›
›
›

Vật lí 12 - Chương 1: Dao động cơ học

docx 24 trang hoaithuong97 4920
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Vật lí 12 - Chương 1: Dao động cơ học", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • docxvat_li_12_chuong_1_dao_dong_co_hoc.docx

Nội dung text: Vật lí 12 - Chương 1: Dao động cơ học

  1. PHAN THANH THPT CMG CHƯƠNG 1:DAO ĐỘNG CƠ HỌC CHỦ ĐỀ 1 : DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA * Dao động cơ, dao động tuần hoàn + Dao động cơ: là chuyển động qua lại của vật quanh 1 VTCB + Dao động tuần hoàn: là dao động mà sau những khoảng thời gian bằng nhau vật trở lại vị trí và chiều chuyển động như cũ (trở lại trạng thái ban đầu). * Dao động điều hòa + Dao động điều hòa: là dao động trong đó li độ của vật là một hàm côsin (hoặc sin) của thời gian. TÓM TẮT CÔNG THỨC 1. Li độ 2. Vận tốc 3. Gia tốc x = Acos( t + ) v = - Asin( t + ), a = - 2Acos( t + ) = - 2x > Chiều dài quỹ đạo: L= 2A ->v nhanh pha hơn x lượng π/2 ->a nhanh pha hơn v lượng π/2, a ngược pha với x, v luôn cùng chiều với chiều chuyển động -> a luôn hướng về vị trí cân bằng (vật chuyển động theo chiều dương thì v>0, theo chiều âm thì v Dao động điều hoà có tần số góc là  , tần số f, chu kỳ T. Thì động năng và thế năng biến thiên với tần số góc 2 , tần số 2f, chu kỳ T/2 8. Quãng đường đi >trong 1 chu kỳ luôn là: 4A; vật qua mỗi vị trí biên 1 lần còn các vị trí khác 2 lần. >trong 1/2 chu kỳ luôn là 2A >trong l/4 chu kỳ là A( khi vật đi từ VTCB đến vị trí biên hoặc ngược lại) S v 9+ * Tốc độ trung bình của vật đi từ thời điểm t1 đến t2: tb trong một chu kì vtb=2vmax/π t2 t1 x2 x1 * Vận tốc trung bình của vật dao dộng: v , trong một chu kì v=0 t 10. Bài toán tính quãng đường lớn nhất và nhỏ nhất vật đi được trong khoảng thời gian 0 < t < T/2. t SMax 2Asin SMin 2A(1 cos ) với  t .2 2 2 T 11. Các bước lập phương trình dao động dao động điều hoà:
  2. PHAN THANH THPT CMG x Acos * Tính * Tính A * Tính dựa vào điều kiện đầu: (thường t0 = 0) v Asin Lưu ý: + Vật chuyển động theo chiều dương thì v > 0, ngược lại v m2) được chu kỳ T T1 T2 2. Lực kéo về (lực hồi phục ; lực gây ra dao động): Tỉ lệ với li độ: F = kx = -2.x.m = -m.a (N) ( x: m ; a: m/s2; m: kg;) Hướng về vị trí cân bằng, Biến thiên điều hoà theo thời gian với cùng chu kỳ của li độ, Ngươc pha với li độ Lực kéo về cực đại: Fmax = k.A ; (A: là biên độ dao động đv: m) 1 1 1 1 1 3.Cơ năng (NL toàn phần ): Đv: J W W W mv2 kx2 kA2 m2 A2 mv2 tỉ lệ với bình phương biên độ dao động đ t 2 2 2 2 2 max với x(m) : li độ , A(m): biên độ, v(m/s) là vận tốc Lưu ý: Một vật d.đ.đ.h với tần số góc  chu kỳ T tần số f thì Động năng và thế năng biến thiên tuần hoàn với tần số góc 2 , tần số 2f, chu kỳ T/2 mối liên hệ như sau: chú ý khác 1/ Khi CLLX dao động mà chiều dài của lò xo thay đổi từ chiều dài cực tiểu lmin đến chiều dài cực đại lmax thì: lmax lmin lmax lmin luôn có: A ; l l l ; lmin = lo + Δl – A ; lmax = lo + Δl + A 2 cb 0 2 2 /Khoảng thời gian ngắn nhất giữa hai lần liên tiếp động năng bằng thế năng là : T/4 (T: chu kỳ) - giữa hai lần liên tiếp để động năng bằng 3 lần thế năng là : + quãng đường ngắn nhất là :A + Khoảng thời gian ngắn nhất là T/6 - Khoảng thời gian 2 lần liên tiếp động năng hoặc thế năng bằng không là : T/2 3/ Con lắc lò xo nằm ngang. Với con lắc lò xo nằm ngang thì lực kéo về và lực đàn hồi là một (vì tại VTCB lò xo không biến dạng) Lực đàn hồi : Fđh = k.x ; Fđhmax = k.A ; Fmin = 0 Chiều dài cực tiểu lmin và chiều dài cực đại lmax: lmin = lo – A ; lmax = lo + A
  3. PHAN THANH THPT CMG - Thời gian lò xo nén và giãn : tnén = tdãn=T/2 4/ Con lắc lò xo treo thẳng đứng: g m g l - Độ biến dạng của lò xo thẳng đứng khi vật ở VTCB: Δl(m): l ; l T 2  2 k g + tại VTCB: Chiều dài lò xo lcb = l0 + l ; Fđh = k. l = mg + Chiều dài cực tiểu (khi vật ở vị trí cao nhất): lmin = l0 + l – A + Chiều dài cực đại (khi vật ở vị trí thấp nhất): lmax = l0 + l + A - Lực đàn hồi là lực đưa vật về vị trí lò xo không biến dạng. * Fđh = k l + x với chiều dương hướng xuống * Fđh = k l – x với chiều dương hướng lên Fmax = k( l + A) và -Nếu l >A=> Fmin = k( l – A); -Nếu l FMin = 0: (lúc vật đi qua vị trí lò xo không biến dạng) T 1 l a.Khi A > l (Với Ox hướng xuống): A> l: tnén =cos ; tdãn=T- tnén A b. Khi A tại cùng một vị trí luôn có 1 1 2 , ->đưa CLĐ đến các vị trí khác nhau 1 2 2 T2 l2 N1 T2 g1 N1 2 2 CLĐ l1 có chu kìT1 CLĐ l1 l2 có chu kìT= T1 T2 2 2 CLĐ l1 có chu kìT1 CLĐ al1 bl2 có chu kìT= aT1 bT2 2/ Các phương trình: - Li độ: s = S0cos(t + ) hoặc α = α 0cos(t + ) với s = αl, S0 = α0l Lưu ý: S0 đóng vai trò như A còn s đóng vai trò như x Vật ở VTCB: s = 0; vMax =  S0; aMin = 0, Fkv=0, Wđmax 2 2 Vật ở biên: x = ±S0; vMin = 0; aMax =  S0, Fkvmax mg 0 m S0 , W tmax 3. Hệ thức độc lập: v v2 v2 v2 v2 * a = -2s = -2αl * S 2 s2 ( )2 -> Tìm chiều dài con lắc:  max * 2 2 2 0  2 g 0  2l 2 gl 4. Lực kéo về (lực hồi phục) 100 s F mg sin ‡A AAAAAA†A mg mg m 2s l 5/ * Vận tốc và lực căng dây Năng lượng con lắc đơn: khi con lắc đơn dao động với 0 bất kỳ - vận tốc: v = ± 2g(cosα - cosα0 ) > Ở VTCB: vmax = ± 2g(1- cosα0 ) - lực căng dây: TC = mg(3cosα – 2cosα0) > Ở VTCB: Tmax = mg(3 – 2cosα0)
  4. PHAN THANH THPT CMG Chú ý: Lực tác dụng lên điểm treo (là lực căng T) 1 2 6/ Động năng: Wđ=mv với v = ± 2g(cosα - cosα ) 2 0 2 2 2 100 mg m S + Thế năng hấp dẫn ở ly độ : W mg(1 cos )‡A AAAAAA†A = t 2 2 2 2 2 2 mv 100 mg m S + Cơ năng: W W W max mg(1 cos )‡A AAAAAA†A 0 = 0 t đ 2 0 2 2 CHỦ ĐỀ 4 : TỔNG HỢP DAO ĐỘNG + Hai dao động điều hoà cùng phương cùng tần số: 1 =x A1cos(t + 1) x2 = A2cos(t + 2) x = x1 + x2 = Acos(t + a) Biên độ dao động tổng hợp: 2 2 2 A = A1 + A2 + 2A1A2 cos ( 2 - 1) >luôn có A1 A2 A A1 A2 b) Pha ban đầu: -cùng pha: = 2k Amax = A1 + A2 A1 sin 1 A2 sin 2 tan ? -ngược pha: = (2k + 1) Amin = A1 A2 A1cos 1 A2cos 2 -vuông pha: (2k 1) A A 2 A 2 2 1 2 CHỦ ĐỀ 5: DAO ĐỘNG TẮT DẦN, DAO ĐỘNG DUY TRÌ, DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC, HIỆN TƯỢN CỘNG HƯỞNG 1/ Dao động tắt dần 2/ Dao động duy trì 3/Dao động cưỡng bức + Là dao động (tắt dần) dưới tác + Là dao động xảy ra dưới tác dụng của x dụng của