Ôn tập Vật lý 12

Bài Tập Vật Lý 12 – Tập 1 Ôn TậpVật Lý 12 LTĐH Ch ương 1 DAO ĐỘNG CƠ HỌC Vấn Đề 1 PTDĐ VÀ CON LẮC LÒ XO 1 Dao động và dao động tuần hoàn 1 1 Dao động Lµ nh÷ng chuyÓn ®éng cã giíi h¹n trong kh«ng gian,[.]

Ch ương 1:DAO ĐỘNG CƠ HỌC Vấn Đề 1: PTDĐ VÀ CON LẮC Lề XO

1 Dao động và dao động tuần hoàn

vị trí cân bằng

sau những khoảng thời gian bằng nhau

2 Dao động điều hũa và Dao động con lắc lũ xo

2.1 Khỏi niệm:Dao động điều hũa là chuyển động mà li độ của vật biến thiên theo quy luật hàm số sin hoặc côsin theo thời gian vớix = Acos(ωt+ϕ)

2.2 Cỏc đại lượng đặc trưng của dao động điều hũa con lắc lũ xo:

cũ, đú cũng là khoản thời gian để vật thực hiện một dao động toàn phần:

☻∆l: Độ biến dạng lò xo khi nó nằm ở VTCB (m)

☻Chu kì: với N là số lần dao động thực hiện trong khoảng thời gian ∆t

cos sin

=

☻Vận tốc đạt giá trị cực đại Khi vật ở vị trí cân bằng x = 0

☻Vận tốc của vật đạt giá trị cực tiểu vmin = 0 khi vật ở vị trí biên x = ± A

c Phương trỡnh gia tốc: ☻

☻ Gia tốc đạt giá trị cực đại Khi vật ở vị trí biên x = ± A

☻ Gia tốc đạt giá trị cực tiểu amin = 0 khi vật ở vị trí cân bằng x = 0

☻ Gia tốc đạt giá trị cực đại khi vận tốc đạt giá trị cực tiểu và ngược lại

♣ Vận tốc nhanh pha so với li độ ♣ Gia tốc nhanh pha so với vận tốc

♣ Gia tốc và li độ biến đổi ngược pha nhau (nói gia tốc biến đổi nhanh phaπ hoặc chậm pha π so với li độ đều sai)

d. Cụng thức độc lập với thời gian: =>

2.4Lực tác dụng lên vật dao động điều hòa:

a. Lực hồi phục F: (lực kéo về) là hợp của tất cả các lực tác dụng lên vật trong quá trình

dao động

-Đối với con lắc lò xo nằm ngang thì lực hồi phục là lực đàn hồi

-Đối với con lắc lò xo thẳng đứng thì lực hồi phục không phải lực đàn hồi

-BiÓu thøc lùc håi phôc F = -k.x

-Lực hồi phục đạt giá trị cực đại khi vật ở vị trí biên x = ± A

-Lực hồi phục đạt giá trị cực tiểu Fmin = 0 khi vật ở vị trí cân bằng x = 0

-Lực hồi phục luôn hướng về vị trí cân bằng, tỉ lệ với li độ dao động

-Lực hồi phục gây ra gia tốc cho vật dao động =m , nên trong quá trình dao động gia tốcluôn hướng về vị trí cân bằng

b. Lực đàn hồi: Fđh = k(∆l + x)

 §èi víi con l¾c lß xo n»m ngang

Fdh max= k.A Fdh min= 0

 Đối với con lắc lò xo thẳng đứng

-NÕu ∆l A th× Fdh min = 0

Chó ý:

-Khi qua vị trí cân bằng gia tốc đổi chiều,lực hồi phục đổi chiều,vận tốc không đổi chiều

-Đối với con lắc lò xo nằm ngang khi qua vị trí cân bằng lực đàn hồi (hoặc lực hồi phục)

đổi chiều

-Đối với con lắc lò xo treo thẳng đứng khi qua vị trí cân bằng lực đàn hồi không đổi chiều, lực đàn hồi sẽ đổi chiều ở vị trí lò xo có chiều dài tự nhiên

-Con lắc đổi chiều chuyển động khi lực tác dụng(lực hồi phục) cực đại

-Thời gian ngắn nhất giữa 2 lần động năng bằng thế năng là T/4

Vấn Đề 2:Con Lắc Đơn

3.1.Phương trình dao động:

Điều kiện để con lắc đơn dao động điều hoà:

+Chiều dài dây treo lớn hơn rất nhiều lần kích thước vật nặng ( l>> d, d là đường kính vật nặng)

+Khối lượng của con lắc tập trung chủ yếu ở vật nặng, khối lượng dây treo là không

đáng kể

+Bỏ qua mọi ma sát của môi trường ( hệ con lắc dao động là hệ kín )

*Tại vị trí li độ góc α con lắc có vận tốc v thì lực căng dây tại đó là τ = mg(cosα0 +

* Tại vị trí li độ góc α con lắc có lực căng dây τ thì vận tốc tại đó là

* Con lắc đơn dao động biên độ góc α0, vận tốc cực đại của con lắc là

☻Lực căng dây lớn nhất: ☻Lực căng dây nhỏ nhất:

* Tại VTCB con lắc đơn có vận tốc vmax , độ cao cực đại con lắc là h = g

v

22 max

Vấn Đề 3:Sự Thay Đổi Chu Kỡ Dao Động Của Con Lắc Đơn

*Con lắc đơn có chiều dài l1 dao động tại nơi có gia tốc trọng trường g có chu kì T1 (f1)

*Con lắc đơn có chiều dài l2 dao động tại nơi có gia tốc trọng trường g có chu kì T2 (f2)

☻Con lắc đơn có chiều dài l1 +l2 dao động tại nơi có gia tốc trọng trường g có chu kì T (f)

2 1

f f

f f

2 1

f f

f f

−

a) Theo độ cao (vị trớ địa lớ):

2 0

b) Theo chiều dài dõy treo (nhiệt độ): l l= 0(1+ ∆α t0) nờn

Ban đầu con lắc chạy đúng ở chu kì T0 , vì một lý do nào đó mà chu kì của nó bị thay

đối thành T thì nó sẽ chạy sai trong 1 giây là Thời gian con lắc chạy nhanh (chậm trong 1s): =

Độ lệch trong một ngày đờm:

a lần khối lượng mặt trăng, có bán kính gấp b lần bán kính mặt trăng, chu kì trên mặt trăng là T = T0 b

R

h R

☻Lực điện trường: = q, độ lớn F = |q|E; Nếu q > 0 ⇒; cũn nếu q < 0 ⇒

Chú ý.Với quy ước chuyển động nhanh dần đều lấy a>0,chậm dần đều lấy a<0

Chu kì con lắc phụ thuộc vào gia tốc trọng trường g khi chịu thêm lực tác dụng

Con lắc đặt trong điện trường đều có vectơ cường độ điện trường E có phương :

♣ Nằm ngang ♣ Thẳng đứng hướng từ dưới lên trên

♣ Thẳng đứng hướng từ trên xuống dưới

Vấn Đề 4:Tổng Hợp Dao Động

Dao động tổng hợp của hai dao động điều hoà cùng phương, cùng tần số là một dao động

điều hoà cùng phương, cùng tần số với hai dao động đó

pha khụng đổi

+Nếu đề bài cho tổng hợp 2 dao động thành phần x1 = A1cos(ω t + ϕ1) và x

2 = A2cos(

)

2

ϕ

ω t + được một dao động điều hòa có phương trình x = Acos(ωt+ϕ) thì :

♣ Biên độ cực đại Amax = A1 + A2 khi∆ϕ =ϕ1− ϕ2=2kπ

♣ Biên độ cực tiểu Amin = A1 − A2 khi ∆ϕ = ϕ1− ϕ2=(2k + 1)π

♣ Là dao động có biên độ giảm dần theo thời gian (Cơ năng giảm dần theo thời gian)

-Dao động tắt dần càng nhanh nếu môi trường càng nhớt

-Tần số dao động tắt dần bằng tần số riêng của hệ

-ứng dụng trong thực tế:cánh cửa, giảm sóc ô tô

-Số dao động và quãng đường đi được trước khi dừng hẳn

-Là dao động điều hoà

♣ Tần số dao động cưỡng bằng tần số dao động của lực cưỡng bức fcửụừ ng bửự c= ngoaùi lửùc

-Biên độ dao động cưỡng bức tỉ lệ thuận với biên độ ngoại lực,phụ thuộc vào tần số ngoại lực

-Có biên độ phụ thuộc vào độ chênh tần số lực cưõng bức và tần số riêng của hệ, khi độ chênh càng nhỏ thì biên độ càng lớn

+ Trong một môi trường vật chất, sóng truyền theo các phương với cùng một tốc độ v.

+ Tốc độ truyền sóng trong các môi trường: vkhí< vlỏng< vrắn

+ Khi sóng truyền đi, chỉ có pha dao động (trạng thái dao động) truyền đi, còn phần tử vật chất của môi trường thì dao động tại chổ

+ Sóng dọc truyền được trong cả chất khí, chất lỏng và chất rắn

+ Sóng ngang truyền được trong chất rắn và trên bề mặt chất lỏng

+ Sóng cơ không truyền được trong chân không.

4 Bước sóngλ:

Đ/n 1: Bước sóng λ là quãng đường sóng truyền trong thời gian một chu kì.

Đơn vị bước sóng là đơn vị độ dài (m)

Đ/n 2: Bước sóng λ là khoảng cách giữa hai điểm gần nhau nhất trên phương truyền sóng dao động cùng

pha

+ Công thức liên hệ giữa chu kì (T), tần số (f), tốc độ (v) và bước sóng (λ) là:

5 Phương trình sóng của một sóng hình sin theo trục OX:

a) Phương trình dao động của nguồn O: uo = acos ω t.

b) Phương trình dao động của điểm M cách nguồn O một khoáng x:

uM = acos( ω t - ) hoặc uM = acos( ω t - )

Phương trình sóng là một hàm vừa tuần hoàn theo thời gian vừa tuần hoàn theo không gian

Dao động của một phần tử sóng tại một điểm là một dđ điều hòa theo thời gian với chu kỳ T

- Sau một khoảng có độ dài bằng bước sóng, sóng có hình dạng lặp lại như cũ

 Hai điểm cùng pha: = k Thì | d2 - d1| = k λ

 Hai điểm ngược pha: = (2k+1) Thì | d2 - d1| = (k + )λ

 Hai điểm vuông pha: = (2k+1) Thì | d2 - d1| = (k + ).

