Bài giảng Điện học

Tóm tắt Bài giảng Điện học: ...hời gian cố gắng đi tới nhữngphương pháp lộn xộn, ngẫu nhiên nhằm nghiên cứu điện học. Những thí nghiệmtốt nhất thuộc loại này là những thí nghiệm tạo ra những tia lửa điện khổng lồ haynhững màu sắc rực rỡ.Một thủ thuật mang tính dịch vụ như thế là tia catôt. Để tạo ra nó, trước tiênbạn phải thuê mộ...y ngần ấysẽ đủ để làm dừng chúng hoàn toàn, nhưng việc đâm qua một lớp dày 1000nguyên tử cũng chỉ làm chúng chậm đi chút ít và làm chúng hơi lệch khỏi đường điban đầu của mình.Nhiệm vụ được cho là chán ngắt của Marsden là sử dụng thiết bị trong hìnhg/ đo xem bao lâu thì những hạt alpha lại bị lệch ở... đều là lực đẩy, nên hạt nhân phải dễ dàng bay tản ra từngmảnh! Lí do mà mọi hạt nhân trong cơ thể bạn không nổ tung tức thời tại thời điểm này là còn có một lực khác nữa tác dụng. Lực này, gọi là lực hạt nhân mạnh,luôn luôn là lực hút, và tác dụng giữa neutron với neutron, neutron với proton, vàpr...

pdf106 trang | Chia sẻ: havih72 | Lượt xem: 270 | Lượt tải: 0download
Nội dung tài liệu Bài giảng Điện học, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
 có mặt của một số lượng lớn neutronlàm tăng khoảng cách giữa các proton, và cũng làm tăng số lực hút do lực hạt nhânmạnh.Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
Bài giảng Điện học(Phần 14)
2.9 Tác dụng sinh học của bức xạ ion hóaLà một người giảng dạy khoa học, tôi cảm thấy nản lòng khi không tìm thấy
ở đâu trong số lượng tạp chí khổng lồ đưa tin về thảm họa Chernobyl thật sự đưara sự trình bày bằng số về lượng bức xạ mà người ta phải hứng chịu. Bất kì ai cókhả năng hiểu được những thống kê thể thao hay báo cáo thời tiết cũng đều phảicó khả năng hiểu được những phép đo như thế, miễn là một cái gì đó giống như
đoạn thanh minh sau được xen vào đâu đó trong bài báo đó:Sự phơi bức xạ được đo bằng đơn vị milirem. Một người trung bình hứngchịu khoảng 200 milirem mỗi năm từ các nguồn phóng xạ tự nhiên.Với bối cảnh này, người ta có thể đi đến kết luận có tính am hiểu dựa trênnhững phát biểu như “Trẻ em ở Phần Lan nhận lượng phóng xạ trung bình là ___milirem trên mức phóng xạ tự nhiên do thảm họa Cernobyl”.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
w/ Một ngôi nhà bị bỏ hoang ở gần Chernobyl.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
x/ Bản đồ biểu diễn mức bức xạ ở gần nơi xảy ra thảm họa Chernobyl. Tại
ranh giới của những khu vực bị ô nhiễm nặng nhất (vùng màu đỏ), người ta phải
hứng chịu khoảng 1300 milirem/năm, hay gấp khoảng 4 lần mức phóng xạ tự nhiên.
Trong khu vực màu hồng, bức xạ vẫn còn dày đặc, sự phơi bức xạ có thể so sánh với
mức tự nhiên tìm thấy ở một thành phố có độ cao trên mực nước biển lớn như thành
phố Denver.
