Bài giảng Vật lý đại cương (A1) (Dùng cho sinh viên hệ đào tạo đại học từ xa)

Nội dung text: Bài giảng Vật lý đại cương (A1) (Dùng cho sinh viên hệ đào tạo đại học từ xa)

1. Chương XII: Hiện tượng cảm ứng điện từ §2. HIỆN TƯỢNG TỰ CẢM 1. Hiện tượng tự cảm Xét một mạch điện như hình vẽ (12-3), gồm một ống dây có lõi sắt và một điện kế mắc song song với nó, cả hai lại mắc nối tiếp với một nguồn điện một chiều và một ngắt điện k . Giả sử ban đầu mạch điện đã đóng kín, kim của điện kế nằm ở một vị trí "a" nào đó. Nếu ngắt mạch điện, ta thấy kim điện kế lệch về quá số không rồi mới quay trở lại số không đó (h.12-3b). Nếu đóng mạch điện, ta thấy kim điện kế vượt lên quá vị trí a lúc nãy, rồi mới quay trở lại vị trí a đó (Hình 12-3c). Hiện tượng đó được giải thích như sau: Hình 12-3 Khi ngắt mạch, nguồn điện ngừng cung cấp năng lượng Thí nghiệm về cho mạch. Vì vậy, dòng điện do nguồn cung cấp giảm ngay về hiện tượng tự cảm không. Nhưng sự giảm này lại gây ra sự giảm từ thông qua cuộn dây. Kết quả là trong cuộn dây xuất hiện một dòng điện cảm ứng cùng chiều với dòng điện ban đầu để chống lại sự giảm của dòng điện này. Vì khoá k ngắt, dòng điện cảm ứng không thể đi qua k, nó chạy qua điện kế theo chiều từ B sang A (ngược chiều với dòng điện lúc đầu). Do đó kim điện kế quay ngược phía lúc đầu, sau đó khi dòng cảm ứng tắt, kim điện kế mới về số không. Còn khi k đóng mạch, dòng điện qua điện kế và cuộn dây đều tăng lên từ giá trị không, làm cho từ thông qua ống dây tăng và do đó làm gây ra trong ống dây một dòng điện cảm ứng ngược chiều với nó. Một phần của dòng điện cảm ứng này rẽ qua điện kế theo chiều từ A sang B, để cộng thêm với dòng điện do nguồn gây ra, do đó làm cho kim điện kế vượt quá vị trí a. Sau đó, khi dòng cảm ứng tắt, dòng qua điện kế bằng dòng do nguồn cấp, nên kim điện kế trở về vị trí a. Thí nghiệm này chứng tỏ: Nếu cường độ dòng điện trong mạch thay đổi, thì trong mạch cũng xuất hiện một dòng điện cảm ứng. Vì dòng điện này do sự cảm ứng của chính dòng điện trong mạch gây ra nên nó được gọi là dòng điện tự cảm, còn hiện tượng đó được gọi là hiện tượng tự cảm. Nói chung, khi dòng điện trong mạch thay đổi thì trong mạch xuất hiện dòng điện tự cảm (tức là hiện tượng tự cảm). Hiện tượng tự cảm là một trường hợp riêng của hiện tượng cảm ứng điện từ. 2. Suất điện động tự cảm. Hệ số tự cảm a. Định nghĩa Suất điện động gây ra dòng điện tự cảm được gọi là suất điện độngtự cảm. Vì hiện tượng tự cảm là trường hợp riêng của hiện tượng cảm ứng điện từ, nên nó cũng có dφ biểu thức dạng (12-1): ξ = - m c dt 151
2. Chương XII: Hiện tượng cảm ứng điện từ d. Hệ số tự cảm của ống dây điện thẳng dài vô hạn Khi có dòng điện cường độ I chạy trong các vòng dây dẫn, mọi điểm bên trong ống dây có véc tơ cảm ứng từ bằng nhau và bằng: n B = μ μ n0 I = μ μ I, 0 0 l trong đó no = n/l là số vòng dây chứa trên một đơn vị dài của ống dây. Gọi S là diện tích của của một vòng dây. Từ thông gửi qua ống dây là: nS2 φ = nBS = μ μ I m 0 l Vậy hệ số tự cảm của ống dây là: φ nS2 L = m = μ μ (12-6) I 0 l Hiện tượng tự cảm thường xuất hiện khi ngắt các công tắc điện, đặc biệt là khi ngắt các cầu dao điện. Khi đó ta