Embedded Files
Nguyên tử là đơn vị cơ bản của vật chất chứa một hạt nhân ở trung tâm bao quanh bởi đám mây điện tích âm (các electron- âm điện tử). Hạt nhân nguyên tử là dạng gắn kết hỗn hợp giữa các proton (dương điện tử) mang điện tích dương và các neutron (trung hòa tử) trung hòa điện (ngoại trừ trường hợp của nguyên tử Hydrogen, với hạt nhân ổn định chỉ chứa một proton duy nhất không có neutron). Electron của nguyên tử liên kết với hạt nhân bởi tương tác điện từ và tuân theo các nguyên lý của cơ học lượng tử. Tương tự như vậy, nhóm các nguyên tử liên kết với nhau bởi liên kết hóa học dựa trên cùng một tương tác này, và tạo nên phân tử. Một nguyên tử chứa số hạt electron bằng số hạt proton thì trung hòa về điện tích, trong khi số electron nếu nhiều hoặc ít hơn thì nó mang điện tích âm hoặc dương và gọi là ion. Nguyên tử được phân loại tuân theo số proton và neutron trong hạt nhân của nó: số proton xác định lên nguyên tố hóa học, và số neutron xác định đồng vị của nguyên tố đó.[1]
Nguyên tử là đơn vị cơ bản nhất của chất, cấu tạo nên mọi vật thể trong vũ trụ. Mỗi nguyên tử bao gồm ba loại hạt cơ bản:
1. **Electron**: Là hạt mang điện tích âm, quay xung quanh hạt nhân.
2. **Proton**: Là hạt mang điện tích dương, nằm trong hạt nhân.
3. **Neutron**: Là hạt không mang điện, cũng nằm trong hạt nhân.
Số lượng proton và neutron trong hạt nhân của một nguyên tử có thể giống nhau hoặc khác nhau, tùy thuộc vào loại nguyên tử cụ thể:
1. **Nguyên tử ổn định**: Trong nhiều nguyên tử, số lượng proton (Z) và số lượng neutron (N) tương đối gần nhau. Ví dụ, carbon-12 có 6 proton và 6 neutron.
2. **Nguyên tử không ổn định (phân rã phóng xạ)**: Trong một số nguyên tử, số lượng neutron có thể nhiều hơn hoặc ít hơn số lượng proton. Chẳng hạn, trong nguyên tử uranium-238, có 92 proton và 146 neutron.
Sự khác biệt giữa số lượng proton và neutron có thể ảnh hưởng đến độ ổn định của hạt nhân. Nếu số lượng neutron quá nhiều hoặc quá ít so với proton, hạt nhân có thể trở nên không ổn định và phân rã phóng xạ.
### Các Đặc Điểm Chính Của Nguyên Tử:
- **Số Proton**: Xác định loại nguyên tố. Ví dụ, nguyên tử hydro có 1 proton, còn nguyên tử carbon có 6 proton.
- **Khối lượng**: Được xác định chủ yếu bởi số lượng proton và neutron trong hạt nhân, vì electron có khối lượng rất nhỏ.
- **Tính chất hóa học**: Phụ thuộc vào cấu trúc electron, đặc biệt là số electron ở lớp ngoài cùng.
### Nguyên Tố Hóa Học:
Nguyên tử của cùng một loại nguyên tố (có cùng số proton) sẽ tạo thành các nguyên tố hóa học khác nhau, ví dụ: oxy (O), carbon (C), và sắt (Fe).
Nguyên tử là cơ sở cho tất cả các phản ứng hóa học và là thành phần chính tạo nên vật chất.
Phân Tử:
Hai hay nhiều nguyên tử kết hợp lại sẽ tạo thành phân tử. Ví dụ, một phân tử nước (H₂O) gồm hai nguyên tử hydro và một nguyên tử oxy.
