Buzz
1. Những kiến thức cơ bản về điện từ học
- Lực điện từ là khái niệm mô tả lực do từ trường tác động lên các hạt mang điện tích đang chuyển động.
F = q.(E + v × B)
+ Cụ thể là:
E biểu thị véc-tơ cường độ điện trường tại vị trí của hạt mang điện.
q đại diện cho điện tích của hạt.
v là véc-tơ vận tốc của hạt.
B là véc-tơ cảm ứng từ tại vị trí của hạt.
Việc hợp nhất lực từ và lực điện thành một loại lực điện từ hoàn toàn phù hợp với quan điểm của lý thuyết “điện động lực học lượng tử”. Theo lý thuyết này, lực điện từ phát sinh từ sự trao đổi của các hạt trường.
- Chiều của lực điện từ: Chiều của lực điện từ được xác định bởi chiều của đường sức từ và chiều của dòng điện chạy qua dây dẫn.
+ Có hai yếu tố ảnh hưởng đến chiều của lực điện từ tác dụng lên dây dẫn, đó là:
Chiều của dòng điện khi đi qua dây dẫn.
Chiều của đường sức từ.
- Quy tắc bàn tay trái giúp xác định hướng của lực điện từ: Để tìm ra chiều của lực điện từ, chúng ta áp dụng quy tắc bàn tay trái. Quy tắc này được thực hiện như sau:
Đặt bàn tay trái sao cho các đường sức từ đi vào lòng bàn tay, chiều từ cổ tay đến ngón giữa phải theo chiều của dòng điện (dòng điện trong cuộn dây). Ngón tay cái sẽ chỉ ra hướng của lực điện từ, vuông góc với các yếu tố khác.
- Lực điện từ là một trong bốn lực cơ bản của tự nhiên. Theo lý thuyết động lực học lượng tử, lực điện từ được tạo ra bởi sự trao đổi hạt trường, cụ thể là hạt photon. Đây là loại lực hiện diện trong hầu hết các lực mà chúng ta quan sát trong cuộc sống hàng ngày, trừ lực hấp dẫn của Trái Đất. Hầu hết các tương tác giữa các nguyên tử có thể được quy về lực điện từ giữa proton và electron. Lực này sinh ra:
+ Tương tác giữa các phân tử.
+ Các lực kéo và đẩy trong các tác động cơ học lên vật thể.
+ Sự tương tác giữa các quỹ đạo electron.
+ Điều khiển các phản ứng hóa học.
- Truyền tải năng lượng điện đến khoảng cách xa:
+ Khi truyền tải năng lượng điện qua một đường dây, một phần năng lượng sẽ bị mất do hiện tượng tỏa nhiệt trên dây dẫn.
+ Công suất mất mát do tỏa nhiệt trên dây dẫn tỉ lệ nghịch với bình phương hiệu điện thế đặt vào hai đầu dây: P(hp) = P.P.R/U.U
+ Để giảm thiểu tổn thất khi truyền tải điện năng xa, có vài giải pháp: Tăng diện tích dây dẫn (nhưng tốn kém); Chọn dây dẫn có điện trở suất thấp (cũng tốn kém); Tăng hiệu điện thế (phương pháp phổ biến).
+ Phương pháp hiệu quả nhất để giảm tổn thất khi truyền tải điện năng xa là tăng hiệu điện thế ở hai đầu dây dẫn bằng cách sử dụng máy biến thế.
- Máy biến thế.
+ Tỉ số giữa hiệu điện thế ở hai đầu cuộn dây của máy biến thế tương ứng với tỉ số số vòng dây của chúng: U1/U2 = n1/n2
+ Nếu số vòng dây ở cuộn sơ cấp (đầu vào) nhiều hơn cuộn thứ cấp (đầu ra) thì gọi là máy hạ thế. Ngược lại, nếu số vòng dây ở cuộn sơ cấp ít hơn cuộn thứ cấp thì là máy tăng thế.
+ Để giảm thiểu tổn thất nhiệt trên đường dây tải điện, lắp đặt máy tăng thế gần nhà máy điện và máy hạ thế tại nơi tiêu thụ để đạt hiệu điện thế phù hợp với các thiết bị tiêu thụ.