thấy có tia lửa điện xuất hiện ở các cầu dao điện. Đó là do khi ngắt mạch điện, dòng điện giảm đột ngột về giá trị không, do đó trong các cuộn dây của máy điện xuất hiện dòng điện tự cảm khá lớn. Dòng điện này phóng qua lớp không khí giữa hai cực của cầu dao điện gây nên tia lửa điện. Hiện tượng này làm hỏng cầu dao và có thể gây nguy hiểm cho hệ thống điện, do đó người ta đặt cầu dao trong dầu hoặc dùng khí phụt mạnh để dập tắt các tia này. 3. Hiệu ứng bề mặt (skin-effect) Hiện tượng tự cảm cũng xảy ra ngay trong lòng một dây dẫn có dòng điện biến đổi theo thời gian. Sau đây ta xét hiện tượng này. Giả sử dòng điện đi từ dưới lên và đang tăng (hình 12-4), nó gây ra trong lòng dây dẫn một từ trường có đường cảm ứng từ như hình vẽ 12-4a (đường có phần đứt nét). Từ trường này gửi qua các tiết diện chứa trục đối xứng của dây (hình chữ nhật gạch chéo) một từ thông đang tăng. Vì vậy trong các tiết diện đó xuất hiện dòng điện tự cảm khép kín có chiều tuân theo định luật Lentz (đường liền nét có mũi tên). Ta nhận thấy, ở gần trục dây dẫn, dòng điện tự cảm ngược chiều với dòng điện biến thiên; còn ở gần bề mặt dây dẫn, dòng tự cảm cùng chiều với dòng điện biến thiên trong dây dẫn. Như vậy, khi dòng điện trong dây dẫn tăng, dòng tự cảm góp phần làm cho dòng điện ở gần trục dây dẫn tăng chậm lại nhưng làm cho dòng điện ở gần bề mặt dây dẫn tăng nhanh hơn. Nói cách khác, khi đó dòng tự cảm chống lại sự tăng của dòng điện ở gần trục dây dẫn và tăng cường sự tăng của dòng điện ở bề mặt dây dẫn. Khi dòng điện trong dây dẫn giảm, dòng tự cảm có chiều ngược lại (hình 12-4b). Nó ngược với Hình 12-4: Hiệu ứng bề mặt chiều dòng điện biến thiên ở gần bề mặt dây dẫn, a) Khi dòng điện I tăng do đó làm cho phần dòng điện này giảm nhanh hơn; b) Khi dòng điện I giảm 153
3. Chương XII: Hiện tượng cảm ứng điện từ φm21 = M21.I2 (12-8) với M12 và M21 là các hệ số tỉ lệ. M12 gọi là hệ số hỗ cảm của hai mạch (C1) và (C2), còn M21 là hệ số hỗ cảm của (C2) và (C1 ). Hai hệ số hỗ cảm M12 và M21 đều phụ thuộc hình dạng, kích thước, vị trí tương đối của hai mạch, và phụ thuộc vào tính chất của môi trường chứa hai mạch. Người ta đã chứng minh được rằng: M12 = M21 = M (12-9) Do đó, suất điện động xuất hiện trong mạch (C2) là: dφ m12 dI1 ξ hc2 = - = - M (12-10) dt dt và trong (C1 ) là: dφ m21 dI2 ξ hc1 = - = - M (12-11) dt dt So sánh (12-10) và (12-11) với (12-4) ta thấy hệ số hỗ cảm cũng có cùng đơn vị với hệ số tự cảm L và do đó cũng được tính bằng đơn vị Henry (H). Hiện tượng hỗ cảm là trường hợp riêng của hiện tượng cảm ứng điện từ, nó được ứng dụng để chế tạo máy biến thế, một dụng cụ rất quan trọng kỹ thuật và đời sống. §4. NĂNG LƯỢNG TỪ TRƯỜNG 1. Năng lượng từ trường của ống dây điện a. Năng lượng từ trường Cho một mạch điện như ở hình 12-6, gồm đèn Đ, ống dây có hệ số tự cảm L và biến trở R mắc vào nguồn điện E. Giả sử lúc đầu mạch được đóng kín, điều chỉnh R để đèn sáng bình thường. Cuộn dây có điện trở nhỏ nên IL>Iđ. Thí nghiệm cho thấy nếu ta ngắt k, đèn Đ không tắt ngay mà bừng sáng lên rồi từ từ tắt. Hiện tượng này được giải thích như sau. Khi còn đóng k, đèn Đ sáng nhờ nhờ năng lượng của nguồn cung cung