Giáo trình Vật lý 2 - ThS. Trương Thành - Trường Đại Học Quốc Tế Hồng Bàng
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (370.44 KB, 7 trang )
<span class='text_page_counter'>(1)</span><div class='page_container' data-page=1>
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM
<b>---</b>W X<b>--- </b>
<b>ThS. Tr</b>
<b>ươ</b>
<b>ng Thành </b>
<b>Giáo trình </b>
<b>VẬT LÝ 2 </b>
</div>
<span class='text_page_counter'>(2)</span><div class='page_container' data-page=2>
<b>Giáo trình Vật lý 2 ThS. Trương Thành</b>
<b>M</b>
<b>ở</b>
<b>đầ</b>
<b>u </b>
<i>Việc đào tạo đại học, cao đẳng theo chế</i> <i>độ Tín chỉ nhằm kích thích </i>
<i>tính độc lập, sáng tạo và tự học của sinh viên, nâng cao trình độ của người </i>
<i>học trong thời kỳ hội nhập. Tuy nhiên để thực hiện được mục đích trên người </i>
<i>dạy và người học phải có đủ các trang bị cần thiết mà trước hết là giáo trình, </i>
<i>tài liệu tham khảo. Để góp thêm một giáo trình sát với chương trình của </i>
<i>trường Cao đẳng Cơng nghệ, Đại Học Đà Nẵng chúng tơi quyết định viết </i>
<i>giáo trình này. </i>
<i>Giáo trình "Vật Lý 2" dùng cho các lớp cao đẳng kỹ thuật và cao đẳng </i>
<i>công nghệ thông tin gồm các kiến thức cơ bản về Vật Lý đại cương nhằm </i>
<i>trang bị cho sinh viên những kiến thức cần thiết có liên quan đến ngành học </i>
<i>của mình. Nội dung gồm có 12 chương được phân bố</i> <i>đều từ Từ trường đến </i>
<i>Vật lý hạt nhân nguyên tử. Giáo trình được viết trên cơ sở chương trình "Vật </i>
<i>Lý 2” của trường Cao Đẳng Cơng nghệ, Đại Học Đà Nẵng. </i>
<i>Trong quá trình viết giáo trình này chúng tơi được Đại học Đà Nẵng, </i>
<i>trường Đại học Sư phạm tạo điều kiện thuận lợi, trường Cao đẳng Cơng nghệ</i>
<i>khuyến khích, sự góp ý bổ ích của các cán bộ giảng dạy trong khoa Vật Lý. </i>
<i>Xin chân thành cảm ơn những sự giúp đỡ quý báu đó. </i>
<i>Tuy đã có cố gắng và đã có nhiều chỉnh lý bổ sung nhưng vẫn không </i>
<i>thể tránh khỏi thiếu sót. Rất mong được sự góp ý phê bình của bạn đọc. </i>
</div>
<span class='text_page_counter'>(3)</span><div class='page_container' data-page=3>
<b>Giáo trình Vật lý 2 ThS. Trương Thành</b>
<i><b>Ch</b><b>ươ</b><b>ng I. </b></i>
<b>TỪ TRƯỜNG CỦA </b>
<b>DỊNG ĐIỆN KHƠNG ĐỔI </b>
<b>1.1.</b> <b>TỪ TRƯỜNG CỦA DỊNG ĐIỆN </b>
<b>KHƠNG ĐỔI, ĐỊNH LUẬT AMPERE </b>
<b>1.1.1. TƯƠNG TÁC TỪ </b>
Tương tác giữa:
- <i>Dòng điện với dòng điện. </i>
- <i>Dòng điện với nam châm </i>
- <i>Nam châm với dòng điện </i>
không phải là lực hấp dẫn, không phải là lực điện trường mà có một bản chất
khác là do từ trường nên gọi là tương tác từ. Các thí nghiệm cụ thể đã được
trình bày trong vật lý lớp 11 ở đây ta không nhắc lại nữa.