ngoại lực->không làm thay ngoại lực biến thiên tuần hoàn t O A đổi biên độ(A0) và chu kỳ riêng (T0) F=F0cosΩt (với Ω=2πf) của hệ. T + Cách duy trì: Cung cấp thêm + Là dao động có biên độ(năng lượng) giảm năng lượng cho hệ bằng lượng dần theo thời gian năng lượng tiêu hao sau mỗi chu kỳ. + Nguyên nhân: Do môi trường có độ nhớt (có + Đặc điểm: + Đặc điểm: ma sát, lực cản) làm tiêu hao năng lượng của hệ. - Có tính điều hoà - Có tính điều hoà + f lớn, mt càng nhớt, Fcản-> tắt dần càng nhanh - Có tần số bằng tần số riêng của - Có tần số bằng tần số của ngoại lực * Độ giảm biên độ sau mỗi chu kì: hệ. (lực cưỡng bức): fcb= f 4F 4mg 4g - Có biên độ (A) phụ thuộc ms > biên độ của ngoại lực F , lực cản mt A 2 0 k k  + Ứng dụng: con lắc đơn đo gia > Độ chênh lệch giữa tần số lực * Quảng đường vật đi được đến lúc dừng lại tốc trọng trường cưỡng bức và tần số riêng:f f0 tại VTCB:(vật dừng toàn bộ cơ năng chuyển l 4 2l thành công ma sát * T = 2 => g 2 ( f f 0 nhỏ-> A càng lớn, lực cản mt 2 2 2 2 g T 1 2 kA kA  A nhỏ kA Fms.s=>s = g l T 2 2F 2mg 2g * 2 ms g l T * Số dao động thực hiện được: A kA kA A2 * g g g N A 4F 4mg 4g + Ứng dụng: chế tạo nhạc cụ: đàn, masát Chế tạo khung xe, bệ máy có tần số *Vận tốc cực đại của vật đạt được khi thả nhẹ cho vật dao khác xa tần số máy gắn vào(tránh cộng kA2 m2g2 hưởng-> làm hỏng dụng cụ)ỏ-> A càng động từ vị trí biên ban đầu maxv = 2gA lớn) m k + Ứng dụng: Các thiết bị đóng cửa tự động hay giảm xóc ô tô, xe máy,
  5. PHAN THANH THPT CMG CHƯƠNG 2: SÓNG CƠ HỌC CHỦ ĐỀ 1 : ĐẠI CƯƠNG VỀ SÓNG CƠ HỌC 1. Sóng cơ và sự truyền sóng cơ. * Sóng cơ: Sóng cơ là dao động cơ lan truyền trong môi trường vật chất. + Sóng ngang: là sóng trong đó các phần tử của môi trường dao động theo phương vuông góc với phương truyền sóng. -sóng ngang truyền được trong chất rắn và trên bề mặt chất lỏng + Sóng dọc là sóng trong đó các phần tử của môi trường dao động theo phương trùng phương truyền sóng. Sóng dọc truyền được trong khí, chất lỏng và chất rắn Sóng cơ không truyền được trong chân không. + Bước sóng : là khoảng cách giữa hai điểm gần nhau nhất trên phương truyền sóng dao động cùng pha.hay v Bước sóng cũng là quãng đường sóng lan truyền trong một chu kỳ:  = vT = . f  Khoảng cách giữa 2 gợn lồi(đỉnh hay hõm) liên tiếp là :  => t =T  Khoảng cách giữa n gợn lồi(đỉnh hay hõm) liên tiếp là : (n-1) => t =(n-1)T  Khoảng cách giữa 1 Đỉnh và 1 Hõm kề nhau là : /2 => t =T/2 * Tốc độ truyền sóng phụ thuộc vào môi trường truyền sóng vrắn > vlỏng> vkhí * Tần số sóng f : không thay đổi khi truyền vào môi trường khác nhau x x * Phương trình sóng - tại nguồn O là uO = Acos(t + ) O M 2 x ->phương trình sóng tại M cách O đoạn x trên phương truyền sóng là:M u= Acos (t + - )  2 d Độ lệch pha của hai dao động giữa hai điểm cách nhau một khoảng d trên phương truyền sóng: = .  - Những điểm cách nhau x = k. trên phương truyền sóng thì dao động cùng pha - Những điểm cách nhau x = ( 2k+1)./2 trên phương truyền sóng thì dao động ngược pha - Những điểm cách nhau x = ( 2k+1)./4 trên phương truyền sóng thì dao động vuông pha chủ đề 2: GIAO THOA SÓNG 1/ - Giao thoa sóng là: hiện tượng 2 sóng gặp nhau tạo nên những gợn sóng ổn định(gọi là vân giao thoa) 2/ -Điều kiện giao thoa sóng: 2 sóng phải xuất phát từ 2 nguồn kết hợp(cùng phương, cùng tần số, hiệu số pha không đổi theo thời gian) - hai nguồn sóng kết hợp 1S, S2 cách nhau một khoảng lu: 1 u2 =Acost Xét điểm M cách hai nguồn lần lượt d1, d2 Phương trình giao thoa sóng tại M: uM = u1M + u2M (d2 d1) (d1 d2 ) uM 2Acos cos t   (d d ) Biên độ dao động tại M: A 2A cos 2 1 M  - Biên độ đạt giá trị cực đại (AM 2A )=> d2 d1 k (với k = ±1; ±2; . 1  - Biên độ đạt giá trị cực tiểu (A 0 )=> d d (k ) (2k 1) (với k = ±1; ±2; ±3 ) M 2 1 2 2 Chú ý: 1/ các điểm nằm trên đường trung trực của đoạn A,B sẽ dao động với biên độ cực đại và bằng: AM 2A 2/ Trên đoạn S1S2 > khoảng cách giữa 2 cực đại (hay 2 cực tiểu) liên tiếp là:  2 > khoảng cách giữa 1 cực đại và 1 cực tiểu kề nhau là:  4 l l 3/-trên đoạn [S1, S2 ]: *Số cực đại(cả 2 nguồn): 2 1 * Số cực tiểu: 2 0,5   CHỦ ĐỀ 3: SÓNG DỪNG
  6. PHAN THANH THPT CMG 1) Sự phản xạ của sóng. - Khi sóng gặp vật cản sóng sẽ phản xạ trở lại: +) Nếu vật cản cố định sóng phản xạ luôn: ngược pha với sóng tới ở điểm phản xạ +) Nếu vật cản tự do, sóng phản xạ luôn luôn cùng pha với sóng tới ở điểm phản xạ 2) Sóng dừng - Khái niệm: là sóng truyền trên một sợi dây trong trường hợp xuất hiện các nút và các bụng cố định Đặc điểm: - vị trí các bụng và các nút xen kẽ và cách đều nhau +) Khoảng cách giữa 2 nút hoặc 2 bụng liên tiếp thì bằng : λ/2, +) Khoảng cách giữa một bụng và một nút liên tiếp thì bằng : λ/4. - Vị trí Nút cách đầu cố định một khoảng: kλ/2  - Vị trí Bụng cách đầu cố định một khoảng: (2k 1) 4 3. Điều kiện để có sóng dừng trên sợi dây dài l: a) Khi vật cản cố định(hai đầu dây PQ cố định) b) Khi vật cản tự do (dây có đầu P cố định, dầu Q dao động) P ,Q ®Òu là nút sóng. P là nút sóng, Q là bông sóng.  1   P Q = l k P Q = l ( k ) (2 k 1) 2 2 2 4 S è bã = sè bông sãng = k S è bã nguyªn k S è nót sãng = k 1 S è nót sãng sè bông sãng k 1 CHỦ ĐỀ : SÓNG ÂM 1. Sóng âm: là những sóng cơ truyền trong các môi trường rắn, lỏng và khí -> trong chất lỏng và khí, sóng âm là sóng dọc; trong chất rắn, sóng âm là sóng dọc và sóng ngang + Nguồn âm: là các vật dao động phát ra âm. 2. Phân loại: (Dựa vào tần số và cảm thụ tai người): tần số(f) 20000Hz loại Sóng hạ âm âm nghe được siêu âm tai người không nghe được tai người nghe được tai người không nghe được voi, chim bồ câu, có thể nghe chó, dơi, cá heo, có thể nghe 3/Sự truyền âm: + Âm chỉ truyền qua được các môi trường vật chất có tính đàn hồi(rắn, lỏng, khí), không truyền được trong chân không. + Trong một môi trường nhất định: vâm không đổi, vrắn > vlỏng > vkhí + tốc độ truyền âm phụ thuộc vào tính đàn hồi, mật độ và nhiệt độ của môi trường 4. Họa âm Một âm khi phát ra được tổng hợp từ một âm cơ bản(f0) và các họa âm (nf0) Tần số f0 2f0 3f0 4f0 nf0 Họa âm Âm cơ bản bậc 2 bậc 3 bậc 4 bậc n 5. Nhạc âm và tạp âm - Nhạc âm: là âm có tần số xác định và đồ thị dao động là đường cong hình sin - Tạp âm: là những âm có tần số không xác định và đồ thị dao động là những đường cong phức tạp 6. Các đặc trưng của sóng âm - Ba đặc trưng vật lý của âm: Là tần số f; mức cường độ âm L, đồ thị dao động P a Cường độ âm:I = đ o bằng năng lượng(E) mà sóng âm tải qua một đơn vị diện tích tại điểm đó, vuông góc với phương truyền sóng trong 1 đơn vị thời gian S Với E (J), P (W) là năng lượng, công suất phát âm của nguồn b Mức cường độ âm I I L -12 2 L(B) lg Hoặc L(dB) 10.lg => I= I0.10 Với âm chuẩn : I0 = 10 W/m ở f = 1000Hz I0 I0 -12 2 n Cường độ âm I I0 = 10 W/m 10I0 100I0 1000I0 10 I0 Mức cường độ âm L(B) 0 1 2 3 n
