Tổng hợp lý thuyết vật lý 12

PHẦN 1: ĐIỆN HỌC – ĐIỆN TỪ HỌC
I. DÒNG ĐIỆN
1. Khái niệm
a) Thuyết electron
Là thuyết căn cứ vào sự chuyển động của các electron để giải thích tính chất
điện của các vật và các hiện tượng điện.
- Cấu tạo hạt nhân
Hạt nhân được cấu tạo từ những hạt nhỏ hơn gọi là nuclon, có 2 loại nuclon:
• Proton (p): mang điện tích dương
• Notron (n): không mang điện
- Cấu tạo nguyên tử
Mỗi nguyên tử gồm có hạt nhân mang điện và những electron chuyển động
xung quanh. Bình thường nguyên tử ở trạng thái trung hòa về điện, vì lúc đó
điện tích dương của hạt nhân có trị số bằng giá trị tuyệt đối tổng điện tích
âm của các electron chuyển động xung quanh hạt nhân.
- Điện tích nguyên tố
+ Vật chất được cấu tạo từ những hạt nhỏ bé, riêng biệt được gọi là nguyên
tử, phân tử hay gọi chung là các hạt sơ cấp.
+ Điện tích của một vật là một số nguyên lần điện tích nguyên tố
• Electron: là hạt sơ cấp mang điện tích nguyên tố âm.
 Điện tích của e: -e = -1,6.10
-19
C
 Khối lượng: m = 9,1.10
-31
kg.
• Proton: là hạt sơ cấp mang điện tích nguyên tố dương.
 Điện tích của p: p = +1,6.10
-19
C
 Khối lượng: m = 1,67.10

-27
kg.
• Notron: là hạt sơ cấp không mang điện.
 Khối lượng của notron xấp xỉ bằng khối lượng của proton.
- Thuyết electron
+ Electron có thể di chuyển từ nguyên tử này sang nguyên tử khác.
• Nguyên tử mất electron sẽ trở thành hạt mang điện dương gọi là ion
dương.
• Nguyên tử trung hòa nhận thêm electron sẽ trở thành hạt mang điện
âm gọi là ion âm.
b) Khái niệm dòng điện
- Khái niệm: Dòng điện là dòng chuyển dời có hướng của các hạt mang
điện.
- Quy ước: Cho điên trường tác dụng vào một môi trường dẫn điện thì
các hạt mang điện trái dấu nhau chuyển động theo các chiều ngược
nhau. Tuy nhiên, sự di chuyển của điện tích âm theo một chiều nào đó
tương đương với sự di chuyển của điện tích dương cùng trị số theo
chiều ngược lại. Vì vậy, người ta quy ước lấy chiều chuyển động của
các hạt mang điện dương tạo thành dòng điện làm chiều của dòng điện
đó. Như vậy, chiều của dòng điện trong vật dẫn kim loại ngược với
chiều chuyển động của các electron tự do tạo thành dòng điện.
2. Chất cách điện và chất dẫn điện
a) Chất dẫn điện
- Là chất trong đó có nhiều hạt mang điện có thể di chuyển được trong
những khoảng lớn hơn nhiều lần kich thước phân tử của vật. VD: kim
loại, cơ thể con người… Ta gọi các vật liệu đó là vật dẫn.
- Vật dẫn phân làm 2 loại:
+ Loại 1 (như kim loại) là vật dẫn mà sự dich chuyển điện tích bên trong nó
không gây ra một sự biến đổi hóa học nào và cũng không gây ra một dịch
chuyển nào có thể thấy của vật thể bên trong nó.

+ Loại 2 (như dung dịch muối, axit, bazo, gọi chung là dung dịch điện phân)
là vật dẫn mà sự dịch chuyển điện tích bên trong nó gắn liền với những biến
đổi hóa học, dẫn đến sự giải phóng (thoát ra) một số thành phần vật chất tại
chỗ tiếp xúc với các vật dẫn khác.
b) Chất cách điện
- Là chất trong đó không có hạt mang điện nào có thể chuyển động tự
do. VD: thủy tinh, nhựa, cao su, ebonit, hổ phách, sứ…
- Cấu tạo, bản chất điện của các nguyên tử quyết định tính chất của vật
dẫn, vật cách điện.
- Việc phân chia ra vật dẫn và điện môi chỉ có tính chất tương đối vì
mọi vật đều ít nhiều dẫn điện. Một vật là cách điện nếu lượng điện
tích di chuyển được trong vật là rất nhỏ so với lượng điện tích truyền
cho vật.
c) Chất bán dẫn: như Si, Ge là chất trung gian giữa các chất dẫn điện
và điện môi.
d) Chất siêu dẫn: các chất mà trong đó không có sự cản trở nào đối
với sự chuyển động của các điện tích qua chúng, nghĩa là mật độ
dòng điện trong chất siêu dẫn rất lớn vì điện trở Z=0.
3. Dòng điện trong một số môi trường
a) Dòng điện trong kim loại
- Kim loại có cấu trúc tinh thể, ở nút mạnh tinh thể là các ion dương,
trong khoảng không gian giữa mạng tinh thể là các electron tự do,
chuyển động nhiệt hỗn loạn. Kết quả nghiên cứu của hàng loạt thí
nghiệm khẳng định rằng: phần tử tải điện trong kim loại là các
electron tự do (gọi là electron dẫn).
- Dưới tác dụng của điện trường ngoài, các electron tự do này đã
chuyển động có hướng để tạo thành dòng điện trong kim loại.
+ Dòng điện trong kim loại là dòng dịch chuyển có hướng của các electron
tự do dưới tác dụng của điện trường.
b) Dòng điện trong chất điện phân