<b>1.1.2. ĐỊNH LUẬT AMPERE </b>
Trước khi đi đến định luật ta cần định nghĩa phần tử dòng điện:
<i>Phần tử dòng điện Idl</i>r<i> của dịng điện I là tích số giữa cường độ dòng </i>
<i>điện I với một đoạn chiều dài vô cùng nhỏ dl của dây dẫn. Phương và chiều </i>
<i>của Idl</i>r<i> là phương và chiều của tiếp tuyến dương của dây dẫn tại điểm đang </i>
<i>xét. </i>
Trước khi tìm biểu thức tương tác từ của hai dịng điện bất kỳ I và I0 ta
hãy tìm lực từ của hai phần tử dòng điện <i>Idl</i> và <i>I</i>0<i>dl</i>0 của hai dòng điện này.
Dựng mặt phẳng P chứa phần tử <i>Idl</i> và r<sub>, sau </sub><sub>đ</sub><sub>ó v</sub><sub>ẽ</sub><sub> pháp tuy</sub><sub>ế</sub><sub>n </sub><i>n</i>r của
mặt phẳng p tại điểm M0 (như trên
hình Hình I-1). Theo Ampere lực
mà phần tử dịng điện <i>Idl</i> của
dòng điện I tác dụng lên phần tử
0
0<i>dl</i>
<i>I</i> của dịng I0 đặt cách nó r là
dF<sub> có: </sub>
- <i>Có phương vng góc với </i>
0
0<i>dl</i>
<i>I</i> r<i> và pháp tuyến của mặt </i>
<i>phẳng chứa r và Idl</i>r
- <i>Có chiều sao cho ba vector </i>
<i>F</i>
<i>d</i>
<i>l</i>
<i>d</i>
<i>I</i>
<i>n</i>r, r , r<i> lập thành một </i>
dF
dl
M0 dl0
θo
n
P O θ
Hình I-1
r
I0
</div>
<span class='text_page_counter'>(4)</span><div class='page_container' data-page=4>
<b>Giáo trình Vật lý 2 ThS. Trương Thành</b>
Nghĩa là độ lớn của dF tỷ lệ với sin 0<sub>2</sub> 0sin 0
<i>r</i>
<i>dl</i>
<i>I</i>
<i>Idl</i> θ θ
,
Trong chân không: dF = 0<sub>2</sub>0 0
4
sin
sin
<i>r</i>
<i>dl</i>
<i>I</i>
<i>kIdl</i>
π
θ
θ
Trong từ môi: dF = 0<sub>2</sub> 0 0
4
sin
sin
<i>r</i>
<i>dl</i>
<i>I</i>
<i>Idl</i>
<i>k</i>
π
θ
θ
µ
Trong đó: k là một hệ số tỷ lệ phụ thuộc vào hệđơn vị. Trong hệđơn vị
SI: k =
π
µ
4
0 <sub> v</sub><sub>ớ</sub><sub>i </sub><sub>µ</sub>
0 = 4π.10-7<i>m</i>
<i>H</i>
là hằng số từ, µ là độ từ thẩm của mơi trường
có vai trị và ý nghĩa giống như ε trong trường tĩnh điện chẳng hạn nên:
dF = 0 0<sub>2</sub> 0 0
r
4
sin
dl
I
sin
Idl
π
θ
θ
µ
µ
- Với chân khơng, khơng khí: <sub>=</sub> 1 <sub>+</sub> 0,03..10−6( ) <sub>≈</sub> 1
<i>m</i>
<i>H</i>
µ
- Với nước: <sub>=</sub> 1 <sub>−</sub> 0,72..10−6( ) <sub>≈</sub> 1
<i>m</i>
<i>H</i>
µ
- v.v....
Theo nhưđã nói ở trên thì dạng vector của lực này là:
<i>I</i> <i>dl</i>
(
<i>Idl</i> <i>r</i>)
<i>r</i>
<i>F</i>
<i>d</i>r = 0<sub>3</sub> <sub>0</sub> r<sub>0</sub>ì rìr
4
àà
. (I-1).
