Lý thuyết Vật Lý học kì 1 lớp 11

ĐỀ CƯƠNG ÔN TẬP LÝ THUYẾT HỌC KÌ I

Môn: Vật lí 11

I. LÍ THUYẾT

1. Nêu các cách làm cho vật nhiễm điện ? Đặc điểm ? Giải thích ?

- Có 3 cách làm vật nhiễm điện:

+ Cọ xát: 2 vật cọ xát nhiễm điện trái dấu

+ Tiếp xúc với vật nhiễm điện: vật mang điện cùng dấu với vật nhiễm điện

+ Hưởng ứng với vật nhiễm điện: vật nhiễm điện phân cực đầu gần mang điện trái dấu đầu xa mang điện cùng dấu

- Giải thích: dựa vào thuyết electron với nguyên tắc vật thừa (nhận thêm) electron mang điện tích âm, vật thiếu (mất bớt) electron mang điện tích dương.

2. Phát biểu định luật Cu-lông ? Viết công thức và nêu ý nghĩa các đại lượng trong công thức và đơn vị. Cho biết đặc điểm của lực điện giữa hai điện tích điểm ?

Định luật Cu-lông :

Lực hút hay lực đẩy giữa hai điện tích điểm đặt trong chân không có phương trùng với đường thẳng nối hai điện tích điểm đó, có độ lớn tỉ lệ thuận với tích độ lớn của hai điện tích và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng :

F là lực tác dụng đo bằng đơn vị niutơn (N),

r là khoảng cách giữa hai điện tích, đo bằng mét (m),

q₁, q₂ là các điện tích, đo bằng culông (C),

k là hệ số tỉ lệ, phụ thuộc vào hệ đơn vị đo. Trong hệ SI, k = 9.10⁹.

Đặc điểm của lực điện: Hai điện tích cùng dấu thì đẩy nhau, hai điện tích trái dấu thì hút nhau.

Khi hai điện tích được đặt trong điện môi đồng chất, chiếm đầy không gian, có hằng số điện môi e, thì :

Hằng số điện môi của không khí gần bằng hằng số điện môi của chân không (e = 1).

3. Nêu các nội dung chính của thuyết êlectron. Phát biểu định luật bảo toàn điện tích ?

- Thuyết êlectron gồm các nội dung chính sau đây :

+ electron có thể rời khỏi nguyên tử để di chuyển từ nơi này đến nơi khác. Nguyên tử bị mất êlectron sẽ trở thành một hạt mang điện dương gọi là ion dương.

+ Một nguyên tử ở trạng thái trung hòa có thể nhận thêm êlectron để trở thành một hạt mang điện âm gọi là ion âm.

+ Một vật nhiễm điện âm khi số êlectron mà nó chứa lớn hơn số điện tích nguyên tố dương (prôtôn). Nếu số êlectron ít hơn số prôtôn thì vật nhiễm điện dương.

- Định luật bảo toàn điện tích: Trong một hệ cô lập về điện, tổng đại số của các điện tích là không đổi.

4. Phát biểu định nghĩa cường độ điện trường. Đặc điểm của vec tơ cường độ điện trường. Đơn vị cường độ điện trường ?

- 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 một điện tích thử q (dương) đặt tại điểm đó và độ lớn của q.

(trong đó E là cường độ điện trường tại điểm ta xét.)

- Cường độ điện trường là một đại lượng vectơ :

Vectơ có điểm đặt tại điểm đang xét, có phương chiều trùng với phương chiều của lực điện tác dụng lên điện tích thử q dương đặt tại điểm đang xét và có độ dài (mô đun) biểu diễn độ lớn của cường độ điện trường theo một tỉ xích nào đó.

- Trong hệ SI, đơn vị đo cường độ điện trường là vôn trên mét (V/m).

5. Phát biểu định nghĩa và viết công thức hiệu điện thế giữa hai điểm của điện trường và nêu đơn vị đo hiệu điện thế. Liên hệ giữa cường độ điện trường và hiệu điện thế ?

