Tóm tắt lý thuyết vật lý 12 chương 4 hay nhất

Export HTML To Doc Tóm tắt lý thuyết Vật lý 12 Chương 4 hay nhất Tổng hợp Tóm tắt lý thuyết Vật lý 12 chương 4 hay nhất, đầy đủ nhất giúp bạn củng cố kiến thức và ôn tập tốt hơn Mục lục nội dung • Lý[.]

Tóm tắt lý thuyết Vật lý 12 Chương 4 hay

nhất Tổng hợp Tóm tắt lý thuyết Vật lý 12 chương 4 hay nhất, đầy đủ nhất giúp bạn củng cố kiến

• Lý thuyết Nguyên tắc truyền thông tin liên lạc bằng sóng vô tuyến

• Dao động điện từ là gì ? Lý thuyết Dao động điện từ đầy đủ, chi tiết nhất

• Lý thuyết Điện từ trường ngắn gọn, chi tiết

• Sóng điện từ là gì ? Đặc điểm của Sóng điện từ hay, chi tiết

• Nguyên tắc Truyền thông bằng sóng điện từ

Lý thuyết Mạch dao động

I) Mạch dao động:

- Khái niệm: là mạch có một cuộn cảm có độ tự cảm L(H) mắc với một tụ điện có điện dung C(F) thành một mạch điện kín Nếu điện trở r của mạch rất nhỏ thì gọi là mạch dao động lí tưởng

- Nguyên lý hoạt động: muốn cho mạch hoạt động ta tích điện q cho tụ C, sau đó khi nối tụ với cuộn cảm L, tụ sẽ phóng điện làm dòng điện i trong cuộn cảm tăng lên, khi đó trong cuộn cảm xảy ra hiện tượng tự cảm, xuất hiện một dòng cảm ứng icư ngược chiều với i làm dòng điện giảm dần đi, khi tụ phóng hết điện, dòng icư lại tích điện cho tụ theo chiều ngược lại, rồi tụ lại phóng điện theo chiều ngược chiều ban đầu hiện tượng cú thế lặp đi lặp lạ nên được gọi là mạch dao động

II) Dao động điện từ tự do trong mạch dao động

- Phương trình dao động:

Xét mạch dao động LC: ta có

uAB = e - ir = q/C

q0, φ: được xác định từ điều kiện ban đầu của bài toán

- Hiệu điện thế giữa 2 bản tụ là:

- Cường độ dòng điện trong mạch:

- Nhận xét: điện tích q của một bản tụ điện (hay cường độ điện trường E→) và cường độ dòng điện i (hay cảm ứng từ B→) trong mạch dao động biên thiên điều hòa theo thời gian với chu kỳ

T = 2π√LC chỉ phụ thuộc vào các đặc trưng của hệ nên được gọi là dao động điện từ tự do

- Mối quan hệ giữa q,i,u

i sớm pha hơn q một góc π/2:

i sớm pha hơn u một góc π/2:

u đồng pha với q:

III) Năng lượng điện từ:

Năng lượng điện trường ( dự trữ trong tụ điện)

Năng lượng từ trường ( dự trữ trong cuộn cảm)

Năng lượng điện từ:

Lý thuyết Điện từ trường

I) Mối quan hệ giữa điện trường và từ trường

- Nếu tại một nơi có một từ trường biên thiên theo thời gian thì tại nơi đó xuất hiện một điện trường xoáy (là điện trường có đường sức điện là đường cong kín)

- Nếu tại một nơi có điện trường biến thiên theo thời gian thì tại nơi đó xuất hiện một tư trường đường sức của từ trường bao giờ cũng khép kín

II) Điện từ trường:

- Từ nhận xét trên ta thấy điện trường biến thiên và từ trường biến thiên có mối liên hệ mật thiết với nhau Chúng cùng tồn tại, cùng biến đổi trong một trường thống nhất là điện từ trường

