Chuyên đề dao động và sóng điện từ

5: Angten phát... Máy h th và ng ten.

CHUYÊN LUY N THI T T NGHI P THPT

Môn: V T LÍ

• hi u quá trình dao đ ng c a các đi n tích nh th nào c ng nh quá trình lan truy n sóng đi n t hay nguyên t c phát và thu sóng vô tuy n thì đây là bài h c

mà b n c n tìm hi u

• Cung c p k n ng gi i bài t p qua m t s bài có l i gi i chi ti t, các d ng bài t p phù h p v i ch ng trình thi t t nghi p và đ i h c

II KI N TH C C B N

1 M ch dao đ ng

1.1 Dao đ ng đi n t t do trong m ch dao đ ng

a) Dao đ ng đi n t t do trong m ch dao đ ng

¬ Bi u th c mô t s bi n thiên c a đi n tích: q = q0cos( t + )

LC

ω = , đ n v là rad/s

¬ Ph ng trình dòng đi n i trong m ch:

q dq

V i I0 = ω q0 hay 0

0

K t lu n: đi n tích q trên t đi n và c ng đ dòng đi n i trong m ch dao đ ng bi n thiên đi u hòa theo th i gian, i s m pha

2

π

so v i q

Bi u th c tính chu kì dao đ ng: T = π 2 LC

+ C _

L

T n s dao đ ng: f 1

2 LC

= π

b) N ng l ng đi n – t tr ng

¬ T i th i đi m t, đi n tích trên t là: q = q0cos( )ω t

Trên t có m t hi u đi n th : q q0cos( )

Nh v y: n ng l ng t đi n là

2

d

1

¬ T i th i đi m t khi t phóng đi n thì trên cu n dây xu t hi n dòng

đi n: i = q ' = −ω q0sin( )ω t

T ng ng v i n ng l ng t c th i trên cu n c m:

2

LI

Nh v y n ng l ng đi n t tr ng:

W

2

0

Cu

K t lu n:

¬ N ng l ng c a m ch dao đ ng g m có n ng l ng đi n tr ng t p trung t

đi n và n ng l ng t tr ng t p trung cu n c m

¬ N ng l ng đi n tr ng và n ng l ng t tr ng bi n thiên tu n hoàn v i t n s là 2 hay chu kì là T

2

¬ T ng n ng l ng đi n tr ng và n ng l ng t tr ng t i th i

đi m b t kì là m t h ng s

2 i n t tr ng

2.1 M i quan h gi a đi n tr ng và t tr ng

a) T tr ng bi n thiên và đi n tr ng xoáy

¬ Khi có m t t tr ng bi n thiên theo th i gian, nó sinh ra m t

đi n tr ng xoáy t c là m t đi n tr ng mà các đ ng s c bao quanh các các đ ng c m ng t

b) i n tr ng bi n thiên và t tr ng:

¬ Khi có m t đi n tr ng bi n thiên theo th i gian, nó sinh ra m t

t tr ng xoáy t c là m t t tr ng mà các đ ng c m ng t bao quanh các các đ ng s c t

2.2 i n t tr ng và thuy t đi n t M C-XOEN

a) i n t tr ng

¬ i n tr ng bi n thiên theo th i gian sinh ra t tr ng, t tr ng

bi n thiên theo th i gian sinh ra đi n tr ng xoáy Hai tr ng bi n

thiên này liên quan m t thi t v i nhau và là hai thành ph n c a m t

tr ng th ng nh t, g i là đi n t tr ng

b) Thuy t đi n t M c-xoen

M c-xoen đã xây d ng đ c h th ng ph ng trình di n t m i quan

h

¬ i n tích, đi n tr ng, dòng đi n và t tr ng

¬ S bi n thiên c a t tr ng theo th i gian và đi n tr ng xoáy

¬ S bi n thiên c a đi n tr ng theo th i gian và t tr ng

3 Sóng đi n t - thông tin vô tuy n và thông tin liên l c b ng sóng

vô tuy n

3.1 Sóng đi n t

a) Khái ni m:

