Giáo án môn Vật lý khối 11 - Bài 1 đến bài 35

Định luật bảo toàn điện tích: Ở một hệ vật cô lập về điện, nghĩa là hệ không trao đổi điện tích với các hệ khác, thì tổng đại số các điện tích trong hệ là một hằng số ------------------§[r]

§1.ĐIỆN TÍCH ĐỊNH LUẬT CU-LÔNG

I Hai loại điện tích.Sự nhiễm điện của các vật.

a Hai loại điện tích: Điện tích dương và điện tích âm.

- Cùng dấu: đẩy nhau Trái dấu :hút nhau

- Đơn vị điện tích: Culông (C)

- Điện tích của electron:

e= - 1,6.10-19C

- Trong tự nhiên electron là hạt mang điện nhỏ nhất gọi là điện tích nguyên tố

Ta luôn có :

q = n e

b Sự nhiễm điện của các vật.

- Nhiễm điện do cọ xát

- Nhiễm điện do tiếp xúc

- Nhiễm điện do hưởng ứng

II.Định luật Culông.

- Phát biểu: (SGK)

1 2

2

q q

F k

r



r: khoảng cách giữa hai điện tích( m )

k = 9.109Nm2/C2

Đặc điểm của lực Cu-lông:

- Điểm đặt : tại q bị tác dụng lực

- Phương : trùng với đường thẳng nối hai điện tích

- Chiều : H1.6 (SGK)

- Độ lớn : Biểu thức định luật Culông

III.Lực tương tác của các điện tích trong điện môi

1 2

2

q q

F k

r





Chú ý:

: Là hằng số điện môi

-§2 THUYẾT ELECTRON.

ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐIỆN TÍCH.

I.Thuyết electron:

- Bình thương tổng đại số tất cả các điện tích trong nguyên tử bằng không

- Nếu nguyên tử mất e thì thành iôn dương

- Nếu nguyên tử nhận e thì thành iôn âm

- Bình thường vật trung hoà về điện Do một điều kiện nào đó (cọ sát, tiếp xúc, nung nóng…), một số electron chuyển từ vật này sang vật khác vật làm cho vật trở thành thừa hoặc thiếu electron, ta nói vật bị nhiễm điện

+ Vật thừa electron: nhiễm điện âm

+ Vật thiếu electron: nhiễm điện dương

2.Vật (chất) dẫn điện và vật (chất) cách điện.

- Vật dẫn điện : Là những vật có nhiều hạt mang điện có thể di chuyển được trong những khoảng lớn hơn nhiều lần kích thước phân tử của vật( điện tích tự do)

- Vật cách điện (điện môi): Là những vật có chứa rất ít điện tích tự do

3 Giải thích ba hiện tượng nhiễm điện:

1.Nhiễm điện do cọ sát: SGK

2.Nhiễm điện do tiếp xúc: SGK

3.Nhiễm điện do hưởng ứng: SGK

4 Định luật bảo toàn điện tích: Ở một hệ vật cô lập về điện, nghĩa là

hệ không trao đổi điện tích với các hệ khác, thì tổng đại số các điện tích trong hệ là một hằng số

-§3.ĐIỆN TRƯỜNG

1 Điện trường

a)Khái niệm điện trường

Một điện tích tác dụng lực điện lên các điện tích khác ở gần nó Ta nói , xung quanh điện tích có điện trường

b)Tínhchất

- Tác dụng lực điện lên điện tích khác đặt trong nó

- Vật nhỏ mang điện tích nhỏ để phát hiện lực điện gọi là điện tích thử.

2 Cường độ điện trường

Khái niệm : (SGK)

 Fq E.

F E

q







Nếu q>0: EF

Nếu q<0: EF

Đơn vị: V/m

3.Đường sức điện.

a)Định nghĩa : là đường được vẽ trong điện trường sao cho hướng của

tiếp tuyến tại bất kỳ điểm nào trên đường cũng trùng với hướng của vectơ cường độ điện trường tại điểm đó

b)Các tính chất của đường sức điện:

- Tại một điểm trong điện trường ta có thể vẽ được một đường sức điện đi qua và chỉ một mà thôi

- Các đường sức là các đường cong không kín Nó xuất phát từ các điện tích dương và tận cùng ở các điện tích âm

- Vẽ đường sức dày ở nơi có điện trường mạnh và thưa ở nơi có điện trường yếu

- Các đường sức không cắt nhau

c)Điện phổ: Là hình ảnh của các đường sức điện của điện trường

4 Điện trường đều.