- Theo thuyết điện li, khi các muối, axit, bazo được hòa tan vào nước,
chúng dễ dàng bị tách ra thành các ion trái dấu, gọi là sự phân li.
- Khi có điện trường, các ion chịu tác dụng của lực điện nên có thêm
chuyển động theo phương của điện trường (ngoài chuyển động nhiệt
hỗn loạn). Chuyển động có hướng của các ion tạo nên dòng điện trong
bình điện phân.
+ Dòng điện trong chất điện phân là dòng chuyển dời có hướng của các ion
dương theo chiều điện trường và các ion âm ngược chiều điên trường.
c) Dòng điện trong chân không
- Là dòng chuyển dời có hướng của các electron được đưa vào khoảng
chân không đó.
- Đặc điểm: chỉ chạy theo một chiều nhất định từ anot sang catot bị
nung nóng dưới tác dụng của điện trường.
d) Dòng điện trong chất khí
- Trong những điều kiện bình thường, chất khí hầy như hoàn toàn gồm
những nguyên tử hay phân tử trung hòa về điện nên chất khí là điện
môi.
- Khi ta đốt nóng hoặc dùng các loại bức xạ khác tác động vào môi
trường khí thì một số nguyên tử hoặc phân tử khí mất bớt e và trở
thành ion dương. Như vậy, do tác dụng bên ngoài mà trong chất khí
xuất hiện những hạt mang điện tự do: e, ion dương, ion âm. Hiện
tượng này gọi là sự ion hóa chất khí.
- Khi có điện trường đặt vào khối khí đã bị ion hóa, các e và ion âm sẽ
chuyển động về phía cực dương (anot), các ion dương chuyển động về
phía cực âm (catot) tạo nên dòng điện chạy trong chất khí.
+ Dòng điện chạy trong chất khí là dòng chuyển dời có hướng của các ion
dương theo chiều điện trường và các ion âm, các e chuyển động ngược chiều
điện trường.
e) Dòng điện trong chất bán dẫn
- Là dòng các e dẫn chuyển động ngược chiều điện trường và dòng các

lỗ trống chuyển động cùng chiều điện trường.
- Tùy theo loại tạp chất pha vào bán dẫn tinh khiết, chia làm 2 loại:
+ Bán dẫn loại n: chủ yếu là dòng e
+ Bán dẫn loại p: chủ yếu là dòng các lỗ trống.
4. Tác dụng của dòng điện
- Tác dụng từ: tương tác từ giữa các dòng điện xuất hiện khi các điện
tích chuyển động và phụ thuộc vào tính chất của chuyển động đó.
VD: điện thoại
- Tác dụng nhiệt: khi dòng điện truyền qua vật dẫn thì làm vật dẫn nóng
lên.
VD: nồi cơm điện, bàn là…
- Tác dụng hóa học: khi dòng điện truyền qua các chất điện phân thì các
chất này bị phân tích.
- Các tác dụng trên dẫn tới tác dụng cơ học và tác dụng sinh lí của dòng
điện
• Tác dụng cơ học: khi dòng điện chạy qua các thiết bị điện thì
sinh ra một dạng năng lượng mới. VD: quạt trần, máy khoan, ô
tô điện…
• Tác dụng sinh lí: khi dòng điện chạy qua một cơ thể sống, bất
kì sự cản trở dòng điện cũng gây ra sự tiêu hao năng lượng, làm
nó nóng lên. Nếu nhiệt lượng sinh ra đủ thì mới có thể bị đốt
cháy. VD: co cơ, tê ran khi bị điện giật…
5. Sơ đồ mạch điện và chiều dòng điện
a) Chiều dòng điện
Là chiều chuyển động của điện tích dương trong điện trường.Như vậy, trong
dây dẫn kim loại, chiều dòng điện ngược với chiều chuyển động của các
electron.
- Dựa trên chiều dòng điện, người ra chia thành:
• Dòng điện một chiều: là dòng điện có chiều và cường độ không
thay đổi theo thời gian.

• Dòng điện xoay chiều:
+ Là dòng điện có chiều biến đổi theo thời gian.
+ Được sử dụng nhiều nhất là dòng điện hình sin, biến đổi theo hàm sin của
thời gian.
• Phân biệt:
+ Dòng điện xoay chiều 1 pha: do máy xoay chiều 1 pha phát ra, sơ đồ mạch
điện của nó thường lắp như dòng điện 1 chiều.
+ Dòng điện xoay chiều 3 pha: do máy phát điện 3 pha tạo ra, đó là hệ thống
gồm 3 dòng điện xoay chiều có cùng biên độ, cùng tần số nhưng lệch nhau
về pha một góc 120
o
, tức lệch nhau về thời gian 1/3 chu kì. Dòng điện xoay
chiều 3 pha thường dùng trong công nghiệp.
b) Sơ đồ mạch điện
- Mạch điện là tập hợp các thiết bị điện nối với nhau bằng các dây dẫn
tạo thành những vòng kín, trong đó dòng điện có thể chạy qua. Mạch
điện thường gồm: nguồn điện, phụ tải, dây dẫn.
- Mô hình mạch điện (sơ đồ) có kết cấu hình học và quá trình bang
lượng giống như ở mạch điện thực, song các phần tử của mạch điện
thực đã được mô hình hóa bằng các thông số: U, I, R, L, C.
STT Thông số Kí hiệu Đơn vị
1. Điện trở R  (Ôm)
2. Điện cảm L H (Henry)
3. Điện dung C F (Fara)
4. Điện áp U V (Vôn)
5. Dòng điện I A (Ampe)
- Cách mắc dòng điện 1 chiều:
+ Mắc song song: điểm trở của các trở nằm trên cùng một dây và điểm cuối
của các trở nằm trên dây còn lại. Tổng trở của các nhánh song song bằng trở
của một trong các nhánh.