cấp. Khi ngắt khoá k, đèn Đ còn sáng thêm một lúc nhờ dòng tự cảm từ cuộn dây phóng xuống. Lúc này suất điện động tự cảm cung cấp năng lượng cho đèn. Đồng thời lúc đó từ trường trong cuộn dây L giảm. Vậy có thể nói năng lượng lưu giữ trong từ trường của cuộn dây trước khi ngắt k đã biến thành điện năng qua đèn sau khi ngắt k. Nói cách khác, từ trường trong cuộn dây có một năng lượng. Ta gọi là năng lượng của từ trường. Sau đây ta tính năng lượng đó. Giả sử trước khi đóng khoá k, dòng qua cuộn dây L là I, khi ngắt k, dòng qua L giảm. Tại dI thời điểm t SĐĐ tự cảm là Etc=-L . Năng lượng do SĐĐ tự cảm cung cấp cho đèn trong thời dt gian dt là: dW= EtcI.dt=-L.I.dI 155
4. Chương XIII: Trường điện từ CHƯƠNG XIII. TRƯỜNG ĐIỆN TỪ Trong các chương trước ta đã biết, điện tích đứng yên gây ra điện trường tĩnh và dòng điện không đổi gây ra từ trường không đổi. Hai loại trường này tách biệt nhau. Maxwell đã nghiên cứu mối liên hệ giữa hai loại trường này và phát hiện ra rằng, điện trường và từ trường biến đổi theo thời gian có mối liên hệ khăng khít, có thể chuyển hoá lẫn nhau. Tiếp tục đi sâu nghiên cứu các hiện tượng điện từ, Maxwell đã khái quát thành hai luận điểm và xây dựng nên lý thuyết về trường điện từ. Lý thuyết này đã góp phần đắc lực cho việc phát triển ngành điện tử và viễn thông nói riêng và nhận thức về thế giới tự nhiên nói chung. §1. LUẬN ĐIỂM THỨ NHẤT CỦA MAXWELL 1. Phát biểu luận điểm Như ta đã biết, trong thí nghiệm của Faraday về hiện tượng cảm ứng diện từ, người ta đặt một vòng dây dẫn kín không biến dạng tại một vị trí cố định trong một từ trường biến đổi theo thời gian. Trong vòng dây sẽ xuất hiện một suất điện động cảm ứng, và do đó có dòng điện cảm ứng có chiều tuân theo định luật Lentz. Sự xuất hiện của dòng điện cảm ứng chứng tỏ trong vòng dây đã xuất hiện một điện trường, vectơ cường độ điện trường cùng chiều với dòng điện cảm ứng. r r Làm thí nghiệm với nhiều vòng dây dẫn khác nhau, có B B chất khác nhau, ở nhiệt độ khác nhau, Maxwell đã nhận thấy rằng: suất điện động cảm ứng xuất hiện trong vòng dây dẫn không phụ thuộc vào bản chất của dây dẫn, và cũng không phụ thuộc vào trạng thái của dây dẫn. Điều đó có nghĩa là, r r E I E I vòng dây dẫn không phải là nguyên nhân gây ra điện trường, c c mà chỉ là phương tiện giúp ta phát hiện ra sự có mặt của điện (a) (b) trường đó. Hình 13-1 Sự xuất hiện của điện trường Trong hiện tượng cảm ứng điện từ, sự biến đổi của từ r a) B đang tăng thông qua mạch điện là nguyên nhân nhân gây ra suất điện r động cảm ứng, tức là gây ra một điện trường. Vì mạch điện b) B đang giảm đứng yên, không biến dạng và chỉ có từ trường biến đổi theo thời gian, nên từ trường biến đổi theo thời gian đã gây ra sự biến đổi từ thông, vậy ta có thể kết luận rằng: từ trường biến đổi theo thời gian đã gây ra một điện trường. Nếu đường sức của điện trường này cũng hở như đường sức của điện trường tĩnh thì công của lực điện trường này dọc theo một đường cong kín sẽ bằng không (xem chương III) và như vậy nó không thể làm cho các điện tích chuyển động theo đường cong kín để tạo nên dòng điện cảm ứng trong mạch kín. Muốn làm cho các hạt điện chuyển động theo đường cong kín để tạo thành dòng điện thì đường sức của điện trường này phải là những đường cong kín, và công của lực điện trường này dọc theo đường cong kín phải khác không: 157
