intTypePromotion=1

Tóm tắt Vật Lí 11 Nâng cao - Chương 1 Điện tích điện trường

Chia sẻ: Phạm Xuân Đức | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:15

0
132
lượt xem
26
download

Tóm tắt Vật Lí 11 Nâng cao - Chương 1 Điện tích điện trường

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Hy vọng sẽ là tài liệu hữu ích cho các bạn và thầy cô.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Tóm tắt Vật Lí 11 Nâng cao - Chương 1 Điện tích điện trường

  1. Trần Văn Nghiên THPT Bất Bạt Chương I - Điện tích điện trường Chuyên đề 1: Tương tác điện và cân bằng điện tích 1. Điện tích + là thuộc tính cuả các vật + có hai loại điện tích: Điện tích âm và điện tích dương. + Tương tác giữa hai điện tích: Điện tích cùng loại thì đẩy nhau, khác loại thì hút nhau. + kí hiệu điện tích thường là q,Q + Đơn vị đo điện tích là culông( C) 2. Điện tích điểm và định luật culông. + vật nhiễm điện có kích thước nhỏ gọi là điện tích điểm. + Lực tương tác giữa hai điện tích điểm: có phương là đường thẳng nối hai điện tích, có chiều là các lực hút và lực đẩy, có độ lớn tỉ lệ với tích độ lớn hai điện tích, tỉ lệ nghich với bình phương khoảng cách giữa chúng. q 1 .q 2 F  k 2 r + Nếu các điện tích đặt trong môi trường bất kì, lực điện sẽ giảm đi  lần. Hệ số  gọi là hằng số điện môi của môi trường. q 1 .q 2 F  k  .r 2 3. Lực tổng hợp tác dụng lên điện tích. + Nếu điện tích điểm đồng thời chịu tác dụng của nhiều điện tích khác. Ta có F  F1  F 2  F 3  ...  F n + Trường hợp hai lực thì : F  F1  F 2 và độ lớn F  F1  F 2  2 . F1 F 2 .c o s  2 2 Hai lực vuông góc thì: F  F1  F 2 2 2 4. Điều kiện cân bằng của điện tích. + Một điện tích đứng cân bằng khi và chỉ khi tổng các véc tơ lực tác dụng lên điện tích phải bằng không. F1  F 2  F3  ...  F n  0 + Trường hợp hai lực thì hai lực đó là hai lực cân bằng. +Trường hợp có ba lực thì tổng hai lực bất kì phải cân bằng với lực thứ ba. Trong trường hợp điện tích điểm còn chịu tác dụng của lực acximet và trọng lực. 5. Thuyết electron cổ điển. + Nguyên tử được cấu tạo từ các hạt rất nhỏ, gọi là các hạt sơ cấp : electron và prôntôn, nơtrôn. + Electron mang điện âm. e= -1,6.10-19 C; khối lượng m = 9,1.10-31kg. + Proton mang điện dương p = +1,6.10-19 C; khối lượng m = 1,67.10-27kg. + Hạt nơtron không mang điện. + Bình thường trong nguyên tử có số e bằng số p nên nguyên tử trung hoà về điện. Nếu số e không bằng số p thì nguyên tử nhiễm điện, gọi là các iôn. + Iôn dương: Nguyên tử thiếu electron ( Mất bớt e) + Iôn âm: Nguyên tử thừa electron ( nhận thêm e) + Vật nhiễm điện dương là vật mất bớt electron, số e nhỏ hơn số p. + Vật nhiễm điện âm là vật nhân thêm electron, số e lớn hơn số p. 6. Giải thích 3 hiện tượng nhiễm điện bằng thuyết electron. + Nhiễm điện do hưởng ứng. +Nhiễm điện do cọ xát. + Nhiễm điện do tiếp xúc. Tóm tắt Vật Lí 11 Nâng cao 1 nghienbatbat@gmail.com
  2. Trần Văn Nghiên THPT Bất Bạt 7. Định luật bảo toàn điện tích. Trong một hệ cô lập về điện, không có trao đổi điện tích với các vật khác, thì tổng đại số các điện tích trong hệ là một hằng số. Chuyên đề số 2: Điện trường và cường độ điện trường 1. Điện trường là môi trường bao quanh hạt mang điện, tính chất cơ bản của điện trường là luôn tác dụng lực điện lên điện tích khác đặt trong đó. Tính chất này giúp chúng ta nhận biết sự có mặt của điện trường. 2. Về mặt tác dụng lực của điện trường, điện trường được đặt trưng bởi cường độ điện trường. Cường độ điện trường được xác định bằng thương số: F E  q q là điện tích thử điện trường, có thể thay đổi. Khi q tăng thì F tăng lên và E không đổi tại vị trí xác định. Cường độ điện trường đo bằng vôn trên mét. V/m 3. Về mặt hướng của điện trường là hướng của véc tơ cường độ điện trường. Được đặc trưng bởi đường sức điện vẽ trong điện trường. + Đường sức điện là đường vẽ trong điện trường sao cho tiếp tuyến với nó tại mỗi điểm trùng với phương của véc tơ cường độ điện trường tại điểm đó, chiều của véc tơ cường độ điện trường quy định chiều các đường sức. + Các tính chất của đường sức là: Qua bất kì điểm nào ta cũng vẽ được một đường sức. Các đường sức điện không bao giờ cắt nhau. Các đường sức điện có chiều đi ra ở điện tích dương, đi vào ở điện tích âm. Các đường sức điện mau và dày đặc ở nơi có điện trường mạnh, thưa ở nơi có điện trường yếu. 4. Điện trường do một điện tích đểm gây ra có cường độ : Q E  k 2 r + Véc tơ E hướng ra xa điện tích nếu điện tích dương. + Véc tơ E hướng về điện tích nếu điện tích âm. 5. Nguyên lí chồng chất điện trường: Dùng để tính điện trường tổng hợp. + Nếu tại một vị trí có nhiều điện trường do nhiều điện tích điểm gây ra thì ta có điện trường tổng hợp bằng: E  E 1  E 2  E 3  ...  