Giáo trình Vật lý đại cương (Dành cho sinh viên đại học chính quy ngành Y - Dược): Phần 2

Giáo trình Vật lý đại cương (Dành cho sinh viên đại học chính quy ngành Y - Dược): Phần 2 trang bị cho người học những nội dung cơ bản về điện từ và quang học. Thông qua phần này, người học có thể nắm bắt được những kiến thức như: Tĩnh điện, dòng điện không đổi, từ trường dòng điện không đổi, cảm ứng điện từ, dao động điện từ, sóng điện từ,... Mời các bạn cùng tham khảo.

PH ҪN THӬ BA: ĈIӊN TӮ

CHѬѪNG 1 TƬNH ĈIӊN

1 KHÁI NIӊM MӢ ĈҪU

1.1 S ӵ nhiӉm ÿiӋn do cӑ sát:

Tӯ thӃ kӹ VI trѭӟc công nguyên ngѭӡi ta ÿã nhұn thҩy khi ÿem cӑ sát thuӹ tinh, êbônit và mӝt sӕ vұt khác vào len dҥ, thì thuӹ tinh, êbônit có khҧ năng hút các vұtnhҽ nhѭ giҩy vөn, lông chim HiӋn tѭӧng ÿó gӑi là hiӋn tѭӧng nhiӉm ÿiӋn do cӑ sát Thuӹ tinh, êbônit ÿѭӧc gӑi là vұt nhiӉm ÿiӋn Qua sӵ nhiӉm ÿiӋn do cӑ sát ngѭӡi ta thҩy chӍ xuҩt hiӋn 2 loҥi ÿiӋn tích:

- Loҥi ÿiӋn tích xuҩt hiӋn giӕng nhѭ ӣ thuӹ tinh khi cӑ sát vào len dҥ gӑi là ÿiӋntích dѭѫng (+)

- Loҥi ÿiӋn tích xuҩt hiӋn nhѭ ӣ thanh êbônit khi cӑ sát vào len dҥ gӑi là ÿiӋn tích

âm (-)

Qua thӵc nghiӋm còn thҩy các loҥi ÿiӋn tích tѭѫng tác vӟi nhau: hai ÿiӋn tích cùng dҩu thì ÿҭy nhau, khác dҩu thì hút nhau

1.2 Sѫ lѭӧc vӅ thuyӃt ÿiӋn tӱ:

Qua nhiӅu thí nghiӋm các nhà bác hӑc ÿã ÿi ÿӃn kӃt luұn:

- ĈiӋn tích trên mӝt vұt mang ÿiӋn bҩt kǤ có cҩu tҥo gián ÿoҥn, nó luôn luôn bҵngmӝt sӕ nguyên lҫn cӫa mӝt ÿiӋn lѭӧng nhӓ nhҩt gӑi là ÿiӋn tích nguyên tӕ: ÿiӋn tích nguyên tӕ có giá trӏ q0 = 1,6.10-19 C Các hҥt mang ÿiӋn tích nguyên tӕ có electron mang ÿiӋn tích nguyên tӕ âm, proton mang ÿiӋn tích nguyên tӕ dѭѫng:

Proton và ÿiӋn tӱ (electron) ÿӅu có trong thành phҫn cҩu tҥo nguyên tӱ cӫa mӑichҩt Proton nҵm ӣ hҥt nhân nguyên tӱ, ÿiӋn tӱ chuyӇn ÿӝng xung quanh hҥt nhân

Ӣ trҥng thái bình thѭӡng sӕ proton và ÿiӋn tӱ cӫa mӝt nguyên tӱ luôn luôn bҵngnhau (bҵng sӕ thӭ tӵ Z cӫa nguyên tӕ trong bҧng tuҫn hoàn Mendeleep), ta nói nguyên

tӱ trung hoà vӅ ÿiӋn NӃu vì lý do nào ÿó nguyên tӱ mҩt, thu thêm ÿiӋn tӱ sӁ trӣ thành mӝt phҫn tӱ mang ÿiӋn NӃu mҩt ÿiӋn tӱ nguyên tӱ sӁ mang ÿiӋn dѭѫng gӧi là ion (+), nӃu thu thêm ÿiӋn tӱ nguyên tӱ trӣ thành mang ÿiӋn âm gӧi là ion (-)

Hӑc thuyӃt căn cӭ vào chuyӇn ÿӝng cӫa ÿiӋn tӱ ÿӇ giҧi thích các hiӋn tѭӧng vӅ

1.3 Ĉӏnh luұt bҧo toàn ÿiӋn tích:

Các hiӋn tѭӧng vӅ ÿiӋn luôn luôn tuân theo ÿӏnh luұt bҧo toàn ÿiӋn tích: Các ÿi͏n

Nói mӝt cách khác: T͝ng ÿ̩i s͙ các ÿi͏n tích trong m͡t h͏ cô l̵p là không ÿ͝i

Thí dө: Khi cӑ sát thuӹ tinh vào len dҥ nӃu thuӹ tinh mang ÿiӋn dѭѫng thì ÿiӋn tӱ

tӯ thuӹ tinh ÿã mҩt ÿi, có nghƭa là nó phҧi chuyӇn sang len dҥ, do ÿó len dҥ phҧi mang ÿiӋn âm Ĉӝ lӟn ÿiӋn tích trên hai vұt luôn luôn bҵng nhau nӃu trѭӟc ÿó hai vұt ÿӅuchѭa mang ÿiӋn

1.4 Vұt dүn ÿiӋn, vұt cách ÿiӋn

Là nhӳng vұt mà ÿiӋn tích có thӇ chuyӇn ÿӝng tӵ do trong toàn bӝ thӇ tích cӫa vұt.Thí dө nhѭ kim loҥi, các dung dӏch ÿiӋn phân, chҩt khí ÿã bӏ ion hoá, các cѫ thӇ sӕng

1 4.2 V̵t cách ÿi͏n (ÿi͏n môi)

Là các vұt mà ÿiӋn tích không thӇ chuyӇn ÿӝng tӯ ÿiӇm này ÿӃn ÿiӇm kia cӫa vұt(không có ÿiӋn tích tӵ do) Thí dө: Thuӹ tinh, êbônit, cao su, gӛ, không khí khô

Chú ý: Sӵ phân chia ra vұt dүn ÿiӋn và cách ÿiӋn chӍ có tính chҩt quy ѭӟc Thӵcvұy trong nhӳng ÿiӅu kiӋn nhҩt ÿӏnh vұt nào cNJng có thӇ dүn ÿiӋn ÿѭӧc, chúng chӍkhác nhau là ÿӝ dүn ÿiӋn nhiӅu hay ít Khi thay ÿәi ÿiӅu kiӋn thì tính dүn ÿiӋn thay ÿәi Thí dө: thӫy tinh ӣ ÿiӅu kiӋn bình thѭӡng dүn ÿiӋn rҩt yӃu (không dүn ÿiӋn) nhѭng ӣ nhiӋt ÿӝ cao có thӇ dүn ÿiӋn

Ngoài ra có mӝt nhóm chҩt có tính chҩt dүn ÿiӋn trung gian giӳa vұt dүn ÿiӋn và ÿiӋn môi Ĉó là các chҩt bán dүn

Trong chѭѫng này chӍ nghiên cӭu tѭѫng tác và tính chҩt cӫa các ÿiӋn tích ÿӭngyên (so vӟi hӋ quy chiӃu dùng ÿӇ nghiên cӭu ÿiӋn tích ÿó)

2 ĈӎNH LUҰT CULÔNG (COULOMB)

Nhѭ ta ÿã biӃt các ÿiӋn tích tѭѫng tác vӟi nhau: cùng dҩu thì ÿҭy nhau, khác dҩuthì hút nhau Tѭѫng tác giӳa hai ÿiӋn tích ÿӭng yên gӑi là tѭѫng tác tƭnh ÿiӋn (hay là tѭѫng tác Cu lông) 1875 Cu lông, nhà bác hӑc ngѭӡi Pháp bҵng thӵc nghiӋm ÿã xác ÿӏnh ÿѭӧc lӵc tѭѫng tác giӳa hai ÿiӋn tích ÿiӇm

2.1 ĈiӋn tích ÿiӇm:

Là nhӳng vұt mang ÿiӋn có kích thѭӟc nhӓ không ÿáng kӇ so vӟi khoҧng cách tӯÿiӇm ÿó ÿӃn nhӳng ÿiӇm hoһc nhӳng vұt mang ÿiӋn khác mà ta ÿang khҧo sát Nhѭvұy khái niӋm ÿiӋn tích ÿiӇm chӍ có tính chҩt tѭѫng ÿӕi, tѭѫng tӵ nhѭ khái niӋm chҩt

2.2 Ĉӏnh luұt Cu lông trong chân không.

Giҧ sӱ có hai ÿiӋn tích ÿiӇm q1, q2 ÿҥt trong chân không cách nhau mӝt khoҧng r

Ĉӏnh luұt Cu lông phát biӇu nhѭ sau: L͹c t˱˯ng tác giӳa hai ÿi͏n tích ÿi͋m có

ÿ̱y nhau, 2 ÿi͏n tích khác ḓu hút nhau (Hình 1.1) Có ÿ͡ lͣn tͽ l͏ thu̵n vͣi tích s͙ ÿ͡ lͣn cͯa hai ÿi͏n tích, tͽ l͏ ngh͓ch vͣi bình ph˱˯ng kho̫ng cách giͷa hai ÿi͏n

2.3 Ĉӏnh luұt Cu lông trong các môi trѭӡng.

Thӵc nghiӋm cNJng chӭng tӓ nӃu hai ÿiӋn tích ÿiӇm ÿһt trong chҩt ÿiӋn môi có cùng khoҧng cách nhѭ khi chúng ÿһt trong chân không thì lӵc tѭѫng tác sӁ giҧm ÿi H lҫn

- NӃu hӋ gӗm nhiӅu ÿiӋn tích ÿiӇm q1, q2,… qn

Phân bӕ gián ÿoҥn trong không gian và mӝt ÿiӋn tích do ÿҥt trong không gian ÿó

3 ĈIӊN TRѬӠNG CӪA CÁC ĈIÊN TÍCH ĈIӆM

3.1 Khái ni Ӌm vӅ ÿiӋn trѭӡng.

Ta ÿã biӃt các ÿiӋn tích tѭѫng tác vӟi nhau ngay cҧ khi chúng ÿһt trong chân không.Ӣ ÿây có thӇ ÿһt ra nhiӅu câu hӓi: Lӵc tѭѫng tác ÿó truyӅn ÿi nhѭ thӃ nào? Có cҫn môi trѭӡng xung quanh không? Khi chӍ có mӝt ÿiӋn tích thì môi trѭӡng xung quanh có gì thay ÿәi?

ĈӇ trҧ lӡi các câu hӓi trên trong quá trình phát triӇn cӫa vұt lý hӑc ÿã có hai giҧthuyӃt ÿӕi lұp nhau: ThuyӃt tác dөng xa, thuyӃt tác dөng gҫn

Theo thuyӃt tác dөng xa, ÿiӋn tích tѭѫng tác vӟi nhau không cҫn mӝt môi trѭӡngtrung gian mà nó ÿѭӧc truyӅn tӯ ÿiӋn tích này ÿӃn ÿiӋn tích kia mӝt cách tӭc thӡi vӟivұn tӕc vô cùng lӟn

CNJng theo thuyӃt này nӃu chӍ có mӝt ÿiӋn tích thì môi trѭӡng xung quanh ÿiӋn tích

ÿó không biӃn ÿәi gì

Thӯa nhұn thuyӃt tѭѫng tác (tӭc là truyӅn vұn ÿӝng) không cҫn thông qua vұt chҩt,thuyӃt tác dөng xa ÿã thӯa nhұn có vұn ÿӝng phi vұt chҩt do ÿó thuyӃt ÿã bӏ bác bӓ

Trái vӟi thuyӃt tác dөng xa, thuyӃt tác dөng gҫn cho rҵng xung quanh mӛi ÿiӋntích có xuҩt hiӋn mӝt dҥng vұt chҩt "ÿһc biӋt" gӑi là ÿiӋn trѭӡng

Nhӡ ÿiӋn trѭӡng các ÿiӋn tích mӟi tѭѫng tác ÿѭӧc vӟi nhau, vұn tӕc truyӅn phҧi là hӳu hҥn Mӝt tính chҩt cѫ bҧn cӫa ÿiӋn trѭӡng là khi ÿһt mӝt ÿiӋn tích trong ÿiӋntrѭӡng thì ÿӅu bӏ ÿiӋn trѭӡng tác dөng lӵc

Khoa hӑc hiӋn ÿҥi ÿã chӭng minh thuyӃt tác dөng gҫn là ÿúng

Vұy xung quanh ÿiӋn tích ÿӭng yên xuҩt hiӋn mӝt ÿiӋn trѭӡng ĈiӋn trѭӡng là mӝtdҥng cӫa vұt chҩt

3.2.Véc tѫ cѭӡng ÿӝ ÿiӋn trѭӡng.