5. Chương XIII: Trường điện từ Mặt khác, ta có thể viết: r Ý r r ÝB r ( çB.dS ) = ç( ).dS (13-6) Ýt ()S ) ( s Ýt Như vậy từ (13-4), (13-5), (13-6) ta suy ra: r r BÝ rotE = - (13-7) tÝ Đó là phương trình Maxwell-Faraday dưới dạng vi phân, có thể áp dụng đối với điểm bất kỳ trong từ trường. Các phương trình (13-6), (13-7) chứng tỏ: từ trường biến đổi theo thời gian gây ra điện trường xoáy. Nói cách khác, các phương trình này là dạng phát biểu định lượng của luận điểm Maxwell thứ nhất. §2. LUẬN ĐIỂM THỨ HAI CỦA MAXWELL Trong chương XI ta đã biết dòng điện dẫn (dòng các điện tích chuyển dời có hướng) gây ra từ trường. Dưới đây ta sẽ thấy từ trường còn có nguồn gốc khác. 1. Khái niệm về dòng điện dịch-Luận điểm thứ hai của Maxwell Xét mạch điện như hình 13-3. Trên đó, ξ là một nguồn điện xoay chiều, C là một tụ điện, A là một ampe kế xoay chiều. Ampe kế A cho thấy có dòng điện trong ξ mạch. Nhờ một dụng cụ đo từ trường, người ta thấy C không chỉ xung quanh dây dẫn có từ trường mà tại các điểm bên trong tụ điện cũng có từ trường. Cần nhớ rằng trong tụ là chất cách điện nên không thể có dòng điện dẫn. Vậy từ trường bên trong tụ phải có nguồn gốc khác. Hình 13.3 Dòng điện xoay chiều trong mạch kín Vì điện tích trên hai bản của tụ điện biến thiên nên bên trong tụ có điện trường biến thiên. Maxwell đã đưa ra giả thuyết là chính điện trường biến thiên trong lòng tụ điện đã sinh ra từ trường. Để dễ quan niệm, ông cho rằng trong tụ điện đã tồn tại một dòng điện khác. Ông gọi nó là dòng điện dịch (để phân biệt với dòng điện dẫn là dòng chuyển dời có hướng của các điện tích tự do); Chính dòng điện dịch đã nối tiếp dòng dẫn trong phần không gian dòng dẫn không qua được (trong lòng tụ điện), nhờ đó dòng điện khép kín trong toàn mạch. Theo Maxwell, đặc tính duy nhất của dòng điện dịch là tạo ra từ trường như dòng điện dẫn. Từ đó, Maxwell đã phát biểu thành luận điểm: “Bất kỳ một điện trường nào biến đổi theo thời gian cũng gây ra một từ trường”. Phát biểu này được gọi là luận điểm thứ hai của Maxwell. Luận điểm này đã được thực nghiệm hoàn toàn xác nhận. 159
6. Chương XIII: Trường điện từ ÝD Vậy, ta có: I =S . d tÝ Gọi Jd là mật độ dòng điện dịch, vì điện trường trong lòng tụ điện là đều nên: I ÝD J = d = (13-8) d S tÝ Từ lập luận trên, vì dòng điện dẫn trong mạch và dòng điện dịch trong tụ cùng chiều, nên r véctơ mật độ dòng điện dịch Jd bằng: r r ÝD J = (13-9) d tÝ Vậy: Véctơ mật độ dòng điện dịch bằng tốc độ biến thiên theo thời gian của véctơ cảm ứng điện. Mở rộng cho trường hợp một điện trường bất kỳ biến đổi theo thời gian, Maxwell đi tới giả thuyết tổng quát sau đây: Xét về phương diện sinh ra từ trường, thì bất kỳ điện trường nào biến đổi theo thời gian cũng giống như một dòng điện, gọi là dòng điện dịch, có véctơ mật độ dòng bằng: r r ÝD r J = , trong đó D là véctơ cảm ứng điện tại điểm được xét. d tÝ Phương chiều của từ trường do dòng điện dịch gây ra cũng được xác định theo qui tắc vặn nút chai như từ trường của dòng