E n + Quy tắc tổng hợp giống như tổng hợp lực. E  E 1  E 2  E 3  ...  E n + Trường hợp hai điện tích điểm gây ra thì : E  E1  E 2 và độ lớn E  E 1  E 2  2 . E 1 E 2 .c o s  2 2 Hai cường độ điện trường vuông góc thì: E  E1  E 2 2 2 6. Cho ba điện tích giống nhau, đặt tại ba đỉnh của tam giác đều, cường độ điện trường tại tâm bằng không. Cho bốn điện tích giống nhau, đặt tại bốn đỉnh hình vuông cạnh a, cường độ điện trường tại tâm hình vuông bằng không. Chuyên đề 3 : Chuyển động của điện tích trong điện trường. 1. Lực điện tác dụng lên điện tích đặt trong điện trường có cường độ E . F  qE . Nếu q > 0 thì lực cùng hướng điện trường. Tóm tắt Vật Lí 11 Nâng cao 2 nghienbatbat@gmail.com
  3. Trần Văn Nghiên THPT Bất Bạt Nếu q < 0 thì lực ngược hướng điện trường. 2. Công của lực điện trong điện trường đều: + A = F.s.cos = qE.d với d = s.cos là hình chiếu của độ dời lên phương đường sức điện, hay đó là độ dời của điện tích dọc theo đường sức. + Nếu A > 0 hay q, d cùng dấu thì lực điện thực hiện công dương, lực phát động. + Nếu A < 0 hay q, d khác dấu thì lực điện thực hiện công âm, lực phát cản. + Công của lực điện trong một đường cong kín bất kì trong điện trường bất kì, điểm đầu trùng với điểm cuối thì bằng không. + Công của lực điện trường tổng quát bằng : A = qU 3. Điện thế. Điện thế đặc trưng cho điện trường về mặt năng lượng, tính bằng thương số của công của điện trường đưa điện tích từ vị trí M trong điện trường ra xa vô cùng, và độ lớn điện tích đó. Q Trong điện trường của điện tích điểm thì : VM  k r Đơn vị điện thế là vôn ( V) 4. Hiệu điện thế là hiệu giá trị điện thế giữa hai điểm trong điện trường, đặc trưng cho khả năng thực hiện công của lực điện trường giữa hai điểm trong điện trường. AM N U MN  VM  VN  q + Công của lực điện khi đó : A = qU. Nếu q > 0 thì điện tích có xu hướng chuyển động từ nơi có điện thế cao sang nơi có điện thế thấp. Trong chuyển động đó lực điện là lực phát động. 5. chuyển động của điện tích q < 0 dọc theo đường sức, cùng chiều điện trường đều. Lực điện là lực cản. Từ vị trí M đến vị trí N, ta có công lực điện là: AMN = qUMN qE Đây là công âm nên là công cản, điện tích chuyển động chậm dần đều, gia tốc chuyển động là: a  m + Khi điện tích dừng lại, ta có công lực điện làm triệt tiêu hoàn toàn động năng của điện tích. 1  q Ed  qU 2 mv 2 6. Chuyển động của điện tích dương cùng chiều điện trường là chuyển động nhanh dần đều. 7. Chuyển động của electron dọc theo đường sức điện, ngược chiều điện trường, đây là chuyển động nhanh dần đều với gia tốc a =qE/m, độ tăng động năng đúng bằng công của lực điện trường. 1 1 m v2  m v 1  e .U 2 2 2 2 Nếu ban đầu điện tích đứng yên thì: Vận tốc điện tích đạt được là 2qU v  m 8. Chuyển động của electron vào điện trường giữa hai bản tụ điện ( hai bản kim loại tích điện trái dấu ), ban đầu vuông góc với đường sức. Chuyển động như một vật ném ngang: + Theo phương ox ( Dọc theo các bản, hướng theo vận tốc v0 ) Là chuyển động thẳng đều, v = v0 = hằng số , x = v.t; + Chuyển động theo Oy, bị hút về bản dương, chiểu dương Oy hướng về bản dương. Là chuyển động nhanh dần đều với gia tốc a = qE/m; 1 1 e E y   2 2 at t 2 2 m Tóm tắt Vật Lí 11 Nâng cao 3 nghienbatbat@gmail.com
  4. Trần Văn Nghiên THPT Bất Bạt 2 L 1 e E .L + Khi đi hết bản kim loại thì hết thời gian là : t  và độ lệch khỏi phương ban đầu là y  2 v 2 m .v Chuyên đề 4: Vật dẫn và điện môi trong điện trường. Tụ điện 1. Vật dẫn trong điện trường. + Vật dẫn là những vật có khả năng dẫn điện, trong vật có sẵn các điện tích tự do, điện tích có thể di chuyển đến mọi ví trí trong vật. + Khi vật dẫn đặt trong điện trường, trong trạng thái cân bằng tĩnh điện thì :  Vật dẫn là vật đẳng thế.Cường độ điện trường bên trong vật bằng không, trên bề mặt vật dẫn thì vuông góc với bề mặt vật dẫn.Sự phân bố điện tích chỉ trên bề mặt vật dẫn, không có bên trong, tập trung nhiều chỗ lồi nhọn, ít có ở nơi bằng phẳng, hầu như không có ở chỗ lõm.  