- Hiệu điện thế giữa hai điểm M, N trong điện trường đặc trưng cho khả năng sinh công của điện trường trong sự di chuyển của một điện tích từ điểm M đến N. Nó được xác định bằng thương số của công của lực điện tác dụng lên điện tích q trong sự dịch chuyển từ M đến N và độ lớn của q.

- Công thức:$U_{mn}=V_{m}-V_{n}=\frac{A_{mn}}{q}$

- Trong hệ SI, đơn vị hiệu điện thế là vôn (V). Nếu U_MN= 1V, q = 1C thì A_MN= 1J. Vôn là hiệu điện thế giữa hai điểm M, N trong điện trường mà khi một điện tích dương 1C di chuyển từ điểm M đến điểm N thì lực điện sẽ thực hiện một công dương là 1J.

- Hệ thức liên hệ giữa hiệu điện thế và cường độ điện trường:$E=\frac{U}{d}$hay $U=Ed$

6. Nêu cấu tạo của tụ điện ? cách nhận biết các tụ điện thường dùng ?

Phát biểu định nghĩa điện dung của tụ điện; viết công thức tính điện dung của của tụ điện và nêu ý nghĩa và đơn vị của các đại lượng trong công thức. Nêu được ý nghĩa các thông số ghi trên mỗi tụ điện ?

Đặc điểm của điện trường giữa 2 bản tụ điện phẳng tích điện ?

- Tụ điện là hệ thống gồm 2 bản tích điện trái dấu đặt gần nhau ngăn cách nhau bằng lớp điện môi. Tụ điện thường dùng là tụ điện phẳng gồm 2 bản kim loại song song đặt gần nhau. Các tụ điện thường phân biệt theo đặc điểm cấu tạo như tụ giấy, tụ hóa, tụ sứ, tụ mica....

- Điện dung của tụ điện là đại lượng đặc trưng cho khả năng tích điện của tụ điện ở một hiệu điện thế nhất định. Nó được xác định bằng thương số của điện tích của tụ điện và hiệu điện thế giữa hai bản của tụ điện

- Công thức: $C=\frac{Q}{U}$.

C là điện dung của tụ điện (F),

Q là điện tích của tụ điện (C),

U là hiệu điện thế giữa hai bản tụ điện (V).

- Trên vỏ mỗi tụ điện thường có ghi cặp số liệu, chẳng hạn như 10 mF- 250 V. Số liệu thứ nhất cho biết giá trị điện dung của tụ điện. Số liệu thứ hai chỉ giá trị giới hạn của hiệu điện thế đặt vào hai bản cực của tụ điện (hiệu điện thế định mức) ; vượt quá giới hạn đó tụ điện có thể bị hỏng.

- Điện trường giữa 2 bản tụ điện phẳng là điện trường đều và mang năng lượng:

W = $\frac{1}{2}$QU = $\frac{1}{2}\frac{Q^{2}}{C}$= $\frac{1}{2}$CU²

7. Dòng điện là gì? Dòng điện không đổi là gì? Cường độ dòng điện là gì? Viết công thức tính cường độ dòng điện không đổi và ghi chú đơn vị.

Nêu định nghĩa suất điện động ? Đặc điểm cấu tạo chung của các nguồn điện hóa học ?

- Dòng điện là dòng các điện tích dịch chuyển có hướng.

- Dòng điện không đổi là dòng điện có chiều và cường độ không đổi theo thời gian

- Cường độ dòng điện là đại lượng đặc trưng cho tác dụng mạnh hay yếu của dòng điện. Cường độ dòng điện không đổi được tính bằng công thức:

$i=\frac{q}{t}$

q: điện lượng chuyển qua tiết diện thẳng của vật dẫn (C)

t: thời gian dòng điện chạy qua vật dẫn (s)

I: cường độ dòng điện chạy qua vật dẫn(A)

- Suất điện động của nguồn điện là đại lượng đặc trưng cho khả năng thực hiện công của nguồn điện và được đo bằng thương số giữa công A của lực lạ thực hiện khi dịch chuyển một điện tích dương q ngược chiều điện trường và độ lớn của điện tích đó.