¬ Sóng đi n t là đi n t tr ng lan truy n trong không gian theo

th i gian

b) Tính ch t:

¬ Sóng đi n t truy n đ c trong các môi tr ng r n, l ng, khí và

c trong chân không Sóng đi n t truy n trong chân không v i v n

t c là c = 3.108 m/s Trong các môi tr ng khác thì sóng đi n t truy n v i v n t c nh h n c và ph thu c vào h ng s đi n môi

¬ Sóng đi n t là sóng ngang, t c là vec-t E f

, B f

vuông góc v i nhau

và vuông góc v i ph ng truy n sóng (vuông góc v i vec-t v f

)

¬ Dao đ ng c a đi n tr ng và t tr ng t i m t đi m luôn luôn

đ ng pha nhau

¬ Sóng đi n t b ph n x , khúc x nh sóng c

¬ Sóng đi n t mang n ng l ng

3.2 Thông tin vô tuy n

a) Khái ni m sóng vô tuy n

¬ Là sóng đi n t có t n s t hàng nghìn hec (Hz) tr lên

b) Phân lo i sóng vô tuy n

¬ Sóng dài: n ng l ng sóng càng l n do đó t n s càng cao, các sóng dài ít b n c h p th nên đ c dùng đ thông tin d i n c

¬ Sóng trung: truy n t t vào ban đêm vì ban ngày chúng b t ng

đi n li h p th m nh nên không truy n xa đ c

¬ Sóng ng n: có n ng l ng l n h n sóng trung, chúng đ c t ng

đi n li ph n x l i m t đ t và ph n x ti p lên t ng đi n li … do đó sóng ng n đ c dùng ph bi n trong thông tin vô tuy n

¬ Sóng c c ng n: có n ng l ng l n nh t, không b t ng đi n li h p

th hay ph n x , có kh n ng truy n đi xa theo đ ng th ng và đ c

ng d ng trong thông tin v tr , vô tuy n truy n hình, thông tin v tinh

3.3 Thông tin liên l c b ng sóng vô tuy n

a) Nguyên t c chung:

¬ Dùng sóng đi n t cao t n, nh ng sóng vô tuy n dùng đ t i các thông tin g i là sóng mang

¬ Bi n đi u sóng mang

¬ Tách sóng âm t n ra kh i sóng cao t n

¬ Khu ch đ i tính hi u âm t n

b) S đ kh i

¬ S đ kh i c a máy phát thanh

(1): Micro

(2): M ch phát sóng đi n t cao t n

(3): M ch bi n đi u

(4): M ch khu ch đ i

(5): Angten phát

¬ S đ kh i c a máy thu thanh

(1): Loa

(2): M ch khu ch đ i dao đ ng đi n t âm t n

(3): M ch tách sóng

(4): M ch khu ch đ i dao đ ng đi n t cao t n

(5): Angten thu

III C NG C KI N TH C

Bài t p 1 (Trích t đ thi trên Hocmai.vn):

C ng đ t c th i c a dòng đi n trong m ch dao đ ng là i = 0,05sin(2000t) T đi n trong m ch có đi n dung C = 5 F t c m c a cu n c m là:

1

2

5

Tr l i:

Bi u th c dòng đi n:

i = 0,05sin(2000t), t n s là:

( )

.

ω

Ph ng án tr l i: B

Bài t p 2 (Trích t đ thi trên Hocmai.vn):

M t m ch dao đ ng có t đi n C = 0,5 F t n s dao đ ng c a m ch b ng 960Hz thì đ t c m c a cu n dây là:

Tr l i:

Ta có t bi u th c tính t n s dao đ ng

( )

,

2

−

−

Ph ng án tr l i: B

Bài t p 3 (Trích t đ thi trên Hocmai.vn):

M ch dao đ ng LC có đi n dung c a t C = 10-6

F Ng i ta dùng hi u đi n th không đ i U = 100(V) n p đi n vào t N ng l ng đi n t trong m ch là:

Tr l i:

Ta có n ng l ng đi n tr ng:

2

0

Ph ng án tr l i: A

Bài t p 4 (Trích t đ thi trên Hocmai.vn):

M t m ch dao đ ng LC đang dao đ ng t do i n tích c c đ i trên t đi n là 2.10-6

C và dòng đi n c c đ i trong m ch là 0,314 (A) L y 2 = 10 T n s dao đ ng đi n

t t do trong khung là:

Tr l i:

Ta có n ng l ng t tr ng c c đ i b ng n ng l ng đi n tr ng c c đ i:

W

,

,

2 2

0 0

0

3 0

6 0

CU

I

2 f

Q

2 Q 2 3 14 2 10−

⇒ ω = π =

π

Ph ng án tr l i: A

Bài t p 5 (Trích t đ thi trên Hocmai.vn):

M ch dao đ ng LC g m cu n dây thu n c m có L = 5mH và t đi n có C = 5 F

Bi t giá tr c c đ i c a hi u đi n th gi a hai đ u cu n dây là U0 = 12V T i th i

đi m c ng đ dòng đi n trong m ch có giá tr i = 0,2(A), n ng l ng đi n tr ng trong t đi n có giá tr b ng:

A Wd= 2,6 mJ B Wd = 2,6.10-4 J

Tr l i:

Ta có t n s dao đ ng trong m ch:

.

4

10

LC 5 10− 5 10−

N ng l ng t tr ng trên cu n c m khi i = 0,2A

N ng l ng đi n - t tr ng

V y n ng l ng đi n tr ng khi i = 0,2 A là

Wd = W - Wt = 3,6.10-4 - 10-4 = 2,6.10-4 (J)

Ph ng án tr l i: B

Bài t p 6 (Trích t đ thi trên Hocmai.vn):

M i liên h gi a đi n tr ng và t tr ng th hi n:

A T n s c a đi n tr ng ph thu c vào t c đ bi n thiên c a t tr ng

B Khi t tr ng bi n thiên làm xu t hi n đi n tr ng bi n thiên và ng c l i đi n

tr ng bi n thiên làm xu t hi n t tr ng bi n thiên

C T n s c a t tr ng ph thu c vào t c đ bi n thiên c a đi n tr ng

D Các vect E f

; B f

; v f

l p thành 1 tam di n thu n

Tr l i:

S bi n thiên c a đi n tr ng sinh ra t tr ng xoáy

- S bi n thiên c a t tr ng sinh ra đi n tr ng xoáy

Do v y m i liên h gi a đi n tr ng và t tr ng th hi n khi t tr ng bi n thiên

làm xu t hi n đi n tr ng bi n thiên và ng c l i đi n tr ng bi n thiên làm xu t

hi n t tr ng bi n thiên

Ph ng án tr l i: B

Bài t p 7 (Trích t đ thi trên Hocmai.vn):

Sóng nào sau đây truy n đi xa nh t trên m t đ t khi ngu n phát có cùng công su t đ

l n

Tr l i:

Sóng truy n đi xa nh t trên m t đ t khi ngu n phát có cùng công su t đ l n là sóng

ng n vì sóng ng n b t ng đi n ph n x

Ph ng án tr l i: C

Bài t p 8 (Trích t đ thi trên Hocmai.vn):

Phát bi u nào sau đây là ÚNG khi nói v sóng đi n t :

A N ng l ng sóng đi n t t l v i lu th a b c hai c a t n s

B Sóng đi n t truy n đi xa đ c nh s bi n d ng c a nh ng môi tr ng đàn h i

C V n t c c a sóng đi n t trong chân không nh h n nhi u l n so v i v n t c c a ánh sáng trong chân không

D i n t tr ng do m t đi n tích đi m dao đ ng theo ph ng th ng đ ng s lan truy n trong không gian d i d ng sóng

Tr l i:

Quá trình lan truy n đi n t tr ng trong không gian d i d ng sóng g i là sóng

đi n t

Ph ng án tr l i: D

Bài t p 9 (Trích t đ thi trên Hocmai.vn):