Trên vật có sự hưởng ứng điện tích, có sự sắp xếp lại các điện tích, nhưng tổng điện tích của vật dẫn vẫn không đổi. 2. Điện môi trong điện trường. + Điện môi trong điện trường thì sẽ bị phân cực ở hai đầu, phân cực ở những vị trí bề mặt vuông góc với điện trường. + Bị nhiễm điện âm ở chỗ điện trườn đi vào, nhiễm điện dương ở chỗ điện trường đi ra. + Bên trong bản điện môi vẫn trung hoà điện tích. + Điện trường làm biến dạng cấu trúc điện của các nguyên từ. 3. Tụ điện là hệ thống hai vật dẫn đặt gần nhau và cách điện với nhau. Hai vật dẫn gọi là hai bản tụ điện, lớp cách điệngọi là điện môi. + Tụ điện dùng để tích điện và tích điện, khả năng tích điện của tụ điện được đặc trưng bởi đại lượng gọi là điện dung. + Công thức tính điện dung tụ điện: Q C  U Trong đó : C là điện dung, Q là điện tích tụ tích được, U là hiệu điện thế. Mỗi tụ điện có khả năng tích điện nhất định, không thay đổi. Đơn vị điện dung: Fara ( F ) Đơn vị thường dùng: 1F = 10-6 F; 1nF = 10-9 F;1 pF = 10-12 F; 4. Công thức tính điện dung của tụ điện phẳng. S C  4 k d Trong đó, d là khoảng cách giữa hai bản tụ điện, S là diện tích đối diện giữa hai bản tụ điện,  là hằng số điện môi của môi trường. 5. Tụ điện phẳng có điện dung là C, nếu đưa thêm tấm kim loại vào giữa không gian hai bản và song song với hai bản thì điện dung của tụ là: d C ' C d  a d là khoảng cách giữa hai bản tụ điện, a là bề dày của bản kim loại. Nếu bề dày tấm kim loại không đáng kể thì ta có C’ = C. 6. Tụ điện phẳng có điện dung là C, nếu đưa thêm tấm điện môi bề dày a, hằng số điện môi là  vào giữa không gian hai bản và song song với hai bản thì điện dung của tụ là: d C ' C 1 d  a (1  )  d là khoảng cách giữa hai bản tụ điện, a là bề dày của bản điện môi. Nếu bề dày tấm điện môi không đáng kể thì ta cũng có C’ = C. Tóm tắt Vật Lí 11 Nâng cao 4 nghienbatbat@gmail.com
  5. Trần Văn Nghiên THPT Bất Bạt 7. Điện tích của tụ điện. Q = C.U +Khi ngắt tụ điện ra khỏi nguồn thì điện tích của tụ điện không thay đổi. + Khi tụ điện vẫn được nối với nguồn không đổi thì hiệu điện thế trên hai bản tụ không thay đổi. 8. Tụ điện mắc nối tiếp thì ta có điện dung giảm xuống. Điện dung tương đương nhỏ hơn điện dung của một tụ điện thành phần. + Điện dung: 1 1 1 1    C C1 C2 C3 + Điện tích trên mỗi tụ điện bằng nhau, gọi chung là điện tích của bộ tụ. Điện dung tương đương nhỏ hơn điện dung của một tụ điện thành phần. Q=Q1 = Q2 =Q3 + Hiệu điện thế trên bộ tụ bằng tổng hiệu điện thế trên mỗi tụ điện. U = U1 +U2 +U3 9. Tụ điện mắc song song thì điện tích tụ điện được tăng lên. Điện dung tương đương lớn hơn điện dung của một tụ điện thành phần. + Điện dung bằng tổng điện dung mỗi tụ điện: C = C1+C2 +C3 + Điện tích bằng tổng điện tích trên mỗi tụ: Q = Q1 + Q2 +Q3 + Hiệu điện thế trên mỗi tụ đều bằng nhau, gọi chung là hiệu điện thế bộ tụ: U = U1= U2 =U3 10. Hiệu điện thế đánh thủng tụ điện: + Nếu cường độ điện trường quá lớn thì lớp điện môi trở nên dẫn điện, điện tích tụ điện bằng không, ta gọi là tụ điện bị đánh thủng. + Giá trị hiệu điện thế đánh thủng: UMax = d.EMax + Hệ hai tụ điện mắc nối tiếp, điện dung tương đương của hai tụ điện là: C 1C 2 C  C1  C 2 Hiệu điện thế đặt vào bộ tụ là U thoả mãn: C1 C2 U  U 1m ax và U  U 2 m ax , chọn giá trị U nhỏ nhất thoả mãn các đẳng thức. C C C C U1  U  U 1m ax và U 2  U U 2 m ax . C1 C2 11. Sự dịch chuyển điện tích. + Ban đầu điện tích của hệ là Q, sau khi có sự dịch chuyển thì điện tích là Q’ vậy có lượng điện tích di chuyển. Q= Q’ – Q  Nếu Q > 0 thì có điện tích dương đi vào hệ.  Nếu Q < 0 thì có điện tích âm đi vào hệ. Số điện tử e được di chuyển được tính: Q N  19 1, 6 .1 0 Áp dụng cho các bài toán có tụ điện, tổng điện tích trên các bản tụ điện. 12. Năng lượng của tụ điện. là năng lượng điện trường có bên trong tụ điện. 2 1 Q  2 W= CU 2 2C Tóm tắt Vật Lí 11 Nâng cao 5 nghienbatbat@gmail.com
  6. Trần Văn Nghiên THPT Bất Bạt Nếu nối hai tbản tụ điện bằng dây dẫn thì năng lượng tụ điện được giải phóng thành năng lượng điện. Năng lượng không gian có điện trường: E 2 W= V 8k E 2 Mật độ năng lượng : = là năng lượng điện trường tính cho mỗi đơn vị thể tích không gian có điện 8k trường. + Nếu điện tích vật dẫn mất dần thì năng lượng của điện trường trong tụ điện cũng giảm dần. Khi năng lượng tụ mất hết tức là năng lượng đã chuyển thành dạng năng lượng khác. 13. Giải bài toán mắc bộ tụ thành bộ. C1 C2 Bài toán thuận: Cho mạch bộ tụ mắc song song, nối tiếp hay hỗn C hợp và hiệu điện thế U hai đầu bộ tụ điện. B Bước 1: Tính điện dung tương