Tóm tắt lý thuyết Vật Lý 11

CHƯƠNG I. ĐIỆN TÍCH – ĐIỆN TRƯỜNG I. Có 3 cách nhiễm điện một vật: Cọ xát, tiếp xúc ,hưởng ứng II. Định luật Cu lông: Lực tương tác giữa 2 điện tích điểm q1; q2 đặt cách nhau một khoảng r trong môi trường có hằng số điện môi ε là có: - Điểm đặt: trên 2 điện tích. - Phương: đường nối 2 điện tích. - Chiều: + Hướng ra xa nhau nếu q1.q2 > 0 (q1; q2 cùng dấu) + Hướng vào nhau nếu q1.q2 < 0 (q1; q2 trái dấu) r - Độ lớn: ; k = 9.109 (ghi chú: F là lực tĩnh điện) - Biểu diễn: r q1.q2 < 0 q1.q2 >0 3. Vật dẫn điện, điện môi: + Vật (chất) có nhiều điện tích tự do ® dẫn điện + Vật (chất) có chứa ít điện tích tự do ® cách điện. (điện môi) 4. Định luật bảo toàn điện tích: Trong 1 hệ cô lập về điện (hệ không trao đổi điện tích với các hệ khác) thì tổng đại số các điện tích trong hệ là 1 hằng số III. Điện trường + Khái niệm: Là môi trường tồn tại xung quanh điện tích và tác dụng lực lên điện tích khác đặt trong nó. + Cường độ điện trường: Là đại lượng đặc trưng cho điện trường về khả năng tác dụng lực. Đơn vị: E(V/m) q > 0 : cùng phương, cùng chiều với . q < 0 : cùng phương, ngược chiều với. + Đường sức điện trường: Là đường được vẽ trong điện trường sao cho hướng của tiếp tưyến tại bất kỳ điểm nào trên đường cũng trùng với hướng của véc tơ CĐĐT tại điểm đó. Tính chất của đường sức: - Qua mỗi điểm trong đ.trường ta chỉ có thể vẽ được 1 và chỉ 1 đường sức điện trường. - Các đường sức điện là các đường cong không kín,nó xuất phát từ các điện tích dương,tận cùng ở các điện tích âm. - Các đường sức điện không bao giờ cắt nhau. - Nơi nào có CĐĐT lớn hơn thì các đường sức ở đó vẽ mau và ngược lại + Điện trường đều: - Có véc tơ CĐĐT tại mọi điểm đều bằng nhau. - Các đường sức của điện trường đều là các đường thẳng song song cách đều nhau + Véctơ cường độ điện trường do 1 điện tích điểm Q gây ra tại một điểm M cách Q một đoạn r có: - Điểm đặt: Tại M. - Phương: đường nối M và Q - Chiều: Hướng ra xa Q nếu Q > 0 Hướng vào Q nếu Q <0 - Độ lớn: k = 9.109 r - Biểu diễn: q > 0 q < 0 r + Nguyên lí chồng chất điện trường: Xét trường hợp tại điểm đang xét chỉ có 2 cường độ điện trường thành phần: IV. Công của lực điện trường: Công của lực điện tác dụng vào 1 điện tích không phụ thuộc vào dạng của đường đi của điện tích mà chỉ phụ thuộc vào vị trí điểm đầu,điểm cuối của đường đi trong điện trường AMN = q.E. = q.E.dMN (với d = là độ dài đại số của hình chiếu của đường đi MN lên trục toạ độ ox với chiều dương của trục ox là chiều của đường sức) . Liên hệ giữa công của lực điện và hiệu thế năng của điện tích AMN = WM - WN = q VM - q.VN =q.UMN + Hiệu điện thế giữa 2 điểm trong điện trường là đại lượng đặc trưng cho khả năng thực hiện công của điện trường khi có 1 điện tích di chuyển giữa 2 điểm đó . Liên hệ giữa E và U hay : * Ghi chú: công thức chung cho 3 phần 6, 7, 8: V. Vật dẫn trong điện trường - Khi vật dẫn đặt trong điện trường mà không có dòng điện chạy trong vật thì ta gọi là vật dẫn cân bằng điện (vdcbđ) + Bên trong vdcbđ cường độ điện trường bằng không. + Mặt ngoài vdcbđ: cường độ điện trường có phương vuông góc với mặt ngoài + Điện thế tại mọi điểm trên vdcbđ bằng nhau + Điện tích chỉ phân bố ở mặt ngoài của vật,sự phân bố là không đều (tập trung ở chỗ lồi nhọn) VI. Điện môi trong điện trường - Khi đặt một khối điện môi trong điện trường thì nguyên tử của chất điện môi được kéo dãn ra một chút và chia làm 2 đầu mang điện tích trái dấu (điện môi bị phân cực). Kết quả là trong khối điện môi hình thành nên một điện trường phụ ngược chiều với điện trường ngoài VII. Tụ điện - Định nghĩa: Hệ 2 vật dẫn đặt gần nhau, mỗi vật là 1 bản tụ. Khoảng không gian giữa 2 bản là chân không hay điện môi Tụ điện phẳng có 2 bản tụ là 2 tấm kim loại phẳng có kích thước lớn ,đặt đối diện nhau, song song với nhau - Điện dung của tụ : Là đại lượng đặc trưng cho khả năng tích điện của tụ (Đơn vị là F, mF.) Công thức tính điện dung của tụ điện phẳng: . Với S là phần diện tích đối diện giữa 2 bản. Ghi chú : Với mỗi một tụ điện có 1 hiệu điện thế giới hạn nhất định, nếu khi sử dụng mà đặt vào 2 bản tụ hđt lớn hơn hđt giới hạn thì điện môi giữa 2 bản bị đánh thủng. - Ghép tụ điện song song, nối tiếp GHÉP NỐI TIẾP GHÉP SONG SONG Cách mắc : Bản thứ hai của tụ 1 nối với bản thứ nhất của tụ 2, cứ thế tiếp tục Bản thứ nhất của tụ 1 nối với bản thứ nhất của tụ 2, 3, 4 Điện tích QB = Q1 = Q2 = = Qn QB = Q1 + Q2 + + Qn Hiệu điện thế  UB = U1 + U2 + + Un UB = U1 = U2 = = Un Điện dung CB = C1 + C2 + + Cn Ghi chú CB < C1, C2 Cn CB > C1, C2, C3 - Năng lượng của tụ điện: - Năng lượng điện trường: Năng lượng của tụ điện chính là năng lượng của điện trường trong tụ điện. Tụ điện phẳng với V=S.d là thể tích khoảng không gian giữa 2 bản tụ điện phẳng Mật độ năng lượng điện trường: CHƯƠNG II. DÒNG ĐIỆN KHÔNG ĐỔI I. DÒNG ĐIỆN Dòng điện là dòng các điện tích (các hạt tải điện) di chuyển có hướng Chiều quy ước của dòng điện là chiều dịch chuyển có hướng của các điện tích dương. Dòng điện có: * tác dụng từ (đặc trưng) (Chiếu quy ước I) * tác dụng nhiệt, tác dụng hoá học tuỳ theo môi trường. Cường độ dòng điện là đại lượng cho biết độ mạnh của dòng điện được tính bởi: q: điện lượng di chuyển qua các tiết diện thẳng của vật dẫn Dt: thời gian di chuyển (Dt®0: I là cường độ tức thời) Dòng điện có chiều và cường độ không thay đổi theo thời gian được gọi là dòng điện không đổi (cũng gọi là dòng điệp một chiều). Cường độ của dòng điện này có thể tính bởi: A I trong đó q là điện lượng dịch chuyển qua tiết diện thẳng của vật dẫn trong thời gian t. Ghi chú: a) Cường độ dòng điện không đổi được đo bằng ampe kế (hay miliampe kế, . . . ) mắc xen vào mạch điện (mắc nối tiếp). b) Với bản chất dòng điện và định nghĩa của cường độ dòng điện như trên ta suy ra: * cường độ dòng điện có giá trị như nhau tại mọi điểm trên mạch không phân nhánh. * cường độ mạch chính bằng tổng cường độ các mạch rẽ. II. ĐỊNH LUẬT ÔM ĐỐI VƠI ĐOẠN MẠCH CHỈ CÓ ĐIÊN TRỞ 1) Định luật: Cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch có có điện trở R: - tỉ lệ thuận với hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch. - tỉ lệ nghịch với điện