Bài giảng môn học Vật lý đại cương A2 (dùng cho sinh viên hệ đại học các ngành kỹ thuật) - ThS. Nguyễn Phước Thế (ĐH Duy Tân) - Trường Đại Học Quốc Tế Hồng Bàng

<span class='text_page_counter'>(1)</span><div class='page_container' data-page=1>

<i>Bài giảng môn học: Vật lý đại cương A2 </i>

<b>TRƢỜNG ĐẠI HỌC DUY TÂN </b>

<b>KHOA – KHOA HỌC TỰ NHIÊN </b>

<b>BỘ MÔN - VẬT LÝ </b>

<b>BÀI GIẢNG MÔN HỌC </b>

<b>VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG A2</b>

</div>
<span class='text_page_counter'>(2)</span><div class='page_container' data-page=2>

<i>Bài giảng môn học: Vật lý đại cương A2 </i>

<b>GIỚI THIỆU </b>

</div>
<span class='text_page_counter'>(3)</span><div class='page_container' data-page=3>

<i>Bài giảng môn học: Vật lý đại cương A2 </i>

<b>MỤC LỤC </b>

CHƢƠNG 1: TRƢỜNG TĨNH ĐIỆN ...7

I. MỤC ĐÍCH - YÊU CẦU ... 7

II. NỘI DUNG ... 7

§1. TƢƠNG TÁC ĐIỆN - ĐỊNH LUẬT COULOMB ... 7

1. Tƣơng tác điện ... 7

2. Thuyết điện tử - Định luật bảo tồn điện tích ... 7

3. Định luật Coulomb ... 8

4. Nguyên lý chồng chất các lực điện ... 9

§2. ĐIỆN TRƢỜNG ...11

1. Khái niệm điện trƣờng ...11

2. Vectơ cƣờng độ điện trƣờng ...11

3. Vectơ cƣờng độ điện trƣờng gây ra bởi một điện tích điểm ...12

4. Véctơ cƣờng độ điện trƣờng gây ra bởi một hệ vật mang điện - Nguyên lý chồng
chất điện trƣờng ...13

§3. ĐIỆN THÔNG ...16

1. Đƣờng sức điện trƣờng ...16

2. Véctơ cảm ứng điện ...17

3. Điện thơng ...18

§5. ĐỊNH LÝ ƠXTRƠGRATXKI - GAUSS (O - G)...20

1. Thiết lập định lý ...20

2. Phát biểu định lý ...21

3. Ứng dụng định lý O-G ...21

4. Dạng vi phân của định lý O – G ...23

§6. CƠNG CỦA LỰC TĨNH ĐIỆN - ĐIỆN THẾ ...24

1. Công của lực tĩnh điện ...24

2. Thế năng của điện tích trong điện trƣờng ...25

3. Điện thế – Hiệu điện thế...26

CÂU HỎI LÝ THUYẾT ...28

</div>
<span class='text_page_counter'>(4)</span><div class='page_container' data-page=4>