đương của bộ tụ. A C5 Bước 2: Tính điện tích trên bộ tụ: Q = CU. Bước 3: Trên mạch điện, những đoạn mạch nối tiếp thì có điện tích bằng nhau, những đoạn mạch song song thì có hiệu điện thế D hai đầu đoạn mạch đó bằng hiệu điện thế trên mỗi nhánh song C3 C4 song. Từ đó tính được hiệu điện thế trên mỗi đoạn song song hay nối tiếp đó. Quay lại bước 1. Mạch cầu tụ điện. + Điều kiện cho mạch cầu tụ điện cân bằng. C1 C3  C2 C4 + Khi mạch cầu không cân bằng thì ta dùng phương pháp điện thế : Chọn điện thế đầu B của đoạn mạch AB bằng không : VB = 0 và VA = U; vậy ta tìm giá trị điện thế tại các điểm đầu cầu: VC và VD . Lập các phương trình liên hệ điệ tích và điện thế để tìm ra các giá trị điện thế tại C, D. 14. Bài toán tụ xoay : Điện dung của tụ thay đổi được nhờ góc xoay làm thay đỏi diện tích đối diện giữa hai bản đối diện. Nếu điện dung là hàm bậc nhất của góc xoay thì : C = a.  + b. Ví dụ: C =20  + 50( pF) thì điện dung thay đổi từ 50pF đến giá trị 3650pF khi góc xoay thay đổi từ 0 đến 180 độ. Chuyên đề 4: Định luật ôm cho đoạn mạch 1. Điện trở. + Điện trở là một vật dẫn có khả năng cản trở dòng điện. + Điện trở thuần là điện trở chỉ toả nhiệt, dòng điện chạy qua điện trở chỉ có tác dụng nhiệt. +Đơn vị điện trở là ôm. 2. Điện trở của kim loại. + Kim loại là vật dẫn điện tốt, điện trở của kim loại tăng theo nhiệt độ. Nguyên nhân điện trở của kim loại là do dao động của các iôn dương ở nút mạng mạnh làm cản trở chuyển động có hướng của điện tử. + Điện trở vật dẫn : l R   S + Nếu nhiệt độ tăng thì điện trở vật dẫn kim loại cũng tăng lên : R  R 0 (1   .  t ) + Ở nhiệt độ rất thấp thì vật dẫn trở về trạng thái siêu dẫn : R = 0 . 3. Định luật ôm cho đoạn mạch. Tóm tắt Vật Lí 11 Nâng cao 6 nghienbatbat@gmail.com
  7. Trần Văn Nghiên THPT Bất Bạt Đoạn mạch có một điện trở ta có: U R  I Trong đó R là điện trở của vật dẫn, có giá trị không đổi ở nhiệt độ nhất định. “Trong một đoạn mạch chỉ có điện trở thuần, cường độ dòng điện chạy trong đoạn mạch tỉ lệ thuận với hiệu điện thế hai đặt vào hai đầu đoạn mạch.” 4. Công dòng điện : A = UIt = qU + là công của dòng điện chạy qua một đoạn mạch. Năng lượng điện chuyển thành các dạng năng lượng khác. ( Nhiệt, cơ, quang,..) + Nếu chỉ có toả nhiệt thì ta có : Công dòng điện chuyển toàn bộ năng lượng điện thành nhiệt năng.( Định luật Junlenxơ ) Q = A = UIt = I2Rt 4. Công suất. + Công suất là công dòng điện sinh ra trong một đơn vị thời gian. + Biểu thức : A P=  UI t A + Công suất chỉ toả nhiệt: P=  UI  RI 2 t + Các giá trị định mức của đèn: Điện áp định mức.: Uđm Công suất định mức:P đm Dòng điện định mức: Iđm Các công thức liên hệ: P đm = U d m I d m  R I dm 2 5. Đoạn mạch mắc nối tiếp. + Điện trở : R  R1  R 2  R 3  R 4 + Hiệu điện thế : U  U 1  U 2 U 3 U 4 + Cường độ dòng điện. I  I1  I 2  I 3 + Độ giảm thế trên đoạn mạch: U = IR +Hệ thức phân chia điện thế: Trong đoạn mạch nối tiếp các điện trở thì ta có : Hiệu điện thế trên điện trở thứ n. Rn U n  U R + Hệ thức phân chia dòng điện: Trong đoạn mạch mắc song song, Dòng điện trong mạch chính là I, dòng R điện trong nhánh thứ n là : I n  I Rn Trong đó R là điện trở toàn mạch. 6. Giải bài toán định luật ôm cho đoạn mạch hỗn hợp: a) Nếu có nhiều nhánh song song mắc vào nguồn U thì ta tính U bằng nhau cho mỗi nhánh song song đó. b) Nếu đoạn mạch gồm nhiều đoạn nhỏ mắc nối tiếp với nhau: + Tính điện trở tương đương của đoạn mạch. U + Tính cường độ dòng điện trong mạch chính. I  R Tóm tắt Vật Lí 11 Nâng cao 7 nghienbatbat@gmail.com
  8. Trần Văn Nghiên THPT Bất Bạt + Từ đó : Tính được hiệu điện thế trên mỗi đoạn mạch nối tiếp. Từ đó tính được dòng điện trong mỗi nhánh của từng đoạn nối tiếp đó. Trở lại bước 1 của bài toán nếu bài toán chưa kết thúc. Áp dụng cho đoạn mạch nhỏ hơn. 7. Mạch cầu : + là đoạn mạch có điện trở nối ngang giữa hai nhánh song song. Điện trở nối ngang gọi là cầu. + Cầu cân bằng khi: Điện áp hai đầu cầu bằng nhau, hiệu điện thế hai đầu cầu nằng không, dòng điện qua cầu bằng không, do đó ta có thể bỏ cầu đi, coi có hai nhánh song song với nhau, hoặc có thể chập hai đầu cầu thành một điểm. Điều kiện cân bằng của cầu là : R1 R3 R1 R2  hay  R2 R4 R3 R4 + Cầu không cân bằng khi điều kiện trên không thoả mãn. Khi đó để giải bài toán, ta phải chọn điện thế tại đầu B bằng không: VB = 0; VA = U; Ẩn số của bài toán là các điện thế ở hai đầu cầu : VC và VD . Ta có hệ phương trình:  U  VC VC VC  V D     I1  I 5  I 2  R1 R2 R5  hay   I4  I3  I5  V D  U  V D  VC  V D  R4  R3 R5 Giải hệ này ta được các điện thế VC và VD ; Từ đó tìm được các dòng điện, dòng điện trong mạch chính : I  I 1  I 3 và điện trở tương đương của đoạn mạch R = U/I; 8. Các bài toán có ăm pe kế và vôn kế : + ăm pe kế lí tưởng có điện trở bằng không, không ảnh hưởng đến điện trở đoạn mạch nối tiếp, gây ra đoản mạch trong đọan mạch mắc song song. + Số chỉ của ampe kế là cường độ dòng điện chạy trong đoạn mạch mắc nối tiếp. + Để giải bài toán ampe kế thì ta bỏ ampe kế đi và thay bằng đoạn dây dẫn, hoặc chập hai điểm đó lại với nhau, nếu ampe kế mắc song song với đoạn mạch nào thì bỏ đoạn mạch đó đi và nối 2 đầu đoạn mạch đó lại. + Trong mạch nhánh, cường độ dòng điện qua ampe kế ở một nhánh tính bình thường như dòng điện qua các nhánh khác.( Cộng hoặc trừ các dòng điện các nhánh ) + Vôn kế lí tưởng có điện trở rất lớn nên dòng điện qua vôn kế rất nhỏ, có thể coi bằng không. Khi bỏ vôn kế ta không thay bằng gì cả, không ảnh hưởng gì đến mạch điện. Đặc biệt, khi vôn kế chỉ số 0 thì điện thế hai đầu vôn kế bằng nhau nên ta có thể chập hai đầu vôn kế lại với nhau. + Số chỉ của vôn kế là hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch mắc song song với vôn kế. Hoặc tính bằng phương pháp cộng trừ điện thế. Chuyên đề số 5: Định luật ôm cho toàn mạch. Giải mạch điện. 1. Nguồn điện : là thiết bị để duy trì hiệu điện thế ổn định giữa hai đầu đoạn mạch. + Nguồn điện : Có hai cực, cực âm thừa các điện tích âm, cực dương luôn thừa các điện tích dương. + Giữa hai điện cực được duy trì một hiệu điện thế ổn định. + Bên trong nguồn điện xảy ra quá trình : Lực lạ làm dịch chuyển các điện tích dương về cực dương, điện tích âm về cực âm ( dịch chuyển điện tích dương ngược chiều điện trường, điện tích âm cùng chiều điện trường). Lực lạ có bản chất: Lực hoá học, lực lorenxơ,… + Lực lạ thực hiện công để duy trì nguồn điện. Nguồn điện khi sử dụng thì có khả năng thực hiện công, khả năng thực hiện công của nguồn điện được đặc trưng bởi suất điện động của nguồn. Tóm tắt Vật Lí 11 Nâng cao 8 nghienbatbat@gmail.com
  9. Trần Văn Nghiên THPT Bất Bạt + Suất điện động của nguồn điện là đại lượng đặc trưng cho khả năng thực hiện công của nguồn điện, đo bằng công làm dịch chuyển 1 điện tích dương ngược chiều điện trường về cực dương của A nguồn điện. E = q + Đơn vị suất điện động bằng vôn ( V) + Mỗi nguồn điện có một điện trở trong r. Vậy nguồn điện có hai đại lượng đặc trưng là suất điện động và điện trở trong. + Kí hiệu nguồn điện trong mạch điện. 2. Công và công suất của nguồn điện. + Công của nguồn điện thực hiện trong thời gian t: A = E.q= E.It. + Công suất của nguồn điện thể hiện tốc độ sinh công của nguồn điện, bằng công nguồn điện sinh A ra trong một đơn vị thời gian.P = = EI. t 3. Định luật ôm cho toàn mạch. + Năng lượng nguồn điện sinh ra làm nóng nguồn và thực hiện công ở mạch ngoài của nguồn điện.  EI.t = rI2t + RNI2t nên ta có : I  RN  r + Độ giảm thế trên toàn mạch bằng suất điện động của nguồn điện. + Độ giảm thế ở mạch ngoài là : UN = IRN . + Hiệu điện thế hai cực nguồn điện là : U = E – Ir. + Hiện tượng đoản mạch nguồn là nguồn chạy không tải, nối hai điện cực bằng dây dẫn, không qua trở, khi đó dòng điện qua dây dẫn rất lớn, nguồn nhanh hết điện. 4. Giải bài toán định luật ôm cho toàn mạch: Áp dụng cho mạch có một nguồn hay bộ nguồn. + Tính điện trở tương đương của mạch ngoài. + Áp dụng định luật ôm cho toàn mạch, tính hiệu điện thế hai cực nguồn điện, hiệu điện thế mạch ngoài. + Đưa bài toán về dạng: Đoạn mạch ngoài có điện trở và biết được hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch. Áp dụng định luật ôm cho đoạn mạch để giải bài toán. 5. Công suất mạch ngoài:  RN  2 2 2 + Công suất mạch ngoài : P = I RN =  2 (RN  r) 2 r RN   2r RN  2 + Công suất mạch ngoài cực đại khi : RN = r và công suất cực đại bằng : PMAX= . 4r + Nếu nếu mạch ngoài gồm hai điện trở mắc nối tiếp thì : RN = R +R0 ;  2 Công suất mạch ngoài đạt cực đại khi R = r – R0 ; PMAX= . 4r  2 Công suất trên R đạt cực đại khi : R=r+R0 và PMAX= . 4(r  R0 ) + Nếu mạch ngoài gồm hai điện trở mắc song song :  2 1 1 1 Công suất mạch ngoài cực đại khi : RN = r hay   và PMAX= . r R1 R2 4r Công suất trên R đạt cực đại ( R song song R0 ): 7. Mắc nguồn điện thành bộ. Tóm tắt Vật Lí 11 Nâng cao 9 nghienbatbat@gmail.com