trở. R I U A B (A) Nếu có R và I, có thể tính hiệu điện thế như sau : U = VA - VB = I.R ; I.R: gọi là độ giảm thế (độ sụt thế hay sụt áp) trên điện trở. Công thức của định luật ôm cũng cho phép tính điện trở: (W) I O U 2) Đặc tuyến V - A (vôn - ampe) Đó là đồ thị biểu diễn I theo U còn gọi là đường đặc trưng vôn - ampe. Đối với vật dẫn kim loại (hay hợp kim) ở nhiệt độ nhất định đặc tuyến V –A là đoạn đường thẳng qua gốc các trục: R có giá trị không phụ thuộc U. (vật dẫn tuân theo định luật ôm). Ghi chú : Nhắc lại kết quả đã tìm hiểu ở lớp 9. a) Điện trở mắc nối tiếp: điện trở tương đương được tính bởi: R1 R2 R3 Rn Rm = Rl + R2+ R3+ + Rn Im = Il = I2 = I3 = = In Um = Ul + U2+ U3+ + Un b) Điện trở mắc song song: điện trở tương đương được anh bởi: Rn R3 R2 R1 Im = Il + I2 + + In Um = Ul = U2 = U3 = = Un c) Điện trở của dây đồng chất tiết diện đều: r: điện trở suất (Wm) l: chiều dài dây dẫn (m) S: tiết diện dây dẫn (m2) III NGUỒN ĐIỆN: Nguồn điện là thiết bị tạo ra và duy trì hiệu điện thế để duy trì dòng điện. Mọi nguồn điện đều có hai cực, cực dương (+) và cực âm (-). Để đơn giản hoá ta coi bên trong nguồn điện có lực lạ làm di chuyển các hạt tải điện (êlectron; Ion) để giữ cho: * một cực luôn thừa êlectron (cực âm). * một cực luôn thiếu ẽlectron hoặc thừa ít êlectron hơn bên kia (cực dương). Khi nối hai cực của nguồn điện bằng vật dẫn kim loại thì các êlectron từ cực (-) di chuyển qua vật dẫn về cực (+). Bên trong nguồn, các êlectron do tác dụng của lực lạ di chuyển từ cực (+) sang cực (-). Lực lạ thực hiện công (chống lại công cản của trường tĩnh điện). Công này được gọi là công của nguồn điện. Đại lượng đặc trưng cho khả năng thực hiện công của nguồn điện gọi là suất điện động E được tính bởi: (đơn vị của E là V) trong đó : A là công của lực lạ làm di chuyển điện tích từ cực này sang cực kia. của nguồn điện. |q| là độ lớn của điện tích di chuyển. Ngoài ra, các vật dẫn cấu tạo thành nguồn điện cũng có điện trở gọi là điện trở trong r của nguồn điện. IV. PIN VÀ ACQUY 1. Pin điện hoá: Khi nhúng một thanh kim loại vào một chất điện phân thì giữa kim loại và chất điện phân hình thành một hiệu điện thế điện hoá. Khi hai kim loại nhúng vào chất điện phân thì các hiệu điện thế điện hoá của chúng khác nhau nên giữa chúng tồn tại một hiệu điện thế xác định. Đó là cơ sở để chế tạo pìn điện hoá. Pin điện hoá được chế tạo đầu tiên là pin Vôn-ta (Volta) gồm một thanh Zn và một thanh Cu nhúng vào dung dịch H2SO4 loãng. Chênh lệch giữa các hiệu điện thế điện hoá là suất điện động của pin: E = 1,2V. 2. Acquy Acquy đơn giản và cũng được chế tạo đầu tiên là acquy chì (còn gọi là acquy axit để phân biệt với acquy kiềm chế tạo ra về sau) gồm: * cực (+) bằng PbO2 * cực (-) bằng Pb nhúng vào dung dịch H2SO4 loãng. Do tác dụng của axit, hai cực của acquy tích điện trái dấu và hoạt động như pin điện hoá có suất điện động khoảng 2V. Khi hoạt động các bản cực của acquy bị biến đổi và trở thành giống nhau (có lớp PbSO4 Phủ bên ngoài). Acquy không còn phát điện được. Lúc đó phải mắc acquy vào một nguồn điện để phục hồi các bản cực ban đầu (nạp điện). Do đó acquy có thể sử dụng nhiều lần. Mỗi acquy có thể cung cấp một điện lượng lớn nhất gọi là dung lượng và thường tính bằng đơn vị ampe-giờ (Ah). 