+ Mắc nối tiếp: điểm cuối của trở này là điểm đầu của trở kế tiếp. Tổng trở
của các trở nối tiếp bằng tổng từng trở cộng lại.
- Cách mắc dòng điện xoay chiều 3 pha:
+ Mắc hình sao(Y): nối 3 điểm cuối của pha với nhau tạo thành điểm trung
tính
+ Mắc hình tam giác: ta lấy đầu pha này nối với cuối pha kia.
6. Sử dụng điện an toàn và tiết kiệm
6.1 Sử dụng điên an toàn: những sự cố về điện trong nhà thường do
sử dụng cẩu thả hoặc không đúng quy cách công năng của những
thiết bị điện. Bởi vậy, khi sử dụng điện trong gia đình cần lưu ý:
a) Những điều nên làm
- Trước khi sửa chữa, phải ngắt nguồn điện, kiểm tra xem mạch điện
còn hoạt động hay không.
- Những dụng cụ sửa chữa điện cần có: kìm, tuanovit có tay cầm bảo
vệ, bang keo cách điện, kìm cắt dây điện. Phải chắc chắn là biết cách
sử dụng những dụng cụ đó một cách an toàn và chính xác.
- Phải chắc chắn rằng các đồ điện gia dụng kim loai đã được bao bọc
cẩn thận bằng chất cách điện.
- Che chắn toàn bộ ổ cắm điện, công tắc điện trên tường bằng tấm che,
nhất là với những gia đình có trẻ nhỏ và thú nuôi, thay thế ngay những
thiết bị hư hỏng.
- Đảm bảo mọi thiết bị điện trong tình trạng hoạt động tốt, cách điện tốt
và sử dụng chúng một cách an toàn vì khi dây điện bên trong thiết bị
hư hỏng và chạm vào vỏ máy thì những thiết bị điện này cũng nguy
hiểm như dây điện không có vỏ bọc bên ngoài.
- Chỉ dùng dây nối điện cho những trường hợp sử dụng tạm thời.
- Thường xuyên kiểm tra mọi phích cắm, ổ cắm và dây điện trong nhà;
sửa chữa ngay những chỗ bị hở. Nếu cảm thấy phích cắm điện nóng
một cách bất thường, phải tắt máy và rút phíc ra khỏi ổ cắm.
- Cách li mọi thiết bị điện với nguồn nước.

- Nếu không biết sửa chữa điện thì phải đóng cầu dao chính hoặc rút
cầu chì chính khi xảy ra những trường hợp chập điện, hỏng hóc thiết
bị không rõ nguyên nhân và gọi ngay thợ điện đến kiểm tra và sửa
chữa.
- Khi trong nhà có mùi cháy khét của dây điện, lập tức kiểm tra và tìm
phích cắm đang quá tải, cháy hoặc thiết bị cháy do quá nóng để rút
ohics cắm và tắt thiết bị điện đó.
- Khi xảy ra cháy do chập điện, phải ngắt ngay nguồn điện rồi dùng
bình cứu hỏa đặc biệt cho sự cố cháy vì điện nếu có. Trong trường
hợp này không sử dụng nước vì nước là chất dẫn điện có thể gây điện
giật chết người.
b) Những điều không nên làm
- Giật dây điện quá nhanh và mạnh khỏi ổ cắm có thể làm hỏng cả
phích lẫn ổ cắm.
- Không cố định dây điện vào một bề mặt khác bằng đinh hoặc đinh
kẹp. Cách làm này có thể làm hỏng vỏ bọc của dây điện. Không nên
xoắn, kéo căng hoặc đi trên dây điện vì có thể làm hỏng phần vỏ và
tổn hại lõi của dây điện.
- Không nên đóng đinh hoặc khoan vào tường gần ổ điện đi ngầm.
- Không nên sử dụng dây điện mà phần vỏ ngoài giòn hoặc bị hỏng.
Trong khi chờ thay dây mới, cần quấn bang keo cách điện xung quanh
cho dù phần lõi chưa lồi ra ngoài.
- Không được sửa chữa thiết bị điện khi chưa ngắt nguồn điện, khi tay
bị ướt.
- Không đi dây điện trên thảm hoặc dưới đồ đạc bởi có thể làm hỏng vỏ
bọc dây điện.
- Không cắm vào ổ điện số phích cắm nhiều hơn số phích mà nó có thể
chịu được một cách an toàn. Bởi nếu hệ thống quá tải thì nguy cơ
cháy nổ, hỏng hóc là rất cao.
6.2 Sử dụng điện tiết kiệm:

Ngoài việc thay đèn sợi đốt bằng đèn neon, compact, chúng ta cũng cần lưu
ý cách sử dụng tiết kiệm điện với các thiết bị khác như sau:
- Tắt các công tắc nguồn chính của máy thu hình, các thiết bị âm thanh
đời mới có điều khiển từ xa.
- Phải rút phích cắm ra khỏi ổ cắm điện khi không sử dụng các loại
radio, cassette vừa chạy pin, vừa chạy điện.
- Khi không sử dụng những thiết bị vừa cơ học vừa quang học như máy
in, máy photocopy, máy giặt thế hệ mới … có bộ vi xử lí, nhiều vi
mạch điện rất nhỏ thì phải tắt công tắc nguồn nhưng vẫn phải để phích
cắm của máy cắm vào ổ điện nguồn để bộ phận sấy các thiết bị điện
quang học và bộ vi xử lí không bị ẩm mốc.
- Cần hạn chế tắt mở khi sử dụng các thiết bị có động cơ như quạt, máy
điều hòa… trong thời gian ngắn, cần hạn chế tốc độ cao gây tốn điện.
II. TỪ TRƯỜNG
1. Từ trường
a. Định nghĩa:
Từ trường là một dạng vật chất tồn tại trong không gian có các điện
tích chuyển động (xung quanh dòng điện hoặc nam châm). Từ trường có tính
chất là nó tác dụng lực từ lên một dòng điện hay một nam châm đặt trong đó.
b. Đặc trưng của từ trường: là cảm ứng từ ký hiệu là B\ , đơn vị của
cảm ứng từ là T (Tesla).
c. Qui ước: Hướng của từ trường tại một điểm là hướng Nam - Bắc
của kim nam châm nhỏ nằm cân bằng tại điểm đó.
d. Từ trường sinh ra từ đâu: Từ trường sinh ra bởi những vật có từ
tính, tương tác với nhau thông qua các lực tương tác từ (lực từ). Những vật
có từ tính như: nam châm, dòng điện.
Lúc này: Tương tác giữa nam châm với nam châm, giữa dòng điện với
nam châm, giữa dòng điện với nam châm và giữa dòng điện với dòng điện
đều gọi là tương tác từ. Lực tương tác trong các trường hợp đó gọi là lực từ.
Kim nam châm nhỏ dùng để phát hiện từ trường gọi là nam châm thử.

e. Từ trường đều: là từ trường có các đường sức từ là những đường
thẳng song song cách đều nhau.
Từ trường đều xuất hiện ở đâu: Ở miền trong của nam châm hình chữ
U hoặc trong ống dây thẳng dài.
2. Đường sức từ
a. Định nghĩa:
Đường sức từ là những đường vẽ ở trong không gian có từ trường, sao
cho tiếp tuyến tại mỗi điểm có hướng trùng với hướng của từ trường tại
điểm đó.
b. Tính chất chung:
- Tại mỗi điểm trong từ trường, có thể vẽ được một đường sức từ đi
qua và chỉ một mà thôi.
- Các đường sức từ là những đường cong kín.
- Nơi nào từ trường mạnh hơn thì các đường sức từ ở đó vẽ mau hơn
(dày hơn), nơi nào từ trường yếu thì các đường sức từ ở đó vẽ thưa hơn.
Hình ảnh các mạt sắt sắp xếp có trật tự trong từ trườ ng cho ta từ phổ.
3. Từ trường của dòng điện chạy trong dây dẫn có hình dạng đặc
biệt
3.1. Từ trường của dòng điện thẳng dài vô hạn
Bài toán: Xác định từ trường tại điểm M do dây dẫn có dòng điện I
chạy qua. Biết khoảng cách từ M đến dây dẫn là r.
Phương pháp:
Lúc này từ trường gây ra bởi dây dẫn có dòng điện chạy qua, có tính
chất như sau:
- Điểm đặt tại: M
- Phương: Cùng phương với tiếp tuyến của đường tròn có tâm O, bán kính r
tại
điểm M.
Trong đó: O là chân hình chiếu vuông góc của M lên dây dẫn.
- Chiều: Được xác định theo qui tắc nắm tay phải.

Qui tắc nắm tay phải: Giơ ngón cái của bàn tay phải hướng theo chiều dòng
điện, khum bốn ngón kia xung quanh dây dẫn thì chiều từ cổ tay đến các
ngón là chiều của đường sức từ.
- Độ lớn: B = 2.10
-7
.
r
I
(T)
3.2. Từ trường của dòng điện chạy trong dây dẫn uốn thành vòng
tròn
Bài toán: Ta có một dây dẫn hình tròn có dòng điện I chạy qua, biết
dây dẫn có tâm tại O, bán kính là R. Tính từ trường tại tâm O.
Phương pháp:
Lúc này từ trường gây ra bởi dây dẫn tròn có dòng điện chạy qua, có
tính chất như sau:
- Điểm đặt: Tại O
- Phương: Vuông góc với mặt phẳng vòng dây.
- Chiều: Được xác định theo qui tắc nắm tay phải.
Qui tắc nắm tay phải: Khum bàn tay phải sao cho chiều từ cổ tay đến
ngón tay chỉ chiều dòng điện chạy qua ống dây, thì ngón tay cái choãi ra chỉ
chiều của đường sức từ trong lòng ống dây.
- Độ lớn: Nếu lúc này khung dây tròn có N vòng dây xếp xít nhau:
B = 2 .10
-7
N
R
I
(T)
3.3. Từ trường của dòng điện chạy trong ống dây dẫn hình trụ

