TÓM TẮT LÍ THUYẾT VẬT LÍ 12 ĐẦY ĐỦ

A. LÝ THUYẾT: I. Dao động tuần hoàn. 1. Dao động: là chuyển động có giới hạn trong không gian, lặp đi lặp lại nhiều lần quanh vị trí cân bằng. 2. Dao động tuần hoàn: + Là dao động mà sau những khoảng thời gian bằng nhau nhất định vật trở lại vị trí và chiều chuyển động như cũ (trở lại trạng thái ban đầu). + Chu kì dao động: là khoảng thời gian ngắn nhất để trạng thái dao động lặp lại như cũ hoặc là khoảng thời gian vật thực hiện một dao động toàn phần. T = (s) với N là số dao động thực hiện trong thời gian Δt + Tần số là số dao động toàn phần mà vật thực hiện được trong một giây hoặc là đại lượng nghịch đảo của chu kì. Với : f = (Hz) hay ω = 2πf (rads) II. Dao động điều hoà: 1. Định nghĩa: Dao động điều hòa là dao động trong đó li độ của vật là một hàm cosin (hoặc sin) của thời gian. 2. Phương trình dao động x = Acos(ωt + φ). (cm) hoặc (m). Với T =   Các đại lượng đặc trưng trong dao động điều hoà:  Li độ x (m; cm) (toạ độ) của vật; cho biết độ lệch và chiều lệch của vật so với VTCB O.  Biên độ A > 0(m cm;): (độ lớn li độ cực đại của vật); cho biết độ lệch cực đại của vật so với VTCB O. ▪ Pha ban đầu φ(rad) ): xác định li độ x vào thời điểm ban đầu t0 =0 hay cho biết trạng thái ban đầu của vật vào thời điểm ban đầu t0 = 0 .Khi đó: x0 = Acosφ  Pha dao động (ωt + φ) (rad): xác định li độ x vào thời điểm t hay cho biết trạng thái dao động (vị trí và chiều chuyển động) của vật ở thời điểm t. ▪ Tần số góc ω (rads): cho biết tốc độ biến thiên góc pha. 3. Phương trình vận tốc của vật dao động điều hòa: Vận tốc: v = = x’  v = ωAcos(ωt+φ) = ωAcos(ωt + φ+ π2) (cms) hoặc (ms)  Nhận xét: ▪ Vận tốc của vật luôn cùng chiều với chiều chuyển động; vật chuyển động theo chiều dương  v > 0 ; vật chuyển động ngược chiều dương  v < 0; ▪ Vận tốc của vật dao động điều hòa biến thiên điều hòa cùng tần số nhưng sớm pha hơn so với với li độ ▪ Vận tốc đổi chiều tại vị trí biên; li độ đổi dấu khi qua vị trí cân bằng. ▪ Ở vị trí biên (xmax = ± A ): Độ lớn vmin =0 ▪ Ở vị trí cân bằng (xmin = 0 ): Độ lớn vmax = ω.A. ▪ Quỹ đạo dao động điều hoà là một đoạn thẳng 4. Phương trình gia tốc của vật dao động điều hòa: Gia tốc a = = v= x; a =ω2Acos(ωt + φ) = ω2x hay a =ω2Acos(ωt + φ ± π) (cms2) hoặc (ms2)  Nhận xét: ▪ Gia tốc của vật dao động điều hòa biến thiên điều hòa cùng tần số nhưng ngược pha với li độ hoặc sớm pha π2 so với vận tốc. ▪ Vecto gia tốc luôn hướng về VTCB O và có độ lớn tỉ lệ với độ lớn của li độ. ▪ Ở vị trí biên (xmax =±A ), gia tốc có độ lớn cực đại : |amax|=ω2.A . ▪ Ở vị trí cân bằng (xmin = 0 ), gia tốc bằng amin = 0 . ▪ Khi vật chuyển động từ VTCB ra biên thì vật chuyển động chậm dần v.a < 0 hay a và v trái dấu. ▪ Khi vật chuyển động từ biên về VTCB thì vật chuyển động nhanh dần v.a > 0 hay a và v cùng dấu. 5. Lực trong dao động điều hoà :  Định nghĩa: là hợp lực của tất cả các lực tác dụng lên vật dao động điều hòa còn gọi là lực kéo về hay lực hồi phục  Đặc điểm: Luôn hướng về VTCB O Có độ lớn tỉ lệ với độ lớn li độ nhưng có dấu trái dấu với li độ x. Fhp = ma =mω2x = k x = m.ω2A2cos(ωt +φ) (N)  Nhận xét: ▪ Lực kéo về của vật dao động điều hòa biến thiên điều hòa cùng tần số nhưng ngược pha với li độ(cùng pha với gia tốc). ▪ Vecto lực kéo về đổi chiều khi vật qua VTCB O và có độ lớn tỉ lệ thuận với độ lớn của gia tốc. ▪ Ở vị trí biên (xmax =±A )  |Fmax |= k|xmax |= mω2.A = kA . ▪ Ở vị trí CB O (xmin = 0 )  |Fmin| = k|xmin| =0 . 6. Đồ thị của dao động điều hòa : Giả sử vật dao động điều hòa có phương trình là: x = Acos(ωt + φ). Để đơn giản, ta chọn φ = 0, ta được: x = Acosωt .  v = x = Aωsinωt = Aωcos(ωt + π2)  a = ω2x = ω2Acosωt Một số giá trị đặc biệt của x, v, a như sau: t 0 T4 T2 3T4 T x A 0 A 0 A v 0 ωA 0 ωA 0 a ω2A 0 ω2A 0 ω2A Đồ thị của dao động điều hòa là một đường hình sin. ▪ Đồ thị cũng cho thấy sau mỗi chu kì dao động thì tọa độ x, vận tốc v và gia tốc a lập lại giá trị cũ.  CHÚ Ý:  Đồ thị của v theo x: → Đồ thị có dạng elip (E)  Đồ thị của a theo x: → Đồ thị có dạng là đoạn thẳng  Đồ thị của a theo v: → Đồ thị có dạng elip (E) 7. Công thức độc lập với thời gian a) Giữa tọa độ và vận tốc (v sớm pha hơn x góc π2)

T = (s) v i N là s dao đ ng th c hi n trong th i gian ớ ố ộ ự ệ ờ Δt

+ T n s ầ ố là s dao đ ng toàn ph n mà v t th c hi n đố ộ ầ ậ ự ệ ược trong m t giây ho c là đ i lộ ặ ạ ượngngh ch đ o c a chu kì ị ả ủ

V i : f = ớ (Hz) hay ω = 2πf (rad/s)

II Dao đ ng đi u hoà: ộ ề

1 Đ nh nghĩa ị : Dao đ ng đi u hòa là dao đ ng trong đó li đ c a v t là m t hàm cosin (ho cộ ề ộ ộ ủ ậ ộ ặsin) c a th i gian ủ ờ

2 Ph ươ ng trình dao đ ng ộ x = Acos(ωt + φ) (cm) ho c ( ặ m) V i ớ T = ⇒

 Các đ i l ạ ượ ng đ c tr ng trong dao đ ng đi u hoà: ặ ư ộ ề

 Li đ ộ x (m; cm) (to đ ) c a v t; cho bi t đ l ch và chi u l ch c a v t so v iạ ộ ủ ậ ế ộ ệ ề ệ ủ ậ ớ VTCB O

 Biên đ ộ A > 0(m cm;): (đ l n li đ c c đ i c a v t); cho bi t đ l ch c c đ i c a v t so v iộ ớ ộ ự ạ ủ ậ ế ộ ệ ự ạ ủ ậ ớ

VTCB O

▪ Pha ban đ u ầ φ(rad) ): xác đ nh li đ x vào th i đi m ban đ u ị ộ ờ ể ầ t0 =0 hay cho bi t tr ng thái banế ạ

đ u c a v t vào th i đi m ban đ u ầ ủ ậ ờ ể ầ t0 = 0 Khi đó: x0 = Acosφ

 Pha dao đ ng ộ (ωt + φ) (rad): xác đ nh li đ x vào th i đi m ị ộ ờ ể t hay cho bi t tr ng thái dao đ ngế ạ ộ(v trí và chi u chuy n đ ng) c a v t th i đi m t ị ề ể ộ ủ ậ ở ờ ể

▪ T n s góc ầ ố ω (rad/s): cho bi t t c đ bi n thiên góc pha ế ố ộ ế

3 Ph ươ ng trình v n t c c a v t dao đ ng đi u hòa ậ ố ủ ậ ộ ề :

V n t c: ậ ố v = = x’ ⇒ v = -ωAcos(ωt+φ) = ωAcos(ωt + φ+ π/2) (cm/s) ho c (m/s) ặ

 Nh n xét: ậ

▪ V n t c c a v t luôn cùng chi u v i chi u chuy n đ ng; v t chuy n đ ng theo chi u dậ ố ủ ậ ề ớ ề ể ộ ậ ể ộ ề ương

⇒ v > 0 ; v t chuy n đ ng ngậ ể ộ ược chi u dề ương ⇒ v < 0;

▪ V n t c c a v t dao đ ng đi u hòa bi n thiên đi u hòa cùng t n s nh ng s m pha h n ậ ố ủ ậ ộ ề ế ề ầ ố ư ớ ơ so

v i v i li đ ớ ớ ộ

▪ V n t c đ i chi u t i v trí biên; li đ đ i d u khi qua v trí cân b ng ậ ố ổ ề ạ ị ộ ổ ấ ị ằ

▪ v trí biên (Ở ị x max = ± A ): Đ l n ộ ớ v min =0

▪ v trí cân b ng (Ở ị ằ x min = 0 ): Đ l n ộ ớ v max = ω.A

▪ Quỹ đ o dao đ ng đi u hoà là m t đo n th ngạ ộ ề ộ ạ ẳ

4

Ph ươ ng trình gia t c c a v t dao đ ng đi u hòa ố ủ ậ ộ ề :

Gia t c ố a = = v'= x''; a =-ω2Acos(ωt + φ) =- ω2x hay a =ω2Acos(ωt + φ ± π) (cm/s2) ho c (m/sặ 2)

 Nh n xét: ậ

▪ Gia t c c a v t dao đ ng đi u hòa bi n thiên đi u hòa cùng t n s nh ng ngố ủ ậ ộ ề ế ề ầ ố ư ược pha v i li đớ ộ

ho c s m pha ặ ớ π/2 so v i v n t c ớ ậ ố

▪ Vecto gia t c luôn hố ướng v VTCB O và có đ l n t l v i đ l n c a li đ ề ộ ớ ỉ ệ ớ ộ ớ ủ ộ

▪ Ở ị v trí biên (xmax =±A ), gia t c có đ l n c c đ i : |aố ộ ớ ự ạ max|=ω2.A

▪ v trí cân b ng (Ở ị ằ x min = 0 ), gia t c b ng ố ằ a min = 0

▪ Khi v t chuy n đ ng t VTCB ra biên thì v t chuy n đ ng ch m d n ậ ể ộ ừ ậ ể ộ ậ ầ ⇒v.a < 0 hay a và v trái

d u ấ

▪ Khi v t chuy n đ ng t biên v VTCB thì v t chuy n đ ng nhanh d n ậ ể ộ ừ ề ậ ể ộ ầ ⇒v.a > 0 hay a và v cùng

d u ấ

5 L c trong dao đ ng đi u hoà ự ộ ề :

 Đ nh nghĩa: ị là h p l c c a t t c các l c tác d ng lên v t dao đ ng đi u hòa còn g i là l cợ ự ủ ấ ả ự ụ ậ ộ ề ọ ựkéo v hay l c h i ph c ề ự ồ ụ

▪ L c kéo v c a v t dao đ ng đi u hòa bi n thiênự ề ủ ậ ộ ề ế

đi u hòa cùng t n s nh ng ngề ầ ố ư ược pha v i li đ (cùng phaớ ộ

▪ v trí CB O (Ở ị x min = 0 ) ⇒ |Fmin| = k|xmin| =0

6 Đ th c a dao đ ng đi u hòa ồ ị ủ ộ ề :

- Gi s v t dao đ ng đi u hòa có phả ử ậ ộ ề ương trình là: x =

Đ th c a dao đ ng đi u hòa là m t đồ ị ủ ộ ề ộ ường hình sin

▪ Đ th cũng cho th y sau m i chu kì dao đ ng thì t a đ x, v n t c v và gia t c a l p l i giá trồ ị ấ ỗ ộ ọ ộ ậ ố ố ậ ạ ị

a) Gi a t a đ và v n t c ữ ọ ộ ậ ố (v s m pha h n x góc ớ ơ π/2)

⇒

b) Gi a gia t c và v n t c: ữ ố ậ ố

hay ⇔ v2 = ω2A2 - ⇔ a2 = ω4A2 - ω2v2

10 Đ l ch pha trong dao đ ng đi u hòa ộ ệ ộ ề :

 Khái ni m: ệ là hi u s gi a các pha dao đ ng Kí hi u: ệ ố ữ ộ ệ Δφ = φ2 - φ1 (rad)

- Δφ =φ2 - φ1 > 0 Ta nói: đ i lạ ượng 2 nhanh pha(hay s m pha) h n đ i lớ ơ ạ ượng 1 ho c đ i lặ ạ ượng 1

ch m pha (hay tr pha) so v i đ i lậ ễ ớ ạ ượng 2

- Δφ =φ2 - φ1 < 0 Ta nói: đ i lạ ượng 2 ch m pha (hay tr pha) h n đ i lậ ễ ơ ạ ượng 1 ho c ngặ ượ ạc l i

- Δφ = 2kπ Ta nói: 2 đ i lạ ượng cùng pha

- Δφ =(2k + 1)π Ta nói: 2 đ i lạ ượng ngược pha

- Δφ =(2k+1) Ta nói: 2 đ i lạ ượng vuông pha

 Nh n xét: ậ

▪ V s m pha h n x góc ớ ơ π/2; a s m pha h n v góc ớ ơ π/2; a ng ượ c pha so v i x ớ

CH Đ 2 CON L C LÒ XO Ủ Ề Ắ

A LÝ THUY T Ế

1 C u t o ấ ạ : Con l c lò xo ắ g m m t lò xo có đ c ng k, kh i lồ ộ ộ ứ ố ượng không đáng k , m t đ u g n cể ộ ầ ắ ố

đ nh, đ u kia g n v i v t n ng kh i lị ầ ắ ớ ậ ặ ố ượng m được đ t theo phặ ương ngang ho c treo th ng đ ng ặ ẳ ứ+ Con l c lò xo là m t h dao đ ng đi u hòa ắ ộ ệ ộ ề

2 L c kéo v ự ề: L c gây ra dao đ ng đi u hòa luôn luôn hự ộ ề ướng v v trí cân b ng và đề ị ằ ược g i là ọ l c ự kéo v hay l c h i ph c ề ự ồ ụ L c kéo v có đ l n t l v i li đ và là l c gây ra gia t c cho v t dao đ ngự ề ộ ớ ỉ ệ ớ ộ ự ố ậ ộ

đi u hòa ề

Bi u th c đ i s c a l c kéo v ể ứ ạ ố ủ ự ề: F kéo về = ma = -mω 2 x = -kx

- L c kéo v c a con l c lò xo không ph thu c vào kh i l ng v t ự ề ủ ắ ụ ộ ố ư ậ

3 Ph ươ ng trình dao đ ng ộ : x = A.cos(ωt + φ) V i: ớ ω =

 Chu kì và t n s dao đ ng ầ ố ộ c a con l c lò xo: T = ủ ắ = 2π và f = =

4 Năng l ượ ng c a con l c lò xo ủ ắ

 Chú ý

- V y ậ đ ng năng ộ và th năng ế c a v t dao đ ng đi u hòa bi n thiên v i t n s góc ủ ậ ộ ề ế ớ ầ ố ω’=2ω, t n sầ ốf’=2f và chu kì T’= T/2