1Ah = 3600C 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: Công của dòng điện là công của lực điện thực hiện khi làm di chuyển các điện tích tự do trong đoạn mạch. Công này chính là điện năng mà đoạn mạch tiêu thụ và được tính bởi: A = U.q = U.I.t (J) I U A B U : hiệu điện thế (V) I : cường độ dòng điện (A) q : điện lượng (C) t : thời gian (s) 2 .Công suất Công suất của dòng điện đặc trưng cho tốc độ thực hiện công của nó. Đây cũng chính là công suất điện tiêu thụ bởi đoạn mạch. Ta có : (W) 3. Định luật Jun - Len-xơ: Nếu đoạn mạch chỉ có điện trở thuần R, công của lực điện chỉ làm tăng nội năng của vật dẫn. Kết quả là vật dẫn nóng lên và toả nhiệt. Kết hợp với định luật ôm ta có: (J) 4. Đo công suất điện và điện năng tiêu thụ bởi một đoạn mạch Ta dùng một ampe - kế để đo cường độ dòng điện và một vôn - kế để đo hiệu điện thế. Công suất tiêu thụ được tính hởi: P = U.I (W) - Người ta chế tạo ra oát-kế cho biết P nhờ độ lệch của kim chỉ thị. - Trong thực tế ta có công tơ điện (máy đếm điện năng) cho biết công dòng điện tức điện năng tiêu thụ tính ra kwh. (1kwh = 3,6.106J) II CÔNG VÀ CÔNG SUẤT CỦA NGUỒN ĐIỆN 1. Công Công của nguồn điện là công của lực lạ khi làm di chuyển các điện tích giữa hai cực để duy trì hiệu điện thế nguồn. Đây cũng là điện năng sản ra trong toàn mạch. Ta có : A = q.E = E .I.t (J) E: suất điện động (V) I: cường độ dòng điện (A) q : điện tích (C) 2. Công suất Ta có : = E..I III CÔNG VÀ CÔNG SUẤT CỦA CÁC DỤNG CỤ TIÊU THỤ ĐIỆN * dụng cụ toả nhiệt * máy thu điện Hai loại dụng cụ tiêu thụ điện: 1. Công và công suất của dụng cụ toả nhiệt: - Công (điện năng tiêu thụ): (định luật Jun - Len-xơ) - Công suất : 2. Công và công suất của máy thu điện a) Suất phản điện - Máy thu điện có công dụng chuyển hoá điện năng thành các dạng năng lượng khác không phải là nội năng (cơ năng; hoá năng ; . . ). Lượng điện năng này (A’) tỉ lệ với điện lượng truyền qua máy thu điện. A’ = Ep.q = Ep.I.t Ep: đặc trưng cho khả năng biến đổi điện năng thành cơ năng, hoá năng, .. . của máy thu điện và gọi là suất phản điện. - Ngoài ra cũng có một phần điện năng mà máy thu điện nhận từ dòng điện được chuyển thành nhiệt vì máy có điện trở trong rp. Q’ = rp.I2.t - Vậy công mà dòng điện thực hiện cho máy thu điện tức là điện năng tiêu thụ bởi máy thu điện là: A = A' + Q' = Ep.I.t + rp.I2.t - Suy ra công suất của máy thu điện: = Ep.I + rp.I2 Ep.I: công suất có ích; rp.I2: công suất hao phí (toả nhiệt) b) Hiệu suất của máy thu điện Điện năng có ích Điện năng tiêu thụ công suất có ích công suất tiêu thụ Tổng quát : H(%) = = Với máy thu điện ta có: Ghi chú : Trên các dụng cụ tiêu thụ điện có ghi hai chi số: (Ví dụ: 100W-220V) * Pđ: công suất định mức. * Uđ: hiệu điện thế định mức. ĐỊNH LUẬT ÔM TOÀN MẠCH, CÁC LOẠI ĐOẠN MẠCH I. ĐỊNH LUẬT ÔM TOÀN MẠCH A B E,r R I 1. Cường độ dòng điện trong mạch kín: - tỉ lệ thuận với