Giҧ sӱ có mӝt ÿiӋn tích do ÿһt tҥi mӝt ÿiӇm trong ÿiӋn trѭӡng ĈiӋn tích do rҩt nhӓ

ÿӇ nó không làm thay ÿәi ÿiӋn trѭӡng mà ta ÿang xét, ÿiӋn tích q0ÿѭӧc gӑi là ÿiӋn tích thӱ (q0 > 0)

Thӵc nghiӋm chӭng tӓ:

ÿӕi vӟi mӝt ÿiӇm xác ÿӏnh E&

ÿѭӧc gӑi là véc tѫ cѭӡng ÿӝ ÿiӋn trѭӡng

Vұy: Véc t˯ c˱ͥng ÿ͡ ÿi͏n tr˱ͥng t̩i m͡t ÿi͋m là m͡t ÿ̩i l˱ͫng véc t˯ có giá tr͓

b̹ng l͹c cͯa ÿi͏n tr˱ͥng tác dͭng lên m͡t ÿ˯n v͓ ÿi͏n tích d˱˯ng ÿ̿t t̩i ÿó.

Vì vұy véc tѫ cѭӡng ÿӝ ÿiӋn trѭӡng ÿһc trѭng cho ÿiӋn trѭӡng vӅ phѭѫng diӋn tác dөng lӵc

Trong hӋ SI ÿѫn vӏ cӫa E&

là (V.m-1)

3.2.2 Véc t˯ c˱ͥng ÿ͡ ÿi͏n tr˱ͥng gây ra bͧi m͡t ÿi͏n tích ÿi͋m:

Giҧ sӱ có mӝt ÿiӋn tích ÿiӇm q Xung quanh q có mӝt ÿiӋn trѭӡng Tҥi mӝt ÿiӇm

M cách q mӝt khoҧng r nӃu ta ÿһt ÿiӋn tích qui Theo ÿӏnh luұt Cu lông lӵc tác dөngcӫa ÿiӋn trѭӡng q lên q0 là:

Rõ ràng: q > 0 thì E&

cùng chiӅu r&

q < 0 thì E&

ngѭӧc chiӅu r&

3.2.3 Véc t˯ c˱ͥng ÿ͡ ÿi͏n tr˱ͥng do h͏ ÿi͏n tích ÿi͋m.

Giҧ sӱ có hӋ ÿiӋn tích ÿiӇm q1, q2, … qn Tҥi mӝt ÿiӇm M trong ÿiӋn trѭӡng do hӋÿiӋn tích ÿiӇm trên gây ra nӃu ta ÿһt ÿiӋn tích thӱ q0

BiӇu thӭc (6) ÿѭӧc gӑi là nguyên lý chӗng chҩt cӫa ÿiӋn trѭӡng.

3.3 Lѭӥng cӵc ÿiӋn

L˱ͩng c͹c ÿi͏n là h͏ hai ÿi͏n tích ÿi͋m có ÿi͏n tích b̹ng nhau và trái ḓu (+q, -q) cách nhau m͡t kho̫ng 1 r̭t nh͗ so vͣi kho̫ng cách tͳ l˱ͩng c͹c ÿi͏n tͣi ÿi͋m ÿang xét.

ĈӇ ÿһc trѭng cho lѭӥng cӵc ÿiӋn ngѭӡi ta dùng mӝt ÿҥi lѭӧng vұt lý gӑi là mô men lѭӥng cӵc ÿiӋn, ÿѭӧc ÿӏnh nghƭa:

Ĉѭӡng thҷng nӕi giӳa q và -q ÿѭӧc gӑi là trөc lѭӥng cӵc ÿiӋn

Trongÿó: q: là ÿӝ lӟn cӫa mӛi ÿiӋn tích l&

:ÿѭӧc kӇ tӯ - q ÿӃn +q

ĈӇ ÿѫn giҧn ta chӍ xét cѭӡng ÿӝ ÿiӋn

trѭӡng do lѭӥng cӵc ÿiӋn gây ra tҥi nhӳng

ÿiӇm nҵm trên ÿѭӡng trung trӵc cӫa 1, cách 1

mӝt khoҧng r > > 1

Theo nguyên lý chӗng chҩt cӫa ÿiӋn trѭӡng ta có:

VӅ ÿӝ lӟn:

E&

có phѭѫng song song l&

, có chiӅu ngѭӧc chiӅu vӟi l&

3.3.3 L ˱ͩng c͹c ÿi͏n trong ÿi͏n tr˱ͥng.

Giҧ sӱ có mӝt lѭӥng cӵc ÿiӋn ÿһt trong ÿiӋn

trѭӡng ÿӅu véc tѫ cѭӡng ÿӝ ÿiӋn trѭӡng E&

làm thành mӝt ngүu lӵc có mô men ngүu lӵc

Dѭӟi tác dөng cӫa M&

lѭӥng cӵc ÿiӋn sӁ bӏ quay sao cho Pe trùng vӟi phѭѫng cӫa

Oxy và 2 nguyên tӱ hydro liên kӃt vӟi nhau không nҵm trên cùng mӝt ÿѭӡng thҷng

mà tҥo thành mӝt góc chӯng 1050 (Hình 13.6) KӃt quҧ là phҫn tӱ nѭӟc có hai phía xác ÿӏnh, phía oxy và phía hydro Ngoài ra 10 ÿiӋn tӱ trong phân tӱ nѭӟc có xu hѭӟng ӣgҫn hҥt nhân oxy hѫn gҫn hҥt nhân hydro ĈiӅu ÿó làm cho phân tӱ nѭӟc tҥo thành mӝt lѭӥng cӵc ÿiӋn, phía dѭѫng là hydro, phía âm là oxy

Trong nѭӟc, khi các phân tӱ có thӇ chuyӇn

ÿӝng tѭѫng ÿӕi ĈiӋn trѭӡng do mӛi lѭӥng cӵc ÿiӋn

sinh ra ҧnh hѭӣng ÿӃn các lѭӥng cӵc ÿiӋn xung

quanh KӃt quҧ là các phân tӱ nѭӟc có thӇ liên kӃt

thànhÿӝng năng chuyӇn ÿӝng cӫa các phҫn tӱ.

Và mӛi lҫn va chҥm khi mӝt nhóm tan rã thì năng lѭӧng lҥi chuyӇn theo chiӅungѭӧc lҥi NhiӋt ÿӝ cӫa nѭӟc không thay ÿәi vì trung bình sӵ chuyӇn ÿәi năng lѭӧngtәng cӝng bҵng không

Khi lò vi sóng hoҥt ÿӝng, các sóng micromet tҥo ra trong lò ÿiӋn trѭӡng xoay chiӅu (vӟi các lò vi sóng phә biӃn hiӋn nay tҫn sӕ f- 1014Hz)

NӃu trong lò có H2O các phân tӱ lѭӥng cӵc nѭӟc quay tӟi, quay lui mӝt cách liên tөc ÿӇ ÿӏnh hѭӟng mô men lѭӥng cӵc ÿiӋn theo ÿiӋn trѭӡng Các phân tӱ lѭӥng cӵcliên kӃt thành cһp có thӇ quay quanh mӛi liên kӃt chung, chúng có thӇ ÿӏnh hѭӟng theo ÿiӋn trѭӡng Tuy nhiên trong các liên kӃt nhóm 3 ít nhҩt mӝt phân tӱ bӏ gãy trong nhóm liên kӃt, và lúc ÿó giҧi phóng năng lѭӧng dѭӟi dҥng nhiӋt, nѭӟc nóng lên

Vұy trong lò vi sóng năng lѭӧng sóng ÿiӋn tӯ ÿã chuyӇn thành nhiӋt năng

4 ĈIӊN THӂ, HIӊU ĈIӊN THӂ

4.1 Công cӫa lӵc ÿiӋn trѭӡng.

Giҧ sӱ có mӝt ÿiӋn tích +q Xung quanh q có

mӝt ÿiӋn trѭӡng Ta hãy tính công cӫa lӵc ÿiӋn

trѭӡng làm do dӏch chuyӇn tӯ A ÿӃn B theo mӝt

ÿѭӡng bҩt

Nh̵n xét: Công cӫa lӵc ÿiӋn trѭӡng không phө thuӝc vào hình dҥng ÿѭӡng ÿi, chӍ

phө thuӝc vào vӏ trí các ÿiӇm ÿҫu và ÿiӇm cuӕi Vì vұy ÿiӋn trѭӡng cNJng là mӝt trѭӡngthӃ và lӵc ÿiӋn là mӝt lӵc thӃ

4.2 ThӃ năng ÿiӋn tích ÿiӇm trong ÿiӋn trѭӡng.

Taÿã biӃt ÿӕi vӟi trѭӡng thӃ

Áp dөng vào ÿiӋn trѭӡng:

T͝ng quát: ThӃ năng cӫa mӝt ÿiӋn tích ÿiӇm trong ÿiӋn trѭӡng tҥi mӝt vӏ trí

NӃu có hӋ ÿiӋn tích ÿiӇm:

Trong hӋ SI ÿѫn vӏ cӫa ÿiӋn thӃ là Vôn (V)

4.4 HiӋu ÿiӋn thӃ.

Vӟi khái niӋm hiӋu ÿiӋn thӃ thì công cӫa lӵc ÿiӋn trѭӡng có thӇ viӃt:

Ĉҥi lѭӧng V1 -V2 ÿѭӧc gӑi là hiӋu ÿiӋn thӃ giӳa hai ÿiӇm 1 và 2 trong ÿiӋn rѭӡng,

có giá trӏ bҵng công làm dӏch chuyӇn mӝt ÿѫn vӏ ÿiӋn tích dѭѫng giӳa hai ÿiӇm ÿó Do

ÿó hiӋu ÿiӋn thӃ ÿһc trѭng cho ÿiӋn trѭӡng vӅ khҧ năng sinh công

CHѬѪNG 2

1 NHӲNG KHÁI NIӊM MӢ ĈҪU

1.1 Ĉӏnh nghƭa dòng ÿiӋn:

Trong môi trѭӡng dүn ÿiӋn các ÿiӋn tích tӵ do luôn luôn chuyӇn ÿӝng hӛn loҥn

Dѭӟi tác dөng cӫa ÿiӋn trѭӡng ngoài các ÿiӋn tích tӵ do ÿó sӁ chuyӇn ÿӝng có hѭӟng: ÿiӋn tích dѭѫng chuyӇn ÿӝng cùng chiӅu ÿiӋn trѭӡng, ÿiӋn tích âm chuyӇn

ÿӝng ngѭӧc chiӅu ÿiӋn trѭӡng Dòng các h̩t ÿi͏n tích chuy͋n ÿ͡ng có h˱ͣng d˱ͣi tác dͭng cͯa ÿi͏n tr˱ͥng g͕i là dòng ÿi͏n

Theo quy ѭӟc chiӅu cӫa dòng ÿiӋn là chiӅu chuyӇn dӡi cӫa các hҥt ÿiӋn tích dѭѫnghay là ngѭӧc chiӅu vӟi chiӅu chuyӇn ÿӝng cӫa các hҥt ÿiӋn tích âm

1.2 B ҧn chҩt dòng ÿiӋn trong các môi trѭӡng

Bҧn chҩt dòng ÿiӋn trong các môi trѭӡng khác nhau cNJng khác nhau (Hình 2.1)