- C năng c a con l c t l v i bình phơ ủ ắ ỉ ệ ớ ương biên đ dao đ ng ộ ộ

- C năng c a con l c lò xo không ph thu c vào kh i lơ ủ ắ ụ ộ ố ượng v t ậ

- C năng c a con l c đơ ủ ắ ược b o toàn n u b qua m i ma sát ả ế ỏ ọ

- Đ ng năng c a v t đ t c c đ i khi v t qua VTCB và c c ti u t i v trí biên ộ ủ ậ ạ ự ạ ậ ự ể ạ ị

- Th năng c a v t đ t c c đ i t i v trí biên và c c ti u khi v t qua VTCB.ế ủ ậ ạ ự ạ ạ ị ự ể ậ

5 L c đàn h i khi v t v trí có li đ x ự ồ ậ ở ị ộ

a T ng quát ổ Fđh(x) = k.|Δℓ| = K|Δℓ0 ±x|

▪ D u ấ (+) khi chi u dề ương c a tr c t a đủ ụ ọ ộ

hướng xu ng dố ưới

▪ D u ấ (-) khi chi u dề ương c a tr c t a đủ ụ ọ ộ

hướng lên trên

- L c tác d ng lên đi m treo cũng chính là l c đàn h i ự ụ ể ự ồ

6 Chi u dài c a lò xo khi v t v trí có li đ x.ề ủ ậ ở ị ộ

l x = ℓ 0 + Δl 0 ± x

- D u ấ ( + ) khi chi u dề ương c a tr c t a đ hủ ụ ọ ộ ướng xu ng dố ưới

- D u ấ ( -) khi chi u dề ương c a tr c t a đ hủ ụ ọ ộ ướng lên trên

- Chi u dài c c đ i: ề ự ạ lmax = l0 + Δl0 + A

- Chi u dài c c ti u: ề ự ể lmin = l0 + Δl0 - A ⇒ A = (MN : chi u dài quĩ đ o) ề ạ

Chú ý Khi lò xo n m ngang thì ằ Δl =0 →

(Fkéo về)max = kA ⇔ V t v trí biênậ ở ị(Fkéo về)min = kA ⇔ V t v trí cân b ng Oậ ở ị ằ

CH Đ 3: CON L C Đ N Ủ Ề Ắ Ơ

A LÝ THUY T: Ế

Mô t : ả Con l c đ n g m m t v t n ng treo vào s i dây không giãn,ắ ơ ồ ộ ậ ặ ợ

v t n ng kích thậ ặ ước không đáng k so v i chi u dài s i dây, s i dây kh iể ớ ề ợ ợ ố

lượng không đáng k so v i kh i lể ớ ố ượng c a v t n ng ủ ậ ặ

1 Chu kì, t n s và t n s góc ầ ố ầ ố : T = 2π ; ω = ; f =

Nh n xét ậ : Chu kì c a con l c đ n ủ ắ ơ

+ t l thu n căn b c 2 c a ỉ ệ ậ ậ ủ l; t l ngh ch căn b c 2 c a g ỉ ệ ị ậ ủ

+ ch ph thu c vào ỉ ụ ộ l và g; không ph thu c biên đ A và m ụ ộ ộ

+ ng d ng đo gia t c r i t do (gia t c tr ng trứ ụ ố ơ ự ố ọ ường g)

2 Ph ươ ng trình dao đ ng ộ : Đi u ki n dao đ ng đi u hoà: B qua ma sát,ề ệ ộ ề ỏ

+ Đki n dđ đi u hoà: B qua ma sát, l c c n và ệ ề ỏ ự ả α0 << 1 rad hay S0 << l

+ V i con l c đ n l c h i ph c t l thu n v i kh i lớ ắ ơ ự ồ ụ ỉ ệ ậ ớ ố ượng

+ V i con l c lò xo l c h i ph c không ph thu c vào kh i lớ ắ ự ồ ụ ụ ộ ố ượng

5 Chu kì và s thay đ i chi u dài ự ổ ề : T i cùng m t n i con l c đ n chi u dài ạ ộ ơ ắ ơ ề l 1 có chu kỳ T1, con l cắ

đ n chi u dài ơ ề l 2 có chu kỳ T2, con l c đ n chi u dài ắ ơ ề l 1 + l 2 có chu kỳ T3, con l c đ n chi u dài ắ ơ ề l 1 - l 2 (l1 >l 2) có chu kỳ T4 Ta có:

và

6 T s s dao đ ng, chu kì t n s và chi u dài ỉ ố ố ộ ầ ố ề : Trong cùng th i gian con l c có chi u dài lờ ắ ề 1 th cự

hi n đệ ược n1 dao đ ng, con l c lộ ắ 2 th c hi n đự ệ ược n2 dao đ ng ộ

Trong không khi Trong nước Trong dầu nhớt

 L c c n môi trự ả ường càng l n thì dao đ ng t t d n x y ra càng nhanh ớ ộ ắ ầ ả

 N u v t dao đ ng đi u hoà v i t n s ế ậ ộ ề ớ ầ ố ω0 mà ch u thêm l c c n nh , thì dao đ ng c a v t t tị ự ả ỏ ộ ủ ậ ắ

d n ch m Dao đ ng t t d n ch m cũng có biên đ gi m d n theo th i gian cho đ n 0 ầ ậ ộ ắ ầ ậ ộ ả ầ ờ ế

3 ng d ng c a s t t d n dao đ ng Ứ ụ ủ ự ắ ầ ộ : cái gi m rung ả

 Khi xe ch y qua nh ng ch m p mô thì khung xe dao đ ng, ngạ ữ ổ ấ ộ ười ng i trên x e cũng dao đ ngồ ộtheo và gây khó ch u cho ngị ười đó Đ kh c ph c hi n tể ắ ụ ệ ượng trên người ta ch t o ra m t thi t bế ạ ộ ế ị

g i là cái gi m rung ọ ả

 Cái gi m rung g m m t pít tông có nh ng ch th ng chuy n đ ng th ng đ ng bên trong m tả ồ ộ ữ ỗ ủ ể ộ ẳ ứ ộ

xy lanh đ ng đ y d u nh t, pít tông g n v i khung xe và xy lanh g n v i tr c bánh xe Khi khung xeự ầ ầ ớ ắ ớ ắ ớ ụdao đ ng trên các lò xo gi m xóc, thì pít tông cũng dao đ ng theo, d u nh n ch y qua các l th ngộ ả ộ ầ ờ ả ỗ ủ

c a pít tông t o ra l c c n l n làm cho dao đ ng pít tông này chóng t t và dao đ ng c a k hung xeủ ạ ự ả ớ ộ ắ ộ ủcũng chóng t t theo ắ

 Lò xo cùng v i cái gi m rung g i chung là b ph n gi m xóc ớ ả ọ ộ ậ ả

II DAO Đ NG DUY TRÌ Ộ

 N u cung c p thêm năng lế ấ ượng cho v t dao đ ng t t d n (b ng cách tác d ng m t ngo i l cậ ộ ắ ầ ằ ụ ộ ạ ựcùng chi u v i chi u chuy n đ ng c a v t dao đ ng trong t ng ph n c a chu kì) đ bù l i ph nề ớ ề ể ộ ủ ậ ộ ừ ầ ủ ể ạ ầnăng lượng tiêu hao do ma sát mà không làm thay đ i chu kì dao đ ng riêng c a nó, khi đó v t daoổ ộ ủ ậ

đ ng m i m i v i chu kì b ng chu kì dao đ ng riêng c a nó, dao đ ng này g i là dao đ ng duy trì.ộ ả ả ớ ằ ộ ủ ộ ọ ộNgo i l c tác d ng lên v t dao đ ng thạ ự ụ ậ ộ ường được đi u khi n b i chính dao đ ng đó ề ể ở ộ