Đó là nội dung của định luật Ampere về tương tác gia hai phần tử của hai
dòng điện.
Nếu gọi hai dịng điện đó là <i>I</i> và <i>I</i>0 Lực tương tác giữa hai dịng điện
đó là:
∫∫
× ×=
)
)(
(
3
0
0
0
0
)
(
4 <i><sub>I</sub></i> <i><sub>I</sub></i> <i>r</i>
</div>
<span class='text_page_counter'>(5)</span><div class='page_container' data-page=5>
<b>Giáo trình Vật lý 2 ThS. Trương Thành</b>
<b>1.2. VECTOR CẢM ỨNG TỪ</b>
<b>1.2.1. KHÁI NIỆM TỪ TRƯỜNG </b>
<b> 1.2.1.1. Từ trường</b>
Theo “Thuyết Tương Tác Gần” thì:
- <i>Từ trường là môi trường vật chất đặc biệt do các nam châm và dòng </i>
<i>điện sinh ra. </i>
- <i>Từ trường lan truyền trong không gian với vận tốc bằng vận tốc ánh </i>
<i>sáng </i>
- <i>Khi có một nam châm hay một dịng điện thì mơi trường xung quanh đã </i>
<i>có sự thay đổi đó là có một từ trường. </i>
Tóm lại từ trường có thểđịnh nghĩa:
<i>Từ trường là mơi trường vật chất đặc biệt của các nam châm và dòng </i>
<i>điện sinh ra và nó được biểu hiện thơng qua có tương tác từ. </i>
<b> 1.2.1.2. Vector cảm ứng từ, định lý Bio - Savart - Laplace </b>
Từ công thức (I-1) ta thấy:
(
<i>Idl</i> <i>r</i>)
<i>r</i>
<i>B</i>
<i>d</i>r = 0<sub>3</sub> rìr
4
àà <sub> </sub> <sub> (I-3). </sub>
không phụ thuộc gì vào <i>I</i>0<i>dl</i>0
r
mà chỉ phụ thuộc vào <i>Idl</i>r gây ra từ trường và
khoảng cách r từ nó đến điểm M tại đó ta đặt phần tử <i>I</i>0<i>dl</i>0
r
<i> ta gọi là cảm ứng </i>
<i>từ</i> <i>dB</i>. Vềđộ lớn: 0 <sub>2</sub>
4
sin
<i>r</i>
<i>Idl</i>
<i>dB</i>
π
θ
µ
µ
= .
<i>dB</i> có phương vng góc với mặt phẳng chứa dl và vector <i>r</i>r; có chiều xác
định theo quy tắc vặn nút chai (nếu ta vặn cái nút
cho nó tiến theo chiều dịng điện thì chiều vặn của
nút là chiều của cảm ứng từ), có điểm đặt tại M; có
đơn vị là Tesla (T). Công thức (I-3) là nội dung của
định lý Bio - Savart - Laplace.
Hình I-2 vẽ vector cảm ứng từ của dịng điện
thẳng và dài, vì <i>dF</i>r vng góc với <i>n</i>r & <i>Idl</i>r<sub>0</sub> nên có
phương tiếp tuyến với đường cảm ứng từ, chiều thì
như hình vẽ, độ lớn của nó sẽđược tính trong mục
tiếp theo.
