TỔNG HỢP LÝ CHƯƠNG 1 by 11CV2-23- Trương Minh Ngọc

I. Sự nhiễm điện của các vật. Điện tích. Tương tác điện

heraminhngoc — 2022-10-30 14:42:56 UTC

Điện là thuộc tính của vật, là nguyên nhân gây ra các hiện tượng điện từ của vật.
Điện tích là số đo độ lớn của thuộc tính đó.
Có 2 loại điện tích: điện tích âm (-) và điện tích dương (+)
Tương tác điện:

Cùng dấu thì đẩy nhau
Khác dấu thì hút nhau

Chú ý:

heraminhngoc — 2022-10-30 14:49:17 UTC

Điện tích điểm: là một vật tích điện có kích thước rất nhỏ (chỉ vài cm,...) so với khoảng cách mà ta đang xét
Điện tích xuất phát từ: các hạt proton (+) và electron (-)
Điện tích nguyên tố là điện tích nhỏ nhất có thể đạt được, có giá trị độ lớn của một electron (xấp xỉ 1.6*10^-19 C)
Cân bằng lực: khi vật ở trạng thái cân bằng (đứng yên hoặc chuyển động đều) thì tổng hợp lực tác dụng lên vật bằng 0.
Khi đó tổng vector hợp lực = vector 0

II. Định luật Coulomb - Hằng số điện môi

heraminhngoc — 2022-10-30 14:58:52 UTC

1. Định luật Coulomb

Độ lớn lực tương tác giữa hai điện tích điểm tỉ lệ thuận với tích độ lớn của hai điện tích và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng.
Dựa vào nội dung định luật, ta viết được biểu thức như hình bên.

Chú giải:
k= 9*10^9 (N*m^2/C^2) là hệ số tỉ lệ
q1, q2: điện tích của điện tích
r: khoảng cách giữa hai điện tích
F: lực tương tác giữa hai điện tích

Nếu đặt trong môi trường điện môi, sẽ như thế nào?

heraminhngoc — 2022-10-30 15:02:19 UTC

Điện môi là môi trường cách điện.
Nó thể hiện khi đặt các điện tích trong chất đó (chất điện môi) thì lực tác dụng giữa chúng sẽ nhỏ đi gấp bao nhiêu lần so với khi đặt trong chân không (trong chân không, hằng số điện môi là 1).

I. Thuyết electron

heraminhngoc — 2022-10-30 15:07:06 UTC

Thuyết dựa trên sự có mặt của electron và chuyển động của chúng để giải thích một số hiện tượng điện từ.

Bình thường nguyên tử trung hòa về điện (số proton trong hạt nhân = số electron)
Electron di chuyển từ vật này sang vật khác làm cho vật nhiễm điện
Vật đang trung hòa:

mất e: nhiễm điện dương (số lượng p>e)
nhận e: nhiễm điện âm (số lượng e>p)

Cách để vật dẫn điện?

heraminhngoc — 2022-10-30 15:11:34 UTC

Cọ xát

2 vật trung hòa về điện, khi cọ xát, các electron từ vật A di chuyển sang vật B làm cho vật B nhận thêm electron -> nhiễm điện âm, ngược lại vật A mất electron -> nhiễm điện dương.
Đặc điểm:

Sau khi cọ xát, hai vật sẽ mang điện tích trái dấu.
Sau khi cọ xát, khi tách nhau ra thì hai vật vẫn dẫn điện.

Nhiễm điện do tiếp xúc

heraminhngoc — 2022-10-30 15:14:45 UTC

Đưa một vật chưa nhiễm điện tiếp xúc với một vật nhiễm điện, nó sẽ nhiễm điện cùng dấu với vật đó.
Do có sự di chuyển electron từ vật nhiễm điện sang vật chưa nhiễm điện hoặc ngược lại.
Nếu cho hai quả cầu kim loại đã tích điện tiếp xúc với nhau, thấy tổng đại số điện tích trước và sau khi tiếp xúc bằng nhau:
q1+q2=q1'+q2'

Nhiễm điện do hưởng ứng

heraminhngoc — 2022-10-30 15:17:53 UTC

Hiện tượng một vật dẫn không mang điện bị nhiễm điện khi đặt nó gần một vật khác mang điện.
Đặc điểm:

Phía gần vật mang điện nhiễm điện trái dấu với vật mang điện, phía xa mang điện cùng dấu.
Sau khi nhiễm điện hưởng ứng, nếu đưa ra xa nhau thì chúng trở lại trạng thái trung hòa => độ lớn của các điện tích âm và dương ở các đầu vật không mang điện là bằng nhau.

I. Điện trường

heraminhngoc — 2022-10-30 15:20:53 UTC

Là một dạng vật chất (môi trường) bao quanh điện tích và gắn liền với điện tích. Điện trường tác dụng lực điện lên các điện tích khác đặt trong nó.
Một điện tích Q nằm tại một điểm trong không gian sẽ gây ra xung quanh nó một điện trường. Điện tích q nằm trong trong điện trường đó sẽ bị Q tác dụng một lực điện.