$\varepsilon =\frac{A}{q}$

- Đặc điểm chung của các nguồn điện hóa học là phải tạo ra và duy trì hiệu điện thế điện hóa giữa 2 cực của nguồn điện.

8. Công và công suất của nguồn điện ? Viết công thức tính công và công suất của ngường điện. Đơn vị 1KVA là đơn vị của công hay công suất ? Vì sao ?

-Trong một mạch điện kín, nguồn điện thực hiện công, làm di chuyển các điện tích tự do có trong mạch, tạo thành dòng điện. Công của nguồn điện là điện năng tiêu thụ trong toàn mạch bằng công của các lực lạ bên trong nguồn điện.

Công thức: A_ng = x q = x.I.t

x là suất điện động của nguồn điện (V),

q là điện lượng chuyển qua nguồn điện đo bằng culông (C),

I là cường độ dòng điện chạy qua nguồn điện đo bằng ampe (A)

t là thời gian dòng điện chạy qua nguồn điện đo bằng giây (s).

- Công suất của nguồn điện có trị số bằng công của nguồn điện thực hiện trong một đơn vị thời gian

P_ng = x I

- Đơn vị 1KVA là đơn vị của công suất vì 1KVA = 1KW = 1000W

9. Phát biểu định luật Ôm đối với toàn mạch ? Viết công thức và nêu ý nghĩa các đại lượng và đơn vị trong công thức. Khi nào xảy ra đoản mạch? Cách phòng tránh hiện tượng đoản mạch ?

Viết biểu thức và nêu ý nghĩa của hiệu suất nguồn điện ?

- Định luật Ôm đối với toàn mạch :

Cường độ dòng điện I chạy trong mạch điện kín tỉ lệ thuận với suất điện động x của nguồn điện và tỉ lệ nghịch với điện trở toàn phần của mạch.

I = $\frac{\xi }{R_{n}+r}$

R_N là điện trở tương đương của mạch ngoài (W)

r là điện trở trong của nguồn điện(W)

x là suất điện động của nguồn điện (V)

- Hiện tượng đoản mạch xảy ra khi cường độ dòng điện đạt giá trị lớn nhất khi điện trở mạch ngoài không đáng kể (R_N » 0) và bằng I_m = . Để phòng tránh tác hại của hiện tượng đoản mạch người ta thường sử dụng cầu chì, áp tô mát hoặc các rơ le điện từ trong mạch điện.

- Hiệu suất của nguồn điện: $H=\frac{U_{n}}{\varepsilon }$ Ý nghĩa: cho biết sự chuyển hóa năng lượng của nguồn điện thành công có ích lớn hay nhỏ.

10. Viết công thức tính suất điện động và điện trở của bộ nguồn ghép nối tiếp và ghép song song ?

- Ghép nối tiếp

ξ_b = ξ₁ + ξ₂+ … + ξ_n

r_b = r₁ + r₂ + … + r_n

- Ghép song song

Nếu có m nguồn giống nhau mỗi cái có suất điện động ξ và điện trở trong r ghép song song thì:

ξ_b = ξ ; r_b = $\frac{r}{m}$

11. Nêu bản chất dòng điện trong kim loại. Sự phụ thuộc của điện trở suất theo nhiệt độ? Hiện tượng siêu dẫn là gì ?Hiện tượng nhiệt điện là gì ?

- Dòng điện trong kim loại là dòng chuyển dời có hướng của các êlectron tự do dưới tác dụng của điện trường.

- Điện trở suất r của kim loại tăng theo nhiệt độ gần đúng theo hàm bậc nhất :

r = r₀[1 + a(t - t₀)]

- Hiện tượng siêu dẫn là hiện tượng điện trở suất của một số vật liệu giảm đột ngột xuống bằng 0 khi nhiệt độ của vật liệu giảm xuống thấp hơn một giá trị T_c nhất định, gọi là nhiệt độ tới hạn. Giá trị này phụ thuộc vào bản thân vật liệu.