suất điện động của nguồn điện - tỉ lệ nghịch với điện trở toàn phần của mạch. Ghi chú: * Có thể viết : E = (R + r).I = R.I + r.I = UAB + r.I Nếu I = 0 (mạch hở) hoặc r << R thì E = U * Ngược lại nếu R = 0 thì : dòng điện có cường độ rất lớn; nguồn điện bị đoản mạch. A B E,r R I Ep,rp * Nếu mạch ngoài có máy thu điện (Ep;rP) thì định luật ôm trở thành: * Hiệu suất của nguồn điện: II. ĐỊNH LUẬT ÔM ĐỐI VƠI CÁC LOẠI MẠCH ĐIỆN A B E,r R I Định luật Ohm chứa nguồn (máy phát): Đối với nguồn điện E: dòng điện đi vào cực âm và đi ra từ cực dương. UAB: tính theo chiều dòng điện đi từ A đến B qua mạch (UAB = - UBA). A B E p,rp R I Định luật Ohm cho đoạn mạch chứa máy thu điện: Đối với máy thu E p: dòng điện đi vào cực dương và đi ra từ cực âm. UAB: tính theo chiều dòng điện đi từ A đến B qua mạch. Công thức tổng quát của định luật Ohm cho đoạn mạch gồm máy phát và thu ghép nối tiếp: A B E ,r R I E p,rp Chú ý: UAB: Dòng điện đi từ A đến B (Nếu dòng điện đi ngược lại là: -UAB) E : nguồn điện (máy phát) E p: máy thu. I > 0: Chiều dòng điện cùng chiều đã chọn. I < 0: Chiều dòng điện ngược chiều đã chọn. R: Tổng điện trở ở các mạch ngoài. år: Tổng điện trở trong của các bộ nguồn máy phát. årp: Tổng điện trở trong của các bộ nguồn máy thu. E1,r E2,r E3,r En,r Eb,rb Mắc nguồn điện thành bộ: Mắc nối tiếp: chú ý: Nếu có n nguồn giống nhau. E1,r1 E2,r2 E1,r1 E2,r2 Mắc xung đối: E,r E,r E,r Mắc song song ( các nguồn giống nhau). Mắc hỗn hợp đối xứng (các nguồn giống nhau). E,r E,r E,r E,r E,r E,r Gọi: m: là số nguồn trong một dãy (hàng ngang). n: là số dãy (hàng dọc). Tổng số nguồn trong bộ nguồn: N = n.m Ch­¬ng III. DÒNG ĐIỆN TRONG CÁC MÔI TRƯỜNG I. HÖ thèng kiÕn thøc trong ch­¬ng 1. Dßng ®iÖn trong kim lo¹i - C¸c tÝnh chÊt ®iÖn cña kim lo¹i cã thÓ gi¶i thÝch ®­îc dùa trªn sù cã mÆt cña c¸c electron tù do trong kim lo¹i. Dßng ®iÖn trong kim lo¹i lµ dßng dÞch chuyÓn cã h­íng cña c¸c ªlectron tù do. - Trong chuyÓn ®éng, c¸c ªlectron tù do lu«n lu«n va ch¹m víi c¸c ion dao ®éng quanh vÞ trÝ c©n b»ng ë c¸c nót m¹ng vµ truyÒn mét phÇn ®éng n¨ng cho chóng. Sù va ch¹m nµy lµ nguyªn nh©n g©y ra ®iÖn trë cña d©y d©nx kim lo¹i vµ t¸c dông nhiÖt. §iÖn trë suÊt cña kim lo¹i t¨ng theo nhiÖt ®é. - HiÖn t­îng khi nhiÖt ®é h¹ xuèng d­íi nhiÖt ®é Tc nµo ®ã, ®iÖn trë cña kim lo¹i (hay hîp kim) gi¶m ®ét ngét ®Õn gi¸ trÞ b»ng kh«ng, lµ hiÖn t­îng siªu dÉn. 2. Dßng ®iÖn trong chÊt ®iÖn ph©n - Dßng ®iÖn trong chÊt ®iÖn ph©n lµ dßng chuyÓn dÞch cã h­íng cña c¸c ion d­¬ng vÒ cat«t vµ ion ©m vÒ an«t. C¸c ion trong chÊt ®iÖn ph©n xuÊt hiÖn lµ do sù ph©n li cña c¸c ph©n tö chÊt tan trong m«i tr­êng dung m«i. Khi ®Õn c¸c ®iÖn cùc th× c¸c ion sÏ trao ®æi ªlectron víi c¸c ®iÖn cùc råi ®­îc gi¶i phãng ra ë ®ã, hoÆc tham gia c¸c ph¶n øng phô. Mét trong c¸c ph¶n øng phô lµ ph¶n øng cùc d­¬ng tan, ph¶n øng nµy x¶y ra trong c¸c b×nh ®iÖn ph©n cã an«t lµ kim lo¹i mµ muèi cÈu nã cã mÆt trong dung dÞch ®iÖn ph©n. - §Þnh luËt Fa-ra-®©y vÒ ®iÖn ph©n. Khèi l­îng M cña chÊt ®­îc gi¶i phãng ra ë c¸c ®iÖn cùc tØ lÖ víi ®­¬ng l­îng gam cña chÊt ®ã