  10. Trần Văn Nghiên THPT Bất Bạt + Mắc nối tiếp :  b   1   2   3 ; rb  r1  r2  r3 + Mắc xung đối hai nguồn :  b   1   2 ; rb  r1  r2 r + Mắc song song các nguồn giống nhau.:  b   1 ; rb  n  1 r2   2 r1 r1 r2 + Mắc song song hai nguồn khác nhau.  b  ; rb  r1  r2 r1  r2 +Mắc hỗn hợp đối xứng. m nhánh song song, mỗi nhánh có n nguồn nối tiếp nhau. nr  b  n  1 ; rb  m 8. Hai nhánh có nguồn điện, nối tiếp với điện trở tương ứng R1 và R2; và đều cung cấp dòng điện chạy qua mạch ngoài RN ; Khi đó hiệu điện thế mạch ngoài tính theo công thức : 1 2  r1 r2 U AB  1 1 1   r1 r2 RN Nếu n nhánh có nguồn điện mắc song song, các nguồn điện khác nhau, sau đó mắc song song với R, ta có công thức tương tự: 1 2 n   ...  r1 r2 rn U AB  1 1 1 1    ...  R r1 r2 rn 9. Phân biệt nguồn và máy thu. a) Máy thu : là thiết bị tiêu thụ điện năng, chuyển điện năng thành các dạng năng lượng khác: Nhiệt, quang, hoá học, cơ học, … + Mỗi máy thu điện có giá trị suất phản điện, là đại lượng đặc trưng cho máy thu về khả năng biến đổi điện năng thành các dạng năng lượng khác, không phải nhiệt. + Suất phản điện: Đo bằng năng lượng chuyển thành dạng năng lượng khác khi một đơn vị điện tích chuyển A' qua máy thu.  ' q + Mỗi máy thu có điện trở trong r’, chuyển điện năng thành nhiệt. 10. Định luật ôm cho các loại đoạn mạch. a)Định luật ôm cho đoạn mạch mắc nguồn điện : Nguồn điện cung cấp điện cho hai đầu đoạn mạch. UAB = E – I (r + RAB ) ( điện thế tại A lớn hơn, tức là điểm A gần cực dương )  U I  AB R AB  r  U Chọn chiều dòng điện là chiều dương tính hiệu điện thế thì : I  BA R AB  r b) Định luật ôm cho đoạn mạch chứa máy thu: Đoạn mạch cung cấp điện nạp cho máy thu. Tóm tắt Vật Lí 11 Nâng cao 10 nghienbatbat@gmail.com
  11. Trần Văn Nghiên THPT Bất Bạt UAB = E ‘ + I (r’ + RAB ) ( điện thế tại A lớn hơn, tức là điểm A gần cực dương ) U  ' I  AB R AB  r ' c)Định luật ôm cho đoạn mạch chứa cả nguồn và máy thu. UAB = E - E ‘ + I (r’ + r + RAB ) ( điện thế tại A lớn hơn, tức là điểm A gần cực dương )  U  ' I  AB R AB  r  r ' 11) Định lí kiếc xốp. Đây là định lí tổng quát nhất trong các định luật ôm. Nêu lên mối liên hệ giữa suất điện động và dòng điện trong một vòng kín. “ Tổng độ giảm thế trên một vòng kín bằng tổng đại số các suất điện động trên vòng kín đó ” + Chọn một chiều dương của vòng kín, sao cho chiều dương trùng với chiều của nhiều dòng điện nhất. + Quy ước: Nếu chiều dòng điện cùng chiều dương thì độ giảm thế dương, ngược chiều dương thì độ giảm thế âm. + Dòng đi vào cực dương thì đó là máy thu và có giá trị suất điện động âm, Dòng đi ra cực dương thì đó là nguồn phát và có giá trị suất điện động dương. Biểu thức : N N  Ik Rk   k k 1 k 1 12) Phương pháp chung giải bài toán về mạch điện chứa nguồn. a) Có nguồn điện và mạch ngoài. + Xác định nguồn điện, máy thu. + Tính điện trở tương đương của mạch ngoài. + Tính suất điện động và điện trở trong của bộ nguồn . + Áp dụng định luật ôm cho toàn mạch, hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch ngoài, hiệu điện thế 2 cực của nguồn, định luật ôm cho đoạn mạch,… b) Trường hợp không tách được nguồn và mạch ngoài, các nguồn mắc một cách lung tung. + Chọn chiều dòng điện trong mạch điện ( tuỳ ý), xác định được nguồn và máy thu. + Áp dụng định luật kiếc xốp cho mỗi vòng kín ( Mắt mạch) + Áp dụng hệ thức dòng điện: Tổng dòng điện đi vào nút bằng tổng dòng điện đi ra khỏi nút. + lập được đủ n phương trình giải n ẩn số là các cường độ dòng điện. + Nếu dòng điện giải được có giá trị dương thì chiều dòng điện chọn đúng, nếu âm thì phải đổi chiều dòng điện. 13) Bài toán chọn cách mắc nguồn điện thành bộ hỗn hợp đối xứng để công suất mạch ngoài lớn nhất. + Giả sử có N nguồn mắc hỗn hợp đối xứng thành m hang, mỗi hang n nguồn thì ta có : nr N =mn và  b  n ; rb  ; m n  + Dòng điện trong mạch: I   nr R r R   m n m R nr Rr R nr NR Vì   2 nên ta có  hay n  n N N n N r NR Nếu nguyên thì tốt quá : Đáp số của bài toán luôn r Tóm tắt Vật Lí 11 Nâng cao 11 nghienbatbat@gmail.com
