Thư Viện Công Thức Vật Lý

- Theo quy tắc bàn tay trái hướng của lực từ tác dụng lên các cạnh giống như hình vẽ.

- Vì các cạnh vuông góc với từ trường nên α = 90°, độ lớn lực từ tính theo:

$\left\{\begin{array}{l}{F}_1 = F_3 =B.I.AB.\sin \left(90\right) = B.I.AB\\ F_2 = F_4 =B.I.BC.\sin \left(90\right) = B.I.BC\end{array}\right.$

Lực tổng hợp tác dụng lên khung dây:

$\overrightarrow{F} = \overrightarrow{F_1} + {\overrightarrow{F}}_2 + {\overrightarrow{F}}_3 + {\overrightarrow{F}}_4$

Quy tắc bàn tay phải:

Để bàn tay phải sao cho ngón cái nằm dọc theo dây dẫn và chỉ theo chiều dòng điện, khi đó các ngón kia khum lại cho ta chiều của các đường sức từ.

Quy ước:

có phương vuông góc với mặt phẳng biểu diễn, chiều đi vào.

có phương vuông góc với mặt phẳng biểu diễn, chiều đi ra.

Ví dụ: 

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 : $R_{td}=R_x+R_N$

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

TỪ TRƯỜNG CỦA NAM CHÂM

1/Nam châm:

- Nam châm có hai cực cực bắc và cực nam. Hai nam châm cùng cực sẽ đẩy nhau, khác cực sẽ hút nhau.

- Nam châm vĩnh cửu là một vật thể được làm từ một vật liệu được từ hóa và tạo ra từ trường ổn định của chính nó.

Ví dụ: nam châm thẳng, nam châm chữ U.

2/ Từ tính của dây dẫn có dòng điện

- Dây dẫn có dòng điện (gọi tắt là dòng điện) cũng có từ tính như nam châm:

+ 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 tác dụng lực lên nhau.

- Lực tương tác giữa hai dòng điện thẳng song song nhau:

+ Khi hai dòng điện song song cùng chiều thì đẩy nhau

+ Khi hai dòng điện song song ngược chiều thì hút nhau

3/Lực từ: Lực từ là lực tương tác giữa nam châm với nam châm, dòng điện với dòng điện hoặc giữa nam châm với dòng điện.

4/Khái niệm từ trường: Từ trường là môi trường vật chất xung quanh nam châm hoặc dòng điện và tác dụng lên nam châm hoặc dòng điện đặt trong nó.

ĐƯỜNG SỨC TỪ

1/Từ phổ : Từ phổ là hình dạng mạt sắt khi phủ lên tâm kính bên dưới là nam châm.

2/Đường sức từ : Đường sức từ là những đường vẽ dựa trên từ phổ trong không gian sao cho tiếp tuyến tại mổi điểm có phương trùng với phương từ trường tại điểm đó.

Ví dụ từ trường của nam châm thẳng

3/Đặc điểm:

+ Qua mỗi điểm trong không gian ta chỉ vẽ được mỗi đường sức từ,

+ Đường sức từ là những đường cong kín ở hai đầu hoặc vô hạn ở hai đầu.

+ Đường sức từ có chiều theo quy tác nắm tay phải , vào nam ra bắc.

TỪ TRƯỜNG CỦA TRÁI ĐẤT

1/Đinh nghĩa: Từ trưởng của Trái Đất là từ trường tạo bởi hai cực từ của Trái Đất gây nên.

2/Đặc điểm:

+ Có chiều vào nam ra bắc.

+ Trục giữa hai cực lệch $11,3°$ so với trục quay.

+ Từ trường hình thành do chuyển động của phần lõi Trái Đất.

3/Ứng dụng:

Dựa vào tác dụng của từ trường Trái đất lên nam châm người ta chế tạo la bàn để định hướng.

Từ quyển có tác dụng ngăn bão từ đến từ Mặt Trời.

HIỆN TƯỢNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ

1/Khái niệm dòng điện cảm ứng 

a/Thí nghiệm: cho nam châm lại gần vòng dây kín nối với ampe kế.

Sơ đồ thí nghiệm

Kết quả: kim điện kế lệch khi nam châm đưa lại nên kết luận xuất hiện trong mạch dòng điện.

b/Định nghĩa: Dòng điện cảm ứng là dòng diện xuất hiện khi từ thông trong mạch kín biến thiên.

2/Hiện tượng cảm ứng điện từ

a/Suy luận : Khi đưa nam châm lại gần khung dây từ thông qua khung thay đổi con trong mạch thì có dòng điện khi nam châm đứng yên thì không có dòng điện  suy ra dòng điện cảm ứng chỉ xuất hiện khi từ thông biến thiên.

b/Định nghĩa : Hiện tượng cảm ứng điện từ là hiện tường xuất hiện dòng điện cảm ứng khi từ thông trong mạch kín và chỉ tồn tại trong khoảng thời gian từ thông qua mạch kín biến thiên.

ĐỊNH LUẬT LENZ VỀ CHIỀU DÒNG ĐIỆN CẢM ỨNG

1/Thí nghiệm:

Dùng một nguồn điện để chọn chiều dương trong mạch thông qua chiều kim điện kế (chiều từ trường ban đầu giống với nam châm).

+ Khi đưa nam châm SN lại gần vòng dây ( từ thông tăng) : dòng điện cảm ứng có chiều ngược chiều dương.

+ Khi đưa nam châm SN ra xa vòng dây (từ thông giảm); dòng điện cảm ứng có chiều cùng chiều dương

Kết luận: Khi từ thông giảm , từ trường cảm ứng ngược chiều với từ trường ban đầu và ngược lại.

2/Phát biểu định luật

    Dòng điện cảm ứng trong mạch có chiều sao cho từ trường cảm ứng có tác dụng chống lại sự biến thiên từ thông ban đầu qua mạch kín.

3/Từ thông qua mạch kín C do chuyển động

    Khi từ thông qua mạch kín C biến thiên do kết quả của chuyển động thì từ trường cảm ứng có chiều chống lại chuyển động.

4/Ứng dụng : dòng điện Fu cô. máy biến áp , động cơ điện

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 $MN$

Phân tích vận tốc v theo hai phương vuông góc và song song với cãm ứng từ.

$$\begin{gathered} v_x=v\cos \alpha \\ {v}_y=v\sin \alpha \end{gathered}$$

Với $\alpha$ là góc nhọn hợp bởi phương cảm ứng từ và vecto vận tốc.

Vật thực hiện cùng lúc hai chuyển động : chuyển động tròn đều với vận tốc $v_x$ và đi lên thẳng đều với vận tốc $v_y$.

Điện tích chuyển động có quỹ đạo là hình đinh ốc.

Khi đó chu kì chuyển động của điện tích: 

$T=\frac{2\mathrm{\pi m}}{\left|q\right|B}$

Bán kính quỹ đạo:

$R=\frac{m{v}_x}{\left|q\right|B}$

Bước ốc là khoảng cách khi điện tích đi được sau  một chu kì.

$h=v_{y}T$