vµ víi ®iÖn l­îng q ®i qua dung dÞch ®iÖn ph©n. BiÓu thøc cña ®Þnh luËt Fa-ra-®©y víi F ≈ 96500 (C/mol) 3. Dßng ®iÖn trong chÊt khÝ - Dßng ®iÖn trong chÊt khÝ lµ dßng chuyÓn dÞch cã h­íng cña c¸c ion d­¬ng vÒ cat«t, c¸c ion ©m vµ ªlectron vÒ an«t. Khi c­êng ®é ®iÖn tr­êng trong chÊt khÝ cßn yÕu, muèn cã c¸c ion vµ ªlectron dÉn ®iÖn trong chÊt khÝ cÇn ph¶i cã t¸c nh©n ion ho¸ (ngän löa, tia löa ®iÖn....). Cßn khi c­êng ®é ®iÖn tr­êng trong chÊt khÝ ®ñ m¹nh th× cã x¶y ra sù ion ho¸ do va ch¹m lµm cho sè ®iÖn tÝch tù do (ion vµ ªlectron) trong chÊt khÝ t¨ng vät lªn (sù phãng ®iÖn tù lùc). Sù phô thuéc cña c­êng ®é dßng ®iÖn trong chÊt khÝ vµo hiÖu ®iÖn thÕ gi÷a an«t vµ cat«t cã d¹ng phøc t¹p, kh«ng tu©n theo ®Þnh luËt ¤m (trõ hiÖu ®iÖn thÕ rÊt thÊp). - Tia löa ®iÖn vµ hå quang ®iÖn lµ hai d¹ng phãng ®iÖn trong kh«ng khÝ ë ®iÒu kiÖn th­êng. C¬ chÕ cña tia löa ®iÖn lµ sù ion ho¸ do va ch¹m khi c­êng ®é ®iÖn tr­êng trong kh«ng khÝ lín h¬n 3.105 (V/m) - Khi ¸p suÊt trong chÊt khÝ chØ cßn vµo kho¶ng tõ 1 ®Õn 0,01mmHg, trong èng phãng ®iÖn cã sù phãng ®iÖn thµnh miÒn: ngay ë phÇn mÆt cat«t cã miÒn tèi cat«t, phÇn cßn l¹i cña èng cho ®Õn an«t lµ cét s¸ng anèt. Khi ¸p suÊt trong èng gi¶m d­íi 10-3mmHg th× miÒn tèi cat«t sÏ chiÕm toµn bé èng, lóc ®ã ta cã tia cat«t. Tia cat«t lµ dßng ªlectron ph¸t ra tõ cat«t bay trong ch©n kh«ng tù do. 4. Dßng ®iÖn trong ch©n kh«ng - Dßng ®iÖn trong ch©n kh«ng lµ dßng chuyÓn dÞch cã h­íng cña c¸c ªlectron bøt ra tõ cat«t bÞ nung nãng do t¸c dông cña ®iÖn tr­êng. §Æc ®iÓm cña dßng ®iÖn trong ch©n kh«ng lµ nã chØ ch¹y theo mét chiÒu nhÊt ®Þnh t­ an«t sang cat«t. 5. Dßng ®iÖn trong b¸n dÉn - Dßng ®iÖn trong b¸n dÉn tinh khiÕt lµ dßng dÞch chuyÓn cã h­íng cña c¸c ªlectron tù do vµ lç trèng. Tuú theo lo¹i t¹p chÊt pha vµo b¸n dÉn tinh khiÕt, mµ b¸n dÉn thuéc mét trong hai lo¹i lµ b¸n dÉn lo¹i n vµ b¸n dÉn lo¹i p. Dßng ®iÖn trong b¸n dÉn lo¹i n chñ yÕu lµ dßng ªlectron, cßn trong b¸n dÉn lo¹i p chñ yÕu lµ dßng c¸c lç trèng. Líp tiÕp xóc gi÷a hai lo¹i b¸n dÉn p vµ n (líp tiÕp xóc p – n) cã tÝnh dÉn ®iÖn chñ yÕu theo mét chiÒu nhÊt ®Þnh tõ p sang n. Ch­¬ng IV. TỪ TRƯỜNG TÖØ TRÖÔØNG I. TÖØ TRÖÔØNG 1. Töông taùc töø Töông taùc giöõa nam chaâm vôùi nam chaâm, giöõa doøng ñieän vôùi nam chaâm vaø giöõa doøng ñieän vôùi doøng ñieän ñeàu goïi laø töông taùc töø. Löïc töông taùc trong caùc tröôøng hôïp ñoù goïi laø löïc töø. 2. Töø tröôøng - Khaùi nieäm töø tröôøng: Xung quanh thanh nam chaâm hay xung quanh doøng ñieän coù töø tröôøng. Toång quaùt: Xung quanh ñieän tích chuyeån ñoäng coù töø tröôøng. - Tính chaát cô baûn cuûa töø tröôøng: Gaây ra löïc töø taùc duïng leân moät nam chaâm hay moät doøng ñieän ñaët trong noù. - Caûm öùng töø: Ñeå ñaëc tröng cho töø tröôøng veà maët gaây ra löïc töø, ngöôøi ta ñöa vaøo moät ñaïi löôïng vectô goïi laø caûm öùng töø vaø kí hieäu laø . Phöông cuûa nam chaâm thöû naèm caân baèng taïi moät ñieåm trong töø tröôøng laø phöông cuûa vectô caûm öùng töø cuûa töø tröôøng taïi ñieåm ñoù. Ta quy öôùc laáy chieàu töø cöïc Nam sang cöïc Baéc cuûa nam chaâm thöû laø chieàu cuûa . 