Bài toán: Ta có một ống dây dẫn hình trụ có N vòng xếp xít nhau có
dòng điện chạy qua. Biết ống dây hình trụ có chiều dài l. Tính từ trường
trong lòng ống dây.
Phương pháp:
Lúc này từ trường trong lòng ống dây hình trụ có dòng điện chạy qua,
có tính chất như sau:
- Là từ trường đều.
- Phương: Song song với lòng ống dây.
- Chiều: Xác định theo qui tắc nắm tay
phải hoặc qui ước sau:
Qui tắc nắm tay phải: Khum bàn tay phải sao cho chiều từ cổ tay đến
ngón tay chỉ chiều dòng điện chạy qua ống dây, thì ngón tay cái choãi ra chỉ
chiều của đường sức từ trong lòng ống dây.
Qui ước: Khi nhìn theo phương trục ống dây, thấy dòng điện chạy
theo chiều kim đồng hồ, thì đầu ống dây đó gọi là mặt Nam của ống dây, còn
đầu kia gọi là mặt Bắc của ống dây. Khi đó, đường sức từ trong lòng ống
dây đi ra từ mặt Bắc và đi vào mặt Nam.
Qui ước trên cũng có thể áp dụng cho dây dẫn tròn có dòng điện chạy
qua.
- Độ lớn: B = 4 .10
-7
. I = 4 .10
-7
.n.I , trong đó n = là số vòng dây
quấn trên 1m của ống dây.
4. Lực từ
Dưới đây ta sẽ chỉ xét tới từ trường đều, đó là từ trường có đặc tính
giống nhau tại mọi điểm. Có các đường sức từ song song và cách đều nhau.
Từ trường đều xuất hiện ở đâu: Từ trường đều ta hay gặp ở miền trong của
một nam châm hình chữ U hoặc trong ống dây thẳng dài có dòng điện chạy

qua.
4.1. Lực từ tác dụng lên một đoạn dây có dòng điện chạy qua đặt
trong từ trường đều
Lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn thẳng dài l có dòng điện I chạy qua
đặt trong từ trường đều , có những tính chất sau:
- Điểm đặt: Tại trung điểm của đoạn dây
- Phương: Vuông góc với mặt phẳng (I , )
- Chiều: Được xác định bởi quy tắc bàn tay trái “Xoè bàn tay trái hứng
các đường cảm ứng từ sao cho chiều của dòng điện đi từ cổ tay đến ngón
tay. Ngón tay cái choải ra vuông góc chỉ chiều của lực từ”.
- Độ lớn: Được xác định theo công thức Am - pe:
F = BIl.sin(I , ) = BIl.sin (N)
4.2. Lực từ tác dụng lên giữa 2 dây dẫn thẳng dài song song có
dòng điện chạy qua
Là lực hút: Nếu hai dây dẫn đó có 2 dòng điện cùng chiều chạy qua.
Là lực đẩy: Nếu hai dây dẫn đó có 2 dòng điện ngược chiều chạy qua.
Nếu hai dây dẫn có cường độ dòng điện lần lượt là I
1
và I
2
, có cùng
chiều dài là l và cách nhau khoảng d. Thì lực từ có tính chất sau:
- Điểm đặt: Trung điểm của hai dây dẫn
- Phương: Vuông góc với hai dây dẫn
- Chiều: Hướng về gần hoặc ra xa tùy theo đó là lực hút hay lực đẩy.
- Độ lớn: F = 2.10
-7
.I
1
.I

2
. (N)
4.3. Lực từ tác dụng lên khung dây có dòng điện
Nếu mặt phẳng khung dây vuông góc với đường sức từ khi đó các lực
tác dụng lên khung không làm quay khung mà chỉ làm biến dạng khung như
dãn ra hoặc co lại.
Nếu mặt phẳng khung dây song song với đường cảm ứng từ khi đó
xuất hiện ngẫu lực (là cặp lực có phương song song nhưng ngược chiều
nhau) làm khung dây quay với mô men:
M = BIS.sin
Trong đó: S là diện tích khung và α là góc hợp bởi từ trường và pháp
tuyến của mặt phẳng khung dây.
4.4. Lực từ tác dụng lên một điện tích chuyển động (LỰC LO -
REN - XƠ)
Một điện tích q chuyển động với vận tốc trong từ trường đều sẽ
chịu một lực từ tác dụng có tính chất sau:
- Điểm đặt: Tại q
- Phương: Vuông góc với mặt phẳng ( , )
- Chiều: Xác định theo qui tắc bàn tay trái.
+ Nếu điện tích dương: Cùng chiều với chiều chỉ ngón tay cái.
+ Nếu điện tích âm: Ngược chiều với chiều chỉ ngón tay cái.
- Độ lớn: f = vB.sin( , ) = vB.sin (N)
III. CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ
1. Từ thông Ф qua một diện tích S, giới hạn bởi một vòng dây kín
phẳng C, đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ là một đại lượng có biểu
thức:
Ф = B.S.cos
với là góc giữa vectơ và pháp tuyến (dương) của mặt S. Đơn vị từ
thông là Vêbe (Wb).
2. Hiện tượng cảm ứng điện từ là sự xuất hiện dòng điện cảm ứng

trong mạch kín khi từ thông qua mạch đó biến đổi. Suất điện động sinh ra
dòng điện cảm ứng trong mạch điện kín là suất điện động cảm ứng.
a) Định luật cơ bản về cảm ứng điện từ: Khi có sự biến đổi từ thông
qua mặt giới hạn bởi một mạch điện kín thì trong mạch xuất hiện suất điện
động cảm ứng.
Dòng điện cảm ứng chỉ tồn tại trong thời gian từ thông Ф biến thiên;
nếu Ф ngừng biến đổi thì dòng điện cảm ứng tắt.