☻ Độ lệch pha gần nhất của 2 điểm bất kì:

Vấn Đề 2:Giao Thoa Súng

có những chỗ cố định biên độ sóng được tăng cường hoặc giảm bớt thậm chí triệt tiêu

Điều kiện có giao thoa: Hai sóng chỉ giao thoa khi hai sóng kết hợp Hai sóng kết hợp là

hai sóng có cùng tần số, cùng phương và có độ lệch pha không đổi

2 Phương Trỡnh Giao Thoa Súng Tại M

a) Phương trỡnh 2 súng kết hợp ở nguồn S1,S2 phỏt cú dạng:u = acos ω t

b) phương trỡnh súng giao thoa tại M :

 Phương trỡnh súng tại M do nguồn S1 truyền tới: u1M = acos(ωt -)

 Phương trỡnh súng tại M do nguồn S2truyền tới: u2M = acos(ωt -)

☻Phương trỡnh súng giao thoa tại M:

♣Chỳ ý: khoảng cỏch giữa 2 cực đại (hoặc 2 cực tiểu)liờn tiếp trờn đường nối 2 nguồn S1S2là

Vấn Đề 3:Súng Dừng

I/ Sự phản xạ của súng:

- Khi súng phản xạ trờn vật cản cố định thỡ súng tới và súng phản xạ ngược pha nhau tại điểm phản xạ.

- Khi súng phản xạ trờn vật cản tự do thỡ súng tới và súng phản xạ cựng pha nhau tại điểm phản xạ

II/ Súng dừng:

1.Định nghĩa: Súng dừng là súng truyền trờn sợi dõy trong trường hợp xuất hiện cỏc nỳt và cỏc bụng cố định 2.Đặc điểm:

+ Khoảng cỏch giữa hai bụng súng ( hoặc hai nỳt ) liền kề là λ/2

+ Khoảng cỏch giữa một bụng súng và một nỳt súng liền kề là λ/4

3.Điều kiện để cú súng dừng trờn một sợi dõy cú hai đầu A, B cố định là:

Chiều dài của sợi dõy l = AB phải bằng một số nguyờn lần nửa bước súng:

Vấn Đề 4: Sóng Âm

1 Định nghĩa:Sóng âm là các sóng cơ truyền trong các môi trường khí, lỏng, rắn.

2.Phân loại sóng âm:

+ Âm nghe được (âm thanh) có tần số trong khoảng từ 16 Hz đến 20.000 Hz

+ Âm có tần số dưới 16 Hz gọi là hạ âm

+ Âm có tần số trên 20000Hz gọi là siêu âm

3 Sự truyền âm:

+ Tốc độ truyền âm phụ thuộc tính chất của môi trường: mật độ môi trường, tính đàn hồi, nhiệt độ của môitrường

+ Tốc độ truyền âm trong các môi trường: vkhí< vlỏng< vrắn

+ Âm truyền đi rất kém trong các chất như: bông, nhung, xốp, thủy tinh

+ Sóng âm không truyền được trong chân không

+ Trong chất rắn, sóng âm là sóng ngang và sóng dọc Trong chất khí và chất lỏng sóng âm chỉ là sóng dọc

4 Các đặc trưng vật lí của âm: ( Tần số âm, Cường độ âm và mức cường độ âm, Đồ thị dao động của âm)

a/ Tần số âm là một trong những đặc trưng vật lí quan trọng nhất của âm

b/ Cường độ âm:

+ Cường độ âm I tại một điểm là đại lượng đo bằng lượng năng lượng mà sóng âm tải qua một đơn vị diệntích đặt tại điểm đó, vuông góc với phương truyền sóng trong một đơn vị thời gian Đơn vị cường độ âm là oát trên mét vuông, kí hiệu W/m2

☻Cường độ âm (công suất âm):

P(W): Công suất truyền sóng (năng lượng dao động sóng truyền sóng trong 1s)

S(m2): Diện tích

c/Mức cường độ âm:

Trong đó I0 là cường độ âm chuẩn (âm có tần số 1000Hz, cường độ I0 = 10 − 12 W/m2);

Đơn vị của mức cường độ âm là Ben, kí hiệu B

hoặc đơn vị đêxiben (dB) 1 dB =

1 B

10 ⇒

d/ Đồ thị dao động của âm

Khi một nhạc cụ phát ra một âm có tần số f0 (gọi là âm cơ bản ) thì bao giờ nhạc cụ đó cũng đồng thời phát

ra các âm có tần số 2f0, 3f0 (gọi là hoạ âm thứ 2,3 ) Tổng hợp đồ thị dao động của tất cả các họa âm gọi là đồ thịdao động của âm

♣ Tần số âm cơ bản:

♣ Tần số âm bậc k: fk = k.f0

5 Các đặc trưng sinh lí của âm( Độ cao, Độ to, Âm sắc)

a/ Độ cao của âm là một đặc trưng sinh lí của âm gắn liền với tần số âm.

b/ Độ to của âm là đặc trưng sinh lí của âm gắn liền với đặc trưng vật lí mức cường độ âm.

c/ Âm sắc là một đặc trưng sinh lí của âm, giúp ta phân biệt âm do các nguồn khác nhau phát ra Âm sắc có

liên quan mật thiết với đồ thị dao động âm

+ Hộp cộng hưởng âm có tác dụng giữ nguyên độ cao của âm nhưng làm tăng cường độ âm

Chương 3 : DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU

Vấn Đề 1:Dòng Điện Xoay Chiều.