So sánh giữa điện trường, từ trường, điện từ trường

Khái

niệm

Tồn tại xung quanh điện tích

và tác dụng lực điện lên điện

tích đặt trong nó

Tồn tại xung quanh nam châm hoặc dòng điện và tác dụng lực từ

Tồn tại khi điện trường và từ trường biến thiên theo thời gian

Đường

sức

có thể thay đổi theo không

gian nhưng không thay

đổi theo thời gian

Là các đường không kín

có thể thay đổi theo không gian nhưng không thay đổi theo thời gian

Là các đường cong kín

Cả đường sức từ và đường sức đều có thể thay đổi theo không gian, thay đổi theo thời gian

Là các đường cong kín

III) Thuyết điện từ Măc-xoen:

- Là một hệ thống bốn phương tình diễn tả mối quan hệ giữa:

+) Điện tích, điện trường, dòng điện và từ trường

+) Sự biến thiên cử từ trường theo thời gian và điện trường xoáy

+) Sự biến thiên của điện trường theo thời gian và từ trường

Lý thuyết Sóng điện từ

I) Sóng điện từ

- Khái niệm: là sự lan truyền điện từ trường trong không gian

- Đặc điểm của sóng điện từ:

+) Tốc độ truyền sóng: Sóng điện từ lan truyền được trong môi trường rắn, lỏng, khí và cả

chân không Vận tốc truyền sóng trong chân không là: c = 3.108 Trong các môi trường khác thì nhỏ hơn

vck > vk > vl > vr

+) Bước sóng: Trong chân không sóng điện từ có chu kỳ T có bước sóng là: λ = cT

+) Phương truyền sóng: sóng điện từ là sóng ngang Vectơ E→; B→ luôn vuông góc với phương truyền sóng Ba vec tơ E→; B→; v→ tại một điểm tạo với nhau thành một tam diện thuận

+) Pha dao động: của điện trường và từ trường tại một điểm luôn luôn đồng pha với nhau

- Tính chất của sóng điện từ:

+) Sóng điện từ mang năng lượng

+) Sóng điện từ bị phản xạ và khúc xạ khi gặp mặt phân cạch giữa hai môi trường như ánh sáng

+) Tuân theo các quy luật giao thoa, nhiễu xạ, của sóng

II) Sự truyền sóng vô tuyến trong khí quyển

- Khái niệm: sóng vô tuyến là sóng điện từ có bước sóng từ vài mét đến vài kilomet được dùng trong thông tin liên lạc

Bị không khí hấp thụ mạnh

Có năng lượng lớn, phản

xạ rất tốt trên tầng điện li và mặt đất → truyền thông tin

đi rất xa

Có một vùng tương đối hẹp hầu như không bị không khí hấp thụ

Có năng lượng rất lớn

Bị không khí hấp thụ mạnh

Có thể xuyên qua tầng điện

li

Lý thuyết Nguyên tắc truyền thông tin liên lạc bằng sóng vô tuyến

I) Nguyên tắc chung của việc truyền thông tin liên lạc bằng sóng vô tuyến

- Ưu điểm của sóng vô tuyến: sóng vô tuyến có thể truyền đi xa, có thể lan truyền khắp nơi trong khí quyển, chỉ cần hệ thông trạm phát thu mà không cần cáp truyền

- Để truyền được thông tin như âm thanh, hình ảnh, ta đều sử dựng quy trình sau:

+) Biến các thông tin muốn truyền đi thành các dao dộng điện, những dao động điện này có tần số thấp nên được gọi là tín hiệu âm tần hay thị tần (không thể truyền đi xa vì năng lượng nhỏ) +) Dùng sóng điện từ có tần số cao (cao tần), được gọi là sóng mang, truyền thông tin đi

xa

+) Để sóng mang truyền tải được thông tin của âm tần, ta trộn sóng âm tần với sóng mang, gọi

là biến điệu sóng điện từ (có thể biến điệu biên độ, biến điệu tần số hoặc biến điệu pha) Trong cách biến điệu biên độ: âm tần có tần số là f, sóng mang có tần số là f0 thì sóng biến điệu sẽ có tần số là f0 (để truyền được đi xa) nhưng biên độ biến thiên theo tần số f(thông tin cần truyền đi)