điện dẫn, và cường độ dòng điện dịch qua diện tích S bất kỳ: r r Id= çJd dS ( S ) tích phân được tính trên toàn bộ diện tích S. r Trong chương điện môi ta đã biết vectơ điện cảm D liên hệ với vectơ cường độ điện r r trường E và vectơ phân cực điện môi Pe theo biểu thức: r r r D = εo E + Pe r Thay D ở công thức này vào (13-9), ta được: r r r ÝE ÝPe J = εo + (13-10) d tÝ Ýt r r r ÝE Trong chân không, P = 0 , do đó mật độ dòng điện dịch trong chân không là: J = εo . e d tÝ Điều này có nghĩa là dòng điện dịch tồn tại ngay cả trong chân không, ở đó không có bất kỳ sự dịch chuyển nào của điện tích. Về bản chất, nó chỉ là điện trường biến thiên theo thời gian. Trong chất điện môi, mật độ dòng điện dịch gồm hai thành phần: r r ÝE − J = εo là dòng điện dịch trong chân không, không liên quan đến bất kỳ sự dịch d tÝ chuyển nào của hạt điện. 161
7. Chương XIII: Trường điện từ điện trường và từ trường có thể đồng thời tồn tại, duy trì lẫn nhau và liên hệ chặt chẽ với nhau, tạo nên một trường thống nhất. Từ đó ta có định nghĩa: Điện trường và từ trường đồng thời tồn tại trong không gian tạo thành một trường thống nhất gọi là trường điện từ. Trường điện từ là một dạng đặc biệt của vật chất. Người ta đã chứng minh rằng nó có năng lượng, khối lượng và động lượng. Năng lượng đó định xứ trong khoảng không gian có trường điện từ. Mật độ năng lượng của trường điện từ bằng tổng mật độ năng lượng điện trường và mật độ năng lượng từ trường: 1 1 r r r r ω =+ω ω = ( εε EH2 + μμ . . 2 ) = ( E D + B H ) (13-15) em2 0 0 2 và do đó năng lượng của trường điện từ là: 1 2 2 1 r r r r W = çω.dV = ∫ ()εε0 EHdV+ μμ0 = ∫ (.ED+ BH . ). dV (13-16) ( V ) 2 ()V 2 ()V Tích phân phải thực hiện đối với toàn bộ thể tích V của khoảng không gian có trường điện từ. 2. Hệ các phương trình Maxwell Để mô tả trường điện từ, Maxwell đã nêu ra hệ các phương trình cơ bản sau đây, gọi là hệ các phương trình Maxwell về trường điện từ. Hệ gồm các phương trình đã được thành lập trong các phần trước đây và phần trước của chương này. a. Phương trình Maxwell -Faraday Là các phương trình diễn tả định lượng luận điểm thứ nhất của Maxwell: Mọi biến đổi của từ trường theo thời gian đều làm xuất hiện một điện trường xoáy. Dạng tích phân r r r ÝB r Edl. = - .dS (13-17) ∫ ççÝt ()C Dạng vi phân r r ÝB rotE = - (13-18) tÝ b. Phương trình Maxwell- Ampère Là các phương trình biểu diễn định lượng luận điểm thứ hai của Maxwell và định lý Ampère về dòng điện toàn phần: Dòng điện dẫn và điện trường biến thiên theo thời gian đều gây ra từ trường. r r r r ÝD r Hdl. = ( J + ).dS (13-19) ∫ ç Ýt ()C ( S ) r r r ÝD rotH = J + (13-20) tÝ 163
8. Chương XIII: Trường điện từ Khoảng 20 năm sau khi lý thuyết của Maxwell ra đời, thí nghiệm của Hertz và những phát minh của Pôpôp về việc phát và thu sóng điện từ đã xác nhận sự tồn tại của loại sóng này. Những thí nghiệm về quang học của Young, Fresnel, của Aragô v.v và những ứng dụng thực tế hiện nay đã xác nhận sự đúng đắn của sự tồn tại sóng điện từ và thuyết điện từ ánh sáng.Tóm lại, toàn bộ lý thuyết của Maxwell về trường điện từ đã thành công rực rỡ. §4. SÓNG ĐIỆN TỪ Trong mục này ta sẽ áp dụng các luận điểm Maxwell và