☻ Dòng điện và điện áp xoay chiều

Dòng điện xoay chiều là dòng điện có cường độ là hàm số sin hay côsin của thời gian

Điện áp xoay chiều là điện áp biến thiên theo hàm số sin hay côsin của thời gian

Tạo ra dòng điện xoay chiều bằng máy phát điện xoay chiều dựa trên cơ sở hiện tượng cảm ứng điện từ

Trong một chu kì T dòng điện xoay chiều đổi chiều 2 lần, trong mỗi giây dòng điện xoay chiều đổi chiều 2f lần

☻Các giá trị hiệu dụng của dòng điện xoay chiều

Cường độ hiệu dụng của dòng điện xoay chiều bằng cường độ của một dòng điện không đổi, nếu cho hai dòng điện đó lần lượt đi qua cùng một điện trở R trong những khoảng thời gian bằng nhau đủ dài thì nhiệt lượng tỏa ra bằng nhau

♣ Từ thông: Φ = NBS cos( ω ϕ t + ) = Φ0cos( ω ϕ t + ) ( Wb )

♣ Suất điện động tức thời: ; e = ω NBS sin( ω ϕ t + ) ( ) V = E0sin( ω ϕ t + )

♦ Từ thông cực đại: ♦ Suất điện động cực đại:

☻Cường độ hiệu dụng và điện áp hiệu dụng: I =

02

I

; U =

02

U

Vấn Đề 2: Các Loại Đoạn Mạch Xoay Chiều

1 Đoạn mạch chỉ có điện trở thuần: uRcùng pha với i;

2 Đoạn mạch chỉ có tụ điện: uCtrể pha hơn i góc 2

π

; với là dung kháng của tụ điện

Tụ điện C không cho dòng điện không đổi đi qua, nhưng lại cho dòng điện xoay chiều đi qua với điện trở (dung kháng)

3 Đoạn mạch chỉ có cuộn cảm thuần: uLsớm pha hơn i góc 2

π

với là cảm kháng của cuộn dây

Cuộn cảm thuần L cho dòng điện không đổi đi qua hoàn toàn (không cản trở) và cho dòng điện xoay chiều điqua với điện trở (cảm kháng): ZL = ωL

Vấn Đề 3: Đoạn mạch có R, L, C mắc nối tiếp:

Giãn đồ Fre-nen: Nếu biểu diễn các điện áp xoay chiều

trên R, L và C bằng các véc tơ tương ứng U→R , U→L và U→C

tương ứng thì điện áp xoay chiều trên đoạn mạch R, L, C

mắc nối tiếp là:

→

U = U→R + U→L + U→C

1 Hiệu điện thế tức thời 2 đầu mạch:

2 Hiệu điện thế hiệu dụng 2 đầu mạch:

3.Tổng Trở Của Đoạn Mạch RLC:

4.Độ lệch pha ϕ giữa u và i xác định theo biểu thức:

5.Cường độ hiệu dụng xác định theo định luật Ôm: I =Z

6.Biểu thức điện áp xoay chiều, cường độ dòng điện xoay chiều:

♣ Nếu i = I0cos(ωt + ϕi) thì u = U0cos(ωt + ϕi + ϕ)

♣ Nếu u = U0cos(ωt + ϕu) thì i = I0cos(ωt + ϕu - ϕ)

7.Các trường hợp góc ϕ:

♦ Khi ZL = ZC thì u cùng pha với i (ϕ = 0)

♦ Khi ZL> ZC thì u nhanh pha hơn i (đoạn mạch có tính cảm kháng ϕ> 0)

♦ Khi ZL< ZC thì u trể pha hơn i (đoạn mạch có tính dung kháng ϕ< 0)

8.Công suất của dòng điện xoay chiều:

9.Hệ số công suất:

10.Cuộn dây có điện trở trong r:

♣ Tổng trở cuộn dây:Zd = r2+ ZL2 ♣ Công suất cuộn dây: 2

.I r

P d =

♣ Độ lệch pha giữa ud và i: ♣ Hệ số công suất cuộn dây:

11 Mạch RLC khi cuộn dâycó điện trở r:

C C

C b = +

 Nếu Cb > C: ⇒ C’ ghép // với C ⇒ Cb = C + C’

Ý nghĩa của hệ số công suất cosϕ:

Công suất hao phí trên đường dây tải (có điện trở r) là Php = rI2 = 2 2ϕ

2cos

U

rP

Nếu hệ số công suất cosϕ nhỏ thìcông suất hao phí trên đường dây tải Php sẽ lớn, do đó người ta phải tìm cách nâng cao hệ số công suất Theoqui định của nhà nước thì hệ số công suất cosϕ trong các cơ sở điện năng tối thiểu phải bằng 0,85.Vấn

Đề 4: Bài Toán Cực Trị Trên Doạn Mạch Xoay Chiều

1 Cộng hưởng trong đoạn mạch RLC: Khi hay

Thì:

Điều kiện cộng hưởng:♠ ϕ = 0 (u cùng pha với i)

♠Công suất mạch cực đại

♠ Cđdđ, số chỉ ampe kế cực đại

2 Cực đại P theo R:

Khi đó thì

3 Nếu Mạch có RLC,r thì:

 Công suất cực đại trên R:

 Công suất trên toàn mạch cực đại:

4 L thay đổi để ULmax thì:

Khi đó

☻ (L thay đổi để UCmax thì cộng hưởng điện)

5 C thay đổi để UCmax thì:

Khi đó

☻ (C thay đổi để ULmax thì cộng hưởng điện)

7 Cực đại của UL theo ω : UL = ULmax khi

8 Cực đại của UC theo ω : UC = UCmax khi

9 ULU (hoặc UC U) =>Cộng hưởng

10 U1U2 thì :

Vấn Đề 5: Máy Biến Áp – Máy Phát Điện – Động Cơ Không ĐồngA.Truyền Tải Điện Năng – Máy Biến Áp.

1.Truyền tải điện năng

+ Công suất hao phí trên đường dây tải:

+ Hiệu suất tải điện: H = P

P

P − hp

.+ Độ giảm điện trên đường dây tải điện: ∆U = Ir

+ Biện pháp giảm hao phí trên đường dây tải: giảm r, tăng U Trong thực tế để giảm hao phí tăng điện áp U

Tăng điện áp trên đường dây tải lên n lần thì công suất hao phí giảm n2 lần

2 Máy biến áp: Máy biến áp là thiết bị biến đổi điện áp (xoay chiều).

Nguyên tắc hoạt động: Dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ.

Nối hai đầu cuộn sơ cấp vào nguồn phát điện xoay chiều, dòng điện xoay chiều chạy trong cuộn sơ cấp tạo ra từ trường biến thiên trong lỏi biến áp Từ thông biến thiên của từ trường đó qua cuộn thứ cấp gây ra suất điện động cảm ứng trong cuộn thứ cấp

Sự biến đổi điện áp và cường độ dòng điện trong máy biến áp

☻Với máy biến áp làm việc trong điều kiện lí tưởng (hiệu suất gần 100%):

Với N1 là số vòng dây cuộn sơ cấp, N2 là số vòng dây cuộn thứ cấp

♣ Nếu N1>N2: Máy hạ áp

♣ Nếu N1<N2: Máy tăng áp

B Máy Phát Điện Xoay Chiều

1 Máy phát điện xoay chiều 1 pha

+ Các bộ phận chính:

Phần cảm là nam châm vĩnh cữu hay nam châm điện Đó là phần tạo ra từ trường

Phần ứng là những cuộn dây, trong đó xuất hiện suất điện động cảm ứng khi máy hoạt động

Một trong hai phần đặt cố định, phần còn lại quay quanh một trục Phần cố định gọi là stato, phần quay gọi là rôto

☻Máy có p cặp cực, rô to quay n vòng trong một phút thì

2 Các cách mắc mạch 3 pha

Mắc hình sao: ba điểm đầu của ba cuộn dây được nối với 3 mạch ngoài bằng 3 dây dẫn, gọi là dây pha Ba điểm

cuối nối chung với nhau trước rồi nối với 3 mạch ngoài bằng một dây dẫn gọi là dây trung hòa

Nếu tải không đối xứng (3 tải không giống nhau) thì cường độ dòng điện trong dây trung hoà khác 0 nhưng nhỏ hơn nhiều so với cường độ dòng điện trong các dây pha

Khi mắc hình sao ta có: Ud = 3 Up và I d =I p

Mạng điện gia đình sử dụng một pha của mạng điện 3 pha: nó có một dây nóng và một dây nguội

Mắc hình tam giác: điểm cuối cuộn này nối với điểm đầu của cuộn tiếp theo theo tuần tự thành ba điểm nối

chung Ba điểm nối đó được nối với 3 mạch ngoài bằng 3 dây pha

Khi mắc hình tam giác ta có:U d =U p và Id = 3 Ip

3.Ưu điểm của dòng điện xoay chiều 3 pha

+ Tiết kiệm được dây nối từ máy phát đến tải tiêu thụ; giảm được hao phí điện năng trên đường dây

+ Trong cách mắc hình sao, ta có thể sử dụng được hai điện áp khác nhau: Ud = 3Up

+ Cung cấp điện cho động cơ ba pha, dùng phổ biến trong các nhà máy, xí nghiệp

C Động Cơ Không Đồng Bộ Ba Pha:

Quay đều một nam châm hình chử U với tốc độ góc ω thì từ trường giữa hai nhánh của nam châm cũng quay vớitốc độ góc ω Đặt trong từ trường quay này một khung dây dẫn kín có thể quay quanh một trục trùng với trục quay của từ trường thì khung dây quay với tốc độ góc ω’ <ω Ta nói khung dây quay không đồng bộ với từ trường.