Phân tử là hạt đại diện cho chất, gồm một số nguyên tử liên kết với nhau và thể hiện đầy đủ tính chất hóa học của chất.
Là hạt hợp thành của hầu hết các chất, các đơn chất kim loại… có hạt hợp thành là nguyên tử.
Phân tử là nhóm trung hòa điện tích, có nhiều hơn 2 nguyên tử, được hợp với nhau bằng các liên kết hóa học. Các phân tử sẽ được phân biệt với các ion nếu thiếu điện tích.
Điện tích là một tính chất cơ bản và không đổi của một số hạt hạ nguyên tử (hạt sơ cấp), đặc trưng cho tương tác điện từ giữa chúng. Điện tích tạo ra trường điện từ và cũng như chịu sự ảnh hưởng của trường điện từ. Sự tương tác giữa một điện tích với trường điện từ, khi nó chuyển động hoặc đứng yên so với trường điện từ này, là nguyên nhân gây ra lực điện từ, một trong những lực cơ bản của tự nhiên.
Điện tích tạo từ các hạt mang điện rất nhỏ, như một chất điểm, thì điện tích được gọi là điện tích điểm. Nếu điện tích điểm được sử dụng trong một thí nghiệm, có thể là thí nghiệm tưởng tượng trên lý thuyết, thì nó được gọi là điện tích thử.
Điện tích của một vật vĩ mô là tổng đại số của tất cả các điện tích tương ứng của các hạt phần tử cấu thành nên vật đó. Thông thường, các vật quanh ta đều trung hòa về điện, đó là do mỗi nguyên tử ở trạng thái tự nhiên đều có tổng số proton bằng tổng số electron.
Tuy nhiên, ngay cả khi điện tích tổng cộng của một vật bằng không, vật ấy vẫn có thể tham gia tương tác điện từ, đó là nhờ hiện tượng phân cực điện. Các điện tích chịu sự ảnh hưởng của hiện tượng phân cực gọi là điện tích liên kết, các điện tích có thể di chuyển linh động trong vật dẫn dưới tác dụng của từ trường ngoài gọi là điện tích tự do.
Chuyển động của các hạt mang điện theo một hướng xác định được gọi là dòng điện.
Phần lớn điện lượng trong tự nhiên là bội số nguyên của điện tích nguyên tố. Các hạt quark có điện tích phân số so với e. Phản hạt của một hạt cơ bản có điện tích bằng về độ lớn nhưng trái dấu so với điện tích của hạt đó.
Có thể đo điện tích bằng một dụng cụ gọi là tĩnh điện kế
Điện tích còn được hiểu là "vật tích điện". Mọi vật trung hòa về điện khi cho hay nhận điện tử âm sẽ trở thành điện tích.
Khi vật nhận electron vật sẽ trở thành điện tích âmː
Vật + e → Điện tích âm (-)
Khi vật cho electron vật sẽ trở thành điện tích dươngː
Vật − e → Điện tích dương (+)
Điện tích âm có ký hiệu − Q. Điện tích dương có ký hiệu + Q.. Mọi điện tích đo bằng đơn vị Coulomb, ký hiệu C
Đơn vị Coulomb được định nghĩa như sau:
1𝐶=6,24×1018 electron.
Bài chi tiết: Lực tĩnh điện
Khi hai điện tích tương tác với nhau, điện tích cùng loại đẩy nhau, điện tích khác loại hút nhau. Khi có 2 điện tích cách nhau một khoảng cách r thì lực tương tác của chúng tuân theo Định luật Coulomb, gọi là Lực Coulomb.
Định luật Coulomb phát biểu là:
Lực hút hay đẩy giữa hai điện tích điểm có phương trùng với đường thẳng nối hai điện tích điểm đó, có độ lớn lực tương tác giữa hai điện tích điểm tỷ lệ thuận với tích độ lớn của các điện tích và tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng.