  7. PHAN THANH THPT CMG I A OB n LA LB lg 2lg ->Khi I tăng 10 lần ->thì L tăng n(B) I B OA c. Đồ thị dao động: là tổng hợp đồ thị dao động của tất cả các họa âm 4 - Ba đặc trưng sinh lý của âm: *độ cao( gắn liền với tần số âm: f lớn->âm cao, f nhỏ-> âm trầm) * độ to(gắn liền với mức cường độ âm: L lớn->âm to, L nhỏ-> âm thấp * Âm sắc(gắn liền với đồ thị dao động-> giúp nhận biết âm do nguồn nào phát ra CHƯƠNG 3: DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU ĐIỆN ÁP XOAY CHIỀU • Từ thông qua khung dây(N vòng, mỗi vòng có diện tích S): Φ(Wb) = NBScos(ωt + φ); với Φo=NBS • Suất điện động: e = –Φ’= NBSω.sin(ωt + φ) với Eo =NBSω= Φoω ->điện áp xoay chiều tạo ra dòng điện xoay chiều=> nguyen tắc tạo ra dòng điện xoay chiều dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ CHỦ ĐỀ 1: ĐẠI CƯƠNG DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU 1) Định nghĩa: Dòng điện xoay chiều là dòng điện có cường độ biến thiên tuần hoàn với thời gian theo quy luật hàm cosin hay sin 2) Biểu thức: i = I0cos(ωt + φi) trong đó: *i(A): cường độ dòng điện xoay chiều tức thời; *I0 (A)> 0: giá trị cực đại của dòng điện xoay chiều *(ωt + φi): pha của i tại thời điểm t.; *φi : Pha ban đầu của i. 2 1  2 *ω (rad/s)> 0 là tần số góc. với T ; f ;  2 f  f 2 T Chú ý: * trong 1 chu kì dòng điện đổi chiều 2 lần (khi i=0)=>Mỗi giây đổi chiều 2f lần * Nếu pha ban đầu = hoặc =π thì chỉ giây đầu tiên đổi chiều (2f-1 )lần i 2 i 2 Giá tri cuc dai I U E giá trị hiệu dụng = => I = 0 ; U = 0 ; E = 0 , nhiệt lượng tỏa ra trên vật dẫn Q=I2Rt 2 2 2 2 CHỦ ĐỀ 2. ĐOẠN MẠCH CHỈ CHỨA MỘT PHẦN TỬ Dòng điện xoay chiều trong đoạn mạch chỉ chứa R hoặc L hoặc C. * Các công thức: 1/ Biểu thức dòng điện: i=0 cos(I t + i); Điện áp: u = U 0cos(t + u); Độ lệch pha giữa u và i: = u - i. Nếu φ > 0 -> u nhanh pha hơn i một lượng φ; Nếu φ u trễ pha so với i một lượ ng Nếu φ =0u (φ= φi) -> u cùng pha với i I 0 U 0 E 0 2/ Giá trị hiệu dụng : I = ; U = ; E = 2 2 2 3/ Đoạn mạch xoay chiều chỉ có 1 phần tử chỉ có điện trở thuần R chỉ có cuộn thuần cảm L chỉ có tụ điện C Đoạn mạch u nhanh pha hơn i là , ( = u chậm pha hơn i là , uR cùng pha với i: u= i L 2 C 2 u– i =π/2) ( = u– i = - π/2) Giản đồ vectơ U L U R I I I U C
  8. PHAN THANH THPT CMG 1 1 Dung kháng: Z Tổng trở R Cảm kháng: ZL =  L=2πfL C C 2 fC Định luật Ôm U U 0 u U U 0 U U 0 I ;I0 ; i I ; I0 I ; I0 R R R ZL Z L ZC ZC CHỦ ĐỀ 3: ĐOẠN MẠCH R,L,C NỐI TIẾP, CÔNG SUẤT ĐIỆN 2 2 A R L C 1/ Tổng trở: Z R (ZL ZC ) ZL=L=2πfL , ZC=1/C = 1/2πfC B 2/ Điện áp 2 đầu đoạn mạch: 2 2 2 2 U U R (U L UC ) U0 U0R (U0L U0C ) U U U U U U U U 3/ Định luật Ôm I R L C I 0 0R 0L 0C Z R Z Z 0 Z R Z Z L C ; L C 4/ Độ lệch pha giữa điện áp và dòng điện U U U U U Z Z tan LC L C 0L 0C L C với 2 2 UR UR U0R R 1 + Nếu Z > Z hay  (mạch có tính cảm kháng) > 0: u sớm pha so với i một góc .(Hình 1) L C LC 1 + Nếu Z hiện tượng cộng hưởng điện L C LC 5/ Cộng hưởng điện : cường độ hiệu dụng I trong mạch đạt dến giá trị cực đại khi ZL =ZC 1 2 - Điều kiện để có cộng hưởng điện: ZL =ZC =>  LC = 1 hay ω = hay f 2 LC - Khi cộng hưởng ta có: U +tan = 0 = 0 : u cùng pha với i. + Z = Zmin = R ; I ; UL=UC ; U= UR, cosφ=1, P=UI max R Chú ý: - Khi đang xảy ra cộng hưởng thì Zmin, Imax. Nếu ta tăng hay giảm f thì Z tăng, đồng thời I sẽ giảm. - Tìm L, C, f,  để I, P, cosφ , UR, UL, UC đạt giá trị cực đại còn ULCMin => cộng hưởng ZL=ZC CÔNG SUẤT CỦA DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU + Công suất tức thời: p = ui U 2 2 R + Công suất trung bình trong một chu kì: bằng công suất tỏa nhiệt trên R: P=UIcos =I R=URI= R R U U P + Hệ số công suất: cos R 0R Z U U0 UI +Điện năng tiêu thụ của đoạn mạch trong thòi gian t: W=Pt với P(W), t(s) BÀI TOÁN 1: ĐOẠN MẠCH R,L,C CÓ R THAY ĐỔI 1/ Tìm R để Imax, ULmax, ICmax, =>R=0; R thay đổi để URmax => R=∞. P(W) U 2 U 2 PMax 2/ Tìm R để PMax, tìm PMax : R ZL ZC ; PMax 2 ZL zC 2R - Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của công suất vào R. R(Ω)) O R ZL ZC
  9. PHAN THANH THPT CMG U 2 *Hệ quả: Z = R 2 ; I = ; U=UR 2 ; cos = => = π/4 R 2 2 >Trường hợp cuộn dây có điện trở r U 2 U 2 Khi PMax R r ZL ZC PMax 2 ZL ZC 2(R r) U 2 Khi P R r 2 (Z Z )2 P Rmax L C RMax 2(R r ) 3/ Khi R=R1 hoặc R=R2 thì mạch có cùng công suất P. 2 2 U 2 U P - Ta có R R (Z Z ) ;R R , Và khi R R1R2 thì Max 1 2 L C 1 2 tan 1.tan 2 1 1 2 2 RR P 2 1 2 U 2 >Trường hợp cuộn dây có điện trở r (R r)(R r) (Z Z )2 ; R R 2r 1 2 L C 1 2 P BÀI TOÁN 2: ĐOẠN MẠCH R,L,C CÓ L THAY ĐỔI PHƯƠNG PHÁP 1: Tìm L để I,P,UR,UC,URC, cosφ đạt giá trị cực đại ->Điều kiện: cộng hưởng ZL = Z C ULmax 2 2 R ZC U 2 2 2: Tìm L để ULmax - > ZL ULmax R ZC ZC R  Hệ quả: - Khi ULmax thì U vuông góc với URC. U 1 1 1 2 2 2 2 2 2 ULmax U URC U UR UC ULmax .UR U.URC 2 2 2 UR U URC  3: Khi L = L1 hoặc L = L2 thì I,P,UR,UC,URC không đổi Z Z O UR Điều kiện: Z L1 L2 I C 2  4: Khi L = L1 hoặc L = L2 thì I,P không đổi Tìm L để Imax hoặc Pmax URC Z Z L L Điều kiện: Z L1 L2 L 1 2 L 2 2 5: Khi L = L1 hoặc L = L2 thì UL không đổi. Tìm L để ULmax 2.ZL1.ZL2 2.L1.L2 Điều kiện: ZL -> L ZL1 ZL2 L1 L2 6: Tìm L để URLmax Z 4R2 Z 2 2UR C C U RLMax Khi ZL thì 2 2 Lưu ý: R và L mắc liên tiếp nhau 2 4R ZC ZC BÀI TOÁN 3: ĐOẠN MẠCH R,L,C CÓ C THAY ĐỔI PHƯƠNG PHÁP  1: Tìm C để I,P,UR,UL,URL, cosφ đạt giá trị cực đại  U RL U L A U 2  ->Điều kiện: cộng hưởng ZL = ZC: PMax =  R U C U R 2: Tìm C để Ucmax - > O 2 2 2 2  R ZL U R Z U Z L B C thì UCMax ZL R Hệ quả: - Khi UCmax thì U vuông góc với URL.