+) Dùng anten để phát và thu sóng

+) Ở nơi thu phải tách sóng lấy sóng âm tần rồi đưa sóng âm tần về thông tin cần truyền đi

II) Sơ đồ khối của hệ thống phát thanh và thu thanh đơn giản

- Hệ thống phát thanh:

+) Ống nói (micro): thiết bị biến âm thanh thành dao động điện âm tần

+) Máy phát dao động cao tần: tạo ra dao động cao tần ( sóng mang)

+) Biến điệu: trộn sóng âm tần với sóng mang

+) Khuếch đại cao tần: tăng công suất ( cường độ) của cao tần

+) Anten phát: phát sóng ra không gian

- Hệ thống thu thanh:

+) Anten thu: thu sóng để lấy tín hiệu

+) Chọn sóng: là 1 mạch dao động LC, dựa vào hiện tượng cộng hưởng để chọn sóng có tần số mong muốn (vì trong không gian có rất nhiều sóng và anten thu tất cả các sóng đó nên cần phải chọn sóng (chỉnh tần số đến tần số của đài mình muốn nghe)

+) Tách sóng: tách lấy sóng âm tần

+) Khuếch đại âm tần: tăng công suất (cường độ) của âm tần

+) Loa: biến dao động âm tần thành âm thanh

Dao động điện từ là gì ? Lý thuyết Dao động điện từ đầy đủ, chi tiết nhất

I Dao động điện từ trong mạch LC

I Dao động điện từ trong mạch LC

1 Mạch dao động

* Một cuộn cảm có độ tự cảm L mắc nối tiếp với tụ điện có điện dung C thành một mạch điện kín gọi là mạch dao động

* Nếu điện trở của mạch rất nhỏ, coi như bằng không thì mạch là mạch dao động lí tưởng

* Muốn cho mạch dao động hoạt động thì ta tích điện cho tụ điện rồi cho nó phóng điện trong mạch Tụ điện sẽ phóng điện qua lại nhiều lần, tạo ra một dòng điện xoay chiều trong mạch

* Người ta sử dụng điện áp xoay chiều được tạo ra giữa hai bản tụ điện bằng cách nối hai bản này với mạch ngoài

2 Vai trò của cuộn cảm và tụ điện trong hoạt động mạch

* Tụ điện có nhiệm vụ tích điện cho mạch, sau đó nó phóng điện qua lại trong mạch nhiều lần tạo ra một dòng điện xoay chiều trong mạch

3 Dao động điện từ tự do trong mạch dao động

a) Định luật biến thiên điện tích, hiệu điện thế và cường độ dòng điện trong một mạch dao động

lí tưởng

* Quy ước:

+ q là điện tích của bản cực bên trên (bản nối với A)

+ i > 0 nếu dòng điện chạy qua cuộn cảm cùng chiều với chiều dương được chọn trong mạch

* Khảo sát:

Xét khoảng thời gian Δt vô cùng nhỏ thì dòng điện trong mạch thỏa mãn

Trong cuộn dây có từ thông biến thiên làm phát sinh suất điện động tự cảm:

Cuộn cảm đóng vai trò như một máy thu, theo định luật Ôm đối với đoạn mạch chứa máy thu ta được:

, (2)

Từ (1) và (2)

* Điện tích trên một bản tụ biến thiên theo biểu thức q = q0.cos(ωt + φq)

Với

(rad/s): tần số góc, q0 (C): điện tích cực đại của tụ

Khi t = 0 nếu q đang tăng (tụ điện đang tích điện) thì φq < 0; nếu q đang giảm (tụ điện đang phóng điện) thì φq > 0

* Cường độ dòng điện chạy trong mạch dao động biến thiên điều hòa theo biểu thức:

với I0 = q0.ω

Khi t = 0 nếu i đang tăng thì φi < 0; nếu i đang giảm thì φi > 0 Với:

* Điện áp trên tụ điện:

Với: U0 (V) là hiệu điện thế cực đại giữa hai bản tụ

Ta thấy φu = φq Khi t = 0 nếu u đang tăng thì φu < 0; nếu u đang giảm thì φu > 0

Kết luận: “Điện tích q của một bản tụ điện và cường độ dòng điện i trong mạch dao động biến thiên điều hoà theo thời gian; i sớm pha π/2 so với q.”