M ch ch n sóng c a máy thu thanh g m cu n dây đ t c m L = 2 H, t đi n có

đi n dung C Máy thu đ c sóng đi n t có b c sóng = 18 (m) và v n t c 3.10-8

m/s, thì đi n dung t đi n có giá tr là:

A 0,9.10-9(F) B 0,45.10-9 (F)

C 0,9.10-6(F) D 0,45.10-6 (F)

Tr l i:

Ta có b c sóng c a máy thu:

c 2 c 2 c

2 c LC 1

f

LC

ω

i n dung c a t đi n

2 2

18

4 c L 4 3 10 2 10

−

π λ

Ph ng án tr l i: B

Bài t p 10 (Trích t đ thi trên Hocmai.vn):

Ch n câu đúng Nguyên t c thu sóng đi n t :

A M c ph i h p m t máy phát dao đ ng đi u hòa v i m t ngten

B M i máy thu đ u ph i có ngten đ thu sóng

C M c ph i h p m ch dao đ ng v i m t ngten

D Máy h th và ng ten

Tr l i:

ngten c a máy thu đóng vai trò c ng vào: ti p nh n sóng c n thu

- M ch dao đ ng đ c c m ng v i m ng ngten

- N u m c ph i h p m ch dao đ ng v i m ng ngten thì sóng c n thu s làm cho

m ch dao đ ng

Ph ng án tr l i: C

IV BÀI T P V NHÀ

Bài t p 1: Dùng m t t đi n 10 F đ l p m t b ch n sóng sao cho có th thu đ c các sóng đi n t trong m t gi i t n s t 400 Hz đ n 500 Hz ph i dùng cu n c m có

th bi n đ i trong ph m vi:

A 10 mH đ n 15 mH B 8 mH đ n 16 mH

C 1 mH đ n 1,6 mH D 1 mH đ n 16 mH

Bài t p 2: M t m ch ch n sóng v i L không đ i có th thu đ c sóng các sóng trong kho ng t f1 t i f2 (v i f1 < f2) thì giá tr c a t C trong m ch ph i là:

2 2 1

1 C

4 f L

=

2

1 C

4 f L

= π

C .

C

4 f L > > 4 f L

C

4 f L < < 4 f L

Bài t p 3: M ch dao đ ng đ ch n sóng c a m t máy thu thanh g m cu n c m L = 1760nH và m t t đi n C = 10nF M ch dao đ ng trên thu đ c sóng có b c sóng bao nhiêu?

Bài t p 4: Khi m c t đi n có đi n dung C1 v i cu n c m L thì m ch thu đ c sóng

có b c sóng 1 = 60 m, khi m c t đi n có đi n dung C2 v i cu n L thì m ch thu

đ c sóng có b c sóng 2 = 80 m Khi m c n i ti p C1 và C2 v i cu n L thì m ch thu đ c sóng có b c sóng là bao nhiêu?

Bài t p 5: Trong máy phát dao đ ng đi u hòa dùng tranzito, ngu n n ng l ng b sung cho m ch LC chính là

Bài t p 6: Sóng nào sau đây đ c dùng trong truy n hình b ng sóng vô tuy n đi n?

Bài t p 7: Phát bi u nào sau đây v tính ch t c a sóng đi n t là không đúng?

A Sóng đi n t là sóng ngang

B Sóng đi n t mang n ng l ng

C Sóng đi n t có th ph n x , khúc x , giao thoa

D Sóng đi n t không truy n đ c trong chân không

Bài t p 8: T ng đi n li có nh h ng khác nhau đ i v i các lo i sóng đi n t

A ph n x m nh v i sóng c c ng n FM

B ph n x m nh v i sóng ng n SM

C h p th m nh v i sóng c c ng n FM

D h p th m nh v i sóng ng n SW

Bài t p 9: Thuy t đi n t M c-xoen đ c p đ n v n đ gì?