  10. PHAN THANH THPT CMG 2 2 2 2 2 2 2 2 UCMax U U RL U U R U L ; UCMax U LUCMax U 0 3: Khi C = C1 hoặc C = C2 thì I,P không đổi Z Z Điều kiện: Z C1 C2 L 2 ZC1 ZC2 2C1C2 4: Khi C = C1 hoặc C = C2 thì I,P không đổi Tìm C để Imax hoặc Pmax Điều kiện: ZC C 2 C1 C2 5: Khi C = C1 hoặc C = C2 thì thì UC không đổi. Tìm C để UCmax 1 1 1 C C Điều kiện: 2( ) -> C 1 2 ZC ZC1 ZC2 2 6: Tìm C để URCmax Z 4R2 Z 2 2UR Khi Z L L thì U C 2 RCMax 2 2 4R ZL ZL BÀI TOÁN 4 - ĐOẠN MẠCH R,L,C CÓ  , f THAY ĐỔI Phương pháp 1/Tìm , f: IMax ; URmax; PMax còn ULCMin ( Tìm f để PMax, tìm PMax ) 1 ĐK: cộng hưởng ZL=ZC =>0 LC P(W) 1 1 2U.L PMax U LMax 2/ Tìm  để ULmax : ĐK L thì 2 2 C L R2 R 4LC R C C 2 1 L R2 2U.L UCMax 3/ Tìm  để UCmax : ĐK C thì 2 2 O L C 2 R 4LC R C f(Hz) 1 Lưu ý:  2   0 L C LC 4/ Với  1 hoặc  2 thì I hoặc P hoặc UR có cùng một giá trị thì IMax hoặc PMax hoặc URMax khi  12 tần số f f1 f2 2 2 2 5/ Khi  1 và  2 thì UC không đổi, tìm C để UC max : 2 1 2 . 2 1 1 6/Khi  1 và  2 thì U L không đổi, tìm L để U Lmax : 2 2 2 . L 1 2 CHỦ ĐỀ 4: MÁY BIẾN ÁP – TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG 1. MÁY BIẾN ÁP: là thiết bị biến đổi điện áp xoay chiều, mà không làm thay đổi tần số *Họat động: dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ *cấu tạo: 2 bộ phận chính: lõi sắt và 2 cuộn dây( sơ cấ1(np Dối với nguồn phát )có : N1 vòng và thứ cấp D2 đầu ra: có N2 vòng)  + Suất điện động trong cuộn sơ cấp: e N . , coi như nguồn thu: e1 = u1 – i1.r1 1 1 t  + Suất điện động trong cuộn thứ cấp: e N . ; được coi như nguồn phát: e2 = u2 + i2.r2 2 2 t e1 u1 i1.r1 N1 e2 E2 U2 I1 N2 Khi r1 r2 0 thì ta có: k e2 u2 i2.r2 N2 e1 E1 U1 I2 N1 - Nếu k > 1 U2 > U1 máy tăng áp - Nếu k < 1 U2 < U1 máy hạ áp
  11. PHAN THANH THPT CMG 2.Truyền tải điện năng + Giả sử cos 1 , công suất phát(ko đổi) từ nhà máy điện: Pphát =Uphát.I 2 Pphát P P 2 phát hp Pt/thu + Công suất hao phí trên đường dây tải(có điện trở r) là: Php = I .r = 2 .r .+ Hiệu suất tải điện: H U phát Pphát Pphát + Độ giảm thế(độ sụt thế) trên đường dây AB là: ∆U = Ir=Uphát – Ut/thụ 2 + Biện pháp giảm hao phí trên đường dây tải: tăng Uphát(hiệu quả) - Tăng điện áp Uphát lên n lần thì Php giảm n lần.) CHỦ ĐỀ 5: MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU *Máy phát điện xoay chiều: là thiết bị biến đổi điênáp xoay chiều, mà không làm thay đổi tần số Máy phát điện xoay chiều một pha Máy phát điện xoay chiều 3 pha Tạo ra các suất điện động cùng pha nhau Tạo ra 3 suất điện động hình sincùng tần số, cùng biên độ, lệch pha nhau 2π/3 1. Cấu tạo: N S - Phần cảm: -Tạo ra từ thông biến thiên -Tạo ra từ thông biến thiên (quay ->Roto) - một vành tròn có trục quay, gắn p(đôi - 1 nam châm NS có thể quay quanh trục với tốc độ  cực) nam châm), mắc xen kẽ nối tiếp - Phần ứng: - quay với tốc độ n (vòng/s) -gồm 3 cuộn dây giống nhau, gắn riêng lẻ trên một (đứng yên-> stato) - gồm các cuộn dây giống nhau, mắc nối đường tròn tại 3 vị trí lệch nhau 2π/3 tiếp 2.Nguyên tắc hoạt - Roto quay -Khi nam châm SN quay động: >từ thông qua mỗi cuộn dây biến thiên >từ thông qua 3 cuộn dây biến thiên Dựa trên hiện tượng > trong mỗi cuộn dây xuất hiện các >trong 3 cuộn dây xuất hiện 3 suất điện động xoay cảm ứng điện từ suất điện động cùng pha, với tần số chiều, cùng tần số, cùng biên độ, lệch pha nhau 2π/3 f=np. n(vòng/s) , p( số đôi cực Nchâm) 2. Dòng ba pha hệ 3 dòng điện xoay chiều hình sin, cùng tần số lệch pha nhau 2π/3 do máy phát điện xc 3 pha tạo ra CHỦ ĐỀ 6: ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA I. Nguyên tắc hoạt động của động cơ không đồng bộ khung dây dẫn đặt trong từ trường quay > sẽ quay theo từ trường với tốc độ góc nhỏ hơn - động cơ hoạt động dựa trên nguyên tắc này gọi là động cơ không đồng bộ II. Động cơ không đồng bộ ba pha 1. Cấu tạo - . Rôto: khung dây dẫn( roto lồng sóc), có thể quay dưới tác dụng của từ trường - . Stato: >bộ phận tạo ra từ trường quay >gồm 3 cuộn dây giống nhau, đặt tại 3 vị trí trên 1 vòng tròn lệch nhau 2π/3 2. Nguyên tắc hoạt động - Dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ - khi cho dòng 3 pha vào 3 cuộn dây > tạo ta từ trường quay > rô to lồng sóc đặt trong từ trường quay, sẽ quay theo từ trường với tốc độ nhỏ hơn - chuyển động quay của roto sẽ làm quay các máy khác Chương 4. DAO ĐỘNG VÀ SÓNG ĐIỆN TỪ I MẠCH DAO ĐỘNG LC. DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ 1. Mạch dao động (hoạt động dựa trên hiện tượng tự cảm) a. Định nghĩa: Là một mạch điện gồm một cuộn cảm L mắc nối tiếp với một tụ điện C thành một mạch điện kín.
  12. PHAN THANH THPT CMG - Nếu Rmạch=0: mạch LC lí tưởng b. Chu kì và tần số riêng của mạch dao động LC. 1 1 Tần số góc riêng: 휔 = ; Chu kì riêng: = 2 퐿 ; Tần số riêng: = ; 퐿 2 퐿 2. Các phương trình dao động điện từ của mạch dao động LC 푞 푞0 + Điện tích: q = q0cos(ωt + φ); q0 là điện tích cực đại trên tụ. + Hiệu điện thế (điện áp): u = = cos(ωt + φ) = U0cos(ωt + φ) + Dòng điện: i = q’ = -ωq0sin(ωt + φ) = I0cos(ωt + φ + 2). i2 i2 q + Hệ thức độc lập với thời gian: Q2 q2 ; U 2 u2 ; I q 0 ; q CU 0  2 0 C 2 2 0 0 LC 0 0 3. Dao động điện từ a. Dao động điện từ: Biến thiên của điện trường và từ trường ở trong mạch dao động được gọi là dao động điện từ. b. Năng lượng của mạch dao động LC + Năng lượng điện trường tập trung ở tụ điện; Năng lượng từ trường tập trung ở cuộn cảm; Tổng của chúng gọi là năng lượng điện từ của mạch dao động 1 1 1 -NL điện trường: 1 2 -NL từ trường: 2 =>NLđiện từ: =2 2 = hằng số W Cu Wt Li W=Wđ Wt CU0 LI0 đ 2 2 2 2 + Mạch dao động có tần số góc , -> thì đW và Wt biến thiên với tần số góc  2, tần số 2f và chu kỳ T/2 2) Ghép tụ điện hoặc cuộn dây: 1 1 1 2 2 2 1 1 1 C1ntC2(hoặc L1// L2): 2 2 2 C1//C2(hoặc L1 nt L2): 2 2 2 , f f1 f2 T T1 T2 ; 2 2 2 , T T1 T2 f f1 f2 II. ĐIỆN TỪ TRƯỜNG SÓNG ĐIỆN TỪ 1. Điện từ trường + Khi một từ trường biến thiên theo thời gian, nó sinh ra một điện trường xoáy . (Các đường sức điện khép kín). + Khi một điện trường biến thiên theo thời gian, nó sinh ra một từ trường + Điện trường biến thiên và từ trường biến thiên là hai mặt thể hiện khác nhau của một loại trường duy nhất gọi là điện từ trường. 2. Sóng điện từ: là quá trình lan truyền điện từ trường trong không gian Đặc điểm và tính chất của sóng điện từ + Sóng điện từ truyền được cả trong chân không (khác biệt với sóng cơ): trong chân không c = 3.108m /s. * Trong chân không, có bước sóng: λ = cT = c.2π = 퐿 *khi truyền qua các môi trường: f không đổi ;v, thay đổi: vkk >vL > vR ;  kk >  L >  R + Sóng điện từ là sóng ngang. Trong quá trình truyền sóng ( ⊥ ) ⊥ 푣. + Cả 푬 풗à đều biến thiên tuần hoàn theo không gian và thời gian và luôn cùng pha nhau. + Sóng điện từ mang năng lượng(λ càng bé -> năng lượng càng lớn) + Tuân theo các quy luật: truyền thẳng, phản xạ, khúc xạ, giao thoa, nhiễu xạ. III. TRUYỀN THÔNG BẰNG SÓNG ĐIỆN TỪ 1. Nguyên tắc truyền thông bằng sóng điện từ : dựa trên hiện tượng cộng hưởng điện - Dùng sóng điện từ cao tần(cớ 106Hz: sóng mang) - Biến điệu sóng mang: trộn sóng âm tần với sóng mang: micro (biến dd âm thành dd điện có cùng tần số(sóng âm tần) dùng mạch biến điệu trộn sóng âm tần với sóng mang -Nơi thu phải tách sóng âm tần ra khỏi sóng mang: mạch tách sóng ->tách sóng âm tần ra khỏi sóng mang đưa ra loa loa (biến dd điện thành dd âm cùng tần số) - khuyếch đại tín hiệu thu được * Sơ đồ khối của máy phát sóng vô tuyến đơn giản Micro Biến điệu Khuếch đại cao tần Ăng ten phát Máy phát cao tần * Sơ đồ khối của máy thu sóng vô tuyến đơn giản Ăng ten thu Khuếch đại cao tần Tách sóng Khuếch đại âm tần Loa chú ý: Máy phát thanh: ko có bộ phận tách sóng; máy thu thanh: ko có bộ phận biến điệu 2. Sự truyền sóng vô tuyến quanh Trái Đất Loại sóng Bước sóng λ Tính chất - ứng dụng