  12. Trần Văn Nghiên THPT Bất Bạt NR NR Nếu không nguyên thì ta lấy hai số nguyên gần nhất, trong hai trường hợp đó, chọn lấy trường r r hợp có I mạch ngoài lớn nhất. Tất nhiên n và m là hai ước số của N 14) Bài toán chọn cách mắc các bong đèn với số lượng tối đa để các đèn sáng bình thường. Giả sử có N bóng đèn mắc m hang, mỗi hàng có n bóng và mắc vào nguồn. Hỏi có bao nhiêu nguồn là lớn nhất cho các bóng sáng bình thường. Ta có điện trở mạch ngoài : nRd RN  m Dòng điện chạy trong mạch chính : Pd I  mId  m U d Công suất mạch ngoài : NPd phải bằng công suất tổng các đèn. P  U I  (   Ir ) I  (  I  r I ) 2 Phải tồn tại dòng điện trong mạch:  I  r I  N Pd 2 hay r I 2   I  N Pd  0     4 r N Pd  0 2  2 Hay N  Từ đó ta chọn số nguyên lớn nhất. Ta có N =mn. chọn các cặp số m và n. 4 r Pd Chuyên đề 6: Dòng điện trong các môi trường 1. Dòng điện a) Định nghĩa. + Dòng điện là dòng chuyển dịch có hướng của các hạt mang điện tích. Có hai loại điện tích : Điện tích âm và điện tích dương. Có thể chỉ là dịch chuyển có hướng của điện tích dương, hay chỉ là sự dịch chuyển có hướng của điện tích âm, có thể là dịch chuyển có hướng của cả hai loại điện tích này. + Dòng điện thường tồn tại trong một môi trường vật chất, có thể cả môi trường chân không cũng có thể có dòng điện. + Hạt tải điện là hạt chuyển động có hướng tạo thành dòng điện. Hạt tải điện có thể là e, các iôn âm, iôn dương. + Giả sử trong môi trường thể tích V có N hạt tải điện. Lúc đó mật độ hạt tải điện được xác định bằng số hạt tải điện có trong 1 m3 môi trường. n = N/V; Ví dụ : Xác định mật độ hạt tải điện của sắt, đồng, nhôm,… b) chiều dòng điện. Quy ước: Khi có dòng điện thì hai loại điện tích sẽ dịch chuyển ngược chiều nhau, người ta quy ước chiều dòng điện là chiều chuyển động của các hạt mang điện tích dương, tức là chiều chuyển động của điện trường. Như vây chiều dòng điện là chiều chuyển động của các hạt mang điện tích dương, ngược chiều chuyển động của hạt mang điện tích âm. c) Cường độ dòng điện : + Đặc trưng cho mức độ mạnh hay yếu của dòng điện, đo bằng điện lượng dịch chuyển qua tiết diện thẳng của dây dẫn trong một đơn vị thời gian. q I  t Hoặc : I = nSvq Mật độ dòng điện là điện lượng chuyển qua 1m2 diện tích tiết diện dây dẫn trong 1 s; J = I/S = nqv; Trong đó : q là độ lớn điện tích hạt tải điện, v là tốc độ chuyển động có hướng của hạt tải điện, n là mật độ điện tích thể tích, S là tiết diện thẳng của vật dẫn. Tóm tắt Vật Lí 11 Nâng cao 12 nghienbatbat@gmail.com
  13. Trần Văn Nghiên THPT Bất Bạt d) Đơn vị cường độ dòng điện : Ampe (A) ; miliampe (mA) ; Microampe ( A );.. Dụng cụ đo cường độ dòng điện là ampe kế. Cách đo : Mắc nối tiếp với đoạn mạch cần đo cường độ dòng điện. 2. Điều kiện có dòng điện. Muốn có dòng điện thì phải có : + Các điện tích tự do ( Sẵn có hay do tác nhân kích thích ) + Có điện trường ngoài đặt vào làm cho các điện tích chuyển động có hướng. Nếu hai điều kiện trên được duy trì thì sẽ có dòng điện tồn tại lâu dài. Vậy nhiệm vụ của chương : Tìm hiểu bản chất dòng điện, điều kiện xuất hiện và duy trì dòng điện. 3. Những tác dụng của dòng điện. + Tác dụng nổi bật : Nhiệt và từ. + Tác dụng phát quang, hoá học, sinh lí 4. Định luật ôm cho đoạn mạch và đặc truyến vôn am pe. a) Định luật ôm: Cường độ dòng điện chạy trong đoạn mạch tỉ lệ thuận với hiệu điện thế đặt vào hai đầu đoạn mạch, tỉ lệ nghịch với điện trở của đoạn mạch đó. b) Đặc tuyến vôn ăm pe; Là đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của cường độ dòng điện I vào hiệu điện thế U đặt vào hai đầu đoạn mạch. + Nếu dòng điện tuân theo định luật ôm thì đặc tuyến vôn ampe là đường thẳng đi qua gốc toạ độ. Khi đó số hạt tải điện trong môi trường không đổi. Nếu dòng điện không tuân theo định luật ôm thì đặc tuyến không phải là đường tuyến tính. Số hạt tải điện có thể tăng lên, hay giảm đi. 5. Sự xuất hiện hạt tải điện trong kim loại. + Trong kim loại có sẵn các electron tự do, có thể chuyển động tự do trong khối tinh thể kim loại. + Mật độ hạt tải điện không đổi, cỡ khoảng 1028 hạt /m3 . 6. Bản chất dòng điện trong kim loại. Là dòng chuyển dời có hướng của các hạt electron. Chiều dòng điện ngược chiều chuyển động của các hạt electron ngược chiều điện trường. Trong kim loại không có các hạt mang điện dương chuyển động có hướng. 7. Cường độ dòng điện trong kim loại. a) Dòng điện trong kim loại tuân theo định luật ôm nên : U I  R b) Tính theo chuyển động của các hạt tải điện thì ta có : I = nSve hoặc Ne I  t Trong đó : n là mật độ hạt tải điện, e là độ lớn điện tích electron, S là tiết diện vật dẫn, v là tốc độ chuyển động có hướng của electron, N là số hạt chuyển động qua S trong thời gian t. c) Mật độ dòng điện trong kim loại: J = I/S = nve 8. Điện trở của vật dẫn kim loại. a) Điện trở của kim loại là do dao động nhiệt hỗn độn của các iôn dương ở nút mạng gây ra. Ảnh hưởng của nhiệt đọ đến chuyển động có hướng của các electron. Nhiệt độ của kim loại tăng lên khi nhiệt độ tăng lên. b) Công thức điện trở vật dẫn . Ở một nhiệt độ xác định thì : U R  I l Và R   S Tóm tắt Vật Lí 11 Nâng cao 13 nghienbatbat@gmail.com