2. Kiến thức về quang học
- Hiện tượng khúc xạ ánh sáng: là khi ánh sáng di chuyển từ môi trường trong suốt này sang môi trường trong suốt khác và bị bẻ cong tại mặt phân cách giữa hai môi trường.
+ Khi ánh sáng di chuyển từ không khí vào môi trường trong suốt lỏng hoặc rắn, góc khúc xạ sẽ nhỏ hơn góc tới. Ngược lại, khi ánh sáng chuyển từ các môi trường trong suốt khác vào không khí, góc khúc xạ sẽ lớn hơn góc tới.
+ Góc khúc xạ sẽ tăng hoặc giảm tương ứng với sự thay đổi của góc tới.
+ Khi góc tới là 0º, tia sáng sẽ không bị khúc xạ.
+ Nếu tia sáng di chuyển từ nước sang không khí và góc tới i lớn hơn 48º30’, hiện tượng phản xạ toàn phần sẽ xảy ra.
- Thấu kính hội tụ.
+ Đặc điểm của thấu kính hội tụ: Rìa thấu kính mỏng hơn so với trung tâm; Một chùm tia sáng song song với trục chính của thấu kính sẽ hội tụ tại tiêu điểm của thấu kính; Thấu kính hội tụ giúp phóng đại các chi tiết, làm cho dòng chữ trông lớn hơn.
+ Ba tia sáng đặc biệt qua thấu kính hội tụ có các đường truyền sau: Tia sáng đi qua quang tâm sẽ không bị khúc xạ và tiếp tục truyền thẳng; Tia sáng song song với trục chính sẽ hội tụ tại tiêu điểm; Tia sáng đi qua tiêu điểm sẽ ra dưới dạng chùm tia song song với trục chính.
+ Ảnh được tạo bởi thấu kính hội tụ: Nếu khoảng cách d > f, sẽ có ảnh ảo cùng chiều với vật và lớn hơn vật; nếu d = f, không tạo ảnh; nếu f < d < 2f, tạo ảnh thật ngược chiều và lớn hơn vật; nếu d = 2f, ảnh thật ngược chiều và bằng vật; nếu d > 2f, ảnh thật ngược chiều và nhỏ hơn vật.
+ Công thức của thấu kính hội tụ:
Tỷ lệ chiều cao của vật và ảnh: h/h' = d/d'
Mối liên hệ giữa d, d' và f: 1/f = 1/d + 1/d'; nếu là ảnh ảo: 1/f = 1/d - 1/d'
- Thấu kính phân kỳ.
+ Đặc điểm của thấu kính phân kỳ: Thấu kính này có phần viền dày hơn ở các mép so với khu vực trung tâm; khi ánh sáng song song với trục chính chiếu vào, sẽ tạo ra chùm tia ló phân kỳ; nếu quan sát một dòng chữ qua thấu kính phân kỳ, chữ sẽ xuất hiện nhỏ hơn so với khi nhìn bằng mắt thường.
+ Đường đi của các tia sáng qua thấu kính phân kỳ: Tia sáng song song với trục chính sẽ có tia ló kéo dài đi qua tiêu điểm; tia sáng đến quang tâm sẽ tiếp tục theo phương của tia tới; tia sáng đi qua tiêu điểm sẽ cho tia ló song song với trục chính (đặc biệt so với thấu kính hội tụ).
+ Ảnh của vật qua thấu kính phân kỳ: Dù vật đặt ở đâu trước thấu kính phân kỳ, ảnh tạo ra luôn là ảo, có kích thước nhỏ hơn và cùng chiều với vật, luôn nằm trong khoảng tiêu cự của thấu kính; khi vật ở xa, ảnh ảo nằm cách thấu kính một khoảng bằng tiêu cự; nếu vật được đưa xa hơn nhưng song song với trục chính, ảnh sẽ ngày càng nhỏ và xa hơn so với thấu kính; khi vật đặt gần thấu kính, ảnh ảo sẽ có kích thước bằng vật.
+ Công thức cho thấu kính phân kỳ:
Tỷ lệ giữa chiều cao của vật và ảnh: h/h' = d/d'
Mối liên hệ giữa d, d' và f là: 1/f = 1/d' - 1/d
3. Kiến thức về bảo toàn và chuyển hóa năng lượng
Năng lượng không tự nhiên sinh ra hay mất đi, mà chỉ chuyển đổi từ dạng này sang dạng khác hoặc truyền từ vật này sang vật khác.