  13. PHAN THANH THPT CMG Sóng cực 10-2m - 10m( cm - chục m) Năng lượng rất lớn, ko bị tầng điện li hấp Thông tin vũ trụ, vô tuyến ngắn thụ ->xuyên qua tầng điện li truyền hình Sóng ngắn 10m - 102m(chục m - trăm m) Bị tầng điện li và mặt đất phản xạ mạnh Thông tin trên mặt đất Sóng trung 102m - 103m (trăm m - km -Ban ngày bị tầng điện li hấp thụ Thông tin liên lạc vào ban đêm: -ban đêm phản xạ tốt ở tầng điện li và mặt đài phát thanh địa phương đất Sóng dài 103m - 105(km - vài trăm km) Năng lượng nhỏ, ít bị nước hấp thụ Thông tin liên lạc dưới nước + Sóng dài, sóng trung và sóng ngắn hay được dùng trong truyền thanh, truyền hình trên mặt đất. PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP - Sóng điện từ mạch dao động LC phát hoặc thu được có tần số đúng bằng tần số riêng của mạch, c 8 ->trong chân không: f=f0 => λ= =2πc. LC với c = 3.10 m/s ->Trong môi trường vật chất có chiết suất n thìn λ= với n = f - Nếu điều chỉnh mạch sao cho C và L biến thiên từ C min, Lmin đến Cmax, Lmax thì bước sóng biến thiên trong dải từ λ = 2πc. L C λ = 2πc. L C min min min max max max - Đối với bài toán các tụ C1, C2 mắc song song hoặc nối tiếp thì ta có thể giải theo quy tắc sau: Khi đó 1 1 1 1 1 1 2 2 2 L; C1ntC2 : 2 2 2 ; L; C1ssC2 :C C1 C2 ss 1 2 C C1 C2 nt 1 2 CHƯƠNG 5: SÓNG ÁNH SÁNG CHỦ ĐỀ 1: TÁN SẮC ÁNH SÁNG Sự tán sắc ánh sáng * Đ/n: Sự phân tách một chùm sáng phức tạp thành các chùm sáng đơn sắc khi đi qua mặt phân cách của hai môi trường trong suốt. * Nguyên nhân: Chiết suất của môi trường trong suốt phụ thuộc vào màu sắc (bước sóng) ánh sáng. Đối với ánh sáng màu đỏ là nmin, màu tím là nmax - Ánh sáng đơn sắc là ánh sáng không bị tán sắc: có tần số xác định, chỉ có một màu - Ánh sáng trắng là tập hợp của vô số ánh sáng đơn sắc có màu biến thiên liên tục từ đỏ đến tím: đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm, tím: (bước sóng: từ 0,38  m - 0,76  m) PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP: c 8 1/ Chiết suất môi trường: n , c 3.10 m/s ; Chú ý: 1) nđ >vt ;   v d t c v l 2/ Bước sóng trong chân không: l = , trong môi trường chiết suất n: l ' = = f f n Khi truyền từ môi trường này-> sang môi trường khác: f không đổi; cònv , thay đổi vkk >vL > vR ;  kk >  L >  R 3/ Công thức của lăng kính: A - Tại I: sini = n.sinr. - Tại J: sini’ = n.sinr’. - Góc chiết quang của lăng kính: A = r + r’. I J - Góc lệch của tia sáng qua lăng kính: D = i + i’ – A. * Trường hợp nếu các góc là nhỏ ta có các công thức gần đúng: S K n i = n.r ; i’ = n.r’ ; A = r + r’; D = (n – 1).A - Góc lệch giữa tia đỏ và tia tím sau khi ló ra khỏi lăng kính: D Dt Dd (nt nd )A - Độ rộng quang phổ quan sát trên màn(màn cách đỉnh LK đoạn L: DT L tanDt tanDd L Dt Dd L nt nd A - Độ rộng của chùm màu sắc chiếu lên đáy bể là DT h. tan rd tan rt CHỦ ĐỀ 2: . SỰ GIAO THOA ÁNH SÁNG 1. Hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng: Hiện tượng truyền sai lệch so với sự truyền thẳng khi ánh sáng gặp vật cản gọi là hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng.
  14. PHAN THANH THPT CMG 2. Hiện tượng giao thoa ánh sáng: Đ/n: Là sự tổng hợp của hai hay nhiều sóng ánh sáng kết hợp trong không gian trong đó xuất hiện những vạch sáng và những vạch tối xen kẽ nhau. * giao thoa ánh sánhg chứng tỏ rằng ánh sáng có tính chất sóng. ax 3. Vị trí các vân: Hiệu đường đi của ánh sáng: Dd = d - d = 2 1 D D - Vị trí vân sáng trên màn: d2 – d1 = k => x k ki ; k 0, 1, 2, S a k = 0: Vân sáng trung tâm k = ±1: Vân sáng bậc 1 k = ± 2: Vân sáng bậc 2 D - Vị trí vân tối trên màn: d2 – d1 = (k+0,5) => x k 0,5 (k 0,5); k 0, 1, 2, t a k = 0, k = -1: Vân tối thứ nhất k = 1, k = -2: Vân tối thứ hai k = 2, k = -3: Vân tối thứ ba D - Khoảng vân (i): Là khoảng cách giữa hai vân sáng hoặc hai vân tối liên tiếp: i a PHƯƠNG PHÁP GIẢI MỘT SỐ BÀI TẬP 1/khoảng cách giữa n vân sáng( hoặc vân tối): (n-1)i => khoảng cách giữa vân sáng và vân tối kề nhau: 0,5i l l D i 2) Nếu thí nghiệm được tiến hành trong môi trường trong suốt có chiết suất n thì bước sóng và khoảng lvân= : Þ i = n = n n n a n 3) Khoảng cách giữa 2 vân xm và xn: + m, n cùng 1 phía với vân trung tâm x xm xn + m, n cùng khác phía với vân trung tâm x xm xn x 4) Xác định M là vân sáng hay vân tối: lập M n i + n nguyên -> M là vân sáng bậc n, + n là số nửa nguyên-> M là vân tối thứ n+0,5 (d t)D 5) - độ rộng vùng quang phổ bậc k: Δxk = xdo(k) - xtim(k) = k(iđ - it) = k a - độ rộng vùng phủ nhau của quang phổ bậc m và bậc n: Δx = xdo-n thấp - xtim-m cao nếu m>n 6)* Xác định số vân sáng, vân tối trong vùng giao thoa (trường giao thoa) có bề rộng L (đối xứng qua vân trung tâm) L Cách 1: lập n phần lẻ (n: nguyên) 2i + Số vân sáng (là số lẻ): Ns=2n+1 + Số vân tối (là số chẵn): nếu phần lẻ Nt = 2n; nếu phần lẻ 0,5 => Nt = 2n+2 L L Cách 2: +số vân sáng(số giá trị của k) : ki => số giá trị k(nguyên) là số vân sáng 2 2 L L + Số vân tối(số giá trị của k) : (k+0,5)i =>số giá trị k(nguyên) là số vân tối 2 2 7)* Xác định số vân sáng, vân tối giữa hai điểm M, N có toạ độ x1, x2 (giả sử x1 Số giá trị k Z là số vân sáng (vân tối) cần tìm Lưu ý: M và N cùng phía với vân trung tâm thì x1 và x2 cùng dấu. ; M và N khác phía với vân trung tâm thì x1 và x2 khác dấu. 8) Tìm các bức xạ của ánh sáng trắng cho vân sáng , vân tối tại M có tọa độ x0: D ax0 * Vị trí vân sáng x0 = k  , xét điều kiện:  tím   đỏ=> số giá trị k(nguyên) là số bức xạ cần tìm a kD D ax0 * Vị trí vân tối x0 = (k 0,5)  , xét điều kiện:  tím   đỏ=> số giá trị k(nguyên) là số bức xạ cần tìm a (k 0,5)D 9) * Sự trùng nhau của các bức xạ  1,  2 ,  3 (khoảng vân tương ứng là i1, i2, , i3,, ) + Trùng nhau của vân sáng: xs = k1i1 = k2i2 = k3i3 = => k1 1 = k2 2 = k3 3 = + Trùng nhau của vân tối: xt = (k1 +0,5)i1 = (k2 +0,5)i2 = =>(k1 +0,5)  1 = (k2 +0,5)  2 = 10) Tìm khoảng vân trùng nhau: itrùng khoảng cách nhỏ nhất giữa hai vân cùng màu với vân trung tâm itrùng = BCNN(i1, i2, i3 ) i  a Nếu chỉ có 2 bức xạ lấy 1 1 ( phân số tối giản) => itrùng =bi1= a i2 i2 2 b 11) số vân trùng nhau, số vân quan sát được trên trường giao thoa L, hay trên đoạn MN i1 1 a itrùng = BCNN(i1, i2,) hoặc lấy ( phân số tối giản) => itrùng = bi1= a i2 i2 2 b