3. Ñöôøng söùc töø Ñöôøng söùc töø laø ñöôøng ñöôïc veõ sao cho höôùng cuûa tieáp tuyeán taïi baát kì ñieåm naøo treân ñöôøng cuõng truøng vôùi höôùng cuûa vectô caûm öùng töø taïi ñieåm ñoù. 4. Caùc tính chaát cuûa ñöôøng söùc töø: - Taïi moãi ñieåm trong töø tröôøng, coù theå veõ ñöôïc moät ñöôøng söùc töø ñi qua vaø chæ moät maø thoâi. - Caùc ñöôøng söùc töø laø nhöõng ñöôøng cong kín. Trong tröôøng hôïp nam chaâm, ôû ngoaøi nam chaâm caùc ñöôøng söùc töø ñi ra töø cöïc Baéc, ñi vaøo ôû cöïc Nam cuûa nam chaâm. - Caùc ñöôøng söùc töø khoâng caét nhau. - Nôi naøo caûm öùng töø lôùn hôn thì caùc ñöôøng söùc töø ôû ñoù veõ mau hôn (daøy hôn), nôi naøo caûm öùng töø nhoû hôn thì caùc ñöôøng söùc töø ôû ñoù veõ thöa hôn. 5. Töø tröôøng ñeàu Moät töø tröôøng maø caûm öùng töø taïi moïi ñieåm ñeàu baèng nhau goïi laø töø tröôøng ñeàu. II. PHÖÔNG, CHIEÀU VAØ ÑOÄ LÔÙN CUÛA LÖÏC TÖØ TAÙC DUÏNG LEÂN DAÂY DAÃN MANG DOØNG ÑIEÄN 1. Phöông : Löïc töø taùc duïng leân ñoaïn doøng ñieän coù phöông vuoâng goùc vôùi maët phaúng chöùa ñoaïn doøng ñieän vaø caûm öùng taïi ñieåm khaûo saùt . 2. Chieàu löïc töø : Quy taéc baøn tay traùi Quy taéc baøn tay traùi : Ñaët baøn tay traùi duoãi thaúng ñeå caùc ñöôøng caûm öùng töø xuyeân vaøo loøng baøn tay vaø chieàu töø coå tay ñeán ngoùn tay truøng vôùi chieàu doøng ñieän. Khi ñoù ngoùn tay caùi choaõi ra 90o seõ chæ chieàu cuûa löïc töø taùc duïng leân ñoaïn daây daãn. 3. Ñoä lôùn (Ñònh luaät Am-pe). Löïc töø taùc duïng leân ñoaïn doøng ñieän cöôøng ñoä I, coù chieàu daøi l hôïp vôùi töø tröôøng ñeàu moät goùc F = BIl sin B Ñoä lôùn cuûa caûm öùng töø . Trong heä SI, ñôn vò cuûa caûm öùng töø laø tesla, kí hieäu laø T. III. NGUYEÂN LYÙ CHOÀNG CHAÁT TÖØ TRÖÔØNG Giaû söû ta coù heä n nam chaâm( hay doøng ñieän ). Taïi ñieåm M, Töø tröôøng chæ cuûa nam chaâm thöù nhaát laø , chæ cuûa nam chaâm thöù hai laø , , chæ cuûa nam chaâm thöù n laø . Goïi laø töø tröôøng cuûa heä taïi M thì: TÖØ TRÖÔØNG CUÛA DOØNG ÑIEÄN CHAÏY TRONG DAÂY DAÃN COÙ HIØNH DAÏNG ÑAËC BIEÄT 1. Töø tröôøng cuûa doøng ñieän chaïy trong daây daãn thaúng daøi Vectô caûm öùng töø taïi moät ñieåm ñöôïc xaùc ñònh: - Ñieåm ñaët taïi ñieåm ñang xeùt. - Phöông tieáp tuyeán vôùi ñöôøng söùc töø taïi ñieåm ñang xeùt - Chieàu ñöôïc xaùc ñònh theo quy taéc naém tay phaûi - Ñoä lôùn B = 2.10-7 2. Töø tröôøng cuûa doøng ñieän chaïy trong daây daãn uoán thaønh voøng troøn Vectô caûm öùng töø taïi taâm voøng daây ñöôïc xaùc ñònh: - Phöông vuoâng goùc vôùi maët phaúng voøng daây - Chieàu laø chieàu cuûa ñöôøng söùc töø: Khum baøn tay phaûi theo voøng day cuûa khung daây sao cho chieàu töø coå tay ñeán caùc ngoùn tay truøng vôùi chieàu cuûa doøng ñieän trong khung , ngoùn tay caùi choaûy ra chæ chieàu ñöông söùc töø xuyeân qua maët phaúng doøng ñieän - Ñoä lôùn R: Baùn kính cuûa khung daây daãn I: Cöôøng ñoä doøng ñieän N: Soá voøng daây 3. Töø tröôøng cuûa doøng ñieän chaïy trong oáng daây daãn Töø tröôøng trong oáng daây laø töø tröôøng ñeàu. Vectô caûm öùng töø ñöôïc xaùc