hệ các phương trình Maxwell tìm hiểu sơ bộ một hiện tượng quan trọng: sóng điện từ. 1. Sự tạo thành sóng điện từ Vào những năm 1887-1889, Hertz đã kiểm tra và xác nhận bằng thực nghiệm lý thuyết điện từ của Maxwell. Hertz dùng một nguồn điện xoay chiều cao tần nối qua A C B hai ống dây tự cảm đến hai thanh kim loại ở hai đầu có gắn hai quả cầu kim loại A và B (hình 13-6). Điều chỉnh khoảng cách AB để có hiện tượng phóng điện qua AB. Như vậy giữa A và B đã xuất hiện một điện trường biến thiên theo thời gian. Dùng các thiết bị đo điện trường và từ trường, Hertz đã xác nhận rằng mọi điểm xung quanh A và B có cả điện ~ trường và từ trường biến thiên theo thời gian, lan truyền trong không gian. Vậy thí nghiệm Hertz chứng tỏ điện từ trường biến thiên theo thời gian đã được truyền đi trong Hình 13-6 không gian. Mô hình thí nghiệm của Hertz Quá trình này được giải thích dựa vào hai luận điểm của Maxwell. Giả sử tại một điểm nào đó ta tạo ra một điện trường biến thiên theo thời gian t. Theo luận điểm thứ hai của Maxwell, điện trường này sẽ làm xuất hiện từ trường biến thiên theo thời gian tại các điểm lân cận xung quanh AB. Theo luận điểm thứ nhất, từ trường này đến lượt mình lại tạo ra một điện trường biến thiên theo thời gian. Cứ như thế, điện trường và từ trường biến thiên theo thời gian chuyển hoá lẫn nhau, duy trì lẫn nhau và lan truyền trong không gian, quá trình truyền đó tạo thành sóng điện từ. 2. Phương trình sóng điện từ Ta xét môi trường truyền sóng điện từ là điện môi hoặc chân không. Trong môi trừơng như vậy sẽ không có điện tích tự dovà không có dòng điện (ρ = 0, J= 0). Hệ các phương trình Maxwell cho môi trường này trở thành: r r BÝ rotE =- (13-25) tÝ 165
9. Chương XIII: Trường điện từ r r 1 Ý2 B Þ2 B - = 0. (13-36) v2 Ýt 2 -7 -12 Thay các giá trị của các hằng số μo= 4π.10 H/m, εo= 8,86.10 F/m vào (13-35) ta được: c v= (13-37) εμ 8 trong đó, c =1/μoεo ≈3.10 m/s là vận tốc của ánh sáng trong chân không. Trong chân không, ε= 1, μ=1, v=c. Vậy trong chân không, sóng điện từ truyền với vận tốc bằng vận tốc của ánh sáng trong chân không. Maxwell đã nghiên cứu mối liên hệ giữa sóng điện từ và ánh sáng, ông cho rằng ánh sáng là một loại sóng điện từ và xây dựng nên thuyết điện từ ánh sáng. Đặt εμ = n , gọi là chiết suất tuyệt đối của môi trường, theo (13-37) ta có: c v= (13-38) n Thông thường ε≥1, μ≥1 nên theo (13-38) v≤ c. Nghĩa là sóng điện từ có thể truyền trong môi trường và trong chân không, vận tốc của sóng điện từ trong chân không là lớn nhất. Lý thuyết và thực nghiệm chứng tỏ sóng điện từ là sóng ngang, tại mỗi điểm trong môi r r trường có sóng điện từ, phương của các vectơ E,H (tức là phương dao động) vuông góc với r r r r nhau và với phương truyền sóng. Nói cách khác E ÛH , E Û vr, H Û vr . r r Nếu nguồn sóng biến thiên điều hoà với tần số góc ω thì sóng điện từ (các vectơ E,H ) truyền trong môi trường cũng biến thiên điều hoà với tần số ω. Đó là sóng điện từ đơn sắc có chu kỳ bằng T = 2π/ω và có bước sóng λ xác định bởi: λ=vT c cT λ Thay v= ta được: λ = = o n n n trong đó λo = cT là bước sóng của sóng điện từ trong chân không. Người ta phân loại sóng điện từ theo tần số hoặc