- Hiện tượng nhiệt điện là hiện tượng xuất hiện một suất điện động trong mạch của một cặp nhiệt điện khi hai mối hàn được giữ ở hai nhiệt độ khác nhau.

12. Nêu bản chất của dòng điện trong chất điện phân. Các hạt tải điện chuyển động như thế nào khi có điện trường trong chất điện phân?

Hiện tượng dương cực tan là gì ?

Phát biểu định luật Fa-ra-đây về điện phân và viết hệ thức của định luật này ?

Nêu các ứng dụng của hiện tượng điện phân ?

- Bản chất dòng điện trong chất điện phân là dòng ion dương và dòng ion âm chuyển động có hướng theo hai chiều ngược nhau.

- Khi hai cực của bình điện phân được nối với nguồn điện, trong chất điện phân có điện trường tác dụng lực điện làm các ion dương dịch chuyển theo chiều điện trường về phía catôt (điện cực âm) và các ion âm dịch chuyển theo chiều ngược lại về phía anôt (điện cực dương).

- Hiện tượng dương cực tan xảy ra khi điện phân một dung dịch muối kim loại và anôt làm bằng chính kim loại ấy. Khi có hiện tượng dương cực tan, dòng điện trong chất điện phân tuân theo định luật Ôm, giống như đoạn mạch chỉ có điện trở thuần.

- Định luật Fa-ra-đây thứ nhất : Khối lượng vật chất m được giải phóng ở điện cực của bình điện phân tỉ lệ thuận với điện lượng q chạy qua bình đó : m =k.q

+trong đó k được gọi là đương lượng điện hoá của chất được giải phóng ở điện cực.

- Định luật Fa-ra-đây thứ hai : Đương lượng điện hóa k của một nguyên tố tỉ lệ với đương lượng hoá học $\frac{A}{n}$ của nguyên tố đó.

Hệ số tỉ lệ là $\frac{1}{F}$, trong đó F gọi là số Fa-ra-đây.

$k=\frac{1}{F}\frac{A}{n}$ với F = 96500 C/mol

- Từ hai định luật Fa-ra-đây, ta có công thức Fa-ra-đây :

$m=\frac{1}{F}\frac{A}{n}IT$

I là cường độ dòng điện không đổi đi qua bình điện phân đo bằng ampe (A),

t là thời gian dòng điện chạy qua bình đo bằng giây (s)

m là khối lượng vật chất giải phóng ở điện cực đo bằng gam (g).

Các ứng dụng của hiện tượng điện phân: luyện kim, điều chế hóa chất, đúc hay mạ điện.

13. Nêu bản chất dòng điện trong chất khí và điều kiện tạo ra tia lửa điện?

Điều kiện tạo ra hồ quang điện và ứng dụng của hồ quang điện ?

- Dòng điện trong chất khí là dòng chuyển dời có hướng của các ion dương theo chiều điện trường, các ion âm, êlectron tự do ngược chiều điện trường. Các hạt tải điện này do chất khí bị ion hoá sinh ra.

- Điều kiện tạo ra tia lửa điện:

+ Tia lửa điện là quá trình phóng điện tự lực trong chất khí giữa hai điện cực khi điện trường đủ mạnh để biến phân tử khí trung hòa thành các ion dương và các êlectron tự do.

+ Tia lửa điện có thể xảy ra trong không khí ở điều kiện thường, khi điện trường đạt đến giá trị ngưỡng vào khoảng 3.10⁶ V/m.

- Điều kiện tạo ra hồ quang điện: Dòng điện qua chất khí giữ được nhiệt độ cao của catôt để catôt phát được electron bằng hiện tượng phát xạ nhiệt electron.

Ứng dụng: Hồ quang diện có nhiều ứng dụng như hàn điện, làm đèn chiếu sáng, đun chảy vật liệu,…