Một milirem, hay 1mrem, tất nhiên là một phần ngàn của một rem, nhưngmột rem là gì ? Nó đo lượng năng lượng/kg gởi lên cơ thể bởi bức xạ ion hóa, nhâncho một “hệ số chất lượng” để tính sự nguy hại cho sức khỏe gây ra bởi bức xạalpha, beta, gamma, neutron hay những loại bức xạ khác. Chỉ có bức xạ ion hóa
được tính đến, vì bức xạ không ion hóa chỉ đơn giản làm nóng cơ thể chứ khônggiết chết tế bào hay làm biến đổi DNA. Chẳng hạn, hạt alpha thường chuyển độngquá nhanh nên động năng của chúng đủ để làm ion hóa hàng ngàn nguyên tử,nhưng cũng có thể có hạt alpha chuyển động quá chậm nên nó sẽ không có đủ
động năng để làm ion hóa cả một nguyên tử thôi.
Tuy nhiều người đã quen với hình ảnh về những kẻ khổng lồ dị thường,nhưng không có khả năng cho một động vật đa bào “biến thái” như thế. Trong đasố trường hợp, một hạt của bức xạ ion hóa sẽ không chạm tới DNA, và cho dù nó cóchạm tới, thì nó sẽ chỉ ảnh hưởng tới DNA của một tế bào đơn độc, chứ không phảimọi tế bào trong cơ thể động vật. Thông thường, tế bào đó dễ dàng bị tiêu diệt, vìDNA đó không thể đảm nhận chức năng thích hợp nữa. Tuy nhiên, đôi khi DNA bịbiến đổi tạo nên tế bào ung thư. Chẳng hạn, ung thư da có thể do ánh sáng tử ngoạichạm tới tế bào da trên cơ thể người tắm nắng gây ra. Nếu tế bào đó bị ung thư vàbắt đầu sinh sôi không có kiểm soát, người bệnh sẽ chết cùng với ung bướu haimươi năm sau đó.Ngoài ung thư, hiệu ứng kịch tính duy nhất khác nữa có thể gây ra từ sự biến
đổi DNA của một tế bào là nếu tế bào đó là tinh trùng hay trứng, thì nó có thể gây
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
ra chứng vô sinh hoặc trẻ dị dạng. Đàn ông tương đối miễn dịch với những tổn hạisinh sản do bức xạ gây ra, vì tế bào tinh trùng của họ thường xuyên được thay thế.Phụ nữ dễ bị vô sinh hơn do họ giữ cùng một bộ buồng trứng trong suốt quãng đờihọ sống.Một liều lượng 500.000 mrem chiếu lên toàn cơ thể người sẽ giết chết người
đó trong vòng một tuần hay tương đương khoảng thời gian đó. Thật may mắn, chỉcó một số ít người đã từng bị phơi đến mức độ đó: một nhà khoa học làm việc ở Dựán Mahattan, một số nạn nhân của vụ nổ Nagasaki và Hiroshima, và 31 công nhântại Chernobyl. Cái chết xảy ra do hàng loạt tế bào bị tiêu diệt, nhất là tế bào sảnxuất máu của tủy xương.Những mức thấp hơn, vào cỡ 100.000 mrem giáng lên một số người tạiNagasaki và Hiroshima. Không có triệu chứng cấp tính nào gây ra từ mức độ hứngxạ này, nhưng những loại ung thư nhất định đặc biệt phổ biến ở những người này.Ban đầu người ta cho rằng bức xạ gây ra nhiều đột biến mang đến những dị tật khisinh, nhưng rất ít tác dụng di truyền như thế được quan sát thấy.