- Điện trường đều là điện trường có tại mọi điểm đều bằng nhau.E

- Đường sức là những đường thẳng song song cách đều nhau

5 Điện trường của điện tích điểm.

- Đặt điện tích q trong điện trường của điện tích Q

Lực tương tác giữa chúng:

9.109 2

r

qQ

F 

 Cường độ điện trường của điện tích điểm Q tại một điểm là:

9.109 2

r

Q

E 

+ Nếu Q>0:Vectơ cường độ điện trường hướng ra xa điện tích + Nếu Q<0:Vectơ cường độ điện trường hướng về phía

6 Nguyên lí chồng chất của điện trường.

E E1E2E3

-§4.CÔNG CỦA LỰC ĐIỆN HIỆU ĐIỆN THẾ

1 Công của lực điện

- Xét điện tích dương q dưới tác dụng của điện trường dịch chuyển từ

M đến N( H4.1)

- Chia MN thành nhiều đoạn nhỏ, mỗi đoạn là một đoạn thẳng

Ta có AMN = A

 A MN = q.E.M N' '

M’, N’là hình chiếu của hai điểm M, N lên trục Ox

Kết luận: Công của lực điện tác dụng lên một điện tích không phụ

thuộc dạng đường đi của điện tích mà chỉ phụ thuộc vào vị trí điểm đầu

và điểm cuối của đường đi trong điện trường

2 Khái niệm hiệu điện thế

a)Công của lực điện và hiệu thế năng của điện tích

- Xét điện tích q chuyển động từ M đến N trong điện trường đều E

-Ta có: AMN = WM – WN

Với WM, WN gọi là thế năng của điện tích q ở điểm M,N

b) Hiệu điện thế, điện thế.

- Tương tự thế năng của vật m, ta có thế năng của điện tích q:WM =

qVM,

WN = qVN

 AMN = WM –WN

= q(VM – VN)

Với VM,VN là điện thế của điện trường tại M, N

VM – VN = UMN : Hiệu điện thế giữa hai điểm M,N

Vậy : U MN = V M – V N = A MN

q

Kết luận : Hiện điện thế giữa hai điểm trong điện trường là đại lượng

đặc trưng cho khả năng thực hiện công của điện trường khi có một điện

tích di chuyển giữa hai điểm đó

Chú ý:

- Điện thế không có giá trị xác định

- Điện thế tại một điểm phụ thuộc vào cách chọn gốc điện thế.(

Thường chọn gốc điện thế tại đất vì Vđ = 0 )

- Đơn vị:Vôn(V) =1J/1C

ĐN Vôn: (SGK )

- Đo hiệu điện thế giữa hai vật dùng tĩnh điện kế

3 Liên hệ giữa cường độ điện trường và hiệu điện thế:

' 'N M

U

E  MN

d

E

U 

với d là khoảng cách hình học giữa M’, N’

-§7.VẬT DẪN VÀ ĐIỆN MÔI TRONG

ĐIỆN TRƯỜNG

1 Vật dẫn trong điện trường

a) Trạng thái cân bằng điện

- Trạng thái cân bằng điện trong vật dẫn là trạng thái mà bên trong vật không có dòng điện đi qua

b) Điện trường trong vật dẫn tích điện:

- Bên trong vật dẫn điện trường bằng khong

- Cường độ điện trường tại một điểm trên mặt ngoài vật dẫn vuông góc với mặt vật

c) Điện thế của vật dẫn tích điện:

- Điện thế trên mặt ngoài vật dẫn: Điện thế tại mọi điểm trên mặt ngoài vật dẫn có giá trị bằng nhau

- Điện thế bên trong vật dẫn: Điện thế bằng nhau và bằng điện thế mặt ngoài

 Toàn bộ vật dẫn là vật đẳng thế

d) Sự phân bố điện tích ở vật dẫn tích điện:

- Ở mặt ngoài vật dẫn: Với vật dẫn rỗng nhiễm điện thì điện tích chỉ phân bố trên mặt ngoài của vật

- Với mặt ngoài lồi lõm: Điện tích tập trung nhiều ở chỗ lồi, nhiều nhất là ở mũi nhọn, ở chỗ lõm hầu như không có điện tích

 Ứng dụng làm cột thu lôi chống sét

2 Điện môi trong điện trường

- Điện môi bị phân cực

- Hai mặt điện môi nhiễm điện trái dấu  điện trường phụ ngược chiều với điện trường ngoài, làm điện trường bên trong điện môi giảm lực điện tác dụng lên điện tích trong điện môi cũng giảm

-§7 TỤ ĐIỆN 1.Tụ điện:

a)Định nghĩa: Hệ thống gồm 2 vật dẫn cách điện với nhau

- Kí hiệu: C

- Tích điện cho tụ :Nối hai bản của tụ với một nguồn điện

b)Tụ điện phẳng.