b) Định luật Len - Xơ: Dòng điện cảm ứng có chiều sao cho từ
trường có tác dụng chống lại nguyên nhân đã sinh ra nó.
Khi từ thông Ф qua C biến thiên do một chuyển động nào đó thì dòng
điện cảm ứng xuất hiện trong C có chiều sao cho từ trường do dòng điện ấy
sinh ra có tác dụng chống lại sự chuyển dời nói trên.
c) Định luật Faraday: Suất điện động cảm ứng là suất điện động sinh
ra dòng điện cảm ứng trong mạch kín, nó tỉ lệ với độ biến thiên từ thông qua
mạch và tỉ lệ nghịch với khoảng thời gian của sự biến thiên ấy (tức là tỉ lệ
với tốc độ biến thiên của từ thông):
E
C
= - (dấu trừ biểu diễn định luật Lenz)
- Nếu mạch kín có N vòng dây thì E
C
= - N
- Suất điện động cảm ứng xuất hiện trong một đoạn dây dẫn chiều dài
l chuyển động với vận tốc trong từ trường có cảm ứng từ bằng:
E
C
= Blv.sin
trong đó và cùng vuông góc với đoạn dây và là góc giữa và .
Sự xuất hiện của suất điện động cảm ứng trong đoạn dây đó tương

đương với sự tồn tại của một nguồn điện trên đoạn dây đó; nguồn điện này
có suất điện động bằng E
C
và có hai cực dương và âm được xác định bằng
quy tắc bàn tay phải: đặt bàn tay phải duỗi thẳng để cho các đường cảm ứng
từ (vectơ ) hướng vào lòng bàn tay, ngón tay cái choãi ra chỉ chiều chuyển
động của dây dẫn, khi đó chiều từ cổ tay đến ngón tay giữa là chiều đi qua
nguồn tương đương từ cực âm sang cực dương.
Chiều của dòng điện cảm ứng chạy trên đoạn dây dẫn chuyển động
trong từ trường (khi đoạn dây là một phần của mạch kín) cũng được xác
định bằng quy tắc bàn tay phải. Đặt bàn tay phải duỗi thẳng để cho các
đường cảm ứng từ (vectơ ) hướng vào lòng bàn tay, ngón tay cái choãi ra
chỉ chiều chuyển động của dây dẫn, khi đó chiều từ cổ tay đến ngón tay giữa
là chiều của dòng điện cảm ứng chạy qua đoạn dây đó.
d) Dòng điện Fu - Cô (Foucault): là dòng điện cảm ứng sinh ra ở trong
khối vật dẫn (như khối kim loại chẳng hạn) khi những khối này chuyển động
trong một từ trường hoặc đặt trong một từ trường biến thiên theo thời gian.
Do tác dụng của dòng Foucault, mọi khối kim loại chuyển động trong từ
trường đều chịu tác dụng của lực hãm điện từ. Dòng điện Foucault gây ra
hiệu ứng tỏa nhiệt Joule trong các lõi động cơ, máy biến áp…
3. Hiện tượng tự cảm là hiện tượng cảm ứng điện từ trong một mạch
điện do chính sự biến đổi của dòng điện trong mạch điện đó gây ra.
a) Trong mạch điện của dòng điện không đổi, hiện tượng tự cảm
thường xảy ra khi đóng mạch (dòng điện tăng lên đột ngột từ trị số 0) và khi
ngắt mạch (dòng điện giảm đến bằng 0). Trong mạch điện xoay chiều luôn
luôn có xảy ra hiện tượng tự cảm.
b) Suất điện động được sinh ra do hiện tượng tự cảm gọi là suất điện
động tự cảm. Suất điện động tự cảm xuất hiện trong mạch, khi đó xảy ra
hiện tượng tự cảm, có biểu thức:
E

C
= - L
trong đó i là độ biến thiên cường độ dòng điện trong mạch trong thời gian
t; L là hệ số tự cảm (hay độ tự cảm) của mạch có giá trị tùy thuộc hình
dạng và kích thước của mạch, có đơn vị là henry (H); dấu trừ biểu thị định
luật Len - xơ.
Từ thông tự cảm qua mạch có dòng điện i: Ф = Li
Độ tự cảm của ống dây dẫn dài (solenoid); có chiều dài l và số vòng
dây N:
2
7 7 2
10 4 4 .10
N S
L n V
l
π π
− −
= =
Trong đó n là số vòng dây trên đơn vị dài của ống, V là thể tích của
ống.
Nếu ống dây có lõi là vật liệu sắt từ có độ từ thẩm thì:
2
7
.10 4
N S
L
l
µ π
−
=