  15. PHAN THANH THPT CMG L L - Vị trí vân sáng trùng nhau : kitrùng hay x1 ≤ ki= ≤ x2 => số giá trị k(nguyên) là số vân sáng trùng nhau (Ntrùng) 2 2 => số vân sáng quan sát được là : N = N1 + N2 - Ntrùng (trong đó N1+ N2 tổng số vân sáng của 2 bức xạ) L L - vị trí vân tối trùng nhau: (k+0,5) itrùng hay x1 ≤ (k+0,5) itrùng ≤ x2 => số giá trị k(nguyên) là số vân tối trùng nhau (Ntrùng) 2 2 => số vân tối quan sát được là : N = N1 + N2 - Ntrùng (trong đó N1+ N2 tổng số vân tối của 2 bức xạ) Lưu ý: M và N cùng phía với vân trung tâm thì x1 và x2 cùng dấu.; M và N khác phía với vân trung tâm thì x1 và x2 khác dấu. CHỦ ĐỀ 3: . CÁC LOẠI QUANG PHỔ 1. Máy quang phổ : Là dụng cụ dùng để phân tích chùm ánh sáng phức tạp tạo thành những thành phần đơn sắc Máy quang phổ gồm có 3 bộ hận chính: + Ống chuẩn trực: để tạo ra chùm tia song song + Hệ tán sắc: để tán sắc ánh sáng + Buồng tối: để thu ảnh quang phổ 2. các loại Quang phổ và tia bức xạ QP liên tục QP vạch phát xạ QP hấp thụ Tia hồng ngoại Tia tử ngoại Tia Rơn-ghen(tia X) Là một dãi màu Hệ thống các vạch Hệ thống những -Là những bức Là những bức xạ Là những bức xạ biến thiên liên màu riêng lẻ ngăn vạch tối riêng lẻ xạ điện từ không điện từ ,không điện từ ,không Định tục từ đỏ đến cách nhau bởi nằm trên nền của nhìn thấy được, - nhìn thấy được, - nhìn thấy được, - nghĩa tím những khoảng tối quang phổ liên tục ở ngoài vùng ở ngoài vùng có bước sóng màu đỏ(λ từ 0,76 màu tím(λ từ ngắn( 10-8m - 10-  m - vài mm) 0,38 m - vài 11m) nm) chất rắn, chất chất khí, hơi ở áp chiếu ánh sáng Vật có nhiệt độ Vật có nhiệt độ Ống Culítgiơ: lỏng hoặc chất suất thấp phát ra trắng ->qua khối cao hơn nhiệt độ cao hơn 20000 C : Tạo chùm electron Nguồn khí (có áp suất khi bị kích thích khí hay hơi (có môi trường xung hồ quang điện, có năng lượng phát cao), phát ra nhiệt độ thấp hơn) quanh: bếp lửa, đèn hơi thủy lớn đập vào tấm khi bị nung nó lò than, cơ thể ngân kim loại có người nguyên tử lượng lớn -> phát ra tia X -chỉ phụ thuộc -Quang phổ vạch -Quang phổ vạch - tác dụng nhiệt -tác dụng lên -khả năng đâm nhiệt độ của vật của mỗi nguyên của mỗi nguyên mạnh(nổi bật phim ảnh xuyên mạnh -không phụ tố thì đặc trưng tố thì đặc trưng nhất) -kích thích phát (nhưng khó xuyên thuộc thành riêng cho nguyên riêng cho nguyên -gây ra một số quang một số qua kim loại có phần cấu tạo tố đó tố đó phản ứng hóa chất nguyên tử lượng của vật -nguyên tố khác -nguyên tố khác học -làm ion hóa lớn như: chì) nhau->thì khác nhau->thì quang -biến điệu như không khí, gây nhau ( về số lượng phổ hấp thụ khác sóng điện từ hiện tượng quang - tác dụng mạnh Tính vạch, vị trí vạch, nhau ( về số lượng - gây ra hiện điện lên phim ảnh chất màu sắc, độ sáng vạch, vị trí vạch, tượng quang điện -gây ra một số tỉ đối giữa các màu sắc, độ sáng trong cho một số phản ứng hóa - làm phát quang vạch tỉ đối giữa các chất bán dẫn học: O2->O3, một số chất vạch tổng hợp vitamin D - làm ion hóa - hủy diệ tế bào, không khí diệt vi khuẩn - hủy diệ tế bào -gây hiện tượng quang điện -gây ra hiện tượng -bị nước và thủy quang điện cho tinh hấp thụ hầu hết các kim mạnh(nhưng dễ loại dàng xuyên qua thạch anh) Đo nhiệt độ của -Xác định thành -nhận biết nguyên - sấy khô, sưởi - tiệt trùng dụng - trong y tế: chiếu
  16. PHAN THANH THPT CMG vật phần, hàm lượng tố có trong dung ấm cụ y tế, diệt nấm điện, chụp điện, của nguyên tố có dịch chất hấp thụ - điều khiển từ xa mốc, khử trùng - chữa bệnh ung ứng trong mẫu chất - chụp ảnh, quay nước thư nông dụng phim hồng ngoại -chữa bệnh còi - dò khuyết tật bên ban đêm: chụp bề xương trong sản phẩm mặt trái đất -dò vết nứt trên đúc bằng kim loại - tên lửa tự động bề mặt kim loại - kiểm tra hành lí tìm mục tiêu, ống của hành khách đi nhòm, camera máy bay hồng ngoại BÀI TẬP TIA X 1 1)*Động năng của electron ngay trước khi đập vào anốt:W mv2 eU (bỏ qua đ/năng ban đầu) d 2 A AK hc 2) *Bước sóng của tia X:  eUAK q 3) cường độ dòng điện trong ống Culitgiơ: I n.e ( với n là số electron đập vào A trong 1s) t CHƯƠNG 6: LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG 1. Thuyết lượng tử ánh sáng. hc a) Lượng tử Plăng: Lượng tử năng lượng (Năng lượng của 1 photon):  hf  b) Thuyết lượng tử ánh sáng: + Ánh sáng được tạo thành bởi các hạt( gọi là phôtôn) + Với mỗi ánh sáng đơn sắc có tần số f: các phôtôn đều giống nhau, mỗi phôtôn mang năng lượng bằng  hf + Trong chân không, phôtôn bay với tốc độ c = 3.108 m/s dọc theo các tia sáng. + Mỗi lần một nguyên tử hay phân tử phát xạ (hoặc hấp) thụ ánh sáng ->thì chúng phát ra (hay hấp thụ) một phôtôn. + Phôtôn chỉ tồn tại trong trạng thái chuyển động. Không có phôtôn đứng yên. CHỦ ĐỀ 1: HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN NGOÀI 1. Hiện tượng quang điện: Hiện tượng á.sáng-> làm bật các êlectron ra khỏi mặt kim loại gọi là hiện tượng quang điện (ngoài). 2. Định luật về giới hạn quang điện - Định luật: Đối với mỗi kim loại, ánh sáng kích thích phải có bước sóng  ngắn hơn hay bằng giới hạn quang điện 0 của kim loại đó hc   với 0 ; A: Công thoát 0 A 3. Công thức Anh-xtanh khi hấp thụ photon, photon sẽ truyền toàn bộ năng lượng của nó hf cho Electron để: + "thắng "công liên kết (A) giữa các electron +Tạo một động năng ban đầu cực đại cho electron mv2  hf A 0max (hệ thức Anh-xtanh) 2 PHƯƠNG PHÁP GIẢI MỘT SỐ BÀI TẬP hc 1. Giới hạn quang điện:  ; 1eV 1,6.10 19 J; c 3.108 m / s; h 6,625.10 34 J.s 0 A(J) 2. điều kiện xảy ra hiện tượng quang điện  0 hc mv 2 mv2 3. Phương trình Einstein: (e = hf = ) = A + 0Max khi dòng quang điện triệt tiêu hoàn toàn:I 0 0Max eU l 2 qñ 2 h 4) Công suất của nguồn sáng- hoặc công suất chiếu sáng hc P n  n => n : là số photon đập vào Catot trong 1 giây    