Khái ni m: ệ là d ng dao đ ng đạ ộ ược duy trì b ng cách cung c p năng lằ ấ ượng trong m i chu kìỗ

đ b sung vào ph n năng lể ổ ầ ượng b tiêu hao do ma sát nh ng không làm thay đ i chu kỳ riêng c aị ư ổ ủ

nó



Đ c đi m: ặ ể có t n s dao đ ng b ng v i t n s riêng c a v t dao đ ng ầ ố ộ ằ ớ ầ ố ủ ậ ộ f dt = f 0

III DAO Đ NG C Ộ ƯỠ NG B C VÀ C NG H Ứ Ộ ƯỞ NG

 Dao đ ng cộ ưỡng b c là dao đ ng đi u hòa (có d ng hàm sin) ứ ộ ề ạ

 T n s dao đ ng cầ ố ộ ưỡng b c chính là t n s c a l c cứ ầ ố ủ ự ưỡng b c ứ fcb = f n

 Biên đ dao đ ng cộ ộ ưỡng b c (ứ Acb) ph thu c vào các y u t sau: ụ ộ ế ố

 S c c n môi trứ ả ường (Fms gi mả → Acb tăng)

 Biên đ ngo i l c ộ ạ ự F0 (Acb t l thu n v i ỉ ệ ậ ớ F0)

 M i quan h gi a t n s ngo i l c và t n s dao đ ng riêng (ố ệ ữ ầ ố ạ ự ầ ố ộ A cb càng tăng khi |f n - f 0| càng

gi m) ả Khi |fn - f 0| = 0 thì (Acb)max

2 Hi n t ệ ượ ng c ng h ộ ưở ng

a Khái ni m ệ : là hi n tệ ượng biên đ dao đ ng cộ ộ ưỡng b c đ t giá tr c c đ i ứ ạ ị ự ạ (Acb)max khi t n s ngo iầ ố ạ

l c (ự fn) b ng v i t n s riêng (ằ ớ ầ ố f0 ) c a v t dao đ ng Hay: ủ ậ ộ (Acb)max ⇔ fn = f 0

b ng d ng: Ứ ụ

 Hi n tệ ượng c ng hộ ưởng có nhi u ng d ng trong th c t , ví d : ch t o t n s k , lên dây đàề ứ ụ ự ế ụ ế ạ ầ ố ến

 Tác d ng có h i c a c ng hụ ạ ủ ộ ưởng:

▪ M i m t b ph n trong máy (ho c trong cây c u) đ u có th xem là m t h dao đ ng có t nỗ ộ ộ ậ ặ ầ ề ể ộ ệ ộ ầ

s góc riêng ố ω0

▪ Khi thi t k các b ph n c a máy (ho c cây c u) thì c n ph i chú ý đ n s trùng nhau gi aế ế ộ ậ ủ ặ ầ ầ ả ế ự ữ

t n s góc ngo i l c và t n s góc riêng ầ ố ạ ự ω ầ ố ω0 c a các b ph n này, n u s trùng nhau này x y raủ ộ ậ ế ự ả(c ng hộ ưởng) thì các b ph n trên dao đ ng c ng hộ ậ ộ ộ ưởng v i biên đ r t l n và có th làm gãy cácớ ộ ấ ớ ểchi ti t trong các b ph n này ế ộ ậ

3 Phân bi t Dao đ ng c ệ ộ ưỡ ng b c và dao đ ng duy trì ứ ộ

a Dao đ ng c ộ ưỡ ng b c v i dao đ ng duy trì: ứ ớ ộ

- Biên đ c a h ph thu c vào Fộ ủ ệ ụ ộ 0 và |fn – f0|

- L c đự ược đi u khi n b i chính dao đ ng y quaề ể ở ộ ấ

m t c c u nào đó ộ ơ ấ

- Dao đ ng v i t n s đúng b ng t n s dao đ ngộ ớ ầ ố ằ ầ ố ộriêng f0 c a v t ủ ậ

- Biên đ không thay đ i ộ ổ

b C ng h ộ ưở ng v i dao đ ng duy trì: ớ ộ

 Gi ng nhau: ố C hai đ u đả ề ược đi u ch nh đ t n s ngo i l c b ng v i t n s dao đ ng t do c aề ỉ ể ầ ố ạ ự ằ ớ ầ ố ộ ự ủ

h ệ

 Khác nhau:

- Ngo i l c đ c l p bên ngoài ạ ự ộ ậ

- Năng lượng h nh n đệ ậ ược trong m i chu kì daoỗ

đ ng do công ngo i l c truy n cho l n h n năngộ ạ ự ề ớ ơ

lượng mà h tiêu hao do ma sát trong chu kì đó ệ

- Ngo i l c đạ ự ược đi u khi n b i chính dao đ ngề ể ở ộ

y qua m t c c u nào đó

- Năng lượng h nh n đệ ậ ược trong m i chu kì daoỗ

đ ng do công ngo i l c truy n cho đúng b ngộ ạ ự ề ằnăng lượng mà h tiêu hao do ma sát trong chu kìệ

1 Đ l ch pha c a hai dao đ ng đi u hòa cùng ph ộ ệ ủ ộ ề ươ ng, cùng t n s có ph ầ ố ươ ng trình dao

đ ng l n l ộ ầ ượ t nh sau ư : x1 = Acos(ωt + φ1) và x2 = Acos(ωt + φ2) là Δφ = φ2 - φ1

▪ Khi hai dao đ ng thành ph n xộ ầ 1 và x2 cùng pha:

▪ Khi Δφ = φ2 - φ1 > 0 → φ2 > φ1 Ta nói dao đ ng (2) nhanh phaộ

h n dao đ ng (1) ho c ngơ ộ ặ ượ ạc l i dao đ ng (1) ch m pha so v iộ ậ ớ

dao đ ng (2)ộ

▪ Khi Δφ = φ2 - φ1 < 0 → φ2 < φ1 Ta nói dao đ ng (2) ch m phaộ ậ

h n dao đ ng (1) ho c ngơ ộ ặ ượ ạc l i dao đ ng (1) s m pha so v i dao đ ng (2)ộ ớ ớ ộ

2 T ng h p hai dao đ ng đi u hòa cùng ph ổ ợ ộ ề ươ ng cùng t n s ầ ố

- Dao đ ng t ng h p c a hai (ho c nhi u) dao đ ng đi u hoà cùng phộ ổ ợ ủ ặ ề ộ ề ương cùng t n s là m tầ ố ộdao đ ng đi u hoà cùng phộ ề ương cùng t n s v i hai dao đ ng đó ầ ố ớ ộ

- N u m t v t tham gia đ ng th i hai dao đ ng đi u hoà cùng phế ộ ậ ồ ờ ộ ề ương, cùng t n s v i cácầ ố ớ

phương trình: x1 = A1cos(ωt + φ1) và x2 = A2 cos(ωt + φ2) thì dao đ ng t ng h p sẽ là: ộ ổ ợ x = x1 + x2 =

- Sóng ngang: Sóng ngang là sóng, mà ph ươ ng dao

đ ng c a các ph n t trong môi tr ộ ủ ầ ử ườ ng vuông góc v i ớ

ph ươ ng truy n sóng ề Sóng ngang ch truy nỉ ề được

trong ch t r n ấ ắ và b m t ch t l ng ề ặ ấ ỏ vì có l c đàn h iự ồ

xu t hi n khi b bi n d ng l ch ấ ệ ị ế ạ ệ

- Sóng d c:ọ Sóng d c là sóng, mà ph ọ ươ ng dao

đ ng c a các ph n t trong môi tr ộ ủ ầ ử ườ ng trùng

v i ph ớ ươ ng truy n sóng ề Sóng d c truy n ọ ề đ ượ c

trong môi tr ườ ng r n, l ng, khí ắ ỏ vì trong các môi

trường này l c đàn h i xu t hi n khi có bi nự ồ ấ ệ ế

d ng nén, dãn ạ

3 Gi i thích s t o thành sóng c ả ự ạ ơ: Sóng c h c đ ơ ọ ượ ạ c t o thành nh l c liên k t đàn h i gi a các ờ ự ế ồ ữ

ph n t c a môi tr ầ ử ủ ườ ng truy n dao đ ng đi, các ph n t càng xa tâm dao đ ng càng tr pha h n ề ộ ầ ử ộ ễ ơ