c) Năng lượng từ trường của ống dây dẫn có độ tự cảm L và có dòng
điện I chạy qua:
W = Li
2
= 10
7
B
2
V (B là cảm ứng từ của từ trường trong
ống dây)
Mt nng lng t trng l: w = .10
7
B
2
IV. DềNG IN XOAY CHIU
1. Đại c ơng về dòng điện xoay chiều
- Khung dây dẫn diện tích S quay đều với tốc độ góc quanh một
trục vuông góc với các đờng sức của một từ trờng đều có cảm ứng từ , từ
thông qua khung biến thiên, theo định luật cảm ứng điện từ trong khung xuất
hiện suất điện động xoay chiều: e = E
0
cos(t +
e
), với E
0
= NBS là biên
độ của suất điện động.
Nối hai đầu khung với mạch tiêu thụ điện, giữa hai đầu mạch có một
hiệu điện thế biến thiên điều hòa theo thời gian : u = U
0

cos(t +
u
) . Nếu
mạch kín, trong mạch có dòng điện xoay chiều, có chiều biến đổi tuần hoàn
theo thời gian ; có cờng độ biến thiên điều hòa theo thời gian i = I
0
cos(t+

i
)
- Điện áp biến đổi điều hoà theo thời gian gọi là điện áp xoay chiều
hay hiệu điện thế xoay chiều. Cờng độ dòng điện biến đổi điều hoà theo thời
gian gọi là cờng độ dòng điện xoay chiều.
- Chu kỳ T & tần số f của dòng điện xoay chiều:


==
21
f
T
; = 2 f
là tần số góc của dòng điện.
- Đại lợng =
u

i
gọi là độ lệch pha của u so với i. Nếu > 0 thì
u sớm pha so với i ; Nếu < 0 thì u trễ pha so với i ; Nếu = 0 thì u đồng
pha với i.
- Cờng hiệu dụng của dòng điện xoay chiều bằng cờng độ dòng điện

không đổi nào đó, mà khi lần lợt cho chúng đi qua cùng một điện trở trong
cùng một thời gian thì toả ra nhiệt lợng nh nhau. Độ lớn:
2
0
I
I
=
. Tơng tự
ta có điện áp hiệu dụng và suất điện động hiệu dụng:
2
0
U
U
=
;
2
0
E
E
=
- Để đo điện áp hiệu dụng và cờng độ hiệu dụng ta dùng vôn kế và
ampe kế xoay chiều.
2. Mạch xoay chiều chỉ có điện trở thuần hoặc cuộn dây thuần cảm hoặc
tụ điện
- Mạch xoay chiều chỉ có điện trở thuần R: cờng độ dòng điện và điện
áp giữa hai đầu R biến thiên điều hòa cùng tần số và cùng pha. Nếu i =
I
0
cos(t) thì u = U
0

cos(t); U
0
= I
0
.R; U = I.R.
- Mạch xoay chiều chỉ có cuộn dây thuần cảm L: cờng độ dòng điện
biến thiên điều hòa cùng tần số và trễ pha /2 so với điện áp giữa hai đầu
cuộn cảm (hay điện áp giữa hai đầu cuộn cảm sớm pha /2 so với cờng độ
dòng điện). Nếu u = U
0
cos(t) thì
0
cos( )
2
i I t


=
; Nếu i = I
0
cos(t ) thì
0
cos( )
2
u U t


= +
. Với U
0

= I
0
.Z
L
; U = I.Z
L
; Cảm kháng : Z
L
= L.
- Mạch xoay chiều chỉ có tụ điện C: cờng độ dòng điện biến thiên điều
hòa cùng tần số và sớm pha /2 so với điện áp giữa hai bản tụ (hay điện áp
giữa hai bản tụ trễ pha /2 so với cờng độ dòng điện). Nếu u = U
0
cos(t )
thì
0
cos( )
2
i I t


= +
hay i = I
0
cos(t ) thì
0
cos( )
2
u U t

=
. Với U
0
= I
0
.Z
C
;
U = I.Z
L
; dung kháng

=
C
Z
C
1

3. Mạch xoay chiều R, L, C nối tiếp
Điện áp giữa hai đầu mạch biến thiên điều hòa cùng tần số và lệch pha
so với cờng độ dòng điện. Nếu i = I
0
cos(t ) thì u = U
0
cos(t + ). Nếu u
= U
0
cos(t ) thì i = I
0

cos(t - ).
u = u
R
+ u
L
+ u
C
; U
0
= I
0
.Z , U = I.Z ; Z là tổng trở của
mạch Z =
22
)(
CL
ZZR
+
; U là điện áp hiệu dụng giữa 2 đầu mạch,
U =
22
)(
CLR
UUU
+
; U
R
= I.R ; U
L
= I.Z

L
; U
C
= I.Z
C
là điện áp hiệu
dụng giữa hai đầu R , L , C
tg =
0 0
0
L C L C L C
R R
Z Z U U U U
R U U

= =
, > 0 thì u sớm pha hơn i, < 0
thì u trễ pha hơn i.
Một số trờng hợp thờng gặp:
- Đoạn mạch chỉ có R: u
R
& i cùng pha
- Đoạn mạch chỉ có L: u
L
sớm pha /2 so với i
- Đoạn mạch chỉ có C: u
C
trễ pha /2 so với i
- Đoạn mạch L & C: Nếu Z
L