  17. PHAN THANH THPT CMG 5) Cường độ dòng quang điện bão hòa: Ibh nee => ne số electron bứt ra khỏi Catot trong 1 giây ne 6) Hiệu suất lượng tử: tỉ số giữa số electronn (e )bứt ra khỏi Catot và số photon(n )đập vào Catot (xét trong cùng một thời gian)H n CHỦ ĐỀ 2: HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN TRONG, QUANG PHÁT QUANG 1/ Hiện tượng quang điện trong: - là hiện tượng ánh sáng chiếu vào chất quang dẫn >làm giải phóng electron ra khỏi liên kết( thành e dẫn và sinh ra lỗ trống) - Điều kiện: a/s chiếu vào co bước sóng ≤ giới hạn quang dẫn:  0 2/ Hiện tượng quang - phát quang - là hiện tượng một chất hấp thụ ánh ánh sáng có bước sóng này >để phát ra ánh sáng có bước sóng khác. - Ánh sáng phát quang có bước sóng pq dài hơn bước sóng của ánh sáng kích thíchkt : pq kt - Huỳnh quang: do chất lỏng và khí phát ra, ánh sáng phát quang tắt rất nhanh sau khi tắt ánh sáng kích thích - Lân quang: do chất rắn phát ra, ánh sáng phát quang tồn tại lâu ( > 10-8 s )sau khi tắt ánh sáng kích thích 3/ lAZE: là máy khuếch đại ánh sáng bằng sự phát xạ cảm ứng * tính chất: tính đơn sắc cao- tính định hướng cao- tính kết hợp cao - có cường độ lớn- năng lượng lớn * ứng dụng: - y học: dao mổ, chữa bệnh ngoài da ; - thông tin: vô tuyến định vị, liên lạc vệ tinh - công nghiệp: cắt, khoan - trắc địa: đo khoảng cách, ngắm đường thẳng - trường học: bút chỉ bảng, PHƯƠNG PHÁP GIẢI MỘT SỐ BÀI TẬP 1/ Điều kiện để có quang - phát quang: pq kt hay kt pq 2/* Công suất kích thích: Pkt nkt . kt , công suất phát quang Ppq npq . pq npq 3/* Hiệu suất hấp thụ: tỉ số giữa số hạt pho ton mà chất đó hấp thnụ pvào(q ) và số photon đến khnốkit chất( )trong một đơn vHị thhờapi gian:thu nkt npq . pq npq .kt 4/ * Hiệu suất phát quang: tỉ số giữa năng lượng mà chất đó phát ra và năng lượng đến khối chất , trong một đơn vị thHờip gian:q nkt . kt nkt .pq CHỦ ĐỀ 3: MẪU NGUYÊN TỬ BO I. Tiên đề Bohr: a. Tiên đề 1: về trạng thái dừng: - Nguyên tử chỉ tồn tại ở những trạng thái có năng lượng hoàn toàn xác định gọi là trạng thái dừng. Ở trạng thái dừng nguyên tử không bức xạ năng lượng. - Ở những trạng thái dừng các electron trong nguyên tử chỉ chuyển động trên quỹ đạo có bán kính hoàn toàn xác định gọi là quỹ đạo dừng b. Tiên đề 2: về bức xạ và hấp thụ năng lượng En nhận phôtôn phát phôtôn - Nguyên tử ở thái thái có mức năng lượng En cao hơn khi chuyển về trạng hfmn hfnm thái dừng có mức năng lượng Em thấp hơn sẽ phát ra một phôton có năng lượng Em  En Em En > Em - Nguyên tử ở thái thái có mức năng lượng Em thấp khi hấp thụ một phôton có năng lượng bằng hiệu  En Em thì nó chuyển lên trạng thái dừng có mức năng lượng En cao hơn Chú ý: Nguyên tử (electron) chỉ hấp thụ hoặc bức xạ năng lượng đúng bằng hiệu năng lượng giữa hai mức PHƯƠNG PHÁP GIẢI MỘT SỐ BÀI TẬP: Áp dụng đối với nguyên tử Hiđrô: 2 0 -11 1/ Bán kính quỹ đạo trên trạng thái dừng rn n r0; vôùi r0 0,53A =5,3.10 m. n 1 2 3 4 5 6
  18. PHAN THANH THPT CMG Tên quỹ đạo K L M N O P 2 Bán kính: r = n ro r0 4r0 9r0 16r0 25r0 36r0 13,6 2. Năng lượng ở trạng thái dừng: E (eV); E 13,6 eV n n2 0 hc 3. Bước sóng:  nm hfnm En Em nm 4. Quang phổ vạch của nguyên tử Hiđrô: Các electron ở trạng thái kích thích tồn tại khoảng 10 8 s nên giải phóng năng lượng dưới dạng phôtôn để trở về các trạng thái có mức năng lượng thấp hơn. ∞ tím n=6 P chàmm O n=5 lam N n=4 đỏ M n=3 Pasen ( thuộc vùng hồng ngoại) L n=2 H H H H Banme ( 1 phần tử ngoại , 1 phần a/s nhìn thấy) K n=1 Laiman (thuộc vùng tử ngoại) a. Dãy Laiman: e chuyển từ quỹ đạo bên ngoài về quỹ đạo cơ bản K (thuộc vùng tử ngoại). b. Dãy Balmer: e chuyển từ quỹ đạo bên ngoài về quỹ đạo L (thuộc vùng tử ngoại và vùng nhìn thấy). Vùng ánh sáng nhìn thấy có 4 vạch: + Vạch đỏ H ứng với e: M L: ML + Vạch lam H ứng với e: N L: NL + Vạch chàm H ứng với e: O L: OL + Vạch tím H ứng với e: P L: PL c. Dãy Paschen: Các e chuyển từ quỹ đạo bên ngoài về quỹ đạo M (thuộc vùng hồng ngoại). n(n 1) chú ý: * Nguyên tử ở tt n phát ra số bức xạ: N C2 n 2 CHƯƠNG 7. HẠH NHÂN NGUYÊN TỬ CHỦ ĐỀ 1: ĐẠI CƯƠNG VỀ HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ 1/* Cấu tạo hạt nhân. Nuclôn 27 protron( ) :qp e ; mp 1,67262.10 kg 1,00728u + HN c/tao tu Nuclon 27 Notron :khon mang dien; mn 1,67493.10 kg 1,00866u + Số prôtôn = Z( số thứ tự của nguyên tố trong bảng tuần hoàn) : Z được gọi là nguyên tử số + Tổng số các nuclôn trong hạt nhân gọi là số khối ki hieu A = Z + N =>số notron: N = A – Z A 1 1 0 0 + Kí hiệu hạt nhân: Z X VD: 0 n , 1 p , 1e , pozitron 1e A (Hạt nhânZ X , có A nuclon; Z prôtôn; N = (A – Z) nơtrôn.) + Kích thước hạt nhân: nếu coi hạt nhân như một quả cầu bán kính R thì R phụ thuộc vào số khối theo công thức gần đúng: 3 -15 -15 r = r0.A (m). (r0 cỡ 1,2.10 - 1,4.10 )
  19. PHAN THANH THPT CMG 2/ Đồng vị: là những HN cùng Z (có cùng vị trí trong bảng HTTH), nhưng khác N 1 2 2 3 3 12 13 VD: Hydro: 1 H ; 1 H ( 1 D) : đơteri; 1 H ( 1T ) : triti Cacbon: 6 C ; 6 C Các đồng vị còn được chia làm hai loại: đồng vị bền và đồng vị phóng xạ. Trong thiên nhiên có khoảng gần 300 đồng vị bền; ngoài ra người ta còn tìm thấy vài nghìn đồng vị phóng xạ tự nhiên và nhân tạo. 3/ * Đơn vị khối lượng nguyên tử 1 + kí hiệu là u; (1u = 1,66055.10-27kg =931,5 MeV/c2 = khối lượng của đồng vị cacbon 12 C) , 1uc2= 931,5 MeV 12 6 4/* Khối lượng và năng lượng -Hệ thức Anhxtanh giữa năng lượng và khối lượng: E = mc2. -Theo lí thuyết của Anhxtanh, một vật có khối lượng m 0 khi ở trạng thái nghỉ thì khi chuyển động với tốc độ v, khối lượng sẽ m0 tăng lên thành m với: m = trong đó: m0 : được gọi là khối lượng nghỉ v 2 1 c 2 2 2 2 - Năng lượng nghỉ: E0 = m0c , Năng lượng toàn phần: E = mc => Động năng : K= E - E0 = (m - m0)c , 5* Lực hạt nhân - Là lực hút các nuclôn trong hạt nhân: lực tương tác mạnh( chỉ phát huy tác dụng trong phạm vi kích thước hạt nhân (khoảng-15 10 m). - không phải là lực tĩnh điện, không phải lực hấp dẫn 6/* Độ hụt khối và năng lượng liên kết + Độ hụt khối của một hạt nhân là hiệu số giữa tổng khối lượng của các nuclôn cấu tạo nên hạt nhân và khối lượng hạt nhân đó: m = Zmp + (A – Z)mn – mhn + Năng lượng liên kết của hạt nhân là năng lượng toả ra khi các nuclôn riêng lẽ liên kết thành hạt nhân và đó cũng chính là năng lượng cần cung cấp để phá vở hạt nhân thành các nuclôn riêng lẽ : 2 2 Wlk Zmp A – Z mn – m X c = m.c Wlk + Năng lượng liên kết riêng (tính cho một nuclôn) : đặc trưng cho sự bền vững của hạt nhân:  A Wlk (các HN bền vững có = lớn nhất cỡ 8,8MeV/nuclon( là những HN nằm giữa khoảng bảng HTTH: 50 Động năng : K= E - E0 = (m - m0)c , m Khối lượng động: m = 0 . v 2 1 c 2 4/ Độ hụt khối của hạt nhân : m = Zmp + (A – Z)mn – mX. 5/ Năng lượng liên kết : W = m.c2 = 2 lk Wlk Zmp A – Z mn – m X c W Năng lượng liên kết riêng :  = lk . A 1u = 1,66055.10-27kg =931,5 MeV/c2 ; 1uc2= 931,5 MeV
  20. PHAN THANH THPT CMG CHỦ ĐỀ 2: PHẢN ỨNG HẠT NHÂN 1* Phản ứng hạt nhân : là mọi quá trình dẫn đến sự biến đổi hạt nhân. A A A A PTPƯ: 1 A 2 B 3C 4 D Z1 Z2 Z3 Z4 2* Các định luật bảo toàn trong phản ứng hạt nhân - Định luật bảo toàn điện tíc: Z1 + Z2 = Z3 + Z4 - Bảo toàn số nuclôn (bảo toàn số A): A1 + A2 = A3 + A4  - Bảo toàn động lượng: p1 p2 p3 p4 2 2 2 2 - Bảo toàn năng lượng toàn phần: mAc K A mBc KB mCc KC mDc KD 3*Đặc điểm của phản ứng hạt nhân: * Biến đổi các hạt nhân. * Biến đổi các nguyên tố. * Không bảo toàn khối lượng nghỉ. 4* Năng lượng trong phản ứng hạt nhân Gọi mtrước = mA + mB và msau = mC + mD 2 2 W (mtruoc - msau )c (mA mB ) (mX mY )c 2 ( mC mD ) ( mA mB )c (WlkC WlkD ) (WlkA WlkB ) (KC KD ) (K A KB ) + Khi mtrước > msau( hay W>0): Phản ứng tỏa ra một năng lượng: W + Khi mtrước > msau( hay W msau( hay W>0): Phản ứng tỏa ra một năng lượng: W + Khi mtrước > msau( hay W<0): Phản ứng thu một năng lượng: W DẠNG 3: Xác định động năng, vận tốc, góc của các hạt A1 A A2 B A3C A4 D Z1 Z2 Z3 Z4 uur uur uur uur ur ur ur ur + Bảo toàn động lượng: p1 + p2 = p3 + p4 hay m1v1 + m2 v2 = m4 v3 + m4 v4 + Bảo toàn năng lượng: K A + KB + W = Kc + KD