  14. Trần Văn Nghiên THPT Bất Bạt c) Sự phụ thuộc điện trở vào nhiệt độ. R tăng khi nhiệt độ tăng. Nhiệt độ giảm thì điện trở cũng giảm. R=R0( 1 + (t – t0 ));  =0( 1 + (t – t0 )); 0 Tuy nhiên, khi nhiệt độ giảm gần về 0 K thì điện trở của vật dẫn kim loại không giảm đều về 0 mà giảm đột ngột về 0 khi nhiệt độ xuống thấp hơn T0K . d) Điện trở của đèn dây tóc kim loại. Điện trở của dây dẫn được tính : 2 U + Ban đầu: R0  P0 2 U Và khi đèn sang bình thường : R  P P0 + Công suất đèn phụ thuộc nhiệt độ : P  (1   ( t  t 0 ) ) Bài 3: Dòng điện trong chất điện phân. 9. Nguyên nhân tạo ra các điện tích tự do. + Do hiện tượng phân li đã tạo ra hai loại hạt mang điện: Các iôn âm và iôn dương. + Số lượng các iôn âm và dương thường bằng nhau, một vài trường hợp có số hạt iôn dương và âm là khác nhau. + Mật độ các hạt tải điện phụ thuộc vào : Loại chất điện phân, nhiệt độ dung dịch, hằng số phân li của các chất. 10. Bản chất dòng điện trong chất điện phân. + là dòng chuyển động của các Iôn dương cùng chiều điện trường, từ anốt ( +) sang ca tốt ( - ). Và dòng các iôn âm ngược chiều điện trường. + Khi có dòng điện thì xảy ra đồng thời hai chuyển động ngược chiều nhau. 11. Đặc điểm riêng của dòng điện trong chất điện phân. + Dòng điện làm xảy ra hiện tượng điện phân, xảy ra các phản ứng hoá học tạo ra chất mới ở các điện cực dưới tác dụng của dòng điện. +nói chung, dòng điện trong chất điện phân yếu hơn trong kim loại, độ linh động của hạt tải điện kém. + Thường xảy ra hiện tượng cực dương tan. 12. Hiện tượng dương cực tan: a) Hiện tượng: + Là hiện tượng cực dương kim loại bị ăn mòn do tác dụng hóa học và tác dụng dòng điện ( hiện tượng điện hoá ) + Điều kiện xảy ra hiện tượng dương cực tan: Chỉ xảy ra với các cực dương làm bằng kim loại có trong dung dịch muối : vd như cực dương bằng đồng, điện phân dung dịch muối đồng sunfat. b) Tính khối lượng chất thoát ra ở điện cực âm: Định luật Faraday. + Áp dụng để tính khối lượng chất được giải phóng( dạng nguyên tử ) ra khỏi các điện cực. + Nếu là chất khí khi được giải phóng thì tạo thành phân tử, thoát ra ở các điện cực. + Nếu là chất rắn thì chất giải phóng ra ở các điện cực sẽ bám vào các điện cực, làm giảm sự tiếp xúc của điện cực với dung dịch. Nội dung: Khối lượng chất được giải phóng ra ở điện cực, tỉ lệ thuận với đương lượng điện hoá k và điện lượng chuyển qua bình điện phân. m =k.q= k.It Tóm tắt Vật Lí 11 Nâng cao 14 nghienbatbat@gmail.com
  15. Trần Văn Nghiên THPT Bất Bạt 1 A m  . . It F n Lưu ý : khối lượng tính ra gam, F = 96500; A là nguyên tử khối.n là hoá trị. c) Thể tích chất rắn bám vào K có độ dày: m + Thể tích : V  D V m + Độ dày: h   với S là diện tích bề mặt catốt (K) S DS 13. Điện phân với điện cực trơ. a) Các điện cực bằng than chì, graphit, platin,… Các điện cực không bị tan ra, có các chất khí giải phóng ra ở các điện cực, ban đầu dạng nguyên tử, sau đó các nguyên tử kết hợp với nhau, tạo thành chất dạng khí. b) Tính toán khôi lượng chất thoát ra khỏi điện cực ( Dạng nguyên tử) 1 A m  . . It hay m =k.q= k.It F n m c) Tính số mol chất khí : Mol phân tử : n0  M m Mol nguyên tử: n0  , với A ( gam) A d) Tính thể tích chất khí: V = 22,4.(số mol) = …… lít ( trong ĐKTC) m Trong trạng thái nhiệt độ và áp suất bất kì: pV  .R T  Trong đó p là áp suất( Pa) ; 1atm = 1,013.105 Pa; V là thể tích, tính ra m3. R = 8,31 là hằng số khí. T tính theo độ K. Dòng điện trong chân không 14. Bản chất dòng điện trong chân không. Là dòng chuyển dời có hướng của các electron phát ra nhiệt từ catốt, chuyển động ngược chiều điện trường, từ Catốt sang anốt, tạo ra dòng điện có chiều từ Anốt sang Catốt. 15. Dòng điện trong chân không Không tuân theo định luật ôm. Dòng điện đạt giá trị bão hoà khi hiệu điện thế UAK tăng lên. 16. Tốc độ của electron chuyển động từ Catốt tới gần Anốt là: ( vận tốc tại Catốt bằng không) 19 2 .e .U 2 .1, 6 .1 0 .U v   AK AK 31 m 9 ,1 .1 0 Tóm tắt Vật Lí 11 Nâng cao 15 nghienbatbat@gmail.com
ADSENSE
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2