<b> 1.2.1.3. Nguyên lý chồng chất từ trường </b>
Khái niệm chồng chất từ trường (hay tổng hợp từ trường) cũng được
Hình I-2
B
d
B
d
B
d
dl
r
</div>
<span class='text_page_counter'>(6)</span><div class='page_container' data-page=6>
<b>Giáo trình Vật lý 2 ThS. Trương Thành </b>
<b>MỤC LỤC </b>
<b>CHƯƠNG 1: TỪ TRƯỜNG ... 2 </b>
1.1. Từ trường, định luật Ampêre ... 2
1.2. Cảm ứng từ... 3
1.3. Từ thông, định lý O-G ... 6
1.4. Tác dụng của từ trường lên dòng điện ... 10
Bài tập chương1 ... 11
<b>CHƯƠNG 2: CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ ... 17 </b>
2.1. Các định luật cảm ứng điện từ... 17
2.2. Hiện tượng tự cảm... 29
Bài tập chương 2 ... 22
<b>CHƯƠNG 3: TRƯỜNG ĐIỆN TỪ ... 26 </b>
3.1. Luận điểm 1của Maxwell... 26
3.2. Luận điểm 2của Maxwell ... 27
3.3. Hệ phương trình Maxwell ... 28
<b>CHƯƠNG 4: DAO ĐỘNG VÀ SÓNG ... 32 </b>
4.1. Dao động điều hoà ... 32
4.2. Dao động tắt dần ... 33
4.3. Dao động cưỡng bức ... 34
4.4. Sóng cơ ... 35
<b>CHƯƠNG 5: QUANG HỌC SĨNG - GIAO THOA... 39 </b>
5.1. Những cơ sở của quang học sóng ... 39
5.2. Giao thoa ánh sáng ... 40
5.3. Giao thoa ánh sáng Young ... 43
5.4. Giao thoa ánh sáng trên bản mỏng ... 45
Bài tập chương 5 ... 49
<b>CHƯƠNG 6: QUANG HỌC SÓNG - NHIỄU XẠ... 56 </b>
6.1. Định nghĩa nhiễu xạ ... 56
6.2. Điều kiện cực trị... 58
6.3. Nhiễu xạ sau một khe hẹp ... 60
6.4. Nhiễu xạ sau nhiều khe hẹp ... 62
6.5. Nhiễu xạ trên tinh thể ... 63
Bài tập chương6 ... 67
<b>CHƯƠNG 7: QUANG HỌC SÓNG - PHÂN CỰC ... 71 </b>
7.1. Aïnh sáng tự nhiên và ánh sáng phân cực ... 71
7.2. Sự phân cực do phản xạ... 73
7.3. Giải thích hiện tượng lưỡng chiết ... 75
<b>CHƯƠNG 8: QUANG LƯỢNG TỬ-BỨC XẠ NHIỆT ... 79 </b>
8.1. Tán sắc ánh sáng ... 79
8.2. Vật đen tuyệt đối ... 81
</div>
<span class='text_page_counter'>(7)</span><div class='page_container' data-page=7>
<b>Giáo trình Vật lý 2 ThS. Trương Thành </b>
8.4. Công thức Planck ... 86
Bài tập chương8 ... 89
<b>CHƯƠNG 9: QUANG LƯỢNG TỬ-HIỆN TƯỢNG Q ĐIỆN... 93 </b>
9.1. Hiện tượng quang điện ngoài ... 93
9.2. Hiện tượng quang điện trong ... 95
9.3. Hiện tượng Compton ... 96
Bài tập chương 9 ... 99
<b>CHƯƠNG 10: CƠ HỌC LƯỢNG TỬ... 101 </b>
10.1. Tính sóng hạt của vật chất ... 101
10.2. Hệ thức bất định Heisenberg... 104
10.3. Phương trình cơ bản của cơ học lượng tử ... 107
Bài tập chương10 ... 112
<b>CHƯƠNG 11: VẬT LÝ NGUYÊN TỬ... 115 </b>
11.1. Nguyên tử hyđrô ... 120
11.2. Nguyên tử kim loại kiềm... 122
11.3. Moment ... 124
11.4. Spin của điện tử ... 126
11.5. Hệ thống tuần hoàn ... 128
<b>CHƯƠNG 12: VẬT LÝ HẠT NHÂN... 128 </b>
12.1. Những tính chất cơ bản ... 128
12.2. Phóng xạ... 131
12.3. Phân hạch ... 134
12.4. Phản ứng nhiệt hạch ... 136
Bài tập chương 11, 12 ... 138
</div>
<!--links-->