* Đ c đi m: ặ ể

 Môi trường nào có l c đàn h i xu t hi n khi b bi n d ng l ch thì truy n sóng ngang ự ồ ấ ệ ị ế ạ ệ ề

 Môi trường nào có l c đàn h i xu t hi n khi b nén hay kéo l ch thì truy n sóng d c.ự ồ ấ ệ ị ệ ề ọ

2 Biên đ sóng ộ : Biên đ sóng t i m tộ ạ ộ

đi m trong môi trể ường là biên đ daoộ

đ ng c a các ph n t môi trộ ủ ầ ử ường t iạ

đi m đó Hay Asóng = Adao đ ng ể ộ

3 B ướ c sóng: Bước sóng λ là kho ngả

cách gi a hai đi m g n nhau nh t n mữ ể ầ ấ ằ

trên phương truy n sóng dao đ ng cùngề ộ

pha hay chính là quãng đường sóng

truy n trong m t chu kì ề ộ

4 T c đ truy n sóng ố ộ ề : là t c đ truy nố ộ ề

pha dao đ ng ộ

- Trong m t môi trộ ường (đ ng ch t) t c đ truy n sóng không đ i : ồ ấ ố ộ ề ổ v = = const

- Trong m t chu kì T sóng truy n đi độ ề ược qu ng đả ường là λ, do đó t c đ truy n sóng trong m t môiố ộ ề ộ

Chú ý: T công th c trên ta có th suy ra m t s trừ ứ ể ộ ố ường h p thợ ường g p sau : ặ

 Hai dao đ ng cùng pha khi có: ộ φ = k2π d = k.λ Hay: Hai đi m trên ph ể ươ ng truy n sóng ề cách nhau m t s nguyên l n b ộ ố ầ ướ c sóng thì dao đ ng cùng pha ộ

 Hai dao đ ng ngộ ược pha khi có: φ= (2k +1)π d = Hay: Hai đi m trên ph ể ươ ng truy n sóng cách nhau m t kho ng s bán nguyên l n b ề ộ ả ố ầ ướ c sóng thì dao đ ng ng ộ ượ c pha

 Hai dao đ ng vuông pha khi có : ộ Δφ= (2k +1) d = Hay: Hai đi m trên ph ể ươ ng truy n sóng cách nhau m t kho ng s bán nguyên l n n a b ề ộ ả ố ầ ử ướ c sóng thì dao đ ng vuông pha ộ

2 L p ph ậ ươ ng trình:

- N u dao đ ng t i O là uế ộ ạ 0 = Acos(ω.t + φ0), dao đ ng độ ược truy n đ n M cách O m t kho ngề ế ộ ả

OM = x v i t c đ v thì dao đ ng t i M sẽ ớ ố ộ ộ ạ tr pha ể Δφ = 2π so v i dao đ ng t i O , t c là có th vi t ớ ộ ạ ứ ể ế

uB = Acos(ωt+φ) thì phương trình dao đ ng t i A và C sẽ là:ộ ạ

uA = Acos v i dớ 1 = AB; uB = Acos v i dớ 2 = BC

- N u hai đi n A và B dao đ ng cùng pha thì: ế ể ộ u A =uB

- N u hai đi n A và B dao đ ng cùng ng ế ể ộ ượ c thì: u A =-uB

- N u hai đi n A và B dao đ ng vuông pha thì khi ế ể ộ u Amax thì u B = 0 và ng ượ ạ c l i

3 Tính ch t c a sóng ấ ủ : Sóng có tính ch t tu n hoàn theo th iấ ầ ờ gian v i chu kì T và tu n hoànớ ầtheo không gian v i “chu kì “ b ng bớ ằ ước sóng λ

4 Đ th sóng ồ ị :

a/ Theo th i gian là đờ ường sin l p l i sau k.T ặ ạ

b/ Theo không gian là đường sin l p l i sau k.ặ ạ λ

 T i m t đi m M xác đ nh trong môi trạ ộ ể ị ường: uM là m t hàm sộ ố

bi n thiên đi u hòa theo th i gian t v i chu kỳ T: uế ề ờ ớ t = Acos( t

1 Hi n tệ ượ ng giao thoa c a hai sóng trên m t n ủ ặ ướ c:

 Đ nh nghĩaị : hi n tệ ượng 2 sóng (k t h p) g p nhau t o nên các g n sóng n đ nh (g i là ế ợ ặ ạ ợ ổ ị ọ vân giao thoa )

 Gi i thíchả : - Nh ng đi m đ ng yên: ữ ể ứ 2 sóng g p nhau ngặ ượ c pha, tri t tiêu nhau ệ

- Nh ng đi m dao đ ng r t m nh: ữ ể ộ ấ ạ 2 sóng g p nhau cùng pha, ta ng cặ ường l n nhau ẫ

2 Phươ ng trình sóng t ng h p: ổ ợ

 Gi s : uả ử 1 = u2 = Acos( t) ω là hai ngu n sóng dao đ ng cùng pha ồ ộ

Suy ra: u1M = Acos( t - ω 2π ) và u2M = Acos ( t- ω 2π )

Phương trình sóng t ng h p t i M: ổ ợ ạ

3 C c đ i và c c ti u giao thoa:ự ạ ự ể

 Biên đ dao đ ng t ng h p t i M ộ ộ ổ ợ ạ :

A = A + A + 2A1A1cosΔφ =2A2(1+cosΔφ) (2)

Hay

 Đ l ch pha c a hai dao đ ng ộ ệ ủ ộ :

K t h p (1) và (2) ta suy ra: ế ợ

 V trí các c c đ i giao thoa: ị ự ạ d2 - d1 = kλ v i ớ k Z

⇒Nh ng đi m c c đ i giao thoa là nh ng đi m dao đ ng v i biên đ c c đ i ữ ể ự ạ ữ ể ộ ớ ộ ự ạ AM = 2A Đó là nh ngữ

đi m có hi u để ệ ường đi c a 2 sóng t i đó b ng m t ủ ớ ằ ộ s nguyên ố l n bầ ước sóng λ(trong đó có đườ ng trung tr c c a ự ủ S1S2 là c c đ i b c 0: k = 0; c c đ i b c 1: ự ạ ậ ự ạ ậ k =±1……… )

 V trí các c c ti u giao thoa: ị ự ể d2 - d1 = (k + )λ v i ớ k Z

⇒Nh ng đi m c c ti u giao thoa là nh ng đi m dao đ ng v i biên đ c c ti u ữ ể ự ể ữ ể ộ ớ ộ ự ể AM = 0 Đó là

nh ng đi m ng v i nh ng đi m có hi u đữ ể ứ ớ ữ ể ệ ường đi c a 2 sóng t i đó b ng m t ủ ớ ằ ộ s n a nguyên ố ử l nầ

bước sóng λ (trong đó c c ti u b c 1: ự ể ậ k = 0; -1; c c ti u b c hai ự ể ậ k = =1; -2)

 Chú ý:

 Kho ng cách gi a hai g n l i (biên đ c c đ i) liên ti p ho c hai g n lõm (biên đ c c ti u) liênả ữ ợ ồ ộ ự ạ ế ặ ợ ộ ự ể

ti p trên đo n Sế ạ 1 S2 b ng ằ λ/2; m t c c đ i và m t c c ti u liên ti p là ộ ự ạ ộ ự ể ế λ/4