Vì q đồng pha với u và q, u vuông pha với i nên ta luôn có hệ thức:

b) Dao động điện từ tự do

* Dao động điện từ tự do: Sự biến thiên điều hoà theo thời gian của điện tích q của một bản tụ điện và cường độ dòng điện i (hoặc cường độ điện trường vecto E

và cảm ứng từ vecto B) trong mạch dao động được gọi là dao động điện từ tự do

c) Chu kì dao động riêng của mạch dao động LC

Chu kì:

Tần số:

Chú ý: Các công thức mở rộng:

+

+ Khi tụ phóng điện thì q và u giảm và ngược lại

+ Quy ước: q > 0 ứng với bản tụ ta xét tích điện dương thì i > 0 ứng với dòng điện chạy đến bản

tụ mà ta xét

+ Công thức độc lập với thời gian:

II Năng lượng điện từ trong mạch dao động LC:

* Năng lượng điện trường tập trung trong tụ điện:

* Năng lượng từ trường tập trung trong cuộn cảm:

Vậy: Năng lượng điện trường và năng lượng từ trường biến thiên tuần hoàn với tần số góc ω’ = 2ω và chu kì T'=T/2

* Năng lượng điện từ trong mạch:

Như vậy trong mạch dao động LC lý tưởng thì năng lượng của mạch được bảo toàn

III Các phương pháp cung cấp năng lượng ban đầu cho mạch

* Cách 1: Cấp năng lượng điện trường ban đầu

+ Ban đầu khóa k ở chốt (1), tụ điện được tích điện (nếu thời gian đủ dài) đến hiệu điện thế bằng suất điện động E của nguồn Năng lượng điện mà tụ tích được là:

+ Chuyển khóa k sang chốt (2), tụ phóng điện qua cuộn dây Năng lượng điện chuyển dần thành năng lượng từ trên cuộn dây Như vậy hiệu điện thế cực đại trong quá trình dao động chính là hiệu điện thế ban đầu của tụ U0 = E, năng lượng điện ban đầu mà tụ tích được từ nguồn chính là năng lượng toàn phần (năng lượng điện từ) của mạch dao động

* Cách 2: Cấp năng lượng từ trường ban đầu

+ Ban đầu khóa k đóng, dòng điện qua cuộn dây không đổi và có cường độ (định luật Ôm cho toàn mạch):

Năng lượng từ trường trên cuộn dây không đổi và bằng:

+ Cuộn dây không có điện trở thuần nên hiệu điện thế hai đầu cuộn dây (cũng chính là hiệu điện thế giữa hai bản tụ điện) bằng không Tụ chưa tích điện Khi ngắt khóa k, năng lượng từ của cuộn dây chuyển hóa dần thành năng lượng điện trên tụ điện mạch dao động

Như vậy, với cách kích thích dao động như thế này, năng lượng toàn phần (năng lượng điện từ) đúng bằng năng lượng từ ban đầu của cuộn dây, cường độ dòng điện cực đại trong mạch dao động đúng bằng cường độ dòng điện ban đầu qua cuộn dây

IV Dao động điện từ tắt dần

* Nguyên nhân: Do mạch có R ≠ 0, do sự bức xạ sóng điện từ ra không gian

* Mạch dao động có điện trở thuần R ≠ 0 thì dao động sẽ tắt dần R càng lớn thì sự tắt dần càng nhanh, R rất lớn thì không có dao động

Để duy trì dao động cần cung cấp cho mạch một năng lượng có công suất:

Nhiệt lượng tỏa ra: Q = W trước - W sau

V Dao động điện từ duy trì Hệ tự dao động

* Nguyên tắc duy trì: Phải bù cho mạch dao động một năng lượng đúng bằng năng lượng đã tiêu hao sau mỗi chu kì

* Để làm việc này ta dùng một tranzito để điều khiển việc bù năng lượng từ pin cho mạch dao động LC ăn nhịp với từng chu kì dao động của mạch

* Dao động trong khung LC được duy trì ổn định với tần số riêng ωO của mạch Người ta gọi đây

là một hệ tự dao động

VI Dao động điện từ cưỡng bức

Nếu tạo ra trong mạch dao động RLC một suất điện động xoay chiều có tần số góc ω (khác với tần số góc ω0 của mạch) thì trong mạch xuất hiện một dòng điện xoay chiều có tần số góc ω, tức

là một dao động điện từ có tần số góc ω Dao động điện từ này gọi là dao động điện từ cưỡng bức

VII Hiện tượng cộng hưởng điện từ

* Nếu tần số góc ω của suất điện động cưỡng bức bằng tần số dao động riêng của mạch LC thì tổng trở Z của mạch sẽ nhỏ nhất và bằng điện trở thuần của mạch : Zmin = R

* Cường độ hiệu dụng của dòng điện xoay chiều (do đó biên độ của dao động điện từ) trong mạch sẽ lớn nhất Đó là hiện tượng cộng hưởng điện từ

* Nếu điện trở thuần R của mạch rất nhỏ thì cực đại của biên độ dao động cộng hưởng sẽ rất lớn

so với biên độ ở những điểm lân cận Sự cộng hưởng này gọi là sự cộng hưởng nhọn

* Nếu điện trở thuần R của mạch rất lớn thì sự chênh lệch giữa biên độ dao động cộng hưởng với biên độ của các biên độ dao động điện từ cưỡng bức khác sẽ không lớn lắm Sự cộng hưởng này gọi là sự cộng hưởng tù

VII Sự tương tự giữa dao động cơ và dao động điện từ:

Lý thuyết Điện từ trường ngắn gọn, chi tiết

I Liên hệ giữa điện trường biến thiên và từ trường biến thiên:

* Nếu tại một nơi có một từ trường biến thiên theo thời gian thì tại nơi đó xuất hiện một điện

trường xoáy Điện trường xoáy là điện trường có các đường sức là đường cong kín

* Nếu tại một nơi có điện trường biến thiên theo thời gian thì tại nơi đó xuất hiện một từ trường

Đường sức của từ trường luôn khép kín

Từ trường biến thiên và điện trường xoáy

Điện trường biến thiên và

từ trường xoáy

+ Xung quanh khoảng không gian có từ trường

biến thiên xuất hiện điện trường xoáy

+ Xung quanh khoảng không gian có điện trường biến thiên xuất hiện từ trường xoáy

Điện trường xoáy

Điện trường tĩnh

- Đường sức khép kín, bao xung quanh các

đường sức từ

- Nguồn gốc: từ trường biến thiên

- Đường sức không kín, ra dương vào âm

- Nguồn gốc: tồn tại xung quanh điện tích

- Đường sức

- Đường sức

- Đường sức khép kín, bao xung quanh các

đường sức từ

- Nguồn gốc: từ trường biến thiên

- Đường sức không kín, ra dương vào âm

- Nguồn gốc: tồn tại xung quanh điện tích

- Đường sức luôn khép kín, bao xung quanh các đượng sức điện

- Nguồn gốc:

điện trường biến thiên

- Đường sức khép kín hoặc

vô hạn

- Nguồn gốc: sinh ra xung quanh điện tích chuyển động

Vai trò điện trường xoáy:

đẩy các điện tích tự

do chuyển động thành dòng khép kín sinh ra dòng điện cảm ứng

Vai trò của từ trường xoáy: Tương đương với một dòng điện (dòng điện dịch) đi qua tụ

C => khép kín dòng điện trong mạch dao động