Vật lý lớp 12 tóm tắt, công thức và các dạng bài tập

Khoảng thời gian ngắn nhất vật dao động điều hòa đi từ vị trí có li độ x 1 đến x 2 : * Phương pháp tính thời gian chuyển động của vật dao động điều hòa: - Xác định vị trí vật chuyển độ

PHẦN I : CÔNG THỨC VẬT LÝ 12 CHƯƠNG I : DAO ĐỘNG CƠ

Chủ đề 1.ĐẠI CƯƠNG VỀ DAO ĐỘNG ĐIỀU HOÀ

1 Phương trình dao động: x = Acos t

- Biểu thức : a = - 2 Acos( t + ) = - ω 2 x - a luôn hướng về vị trí cân bằng

- Vật ở VTCB: x = 0; v Max = A; a Min = 0 - Vật ở biên: x = ±A; v Min = 0; a Max = 2A

- Vận tốc nhanh pha hơn li độ góc π/2

- Gia tốc nhanh pha hơn vận tốc góc π/2

- Gia tốc nhanh pha hơn vận tốc góc π

6 Năng lượng dao động

- Dao động điều hoà có tần số góc là , tần số f, chu kỳ T → động

năng và thế năng biến thiên với tần số góc 2 , tần số 2f, chu kỳ T/2

- Tại vị trí có W đ = n.W t →x A

n 1

7 Khoảng thời gian ngắn nhất vật dao động điều hòa đi từ vị trí có li độ x 1 đến x 2 :

* Phương pháp tính thời gian chuyển động của vật dao động điều hòa:

- Xác định vị trí vật chuyển động tròn đều trên đường tròn ứng với vật

dao động điều hòa có li độ x1, x2

* Đường thẳng thời gian:

8 Thời gian ngắn nhất liên quan đến vận tốc, gia tốc, lực

- Khoảng thời gian trong một chu kì tốc độ

9 Bài toán quãng đường:

- Quãng đường đi trong 1 chu kỳ luôn là 4A; trong 1/2 chu kỳ luôn là 2A

- Quãng đường đi trong l/4 chu kỳ là A khi vật đi từ VTCB đến vị trí biên hoặc ngược lại

a Quãng đường vật đi được từ thời điểm t 1 đến t 2

- Phân tích: t2 – t1 = nT + tdư (n N; 0 ≤ tdư <

T) - Quãng đường đi được s = s1 + sdư với

+ Biểu diễn các vị trí trên trục thời gian và tính quãng đường dư

* Lưu ý 1 : Với đề trắc nghiệm thường liên quan tới các trường hợp đặc biệt sau:

+ Bất kể vật xuất phát từ đâu, quãng đường đi được trong nửa chu kì luôn là 2A

+ Nếu vật xuất phát từ vị trí cân bằng hoặc biên, trong ¼ chu kì, quãng đường đi được luôn là A

+ Độ chênh lệch với giá trị thực vào cỡ: t

+ Quãng đường đi được : s 0,4A s s 0,4A

b Số lần vật đi qua vị trí có li độ x* : N = n.2 + Ndư

c Quãng đường lớn nhất và nhỏ nhất vật đi được trong khoảng thời gian 0 < t < T/2

- Trong cùng khoảng thời gian vật sẽ đi được quãng đường -A M O N J A

S max =2MO

- Vật có vận tốc lớn nhất khi qua VTCB, nhỏ nhất khi qua vị trí biên nên trong cùng một khoảng thời

gian ∆t < T/2 quãng đường đi được càng lớn khi vật ở càng gần VTCB và càng nhỏ khi càng gần vị trí biên

- Thời gian vật đi từ M đến O : tM O t

2

* Cách 2 Sử dụng mối liên hệ giữa dao động điều hoà và chuyển đường tròn đều

- Tính góc quét = t

- Quãng đường lớn nhất khi vật đi từ M1 đến

M2 đối xứng qua trục sin → S

b Tốc độ trung bình: TĐTB s với s là quãng đường đi được từ thời điểm t1 đến t2

12 Các bước giải bài toán tính thời điểm vật đi qua vị trí đã biết x (hoặc v, a, W t , W đ , F) lần thứ n

* Giải phương trình lượng giác lấy các nghiệm của t (Với t > 0 phạm vi giá trị của k )

* Liệt kê n nghiệm đầu tiên (thường n nhỏ)

* Thời điểm thứ n chính là giá trị lớn thứ n

Lưu ý:

+ Đề ra thường cho giá trị n nhỏ, còn nếu n lớn thì tìm quy luật để suy ra nghiệm thứ n

+ Có thể giải bài toán bằng cách sử dụng mối liên hệ giữa dao động điều hoà và chuyển động tròn đều