A T ng tác c a đi n tr ng v i đi n tích

B M i quan h gi a đi n tr ng và t tr ng

C T ng tác c a t tr ng v i dòng đi n

D T ng tác c a đi n t tr ng v i các đi n tích

Bài t p 10: Ch ra câu phát bi u sai?

A i n t tr ng g n li n v i đi n tích và dòng đi n

B i n tr ng g n li n v i đi n tích

C T tr ng g n li n v i dòng đi n

D i n t tr ng xu t hi n ch có đi n tr ng ho c t tr ng bi n thiên

Bài t p 11: Trong tr ng h p nào sau đây xu t hi n đi n t tr ng?

A Êlectron chuy n đ ng trong dây d n th ng

B Êlectron chuy n đ ng trong dây d n tròn

C Êlectron chuy n đ ng trong ng dây đi n

D Êlectron trong đèn hình vô tuy n đ n và va ch m vào màn hình

Bài t p 12: Hãy ch n câu đúng?

A i n t tr ng do m t tích đi m dao đ ng s lan truy n trong không gian d i

d ng sóng

B i n tích dao đ ng không th b c x sóng đi n t

C V n t c c a sóng đi n t trong chân không nh h n nhi u v n t c ánh sáng trong chân không

D T n s c a sóng đi n t ch b ng n a t n s dao đ ng c a đi n tích

Bài t p 13: Phát bi u nào sau đây là không đúng khi nói v đi n t tr ng?

A Khi m t đi n tr ng bi n thiên theo th i gian, nó sinh ra m t t tr ng xoáy

B i n tr ng xoáy là đi n tr ng có các đ ng s c là nh ng đ ng cong không khép kín

C Khi m t t tr ng bi n thiên theo th i gian, nó sinh ra m t đi n tr ng xoáy

D i n t tr ng có các đ ng s c t bao quanh các đ ng s c đi n

Bài t p 14: M ch dao đ ng đi n t g m t đi n C = 16 nF và cu n c m L = 25 mH

T n s góc dao đ ng c a m ch là:

Bài t p 15: Khi m c t đi n có đi n dung C1 v i cu n c m L thì m ch thu đ c sóng có b c sóng 1 = 60 m; khi m c t đi n có đi n dung C2 v i cu n L thì m ch thu đ c sóng có b c sóng 2 = 80 m Khi m c C1 song song C2 v i cu n L thì

m ch thu đ c sóng có b c sóng là bao nhiêu?

Bài t p 16: Khi m c t đi n có đi n dung C1 v i cu n c m L thì t n s dao đ ng c a

m ch là f1 = 6 kHz; khi m c t đi n có đi n dung C2 v i cu n L thì t n s dao đ ng

c a m ch là f2 = 8 kHz Khi m c C1 song song C2 v i cu n L thì t n s dao đ ng c a

m ch là bao nhiêu?

Bài t p 17: M t khung dao đ ng g m m t cu n dây L và t đi n C th c hi n dao

đ ng đi n t t do i n tích c c đ i trên m t b n t đi n là Qo = 10-5C và c ng đ dòng đi n c c đ i trong khung là Io = 10A Chu k dao đ ng c a khung dao đ ng là:

Bài t p 18: M ch ch n sóng c a máy thu g m cu n c m 2 H và t đi n 1800 pF thì có th thu t t sóng có b c sóng là:

Bài t p 19: i n tr thu n R trong m ch dao đ ng LC s gây ra

Bài t p 20: M t khung dao đ ng g m cu n dây thu n c m L và hai t đi n C1, C2 Khi m c C1 song song v i C2 thì t n s dao đ ng trong khung là f1 = 24.000Hz Khi

m c C1 n i ti p C2 thì t n s dao đ ng trong khung là f2 = 50.000Hz H i n u m c riêng t C1 v i L thì t n s dao đ ng có giá tr nào d i đây:

B 15.000 Hz

D 30.000 Hz ho c 40.000 Hz

ÁP ÁN

Ngu n: Hocmai.vn