Thư Viện Công Thức Vật Lý

BIẾN TRỞ

Biến trở là các điện trở có thể thay đổi giá trị.

Các loại

Kí hiệu

Công suất tỏa nhiệt của biến trở

$R_N$ là điện trở của đoạn mạch.

Điện trở của toàn mạch : $R_{td}=R_x+R_N$

$$\begin{gathered} P_x=\frac{U^2{R}_x}{{\left(R_x+R_N\right)}^2}=\frac{U^2}{{\left(\sqrt{R_x}+{\displaystyle \frac{R_N}{\sqrt{R_x}}}\right)}^2}\le \frac{U^2}{4R_N} \\ Khi R_x=R_N , P_x=\frac{U^2}{4R_N} \end{gathered}$$

Sau khi đặt vào hai bản tụ một hiệu điện thế $U$, sẽ tạo ra một vùng có điện trường đều có cường độ $E$.

Khi đặt một điện tích vào hạt sẽ được gia tốc với $a=\frac{\left|q\right|U}{md}$

TH1: Hạt dứng yên : Vật sẽ chuyển động nhanh dần đều về phía bản + khi $q>0$ và ngược lại

TH2: Hạt đi song song với đường sức điện. Khi đó vật sẽ được tăng tốc khi đi về phía bản cùng dấu với điện tích, ngược lại hạt sẽ bị hãm và dừng lại sau đó quay dầu.

TH3: Hạt đi lệch hoặc vuông góc với đường sức điện hạt sẽ chuyển động dưới dạng ném xiên và ném ngang.

CÁCH TẠO DÒNG ĐIỆN TRONG CHÂN KHÔNG

1/Khái niệm chân không: chân không là môi trường đã lấy đi tất cả các phần tử khí. Không chứa các hạt tải điện.

2/Dòng điện trong chân không

  Dòng điện trong chân không là dòng chuyển dời có hướng của các electron được đưa vào khoảng chân không đó.

3/Cách tạo ra dòng điện trong chân không

   Xét một ống chân không có hai cực và môi trường là chân không.Đặt vào anot và catot một hiệu điện thế $U_{AK}>0$ ,dẫn đến catot bi nung nóng đỏ các electron bức ra do chuyển động nhiệt dưới tác điện trường các electron này bay đến anot tạo thành dòng điện.Khi $U_{AK}$ càng lớn, thì dòng điện bão hòa càng lớn (do số electron đến được điện cực nhiều hơn).

4/ Đồ thị sự phụ thuộc của cường độ dòng điện trong chân không vào hiệu điện thế 

TIA CATOT (TIA ÂM CỰC)

1/Hoạt động của tia catot

Đặt một hiệu điện thế lớn vào hai cực, sau đó dùng bơm để hút hết không khí ra ngoài để môi trường là chân không.

2/Tính chất

+ Tia catot tích điện âm cho vật cản.

+ Tia catot có năng lượng lớn, làm đen kính ảnh.

+ Tia catot bị lệch trong điện trường, từ trường.

3/ Ứng dụng

Làm đèn hình, ống phòng điện tử.

DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT ĐIỆN PHÂN

1/Định nghĩa chất điện phân

Chất điện phân là những dung dịch muối, axit ,bazo và các muối, bazo nóng chảy có tính chất cho dòng điện chạy qua.

Ví dụ: dung dịch HCL, Oxit nhôm nóng chảy.

2.Dòng điện trong chất điện phân

Khi các axit,bazo,muối hòa tan vào nước dễ phân li tạo thành các ion dương và các ion âm. Số lượng phân li [hụ thuộc nồng độ và nhiệt độ

Các ion chuyển động nhiệt hỗn loạn.Trong quá trình chuyển động các ion dương và ion âm có thể kết hợp lại tạo thành phần tử trung hòa.

KL: Dòng điện trong chất diên phân là sự chuyển dởi có hướng của các ion  dương cùng chiều điện trường và các ion âm ngược chiều điện trường.

HIỆN TƯỢNG XẢY RA Ở ĐIỆN CỰC

1.Bình điện phân: gồm hai điện cực làm bằng kim loại hay than chì được nhúng vào chất điện phân.

Kí hiệu:

2.Hiện tượng duơng cực tan:

Hiện tượng dương cực tan là hiện tượng cực dương anot bi ăn mòn, cực âm có kim loại bám vào khi cho dòng điện một chiều chạy qua bình điện phân có ion kim loại trong dung dịch diện phân mà anot củng làm bằng chính kim loại ấy.

