hệ thômgs lí thuyết vat li 12

 Tầm quan trọng của hiện tượng cộng hưởng : -Dựa vào cộng hưởng mà ta có thể dùng một lực nhỏ tác dụng lên một hệ dao động có khối lượng lớn để làm cho hệ này dao động với biên độ lớn

1.Các định nghĩa về dao động cơ

 Dao động cơ học.

-Dao động cơ học là sự chuyển động của một vật quanh một vị trí xác định gọi là vị trí cân bằng

 Dao động tuần hoàn

-Dao động tuần hoàn là dao động mà trạng thái của vật được lặp lại như cũ, theo hướng cũ sau những khoảng thời gian bằng nhau xác định (Chu kì dao động)

 Dao động điều hòa

-Dao động điều hòa là dao động mà li độ của vật được biểu thị bằng hàm cos hay sin theo thời gian.

2.Phương trình dao động điều hòa

 Phương trình li độ

-Phương trình

x A= ω ϕt+ cm Với: +x: li độ dao động hay độ lệch khỏi vị trí cân bằng (cm)

+A: Biên độ dao động hay li độ cực đại (cm)+ω: tần số góc của dao động (rad/s)

+ϕ: pha ban đầu của dao động (t=0)+ (ω ϕt+ ): pha dao động tại thời điểm t (rad)

, nhanh pha hơn li độ góc π

3.Các đại lượng trong dao động cơ

 Chu kì dao động T(s) - Là khoảng thời gian ngắn nhất để vật thực hiện được một dao động toàn phần

 Tần số dao động f(Hz)- Là số lần dao động trong một đơn vị thời gian f 1

- Fđhmax = k.xmax = k.A

- Chuyển động đổi chiều tại

Sơ đồ tóm lược dao động cơ

 Phương trình gia tố- Phương trình a v= =' x''= −ω2Acos(ω ϕt+ )=ω2Acos(ω ϕ πt+ + )(cm)

=> Gia tốc nhanh pha hơn vận tốc góc

 Năng lượng của con lắc đơn

P

tP

ur

s = lαC

7 Dao động tắt dần, dao động cưỡng bức, cộng hưởng

 Dao động tắt dần

-Dao động mà biên độ giảm dần theo thời gian

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

 Dao động duy trì:

-Nếu cung cấp thêm năng lượng cho vật dao động để bù lại phần năng lượng tiêu hao do ma sát mà

không làm thay đổi chu kì dao động riêng của nó, khi đó vật dao động mãi mãi với chu kì bằng chu kì dao động riêng của nó, gọi là dao động duy trì

Đặc điểm

• Ngoại lực tác dụng để cho dao động duy trì được thực hiện bỡi một cơ cấu nằm trong hệ dao động

 Dao động cưỡng bức

-Nếu tác dụng một ngoại biến đổi điều hoà F = F 0 sin( ω t + ϕ ) lên một hệ Lực này cung cấp năng lượng cho hệ để

bù lại phần năng lượng mất mát do ma sát Khi đó hệ sẽ gọi là dao động cưỡng bức

Đặc điểm

• Dao động của hệ là dao động điều hoà có tần số bằng tần số ngoại lực

• Biên độ của dao động không đổi

• Biên độ dao động cưỡng bức phụ thuộc vào:

+Biên độ ngoại lực điều hòa tác dụng vào hệ

+Tần số ngoại lực và độ chênh lệch giữa tần số dao động của ngoại lực và tần số dao động riêng của hệ

• Ngoại lực tuần hoàn do một cơ cấu ngoài hệ tác động vào vật

 Hiện tượng cộng hưởng

-Nếu tần số ngoại lực (f) bằng với tần số riêng (f0) của hệ dao động tự do, thì biên độ dao động cưỡng bức đạt giá trị cực đại

 Tầm quan trọng của hiện tượng cộng hưởng :

-Dựa vào cộng hưởng mà ta có thể dùng một lực nhỏ tác dụng lên một hệ dao động có khối lượng lớn

để làm cho hệ này dao động với biên độ lớn

-Dùng để đo tần số dòng điện xoay chiều, lên dây đàn…

8 Tổng hợp dao động

-Tổng hợphai dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số có các

phương trình lần lượt là:x1 = A1cos(ωt + ϕ1), và x2 = A2cos(ωt + ϕ2) sẽ là một

phương trình dao động điều hòa có dạng: x = Acos(ωt + ϕ).Với:

• Biên độ: A2 = A2 + A1 +2A1A2cos(ϕ2 – ϕ1)

• Pha ban đầu: 1 1 2 2

• Ảnh hưởng của độ lệch pha :

• Nếu: ϕ2 – ϕ1 = 2kπ → A = Amax = A1+A2 :Hai dao động cùng pha

• Nếu: ϕ2 – ϕ1 =(2k+1)π→A=Amin = A - A1 2 :Hai dao động ngược pha

• Nếu ϕ2 – ϕ1 = ( 1)

2

A + A :Hai dao động vuông pha

6 Các bước giải bài toán tìm li độ dao động sau thời điểm t một khoảng thời gian ∆t.

Biết tại thời điểm t vật có li độ x = x0

* Từ phương trình dao động điều hoà: x = Acos(ωt + ϕ) cho x = x0

Lấy nghiệm ωt + ϕ = α (ứng với x đang tăng, vì cos(ωt + ϕ) > 0)

hoặc ωt + ϕ = π - α (ứng với x đang giảm) với

− ≤ ≤

* Li độ sau thời điểm đó ∆t giây là:x =Acos(ω∆t + α)

hoặc x =Acos(π - α + ω∆t)=Acos(ω∆t - α)

CHƯƠNG II SÓNG CƠ VÀ SÓNG ÂM

P

P1

P2 x

ϕ M∆ϕ1

M2

M

O

-Bướcc sóng là khoảng cách giữa hai điểm gần nhau nhất trên phương dao động cùng pha.

 Biên độ sóng A: -Biên độ sóng là biên bộ dao động của các phần tử sóng khi có sóng truyền qua.

 Năng lượng sóng -Năng lượng sóng 1 2 2

 Tính tuần hoàn của sóng

-Tại một điểm xác định trong môi trường truyền sóng có x = const uM là một hàm biến thiên điều hòa theo thời gian t với chu kì T

-Tại một thời điểm xác định t = const uM là một hàm biến thiên điều hòa trong không gian theo biến x với chu kì λ

3.Các khái niệm về giao thoa sóng

 Phương trình són -Giả sử phương trình sóng tại hai nguồn kết hợp O 1 và O 2 là: u1 =u2 =acosωt -Xét một điểm M cách hai nguồn lần lược là d 1 = O 1 M và d 2 = O 2 M

-Phương trình sóng tại M do hai nguồn O 1 và O 2 truyền đến là

=> Dao động tổng hợp tại M cũng là dao động điều hòa cùng tần số với hai dao động thành phần với

chu kì T -Biên độ sóng tổng hợp tại M A 2 cos (a π d2 d1) 2a M cos (π ϕ)

 Định nghĩa- Sóng dừng là sóng có các nút và các bụng sóng cố định trong không gian.

 Tính chất -Khoảng cách giữa hai nút sóng hay hai bụng sóng liên tiếp nhau trên phương truyền sóng:

-Sóng âm là những sóng cơ học lan truyền trong môi trường vật chất

-Sóng âm truyền được trong các môi trường rắn, lỏng, khí và không truyền được trong chân không Nói chung sóng âm truyền trong môi trường rắn có vận tốc lớn nhất

-Tốc độ sóng âm phụ thuộc vào bản chất môi trường, nhiệt độ, áp suất…

-Sóng âm là sóng dọc

-Tai người cảm nhận âm có tần số từ 16Hz-20000Hz

 Hạ âm, siêu âm

-Sóng có tần số dưới 16Hz gọi là sóng hạ âm-Sóng có tần số trên 20000Hz gọi là sóng siêu âm

 Đặc trưng vật lý của âm -Tần số: Nói chung âm có tần số lớn thì âm nghe càng cao và ngược lại âm có

tần số nhỏ thì âm nghe càng thấp

-Cường độ âm và mức cường độ âm:

+Cường độ âm I: là năng lượng âm truyền qua một đơn vị diện tích đặt vuông góc với phương truyền

âm, trong một đơn vị thời gian

Với I: cường độ âm

I0 :cường độ âm chuẩn = 10-12W/m2

-Đồ thị dao động âm:

+Nhạc âm là những âm có tần số xác định

+Tập âm là những âm có tần số không xác định+Âm cớ bản - họa âm: Một nhạc cụ phát âm có tần số f0 thì cũng có khả năng phát âm có tần số 2f0,3f0 …

Âm có tần số f0 là âm cơ bản

Âm có tần số 2f0,3f0… là các họa âm

Tập hợp các họa âm gọi là phổ của nhạc âm (Đồ thị dao động âm)

 Đặc trưng sinh lý của âm

-Độ cao của âm là đặc trưng sinh lí phụ thuộc: liên quan đến tần số âm, không phụ thuộc vào năng lượng âm

-Độ to: là đặc trưng sinh lí phụ thuộc vào mức cường dộ âm và tần số âm

-Âm sắc: là tính chất giúp ta phân biệt được các âm khác nhau do các nguồn âm phát ra (ngay cả khi chúng có cùng độ cao và độ to)

CHƯƠNG III DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU

1.Khái niệm dòng điện xoay chiều

 Định nghĩa-Dòng điện xoay chiều là dòng điện có cường độ biến thiên điều hòa theo thời gian (theo

hàm cos hay sin của thời gian)

 Biểu thức i I= 0cos(ω ϕt+ )A

-Trong đó

+i: giá trị cường độ dòng điện xoay chiều tức thời(A) +I0 > 0: giá trị cường độ dòng điện cực đại của dòng điện xoay chiều+ ,ω ϕ: là các hằng số.+ω > 0 tần số góc + (ω ϕt+ ): pha tại thời điểm t +ϕ:Pha ban đầu

 Chu kì T 2 1 ( )s

f

πω

= =

 Nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều

-Định tính: dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ

-Định lượng: +Giả sử khi t = 0 pháp tuyến nr của khung dây trùng với Từ thông qua khung dây tại thời điểm t là: φ =NBScosωt

+Từ thông biến thiên làm xuất hiện trong khung dây một suất điện động cảm ứng tức thời tại thời điểm t là: d NBSsin t

dt

φ

ε = − = ω +Với N,B,S ω là các đại lượng không đổi

=>Vậy suất điện động trong khung biến thiên điều hòa với tần số góc ω

 Giá trị hiệu dụng 0 ; 0 ; 0

2.Các loại mạch điện xoay chiều

 Đoạn mạch chỉ chứa điện trở thuần

-Nếu:u R =U0Rcosωt V( )⇒ =i R I0Rcosωt A( )

-Dòng điện và điện áp giữa hai đầu R cùng pha nhau

-Biểu thức định luật Ohm: 0

-Giảng đồ vecto quay Fresnen

 Đoạn mạch chỉ chứa tụ điện

2

Hay 0 cos( )( ) 0 cos( )( )

-Giảng đồ vector quay Fresnen

 Đoạn mạch chỉ chứa cuộn cảm thuần

-Giảng đồ vector quay Fresnen

 Đoạn mạch RLC nối tiếp

-Sơ đồ mạch điện

-Nếu cho biểu thức u U= 0cosωt V( )⇒ =i I0cos(ω ϕt− )( )A

-Nếu cho biểu thức i I= 0cos( )( )ωt A ⇒ =u U0cos(ω ϕt+ )( )V

-Dung kháng của đoạn mạch 1 1 ( )

• Nếu ZL > ZC : thì ϕ >0, mạch có tính cảm kháng, u nhanh pha hơn i góc ϕ

• Nếu ZL < ZC : thì ϕ <0, mạch có tính dung kháng, u chậm pha hơn i góc ϕ

• Nếu ZL = ZC : thì ϕ =0, u cùng pha i, khi đó max

U

R

 Hiện tượng cộng hưởng điện

-Điều kiện để có cộng hưởng điện xảy ra: Z L Z C L 1 1

ω

-Hệ quả của hiện tượng cộng hưởng điện

• Zmin = R => Imax = U/R

3.Công suất của mạch điện xoay chiều

 Biểu thức -Công suất tiêu thụ trung bình của mạch điện P UIcos UI R I R2

Z

ϕ

-Mạch RLC nối tiếp công suất tiêu thụ trong mạch là công suất tiêu thụ trên điện trở R