𝐹=𝑘|𝑞1||𝑞2|𝑟2
Trong đó:
𝑘e=14𝜋𝜀0=𝑐2 𝜇04𝜋=𝑐2⋅10−7 H⋅m−1=8,987.551.787×109 N⋅m2/C2
𝜖0
là hằng số điện môi, giá trị gần đúng thường dùng trong tính toán ở cấp phổ thông là
9×109 N⋅m2/C2
Tương tác giữa điện tích đứng yên và điện có điện lực
𝐹𝐸
tạo ra dòng điện tích di chuyển thẳng hàng có điện trường E tuân theo định luật Ampere:
𝐸=𝐹𝐸𝑄
Vì vậy
𝐹𝐸=𝑄𝐸
Tương tác giữa điện tích di chuyển và nam châm từ có từ lực
𝐹𝐵
tạo ra từ trường B vuông góc với điện trường E tuân theo định luật Lorentz:
𝐹𝐵=±𝑄𝑣𝐵
Vậy:
𝐵=𝐹𝐵𝑄𝑣
𝑣=𝐹𝐵𝑄𝐵
𝐹𝐸𝐵=𝐹𝐸+𝐹𝐵=𝑄𝐸±𝑄𝑣𝐵=𝑄(𝐸±𝑣𝐵)
Khi v bằng không
𝐹𝐸𝐵=𝐹𝐸=𝑄𝐸
Khi v khác không
𝑄𝐸=𝑄𝑣𝐵
𝐸=𝑣𝐵
𝐵=1𝑣𝐸
𝐹𝑄=𝐾|𝑄+||𝑄−|𝑟2
Lực động điện
𝐹𝐸=𝑄𝐸
𝐹𝐵=±𝑄𝑣𝐵
𝐹𝐸𝐵=𝑄(𝐸±𝑣𝐵)
I. Điện trường
1. Môi trường truyền tương tác điện
Giả sử ta đặt hai quả cầu điện tích trái dấu trong một bình kín rồi hút hết không khí ra. Ta đã biết, lực hút của hai quả cầu không những yếu đi mà lại mạnh lên. Như vậy phải có một môi trường nào đó truyền tương tác điện giữa hai quả cầu. Môi trường đó là điện trường.
2. Điện trường
Điện trường là môi trường (dạng vật chất) bao quanh điện tích và gắn liền với điện tích. Điện trường tác dụng lực điện lên các điện tích khác đặt trong nó.
Nơi nào có điện tích thì xung quanh điện tích đó có điện trường.
Một điện tích Q nằm tại một điểm trong không gian sẽ gây ra xung quanh nó một điện trường. Một điện tích q nằm trong điện trường đó sẽ bị Q tác dụng một lực điện và ngược lại, q cũng tác dụng lên Q một lực đối (hình 3.1)
II. Cường độ điện trường
1. Khái niệm cường độ điện trường
Giả sử có một điện tích điểm Q nằm tại điểm O. Điện tích này tạo ra một điện trường xung quanh nó. Để nghiên cứu điện trường của Q tại điểm M, ta đặt tại đó một điện tích điểm q, gọi là điện tích thử và xét lực điện tác dụng lên q (Hình 3.2). Theo định luật Cu-lông, q càng nằm xa Q thì lực điện càng nhỏ. Ta nói điện trường tại các điểm càng xa Q càng yếu. Vì thế cần phải xây dựng một khái niệm đặc trưng cho sự mạnh, yếu của điện trường tại một điểm. Khái niệm đó là cường độ điện trường.
2. Định nghĩa.
Thực nghiệm chứng tỏ rằng lần lượt các điện tích thử q1, q2,… khác nhau tại một điểm thì:
F1/q1 = F2/q2 = ...