Ví dụ : Điện phân dung dịch $CuS{O}_4$ điện cực làm bằng đồng.

Tại Anot: Đồng trên điện cực nhường 2e và $S{O_4}^{2-}$ kéo  vào dung dịch: $Cu\to C{u}^{2+}+2e^{-}$

Tại Catot: các ion đồng di chuyển về phía catot nhận 2e trở thành đồng bám lên catot: $C{u}^{2+}+2e^{-}\to Cu$

Kết quả : Đồng trên điện cực anot giảm ,trên catot thì tăng.

3.Phản ứng phụ

Phản ứng phụ là phản ứng hóa học của các nguyên tử trung hòa hình thành khi các ion đến các điện cực nhường , nhận eclectron có thể tác dụng với các điện cực , dung môi.

Ví dụ: Điện phân dung dịch $H_{2}S{O}_4$ điện cực bằng than chì.

Tại Anot: Các ion $H^{+}$ đến nhận 2e trở thành phân tử khí  $2H^{+}+2e^{-}\to H_2\uparrow$

Tại Catot: Các ion $S{O_4}^{2-},O{H}^{-}$do nước phân li di chuyển đến nhưng chỉ $O{H}^{-}$ nhường bớt e để tạo thành khí $4O{H}^{-}-4e\to O_2+2H_{2}O$

Kết quả: Tạo ra khí $H_2,O_2$

Với $A_{MN}$ công lực điện từ M đến N.

      $q \left(C\right)$ điện tích của hạt.

      $U_{MN}$ hiệu điện thế giữa hai điểm $MN$

$I_{AB}$ dòng điện trên đoạn AB

$U_{AB}$ hiệu điện thế giữa hai đầu AB

Ta chọn chiều dòng điện A đến B

Nếu dòng điện đi vào cực dương thì ta lấy $-\mathcal{E}$ và ngược lại ta lấy $+\mathcal{E}$.

Khi tính toán: $I>0$ thì dòng điện đúng chiều ban đầu chọn và ngược lại $I<0$ thì ngược chiều so với chiều đã chọn.

Ứng dụng: Dùng để tính hiệu điện thế giữa hai điểm.

Xét mạch không chứa nguồn

TH1 : Khi giữa MN không có điện trở, cùng một nhánh.

$V_M\approx V_N$ do điện trở của dây rất nhỏ có thể bỏ qua $U_{MN}=\rho \frac{l}{S}.I$

TH2: Khi giữa MN có điện trở , cùng một nhánh

$U_{MN}=U_R=I.R=V_M-V_N$

TH3: Khi giữa MN nằm trên mỗi nhánh

$U_{MN}=V_M-V_N=U_{AN}-U_{AM}=I_{AN}.R_{AN}-I_{AM}.R_{AM}$

Với ví dụ trên hình:

$$\begin{gathered} U_{MN}=V_M-V_N=I_2.R_2-I_1.R_1 \\ {I}_2=\frac{U_{AB}}{R_1+R_3} ; I_1=\frac{U_{AB}}{R_2+R_4} \end{gathered}$$

Khi bài toán hỏi cách mắc V kế : ta mắc cực dương với điểm có điện thế lớn hơn, cực âm nối với cực còn lại

TH4: MN nối hai nhánh bằng điện trở

Chọn chiều dòng điện trên MN

Theo định luật nút mạch tại M, N

$$\begin{gathered} T\mathrm{ạ}i M :I_5+I_1=I_3 \\ Tại N: I_5+I_4={\mathrm{Ị}}_2 \\ \Rightarrow \\ \frac{U_{AM}-U_{AN}}{R_5}+\frac{U_{AM}}{R_1}=\frac{U_{AB}-U_{AM}}{R_3} \\ \frac{U_{AM}-U_{AN}}{R_5}+\frac{U_{AB}-U_{AN}}{R_4}=\frac{U_{AN}}{R_2} \end{gathered}$$

Giải hệ tìm $U_{AN} ,U_{AM}$

1/Mạch chứa đèn :

Trên đèn thường ghi $\left(U_{Đ},P_{Đ}\right)$ với $U_{Đ}$ là hiệu điện thế cần đặt vào hai đầu đèn để đèn sáng bình thường hay còn gọi là hiệu điện thế định mức , $P_{Đ}$ là công suất của đèn khi đèn sáng bình thường hay còn gọi là công suất định mức.

Các công thức : 

$R_{Đ}=\frac{{U^2}_{Đ}}{P_{Đ}}$ ,  $I_{bt}=\frac{P_{Đ}}{U_{Đ}}$

Kí hiệu trên mạch:

2/Thiết bị điện và đo điện

a/Khóa K: Có tác dụng đóng ngắt mạch điện.Khi K đóng dòng điện được phép chạy qua và khi K mở thì không cho dòng điện chạy qua

Kí hiệu :

b/Tụ điện C : Có tác dụng tích điện và không cho dòng điện một chiều đi qua.

Kí hiệu

c/Ampe kế : Dùng để đo cường độ dòng điện thường có điện trở rất nhỏ và được mắc nối tiếp.

Kí hiệu

d/Vôn kế: Dùng để đo hiệu điện thế thường có điện trở rất lớn và được mắc song song.

Kí hiệu :

e/Điện kế G : Dùng để xác định chiều dòng điện trong đoạn mạch.Mắc nối tiếp với mạch

Kí hiệu :

f/Oát kế :Dùng để đo công suất trong mạch.Mắc nối tiếp với mạch

Kí hiệu :

Với $f_1$ tương ứng $V_1$

Với $f_2=f_1+af$ tương ứng $V_2$

Xác định $V_3$ tương ứng với $\lambda$

$$\begin{gathered} f_1-f_0=e\frac{V_1}{h}\Rightarrow f_1=\frac{e}{h}{V}_1+f_0 \\ {f}_1+af-f_0=e\frac{V_2}{h}\Rightarrow f_1+af=\frac{e}{h}{V}_2+f_0 \\ f-f_0=e\frac{V_3}{h}\Rightarrow f=f_0+\frac{e}{h}{V}_3 \\ \Rightarrow \frac{e}{h}{V}_1+a\frac{e}{h}{V}_3+a{f}_0+f_0=\frac{e}{h}{V}_2+f_0 \\ \Rightarrow V_3=\frac{V_2-V_1-{\displaystyle \frac{A}{e}}}{a} \end{gathered}$$

Với ${\lambda }_1$ tương ứng $V_1$

Với ${\lambda }_2={\lambda }_1+a\lambda$ tương ứng $V_2$

Xác định $V_3$ tương ứng với $\lambda$

$$\begin{gathered} \frac{1}{{\lambda }_1}-\frac{1}{{\lambda }_0}=e\frac{V_1}{hc}\Rightarrow {\lambda }_1=\frac{1}{{\displaystyle \frac{1}{{\lambda }_0}+\frac{e{V}_1}{hc}}} \\ \frac{1}{{\lambda }_1+a\lambda }-\frac{1}{{\lambda }_0}=e\frac{V_2}{hc}\Rightarrow {\lambda }_1+a\lambda =\frac{1}{{\displaystyle \frac{1}{{\lambda }_0}}+{\displaystyle \frac{e{V}_2}{hc}}} \\ \frac{1}{\lambda }-\frac{1}{{\lambda }_0}=e\frac{V_3}{hc}\Rightarrow a\lambda =\frac{a}{{\displaystyle \frac{1}{{\lambda }_0}+\frac{e{V}_3}{hc}}} \end{gathered}$$

suy ra 

$$\begin{gathered} \frac{a}{{\displaystyle \frac{1}{{\lambda }_0}+\frac{e{V}_3}{hc}}}+\frac{1}{{\displaystyle \frac{1}{{\lambda }_0}+\frac{e{V}_1}{hc}}}=\frac{1}{{\displaystyle \frac{1}{{\lambda }_0}+\frac{e{V}_2}{hc}}} \\ \Rightarrow a{V}_3=\frac{{\displaystyle \frac{hc}{e}}\left(\frac{1}{{\lambda }_0}+\frac{e{V}_1}{hc}\right)\left(\frac{1}{{\lambda }_0}+\frac{e{V}_2}{hc}\right)}{\frac{e{V}_1}{hc}-\frac{e{V}_2}{hc}}-\frac{A}{e}=\frac{\left({\displaystyle \frac{A}{e}}+V_1\right)\left({\displaystyle \frac{A}{e}}+V_2\right)}{V_1-V_2}-\frac{A}{e} \\ \Rightarrow V_3==\frac{a\left({\displaystyle \frac{A}{e}+V_1}\right)\left({\displaystyle \frac{A}{e}+V_2}\right)}{V_1-V_2}-\frac{A}{e} \end{gathered}$$