 Ý nghĩa hệ số công suất

-Hệ số công suất càng cao thì hiệu quả sử dụng điện năng càng cao Để tăng hiệu quả sử dụng điện năng

ta phải tìm mọi cách để làm tăng hệ số công suất

 Điều kiện để có công suất cực đại

=>Mạch xảy ra hiện tượng cộng hưởng cosϕ =1

4.Biến áp và sự truyền tải điện năng

 Các khái niệm

-Máy biến áp là thiết bị dùng thay đổi điện áp xoay chiều

-Nguyên tắc hoạt động: dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ

-Cấu tạo: Gồm có hai phần:

+Lõi thép: bao gồm nhiều lá thép kĩ thuật điện mỏng được ghép xác với nhau, cách điện nhau tạo thành lõi thép

+Các cuộn dây quấn: Được quấn bằng dây quấn điện từ, các vòng dây của các cuộn dây được quấn trên lõi thép và cách điện với nhau Số vòng dây của các cuộn dây thường là khác nhau

 Công thức

-Dòng điện xoay chiều chạy qua cuộn sơ cấp làm phát sinh từ trường biến thiên trong lõi thép =>gây ra

từ thông xuyên qua mỗi vòng dây của hai hai cuộn là φ φ= 0cos tω

-Từ thông qua cuộn sơ cấp và thứ cấp lần lược là: φ1=N1 0φ cosωtvàφ2 =N2 0φ cosωt

-Suất điện động trong cuộn thứ cấp 2

 Giảm hao phí điện năng khi truyền tải điện năng đi xa

-Công suất hao phí khi truyền tải điện năng đi xa

Gọi Pphát : là công suất điện ở nhà máy phá điện cần truyền tải Uphát : là điện áp ở hai đầu mạch

I: cường độ dòng điện hiệu dụng trên dây truyền tải R: điện trở tổng cộng của dây truyền tải

P phát = U phát I

=> Công suất hao phí trên đường dây truyền tải là P haophí = I 2 R = R.P phát /U 2

phát

-Hai cách làm giảm hao phí trong quá trình truyền tải điện năng đi xa

+Giảm điện trở dây truyền tải bằng cách: R l

S

ρ

= Tăng tiết diện dây dẫn (Tốn kém vật liệu) Làm dây dẫn bằng các vật liệu có điện trở suất nhỏ => Không kinh tế

+Tăng điện áp trước khi truyền tải bằng cách dùng máy biến thế =>Đang được sử dụng rộng rãi

5.Máy phát điện xoay chiều một pha, ba pha.

 Nguyên lí hoạt động

-Dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ

 Nguyên tắc cấu tạo máy phát điện xoay chiều một pha

-Phần cảm (Rôto): là phần tạo ra từ trường, là nam châm

-Phần ứng (Stato): là phần tạo ra dòng điện xoay chiều, gồm các cuộn dây giống nhau cố định trên vòng tròn(Phần cảm có bao nhiêu cặp cực thì phần ứng có bấy nhiêu cuộn dây)

-Tần số dòng điện xoay chiều do máy phát điện xoay chiều phát ra là:

Nếu rôto quay độ với tốc n (vòng/giây) hoặc n (vòng/phút)thì

f np np

+p: Số cặp cực của rôto+f: Tần số dòng điện xoay chiều(Hz)

 Nguyên tắc cấu tạo máy phát điện xoay chiều ba pha

-Phần cảm ( Rôto) thường là nam châm điện

-Phần ứng (Stato) gồm ba cuộn dây giống hệt nhau quấn quanh trên lõi

thép và lệch nhau 1200 trên vòng tròn

 Dòng điện xoay chiều ba pha

-Là một hệ thống gồm ba dòng điện xoay chiều có cùng tần số, cùng

biên độ, nhưng lệch pha nhau 2

-Gồm 4 dây trong đó có ba dây pha và một dây trung hòa

-Tải tiêu thụ không cần đối xứng

 Ưu điểm dòng xoay chiều ba pha

-Tiết kiệm dây dẫn

-Dòng điện xoay chiều ba pha đối xứng cho hiệu suất cao hơn so với dòng điện xoay chiều một pha.-Tạo ra từ trường quay dùng trong động cơ không đồng bộ ba pha dễ dàng

 Động cơ không đồng bộ

-Nguyên tắc hoạt động: dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ và từ trường quay

-Cấu tạo:Gồm hai phần:

+Stato giống stato của máy phát điện xoay chiều ba pha

B r 3

B r(1)