Ta có thể thấy độ lớn của lực điện tác dụng lên điện tích thử q = +1C để đặc trưng cho cường độ điện trường tại điểm mà ta xét. Tuy nhiên theo công thức (1.1), độ lớn F của lực điện tỉ lệ thuận với q, nên thương số F/q chính là độ lớn của lực điện tác dụng lên điện tích 1C. Do đó, ta sẽ lấy thương số này làm số đo của cường độ điện trường. Vậy ta có định nghĩa sau:
Cường độ điện trường tại một điểm là đại lượng đặc trưng cho tác dụng lực của điện trường tại điểm đó. Nó được xác định bằng thương số của độ lớn lực điện F tác dụng lên một điện tích thử q (dương) đặt tại điểm đó và độ lớn của q.
E = F/q (3.1)
3. Vectơ cường độ điện trường
Vì lực F là đại lượng vectơ, còn điện tích q là đại lượng vô hướng, nên cường độ điện trường E cũng là một đại lượng vectơ.
Cường độ điện trường được biểu diễn bằng một vectơ gọi là vectơ cường độ điện trường. Từ công thức (3.1), ta có:
Vectơ cường độ điện trường E có:
+ Phương và chiều trùng với phương và chiều của lực điện tác dụng lên điện tích thử q dương.
+ Chiều dài (môđun) biểu diễn độ lớn của cường độ điện trường theo một tỉ lệ xích nào đó.
4. Đơn vị đo cường độ điện trường.
Đơn vị đo cường độ điện trường là Vôn trên mét (kí hiệu là V/m).
5. Công thức tính cường độ điện trường tại một điện tích điểm
Công thức tính cường độ điện trường tại một điện tích điểm Q:
6. Nguyên lí chồng chất điện trường
Giả sử có hai điện tích điểm Q1 và Q2 gây ra tại điểm M hai vec tơ cường độ điện trường
Nguyên lí chồng chất điện trường: Các điện trường E1 và E2 đồng thời tác dụng lực điện lên điện tích q một cách độc lập với nhau. Cường độ điện trường tại một điểm bằng tổng hợp của
Các vectơ cường độ điện trường tại một điểm được tổng hợp theo quy tắc hình bình hành.
III. Đường sức điện
1. Hình ảnh các đường sức điện
Người ta chứng minh được rằng, các hạt nhỏ đã bị nhiễm điện và nằm dọc theo phương của lực điện. Tập hợp các hạt nhỏ sẽ nằm dọc theo những đường mà tiếp tuyến tại mỗi điểm nằm theo phương của vectơ cường độ điện trường tại đó. Mỗi đường đó gọi là một đường sức điện.
2. Định nghĩa
Đường sức điện là đường mà tiếp tuyến tại mỗi điểm của nó là giá của vectơ cường độ điện trường tại điểm đó. Nói cách khác, đường sức điện là đường mà lực điện tác dụng dọc theo nó.
3. Các đặc điểm của đường sức điện
+ Qua mỗi điểm trong điện trường có một và chỉ một đường sức điện mà thôi.
+ Đường sức điện là những đường có hướng. Hướng của đường sức điện tại một điểm là hướng của vectơ cường độ điện trường tại điểm đó.
+ Đường sức điện của điện trường tĩnh điện là đường không khép kín. Nó đi ra điện tích dương và kết thúc ở điện tích âm.
+ Tuy các đường sức từ là dày đặc nhưng người ta chỉ vẽ một số ít đường theo quy tắc sau : Số đường sức đi qua một điện tích nhất định đặt vuông góc với đường sức điện tại điểm mà ta xét thì tỉ lệ với cường độ điện trường tại điểm đó.
4. Điện trường đều
Điện trường đều là điện trường mà vectơ cường độ điện trường tại mọi điểm đều có cùng phương, cùng chiều, và cùng độ lớn; đường sức điện là những đường thẳng song song cách đều.
Điện trường trong một điện môi đồng chất nằm ở giữa hai bản kim loại phẳng đặt song song với nhau và điện tích bằng nhau, trái dấu là một điện trường đều.
Page updated
Google Sites
Report abuse