Thӵc vұy nhѭ ta ÿã biӃt trong kim loҥi các nguyên tӱ liên kӃt chһt chӁ vӟi nhau tҥothành mҥng tinh thӇ kim loҥi Các ion dѭѫng chӍ dao ÿӝng xung quanh nút mҥng, dòng cácÿiӋn tӱ tӵ do (electron tӵ do) chuyӇn ÿӝng hӛn loҥn trong không gian giӳa các nút mҥng Dѭӟi tác dөng cӫa ÿiӋn trѭӡng chính các ÿiӋn tӱ tӵ do này chuyӇn ÿӝng tҥo ra dòngÿiӋn (Hình 2.1.a)

Trái lҥi trong chҩt ÿiӋn phân khi chѭa có ÿiӋn trѭӡng ngoài các phân tӱ chҩt ÿiӋnphân do tѭѫng tác vӟi nhau ÿã tӵ phân ly thành ion dѭѫng, ion âm Dѭӟi tác dөng cӫaÿiӋn trѭӡng các ion này chuyӇn ÿӝng tҥo ra dòng ÿiӋn (Hình 2.1.b) Khӕi lѭӧng m cӫachҩt ÿѭӧc giҧi phóng ra ӣ ÿiӋn cӵc bình ÿiӋn phân ÿѭӧc tính theo công thӭc:

It n

A

F. .

1 m(g)

Trong ÿó F là mӝt hҵng sӕ gӑi là sӕ Faraÿây: F = 96500C/mol, A là khӕi lѭӧngmӝt nguyên tӱ cӫa chҩt thu ÿѭӧc ӣ ÿiӋn cӵc

Ĉӕi vӟi chҩt khí ӣ trҥng thái bình thѭӡng các phân tӱ khí hҫu nhѭ ÿӅu ӣ trҥng thái trung hoà vӅ ÿiӋn Tuy nhiên khi có kích thích bên ngoài các phân tӱ khí có thӇ giҧi

mӝt sӕ kӃt hӧp vӟi nguyên tӱ trung hoà khác thành ion âm Khi có ÿiӋn trѭӡng ngoài

cҧ ion dѭѫng, ion âm, ÿiӋn tӱ ÿӅu chuyӇn ÿӝng tҥo ra dòng ÿiӋn (Hình 2.1.c)

Chân không vӕn không có hҥt mang ÿiӋn Nó chӍ dүn ÿѭӧc ÿiӋn khi ÿѭa electron vào Dòng ÿiӋn trong chân không là dòng chuyӇn ÿӡi có hѭӟng cӫa các electron bӭt ra

tӯ catӕt bӏ nung nóng do tác dөng cӫa ÿiӋn trѭӡng Ĉһc ÿiӇm cӫa dòng ÿiӋn trong chân không là nó chӍ chҥy theo mӝt chiӅu nhҩt ÿӏnh tӯ anӕt sang catӕt

Dòng ÿiӋn trong bán dүn là dòng dӏch chuyӇn có hѭӟng cӫa các electron tӵ do và

lӛ trӕng dѭӟi tác dөng cӫa ÿiӋn trѭӡng TuǤ theo tҥp chҩt pha vào bán dүn tinh khiӃt

mà bҧn dүn thuӝc mӝt trong hai loҥi là bán dүn loҥi n và bán dүn loҥi p Dòng ÿiӋntrong bán dүn loҥi n chӫ yӃu là dòng electron, còn trong bán dүn loҥi p chӫ yӃu là dòng các lӛ trӕng.1.3 Tác dөng cӫa dòng ÿiӋn

Tuy có bҧn chҩt khác nhau nhѭng dòng ÿiӋn bao giӡ cNJng có tác dөng ÿһc trѭnggiӕng nhau nhѭ tác dөng nhiӋt, tác dөng tӯ, tác dөng sinh lý, tác dөng cѫ hӑc, Cáctác dөng này ÿѭӧc ӭng dөng nhiӅu trong y hӑc

2 NHӲNG ĈҤI LѬӦNG ĈҺC TRѬNG CӪA DÒNG ĈIӊN

2.1 Cѭӡng ÿӝ dòng ÿiӋn.

Xét mӝt diӋn tích S bҩt kǤ nҵm trong môi trѭӡng có dòng

ÿiӋn chҥy qua (Hình 2.2)

Theo ÿӏnh nghƭa: C˱ͥng ÿ͡ dòng ÿi͏n qua di͏n tích S là

ÿ̩i l˱ͫng có tr͓ s͙ b̹ng ÿi͏n l˱ͫng chuy͋n qua di͏n tích ̭y

trong m͡t ÿ˯n v͓ thͥi gian

Tӯ ÿó suy ra ÿiӋn lѭӧng q ÿi qua diӋn tích S trong thӡi gian t sӁ là:

NӃu i có phѭѫng chiӅu ÿӝ lӟn không ÿәi theo thӡi gian thì dòng ÿiӋn ÿó ÿѭӧc gӑi

là dòng ÿiӋn không ÿәi tӯ (2) nӃu i = I = hs Ta có:

HӋ SI, ÿѫn vӏ cѭӡng ÿӝ dòng ÿiӋn là Ampe (A), ÿѫn vӏ diӋn tích q là Cu lông (C)

Ngoài ra trong thӵc tӃ còn dùng:

Kilo Ampe: 1Ka = 103A

Mili Ampe: 1mA = 10-3 A

2.2 Véc tѫ mұt ÿӝ dòng ÿiӋn.

Cѭӡng ÿӝ dòng ÿiӋn chӍ ÿһc trѭng cho ÿӝ mҥnh yӃu cӫa dòng ÿiӋn qua mӝt diӋntích nào ÿó, chѭa ÿһc trѭng cho ÿӝ mҥnh yӃu cӫa dòng ÿiӋn tҥi tӯng ÿiӇm trong môi trѭӡng, ngoài ra cѭӡng ÿӝ dòng ÿiӋn còn chѭa cho ta biӃt phѭѫng, chiӅu các dòng ÿiӋn Vì vұy, ngoài cѭӡng ÿӝ dòng ÿiӋn ngѭӡi ta còn dùng mӝt ÿҥi lѭӧng vұt lý khác

ÿӇ ÿһc trѭng cho dòng ÿiӋn ÿó là véc tѫ mұt ÿӝ dòng ÿiӋn

2.2.1.Ĉ͓nh nghƭa.

Véc t˯ m̵t ÿ͡ dòng ÿi͏n t̩i m͡t ÿi͋m M trong môi tr˱ͥng có dòng ÿi͏n là m͡t

ÿ͡ng qua ÿi͋m ÿó có ÿ͡ lͣn b̹ng c˱ͥng ÿ͡ dòng ÿi͏n qua m͡t ÿ˯n v͓ di͏n tích ÿ̿t

VӅ ÿӝ lӟn ta có:

Tӯ (4) ta suy ra cѭӡng ÿӝ dòng ÿiӋn qua diӋn tích

vuông góc Sn là:

NӃu trên cҧ mһt Sn mà j = const Ta có:

ĈӇ tính cѭӡng ÿӝ qua diӋn tích S bҩt kǤ ta phҧi chia diӋn

tích S ÿó thành nhӳng phҫn tӱ dS Sao cho trên dS, &j

không ÿәi Gӑi dSn là hình chiӃu dS trên phѭѫng vuông góc vӟi &j

Trong hӋ SI ÿѫn vӏ cӫa &j

lҥi có mӕi liên hӋ vӟi nhau

Thӵc vұy trong mӝt ÿѫn vӏ thӡi gian sӕ hҥt ÿiӋn tích ÿi qua dSn sӁ là:

Doÿó cѭӡng ÿӝ di qua dSn sӁ là:

Ta có thӇ biӇu diӉn dѭӟi dҥng tәng quát nhѭ sau:

DӉ dàng nhұn thҩy (7) ÿúng cho cҧ hҥt mang ÿiӋn tích dѭѫng và ÿiӋn tích âm

Thұt vұy: q > 0 o &j

cùng chiӅu v&

q < 0 o&j

ngѭӧc chiӅu v&

CHѬѪNG 3

TӮ TRѬӠNG DÒNG ĈIӊN KHÔNG ĈӘI

1 THÍ NGHIӊM Vӄ TѬѪNG TÁC TӮ CӪA DÒNG ĈIӊN

Taÿã biӃt xung quanh mӝt nam châm xuҩt hiӋn mӝt tӯ trѭӡng Nhӡ tӯ trѭӡng mà các nam châm tѭѫng tác ÿѭӧc vӟi nhau (các cӵc cùng dҩu ÿҭy nhau, khác dҩu hút nhau) Tѭѫng tác cӫa nam châm vӟi nhau gӑi là tѭѫng tác tӯ

Các thí nghiӋm sau ÿây cNJng chӭng tӓ dòng ÿiӋn cNJng có tӯ tính nhѭ nam châm, nghƭa là xung quanh dòng ÿiӋn cNJng xuҩt hiӋn mӝt tӯ trѭӡng

1.2 Thí nghiӋm 2:

Ĉѭa nam châm thҷng vào gҫn mӝt ӕng dây dүn có

dòng ÿiӋn chҥy thì thҩy nam châm có thӇ hút hoһc ÿҭy

ӕng dây ÿó (hình 3.2)

1.3 Thí nghi Ӌm 3:

Có hai dây dүn ÿһt song song vӟi nhau NӃu cho

dòngÿiӋn chҥy qua hai dây dүn ÿó cùng chiӅu thì thҩy

hai dây dүn ÿó 1 chҥy ngѭӧc chiӅu thì hai dây dүn ÿó

ÿҭy nhau (Hình 3.3)

1.4 KӃt luұn.

Qua nhiӅu thí nghiӋm chӭng tӓ nam châm tác

dөng lên nam châm cNJng giӕng dòng ÿiӋn tác dөng

lên nam châm, hay nam châm tác dөng lên dòng ÿiӋn hoһc dòng ÿiӋn tác dөng lên

Vұy xung quanh nam châm và xung quanh dây dүn có dòng ÿiӋn chҥy qua ÿӅuxuҩt hiӋn mӝt tӯ trѭӡng Tѭѫng tác giӳa nam châm vӟi nam châm, dòng ÿiӋn vӟi dòng ÿiӋn, hay giӳa nam châm vӟi dòng ÿiӋn ÿӅu có cùng bҧn chҩt ÿѭӧc gӑi là tѭѫng tác tӯ.