- Gồm hai tấm kim loại có kích thước lớn đặt đối diện và song song với nhau

- Hai bản tích điện trái dấu và có trị tuyệt đối bằng nhau

- Điện trường bên trong tụ là điện trường đều

- Điện tích của tụ điện là trị tuyệt đối điện tích của 1 bản

2.Điện dung của tụ điện

a)Định nghĩa: đại lượng đặc trưng cho khả năng tích điện của tụ điện

Q

C

U



- Đơn vị:Fara - Kí hiệu:F

- Định nghĩa Fara: (SGK)

Ước số: 1ìF = 10-6 F

1nF = 10-9 F

1pF = 10-12 F

b)Công thức tính điện dung của tụ điện phẳng.

9

9.10 4

S C

d







Chú ý: Mỗi tụ điện có một giá trị hiệu điện thế giới hạn nhất định, khi

vượt qua giá trị này thì điện môi mất tính chất cách điện  điện môi bị

đánh thủng Khi sử dụng cần chú ý không vượt quá giá trị đó

3 Ghép tụ điện

a)Ghép song song

- Hiệu điện thế của bộ tụ:

U = U1 = U2 = … = Un

- Điện tích của bộ tụ:

Q = Q1 + Q2 + … + Qn

 Điện dung của bộ tụ:

C C 1C2 C n

b)Ghép nối tiếp

- Hiệu điện thế của bộ tụ:

U = U1 + U2 + … + Un

- Điện tích của bộ tụ:

Q = Q1 = Q2 = … = Qn

 Điện dung của bộ tụ:

n

C C C  C

-§8 NĂNG LƯỢNG ĐIỆN TRƯỜNG

1 Năng lượng của tụ điện:

a) Nhận xét: (SGK)

- Tụ điện tích điện thì có năng lượng, gọi là năng lượng của tụ điện

b) Công thức tính năng lượng của tụ điện:

- Khi tích điện cho tụ điện, nguồn điện thực hiện công đưa điện tích đến các bản tụ điện

+ Ban đầu điện tích của tụ bằng 0, hiệu điện thế bằng 0

+ Cuối cùng điện tích bằng Q, hiệu điện thế bằng U

 giá trị trung bình của hiệu điện thế của tụ trong quá trình tích điện làU/2

 Công của nguồn:

2 U

Q

A

Theo định luật bảo toàn năng lượng  Năng lượng của tụ:

2 U

Q

W 

Hay:

2

2

2

2 C U C

Q

2.Năng lượng của điện trường:

- Khi tích điện cho tụ điện thì trong tụ có điện trường Năng lượng của tụ điện là năng lượng điện trường

V

E

8 10

9

9

2







Với V = Sd : thể tích không gian giữa 2 bản tụ điện phẳng.

- Mật độ năng lượng điện trường:

9.10 8

9

2

E

w 

-§10 DÒNG ĐIỆN KHÔNG ĐỔI – NGUỒN ĐIỆN

1.Dòng điện – Các tác dụng của dòng điện.

-Dòng điện là dòng các điện tích chuyển động có hướng Các hạt tải điện: electron tự do, ion dương và ion âm

-Quy ước: dòng điện có chiều dịch chuyển của điện tích dương.

-Tác dụng đặc trưng của dòng điện tác dụng từ Ngoài ra còn có các tác dụng nhiệt, hoá học, sinh lí …

2.Cường độ dòng điện - Định luật Ôm.

a) Định nghĩa: (SGK)

t

q I







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

điện không đổi theo thơi gian

t

q

I 

- Đơn vị : Ampe (A)

1µA = 10-6A

1mA = 10-3A

b)Định luật Ôm đối với đoạn mạch chỉ có điện trở R:

H10.1 (SGK)

- Định luật: (SGK)

R

U

I 

UAB = VA – VB = IR

 IR là độ giảm điện thế trên điện trở R.