13 Các bước giải bài toán tìm li độ, vận tốc ở thời điểm t + t

+ Sau khoảng thời gian ∆t ứng với góc quét t

+ Vẽ hình để xác định trạng thái dao động ở thời điểm t + ∆t

14 Dao động có phương trình đặc biệt:

* x = a Acos( t + ) với a = const

- Biên độ là A, tần số góc là , pha ban đầu ; x là toạ độ, x0 = Acos( t + ) là li

độ Toạ độ vị trí cân bằng x = a, toạ độ vị trí biên x = a A

a Cắt lò xo: Một lò xo có độ cứng k, chiều dài l được cắt thành các lò xo có độ cứng k1, k2, …

và chiều dài tương ứng là l 1 , l 2 , … thì có: kl = k 1 l 1 = k 2 l 2 = …

Khi con lắc dao động, lúc vật qua vị trí có li độ x, lò xo có

chiều dài l, giữ cố định một điểm trên lò xo Khi đó, lò xo bị chia

thành hai phần có chiều dài tương ứng l 1 và l 2 Do lò xo dãn đều

1

2 k 2 A 2 2

4 Độ biến dạng của lò xo thẳng đứng khi vật ở VTCB: l = g = mg T 2 l0

5 Thời gian lò xo nén, giãn trong 1 chu kì:

- Thời gian lò xo nén trong 1 chu kì là thời gian ngắn nhất để vật đi

từ vị trí x1 = - l 0 đến x2 = - A rồi quay lại x1 = - l 0

- Thời gian lò xo giãn trong 1 chu kì là thời gian ngắn nhất để vật đi từ vị trí

x1 = - l 0 đến x2 = A rồi quay lại x1 = - l 0

6 Lực kéo về hay lực hồi phục F = -kx = -m 2 x

Đặc điểm: * Là lực gây dao động cho vật

7 Lực đàn hồi là lực đưa vật về vị trí lò xo không biến dạng

Có độ lớn F đh = kx * (x* là độ biến dạng của lò xo)

* Với con lắc lò xo nằm ngang thì lực kéo về và lực đàn hồi là một (vì tại VTCB lò xo không biến dạng)

* Với con lắc lò xo thẳng đứng hoặc đặt trên mặt phẳng nghiêng

+ Độ lớn lực đàn hồi có biểu thức:

* Fđh = k l 0 + x với chiều dương hướng xuống

* Fđh = k l 0 - x với chiều dương hướng lên

+ Lực đàn hồi cực đại (lực kéo): FMax = k( l 0 + A) = FKmax (lúc vật ở vị trí thấp nhất)

+ Lực đàn hồi cực tiểu:

* Nếu A < l 0 FMin = k( l 0 - A) = FKMin

* Nếu A ≥ l 0 FMin = 0 (lúc vật đi qua vị trí lò xo không biến dạng)

Lực đẩy (lực nén) đàn hồi cực đại: FNmax = k(A - l 0) (lúc vật ở vị trí cao nhất)

8 Đo chu kỳ bằng phương pháp trùng phùng

cùng một chiều Thời gian giữa hai lần trùng phùng TT0

T T0

Nếu T > T0 = (n+1)T = nT0 Nếu T < T0 = nT = (n+1)T0 với n N*

9 Bài toán điều kiện biên độ

a Để m 1 luôn nằm yên trên m 2 trong quá trình dao động thì:

N 1 P1 m1 a1 N 1min m1 g m1 A 0 A Max 2 k

b m 1 dao động điều hòa Để m 2 luôn nằm yên trên mặt sàn trong quá

trình m1 dao động khi m1 ở vị trí cao nhất, vật m2 vẫn còn đè lên sàn

d Tìm điều kiện biên độ A để vật dao động điều hòa?

- Lực căng sợi dây có độ lớn bằng lực đàn

hồi - Điều kiện để vật dao động điều hòa:

+ Lực đàn hồi cực đại ≤ lực căng dây cực đại

+ Trong quá trình vật dao động, dây không bị trùng, luôn căng Fdh max

TmaxT

min

Fdhmin 0

10 Con lắc lò xo trong hệ quy chiếu phi quán

tính a Con lắc lò xo trong thang máy

* Gia tốc a hướng lên P' P F F Δl '

+ Khi thang máy chuyển động với gia tốc a hướng lên, vị trí cân bằng hạ thấp xuống so với

lúc thang máy chưa chuyển động một đoạn : Δl0' - Δl0

P' m g a m g a

* Gia tốc a hướng xuống P' P F F Δl '