2 ĈӎNH LUҰT AMPE (AMPER) Vӄ TѬѪNG TÁC TӮ CӪA ĈÒNG ĈIӊN

2.1 Ph ҫn tӱ dòng ÿiӋn.

Trên mӝt dây dүn có dòng ÿiӋn I chҥy qua nӃu ta thҩy mӝt ÿoҥn

nhӓ MN, MN coi là thҷng, thì phҫn tӱ dòng ÿiӋn MN ÿѭӧc ÿӏnh

nghƭa là: I.dl trong ÿó dllà véc tѫ có ÿӝ dài MN, có chiӅu là chiӅu

dòngÿiӋn I chҥy trong dây dүn (Hình 3.4)

2.2 Ĉӏnh luұt Ampe

2.2.1 Trong chân không.

Giҧ sӱ trong chân không có 2 dòng ÿiӋn I, I0 Trên dây dүn có cѭӡng ÿӝ I, tҥi O ta thҩy phҫn tӱ dòng ÿiӋn I.dl, trên dây dүn có cѭӡng ÿӝ I0 ta lҩy phҫn tӱ dòng ÿiӋn I0 ta lҩy phҫn tӱ dòng ÿiӋn I.dl, tҥi ÿiӇm M Kҿ véc tѫ r&

= OM

Dӵng mһt phҷng P chӭa I.dl và r&

Tҥi M kҿ pháp tuyӃn n vӟi mһt phҷng P sao cho thӭ tӵ 3 véc tѫ I.dl,

r&

, n&

lұp thành mӝt tam diӋn thuұn

Gӑi T góc giӳa I.dl và r&

- Có chiӅu sao cho thӭ tӵ ba véc tѫ I0.dl0.n&

và dF0 lұp thành tam diӋn thuұn

Cóÿӝ lӟn:

K: là hӋ sӕ tӹ kӋ trong hӋ SI:

P0ÿѭӧc gӑi là hҵng sӕ tӯ có giá trӏ:

Ta có thӇ biӇu diӉn bҵng biӇu thӭc toán hӑc tәng quát nhѭ sau:

2.2.2 Trong các môi tr˱ͥng.

Thӵc nghiӋm cNJng chӭng tӓ, hai phҫn tӱ dòng ÿiӋn nӃu ÿһt trong môi trѭӡng, cùng khoҧng cách so vӟi khi chúng ÿһt trong chân không thì lӵc tác dөng sӁ thay ÿәi P lҫn

P ÿѭӧc gӑi là ÿӝ tӯ thҭm cӫa môi trѭӡng

NӃu P > 1 thì môi trѭӡng ÿó gӑi là chҩt thuұn tӯ P < 1 thì ÿѭӧc gӑi là môi trѭӡngnghӏch tӯ

Vàÿӏnh luұt Amue ÿѭӧc viӃt tәng quát cho các môi trѭӡng là:

Nh̵n xét: ÿӏnh luұt Ampe là ÿӏnh luұt cѫ bҧn cӫa tѭѫng tác tӯ Thұt vұy dòng ÿiӋn

chính là tұp hӧp cӫa các phҫn tӱ dòng ÿiӋn do ÿó nӃu biӃt tѭѫng tác giӳa hai phҫn tӱdòng ÿiӋn ta có thӇ tính ÿѭӧc tѭѫng tác giӳa các dòng ÿiӋn, cNJng giӕng nhѭ ÿӏnh luұt

Cu lông là ÿӏnh luұt cѫ bҧn cӫa tѭѫng tác ÿiӋn tích

3 VÉC TѪ CҦM ӬNG TӮ, VÉC TѪ CѬӠNG ĈӜ TӮ TRѬӠNG

3.1.Véc tѫ cҧm ӭng tӯ B

Tӯ ÿӏnh luұt Ampe nӃu ta xét vectѫ

Thì véc tѫ dBchӍ phө thuӝc vào I.dl là phҫn tӱ dòng ÿiӋn gây ra tӯ trѭӡng và vӏ trí cácÿiӇm xét, không phө thuӝc vào I0.dl0.dBÿѭӧc gӑi là véc tѫ cҧm ӭng tӯ do phҫn tӱdòngÿiӋn I.dlgây ra tҥi ÿiӇm M BiӇu thӭc (3) ÿѭӧc gӑi là ÿӏnh luұt Bio-sava-laplat

Ĉ͓nh lý ÿ˱ͫc phát bi͋u nh˱ sau: Véc t˯ c̫m ͱng tͳ do ph̯n t͵ dòng ÿi͏n gây ra

).

).

* Chú ý:

- Vӟi khái niӋm dBthìÿӏnh luұt Ampe có thӇ biӇu diӉn:

- Rõ ràng so sánh vӟi biӇu thӭc lӵc tƭnh ÿiӋn:

Thì thҩy dB tѭѫng ÿѭѫng vӟi véc tѫ E&

.

- Chùm cӫa vectѫ dB còn có thӇ tìm theo quy tҳc ÿinh ӕc sau ÿây:

Ĉ̿t cái ÿinh ͙c theo ph˱˯ng cͯa dòng ÿi͏n và v̿n ÿinh ͙c sao cho nó ti͇n theo

- Trong hӋ SI ÿѫn vӏ cҧm ӭng tӯ là Tesla (T)

3.2 Nguyên lý ch ӗng chҩt tӯ trѭӡng.

Dӵa vào ÿӏnh luұt Ampe ta có thӇ tính ÿѭӧc véc tѫ cҧm ӭng tӯ cӫa cҧ dòng ÿiӋnhoһc n dòng ÿiӋn gây ra tҥi mӝt ÿiӇm trong tӯ trѭӡng Thұt vұy:

-Ĉӕi vӟi mӝt dòng ÿiӋn:

-Ĉӕi vӟi n dòng ÿiӋn:

Trongÿó B là véc tѫ cҧm ӭng tӯ do dòng ÿiӋn thӭ i gây ra

BiӇu thӭc (5) và (6) gӑi là nguyên lý chӗng chҩt cӫa tӯ trѭӡng

3.3 Véc tѫ cѭӡng ÿӝ tӯ trѭӡng H

CNJng giӕng nhѭ ÿiӋn trѭӡng, ngoài véc tѫ E&

ngѭӡi ta còn dùng véc tѫ D ÿӇ ÿһctrѭng cho ÿiӋn trѭӡng Trong tӯ trѭӡng ngoài véc tѫ B ta còn dùng mӝt ÿҥi lѭӧng véc

tѫ cѭӡng ÿӝ tӯ trѭӡng H ÿѭӧc ÿӏnh nghƭa:

Rõ ràng H và B cùng phѭѫng chiӅu chӍ khác nhau vӅ ÿӝ lӟn, và H không phөthuӝc vào P Trong hӋ SI ÿѫn vӏ cӫa H là Ampelmet (Anh)

3.4 Véc tѫ cҧm ӭng tӯ B và cѭӡng ÿӝ tӯ trѭӡng H trong mӝt vài trѭӡng hӧp ÿһc biӋt.

Dӵa vào ÿӏnh luұt Ampe và nguyên lý chӗng chҩt cӫa tӯ trѭӡng ta có thӇ tính ÿѭӧcvéc tѫ cҧm ӭng tӯ cho các dòng ÿiӋn Ta chӍ xét mӝt sӕ trѭӡng hӧp ÿһc biӋt sau:

-ĈӇ ÿһc trѭng cho tính chҩt tӯ cӫa ÿòng ÿiӋn tròn ngѭӡi ta ra mӝt ÿҥi lѭӧng vұy lý

là mô men tӯ cӫa dòng ÿiӋn tròn ÿѭӧc ÿӏnh nghƭa nhѭ sau:

Trongÿó: I là cѭӡng ÿӝ dòng ÿiӋn

S là mӝt véc tѫ có cѭӡng ÿӝ lӟn bҵng diӋn tích cӫa hình tròn chӭa vòng dây có dòngÿiӋn chҥy, chiӅu cӫa Slà chiӅu cӫa B tҥi ÿó:

NӃu dùng khái niӋm:

Thì cҧm ӭng tӯ B do dòng ÿiӋn tròn gây ra tҥi tâm O có thӇ viӃt

ĈӇ tìm chiӅu cӫa véc tѫ cҧm ӭng tӯ gây ra ÿӕi vӟi dòng ÿiӋn tròn ngѭӡi ta còn dùng quy tҳc kim ÿӗng hӗ nhѭ sau:

Nhìn vào vòng dây, nӃu dòng ÿiӋn chҥy ngѭӧc

chiӅu kim ÿӗng hӗ thì ÿó là cӵc bҳc (ÿѭӡng sӭc cҧm

ӭng tӯ ÿi ra tӯ cӵc bҳc) nӃu dòng ÿiӋn chҥy cùng

chiӅu kim ÿӗng hӗ ÿó là cӵc nam

BiӃt B0 ta có thӇ tínhH0:

VӅ ÿӝ lӟn:

Rõ ràng theo (9) trong hӋ SI ÿѫn vӏ cӫa H sӁ là (A/m)

Giҧ sӱ có dây ÿiӋn thҷng dài AB, có cѭӡng ÿӝ I ÿi

qua Hãy tính cҧm ӭng tӯ B và H do dòng ÿiӋn gây ra

tҥi mӝt ÿiӇm M cách dây dүn mӝt khoҧng R (Hình 3.8)

Muӕn vұy trên dây dүn tҥi mӝt ÿiӇm C bҩt kǤ ta lҩy mӝt

phҩn tӱ dòng ÿiӋn I.dl thì I.dl sӁ gây ra tҥi M mӝt véc

tѫ cҧm ӭng tӯ có phѭѫng chiӅu xác ÿӏnh bҵng quy tҳc

ÿinh ӕc (trong hình vӁ có phѭѫng vuông góc vӟi mһt

phҷng chӭa I.dlvàÿiӇm xét, chiӅu ÿi vào)

Cóÿӝ lӟn:

Gӑi CH = 1 ta có:

Vì dl > 0 nên:

CHѬѪNG 4 CҦM ӬNG ĈIӊN TӮ

1 THÍ NGHI ӊM Vӄ HIӊN TѬӦNG CҦM ӬNG ĈIӊN TӮ

Taÿã biӃt dòng ÿiӋn gây ra xung quanh nó mӝt tӯ trѭӡng Vұy ngѭӧc lҥi tӯ trѭӡng

có thӇ gây ra dòng ÿiӋn không? Năm 1831 nhà vұt lý hӑc ngѭӡi Anh Faraday bҵngthӵc nghiӋm ÿã chӭng tӓ khi có tӯ trѭӡng biӃn ÿәi ÿã sinh ra trong mҥch kín dòng ÿiӋn, gӑi là dòng ÿiӋn cҧm ӭng, hiӋn tѭӧng ÿó gӑi là hiӋn tѭӧng cҧm ӭng ÿiӋn tӯ Phát minh ra hiӋn tѭӧng cҧm ӭng ÿiӋn tӯ là mӝt trong nhӳng phát minh quan trӑng nhҩt cӫavұt lý nói riêng và khoa hӑc nói chung

1.1.Thí nghiӋm 1:

Dùng mӝt nam châm thҷng ÿӇ gҫn ÿҫu mӝt ӕng dây A, ӕng dây A ÿѭӧc nӕi vӟiÿiӋn kӃ nhұn G (Hình 4.1)

NӃu giӳ nguyên ӕng dây và dӏch chuyӇn nam châm thì trong

thӡi gian nam châm dӏch chuyӇn, trong ӕng dây A có dòng ÿiӋn

Ĉӝ lӟn chiӅu cӫa dòng ÿiӋn phө thuӝc vào tӕc ÿӝ dӏch chuyӇn

cӫa nam châm (nӃu dӏch chuyӇn thanh nam châm càng nhanh thì

cѭӡng ÿӝ dòng cҧm ӭng càng lӟn NӃu ÿѭa cӵc bҳc lҥi gҫn ӕng

dây, thì dòng cҧm ӭng xuҩt hiӋn có chiӅu ngѭӧc chiӅu vӟi khi

ÿѭa cӵc bҳc ra xa ӕng dây)

NӃu giӳ nguyên nam châm và dӏch chuyӇn ӕng dây thì hiӋn

tѭӧng cNJng xҧy ra tѭѫng tӵ nhѭ trên.Vұy khi có sӵ chuyӇn ÿӝng

tѭѫng ÿӕi giӳa nam châm và ӕng dây thì trong ӕng dây xuҩt hiӋn

dòng cҧm ӭng

1.2.Thí nghiӋm 2.

Thay nam châm bҵng mӝt ӕng dây B, ӕng dây B ÿѭӧc nӕi vӟi

nguӗn ÿiӋn mӝt chiӅu (Hình 4.2)

- NӃu ÿóng khoá K Cho 2 ӕng dây A, B chuyӇn ÿӝng tѭѫng

ÿӕi thì ӕng dây A cNJng có dòng cҧm ӭng nhѭ thí nghiӋm 1

- NӃu ÿӇ A và B ÿӭng yên, ÿóng hoһc ngҳt khoá K ta cNJng

thҩy trong ӕng dây A xuҩt hiӋn dòng cҧm ӭng Dòng cҧm ӭng có

chiӅu khi ÿóng K ngѭӧc chiӅu vӟi dòng cҧm ӭng xuҩt hiӋn khi

ngҳt khoá K

* Nh ̵n xét: qua thí nghiӋm 2 ta thҩy mӝt ӕng dây có dòng

ÿiӋn mӝt chiӅu chҥy qua tѭѫng ÿѭѫng vӟi mӝt nam châm thҷng,

ta gӑi nam châm ÿiӋn

* K ͇t lu̵n: qua nhiӅu thí nghiӋm Faraday ÿã ÿi ÿӃn kӃt luұn.

