cực cận: CG k c. Số bội giác của kính lúp khi ngắm chừng ở vô cực : ĐG f  39. KÍNH HIỂN VI I. Định nghĩa . Cấu tạo: 1. Định nghĩa: Kính hiển vi là một dụng cụ quang học bổ trợ cho mắt làm tăng góc trông ảnh bằng cách tạo ra một ảnh áo lớn hơn rất nhiều so với vật 2. Cấu tạo: - Vật kính: Là một thấu kính hội tụ có tiêu cự ngắn. - Thị kính: Là thấu kính hội tụ có tiêu cự rất ngắn: - Hai kính được đặt đồng trục, khoảng cách giữa chúng không đổi. II. Ngắm chừng: Sơ đồ tạo ảnh: 1 2O O1 1 2 2AB A B A B  GIÁO VIÊN: TRẦN NGHĨA HÀ – TRƯỜNG THPT PHAN BỘI CHÂU – PLEIKU – ĐT: 0989821244 LÝ THUYẾT VẬT LÝ 11 NÂNG CAO 36 - Vật cần quan sát AB đặt cách quang tâm O1 một khoảng lớn hơn f1. Qua vật kính thu được ảnh thật A1B1 lớn gấp 1k lần AB, A1B1 qua thị kính O2 cho ảnh ảo A2B2 nằm trong khoảng nhìn rõ của mắt. - Nếu điều chỉnh kính để A2B2 nằm ở CC được gọi là ngắm chừng ở CC. - Nếu điều chỉnh kính để A2B2 nằm ở CV được gọi là ngắm chừng ở CV. - Nếu điều chỉnh kính để A2B2 nằm ở  được gọi là ngắm chừng ở  . III. Độ bội giác của kính kính hiển vi: 1. Định nghĩa: Số bội giác G của kính hiển vi là tỉ số giữa góc trông ảnh 2 2A B qua kính hiển vi   và góc trông trực tiếp vật   0 G   2. Số bội giác của kínhis hiển vi khi ngắm chừng ở vô cực: 1 1 ĐG f f   Đ = OCC là khoảng cách từ mắt tới điểm cực cận.  ,1 2 1 2 1 2F F O O f f     độ dài quang học của kính hiển vi 40. KÍNH THIÊN VĂN I. Định nghĩa . Cấu tạo: 1. Định nghĩa: Kính thiên văn là một dụng cụ quang học bổ trợ cho mắt dùng để quan sát những vật ở rất xa bằng cách tạo ra ảnh có góc trông lớn hơn góc trông vật rất nhiều. 2. Cấu tạo: - Vật kính: Là một thấu kính hội tụ có tiêu cự dài. - Thị kính: Là thấu kính hội tụ có tiêu cự rất ngắn: - Hai kính được đặt đồng trục, khoảng cách giữa chúng thay đổi được II. Cách ngắm chừng: Sơ đồ tạo ảnh: 1 2O O1 1 2 2AB A B A B   - Vật cần quan sát AB ở vô cực. Qua vật kính thu được ảnh thật A1B1 ở tiêu diện ảnh của O2 A1B1 qua thị kính O2 cho ảnh ảo A2B2 nằm trong khoảng nhìn rõ của mắt. - Nếu điều chỉnh kính để A2B2 nằm ở CC được gọi là ngắm chừng ở CC. - Nếu điều chỉnh kính để A2B2 nằm ở CV được gọi là ngắm chừng ở CV. - Nếu điều chỉnh kính để A2B2 nằm ở  được gọi là ngắm chừng ở  . III. Số bội giác của kính thiên văn khi ngắm chừng ở vô cực: 1 2 fG f  f1 là tiêu cực của vật kính, f2 là tiêu cự của thị kính. ------HẾT -------