- Nếu U thay đổi mà R không đổi: vật dẫn tuân theo định luật Ôm.

c)Đặc tuyến Vôn – Ampe:

U

3.Nguồn điện.

a)Nguồn điện có hai cực: cực (+) và cực (-).

- Bên trong nguồn điện tồn tại lực lạ Fl để tách e ra khỏi nguyên tử trung hoà về điện để tạo các hạt tải điệnduy trì hiệu điện thế giữa 2 cực nguồn điện

b)Nối hai cực của nguồn điện bằng một vật dẫn  dòng điện trong mạch

- Bên ngoài nguồn điện, chiều dòng điện: cực dương  vật dẫn  cực âm

- Bên trong nguồn điện dưới tác dụng của lực lạ, chiều dòng điện: cực

âm  cực dương

4.Suất điện động của nguồn điện.

- Định nghĩa: đại lượng đặc trưng cho khả năng thực hiện công của

nguồn điện

A

q

 

- Đơn vị: V

- Đại lượng đặc trưng nguồn điện:, r (r: điện trở trong)

= U khi mạch hở

-§11 PIN VÀ ACQUY

1 Hiệu điện thế điện hoá.

- Khi nhúng thanh kim loại vào dung dịch điện phân giữa chúng có hai loại điện tích trái dấu tạo nên hiệu điện thế điện hoá

- Khi nhúng hai thanh kim loại vào dung dịch điện phân tạo nên giữa hai thanh một hiệu điện thế gọi là pin điện hoá

2 Pin Vônta.

a.Cấu tạo: Hai cực Zn và Cu nhúng vào dung dịch H2SO4 loãng.

b Suất điện động pin Vônta: (SGK)

    I

O

3 Acquy.

a Cấu tạo và hoạt động của acquy chì.

- Cấu tạo:

+ Cực dương PbO2

+ Cực âm Pb

+ Dung dịch điện phân: dung dịch H2SO4

- Hoạt động:

+ Khi phát điện: hai bản cực biến đổi đều trở thành giống nhau có PbSO4 phủ ngoài, dòng điện giảm dần

+ Khi nạp điện: lớp PbSO4 phủ hai cực mất dần, trở lại là thanh Pb

và PbO2 rồi tiếp tục nạp điện

b Acquy là nguồn điện sử dụng nhiều lần dựa trên phản ứng thuận nghịch:

Hoá năng  Điện năng

c Suất điện động acquy chì:

+ = 2.V

+ Dung lượng acquy: điện lượng lớn nhất khi acquy phát điện (A.h) (1A.h = 3600C)

Các loại acquy: (SGK)

-§12 ĐIỆN NĂNG VÀ CÔNG SUẤT ĐIỆN

ĐỊNH LUẬT JUN_LEN-XƠ

1 Công và công suất của dòng điện chạy qua một đoạn mạch

a Công của dòng điện

A qU UIt 

- Công của dòng điện:(SGK)

- Công của dòng điện chạy qua một đoạn mạch là điện năng tiêu thụ của đoạn mạch đó

b Công suất của dòng điện

P A UI

t

- Công suất của dòng điện

(SGK)

- Công suất của dòng điện chạy qua một đoạn mạch củng là công

suất điện tiêu thụ của đoạn mạch đo

c Định luật Jun-lenxơ

- Định luật: (SGK)

QRI2t

- Công suất tỏa nhiệt của vật dẫn:

P RI 2

II Công và công suất của nguồn điện

a Công của nguồn điện

- Công của nguồn điện = Công của lực điện + Công của lực lạ Trong mach kín, công lực điện bằng 0

 A q   It

- Công của nguồn điện củng là công của dòng điện chạy trong toàn mạch

b Công suất của nguồn điện

P A I

t 

- Công suất của nguồn điện củng là công suất của dòng điện chạy trong toàn mạch

3 Công suất của các dụng cụ tiêu thụ điện : dụng cụ tỏa nhiệt và máy

thu điện

a Công suất của dụng cụ tỏa nhiệt

R

U RI UI t

A

P

2

2 







b Suất phản điện của máy thu điện

/

p

A q

 

: là công được chuyển hóa thành các dạng năng lượng có ích

'

A

khác(trừ nhiệt năng)

- Định nghĩa :(SGK)