Khi tӯ thông qua mҥch kín biӃn ÿәi thì trong mҥch kín xuҩt

hiӋn dòng cҧm ӭng

- Dòng ÿiӋn cҧm ӭng chӍ tӗn tҥi trong thӡi gian tӯ thông biӃn ÿәi qua mҥch kín.

- Nӗng ÿӝ dòng cҧm ӭng tӹ lӋ thuұn vӟi tӕc ÿӝ biӃn thiên tӯ thông qua mҥch kín

ChiӅu cӫa dòng ÿiӋn cҧm ӭng phө thuӝc vào sӵ biӃn ÿәi cӫa tӯ thông qua mҥchkínÿó tăng hay giҧm

Trong thí nghiӋm ÿѭa cӵc bҳc cӫa nam châm lҥi

gҫn ÿҫu cӫa ӕng dây A

Ta thҩy tӯ thông qua ӕng dây A tăng lên, theo

ÿӏnh luұt Len xѫ dòng cҧm ӭng phҧi có chiӅu sao

cho tӯ trѭӡng do nó sinh ra chӕng lҥi sӵ tăng tӯ

thông ÿó Muӕn vұy ÿѭӡng sӭc tӯ trѭӡng do dòng

ÿiӋn trong ӕng dây gây ra phҧi ngѭӧc chiӅu vӟi

ÿѭӡng sӭc tӯ do nam châm gây ra (Hình 4.3)

Ápÿөng quy tҳc kim ÿӗng hӗ ta thҩy ÿҫu ӕng dây A ӣ gҫn nam châm phҧi là cӵcbҳc.Tѭѫng tӵ nӃu ÿѭa cӵc bҳc nam châm ra xa ӕng dây thì ÿҫu ӕng dây A ӣ gҫn nam châm sӁ phҧi là cӵc nam Dòng ÿiӋn trong ӕng dây lúc ÿó sӁ chҥy theo chiӅu ngѭӧclҥi Chú ý: muӕn dӏch chuyӇn nam châm ta phҧi tӕn năng lѭӧng cѫ hӑc, năng lѭӧngnày ÿã biӃn thành năng lѭӧng dòng cҧm ӭng, vұy ÿӏnh luұt Len xѫ là biӇu hiӋn cӫaÿӏnh luұt bҧo toàn năng lѭӧng

2.2 Ĉӏnh luұt Faraday vӅ suҩt ÿiӋn ÿӝng cҧm ӭng.

Sӵ suҩt hiӋn dòng ÿiӋn cҧm ӭng chӭng tӓ mҥch xuҩt hiӋn mӝt suҩt ÿiӋn ÿӝng

Suҩt ÿiӋn ÿӝng ÿó gӑi là suҩt ÿiӋn ÿӝng cҧm ӭng

ĈӇ tính suҩt ÿiӋn ÿӝng cҧm ӭng ta xét mӝt thí nghiӋm tәng quát nhѭ sau:

Dӏch chuyӇn mӝt vòng dây kín (C) trong tӯ trѭӡng tӯ vӏ trí (1) ÿӃn vӏ trí (2) sao cho tӯ thông qua mҥch kín ÿó biӃn ÿәi (Hình 4.4)

Giҧ sӱ sau thӡi gian dt, tӯ thông qua mҥch kín biӃn ÿәi mӝt lѭӧng d) và cѭӡng ÿӝdòng cҧm ӭng là IC Khi ÿó công tӯ lӵc tác dөng lên dòng cҧm ӭng sӁ là:

dӏch chuyӇn cӫa vòng dây vì sӵ dӏch chuyӇn này là nguyên nhân gây ra dòng cҧm ӭngnên công cӫa tӯ lӵc tác dөng lên dòng cҧm ӭng phҧi là công cҧn.

Vì thӃ ÿӇ dӏch chuyӇn vòng dây ta phҧi tӕn mӝt công dA' bҵng công cҧn ÿó

Theo ÿӏnh luұt bҧo toàn năng lѭӧng, công

dA' phҧi ÿѭӧc chuyӇn thành năng lѭӧng cӫa

dòng ÿiӋn cҧm ӭng NӃu gӑi HC là suҩt ÿiӋn

ÿӝng cҧm ӭng, ta phҧi có:

(16.1) ÿѭӧc gӑi là ÿӏnh luұt Faraday vӅ suҩt

ÿiӋn ÿӝng cҧm ӭng phát biӇu nhѭ sau:

Chú ý: Theo ÿӏnh luұt Len xѫ công cӫa tӯ lӵc tác dөng dòng cҧm ӭng bao giӡ cNJng

là công cҧn, do ÿó ÿӇ dӏch chuyӇn mҥch ÿiӋn trong tӯ trѭӡng ta phҧi tӕn mӝt công bҵng vӅ trӏ sӕ nhѭng trái dҩu vӟi công cҧn ÿó Vì vұy dҩu (-) trong biӇu thӭc (16.1) chính là biӇu hiӋn vӅ mһt toán hӑc cӫa ÿӏnh luұt Len xѫ

3 M ӜT SӔ TRѬӠNG HӦP ĈҺC BIӊT CӪA CҦM ӬNG ĈIӊN TӮ

3.1 Dòng ÿiӋn xoay chiӅu.

Mӝt trong các ӭng dөng quan trӑng cӫa cҧm ӭng ÿiӋn

tӯ là tҥo ra dòng ÿiӋn xoay chiӅu Dòng xoay chiӅu là

trѭӡng hӧp dòng cҧm ӭng xuҩt hiӋn khi có biӃn thiên tӯ

thông tuҫn hoàn qua mҥch kín

Thұt vұy ta hãy xét mӝt khung dây ÿһt trong mӝt tӯ

trѭӡng ÿӅu cҧm ӭng tӯ B Ӣ thӡi ÿiӇm t = 0, B vuông

góc vӟi mһt phҷng cӫa khung, tӯ thông qua mҥch là:

NӃu ta quay khung vӟi vұn tӕc góc ÿӅu Z Xung quanh trөc OO' (Hình 4.5) thì tҥithӡi ÿiӇm t tӯ thông qua khung sӁ là:

Theo ÿӏnh luұt cҧm ӭng ÿiӋn tӯ suҩt ÿiӋn ÿӝng trong khung sӁ là:

Vұy suҩt ÿiӋn ÿӝng trong trѭӡng hӧp này là mӝt suҩt ÿiӋn ÿӝng xoay chiӅu hình sin, nên mҥch kín sӁ xuҩt hiӋn mӝt dòng ÿiӋn có cѭӡng ÿӝ dòng ÿiӋn

DòngÿiӋn ÿó ÿѭӧc gӑi là dòng ÿiӋn xoay chiӅu vӟi chu kǤ:

Tҫn sӕ:

Chú ý: - Trong kӻ thuұt các máy phát ÿiӋn tҥo ra dòng ÿiӋn xoay chiӅu ÿѭӧc gӑi

là máy dao ÿiӋn

- Các máy dao ÿiӋn tҥo ra dòng ÿiӋn có tҫn sӕ 50Hz hoһc 60Hz

- NӃu khung dây gӗm nhiӅu vòng dây nhѭ nhau thì:

3.2 Dòng ÿiӋn Phucô: Khi có m͡t kh͙i v̵t d̳n chuy͋n ÿ͡ng trong tͳ tr˱ͥng,

dòng Phucô là:

Vì R rҩt nhӓ nên HF rҩt lӟn, theo ÿӏnh luұt Jun- Len xѫ thì tác dөng nhiӋt cӫa ÿòngPhucô rҩt lӟn Vӟi ÿһc ÿiӇm ÿó dòng Phucô có vai trò quan trӑng trong kӻ thuұt

3.2.1 Tác h̩i cͯa dòng Phucô Trong các biӃn thӃ ÿiӋn, máy phát ÿiӋn, ÿӝng cѫ

ÿiӋn lõi sҳt cӫa chúng sӁ xuҩt hiӋn các dòng Phucô, mӝt phҫn năng lѭӧng sӁ mҩt ÿidѭӟi dҥng toҧ nhiӋt, ÿһc biӋt nӃu các lõi sҳt ÿó có ÿiӋn trӣ rҩt nhӓ thì tác dөng nhiӋt rҩtlӟn, có thӇ bӏ nóng chҧy ĈӇ làm giҧm tác ÿөng nhiӋt này, các lõi ngѭӡi ta không dùng

cҧ khӕi kim loҥi mà gӗm nhiӅu lá kim loҥi mӓng ghép lҥi, các lá kim loҥi này ÿѭӧcsѫn cách ÿiӋn vӟi nhau

3.2.2 Dòng Phucô có lͫi: Trong nhiӅu trѭӡng hӧp tác dөng nhiӋt cӫa dòng Phucô

lҥi có lӧi Thí dө ÿӇ nóng chҧy kim loҥi ngѭӡi ta dùng các lò cҧm ӭng, trong lò ÿӇ các kim loҥi, dùng tӯ trѭӡng biӃn thiên thanh qua lò, dѭӟi tác dөng nhiӋt làm các kim loҥinóng chҧy Ѭu ÿiӇm cӫa phѭѫng pháp so vӟi các phѭѫng pháp khác là nó có thӇ thӵc

CHѬѪNG 5

1 CÁC LUҰN ĈIӆM MACXOEN

1.1 Luұn ÿiӇm Macxoen thӭ nhҩt:

Nhѭ chúng ta ÿã biӃt, thí nghiӋm cӫa Faraÿây vӅ hiӋn tѭӧng cҧm ӭng ÿiӋn tӯ ÿãchӭng tӓ khi ta làm biӃn ÿәi tӯ thông gӱi qua mӝt vòng dây khép kín, bҵng cách ÿһtvòng dây ҩy trong mӝt tӯ trѭӡng biӃn thiên, trong vòng dây ҩy xuҩt hiӋn mӝt dòng ÿiӋn cҧm ӭng có chiӅu xác ÿӏnh bӣi ÿӏnh luұt Len xѫ: nӃu tӯ thông gӱi qua vòng dây tăng, dòng ÿiӋn cҧm ӭng có chiӅu nhѭ trên hình; nӃu tӯ thông gӱi qua vòng dây giҧm, dòng diӋn cҧm ӭng có chiӅu nhѭ trên hình

Sӵ xuҩt hiӋn cӫa dòng ÿiӋn

khác nhau, Mҳc xoen ÿã thҩy:

Suҩt ÿiӋn ÿӝng cҧm ӭng - ÿҥi lѭӧng ÿһc trѭng cӫa hiӋn tѭӧng cҧm ӭng ÿiӋn tӯtrong mӝt mҥch kín - không phө thuӝc bҧn chҩt cӫa dây, và cNJng không phө thuӝcnhiӋt ÿӝ cӫa dây ÿó ĈiӅu này có nghƭa là, vòng dây không phҧi là nguyên nhân sinh ra ÿiӋn trѭӡng, mà chӍ là phѭѫng tiӋn giúp ta phát hiӋn sӵ có mһt cӫa ÿiӋn trѭӡng ÿó Trong hiӋn tѭӧng cҧm ӭng ÿiӋn tӯ, nguyên nhân gây ra dòng ÿiӋn cҧm ӭng là sӵ biӃnÿәi cӫa tӯ thông gӱi qua mҥch ÿiӋn, tӭc sӵ biӃn ÿәi cӫa tӯ trѭӡng tҥi nѫi ÿһt mҥch.Vұy ÿiӋn trѭӡng gây nên dòng cҧm ӭng chӍ có thӇ do tӯ trѭӡng biӃn ÿәi theo thӡi gian sinh ra Rõ ràng ÿiӋn trѭӡng này không thӇ là ÿiӋn trѭӡng tƭnh vì ÿѭӡng sӭc cӫa ÿiӋntrѭӡng tƭnh là ÿѭӡng cong hӣ, công cӫa ÿiӋn trѭӡng tƭnh trong sӵ dӏch chuyӇn hҥt ÿiӋntheoÿѭӡng cong kín bҵng 0