Chương 4 : DAO ĐỘNG VÀ SÓNG ĐIỆN TỪ

Vấn Đề 1:DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ

1 Sự biến thiên điện tích trong mạch dao động:

2 Sự biến thiên cường độ dòng điện trong mạch dao động :

3 Sự biến thiên hiệu điện thế trong mạch dao động:

4 Tần số góc, tần số, chu kì, pha dao động và pha ban đầu:

5 Phương trình độc lập với thời gian:

6 Năng lượng dao động điện từ:

a Năng lượng điện trường:WC = Cu2 = qu = = W.cos2( t + )

b Năng lượng từ trường: WL = Li2 = W sin2( t + )

c Năng lượng điện từ:

=> hoặc

Năng lượng điện và năng lượng từ của mạch biến thiên tuần hoàn với của dao động.

Vấn Đề 2: ĐIỆN TỪ TRƯỜNG, SÓNG ĐIỆN TỪ

1 Bước sóng: (c = 3.108 m/s: Vận tốc ánh sáng trong chân không)

2 Điện từ trường: Điện trường và từ trường có thể chuyển hóa cho nhau, liên hệ mật thiết với nhau Chúng là hai

mặt của một trường thống nhất gọi là điện từ trường

3 Giả thuyết Maxwell:

a Giả thuyết 1: Từ trường biến thiên theo thời gian làm xuất hiện một điện trường xoáy

b Giả thuyết 2: Điện trường biến thiên theo thời gian làm xuất hiện một từ trường

c Dòng điện dịch: Điện trường biến thiên theo thời gian làm xuất hiện một từ trường xoáy Điện trường này tương đương như một dòng điện gọi là dòng điện dịch

4 Sóng điện từ: Sóng điện từ là quá trình truyền đi trong không gian của điện từ trường biến thiên tuần hoàn theo

thời gian

a Tính chất:

Sóng điện từ truyền đi với vận tốc rất lớn (c = 3.108 m/s)

Sóng điện từ mang năng lượng

Sóng điện từ truyền được trong môi trường vật chất và trong chân không

Sóng điện từ tuân theo định luật phản xạ, định luật khúc xạ, giao thoa, nhiễu xạ, …

Sóng điện từ là sóng ngang.

Sóng điện từ truyền trong các môi trường vật chất khác nhau có vận tốc khác nhau

b Phân loại và đặc tính của sóng điện từ:

Loại sóng Tần số Bước sóng Đặc tính

Sóng dài 3 - 300 KHz 10 - 10 m5 3 Năng lượng nhỏ, ít bị nước hấp thụ

Sóng trung 0,3 - 3 MHz 10 - 10 m3 2 Ban ngày tầng điện li hấp thụ mạnh, ban đêm tầng

điện li phản xạ Sóng ngắn 3 - 30 MHz 10 - 10 m2 Năng lượng lớn, bị tầng điện li và mặt đất phản xạ

nhiều lần Sóng cực ngắn 30 - 30000 MHz 10 - 10 m-2 Có năng lượng rất lớn, không bị tầng điện li hấp

thụ, truyền theo đường thẳng

5 Mạch chọn sóng:

Một số đặc tính riêng của mạch dao động:

C1 nối tiếp C2 Thì: hay

C1 song song C2 Thì: hay

6 Sơ đồ khối của một máy phát thanh vô tuyến đơn giản

Bị tách thành nhiều chùm sáng có màu khác nhau từ đỏ đến tím Trong đó chùm tia màu đỏ lệch ít nhất

và chùm tia màu tím lệch nhiều nhất

Hiện tượng ánh sáng trắng bị tách thành nhiều màu từ đỏ đến tím khi đi qua lăng kính gọi là hiện tượng tán sắc ánh sáng

Dãi sáng nhiều màu từ đỏ đến tím gọi là quang phổ của ánh sáng trắng , nó gồm 7 màu chính : đỏ , cam, vàng , lục , lam chàm tím λđỏ> λcam> > λtím

☻Góc lệchcủa các tia sáng: Dđỏ< Dcam< < Dtím

☻Góc khúc xạcủa các tia sáng: rđỏ> rcam> > rtím

2 Ánh sáng trắng và ánh sáng đơn sắc :

• Ánh sáng đơn sắc là á/sáng không bị tán sắc khi đi qua lăng kính

• Ánh sáng trắng là hỗn hợp của nhiều á/sáng đơn sắc từ đỏ đến tím

3 Nguyên nhân của hiện tượng tán sắc : Do hai nguyên nhân

như sau :

• Ánh sáng trắng là hỗn hợp của nhiều ánh sáng đơn sắc từ đỏ đến

tím

• Chiết suất của chất dùng làm lăng kính đối với các ánh sáng đơn sắc khác nhau thì khác nhau ( n =

g(λ) ) Chiết suất đối với áng sáng đỏ thì nhỏ nhất , đối với ánh sáng tím thì lớn nhất

Tức là: nđỏ< ncam< < ntím

4 Ứng dụng của hiện tượng tán sắc:

• Ứng dụng trong máy quang phổ : Tách chùm sáng đa sắc thành các thành phần đơn sắc

• Giải thích một số hiện tượng xảy ra trong tự nhiên như cầu vồng bảy sắc

5.Các công thức liên quan :

• Phản xạ ánh sáng : i = i’

• Khúc xạ ánh xáng : n1 sini = n2.sinr.