Người ta đã mất rất nhiều thời gian tranh luận về ảnh hưởng của những mức
độ rất thấp của bức xạ ion hóa. Tia X dùng trong y khoa, chẳng hạn, có thể gây raliều lượng phóng xạ vào cỡ 100 mrem, tức là thấp hơn hai lần mức phóng xạ nềnbình thường. Liều lượng phóng xạ vượt quá mức nền trung bình như thế có thểnhận được ở những người sống ở nơi có độ cao trên mực nước biển lớn, haynhững người có sự tập trung cao khí radon trong nhà họ. Thật không may (haymay mắn, tùy theo cách bạn nhìn nhận nó), mức độ rủi ro do ung thư hay dị tật khisinh có nguyên nhân từ những mức độ hứng xạ này là cực kì nhỏ, và do đó hầu nhưkhông thể đo được. Như đối với nhiều hóa chất bị nghi ngờ là gây ung thư, phươngpháp thực tế duy nhất ước tính sự rủi ro là cho các con vật trong phòng thí nghiệmhứng liều lượng phóng xạ lớn hơn nhiều bậc, và rồi giả sử sự nguy hại cho sứckhỏe tỉ lệ trực tiếp với liều lượng phóng xạ. Dưới những giả định này, sự rủi ro do
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
tia X nha sĩ sử dụng hay radon trong tường nhà là không đáng kể ở mức độ cá nhân,và chỉ đáng kể dưới dạng sự tăng một chút tỉ lệ ung thư trong dân cư. Là một vấn
đề của chính sách xã hội, sự hứng chịu bức xạ quá mức không phải là một vấn đềsức khỏe chung quá to tát so với tai nạn giao thông hay tệ hút thuốc lá.
Câu hỏi thảo luận
A. Có phải hệ số chất lượng đối với neutrino là rất nhỏ, vì chúng hầu như
không tương tác với cơ thể bạn ?
B. Có phải một nguồn phát hạt alpha có thể gây ra những loại ung thư khác
nhau tùy thuộc vào nguồn đó ở bên ngoài cơ thể hay nằm trong máu người bị nhiễm ?
Còn nguồn phát tia gamma thì sao ?
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
Bài giảng Điện học(Phần 15)
2.10 Sự hình thành các nguyên tố
Sự hình thành hydrogen và helium trong Big BangCó phải mọi nguyên tố hóa học cấu thành nên chúng ta đều có nguồn gốc từtrong Big Bang ? Nhiệt độ trong những micro giây đầu tiên sau Big Bang là quá caonên các nguyên tử và hạt nhân nói chung không thể giữ lại với nhau. Sau khi mọithứ lạnh xuống đủ cho nguyên tử và hạt nhân tồn tại, có một thời kì khoảng chừngba phút trong đó nhiệt độ và mật độ đủ cao cho sự nhiệt hạch xảy ra, nhưng khôngquá cao nên các nguyên tử có thể giữ lại với nhau. Chúng ta có được sự hiểu biếttốt và tường tận về các định luật vật lí áp dụng dưới những điều kiện này, nên cácnhà lí thuyết có thể nói quả quyết rằng nguyên tố duy nhất nặng hơn hydrogen
được tạo ra với số lượng đáng kể là helium.
Chúng ta là bụi saoTrong trường hợp đó, mọi nguyên tố hóa học có từ đâu ? Các nhà thiên văn
đã tiến gần tới câu trả lời. Bằng cách nghiên cứu sự kết hợp của những bước sóngánh sáng, gọi là quang phổ, phát ra từ những ngôi sao khác nhau, họ đã có thể xác
định loại nguyên tử mà chúng chứa. (Chúng ta sẽ nói nhiều hơn về quang phổ ở
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
phần cuối cuốn sách này). Họ nhận thấy các sao chia ra làm hai loại. Một loại hầunhư 100% là hydrogen và helium, còn loại kia chứa 99% hydrogen và helium và1% các nguyên tố khác. Họ giải thích đây là hai thế hệ sao. Thế hệ thứ nhất hìnhthành từ những đám khí còn mới nguyên từ Big Bang, và thành phần của chúngphản ánh thành phần của vũ trụ sơ khai. Phản ứng nhiệt hạch hạt nhân, mà nhờ đóchúng chiếu sáng, chỉ làm tăng tỉ lệ tương đối của helium so với hydrogen, chứkhông tạo ra bất kì nguyên tố nặng hơn nào.