- Chú ý: dòng điện đi vào cực dương của máy thu điện.

c Điện năng và công suất điện tiêu thụ của máy thu điện

- Điện năng tiêu thụ của máy thu:

2

A A Q   It r I t UIt 

- Công suất của máy thu điện:

A

P I r I

t 

d Hiệu suất của máy thu điện

I

U

r

H  1 p

e Chú ý:

- Công suất định mức Pđ

- Hiệu điện thế định mức Uđ

- Cường độ dòng điện định mức: Iđ

4 Đo công suất điện năng tiêu thụ: dùng máy đếm điện năng hay

công tơ điện ( Đơn vị : KWh)

-§13.ĐỊNH LUẬT ÔM ĐỐI VỚI TOÀN MẠCH

1 Định luật ôm đối với toàn mạch:

Cho mạch điện kín:

H13.1(SGK)

- Công của nguồn điện:

A = q = It

- Nhiệt lượng tỏa ra trên mạch:

Q = RI2t + rI2t

- Định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng:

A = Q



IR Ir

I R r





Vậy: Suất điện động của nguồn điện có giá trị bằng tổng các độ

giảm điện thế ở mạch ngoài và mạch trong

- Định luật Ôm: (SGK)

r R

I



 

- Hiệu điện thế mạch ngoài:

U=IR   U E Ir

- Khi r = 0 hay I = 0 (mạch hở) thì U = 

2 Hiện tượng đoản mạch:

- Nếu R  0 thì I

r





 Hiện tượng đoản mạch

Cường độ dòng điện qua mạch lớn nhất  gây hại

3 Trường hợp mạch ngoài có máy thu điện.

 p I.(Rrr p)



p

p r r R

I







4 Hiệu suất của nguồn điện:



U A

A

H  coich 

-§14 ĐỊNH LUẬT ÔM ĐỐI VỚI CÁC LOẠI ĐOẠN MẠCH

MẮC NGUỒN ĐIỆN THÀNH BỘ

1 Định luật Ôm đối với đoan mạch có chứa nguồn điện

a Thí nghiệm khảo sát:

b Nhận xét: Đồ thị có dạng hàm số: UAB = a – bI.

c Kết luận:

- Khi mạch hở: UAB = E và

b = r

- Công thức của định luật Ôm đối với đoạn mạch chứa nguồn điện UAB = VA – VB = E – Ir

(VA>VB)

U AB U BA

I

  

- Nếu đoạn mạch AB có R

U AB

I

R r

 





2 Định luật Ôm đối với đoạn mạch chứa máy thu điện

- Công của nguồn điện sinh ra là: A = UIt

- Điện năng tiêu thụ của máy thu: Ap = EpIt + rpI2t

Ta có: A = Ap

UAB = Ep + rpI



p

p AB r

U



- Khi mạch có R :

R r

U

I

p

p AB





3 Cơng thức tổng quát của định luật Ơm đối với các loại đoạn mạch

a Xét đoạn mạch: H14.6 a

UAB = VA – VB = (R + r)IAB – E

b Xét đoạn mạch: H14.6b

UAB = VA – VB = (R + r)IAB+ E

c Định luật Ơm tổng quát cho các loại đoạn mạch:

UAB = (R + r)IAB – E



r R

U

I AB





- Nguồn điện: E > 0 : chiều dịng điện từ cực âm đến cực dương Máy thu: E < 0: chiều dịng điện từ cực dương đến cực âm

4 Mắc nguồn điện thành bộ

a Mắc nối tiếp:

n

  1  2  

rb = r1 + r2 + …… + rn

Nếu 1 2   n 

r1 = r2 = …… = rn = r

  b n ; rb = nr

b Mắc xung đối  b 1 2;r b r1r2

n

r

r b

b  ; 



d Mắc hỗn hợp đối xứng

n

r m r

m b

b

;



-Chương III DỊNG ĐIỆN TRONG CÁC MƠI TRƯỜNG

§13 DỊNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI

1 Các tính chất điện của kim loại

- Kim loại là chất dẫn điện tốt

- Dịng điện trong kim loại tuân theo định luật Ơm

- Dịng điện chạy qua dây dẫn kim loại gây ra tác dụng nhiệt

- Điện trở suất của kim loại tuân theo nhiệt độ

  01t t 0

: he äsố nhiệt điện trở(K-1)

2 Electron tự do trong kim loại