Vì vұy ÿiӋn trѭӡng tƭnh không thӇ làm cho các hҥt ÿiӋn dӏch chuyӇn theo ÿѭӡngcong kín ÿӇ tҥo thành dòng ÿiӋn ÿѭӧc (Vì nӃu ÿiӋn trѭӡng tƭnh.l tҥo nên ÿѭӧc dòng ÿiӋn khép kín thì nghƭa là ta có thӇ không tӕn công mà vүn sinh ra ÿѭӧc năng lѭӧngÿiӋn?) Muӕn làm cho các hҥt ÿiӋn chuyӇn ÿӝng theo ÿѭӡng cong kín thì công cӫa ÿiӋntrѭӡng trong sӵ dӏch chuyӇn hҥt ÿiӋn theo ÿѭӡng cong kín phҧi khác không:

Nghƭa là các ÿѭӡng sӭc ÿiӋn trѭӡng phҧi là các ÿѭӡng cong kín Thӵc nghiӋm ÿãxác nhұn rҵng ÿiӋn trѭӡng gây nên dòng ÿiӋn cҧm ӭng có nhӳng ÿѭӡng sӭc khép kín

Vì vұy, ngѭӡi ta gӑi ÿiӋn trѭӡng này là ÿiӋn trѭӡng xoáy

Tóm lҥi, trên cѫ sӣ phân tích nhѭ trên, Măcxoen ÿã phát biӇu ÿѭӧc mӝt luұn ÿiӇmtәng quát, gӑi là luұn ÿiӇm thӭ nhҩt cӫa Măcxoen:

B̭t kì tͳ tr˱ͥng nào bi͇n ÿ͝i theo thͥi gian cNJng sinh ra m͡t ÿi͏n tr˱ͥng xoáy

1.2 Luұn ÿiӇm thӭ hai cӫa Măcxoen

Theo luұn ÿiӇm thӭ nhҩt cӫa Măcxoen, tӯ trѭӡng biӃn ÿәi theo thӡi gian sinh ra ÿiӋn trѭӡng xoáy Vұy ngѭӧc lҥi ÿiӋn trѭӡng biӃn ÿәi theo thӡi gian có thӇ sinh ra tӯtrѭӡng không? ĈӇ ÿҧm bҧo tính ÿӕi xӭng trong mӕi liên hӋ giӳa ÿiӋn trѭӡng và tӯtrѭӡng, Măcxoen ÿã giҧi quyӃt vҩn ÿӅ này bҵng mӝt luұn ÿiӇm gӑi là luұn ÿiӇm thӭ hai cӫa Măcxoen:

Bҩt kì mӝt ÿiӋn trѭӡng nào biӃn ÿәi theo thӡi gian cNJng sinh ra mӝt tӯ trѭӡng

Luұn ÿiӇm này ÿã ÿѭӧc thӵc nghiӋm chӭng minh

Nhѭ vұy, nӃu theo luұn ÿiӇm thӭ nhҩt, tӯ trѭӡng có thӇ sinh ra ÿiӋn trѭӡng thì vӟiluұn ÿiӇm thӭ hai, Măcxoen ÿã khҷng ÿӏnh rҵng, ngѭӧc lҥi, ÿiӋn trѭӡng có thӇ sinh ra

tӯ trѭӡng Ӣ ÿây cҫn lѭu ý là ÿiӋn trѭӡng nói chung có thӇ không ÿӗng ÿӅu trong không gian, nghƭa là nó có thӇ biӃn ÿәi tӯ ÿiӇm này sang ÿiӇm khác, nhѭng theo luұnÿiӇm thӭ hai cӫa Măcxoen, sӵ biӃn ÿәi này cӫa ÿiӋn trѭӡng không sinh ra tӯ trѭӡng

mà chӍ có sӵ biӃn ÿәi cӫa nó theo thӡi gian mӟi sinh ra tӯ trѭӡng

2 SӴ TҤO THÀNH SÓNG ĈIӊN TӮ, CÁC TÍNH CHҨT, ĈҺC ĈIӄM CӪA SÓNG ĈIӊN TӮ.

2.1 Sӵ tҥo thành sóng ÿiӋn tӯ:

Hécÿã làm thí nghiӋm sau:

Dùng mӝt nguӗn xoay chiӅu cao tҫn, nӕi

qua hai ӕng dây tӵ cҧm L, L' ÿӃn hai thanh

kim loҥi D, D' trên ÿҫu hai thanh kim loҥi này

có gҳn hai quҧ cҫu kim loҥi A, B khá gҫn

nhau Ngѭӡi ta ÿiӅu chӍnh hiӋu ÿiӋn thӃ và

khoҧng cách giӳa AB thӃ nào ÿó ÿӇ ÿӇ có

hiӋn tѭӧng phóng ÿiӋn giӳa AB

Nhѭ vұy giӳa AB ÿã xuҩt hiӋn mӝt ÿiӋn trѭӡng biӃn thiên theo thӡi gian NӃudùng các dөng cө phát hiӋn, ta sӁ thҩy tҥi mӑi ÿiӇm M trong không gian ÿӅu có cһpvéc tѫ cѭӡng ÿӝ ÿiӋn trѭӡng E&

và cѭӡng ÿӝ tӯ trѭӡng H, chúng cNJng biӃn thiên theo thӡi gian Vұy thí nghiӋm Héc chӭng tӓ: ÿiӋn tӯ trѭӡng biӃn thiên ÿã ÿѭӧc truyӅn ÿi

Thí dө: Tҥi mӝt ÿiӇm O, ta tҥo ra mӝt ÿiӋn trѭӡng biӃn thiên: véc tѫ cѭӡng ÿӝ ÿiӋntrѭӡng E&

biӃn thiên theo thӡi gian Theo luұn ÿiӇm thӭ hai cӫa Măcxoen, ÿiӋn trѭӡng

ӣ O biӃn thiên sӁ tҥo ra tӯ trѭӡng, nghƭa là tҥi các ÿiӇm M, M', M'' xuҩt hiӋn các véc

tѫ cѭӡng ÿӝ tӯ trѭӡng H, H', H''… vì E&

biӃn thiên tuҫn hoàn theo thӡi gian nên H,

H', H''… cNJng biӃn thiên tuҫn hoàn theo thӡi gian Theo luұn ÿiӇm thӭ nhҩt cӫaMăcxoen, tӯ trѭӡng biӃn thiên gây ra ÿiӋn trѭӡng xoáy, tҥi các ÿiӇm M', M'' xuҩthiӋn các véc tѫ cѭӡng ÿӝ ÿiӋn trѭӡng E&

, E&

' Nhѭ vұy ta thҩy cһp véc tѫ E&

, H ÿãÿѭӧc truyӅn ÿӃn mӑi ÿiӇm trong không gian, quá trình truyӅn ÿó gӑi là sóng ÿiӋn tӯ

SóngÿiӋn tӯ là trѭӡng ÿiӋn tӯ biӃn thiên truyӅn ÿi trong không gian

2.2 Các tính ch ҩt, ÿһc ÿiӇm cӫa sóng ÿiӋn tӯ:

+ SóngÿiӋn tӯ tӗn tҥi cҧ trong môi trѭӡng vұt chҩt và trong chân không (khác vӟisóng cѫ hӑc không tӗn tҥi trong chân không)

+ SóngÿiӋn tӯ là sóng ngang: tҥi mӛi ÿiӇm trong khoҧng không gian có sóng ÿiӋn

c

v : Hҵng sӕ ÿiӋn môi H, ÿӝ tӯ thҭm cӫa môi trѭӡng P

HP

n : chiӃt suҩt tuyӋt ÿӕi cӫa môi trѭӡng

Trong chân không H = l, P = 1, vұy v = c = 3.108 m/s

Thӵc nghiӋm chӭng tӓ n > 1, do ÿó c > v, nghƭa là vұn tӕc truyӅn sóng ÿiӋn tӯtrong chân không là lӟn nhҩt so vӟi các môi trѭӡng khác

3 THANG SÓNG ĈIӊN TӮ.

Ngѭӡi ta gӑi sóng ÿiӋn tӯ phҷng ÿѫn sҳc là sóng ÿiӋn tӯ có tҫn sӕ (hoһc bѭӟc sóng xác ÿӏnh) Gӑi O là bѭӟc sóng, T là chu kì, v là vұn tӕc truyӅn sóng ÿiӋn tӯ trong môi trѭӡng ta có:

Trongÿó O = c.T là bѭӟc sóng cӫa sóng ÿiӋn tӯ trong chân không Vұy bѭӟc sóng cӫa sóng ÿiӋn tӯ phө thuӝc môi trѭӡng, có giá trӏ lӟn nhҩt trong chân không

Ngѭӡi ta phân loҥi các sóng ÿiên tӯ ÿѫn sҳc theo ÿӝ lӟn tҫn sӕ (tính ra ÿѫn vӏ Héc) hay bѭӟc sóng (trong chân không) Ta có thӇ lұp mӝt bҧng trong ÿó ghi tên các loҥisóngÿiӋn tӯ ӭng vӟi nhӳng bѭӟc sóng tӯ nhӓ ÿӃn lӟn gӑi là thang sóng ÿiӋn tӯ

PH ҪN THӬ TѬ: QUANG HӐC

Quang hӑc là môn hӑc nghiên cӭu vӅ ánh sáng.

Trong phҫn này chúng ta sӁ nghiên cӭu các hiӋn tѭӧng quang hӑc nhҵm hiӇu rõ bҧn chҩt cӫa ánh sáng, ÿӗng thӡi sӁ cung cҩp nhӳng kiӃn thӭc cҫn thiӃt vӅ viӋc ӭngdөng nhӳng ÿӏnh luұt quang hӑc trong kӻ thuұt và ÿӡi sӕng

CHѬѪNG 1

CѪ SӢ CӪA QUANG HÌNH HӐC DӨNG CӨ QUANG HӐC

1 CÁC ĈӎNH LUҰT CѪ BҦN CӪA QUANG HÌNH HӐC

Quang hình hӑc dӵa trên bӕn ÿӏnh luұt cѫ bҧn sau ÿây:

1.1 Ĉӏnh luұt vӅ sӵ truyӅn thҷng cӫa ánh sáng:

1.2 Ĉӏnh luұt vӅ tác ÿөng ÿӝc lұp cӫa các tia sáng:

Ĉӏnh luұt ÿѭӧc phát biӇu:

Tác dͭng cͯa các chùm sáng khác nhau thì ÿ͡c l̵p vͣi nhau Nghƭa là, tác

chùm sáng khác.

1.3 Hai ÿӏnh luұt cӫa Ĉêcac (Descartes):

Thӵc nghiӋm xác nhұn rҵng, khi tia sáng OI tӟi mһt phân cách hai môi trѭӡngtrong suӕt, ÿӗng tính và ÿҷng hѭӟng thì tia sáng bӏ tách thành hai tia: tia phҧn xҥ IR1

và tia khúc xҥ IR2 (Hình 18.1) Chúng tuân theo hai ÿӏnh luұt sau ÿây:

1.3.1 Ĉ͓nh lu̵t Ĉêcac thͱ nh̭t- ÿ͓nh lu̵t ph̫n x̩:

Tia phҧn xҥ nҵm trong mһt phҷng tӟi (tӭc là mһt phҷng chӭa tia tӟi và pháp tuyӃnIN) và góc tӟi bҵng góc phҧn xҥ

1.3.2 Ĉ͓nh lu̵t Ĉêcac thͱ hai - ÿ͓nh lu̵t khúc x̩.