y/ Tinh vân Con Cua là tàn dư của một vụ nổ sao siêu mới. Hầu như mọi
nguyên tố cấu thành nên hành tinh của chúng ta có nguồn gốc từ những vụ nổ như
thế.Tuy nhiên, những thành viên thuộc thế hệ thứ nhất mà chúng ta thấy ngàynay chỉ là những thành viên đã sống một thời gian lâu dài. Những ngôi sao nhỏ bủn
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
xỉn với nhiên liệu của chúng hơn so với những ngôi sao lớn, chúng có thời giansống ngắn. Những ngôi sao lớn thuộc thế hệ thứ nhất vừa hoàn tất cuộc đời củachúng. Gần cuối quãng thời gian sống của nó, ngôi sao cạn kiệt hydrogen và chịumột loạt sự tái cấu trúc dữ dội và ngoạn mục khi nó làm tan chảy những nguyên tốngày càng nặng hơn. Những ngôi sao rất lớn kết thúc chuỗi sự kiện này bằng sựbùng nổ sao siêu mới, trong đó một số vật chất của chúng bị ném vào không gian,còn phần còn lại thì đổ sập lại thành một đối tượng kì lạ, như lỗ đen hay saoneutron.
Thế hệ sau thứ hai, trong số đó Mặt Trời của chúng ta là một ví dụ, cô đặc từnhững đám mây khí đã được làm giàu thêm những nguyên tố nặng do sự bùng nổsao siêu mới. Đó là những nguyên tố nặng cấu tạo nên hành tinh của chúng ta và cơthể của chúng ta.
Sự tổng hợp nhân tạo các nguyên tố nặngCác nguyên tố lên tới uranium, số nguyên tử 92, được tạo ra bởi những quátrình thiên văn này. Cao hơn số nguyên tử đó, lực đẩy điện của các proton tăng lêndẫn tới chu kì bán rã càng ngắn lại. Cho dù một sao siêu mới một tỉ năm trước đâythật sự đã tạo ra một số lượng của một nguyên tố như berkelium, số nguyên tử 97,nhưng nó không còn gì trong lớp vỏ Trái Đất ngày nay. Những nguyên tố nặng nhất
đều được tạo ra bằng những phản ứng nhiệt hạch nhân tạo trong các máy gia tốc.Như vào năm 2006, nguyên tố nặng nhất được tạo ra là nguyên tố 116. [Một khẳng
định trước đó đã tạo ra được nguyên tố 116 do một nhóm tại Berbeley công bốhóa ra là một trò gian lận khoa học, nhưng nguyên tố đó sau đó đã được tạo ra bởimột nhóm khác, tại Dubna, Nga].
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
z/ Cấu tạo của máy gia tốc UNILAC ở Đức, một trong những máy được sử
dụng cho thí nghiệm tạo ra những nguyên tố rất nặng. Trong một thí nghiệm như
thế, sản phẩm nhiệt hạch nảy trở lại qua một dụng cụ gọi là SHIP (không có trong
hình) tách chúng ra dựa trên tỉ số điện tích trên khối lượng của chúng – về cơ bản,
nó chỉ là một mẫu quy mô lớn của thiết bị của Thomson. Một thí nghiệm tiêu biểu
hoạt động trong vài tháng, và sản phẩm của hàng tỉ phản ứng nhiệt hạch sinh ra
trong thời gian này, chỉ một hoặc hai có thể mang lại sự sản sinh các nguyên tố siêu
nặng. Trong phần còn lại, hạt nhân tan chảy vỡ tan ngay tức thì. SHIP được dùng để
nhận dạng số lượng nhỏ phản ứng “tốt” và tách chúng ra khỏi toàn cảnh dữ dội này.