II. Cường độ điện trường

heraminhngoc — 2022-10-30 15:24:30 UTC

Cường độ điện trường tại một điểm là đại lượng đặc trưng cho tác dụng lực của điện trường tại điểm đó. Nó được xác định bằng thương số của độ lớn lực điện F tác dụng lên điện tích thử q (dương) đặt tại điểm đó và độ lớn của q.
Vector cường độ điện trường E:

Phương và chiều trùng với phương chiều lực điện tác dụng lên điện tích thử q dương.
Chiều dài biểu diễn độ lớn cường độ điện trường theo một tỉ xích nào đó.

Với từng trường hợp cụ thể:
q<0 => vector E cùng phương ngược chiều với vector F
q>0 => vector E cùng phương cùng chiều với vector F

Nguyên lý chồng chất điện trường

heraminhngoc — 2022-10-31 12:53:21 UTC

Giả sử có hai điện tích điểm Q1 và Q2 gây ra tại điểm M có vector cường độ điện trường là vector E1 và E2, ta có công thức độ lớn như hình vào từng trường hợp.
Cường độ điện trường do nhiều điện tích Q₁, Q₂, Q₃,...Q_n gây ra tại một điểm bằng tổng các vector cường độ điện trường do từng điện tích gây ra:
vector E = Vector E1 + vector E2 +...+vector En

Chú ý!

heraminhngoc — 2022-10-31 12:59:29 UTC

Công thức cuối cùng (hình trên) trong nguyên lý chồng chất: vector E1 và vector E2 tạo thành một góc alpha thì E tổng hợp là đường chéo của hình bình hành tạo từ hai vector E1 và E2.

I. Công của lực điện

heraminhngoc — 2022-10-31 13:08:41 UTC

Công của lực điện trong điện trường đều

Công của lực điện trong sự di chuyển của điện tích trong điện trường đều không phụ thuộc vào hình dạng đường đi mà chỉ phụ thuộc vào điểm đầu và điểm cuối của đường đi.
Từ đó ta hình thành công thức:

A=qEd
Chú thích:
A: Công của lực điện
q: Điện tích dịch chuyển trong điện trường
E: Cường độ điện trường
d: Độ dài đại số của đường đi khi chiếu điểm đầu và điểm cuối lên vector cường độ điện trường.

Độ dài đại số có thể:
d>0 khi hướng của điện tích dịch chuyển từ đầu đến cuối (sau khi được chiếu trên vector cường độ điện trường) cùng chiều với vector cường độ điện trường.
d<0 khi hướng của điện tích dịch chuyển từ đầu đến cuối (sau khi được chiếu trên vector cường độ điện trường) ngược chiều với vector cường độ điện trường.
d= 0 khi hướng của điện tích dịch chuyển từ đầu đến cuối (sau khi được chiếu trên vector cường độ điện trường) vuông góc với vector cường độ điện trường.

Để hiểu rõ hơn về độ dài đại số, ta có hình sau

heraminhngoc — 2022-10-31 13:13:50 UTC

Cho điện tích dịch chuyển từ C về B
Độ dài đại số của CB sau khi được hạ vuông góc lên đường điện trường chính là AB
Ta nhận thấy hướng từ C về B tương ứng từ A về B (tức là từ phải qua trái) ngược chiều với hướng của vector cường độ điện trường
=> Vì thế dCB<0

II. Thế năng của một điện tích trong điện trường

heraminhngoc — 2022-10-31 13:28:12 UTC

Thế năng khi xét 1 vị trí của điện tích

Thế năng của một điện tích q trong điện trường đặc trưng cho khả năng sinh công của điện trường khi đặt điện tích q tại điểm mà ta xét trong điện trường.
Thế năng tại một điểm M trong điện trường đều được tích bằng công thức: W(M)=qEd
Tại một mốc tương ứng ta sẽ tính được thế năng khác nhau => thế năng phụ thuộc vào mốc và vị trí của vật trong điện trường
Thế năng có thể >0, <0, hoặc = 0

Thế năng khi xét trên sự di chuyển của điện tích

Khi một điện tích q di chuyển từ điểm M đến điểm N trong một điện trường thì công mà lực điện tác dụng lên điện tích đó sinh ra sẽ bằng độ giảm (lấy thế năng ở vị trí đầu trừ cho thế năng vị trí sau) ở thế năng điện tích q trong điện trường.
A(MN) = W(M)- W(N)
Ta dễ dàng nhận thấy nếu
W(M) > W(N) thì A(MN)>0
W(M) < W(N) thì A(MN)<0