-Mạch dao động gồm một tụ điện có điện dung C và cuộn dây thuần cảm có độ tự

cảm L mắc nối tiếp nhau

2.Sự biến thiên của điện tích q cuả tụ điện và cường độ dòng điện i của cuộn

-Chu kì dao động riêng của mạch: T =2π LC

-Tần số dao động riêng của mạch: 1 1

2

f

= =

4 Điện từ trường và thuyết điện từ của Maxwell

 Điện trường xoáy:

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

 Từ trường biến thiên:

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

-Sóng điện từ chính là điện từ trường biến thiên lan truyền trong không gian theo thời gian

 Đặc điểm cuả sóng điện từ:

-Truyền trong mọi môi trường vật chất kể cả trong môi trường chân không Tốc độ truyền sóng điện từ trong chân không bằng tốc độ ánh sáng trong chân không c = 3.108m/s (Đây là một trong những bằng chứng chứng tỏ ánh sáng có bản chất sóng điện từ)

-Sóng điện từ là sóng ngang Taị mọi điểm trên phương truyền sóng các véctơ E B vur⊥ ⊥ur r từng đôi một

và tạo thành tam diện thuận

-Trong sóng điện từ thì năng lượng điện trường và năng lượng từ trường luôn dao động cùng pha nhau.

-Khi gặp mặt phân cách giữa hai môi trường thì sóng điện từ cũng bị phản xạ, nhiễu xạ, khúc xạ như ánh sáng

-Sóng điện từ mang năng lượng

-Sóng điện từ có bước sóng từ vài mét đến vài km gọi là sóng vô tuyến, được dùng trong thông tin liên

lạc vô tuyến

 Bước sóng: -Trong chân không: c c T. 2 c LC

f

λ= = = π vơí c = 3.108m/s-Trong môi trường vật chất có chiết suất n thì n . ;

Vơí v là tốc độ ánh sáng truyền trong môi trường có chiết suất n

6.Các loại sóng vô tuyến-vai trò của tần điện li

 Vai trò của tần điện li trong việc thu và phát sóng vô tuyến

-Tần điện li: là tần khí quyển ở độ cao từ 80-800km có chứa nhiều hạt mang điện tích là các electron, ion dương và ion âm

-Sóng dài:có năng lượng nhỏ nên không truyền đi xa được Ít bị nước hấp thụ nên được dùng trong thông tin liên lạc trên mặt đất và trong nước

-Sóng trung:Ban ngày sóng trung bị tần điện li hấp thụ mạnh nên không truyền đi xa được Ban đêm bị tần điện li phản xạ mạnh nên truyền đi xa được Được dùng trong thông tin liên lạc vào ban đêm

-Sóng ngắn: Có năng lượng lớn, bị tần điện li và mặt đất phản xạ mạnh Vì vậy từ một đài phát trên mặt đất thì sóng ngắn có thể truyền tới mọi nơi trên mặt đất Dùng trong thông tin liên lạc trên mặt đất.

-Sóng cực ngắn: Có năng lượng rất lớn và không bị tần điện li phản xạ hay hấp thụ Được dùng trong thôn tin vũ trụ

 Nguyên tắc chung trong việc thông tin liên lạc bằng sóng vô tuyến.

-Dùng sóng vô tuyến có bước sóng ngắn để tải thông tin Đó là các sóng điện từ cao tần gọi là sóng mang.

-Biến điệu sóng mang: tức là trộn sóng âm tần và sóng vô tuyến thông qua mạch biến điệu.(Có thể biến điệu biên độ (Sóng AM), biến điệu tần số (Sóng FM), hay biến điệu pha)

-Ở máy thu sóng vô tuyến phải tiến hành tác sóng âm tần và sóng mang qua mạch tách sóng (mạch chọn sóng hoạt động dựa vào hiện tượng cộng hưởng điện từ trong mạch dao động LC)

-Tín hiệu âm tần ở máy thu phải được khuyếch đại trước khi đưa ra loa

 Sơ đồ khối của máy phát sóng vô tuyến đơn giả

 Sơ đồ khối của máy thu sóng vô tuyến đơn giản

Micro

Máy phát cao tần

Biến điệu Khuyếch đại

cao tần

Ăng ten phát

Ăng ten thu

LoaKhuyếch đại Mạch tách khuyếch đại Mạch