Mặc dù việc tạo ra một nguyên tố mới, tức là một nguyên tử có số protonmới lạ, về phương diện lịch sử đã được xem là một thành tựu đầy quyến rũ, nhưng
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
đối với nhà vật lí hạt nhân, việc tạo ra một nguyên tử có số neutron cho đến naykhông ai thấy cũng có tầm quan trọng không kém. Số neutron lớn nhất đạt được từtrước đến nay là 179. Một mục tiêu trêu ngươi của loại nghiên cứu này là tiên đoánlí thuyết có thể có một ốc đảo ổn định nằm ngoài chóp biểu đồ hạt nhân đã đượckhảo sát tỉ mỉ trước đây, đã nói tới trong phần 2.8. Giống hệt như số lượngelectron nhất định đã đưa tới sự ổn định hóa tính của các chất khí trơ (helium,neon, argon), số lượng neutron và proton nhất định cũng đưa tới sự sắp xếp ổn
định đặc biệt của các quỹ đạo. Những tính toán lùi lại thập niên 1960 cho biết cóthể có hạt nhân tương đối bền có khoảng 114 proton và 184 neutron. Các đồng vịcủa nguyên tố 114 và 116 đã được tạo ra trước đây có chu kì bán ra trong ngưỡnggiây hoặc mili giây. Giá trị này không thể xem là rất lâu, nhưng thời gian sống trongngưỡng micro giây thì điển hình hơn đối với các nguyên tố siêu nặng đã đượckhám phá trước đây. Còn có suy đoán cho rằng những đồng vị siêu nặng nhất địnhsẽ đủ bền để được tạo ra với số lượng chẳng hạn cân được hay dùng trong cácphản ứng hóa học.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
Bài giảng Điện học(Phần 16)
Chương 3
MẠCH ĐIỆN, PHẦN I
Thưa bà, thế nào là một đứa trẻ ngoan ?
Micheal Faraday, khi trả lời nữ hoàng Victoria về những dụng cụ điện trong
phòng thí nghiệm của ông dùng để làm gì.Cách đây vài năm, vợ tôi và tôi mua một căn nhà có cá tính. Cá tính là một cơchế sống còn theo xu thế phát triển nhà, nhằm thuyết phục người ta đồng ý trảkhoản tiền thế chấp lớn hơn số tiền họ có thể hình dung ra lúc ban đầu. Dẫu sao,một trong những đặc điểm mang lại cá tính cho ngôi nhà của chúng tôi là nó có, xâyhẳn vào trong tường nhà, một bộ ba máy chơi pachinko. Những dụng cụ cờ bạckiểu Nhật Bản này thuộc loại giống như máy chơi pinball thẳng đứng. (Những bàibáo hợp pháp chúng tôi mua từ tay những người bán báo vội vã cho chúng tôi biếtchúng “chỉ nhằm mục đích tiêu khiển”) Thật không may, chỉ một trong ba máy làhoạt động khi chúng tôi chuyển đến ở, và nó sớm “tiêu tùng” trên tay chúng tôi.
Đang thành một kẻ nghiện pachinko, tôi quyết định sửa nó, nhưng nói thì dễ hơn
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
làm. Bên trong nó là cả một cơ chế Rube Goldsberg thực sự gồm các đòn bẩy, móckhóa, lò xo, và đường trượt. Tính tự cao đã ăn sâu trong máu của tôi, cùng với trình
độ tiến sĩ vật lí của mình, cho tôi cảm giác nhất định sẽ thành công, và sau cùng nó
đã mang lại sự thất bại hoàn toàn làm tôi mất hết tinh thần.Ngẫm lại thất bại của mình, tôi nhận ra mức độ phức tạp của các dụng cụ cơgiới mà tôi sử dụng từ ngày này sang ngày khác. Ngoài chiếc xe hơi và cáisaxophone của tôi, mọi dụng cụ công nghệ trong hệ thống yểm trợ cuộc sống hiện
đại của chúng là đồ điện chứ không phải đồ cơ.
3.1 Dòng điện
Thống nhất mọi loại điệnChúng ta bị vây quanh bởi những thứ mà chúng ta nghe nói là “điện”, nhưngrõ ràng còn lâu chúng mới có chung thứ để xác nhận là chung nhóm với nhau. Cómối quan hệ gì giữa cách thức những mỉếng tất dính vào nhau và cách thức pinthắp sáng bóng đèn ? Chúng ta nghe nói tới cả con cá chình điện và não của mình vìlí do gì đó vốn tự nhiên có tính chất điện, nhưng thật ra chúng có cái gì chung ?