ñònh - Phöông song song vôùi truïc oáng daây - Chieàu laø chieàu cuûa ñöôøng söùc töø - Ñoä lôùn n: Soá voøng daây treân 1m TÖÔNG TAÙC GIÖÕA HAI DOØNG ÑIEÄN THAÚNG SONG SONG. LÖÏC LORENXÔ N Q P M I1 I2 F C D 1. Löïc töông taùc giöõa hai daây daãn song song mang doøng ñieän coù: - Ñieåm ñaët taïi trung ñieåm cuûa ñoaïn daây ñang xeùt - Phöông naèm trong maët phaúng hình veõ vaø vuoâng goùc vôùi daây daãn - Chieàu höôùng vaøo nhau neáu 2 doøng ñieän cuøng chieàu, höôùng ra xa nhau neáu hai doøng ñieän ngöôïc chieàu. - Ñoä lôùn F = l l :Chieàu daøi ñoaïn daây daãn, r Khoaûng caùch giöõa hai daây daãn 2. Löïc Lorenxô coù: - Ñieåm ñaët taïi ñieän tích chuyeån ñoäng - Phöông vuoâng goùc vôùi maët phaúng chöùa vectô vaän toác cuûa haït mang ñieän vaø vectô caûm öùng töø taïi ñieåm ñang xeùt - Chieàu tuaân theo quy taéc baøn tay traùi: Ñaët baøn tay traùi duoãi thaúng ñeå caùc ñöôøng caûm öùng töø xuyeân vaøo loøng baøn tay vaø chieàu töø coå tay ñeán ngoùn tay truøng vôùi chieàu doøng ñieän. Khi ñoù ngoùn tay caùi choaõi ra 90o seõ chæ chieàu cuûa löïc Lo-ren-xô neáu haït mang ñieän döông vaø neáu haït mang ñieän aâm thì chieàu ngöôïc laïi - Ñoä lôùn cuûa löïc Lorenxô : Goùc taïo bôûi KHUNG DAÂY MANG DOØNG ÑIEÄN ÑAËT TRONG TÖØ TRÖÔØNG ÑEÀU 1. Tröôøng hôïp ñöôøng söùc töø naèm trong maët phaúng khung daây Xeùt moät khung daây mang doøng ñieän ñaët trong töø tröôøng ñeàu naèm trong maët phaúng khung daây. - Caïnh AB, DC song song vôùi ñöôøng söùc töø neân leân löïc töø taùc duøng leân chuùng baèng khoâng A B I D C . + A B D C - Goïi ,laø löïc töø taùc duïng leân caùc caïnh DA vaø BC. Theo coâng thöùc Ampe ta thaáy ,coù ñieåm ñaët taïi trung ñieåm cuûa moãi caïnh phöông vuoâng goùc vôùi maët phaúng hình veõ chieàu nhö hình veõ(Ngöôïc chieàu nhau) Ñoä lôùn F1 = F2 Vaäy: Khung daây chòu taùc duïng cuûa moät ngaãu löïc. Ngaãu löïc naøy laøm cho khung daây quay veà vò trí caân baèng beàn 2. Tröôøng hôïp ñöôøng söùc töø vuoâng goùc vôùi maët phaúng khung daây Xeùt moät khung daây mang doøng ñieän ñaët trong töø tröôøng ñeàu vuoâng goùc vôùi maët phaúng khung daây. - Goïi ,,,laø löïc töø taùc duïng leân caùc caïnh AB, BC, CD, DA Theo coâng thöùc Ampe ta thaáy , Vaäy: Khung daây chòu taùc duïng cuûa caùc caëp löïc caân baèng. Caùc löïc naøy khung laøm quay khung. c. Momen ngaãu löïc töø taùc duïng leân khung daây mang doøng ñieän. M : Momen ngaãu löïc töø (N.m) I: Cöôøng ñoä doøng ñieän (A) B: Töø tröôøng (T) S: Dieän tích khung daây(m2) Xeùt moät khung daây mang doøng ñieän ñaët trong töø tröôøng ñeàu naèm trong maët phaúng khung daây Toång quaùt M = IBSsin Vôùi Ch­¬ng V. CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ 1. Tõ th«ng qua diÖn tÝch S: Φ = BS.cosα 2. SuÊt ®iÖn ®éng c¶m øng trong m¹ch ®iÖn kÝn: - §é lín suÊt ®iÖn ®éng c¶m øng trong mét ®o¹n d©y chuyÓn ®éng: ec = Bvlsinθ - SuÊt ®iÖn ®éng tù c¶m: 3. N¨ng l­îng tõ tr­êng trong èng d©y: 4. MËt ®é n¨ng l­îng tõ tr­êng: PhÇn hai: Quang häc Chương VI. KHÚC XẠ ÁNH SÁNG I. Hieän töôïng khuùc xaï aùnh saùng i r N N/ I S K (Hình 3) (1) (2) Hieän