<i>Bài giảng môn học: Vật lý đại cương A2 </i>

CHƢƠNG 2: ...TỪ TRƢỜNG ...35

I. MỤC ĐÍCH - YÊU CẦU...35

II. NỘI DUNG ...36

§1. TƢƠNG TÁC TỪ CỦA DÕNG ĐIỆN - ĐỊNH LUẬT AMPÈRE ...36

1. Thí nghiệm về tƣơng tác từ ...36

2. Định luật Ampe (Ampère) về tƣơng tác giữa hai dịng điện ...37

§2. VECTƠ CẢM ỨNG TỪ, VECTƠ CƢỜNG ĐỘ TỪ TRƢỜNG ...39

1. Khái niệm từ trƣờng ...39

2. Các đại lƣợng đặc trƣng cho từ trƣờng ...39

3. Xác định vectơ cảm ứng từ và vectơ cƣờng độ từ trƣờng ...41

§3. TỪ THƠNG - ĐỊNH LÝ ƠXTRƠGRATSKI- GAUSS ĐỐI VỚI TỪ
TRƢỜNG ...44

1. Đƣờng cảm ứng từ ...44

2. Từ thông ...46

3. Định lý Oxtrogratxki - Gauss đối với từ trƣờng...47

§4. ĐỊNH LÝ AMPÈRE VỀ DÕNG ĐIỆN TỒN PHẦN ...48

1. Lƣu số của vectơ cƣờng độ từ trƣờng ...48

2. Định lý Ampère về dịng điện tồn phần ...49

3. Ứng dụng định lý Ampère ...52

§5. TÁC DỤNG CỦA TỪ TRƢỜNG LÊN DÕNG ĐIỆN ...54

1. Lực Ampère ...54

2. Tƣơng tác giữa hai dịng điện thẳng song song dài vơ hạn ...54

3. Tác dụng của từ trƣờng đều lên mạch điện kín ...55

4. Cơng của lực từ ...56

§6 TÁC DỤNG CỦA TỪ TRƢỜNG LÊN HẠT ĐIỆN CHUYỂN ĐỘNG ...57

1. Lực Lorentz ...57

2. Chuyển động của hạt điện trong từ trƣờng đều ...58

CÂU HỎI LÝ THUYẾT ...60

BÀI TẬP...61

CHƢƠNG 3:...DAO ĐỘNG ... 67

I. MỤC ĐÍCH - YÊU CẦU...68

II. NỘI DUNG ...68

§1. DAO ĐỘNG CƠ ĐIỀU HÕA ...68

1. Hiện tƣợng ...68

2. Phƣơng trình dao động điều hòa ...69

3. Khảo sát dao động điều hịa ...70

4. Năng lƣợng dao động điều hịa...71

§ 2. DAO ĐỘNG CƠ TẮT DẦN ...72

</div>
<span class='text_page_counter'>(5)</span><div class='page_container' data-page=5>

<i>Bài giảng môn học: Vật lý đại cương A2 </i>

2. Phƣơng trình dao động tắt dần ...72

3. Khảo sát dao động tắt dần ...73

§3. DAO ĐỘNG CƠ CƢỠNG BỨC...74

1. Hiện tƣợng ...74

2. Phƣơng trình dao động cƣỡng bức<b>...</b> 74

§4. DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ ĐIỀU HÕA ...76

1. Mạch dao động điện từ LC ...76

2. Thiết lập phƣơng trình dao động điện từ điều hịa ...77

§5. DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ TẮT DẦN...78

1. Mạch dao động điện từ RLC ...78

2. Phƣơng trình dao động điện từ tắt dần...78

§6 DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ CƢỠNG BỨC ...80

1. Hiện tƣợng ...80

2. Phƣơng trình dao động điện từ cƣỡng bức ...80

§7 . TỔNG HỢP DAO ĐỘNG ...81

1. Biểu diễn dao động điều hòa bằng vectơ quay...82

2. Tổng hợp hai dao động điều hòa cùng phƣơng cùng tần số ...82

CÂU HỎI LÝ THUYẾT ...83

BÀI TẬP...83

CHƢƠNG 4:...THUYẾT TƢƠNG ĐỐI HẸP EINSTEIN ... 89

I. MỤC ĐÍCH - YÊU CẦU...89

II. NỘI DUNG ...89

§1. CÁC TIÊN ĐỀ EINSTEIN ...89

1. Ngun lí tƣơng đối ...89

2. Nguyên lí về sự bất biến của vận tốc ánh sáng ...90

§2. ĐỘNG HỌC TƢƠNG ĐỐI TÍNH – PHÉP BIẾN ĐỔI LORENTZ ...90

1. Sự mâu thuẫn của phép biến đổi Galileo với thuyết tƣơng đối Einstein ...90

2. Phép biến đổi Lorentz ...91

§3. CÁC HỆ QUẢ CỦA PHÉP BIẾN ĐỔI LORENTZ ...92

1. Khái niệm về tính đồng thời và quan hệ nhân quả ...93

2. Sự co lại của độ dài (sự co ngắn Lorentz)...93

3. Sự giãn của thời gian...94

4. Phép biến đổi vận tốc ...95

§ 4. ĐỘNG LỰC HỌC TƢƠNG ĐỐI ...96

1. Phƣơng trình cơ bản của chuyển động chất điểm ...96

2. Động lƣợng và năng lƣợng ...97

3. Các hệ quả ...98

CÂU HỎI LÍ THUYẾT ...99

</div>
<span class='text_page_counter'>(6)</span><div class='page_container' data-page=6>

<i>Bài giảng môn học: Vật lý đại cương A2 </i>

<b>10. </b>Hạt vi mơ có độ bất định về động lƣợng bằng 1% động lƣợng của nó. Xác định tỷ số

giữa bƣớc sóng de Broglie và độ bất định về toạ độ của hạt.