Nhà vật lí học người Anh Micheal Faraday (1791 – 1867) đã bắt tay vào giảiquyết vấn đề này. Ông nghiên cứu điện từ nhiều nguồn đa dạng – trong đó có cả cáchình điện! – xem chúng có tạo ra những tác dụng giống nhau không, ví dụ như vachạm và tia lửa điện, lực hút và lực đẩy. Chẳng hạn, “nung nóng” là cách dây tócbóng đèn đạt tới đủ nóng để rực lên và phát ra ánh sáng. Cảm ứng từ là một hiệu
ứng do chính Faraday khám phá liên kết điện học và từ học. Chúng ta sẽ không
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
nghiên cứu hiệu ứng này, nó là cơ sở cho các máy phát điện, chi tiết sẽ được nói tớitrong phần sau của cuốn sách này.
a/ Gymnotus carapo, một loài cá điện, sử dụng tín hiệu điện để cảm nhận môi
trường và truyền tin với những đồng loại khác của nó.Bảng trên trình bày tóm tắt một số kết quả của Faraday. Các dấu kiểm chobiết Faraday hay những người đương thời của ông có thể xác nhận một nguồn điệnnhất định có khả năng tạo ra những hiệu ứng nhất định. (Họ rõ ràng đã thất bạitrong việc chứng minh lực hút và đẩy giữa những vật tích điện bằng cá chình điện,mặc dù những người thợ hiện đại đã nghiên cứu chi tiết các loài này và có thể hiểu
được mọi đặc tính điện của chúng tương tự các dạng thức điện khác).Kết quả của Faraday cho thấy không có sự khác biệt cơ bản nào về các loại
điện do những nguồn khác nhau cung cấp. Chúng đều tạo ra những hiệu ứng đadạng giống hệt nhau. Faraday viết “Kết luận chung phải rút ra từ bộ thu thập thựctế này là điện, cho dù nguồn phát ra nó là gì đi nữa, đều giống nhau về bản chất củanó”. Nếu các loại điện là cùng một thứ, vậy thì thứ đó là gì ? Câu trả lời được cungcấp bởi thực tế là mọi nguồn điện đều có thể làm cho các vật đẩy hoặc hút lẫn nhau.Chúng ta sử dụng từ “tích điện” để mô tả tính chất của một vật cho phép nó thamgia vào những lực điện như thế, và chúng ta biết rằng điện tích có mặt trong vậtchất dưới dạng hạt nhân và electron. Rõ ràng là những hiện tượng điện này rút lạilà chuyển động của các hạt tích điện trong vật chất.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
Dòng điệnNếu hiện tượng cơ bản đó là chuyển động của các hạt mang điện, thì làm saochúng ta có thể vạch ra một số đo bằng số có ích của nó ? Chúng ta có thể mô tảdòng chảy của sông dễ dàng bằng vận tốc của nước, nhưng vận tốc sẽ không thíchhợp đối với mục tiêu điện, vì chúng ta phải tính đến bao nhiêu điện tích có trongcác hạt mang điện chuyển động, và trong bất kì trường hợp nào cũng không códụng cụ thực tế bán tại cửa hàng đồ điện có thể cho chúng ta biết vận tốc của cáchạt mang điện. Thí nghiệm cho thấy cường độ của những hiệu ứng điện khác nhautỉ lệ với một đại lượng khác: số coulomb điện tích đi qua một điểm nhất định trongmột giây. Tương tự như dòng nước chảy, đại lượng này được gọi là dòng điện, I.
Đơn vị coulomb/giây của nó thường được sử dụng ngắn hơn là ampere, 1 A = 1C/s.