 Hi n t ệ ượ ng giao thoa là hi n t ệ ượ ng đ c tr ng c a sóng ặ ư ủ

4 Đi u ki n giao thoa:ề ệ Hai sóng g p nhau ph i là 2 sóng k t h p đặ ả ế ợ ược phát ra t 2 ngu n k t h p,ừ ồ ế ợ

t c là 2 ngu n : ứ ồ

- dao đ ng cùng phộ ương, cùng chu kỳ (hay cùng t n s ) ầ ố

- có hi u s pha không đ i theo th i gianệ ố ổ ờ

II SÓNG D NGỪ :

1 S ph n x c a sóng: ự ả ạ ủ

- N u ế v t c n c đ nh ậ ả ố ị thì t i đi m ph n x , sóng ph n x luônạ ể ả ạ ả ạ

luôn ngược pha v i sóng t i và tri t tiêu l n nhau ớ ớ ệ ẫ A B

- N u ế v t c n t do ậ ả ự thì t i đi m ph n x , sóng ph n x luôn luôn ạ ể ả ạ ả ạ cùng pha v i sóng t i vàớ ớ tăng

cường l n nhau ẫ

2 Sóng d ng: ừ Sóng t i và sóng ph n x ớ ả ạ n u truy n theo cùng m t ế ề ộ

ph ươ , thì có th ng ể giao thoa v i nhau, ớ và t o thành m t h sóngạ ộ ệ

d ng ừ

- Trong sóng d ng, m t s đi m luôn đ ng yên g i là ừ ộ ố ể ứ ọ nút, m t sộ ố

đi m luôn dao đ ng v i biên đ c c đ i g i là ể ộ ớ ộ ự ạ ọ b ng ụ Kho ng cáchả

gi a 2 nút liên ti p ho c 2 b ng liên ti p b ng n a bữ ế ặ ụ ế ằ ử ước sóng

- Sóng d ng là s giao thoa c a sóng t i và sóng ph n x , có th cóừ ự ủ ớ ả ạ ể

trên m t dây, trên m t ch t l ng, trong không khí (trên m t ch t l ng nh sóng bi n đ p vào váchộ ặ ấ ỏ ặ ấ ỏ ư ể ậ

đá th ng đ ng) ẳ ứ

- V trí nút: Kho ng cách gi a hai nút liên ti p b ng ị ả ữ ế ằ λ/2

- V trí b ng: Kho ng cách gi a hai b ng liên ti p b ng ị ụ ả ữ ụ ế ằ λ/2

- Kho ng cách gi a m t nút và 1 b ng liên ti p là ả ữ ộ ụ ế λ/4

3 Đi u ki n đ có sóng d ng trên s i dây: ề ệ ể ừ ợ

a) Đi u ki n đ có sóng d ng trên s i dây có hai ề ệ ể ừ ợ đ u c đ nh: ầ ố ị

b) Đi u ki n đ có sóng d ng trên s i dây có m t ề ệ ể ừ ợ ộ đ u ầ

- Các đi m dao đ ng n m trên cùng m t bó sóng thì luôn dao đ ng cùng pha hay các đi m đ i x ng ể ộ ằ ộ ộ ể ố ứ qua b ng sóng thì luôn dao đ ng cùng pha ụ ộ

- Các đi m dao đ ng thu c hai bó liên ti p nhau thì dao đ ng ng ể ộ ộ ế ộ ượ c pha hay các đi m đ i x ng qua ể ố ứ nút sóng thì luôn dao đ ng ng ộ ượ c pha

CH Đ 3: SÓNG ÂM Ủ Ề

A LÝ THUY T : Ế

1 Âm, ngu n âm ồ

a) Sóng âm: là sóng c truy n trong các môi trơ ề ường khí, l ng, r n (Âm ỏ ắ không truy n đề ược trongchân không)- Trong ch t ấ khí và ch t l ng, sóng âm là sóng d c ấ ỏ ọ ; trong ch t r n, sóng âm g m cấ ắ ồ ả sóng ngang và sóng d c ọ

b) Âm nghe đ ượ có t n s t c ầ ố ừ 16Hz đ n 20000Hz mà tai con ng ế ườ ả i c m nh n đ ậ ượ Âm này g i là c ọ

âm thanh

▪ Siêu âm: là sóng âm có t n s > 20 000Hz ầ ố

▪ H âm:ạ là sóng âm có t n s < 16Hz ầ ố

c) T c đ truy n âm: ố ộ ề

- Trong m i môi trỗ ường nh t đ nh, t c đ truy n âm ấ ị ố ộ ề không đ i ổ

- T c đ truy n âm ố ộ ề ph thu c ụ ộ vào tính đàn h i, m t đồ ậ ộ c a môi trủ ường và nhi t đ c a môiệ ộ ủ

trường và kh i lố ượng riêng c a môi trủ ường đó Khi nhi t đ tăng thì t c đ truy n âm cũng tăng.ệ ộ ố ộ ề

T c đ truy n âm gi m trong các môi trố ộ ề ả ường theo th t : r n, l ng, khí hay vứ ự ắ ỏ r n ắ > vl ng ỏ > vkhí

- Bông, nhung, x p… đ đàn h i kém nên ngố ộ ồ ười ta dùng làm v t li u cách âm ậ ệ

2 Các đ c tr ng v t lý c a âm ặ ư ậ ủ .(t n s f, c ầ ố ườ ng đ âm I (ho c m c c ộ ặ ứ ườ ng đ âm L), năng l ộ ượ ng và

đ th dao đ ng c a âm.) ồ ị ộ ủ

a) T n s c a âm ầ ố ủ Là đ c tr ng v t lý quan tr ng Khi âm truy n t môi trặ ư ậ ọ ề ừ ường này sang môi

trường khác thì t n s không đ i ầ ố ổ , t c đô truy n âm thay đ i, bố ề ổ ước sóng c a sóng âm thay đ i ủ ổ

b) C ườ ng đ âm ộ : C ườ ng đ âm I t i m t đi m là đ i l ộ ạ ộ ể ạ ượ ng đo b ng năng l ằ ượ ng mà sóng âm t i qua ả

m t đ n v di n tích đ t t i đi m đó, vuông góc v i ph ộ ơ ị ệ ặ ạ ể ớ ươ ng truy n sóng trong m t đ n v th i gian; ề ộ ơ ị ờ

đ n v W/m ơ ị 2

Khi đó: I = v i R là kho ng cách t ngu n O đ n đi m đang xét ớ ả ừ ồ ế ể

M c c ứ ườ ng đ âm ộ : Đ i lạ ượng L(dB)=10log ho c L(B) = logặ v i Iớ 0 là cường đ âm chu nộ ẩ(thường l y chu n cấ ẩ ường đ âm Iộ 0 = 10-12W/m2 v i âm có t n s 1000Hz) g i là m c cớ ầ ố ọ ứ ường đ âmộ

c a âm có củ ường đ I ộ

 Đ n v c a m c cơ ị ủ ứ ường đ âm là ben (B) Trong th c t ngộ ự ế ười ta thường dùng ướ ố ủc s c a ben

là đêxiben (dB): 1B = 10dB.