<b>Đáp số: </b> <i>x</i> 100





 <b>. </b>

<b>11. </b>Viết phƣơng trình Schrodinger đối với hạt vi mơ:

a. Chuyển động một chiều trong trƣờng thế 2

2

<i>kx</i>
<i>U</i>  .
b. Chuyển động trong trƣờng tĩnh điện Coulomb 2

0
4
<i>Ze</i>
<i>U</i>
<i>r</i>

  .

<b>Đáp số</b>: a.

2 2

2 2

2

( ) 0

2

<i>d</i> <i>m</i> <i>kx</i>

<i>E</i>
<i>dx</i>



_ _

_

_
 .
b.
2 2
2 2
0
2

( ) 0

4

<i>d</i> <i>m</i> <i>Ze</i>

<i>E</i>
<i>dx</i> <i>r</i>



_



  
 .

<b>12. </b>Dịng hạt có năng lƣợng E xác định

chuyển động theo phƣơng x từ trái sang

phải đến gặp một hàng rào thế năng xác
định bởi:
0 0
0 0
0
<i>khi x</i>
<i>U</i>

<i>U khi x</i> <i>E</i> <i>U</i>




  _ _



Xác định hệ số phản xạ và hệ số truyền qua
hàng rào thế đối với electron đó.

<b>Hƣớng dẫn và giải </b>

Giải phƣơng trình Schrodinger ở hai miền I và II. Trong miền I hàm sóng 1( )<i>x</i> thoả

mãn:
2
1
1
2 2
2

0
<i>e</i>
<i>d</i> <i>m</i>
<i>E</i>
<i>dx</i>



_

_

_
 

Đặt 2
2

2<i>m</i>
<i>E</i> <i>k</i>

 , nghiệm của phƣơng

trình: ₁ <i>ikx</i> <i>ikx</i>

<i>Ae</i> <i>Be</i>

 _ _ 

Số hạng Aeikx mô tả sóng truyền từ trái sang phải (sóng tới), số hạng Be-ikx mơ tả sóng
truyền từ phải sang trái (sóng phản xạ trong miền I).

Trong miền II, hàm sóng thoả mãn:





</div>
<span class='text_page_counter'>(7)</span><div class='page_container' data-page=7>

<i>Bài giảng môn học: Vật lý đại cương A2 </i>

Đặt 2





1 2 0

2<i>m_e</i>

<i>k</i>  <i>E U</i>

 phƣơng trình có nghiệm tổng quát: 2

<i>ikx</i> <i>ikx</i>

<i>Ce</i> <i>De</i>

 _ _  _{. Trong}

miền II chỉ có sóng truyền từ trái sang phải nên D = 0. Vậy 2

<i>ikx</i>

<i>Ce</i>

  . Để tìm A, B, C ta
viết điều kiện liên tục của hàm sóng và của đạo hàm cấp 1 của hàm sóng:

1 2

1 2

(0) (0)
(0) (0), <i>d</i> <i>d</i>

<i>dx</i> <i>dx</i>

 
  

Ta đƣợc: 1

1

, ( ) <i>A B</i> <i>k</i>

<i>A B</i> <i>C</i> <i>k A B</i> <i>k C</i>

<i>A B</i> <i>k</i>


     

 .

Hệ số phản xạ:

2
2
0
1
2
2
1

2
1
1 0
1 1
1

1 ₁ ₁

<i>U</i>
<i>k</i>

<i>B</i> <i>k</i> <i>k</i> <i>_k</i> <i>_E</i>

<i>R</i>

<i>k</i>

<i>k</i> <i>k</i> <i>U</i>

<i>A</i>
<i>k</i> <i>_E</i>
 
 _  _ _ _ _
 
   _ _
 _ _ _ _ 
  
     _ _ _ _
  _ _
.

Hệ số truyền qua: 1

</div>

<!--links-->