Tia khúc xҥ nҵm trong mһt phҷng tӟi và tӹ sӕ

giӳa sin góc tӟi và sin góc khúc xҥ là mӝt sӕ

khôngÿәi

n2-l là mӝt sӕ không ÿәi, phө thuӝc vào bҧn

chҩt cӫa hai môi trѭӡng, ÿѭӧc gӑi là chiӃt suҩt tӍ

ÿӕi cӫa môi trѭӡng 2 ÿӕi vӟi môi trѭӡng 1

NӃu n2-l > l thì i2 < i1, tia khúc xҥ gһp pháp tuyӃn và môi trѭӡng 2 ÿѭӧc gӑi là chiӃtquang hѫn môi trѭӡng 1 Ngѭӧc lҥi, nӃu n2-l < l thì i2 > i1, tia khúc xҥ lӋch xa pháp tuyӃn hѫn và môi trѭӡng 2 kém chiӃt quang hѫn môi trѭӡng 1

1.3.3 Chi͇t sṷt t͑ ÿ͙i và chi͇t sṷt tuy͏t ÿ͙i:

NӃu gӑi v1 và v2 là vұn tӕc ánh sáng trong môi trѭӡng 1 và 2, tӯ thӵc nghiӋmchӭng tӓ:

Ngoài chiӃt suҩt tӍ ÿӕi, ngѭӡi ta còn ÿӏnh nghƭa chiӃt suҩt tuyӋt ÿӕi cӫa mӝt môi trѭӡng: Chi͇t sṷt tuy͏t ÿ͙i cͯa môi tr˱ͥng là chi͇t sṷt t͑ ÿ͙i cͯa môi tr˱ͥng ÿó ÿ͙i

NӃu gӑi v là vұn tӕc ánh sáng trong môi trѭӡng, c là vұn tӕc ánh sáng trong chân không và n là biӃt suҩt tuyӋt ÿӕi cӫa môi trѭӡng thì căn cӭ vào (3) ta có:

Ĉӕi vӟi không khí v | c nên n | 1

Ta tìm mӕi liên hӋ giӳa chiӃt suҩt tӍ ÿӕi cӫa hai môi trѭӡng và chiӃt suҩt tuyӋt ÿӕicӫa chúng Tӯ (3) có thӇ viӃt:

NӃu môi trѭӡng thӭ nhҩt là không khí thì n1| 1 và n2-l| n2 Do ÿó có thӇ coi chiӃtsuҩt tuyӋt ÿӕi cӫa mӝt môi trѭӡng là chiӃt suҩt tӍ ÿӕi cӫa môi trѭӡng ÿó là ÿӕi vӟikhông khí

1.3.4 D̩ng ÿ͙i xͱng cͯa ÿ͓nh lu̵t Ĉêcac.

Tӯ (2) và (5) có thӇ viӃt:

BiӇu thӭc (6) là dҥng ÿӕi xӭng cӫa ÿӏnh luұt Ĉêcac

1.4 HiӋn tѭӧng phҧn xҥ toàn phҫn.

HaiÿiӅu kiӋn ÿӇ hiӋn tѭӧng phҧn xҥ toàn phҫn xҧy ra:

- Thӭ nhҩt là ánh sáng phҧi ÿi tӯ môi trѭӡng chiӃt quang mҥnh sang môi trѭӡngchiӃt quang kém hѫn, thí dө ÿi tӯ nѭӟc ra không khí Khi ÿó ta có:

- Thӭ hai là góc tӟi phҧi lӟn hѫn (hay tӕi thiӇu là bҵng) góc tӟi tӟi hҥn, tӭc là:

Khi ÿó thì toàn bӝ tia sáng ÿi tӟi mһt phân cách hai mӕi trѭӡng sӁ phҧn xҥ trӣ lҥimôi trѭӡng thӭ nhҩt HiӋn tѭӧng này gӑi là phҧn xҥ toàn phҫn Lúc ÿó ta có:

Khi có dòng ÿiӋn mӝt chiӅu chҥy trong khung dây, khung dây sӁ quay kéo theo cҧgѭѫng cùng quay ChiӃu mӝt chùm tia sáng vào gѭѫng, khi gѭѫng quay thì tia sáng phҧn xҥ sӁ quay mӝt góc lӟn gҩp ÿôi, tӭc là ÿã tăng ÿӝ nhұy cӫa ÿiӋn kӃ Ĉó là nguyên tҳc cҩu tҥo cӫa ÿiӋn kӃ gѭѫng.

HiӋn tѭӧng phҧn xҥ toàn phҫn ÿѭӧc ӭng dөng ÿӇ ÿәi chiӅu tia sáng trong các dөng

cө quang hӑc ChiӃt suҩt cӫa thuӹ tinh vào cӥ 1,5 Vì vұy góc tӟi tӟi hҥn trên biên giӟithuӹ tinh - không khí cӥ ig | 420, khi góc tӟi bҵng 450 sӁ luôn luôn xҧy ra hiӋn tѭӧngphҧn xҥ toàn phҫn Hình 1.4 biӇu diӉn các lăng kính phҧn xҥ toàn phҫn

Lăng kính phҧn xҥ toàn phҫn ÿѭӧc ӭng dөng nhiӅu trong các dөng cө quang hӑcnhѭ kính tiӅm vӑng, kính hiӇn vi, khúc xҥ kӃ Ngày nay hiӋn tѭӧng phҧn xҥ toàn phҫncònÿѭӧc ӭng dөng trong cáp sӧi quang (O.F = 0ptical Fibers)

Sӧi quang hӑc cҩu tҥo gӗm hai lӟp (xem hình 1.5), lõi có

chiӃt suҩt n1, vӓ có chiӃt suҩt n2, vӟi ÿiӋn kiӋn nl > n2 Khi cho

ánh sáng (tia laser) ÿi vào mӝt ÿҫu sӧi quang (phҩn lõi), ánh

sáng sӁ phҧn xҥ toàn phҫn nhiӅu lҫn trong lõi mà không bӏ lӑt

ra lӟp vӓ, nhѭ vұy không mҩt mát (hay không ÿáng kӇ) năng

lѭӧng và sӁ ÿi ÿӃn tұn ÿҫu kia cӫa sӧi quang

Dӵa vào tính chҩt chiӃt suҩt cӫa các chҩt phө thuӝc vào bѭӟc sóng ánh sáng chiӃuvào nó, ngѭӡi ta có thӇ giҧi thích hiӋn tѭӧng tán sҳc ánh sáng (thí dө cҫu vӗng) Dӵatrên nguyên lý này, ÿã chӃ tҥo ra các dөng cө phân tích ánh sáng ÿa sҳc (ánh sáng tӵnhiên) thành các ánh sáng ÿѫn sҳc, thí dө nhѭ các lăng kính (bҵng thuӹ tinh hay thҥchanh) dùng trong các máy quang phә

ChiӃt suҩt chҩt phө thuӝc vào bҧn chҩt cӫa chҩt ÿó, vào bѭӟc sóng ánh sáng chiӃuvào nó, vào nhiӋt ÿӝ khi ÿo, và vӟi mӝt sӕ dung dӏch, còn phө thuӝc vào nӗng ÿӝ cӫachҩt tan Vì vұy viӋc xác ÿӏnh chӍ sӕ khúc xҥ (chiӃt suҩt) cӫa mӝt chҩt ÿѭӧc dùng ÿӇphân tích ÿӏnh tính và có thӇ cҧ ÿӏnh lѭӧng chҩt ÿó

2 DӨNG CӨ QUANG HӐC

Trong phҫn này cӫa giáo trình chӍ trình bày vӅ phѭѫng pháp hiӇn vi Nhѭ vұy sinh viên cҫn phҧi ÿӑc lҥi nhӳng nӝi dung có trong chѭѫng trình phә thông nhѭ: gѭѫngphҷng, gѭѫng cҩu, thҩu kính, kính lúp, kính hiӇn vi

Khi nghiên cӭu, quan sát, ÿo ÿҥc vӟi góc phân ly tӕi thiӇu cӫa mҳt bình thѭӡng là

Dmin = 1 phút

Ӭng vӟi giá trӏ cӫa góc này, ӣ khoҧng cách nhìn thuұn lӧi I0 = 25cm, còn phân biӋtÿѭӧc hai ÿiӇm A, B có khoҧng cách d = 7,5.10-5m vӟi khoҧng cách nhӓ hѫn thì mҳtkhông phân ly ÿѭӧc nӳa Lúc ÿó A' và B' là ҧnh cӫa A, B sӁ trùng nhau và sӁ cùng kích thích lên mӝt tӃ bào thҫn kinh thӏ giác, mҳt sӁ không phân biӋt ÿѭӧc A và B Muӕn nhìn ÿѭӧc vұt có kích thѭӟc quá bé (cӥ Pm) phҧi dùng dөng cө bә trӧ cho mҳt.Tác dөng cӫa dөng cө bә trӧ là làm tăng góc nhìn, mҳt sӁ quan sát ҧnh cӫa vұt dѭӟigóc nhìn lӟn hѫn, tӭc là làm tăng năng suҩt phân ly cӫa mҳt

Thí dө, mӝt vұt AB có kích thѭӟc khá bé,

ÿһt cách mҳt mӝt khoҧng I0 = 25cm thì mҳt

không phân biӋt ÿѭӧc A, B NӃu ÿһt trѭӟc

mҳt mӝt thҩu kính hӝi tө L sao cho AB nҵm

trong khoҧng tiêu cӵ cӫa L, lúc ÿó mҳt sӁ

quan sát ҧnh A1B1C cӫa AB dѭӟi góc nhìn

trong khoҧng tiêu cӵ cӫa L, lúc ÿó sӁ quan sát ҧnh A1,B1, cӫa AB dѭӟi góc nhìn D >

Dmin.Lÿһt ӣ vӏ trí thích hӧp ÿӇ cho A1, B1 nҵm ӣ khoҧng cách I0 =25cm (Hình 1.6).Các dөng cө bә trӧ cho mҳt trong nghiên cӭu y sinh hӑc là các loҥi kính hiӇn vi quang hӑc

và kính hiӇn vi ÿiӋn tӱ Trѭӟc khi nghiên cӭu vӅ kính hiӇn vi, ta hãy xét khái niӋm vӅnăng suҩt phân ly cӫa dөng cө quang hӑc

2.1 Năng suҩt phân ly cӫa ÿөng cө quang hӑc.

Theo quang hình lý thuyӃt, thì ҧnh cӫa mӝt ÿiӇm qua quang

hӋ lý tѭӣng cNJng phҧi là mӝt ÿiӇm Nhѭng thӵc tӃ chùm tia sáng

ÿi tӯ ÿiӇm ÿó ÿӃn kính vұt ÿӅu bӏ giӟi hҥn bӣi lá chҳn (hay bӣi

khung hình tròn mang vұt kính) Do hiӋn tѭӧng nhiӉu xҥ qua

mӝt lӛ tròn (sӁ xét kӻ trong chѭѫng nhiӉu xҥ ánh sáng) nên ҧnh

cӫa mӝt ÿiӇm qua kính vұt không phҧi là mӝt ÿiӇm nӳa, mà là

mӝt hӋ vòng trong nhiӉu xҥ (sáng, tӕi xen kӁ và ÿӗng tâm) Ĉӗ

thӏ phân bӕ cѭӡng ÿӝ sáng cӫa cӵc ÿҥi nhiӉu xҥ theo bán kính

cho bӣi hình (1.7) (ӣ ÿây bӓ qua các cӵc ÿҥi phө)

Giҧ sӱ có hai ÿiӇm A và B, ҧnh cӫa nó qua quang cө là hai hình nhiӉu xҥ có tâm là

A1, B1 (Hình 1.8) Gӑi bán kính vòng tròn nhiӉu xҥ ÿҫu tiên là R, khoҧng cách giӳa hai tâm A1, B1 cӫa hai hình nhiӉu xҥ là r Theo tiêu chuҭn Raylay (Rayleigh): Hai ngu͛n

ÿi͋m v̵t có c˱ͥng ÿ͡ sáng b̹ng nhau, có ̫nh qua v̵t kính tròn phân bi͏t ÿ˱ͫc,

Ta thҩy khi d = dmin là ӭng vӟi r = R

Rõ ràng nӃu d hay D càng nhӓ thì năng suҩt phân ly càng lӟn và dөng cө quang hӑc càng tӕt.