> Z
C
thì u sớm pha /2 so với i; Nếu
Z
L
< Z
C
thì u trễ pha /2 so với i
U = I.Z; với Z = ; = /2 khi Z
L
> Z
C
; = - /2 khi Z
L
< Z
C
- Đoạn mạch RLC nối tiếp có Z
L
> Z
C
, ( U
L
> U
C
), đoạn mạch có
tính cảm kháng: > 0
- Đoạn mạch RLC nối tiếp có Z
L
< Z
C

, ( U
L
< U
C
), đoạn mạch có
tính dung kháng: < 0
- Đoạn mạch chỉ có R & L hay đoạn mạch có cuộn dây có điện trở
thuần R & hệ số tự cảm L:
U
d
= I.Z
d
; với Z
d
=
2
2
L
ZR
+
; hoặc U
d
=
22
LR
UU
+
; tg = Z
L
/R = U

L
/U
R

- Đoạn mạch có R & C: U
RC
= I.Z; với Z =
22
C
ZR
+
; U
RC
=
22
CR
UU
+
; tg = -Z
C
/R = -U
C
/U
R
- Cộng hởng điện: Xảy ra khi mạch RLC có Z
L
= Z
C
thì cờng độ
dòng điện trong mạch cực đại.

hay


C
L
1
=
=> LC
2
= 1 hay =
1
LC

Khi đó Z = Z
min
= R ; I = I
max
= U/R ; U = U
R
, U
L
= U
C
; = 0 , i &
u cùng pha ; P = UI = U
2
/R
* Giản đồ véc tơ : Chọn Ox là trục dòng điện .
+ Với đoạn mạch chỉ có R hoặc L hoặc C :
+ Với đoạn mạch RLC ( Mạch không phân nhánh )

U
L
> U
C
(hay Z
L
> Z
C
) U
L
< U
C
(hay Z
L
< Z
C
)
4. Công suất tiờu th ca mch điện xoay chiều
- Công suất tiêu thụ ở đoạn mạch: P = UIcos = I
2
R = U
R
.I ; Hệ
số công suất :
0
0
cos
.

R
R
U
U
R P
Z U U U I

= = = =
. Đoạn mạch chỉ có L hoặc C hoặc
cả L & C : Công suất P = 0
- Thờng cos < 1. Muốn tăng hệ số công suất ngời ta thờng mắc
thêm tụ điện vào mạch.
- Điện năng tiêu thụ ở đoạn mạch : A = P.t
5. Máy phát điện xoay chiều một pha
- Các máy phát điện xoay chiều hoạt động nhờ hiện tợng cảm ứng
điện từ và đều có hai bộ phận chính là phần cảm và phần ứng. Phần cảm là
phần tạo ra từ trờng, đó là nam châm điện hoặc nam châm vĩnh cửu. Phần
ứng là những cuộn dây, trong đó xuất hiện suất điện động cảm ứng khi máy
hoạt động. Trong hai phần đó có phần quay gọi là rô to, phần đứng yên gọi là
stato. Khi rôto quay, từ thông qua mỗi vòng dây là
1
=
0
cost ;
0
= BS
là từ thông cực đại qua 1 vòng dây. Từ thông qua N vòng dây là =N
0
cost , Suất điện động của máy phát điện đợc xác định theo định luật cảm
ứng điện từ:

)tcos(EtsinN
dt
d
e
2
00

==

=
; E
0
= N
0
là biên độ
của suất điện động.
- Máy phát có phần cảm đứng yên (stato), phần ứng quay (rôto) thì
lấy dòng điện ra ngoài bằng bộ góp điện. Bộ góp gồm hai vành khuyên quay
cùng trục với khung, mối vành nối với một đầu khung; hai thanh quét cố
định, mỗi thanh tì vào một vành khuyên; đó là hai cực của máy. Nhợc điểm:
phóng tia lửa điện ở bộ góp và bộ góp chóng mòn.
- Máy phát có phần cảm quay (rôto), phần ứng đứng yên (stato) thì
rôto là nam châm điện. Dòng điện cung cấp cho nam châm là dòng điện 1
chiều. Thân rôto và stato đợc ghép từ nhiều lá thép mỏng, trên có các rónh
dọc đặt các cuộn dây của phần cảm và phần ứng để hạn chế dòng Phu-cô.
- Tần số dòng điện:
p
n
f
60

=
; p là số cặp cực của máy phát, n là số
vòng quay của rôto trong một phút ( tốc độ quay của rôto).
6. Dòng điện xoay chiều ba pha:
- Dòng điện xoay chiều ba pha là hệ thống ba dòng điện xoay chiều một
pha, gây ra bởi ba suất điện động xoay chiều có cùng tần số, cùng biên độ
nhng lệch nhau về pha là 2 /3 hay thời gian 1/3 chu kỳ. e
1
= E
0
cos t ; e
2
=
E
0
cos( t - 2 /3); e
3
= E
0
cos( t + 2 /3). Nếu tải ba pha nh nhau thì cờng
độ dòng điện trong ba pha cũng cùng biên độ nhng lệch pha 2 /3 hay 120
0
.
- Máy phát điện xoay chiều ba pha:
Stato có ba cuộn dây của phần ứng giống nhau và đợc đặt lệch nhau 120
0
trên một lõi sắt tròn.
Rô to là nam châm điện. Kết cấu tơng tự máy phát điện xoay chiều một
pha.
- Có hai cách mắc dòng điện xoay chiều ba pha là mắc hình sao và tam

giác.