• Phản xạ toàn phần : sinigh = n2/n1; với n1> n2.

• Lăng kính : sini1 = n.sinr1 * Trường hợp góc A và i nhỏ : i1 = n.r1

Sini2 = n.sinr2 i2 = n.r2

A = r1 + r2 A = r1 + r2

D = i1 + i2 – A D = (n − 1).A

♣ Trường hợp góc lệch cục tiểu : D = Dmin i1 = i2 = và r1 = r2 =

♣ Góc lệc giữa tia đỏ và tia tím : ∆ D = Dtím − Dđỏ

♣ Góc lệc giữa tia đỏ và tia tím trường hợp góc chiết quang A nhỏ :

☻Công thức tính góc lệch cực tiểu:

Chú ý : Khi khảo sát với ánh sáng đơn sắc nào thì chiết suất n ứng với ánh sáng đơn sắc đó

Trong chân không , bước sóng xác định bởi công thức : ( c = 3.108 m/s )

♣ Trong môi trường trong suốt có chiết suất n thì bước sóng giảm n lần so với trong chânkhông:

DS2

d1d2

xMa

♣ Cịn vận tốc: Vấn Đề 2: Hiện Tượng Giao Thoa Ánh Sáng

I GIAO THOA VỚI ÁNH SÁNG ĐƠN SẮC

 Hai sĩng ánh sáng kết hợp giao nhau

sẽ tạo nên hệ thống vân sáng tối xen kẽ cách

đều nhau gọi là hiện tượng giao thoa ánh sáng.

1 Khoảng vân:

2 Vị trí vân sáng:(Vân sáng thứ k) ki

a

D k

4 Khoảng cách giữa n vân sáng liên tiếp nhau làl:

5 Khoảng cách giữa m khoảng vân liên tiếp nhau làl:

6 Tại vị trí M mà

: Vâ n sá ng bậ c

1 : Vâ n tố i bậ c ( 1) 2

7 Số vân sáng (vân tối) cĩ trong bề rộng trường giao thoa:

a Số vân sáng: b Số vân tối:

8 Tìm số vân sáng, vân tối giữa 2 điểm M( xM) và N (xN) khi biết loại vân ở M,N: ( M,N khác phía so với

vân sáng trung tâm)

Số vân sáng:Sốvân tối: (trừ 2 vân ở M,N)

☻ 1 sáng – 1 tối: = n,5 ( số bán nguyên) => số vs = số vt = n ( trừ 2 vân ở M,N)

☻ 2 sáng: = n => số vs = n - 1 ; số vt = n ( trừ 2 vân ở M,N)

☻ 2 tối: = n => số vs = n; số vt = n - 1 ( trừ 2 vân ở M,N)

9 Dịch chuyển hệ vân giao thoa:

a Đặt bản mặt song song trên một đường truyền của tia sáng: Thì tồn bộ hệ vân tiến về

phía bản mỏng nhưng i khơng đổi

Khi cĩ bản mặt song song; vân sáng trung tâm dời một đoạn: e là độ dày bản mỏng.

Chú ý:Vân sáng trung tâm dịch về phía khe bị chắn bỡi bản mặt song song.

b Nguồn sáng S dịch chuyển theo phương song song với mặt phẳng chứa 2 khe một đoạn b rất nhỏ:Thì hệ

vân dịch chuyển theo chiều ngược lại, nhưng i khơng đổi Đoạn dịch chuyển:

Chú ý:Vân sáng trung tâm sẽ dịch chuyển ngược chiều với chiều dịch chuyển của nguồn.

II GIAO THOA VỚI ÁNH SÁNG HỖN HỢP (ÁNH SÁNG TRẮNG)

1.GIAO THOAÁNH SÁNG TRẮNG:

☻Bề rộng quang phổ bậc k:

☻Tìm số bức xạ tại vị trí xM:

♣ Tìm số bức xạ cho vân sáng tại M: và

♣ Tìm số bức xạ cho vân tối tại M:

2 GIAO THOA VỚI NHIỀU ÁNH SÁNG ĐƠN SẮC:

♣ Vị trí vân sáng bậc k1 của bức xạ λ1 trùng với vị trí vân sáng bậc k2của bức xạ λ2:

♣ Vị trí vân sáng bậc k1của bức xạ λ1 trùng với vị trí vân tối bậc k2 của bức xạ λ2:

♣ Khoảng cáchliên tiếp giữa 2 vân sáng cùng màu vs trung tâm:

Chú ý: Khoảng vân trong không khí là i ; trong môi trường có chiết suất n khoảng vân

Vấn Đề 3: Quang Phổ

1.Máy quang phổ:

☻ Định nghĩa : Máy quang phổ là dụng cụ dùng để phân tích chùm sáng có nhiều thành phầnthànhnhững thành

phần đơn sắc khác nhau

☻ Nguyên tắc hoạt động : Dựa vào hiện tượng tán sắc ánh sáng

☻ Cấu tạo: gồm 3 bộ phận chính : ♣ Ống chuẩn trực ♣ Hệ tán sắc ( lăng kính) ♣ Buồng ảnh

2.Quang phổ liên tục :

♣ Định nghĩa : Quang phổ liên tục là quang phổ gồm nhiều dãi màu biến thiên liên tục từ đỏ đến tím.