theo bước sóng λ, tính ra μm. Ánh sáng thấy được có bước sóng nằm trong khoảng từ 0,44μm (ánh sáng tím) đến 0,78μm (ánh sáng đỏ). Các bước sóng lớn hơn 0,78μm nằm trong vùng hồng ngoại và sóng radio, còn các sóng có bước sóng nhỏ hơn 0,44μm nằm trong vùng tử ngoại, tia rơnghen và tia gamma. Dưới đây là bảng thang sóng điện từ. Sóng Bước sóng (μm) Sóng Bước sóng (μm) Tia gama 10-12 ÷ 10-10 Ánh sáng nhìn thấy 4,4.10-7 ÷ 7,810-7 Tia rơnghen 10-10 ÷ 10-8 Tia hồng ngoại 7,8.10-7 ÷ 10 -3 167
10. Phần phụ lục - Các ký hiệu thường dùng Thứ tự Tên đại lượng Ký hiệu Chương 25 Hiệu điện thế U 7 26 Khối lượng M, m 2, 3, 4 r 27 Lực F, F 2, 3, 4, 7, 10, 11 28 Mật độ điện tích dài λ 7 29 Mật độ điện tích mặt σ 7 30 Mật độ điện tích khối ρ 7 r 31 Mật độ dòng đện J, J 10 32 Mật độ năng lượng điện trường ωe 8 33 Mật độ năng lượng từ trường ωm 12 r 34 Mômen lực M, M 4, 11 35 Mômen quán tính I 4 r 36 Mômen từ pm, pm 11 r 37 Mômen ngẫu lực M 7, 11 r 38 Mômen động lượng L, L 4 r r 39 Mômen lưỡng cực điện pe , Pe 7, 9, 11 40 Năng lượng từ trường Wm 11, 12, 13 41 Năng lượng điện trường We 8, 12, 13 42 Năng lượng W 3, 8, 11, 13 43 Nhiệt lượng Q 6 44 Nhiệt độ tuyệt đối T 5, 6 45 Nội năng U 5, 6 46 Quãng đường dịch chuyển s, l 1, 3, 4, 11 47 Suất điện động ξ 10 48 Suất điện động cảm ứng ξc 12 49 Suất điện động hỗ cảm ξhc 12 50 Số bậc tự do I 5, 6 51 Tần số F 1 52 Thế năng Wt 3 53 Thể tích V 5, 6, 7, 10, 12 169
11. Tài liệu tham khảo TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Vật lý đại cương. Tập I, II - Lương Duyên Bình, Dư Trí Công, Bùi Ngọc Hồ. Nhà xuất bản Giáo Dục - 2003. 2. Cơ sở Vật lý. Tập I, II, III, IV, V - Hallidy, Resnick, Walker. Nhà xuất bản Giáo Dục - 1998. 3. Vật lý đại cương. Tập II - Nguyễn Hữu Thọ. Nhà xuất bản Trẻ - 2004. 4. Tuyển tập các bài tập vật lý đại cương - L.G Guriep, X.E Mincova (bản tiếng Nga). Matxcơva - 1998. 5. Bài tập Vật lý đại cương tập I, II - Lương Duyên Bình. Nhà xuất bản Giáo Dục - 1999. 171
12. Mục lục Thứ tự Nội dung Trang §3. Chuyển động quay của vật rắn quanh một trục cố định 58 §4. Các định lý về mômen động lượng - Định luật bảo toàn mômen động lượng 64 §5. Công của lực và động năng của vật rắn quay 68 5 Chương V. Các định luật thực nghiệm về chất khí 70 §1. Các khái niệm cơ bản 70 §2. Các định luật thực nghiệm khí lý tưởng 71 6 Chương VI. Các nguyên lý của nhiệt động lực học 74 §1. Các khái niệm cơ bản 74 §2. Nguyên lý thứ nhất của nhiệt động học 75 §3. Nguyên lý thứ hai của nhiệt động học 76 7 Chương VII. Trường tĩnh điện 80 §1. Tương tác điện - Định luật Coulomb 80 §2. Điện trường 83 §3. Lưỡng cực điện 86 §4. Điện thông 88 §5. Định lý O-G 91 §6. Công của lực tĩnh điện - Điện thế 95 §7. Liên hệ giữa vectơ cường độ điện trường và điện thế 98 8 Chương VIII. Vật dẫn 102 §1. Vật dẫn cân bằng tĩnh điện 102 §2. Điện dung - Tụ điện - Năng lượng điện trường 104 9 Chương IX. Điện môi 109 §1. Hiện tượng phân cực điện môi 109 §2. Điện trường trong điện môi 112 §3. Điện trường tại mặt phân cách giữa hai môi trường 113 §4. Điện môi đặc biệt 114 10 Chương X. Dòng điện không đổi 117 §1. Bản chất của dòng điện 117 §2. Những đại lượng đặc trưng của dòng điện 118 173