 CHÚ Ý : log(10x)= x; a =logx ⇒x=10a; log( ) = lga-lgb

 N u xét 2 đi m A và B l n lế ể ầ ượt cách ngu n âm O l n lồ ầ ượt nh ng đo n ữ ạ RA ; R B Coi nh công su tư ấngu n không đ i trong quá trình truy n sóng Ta luôn có: ồ ổ ề

và

c) Đ th dao đ ng âm ồ ị ộ : là đ th c a t t c các h a âm trong m t nh c âm g i là đ th dao đ ngồ ị ủ ấ ả ọ ộ ạ ọ ồ ị ộ

âm

CHÚ Ý:

- Nh c âm là nh ng âm có t n s xác đ nh và đ th dao đ ng là đ ạ ữ ầ ố ị ồ ị ộ ườ ng cong g n gi ng hình sin ầ ố

- T p âm là nh ng âm có t n s không xác đ nh và đ th dao đ ng là nh ng đ ạ ữ ầ ố ị ồ ị ộ ữ ườ ng cong ph c ứ

t p ạ

3 Các đ c tr ng sinh lí c a âm ặ ư ủ (có 3 đ c tr ng sinh lí là ặ ư đ cao, đ to và âm s c ộ ộ ắ )

a) Đ cao c a âm ph thu c hay g n li n v i ộ ủ ụ ộ ắ ề ớ t n s ầ ố c a âm ủ

⇒

- Đ cao c a âm tăng theo t n s âm Âm có ộ ủ ầ ố t n s l n ầ ố ớ : âm nghe cao(thanh, b ng ổ ), âm có t n ầ

s nh ố ỏ: âm nghe th p ấ (tr m ầ )

- Hai âm có cùng t n s thì có cùng đ cao và ngầ ố ộ ượ ạc l i

- Đ i v i dây đàn ố ớ :

+ Đ âm phát ra nghe cao(thanh): ph i tăng t n s ể ả ầ ố làm căng dây đàn

+ Đ âm phát ra nghe th p(tr m): ph i gi m t n s ể ấ ầ ả ả ầ ố làm trùng dây đàn

- Thường: n phát ra âm cao, nam phát ra âm tr m(ch n n làm phát thanh viên) ữ ầ ọ ữ

- Trong âm nh c: các n t nh c x p theo th t tàn s f tăng d n (âm cao d n): đ , rê, mi, pha,ạ ố ạ ế ứ ự ố ầ ầ ồson, la, si

b) Đ toộ c a âm là đ c tr ng g n li n v i ủ ặ ư ắ ề ớ m c c ứ ườ ng đ âm ộ

- Đ to tăng theo m c cộ ứ ường đ âm ộ M c cứ ường đ âm càng l n, cho ta c m giác nghe th y âmộ ớ ả ấcàng to Tuy nhiên đ to c a âm không t l thu n v i ộ ủ ỉ ệ ậ ớ m c ứ cường đ âm ộ

- C m giác nghe âm “to” hay “nh ” không nh ng ph thu c vào cả ỏ ữ ụ ộ ường đ âm mà còn ph thu c vàoộ ụ ộ

t n s c a âm(m c cầ ố ủ ứ ường đ âm) V i cùng m t cộ ớ ộ ường đ âm, tai nghe độ ược âm có t n s cao “to”ầ ố

h n âm có t n s th p ơ ầ ố ấ

c) Âm s c ắ hay còn h i là s c thái c a âm thanh nó g n li n v i ọ ắ ủ ắ ề ớ đ th dao đ ng âm (t n s và biên ồ ị ộ ầ ố

đ dao đ ng), ộ ộ nó giúp ta phân bi t đệ ược các âm phát ra t các ngu n âm, nh c c khác nhau Âm s cừ ồ ạ ụ ắ

ph thu c vào ụ ộ t n s và biên đ ầ ố ộ c a các h a âm ủ ọ

VD: D a vào âm s c đ ta phân bi t đự ắ ể ệ ược cùng m t đo n nh c do hai ca sĩ S n Tùng và Issacộ ạ ạ ơ

CH ƯƠ NG III DÒNG ĐI N XOAY CHI U Ệ Ề

CH Đ 1: Đ I C Ủ Ề Ạ ƯƠ NG V DÒNG ĐI N XOAY CHI U + CÁC LO I ĐO N M CH XOAY CHI U Ề Ệ Ề Ạ Ạ Ạ Ề

A LÝ THUY T Ế

I Đ I CẠ ƯƠ NG V DÒNG ĐI N XOAY CHI U: Ề Ệ Ề

 Cho khung dây d n ph ng có N vòng ,di n tích S quay đ u v i v n t c ẫ ẳ ệ ề ớ ậ ố ω, xung quanh tr c ụ

vuông góc v i v i các đ ớ ớ ườ ng s c t c a m t t tr ứ ừ ủ ộ ừ ườ ng đ u có c m ng t B ề ả ứ ừ

1 T thông g i qua khung dây: ừ ở

= NBScos( tω +α) = (Wb)

T thông c c đ i g i qua khung dây ừ ự ạ ở v i =(ớ α )

2 Su t đi n đ ng xoay chi u: ấ ệ ộ ề

 su t đi n đ ng c m ng xu t hi n trong khung dây: ấ ệ ộ ả ứ ấ ệ

Đ t E ặ 0 = ωNBS = ω. là su t đi n đ ng c c đ i &ấ ệ ộ ự ạ

CHÚ Ý:

+ Su t đi n đ ng ch m pha h n t thông góc ấ ệ ộ ậ ơ ừ π/2

+ M i liên h gi a su t đi n đ ng và t thông: ố ệ ữ ấ ệ ộ ừ

+ chu kì và t n s liên h b i: ầ ố ệ ở ω = = 2πf = 2πn0 v i ớ n0 = f là s vòng quay trong 1 s ố

+ Su t đi n đ ng do các máy phát đi n xoay chi u t o ra cũng có bi u th c tấ ệ ộ ệ ề ạ ể ứ ương t nh trên ự ư

3 Đi n áp xoay chi u: ệ ề

▪ Khi trong khung dây có su t đi n đ ng thì 2 đ u khung dây có đi n áp xoay chi u có d ng: ấ ệ ộ ầ ệ ề ạ

I = I 0 cos(ωt+φ i ) (A) Trong đó: I 0 (A): c ườ ng đ dòng đi n c c đ i ộ ệ ự ạ

i(A): c ườ ng đ dòng đi n t c th i ộ ệ ứ ờ

φ i (rad): pha ban đ u c a cđdđ ầ ủ

4 Giá tr hi u d ng: ị ệ ụ Cường đ hi u d ng c a dòng đi n xoay chi u là đ i lộ ệ ụ ủ ệ ề ạ ượng có giá tr c aị ủ

cường đ dòng đi n không đ i sao cho khi đi qua cùng m t đi n tr R, thì công su t tiêu th trong Rộ ệ ổ ộ ệ ở ấ ụ

b i dòng đi n không đ i y b ng công su t trung bình tiêu th trong R b i dòng đi n xoay chi uở ệ ổ ấ ằ ấ ụ ở ệ ềnói trên

5 Nhi t l ệ ượ ng to ra ả trên đi n tr Rệ ở trong th i gian t n u có dòng đi nờ ế ệxoay chi u i(t) = Iề 0cos( t + ω φi) ch yạ qua là Q

 Công su t to nhi t trên R khi cóấ ả ệ dòng đi n xoay chi u ch y qua ; ệ ề ạ

II CÁC L AI ĐO N M CH XOAY CHI U Ọ Ạ Ạ Ề :

1 Đo n m ch ch có đi n tr thu n R ạ ạ ỉ ệ ở ầ :

a) Quan h gi a u và i: ệ ữ Gi s đ t vào hai đ u đo n m ch m tả ử ặ ầ ạ ạ ộ

đi n áp xoay chi u có bi u th c: ệ ề ể ứ u = uR = U0Rcos(ωt+φ) (V) thì trong

m ch xu t hi n dòng đi n có cạ ấ ệ ệ ường đ là i Xét trong kho ng th iộ ả ờ

gian r t ng n ấ ắ Δt k t th i đi m ể ừ ờ ể t

 Dòng đi n xoay chi u qua m ch: ệ ề ạ i = cos(ωt+φ) (A)

V y: ậ đi n áp và dòng đi n x/chi u ệ ệ ề cùng pha v i nhau, khi m ch ch ch a R hay u ớ ạ ỉ ứ R cùng pha v i i ớ

P=I2R=

b) Tr kháng: ở Đ i l ạ ượ ng đ c tr ng cho tính c n tr dòng đi n trong m ch ặ ư ả ở ệ ạ là R

c) Đ nh lu t Ôm cho đo n m ch: ị ậ ạ ạ

 Đi n tích trên t : ệ ụ q = CuC = CU0 cos(ωt+φ) (C)