♣ Nguồn phát sinh quang phổ liên tục : Các chất rắn, chất lỏng, chất khí ở áp suất lớn khi bị nung nóng sẽ phát

ra quang phổ liên tục

♣ Tính chất : Quang phổ liên tục không phụ thuộc vào bản chất của vật phát sáng

-Quang phổ liên tục phụ thuộc vào nhiệt độ của vật phát sáng Khi nhiệt độ tăng dần thì cường độ bức xạ

càng mạnh và miềm quang phổ lan dần từ bức xạ có bước sóng dài sang bức xạ có bước sóng ngắn

-Các nguyên tố khác nhau , phát ra quang phổ vạch khác hẳn nhau về : số lượng các vạch , màu sắc các vạch , vị

trí (tức là bước sóng)của các vạch và về cường độ sáng của các vạch đó

4.Quang phổ vạch hấp thụ :

♣ Định nghĩa : Quang phổ lien tục thiếu một số vạch màu do bị chất khí (hay hơi kim loại) hấp thụ , được gọi là

quang phổ vạch hấp thụ ( Như vậy : Quang phổ vạch hấp thu là những vạch tối trên nền của quang phổ liên tục)

♣ Nguồn phát ra quang phổ vạch hấp thụ : Chiếu ánh sáng từ một nguồn qua khối khí hay hơi bị nung nóng rồi

chiếu qua máy quang phổ, ta sẽ thu được quang phổ vạch hấp thụ

Điều kiện để có quang phổ vạch hấp thụ là : nhiệt độ của nguồn sáng phải lớn hơn nhiệt độ của đám khi.

♣ Sóng vô tuyến , tia hồng ngoại, ánh sáng nhìn thấy, tia tử ngoại , tia X , tia gamma đều có bản chấtlà sóng điện

từ Chúng có cách thu , phát khác nhau , có những tính chất rất khác nhau và giữa chúng không có ranh giới rõ rệt

♣ Những sóng điện từ có bước sóng dài thì dễ quan sát hiện tượng giao thoa, bước sóng càng ngắn thì tính đâm xuyên càng mạnh

♣ Thang sóng điện từ được sắp xếp và phân loại theo thứ tự bước sóng giảm dần từ trái qua phải

Vấn Đề 4 : TIA HỒNG NGOẠI – TIA TỬ NGOẠI – TIA X

đỏ

λ> 0,76µm đến vài mm Mọi vật, dù có nhiệt độ thấp đều phát ra tia hồngngoại

Lò than , lò sưởi điện , đèn điện dây tóc … là những nguồn phát tia hồng ngoại rất mạnh

- Bản chất là sóng điện

từ

- Tác dụng nhiệt rất mạnh

- Tác dụng lên kính ảnh, gây ra một số phản ứng hoá học

- Có thể biến điệu như sóng cao tần

- Gây ra hiện tượng quang dẫn

- Sây khô , sưởi ấm

0,001 µm <λ< 0,38 µm Các vật bị nung nóng đếnnhiệt độ cao (trên

20000C) sẽ phát ra tia tử ngoại Ở nhiệt độ trên

30000C vật ra tia tử ngoạirất mạnh (như : đen hơi thuỷ ngân , hồ quang

- Bản chất là sóng điện từ

- Tác dụng mạnh lên kínhảnh

- Làm ion hoá chất khi

- Làm phát quang một số chất

- Bị nước và thuỷ tinh hấp thụ mạnh

- Có tác dụng sinh lí , huỷdiệt tế bào, làm hại mắt

- Gây ra hện tượng quangđiện

- Khử trùng nước , thực phẩm , dụng cụ ytế

- Chữa bệnh còi xương

- Phát hiện vết nứt trên bềmặt kim loại

Là bức xạ có bước sóng ngắn hơn bước sóng của tia tử ngoại

10− 11m <λ< 10− 8 m

Cho chùm tia catot có vận tốc lớn đập vào kim loại có nguyên

tử lượng lớn , từ đó sẽ phát ra tia X

Thiết bị tạo ra tia X là ống Rơnghen

- Bản chất là sóng điện từ

- Có khả năng đâm xuyên rất mạnh , bước sóng càng ngắn đâm xuyên càng mạnh

- Tác dụng mạnh lên kính ảnh

- Làm ion hoá chất khí

- Làm phát quang một số chất

- Có tác dụng sinh lí mạnh

- Gây ra hiện tượng quang điện

- Trong y tế dùng tia X để chiếu điện , chụp điện , chữa bệnh ungthư nông

- Trong công nghiệp dùng để dòcác lỗ khuyết tật trong các sản phẩm đúc

- Kiểm tra hành lí của hành khách , nghiên cứu cấu trúc vật rắn