  21. PHAN THANH THPT CMG 2 2 Trong đó: W (mtruoc - msau )c (mA mB ) (mC mD )c = (KC KD ) (KA KB ) là năng lượng phản ứng hạt nhân; Lưu ý: - Không có định luật bảo toàn khối lượng. 1 - K = mv2 là động năng chuyển động của hạt nhân 2 - Mối quan hệ giữa động lượng p và động năng K của hạt nhân là: p2 = 2mK - Khi tính vận tốc v hay động năng K thường áp dụng quy tắc hình bình hành
  22. PHAN THANH THPT CMG CHỦ ĐỀ 3: PHÓNG XẠ 1. Hiện tượng phóng xạ a) Khái niệm Hiện tượng một hạt nhân( không bền vững) tự phân rã biến đổi thành hạt nhân khác(bền vững hơn), đồng thời phát ra các tia phóng xạ (có thể kèm theo các bức xạ điện từ) b) Đặc điểm * Có bản chất là một quá trình biến đổi hạt nhân. * Có tính tự phát và không điều khiển được. * Là một quá trình ngẫu nhiên. 2. Các dạng phóng xạ: Có 3 loại tia phóng xạ chính Phóng xạ α Phóng xạ β - ; β + Phóng xạ γ Bản chất 4 – 0 * là sóng điện từ có bước Dòng các hạt nhân 2 He -Tia β : là dòng các electron 1 e sóng rất ngắn, cũng là hạt - Tia β+ : là dòng các poziton 0e 1 phôtôn có năng lượng cao Phương trình A A 4 4 – A A 0 0 Sau px α, β hạt nhân chuyển Z X Z 2Y 2 He * β : Z X Z 1Y 1e 0 v từ TT kích thích về TT cơ + A A 0 0 A A 4 * β : Z X Z 1Y 1e 0 v Hay Z X Z 2Y bản-> phát ra tia γ Tốc độ Cỡ 2.107 m/s Xấp xỉ 3.108 m/s c=3.108 m/s Quãng đường - Vài m trong không khí - vài mét trong không khí - vài mét trong bê tông - vài µm trong chất rắn - vài mm trong kim loại - vài cm trong chì Trong điện trường Bị lệch Bị lệch Không bị lệch 2* ĐỊNH LUẬT PHÓNG XẠ : -Trong quá trình phân rã, số hạt nhân hay khối lượng chất phóng xạ giảm theo thời gian với quy luật hàm số mũ Gọi N0, m0, n0 là số hạt nhân, khối lượng, số mol lúc ban đầu, N, m, n là số hạt nhân, khối lượng, số mol còn lại ở thời điểm t Các công thức biểu thị định luật phóng xạ: t t t -t T -t T -t T N(t) = No e = No 2 m(t) = mo e = mo 2 n(t) = no e = no 2 . ln 2 0,693 với  = gọi là hằng số phóng xạ : đặc trưng cho chất phóng xạ ; T T 3./ chu kì bán rã T: là thời gian số hạt nhân còn lại 50%( tức 50% bị phân rã) Thời gian t T 2T 3T 4T xT Số HN Còn lại: N N0 N0 N0 N0 N0 2 4 8 16 2x 4/ Độ phóng xạ: đặc trưng cho tính phóng xạ mạnh hay yếu của một chất tại thời điểm t t -t -t T H = N = No e = Ho e = Ho 2 H0 =No H (Bq) hay Ci beccơren: 1Bq = 1phân rã/giây hay curi (Ci): 1Ci = 3,7.1010 Bq; 5/* Đồng vị phóng xạ a) Đồng vị phóng xạ Đặc điểm của các đồng vị phóng xạ nhân tạo của một nguyên tố hóa học là chúng có cùng tính chất hóa học như đồng vị bền của nguyên tố đó. b) Các ứng dụng của đồng vị phóng xạ * Nguyên tử đánh dấu. Nhờ phương pháp nguyên tử đánh dấu, người ta có thể biết được chính xác nhu cầu với các nguyên tố khác nhau của cơ thể trong từng thời kì phát triển của nó và tình trạng bệnh lí của các bộ phận khác nhau của cơ thể, khi thừa hoặc thiếu những nguyên tố nào đó. * Sử dụng phương pháp xác định tuổi theo lượng Cacbon 14 để xác định niên đại của các cổ vật khai quật được.
  23. PHAN THANH THPT CMG CÁC CÔNG THỨC LÀM BÀI TẬP PHÓNG XẠ. t t t T N N N N (1 e t ) N (1 2 T ) N N0e N0 2 0 0 0 t t t T m m m m (1 e t ) m (1 2 T ) m m0e m0 2 0 0 0 1/ *. Còn lại sau t/g t : đã phân rã t t t T t T n n0e n0 2 n n0 n n0 (1 e ) n0 (1 2 ) ln2 0,693 Thời gian t T 2T 3T 4T xT với l = = là hằng số phóng xạ  và T chu kì bán rã T T Số HN Còn lại: N N0 N0 N0 N0 N0 2 4 8 16 2x N m - t DN Dm - t 2/ % chất phóng xạ còn lại: = = 2 T = e- l t * % chất phóng xạ bị phân rã: = = 1- 2 T = 1- e- l t N0 m0 N0 m0 3/ Độ phóng xạ: đặc trưng cho tính phóng xạ mạnh hay yếu của một chất tại thời điểm t t -t -t T H = N = No e = Ho e = Ho 2 H (Bq) hay Ci beccơren: 1Bq = 1phân rã/giây hay curi (Ci): 1Ci = 3,7.1010 Bq; 4/ số hạt mẹ X bị phân rã = số hạt nhân con Y tạo thành = N 5/ Khối lượng chất mới được tạo thành sau thời gian t : D N A - t A con T con 23 -1 mcon = Acon = m0 me (1- 2 ) = .D mme NA = 6,023.10 mol là số Avôgađrô. N A Ame Ame + - Lưu ý: Trường hợp phóng xạ  ,  thì Acon = Amẹ mc = m m Mối liên hệ khối lượng và số hạt N N A A CHỦ ĐỀ 4: PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH, NHIỆT HẠCH PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH PHẢN ỨNG NHIỆT HẠCH Định ghĩa một hạt nhân nặng vỡ thành hai hạt nhân trung hai hay nhiều hạt nhân rất nhẹ tổng hợp thành 1 hạt bình; và phóng ra vài nơtron nhân nặng hơn. A 1 A 1 * 2 3 4 1 PT: Z X 0 n Z X Y Z kn VD: 1 H 1 H 2 He 0 n Đặc điểm Tỏa năng lượng Tỏa năng lượng Phản ứng dây chuyền: sau 1 lần phân hạch, có k ở nhiệt độ rất cao, khoảng 50 đến 100 triệu độ các hạt nơtron sinh ra k nơtron kích thích k HN 235 U nhân nhẹ thu được động năng đủ lớn thắng được lực đẩy Cơ chế 92 Culông tiến lại gần nhau đến mức lực hạt nhân tác dụng phân hạch mới sau n lần phân hạch có k n giải kết hợp chúng lại phóng và kích thích kn phân hạch tạo ra phản ứng dây chuyền Điều kiện Để có phản ứng dây chuyền: k≥1 khối lượng tới → để xảy ra phản ứng nhiệt hạch là hạn 235 U là 15kg, 239 Pu cớ 5kg + nhiệt độ phải rất lớn (khoảng 100 triệu độ). 92 94 + mật độ hạt nhân trong plasma(n) phải đủ lớn +Nếu k 1: số phân hạch tăng lên rất nhanh với tốc độ không điều khiển -> gây nổ ( bom hạt nhân). Ưu nhược điểm Gây ô nhiễm môi trường( do phóng xạ) sạch hơn phản ứng phân hạch do không có các cặn bã phóng xạ.
  24. PHAN THANH THPT CMG Lò phản ứng hạt nhân Lí do để con người quan tâm nhiều đến phản ứng +) Là thiết bị để tạo ra các phản ứng phân hạch nhiệt hạch: dây chuyền tự duy trì và điều khiển được. +) Có nguồn nhiên liệu vô tận, nước biển chứa 0,015% là +) Nhiên liệu phân hạch trong các lò phản ứng hạt D2O có thể điện phân lấy D. nhân thường là U235 hoặc Pu239. Nguồn gốc năng lượng mặt trời và các sao là do phản +) Để đảm bảo cho k = 1 người ta dùng các thanh ứng nhiệt hạch điều khiển chứa Bo hay Cd, là các chất có tác +) Phản ứng nhiệt hạch sạch hơn phản ứng phân hạch do dụng hấp thụ nơtron (khi số nơtron trong lò tăng không có các cặn bã phóng xạ. lên quá nhiều thì người ta cho các thanh điều khiển ngập sâu vào khu vực chứa nhiên liệu để hấp thụ số nơtron thừa). +) Năng lượng tỏa ra từ lò phản ứng không đổi theo thời gian. Chú ý: +) Năng lượng bức xạ mặt trời E = mc2 , với m là khối lượng mặt trời giảm do bức xạ. E mc 2 m +) Công suất bức xạ P 0 m .100 0 t t 0 M 0