Dòng đi n xoay chi u qua m ch: ệ ề ạ i= =q’(t) = ωCU0 cos(ωt+φ+π/2) (A)

 V y: ậ Đi n áp gi a hai đ u đo n m ch ch có t đi n tr pha h n dòng đi n x/chi u góc /2 (hay ệ ữ ầ ạ ạ ỉ ụ ệ ễ ơ ệ ề π dòng đi n x/chi u s m pha h n đi n áp góc /2)khi m ch ch ch a t đi n ệ ề ớ ơ ệ π ạ ỉ ứ ụ ệ uC ch m pha h n i gócậ ơπ/2

b) Tr kháng & ở Đ nh lu t Ôm cho đo n m ch ch có t đi n: ị ậ ạ ạ ỉ ụ ệ

Đ t: ặ I0 = ωC.U0 = Ta th y đ i lấ ạ ượng đóng vai trò c n tr dòng qua t đi n Đ t ả ở ụ ệ ặ =ZC

+ Khi f tăng (ho c T gi m) → Zặ ả C gi m → I tăng → dòng đi n xoay chi u qua m ch d dàng ả ệ ề ạ ễ

+ Khi f gi m (ho c T tăng) → Zả ặ C tăng → I gi m → dòng đi n xoay chi u qua m ch khó h n ả ệ ề ạ ơ

Cu n dây thu n c m là cu n dây ch có đ t c m L và có đi n tr thu n r không đáng k (r ộ ầ ả ộ ỉ ộ ự ả ệ ở ầ ể0)

a) Quan h gi a u và i: ệ ữ Đi n áp hai đ u đo n m ch ch có cu n c m thu n s m pha h n dòng đi n ệ ầ ạ ạ ỉ ộ ả ầ ớ ơ ệ x/chi u góc ề π/2 (hay dòng đi n x/chi u tr pha h n đi n áp góc ệ ề ễ ơ ệ π/2) khi m ch ch ch a cu n c m ạ ỉ ứ ộ ả thu n u ầ L (l ) s m pha h n i góc ẹ ớ ơ π/2

b) Tr kháng & ở Đ nh lu t Ôm cho đo n m ch ch có t đi n: ị ậ ạ ạ ỉ ụ ệ

 C m kháng ả : Đ i l ạ ượ ng đ c tr ng cho tính c n tr dòng đi n x/chi u trong m ch c a cu n c m Z ặ ư ả ở ệ ề ạ ủ ộ ả L

Chú ý: N u ế cu n dây không thu n c m thì ộ ầ ả udây = u r + u L u L

T NG QUÁT Ổ : N u dòng xoay chi u có d ng: i = I ế ề ạ 0 cos(ωt+φ i ) (A)thì đi n áp xoay chi u hai đ u m i ệ ề ầ ỗ

ph n t đi n có d ng: ầ ử ệ ạ

 u R đ ng pha v i i: ồ ớ u R =U 0Rcos(ωt+φi ) (V) v i ớ U0R = I0 R.

 u L l (nhanh) ẹ pha h n i góc ơ π/2: uL =U0Lcos(ωt+φ i+π/2) (V) v i ớ U0L = I 0 Z L = I0 ωL

 N u Uế L < UC (hay ZL < ZC): < 0 φ u ch m pha h n i ậ ơ ZL <Z C m ch có tính dung kháng ạ

 N u Uế L = UC (hay ZL = ZC): = 0 φ u cùng pha v i i ớ ZL = ZC m ch có thu n tr ạ ầ ở

3 Hi n t ệ ượ ng c ng h ộ ưở ng: Hi n tệ ượng c ườ ng đ dòng đi n ộ ệ

trong m ch đ t ạ ạ c c đ i ự ạ (I max ) khi ZL =ZC hay t n s c a m ch đ tầ ố ủ ạ ạ

giá tr fị 0 =

 H qu c a hi n tệ ả ủ ệ ượng c ng hộ ưởng:

 Imax = v i Zớ min = R Z L = ZC hay U L =UC

 φ = 0 ⇒ φu = φi ⇒

 uR đ ng pha so v i u hai đ u đo n m ch Hay Uồ ớ ầ ạ ạ Rmax = U

 uL và uC đ ng th i l ch pha ồ ờ ệ π/2 so với u ở hai đầu đoạn mạch

• CHÚ Ý : N u cu n không thu n c m (có đi n tr thu n ế ộ ầ ả ệ ở ầ r )

 tanφ=

4 H s công suât và công su t c a dòng đi n xoay chi u: ệ ố ấ ủ ệ ề

a) Công su t c a m ch đi n xoay chi u:ấ ủ ạ ệ ề

 Công su t th c th i: pấ ứ ờ t = u.i (W)

 Công su t trung bình: ấ = P = UIcosφ

 Đi n năng tiêu th : W = P.t (J) ệ ụ

b) H s công su t cos :ệ ố ấ φ (vì - /2 ≤ ≤ + /2 nên ta luôn có π φ π 0 ≤ cos ≤ 1) φ

⇒ công su t hao phí trên dây t i đi n (có đi n tr r ) : ấ ả ệ ệ ở

⇒ n u cos nh thì hao phí l n ế φ ỏ ớ ⇒ quy đ nh các c s s d ng đi n ph i có cos ≥ 0,85.ị ơ ở ử ụ ệ ả φ

CHÚ Ý:

 Nhi t lệ ượng t a ra(Đi n năng tiêu th ) trong th i gian ỏ ệ ụ ờ t(s): Q = I 2 R t (J)

 N u cu n không thu n c m (có đi n tr thuân ế ộ ầ ả ệ ở R L )thì:

v i Z = ớ

 Đi n năng tiêu th c a m ch: ệ ụ ủ ạ W = P t =U I.cos φ t = I R2t

N u cu n dây không thu n c m ế ộ ầ ả (RL 0) thì

 N u đo n m ch thi u ph n t nào thì cho tr kháng c a ph n t đó b ng 0 ế ạ ạ ế ầ ử ở ủ ầ ử ằ

Đo n m chạ ạ

T ng tr Z = ổ ởtgφ

-+ φ = π/2

- φ = -π/2

 N u cho: ế i = I0.cos( t+ω φi) (A)

- Đi n áp t c th i hai đ u đi n tr thu n R: ệ ứ ờ ở ầ ệ ở ầ ⇒ u R = U 0R.cos( t+ω φi) (V ) v i ớ U 0R = I0.R

- Đi n áp t c th i hai đ u cu n thu n c m: ệ ứ ờ ở ầ ộ ầ ả ⇒ u L = U 0L.cos( t+ω φi +φL) (V ) v i ớ U 0L = I0 ZL

- Đi n áp t c th i hai đ u t đi n: ệ ứ ờ ở ầ ụ ệ ⇒ uC = U0C.cos( t +ω φi + φL) (V ) v i ớ U 0C = I 0 ZC

 Cũng có th tính các đ l ch pha và các biên đ hay giá tr hi u d ng b ng gi n đ Fre-nen ể ộ ệ ộ ị ệ ụ ằ ả ồ

 I = ; M,N là hai đi m b t kỳ ể ấ

II HI N T Ệ ƯỢ NG C NG H Ộ ƯỞ NG ĐI N Ệ :

1 Đi u ki n đ có c ng h ề ệ ể ộ ưở : Z ng L = ZC ωL = hay ω=

2 H qu ệ ả:

▪ Imax = v i Zớ min= R ZL = ZC hay UL =UC

▪ φ = 0 ⇒ φu = φ i ⇒

▪ uR đ ng pha so v i u hai đ u đo n m ch Hay Uồ ớ ầ ạ ạ Rmax = U

▪ uL và uC đ ng th i l ch pha ồ ờ ệ π/2 so v i u hai đ u đo n m chớ ở ầ ạ ạ