2.1.2 Năng sṷt phân ly cͯa m͡t dͭng cͭ quang h͕c.

Ĉӕi vӟi kính hiӇn vi, ngѭӡi ta chӭng minh ÿѭӧc năng suҩt phân ly bҵng

Trongÿó: n là chiӃt suҩt môi trѭӡng ÿһt vұt quan sát

u là góc nghiêng lӟn nhҩt cӫa chùm sáng chiӃu vào vұt kính

O là bѭӟc sóng cӫa ánh sáng

Ĉӕi vӟi kính thiên văn ngѭӡi ta chӭng minh ÿѭӧc

Trongÿó: d là ÿѭӡng kính cӫa vұt kính

2.2 Kính hiӇn vi quang hӑc.

Nguyên lý chung cӫa các dөng cө hiӇn vi là sӱ dөng các loҥi thҩu kính có khҧ nănglàm thay ÿӕi phѭѫng truyӅn cӫa tia sáng hoһc cӫa chùm ÿiӋn tӱ (vӟi kính hiӇn vi ÿiӋntӱ) Các thҩu kính sӱ ÿөng vӟi ánh sáng nhìn thҩy thѭӡng làm bҵng thuӹ tinh Flin hoһcCrao, vӟi ánh sáng tӱ ngoҥi làm bҵng thҥch anh, vӟi chùm tia ÿiӋn tӱ bҵng thҩu kính tƭnh ÿiӋn hay thҩu kính tӯ

HiӋn nay có nhiӅu loҥi kính hiӇn vi quang hӑc dùng trong nghiên cӭu y sinh hӑc

TuǤ theo yêu cҫu nghiên cӭu, tính chҩt và ÿһc ÿiӇm cӫa tӯng ÿӕi tѭӧng nghiên cӭu,ngѭӡi ta ÿã chӃ tҥo các loҥi kính hiӇn vi trѭӡng sáng, kính hiӇn vi trѭӡng tӕi, kính hiӇn

vi tӱ ngoҥi, kính hiӇn vi phân cӵc, kính hiӇn vi huǤnh quang v.v

Tҩt cҧ các loҥi kính hiӇn vi quang hӑc này vӅ nguyên lý, cҩu tҥo cѫ bҧn giӕng nhau

là dùng các hӋ thҩu kính hiӇn vi quang hӑc ÿã khӱ hӃt quang sai và các hӋ ÿѭӧc ÿһttrên cùng mӝt trөc chính

HӋ quang hӑc gӗm: kính tө quang L1, vұt kính L2 (ÿһt gҫn vұt quang sát), thӏ kính

L3 loҥt gӑn mҳt) nhѭ hình (1.11) Ngoài ra còn có các bӝ phұn khác nhѭ gѭѫng phҧnchiӃu ánh sáng (thѭӡng mӝt mһt phҷng và mӝt mһt lõm), các lăng kính phҧn xҥ toàn phҫn ÿӇ thay ÿәi phѭѫng truyӅn cӫa tia sáng v.v

Thѭӡng vұt ÿem soi (tiêu bҧn) ÿѭӧc ÿһt trên mӝt tҩm kính, phía trên ÿұy bҵng mӝtphiӃn kính mӓng (lamen) ÿӇ bҧo vӋ tiêu bҧn Do vұy ánh sáng tӯ vұt phҧi qua lamen vào không khí rӗi tӟi vұt kính, cho nên nó bӏ khúc xҥ ӣ mһt ranh giӟi giӳa lamen và không khí (Hình 1.13)

Ta biӃt rҵng chiӃt

suҩt thuӹ tinh lӟn hѫn

chiӃt suҩt không khí (ntt

n| l,50 | ntt hay dҫu bá hѭѫng có n = 1,4 Phѭѫng pháp này gӑi là dùng vұt kính chìm (hay vұt kính dҫu) Nhѭ vұy, viӋc dùng vұt kính chìm sӁ tránh ÿѭӧc hiӋn tѭӧng phҧn

xҥ toàn phҫn, ÿӗng thӡi ÿӝ dài cӫa ҧnh cNJng tăng và tăng năng suҩt phân ly cӫa kính hiӇn vi KӃt quҧ là sӁ quan sát ÿѭӧc nhӳng chi tiӃt nhӓ cӫa vұt và thҩy rõ vұt hѫn

BiӋn pháp này có thӇ tăng năng suҩt phân ly cӫa kính hiӇn vi lên 4,5 lҫn

Mһt khác, tӯ công thӭc dmin = 0,61 O (n.sinu), chúng ta thҩy khi chiӃu sáng kính hiӇn vi bҵng ánh sáng có bѭӟc sóng O thì chӍ có thӇ phân giҧi ÿѭӧc các ÿiӇm cách nhau mӝt khoҧng cӥ O Do ÿó, nӃu vұt có kích thѭӟc nhӓ hѫn O thì dù kính hiӇn vi có tinh xҧo ÿӃn ÿâu cNJng không phân giҧi ÿѭӧc

d Ĉ͡ t˱˯ng ph̫n.

Ĉӝ tѭѫng phҧn là sӵ khác nhau giӳa cѭӡng ÿӝ sáng trên ҧnh cӫa vұt và môi trѭӡngxung quanh hoһc giӳa các phҫn khác nhau trên ҧnh Ĉӝ tѭѫng phҧn càng lӟn thì ҧnhcàng rõ nét Khi chiӃu ánh sáng vào vұt thì ÿӝ tѭѫng phҧn thӇ hiӋn ӣ sӵ hҩp thө khác nhau giӳa phҫn cҫn quan sát vӟi môi trѭӡng xung quanh Thí dө, muӕn quan sát nhân

và bào tѭѫng cӫa tӃ bào thì cѭӡng ÿӝ sáng ÿi qua nhân và bào tѭѫng phҧi khác nhau

Doÿһc ÿiӇm riêng cӫa cҩu trúc, khҧ năng hҩp thө năng lѭӧng cӫa chúng sӁ khác nhau Tuy nhiên trong thӵc tӃ có nhӳng ÿӕi tѭӧng sӕng có mӭc ÿӝ hҩp thө năng lѭӧng ánh sáng giӕng nhau vӟi môi trѭӡng xung quanh, do vұy ÿӝ tѭѫng phҧn cӫa ҧnh kém ĈӇkhҳc phөc nhѭӧc ÿiӇm này, ngѭӡi ta nhuӝm vұt nghiên cӭu bҵng thuӕc thӱ thích hӧp KӃt quҧ là ÿӝ tѭѫng phҧn cӫa ҧnh tăng rõ rӋt Nhѭng chú ý rҵng, viӋc nhuӝm tiêu bҧn

sӁ làm chӃt tӃ bào nên không thӇ quan sát trӵc tiӃp các hoҥt ÿӝng sӕng cӫa tӃ bào

2.3.Các loҥi kính hiӇn vi khác.

2.3.1 Kính hi͋n vi t͵ ngo̩i.

Nguyên lý và cҩu tҥo cѫ bҧn giӕng kính hiӇn vi trѭӡng sáng, chӍ khác

Soi tiêu bҧn bҵng ánh sáng tӱ ngoҥi (ÿèn thuӹ ngân)

- Các hӋ thӕng quang hӑc ÿӅu làm bҵng thҥch anh và thuӹ tinh thѭӡng hҩp thөmҥnh tia tӱ ngoҥi

- Có bӝ lӑc tia tӱ ngoҥi ÿӇ tҥo ra chùm tia ÿѫn sҳc HӋ thӕng lӑc này gӗm lăngkính phân tích, các khe lӑc, lăng kính phҧn xҥ toàn phҫn (Hình 1.14) Cҫn chú ý không quan sát trӵc tiӃp trên kính hiӇn vi tӱ ngoҥi bҵng mҳt thѭӡng vì tia tӯ ngoҥi có tác hҥilӟn tӟi mҳt Vì vұy khi nghiên cӭu bҵng kính hiӇn vi tӱ ngoҥi phҧi chөp bҵng phim ҧnh hay kính ҧnh

Ѭu ÿiӇm chính cӫa kính hiӇn vi tӱ ngoҥi là tia tӱ ngoҥi có bѭӟc sóng ngҳn, do ÿólàm tăng năng suҩt phân ly cӫa kính (có thӇ tăng gҩp ÿôi so vӟi kính hiӇn vi trѭӡngsáng), ÿӗng thӡi cNJng làm tăng ÿӝ tѭѫng phҧn cӫa ҧnh, vì các thành phҫn cҩu trúc tӃbào nhѭ protein, acid nucleic hҩp thө mҥnh tia tӱ ngoҥi

2.3.2 Kính hi͋n vi huǤnh quang.

Nguyên lý cӫa kính hiӇn vi huǤnh quang là dӵa vào hiӋn tѭӧng mӝt sӕ chҩt khi bӏchiӃu bӣi tia tӱ ngoҥi sӁ kích thích bӭc xҥ ra ánh sáng có bѭӟc sóng ÿһc trѭng cho chính nó Thí dө, diӋp lөc sӁ phát quang màu ÿӓ tѭѫi Sӵ phát quang cӫa chính vұt cҫnnghiên cӭu do tác dөng cӫa tia tӱ ngoҥi tҥo nên ánh sáng huǤnh quang, ánh sáng huǤnh quang sӁ tҥo ҧnh cӫa vұt qua kính hiӇn vi Tӯ nguyên lý này ta thҩy kính hiӇn vi huǤnh quang có nhӳng phҫn giӕng kính hiӇn vi tӱ ngoҥi, chӍ thêm mӝt bӝ phұn ngăntia tӱ ngoҥi ÿӇ nó không có trong thành phҫn tҥo ҧnh cӫa vұt Có mӝt sӕ thành phҫntrong cҩu trúc tӃ bào nhѭ protein, acid nucleic không có khҧ năng phát quang, do ÿóphҧi nhuӝm các khӕi ÿӕi tѭӧng ÿó bҵng các chҩt có khҧ năng phát quang

VӅ cҩu tҥo cѫ bҧn giӕng kính

sáng ÿi qua mһt kính tө quang bӏ

khúc xҥ vӟi góc lӟn, do ÿó sau khi

ÿi qua tiêu bҧn sӁ không tác dөng

vào vұt kính

Các hҥt nhӓ có trong tiêu bҧn khi bӏ chiӃu sáng sӁ trӣ thành nguӗn thӭ cҩp phát ánh sáng truyӅn ÿi theo mӑi hѭӟng và ÿi vào vұt kính, nhӡ ÿó mà ta quan sát ÿѭӧc tiêu bҧn

Kính hiӇn vi trѭӡng tӕi làm tăng ÿӝ tѭѫng phҧn nhѭng lҥi làm giҧm khҧ năng phân

ly so vӟi các kính hiӇn vi khác Vì thӃ nó thѭӡng ÿѭӧc dùng ÿӇ quan sát sӵ di chuyӇn(hoҥt ÿӝng) cӫa ÿӕi tѭӧng sӕng, không sӱ dөng trong nghiên cӭu cҩu trúc ÿѭӧc

2.4 Phѭѫng pháp chiӃu và chөp bҵng hiӇn vi.

Nguyên lý chung cӫa phѭѫng pháp này là quang hӋ cӫa kính hiӇn vi phҧi tҥo ra ÿѭӧc ҧnh thұt cӫa vұt quan sát Muӕn vұy phҧi bӕ trí thӏ kính hoһc vұt kính sao cho ҧnh cӫa vұt tҥo bӣi vұt kính phҧi nҵm ngoài tiêu ÿiӇm chính thӭ nhҩt cӫa thӏ kính

Muӕn chiӃu ҧnh ta chӍ cҫn ÿһt màn ҧnh tҥi vӏ trí cӫa ҧnh thұt, vӏ trí cӫa màn ҧnhphҧi ÿѭӧc ÿһt thích hӧp ÿӇ cho ҧnh rõ nét Muӕn chөp hoһc quay phim chӍ viӋc ÿһtmáy ҧnh (hay máy quay) vào vӏ trí cӫa mҳt quan sát và ÿiӅu chӍnh ÿӇ ҧnh thұt cӫa vұthiӋn lên phim ҧnh giӕng nhѭ ҧnh hiӋn lên võng mҥc cӫa mҳt khi quan sát (Hình 1.17)

2.5 Kính hiӇn vi ÿiӋn tӱ.

Theo lý thuyӃt lѭӧng tӱ, các chùm hҥt vi mô chuyӇn ÿӝng vӟi vұn tӕc cao (xҩp xӍvұn tӕc ánh sáng) ÿѭӧc gҳn vӟi mӝt sóng liên kӃt- sóng Dѫbrѫi (Louis de Broglie) ÿѭӧc xác ÿӏnh theo công thӭc