Sự khéo léo chủ yếu có trong định nghĩa này là làm sao đếm hai loại điện tích.Dòng nước chảy ra từ vòi nước cấu thành từ các nguyên tử chứa các hạt tích điện,nhưng nó không tạo ra hiệu ứng nào cho chúng ta liên tưởng tới dòng điện. Chẳnghạn, bạn không bao giờ bị sốc điện khi bạn bị một vòi nước phun vào. Loại thínghiệm này cho thấy hiệu ứng đó được tạo ra bởi chuyển động của một loại hạttích điện có thể bị triệt tiêu bởi chuyển động của loại hạt tích điện trái dấu trong
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
cùng hướng đó. Trong nước, mỗi nguyên tử oxygen có điện tích + 8e bị bao quanhbởi 8 electron có điện tích – e, và tương tự như thế đối với nguyên tử hydrogen.Do đó, chúng ta có thể trau chuốt định nghĩa dòng điện của mình như sau:
định nghĩa dòng điệnKhi các hạt tích điện trao đổi giữa các vùng không gian A và B thì dòng điệnchạy từ A sang B là I = Δq/Δttrong đó Δq là sự thay đổi điện tích toàn phẩn của vùng B xảy ra trongkhoảng thời gian Δt.Trong ví dụ vòi nước trong vườn cây, cơ thể của bạn bắt được lượng điệntích dương và âm bằng nhau, nên không gây ra sự thay đổi điện tích toàn phần củabạn, cho nên dòng điện chạy qua bạn là bằng không.
Ví dụ 1. Giải thíchPhải hiểu biểu thức Δq/Δt như thế nào khi dòng điện không phải là không
đổi ? Bạn đã thấy nhiều phương trình thuộc dạng này trước đây: Δx/Δt, F =
Δp/Δt... Đây đều là sự mô tả tốc độ biến thiên, và chúng đều yêu cầu tốc độ biếnthiên không đổi. Nếu tốc độ biến thiên không phải không đổi, thì bạn phải sử dụng
độ dốc của đường tiếp tuyến trên đồ thị. Độ dốc của đường tiếp tuyến tương ứngvới đạo hàm trong tính toán; ứng dụng của phép tính đó sẽ được nói tới trongphần 3.6.
Ví dụ 2. Ion chuyển động qua màng tế bàoHình c/ biểu diễn các ion, có ghi tên với điện tích của chúng, chuyển độngvào hoặc ra khỏi màng của ba tế bào. Nếu các ion đều đi qua màng tế bào trongcùng khoảng thời gian như nhau, thì dòng điện chạy vào tế bào so sánh với nhaunhư thế nào ?
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
Tế bào A có dòng điện dương đi vào nó, vì điện tích của nó tăng lên, tức là cógiá trị Δq dương.Tế bào B có cùng dòng điện như tế bào A, vì việc mất một đơn vị điện tích âmcũng làm tăng điện tích toàn phần của nó lên một đơn vị.
Điện tích toàn phần của tế bào C giảm ba đơn vị, nên có dòng điện âm, lớn đivào. Tế bào D mất một đơn vị điện tích nên có có dòng điện âm, nhỏ đi vào.
Có vẻ thật lạ khi nói rằng một hạt tích điện âm chuyển động theo một chiềutạo ra dòng điện chạy theo chiều kia, nhưng chuyện này khá bình thường. Nhưchúng ta sẽ thấy, dòng điện chạy qua dây dẫn kim loại thông qua sự chuyển độngcủa các electron, chúng tích điện âm, nên hướng chuyển động của các electrontrong mạch điện luôn luôn ngược với hướng của dòng điện. Tất nhiên, sẽ tiện lợibiết bao nhiêu nếu như Benjamin Franklin định nghĩa dấu của điện tích âm vàdương theo kiểu ngược lại, vì nhiều dụng cụ điện hoạt động trên cơ sở dây dẫn kimloại.
Ví dụ 3. Số electron chạy qua bóng đènNếu một bóng đèn có dòng điện 1,0A chạy qua, hỏi có bao nhiêu electron điqua dây tóc trong 1 giây ?Chúng ta chỉ tính số electron chạy thành dòng, nên chúng ta có thể bỏ quacác dấu dương và âm. Giải phương trình Δq = I Δt cho dòng điện tích 1,0 C trongkhoảng thời gian này. Số electron là
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
số electron = 1,0 C/e = 6,2 x 1018
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 

File đính kèm:

  • pdfbai_giang_dien_hoc.pdf