I. Điện thế

heraminhngoc — 2022-10-31 13:32:58 UTC

Điện thế tại một điểm M trong điện trường là đại lượng đặc trưng cho điện trường về phương diện tạo ra thế năng khi đặt tại đó điện tích q. Nó được xác định bằng thương số giữa công của lực điện tác dụng lên điện tích q trong sự dịch chuyển từ M ra xa vô cực và độ lớn của q. Từ khái niệm, ta suy ra được công thức:

VM = WM/q = AM(vô cực)/q

Điện thế có đơn vị là vôn (V)

II. Hiệu điện thế

heraminhngoc — 2022-10-31 13:38:37 UTC

Hiệu điện thế giữa hai điểm M và N là hiệu giữa điện thế V(M) và V(N) (Có thể hiểu hiệu điện thế là độ giảm của điện thể):

V(MN)=V(M)-V(N)

Hiệu điện thế U giữa hai điểm M,N trong điện trường là đại lượng vật lý đặc trưng cho khả năng thực hiện công của điện trường khi có một điện tích q di chuyển từ M đến N. Nó được xác định bằng thương số giữa công của lực điện tác dụng lên điện tích q trong sự di chuyển từ M đến N và độ lớn q

U_MN= V_M - V_N = A_MN/q hay
A_MN = qU_MN

Hệ thức giữa điện thế và cường độ điện trường

heraminhngoc — 2022-10-31 13:43:43 UTC

Nếu q di chuyển từ M đến N thì, công lực điện
A(MN)=qEd (1)
Mà hiệu điện thế giữa hai điểm M và N là
U(MN)= A(MN)/q (2)
Từ (1) và (2) suy ra U(MN)=Ed
Suy ra E=U(MN)/d=U/d
=> Công thức giải thích cho đơn vị của cường độ điện trường là V/m (vì U có đơn vị V, d có đơn vị là m)

I. Tụ điện

heraminhngoc — 2022-10-31 13:55:58 UTC

Khái niệm
Tụ điện là một hệ hai vật dẫn đặt gần nhau và ngăn cách nhau bằng một lớp cách điện
Nhiệm vụ
Dùng để chứa điện tích
Tích và phóng điện trong mạch điện
Cấu tạo tụ điện phẳng

Gồm hai bản kim loại phẳng đặt song song với nhau (được gọi là hai bản của tụ điện)

Thường là hai tấm giấy thiếc, kẽm, nhôm

Được ngăn cách bằng một lớp điện môi

Là lớp được tẩm một chất cách điện như parafin

Cách tích điện cho tụ điện

Nối hai bản của tụ điện với hai cực của nguồn điện, bản nối với cực dương sẽ tích điện dương. Bản nối với cực âm sẽ tích điện âm.
Đặt gần nhau nên hai bản của tụ điện có sự nhiễm điện do hưởng ứng, điện tích có độ lớn bằng nhau nhưng trái dấu.

II. Điện dung của tụ điện

heraminhngoc — 2022-10-31 14:05:40 UTC

Đại lượng đặc trưng cho khả năng tích điện của tụ điện ở một hiệu điện thế nhất định
Được xác định bằng thương số của điện tích của tụ Q và hiệu điện thế giữa hai bản của nó.

Q=CU hay C=Q/U

Điện dung C phụ thuộc vào bản chất của tụ điện => đối với một tụ cố định là điện dung không đổi.

Ví dụ U=10V, C=10F nếu U=20V thì C=?
trả lời C=10F vì C không phụ thuộc vào hiệu điện thế đặt vào, chỉ phụ thuộc vào bản chất của tụ điện.
Các đơn vị của điện dung

Đơn vị của điện dung là Fara, đổi đơn vị:
1 milifara = 10^-6 F
1 nanofara = 10^-9F
1 picofara = 10^-12F
Các loại tụ điện
Người ta thường lấy tên của lớp điện môi để đặt tên cho tụ điện
Tụ không khí, tụ giấy, tụ mica, tụ sứ, tụ gốm,...
Tụ điện dung thay đổi là tụ xoay
Thông số trên tụ điện
Ví dụ 1 tụ điện có ghi 10microfara-250V, tức:
Điện dung C của tụ là 10 microfara
Giới hạn hiệu điện thế của tụ để không bị hỏng là 250V

Năng lượng điện trường trong tụ điện

heraminhngoc — 2022-10-31 14:11:14 UTC

Năng lượng điện trường là năng lượng được dự trữ trong điện trường khi tụ điện tích điện.
Các công thức tính năng lượng điện trường:

W = Q²/2C
Kết hợp công thức về mối liện hệ của điện dung, điện tích và hiệu điện thế: Q=CU hay C=Q/U, ta suy ra được
W = Q²/2C=1/2(QU)=1/2(CU^2)

Chú ý!!
Sự khác nhau giữa pin và tụ điện:
Tuy cả hai đều là vật tích điện, nhưng có điểm khác nhau sau:
Pin: Xả điện trong thời gian dài
Tụ điện: Xả điện trong tích tắc (ứng dụng trong đèn flash mấy ảnh chụp hình)