+ Khi thang máy chuyển động với gia tốc a hướng lên, vị trí cân bằng nâng lên so với lúc

thang máy chưa chuyển động một đoạn : Δl0 - Δl0 '

b Con lắc lò xo trong ôtô chuyển động trên đường nằm ngang với gia tốc a

Fq a

tan P g

P mg mg F l 0 dh cos cos kcos

c Con lắc lò xo trong ôtô chuyển động trên măt phẳng nghiêng - Gia tốc ô tô trượt không ma sát trên mặt phẳng nghiêng : a g.sin - Gia tốc ô tô trượt trên mặt phẳng nghiêng có ma sát: a g sin cos d Hệ quy chiếu phi quán tính quay Gia tốc hướng tâm: a = v2 R 2

R

11 Kích thích dao động bằng va chạm

a Va chạm mềm: Vận tốc hệ sau va chạm: V = m.v0 +M.v

m+M

b Va chạm đàn hồi xuyên tâm (giảm tải)

- Áp dụng định luật bảo toàn động lượng: mv0 mv MV (1)

- Áp dụng định luật bảo toàn động năng: 1 2 1 2 1 2

(2) mv 0 mv MV 2 2 2

- Giải hệ (1) và (2) ta được: V 2mv0 ; v M m v0

m M m M

12 Kích thích dao động bằng lực không đổi theo phương trùng với trục lò xo

Thời điểm t = 0 vật ở vị trí cân bằng

F

a Ngoại lực tác dụng tức thời: Vật sẽ dao động điều hòa quanh vị trí cân bằng ban đầu với A l 0k

b Ngoại lực tác dụng trong thời gian rất dài Vật có vị trí cân bằng mới cách vị trí cân bằng ban đầu

F một đoạn l 0k

c Ngoại lực tác dụng trong thời gian ∆t hữu hạn

+ Xác định li độ của vật so với vị trí cân bằng ban đầu ở thời điểm ngừng lực tác dụng + Xác định vận tốc của vật tại thời điểm ngừng lực tác dụng

+ Tìm biên độ dao động sau khi ngừng lực theo công thức : A' x 2 v 2

13 Một con lắc lò xo đặt trên mặt phẳng nằm ngang một đầu cố định một đầu gắn với vật m1 Ban đầu giữ vật m1 tại vị trí lò xo nén A, đặt vật nhỏ có khối lượng m2 biết m2 = n.m1 và sát với m1 Buông nhẹ để hai vật bắt đầu chuyển động theo phương của trục lò xo (bỏ qua ma sát)

- Tại cùng một nơi con lắc đơn chiều dài l 1 có chu kỳ T1, con lắc đơn chiều dài l 2 có chu kỳ T2,

con lắc đơn chiều dài l 1 + l 2 có chu kỳ T2,con lắc đơn chiều dài l 1 - l 2 (l 1 >l 2) có chu kỳ T4

g

được N2 dao động trong thời gian ∆t: l1 N22

3 Lực hồi phục F mg sin mg mg s

m 2 s l

Lưu ý: + Với con lắc đơn lực hồi phục tỉ lệ thuận với khối lượng

+ Với con lắc lò xo lực hồi phục không phụ thuộc vào khối lượng

0

* Khi W nW 0

đ t n 1

2gl cos cos 0 v

7 Vận tốc, gia tốc, lực căng của sợi dây con lắc đơn:

T mg 3cos 2cos 0

a gsin

tt 2 2 2 Gia tốc: a a a a a a với v 2g cos cos 0

tt ht tt ht a ht

l

8 Khi con lắc đơn chịu thêm tác dụng của lực phụ khơng đổi: a Lực phụ khơng đổi : * Lực quán tính: F ma, độ lớn F = ma ( F a ) + Chuyển động nhanh dần đều a v (v cĩ hướng chuyển động) + Chuyển động chậm dần đều a v * Lực điện trường: F qE , độ lớn F = q E (Nếu q > 0 F E ; cịn nếu q < 0 F E ) * Lực đẩy Ácsimét: FA = DgV (F luơn thẳng đứng hướng lên) Trong đĩ: D là khối lượng riêng của chất lỏng hay chất khí; g là gia tốc rơi tự do; V là thể tích của phần vật chìm trong chất lỏng hay chất khí đĩ b Chu kì con lắc khi chịu tác dụng của lực lạ:

F

g' g m gọi là gia tốc trọng trường hiệu dụng

→ Chu kỳ dao động của con lắc đơn khi đĩ: T ' 2 l g'

c Các trường hợp đặc biệt:

* F cĩ phương ngang: T ' 2 l

g 2 F 2

m

* F cĩ phương thẳng đứng hướng xuống : T' 2 l

g F

m

* F thẳng đứng, hướng lên: T' 2 l

g F

m

9 Bài tốn thời gian nhanh, chậm của đồng hồ 1 Điện trường thẳng đứng : 2 Điện trường nằm ngang: T Δl g t

h cao

h sâu 2 2RTD T 2l 2g

R TD T Δl g t hcao hsâu

2 2R TD T 2l 2g

R TD d khongkhi qE 2D 2mg

d khongkhi qE 2

2D 2mg

Trong đó: ☻ Δt: độ sai lệch của đồng hồ ( >0 ứng với chạy châm,<0 ứng với chạy nhanh)

☻ t: thời gian xét (1 ngày đêm, 1 giờ )

☻ D: khối lượng riêng của chất làm con lắc đơn

☻ Cái nào không có trong đề thì cho =0

Chủ đề 4 TỔNG HỢP DAO ĐỘNG

1 Tổng hợp hai dao động điều hoà cùng phương cùng tần số x1 = A1cos( t + 1) và x2 = A2cos( t +

2) được một dao động điều hoà cùng phương cùng tần số x = Acos( t + )

* Nếu = 2kπ (x1, x2 cùng pha) AMax = A1 + A2

` * Nếu = (2k+1)π (x1, x2 ngược pha) AMin = A1 - A2

3 Giải bằng giản đồ véctơ: Biện luận biên độ tổng hợp A max, min theo A1 ; A2 ; 1 ; 2

Chủ đề 5 DAO ĐỘNG TẮT DẦN – DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC - CỘNG HƯỞNG

1 Một con lắc lò xo dao động tắt dần với biên độ A, hệ số ma sát µ

* Khi vật dao động tắt dần sau mỗi nửa chu kì thì tọa độ của vị trí cân bằng mới cách vị trí cân bằng ban

* Số dao động thực hiện được: N= A = Ak = ω

* % năng lượng giảm sau một chu kì: W 1 W2 1 A2 2

2 Dao động tắt dần của con lắc đơn (α ≤ 100 ; Fms ≠ 0)

* Độ giảm biên độ sau một chu kì: 4Fms

mg

* Mối liên hệ giữa các biên độ sau 1 chu kì:

Sau 1T : α1 = q.α0 ; q < 1 (q là cơng sai)

- Tần số dao động cưỡng bức bằng tần số ngoại lực f cưỡng bức fngoại lực

- Biên độ dao động cưỡng bức phụ thuộc vào biên độ của ngoại

lực cưỡng bức, lực cản của hệ, và sự chênh lệch tần số giữa dao

động cưỡng bức và dao động riêng

4 Hiện tượng cộng hưởng xảy ra khi: f = f0 hay = 0 hay T = T0

5 Dao động duy trì: Cĩ tần số bằng tần số dao động riêng, cĩ biên độ khơng đổi

CHƯƠNG II : SĨNG CƠ HỌC

Chủ đề 1 ĐẠI CƯƠNG VỀ SĨNG CƠ HỌC

1 Bước sĩng: v.T v

f

Trong đĩ: : Bước sĩng; T (s): Chu kỳ của sĩng; f (Hz): Tần số của sĩng; v: Tốc độ truyền sĩng (cĩ đơn vị

tương ứng với đơn vị của )

2 Phương trình sĩng

Tại điểm O: uO = Acos( t + ) x

x

Tại điểm M cách O một đoạn x trên phương truyền sĩng

O M 2 x Dấu"+" sĩng truyền theo chiều dương

u M Acos t Với

Dấu " - " sĩng truyền ngược chiều dương

3 Độ lệch pha giữa hai điểm cách nguồn một khoảng x 1 , x 2 : x1 x2 2 x1x2

v

Cĩ thể dùng đường trịn lượng giác và độ lệch pha để tìm được li độ các phần tử mơi trường v sóng T f

4 Phân biệt tốc độ truyền sĩng và tốc độ dao động phần tử mơi trường:

v dđ u / t v dđmax A

5 Trong hiện tượng truyền sĩng trên sợi dây, dây được kích thích dao động bởi nam châm điện với tần số dịng điện là f thì tần số dao động của dây là 2f

Chủ đề 2 SĨNG DỪNG

1 Một số chú ý

- Đầu cố định hoặc đầu dao động nhỏ là nút sĩng

- Đầu tự do là bụng sĩng

- Hai điểm đối xứng với nhau qua nút sĩng luơn dao động ngược pha

- Hai điểm đối xứng với nhau qua bụng sĩng luơn dao động cùng pha

- Mọi điểm trên một bĩ sĩng luơn dao động cùng pha; mọi điểm trên 2 bĩ sĩng liền kề luơn dao động ngược pha

- Các điểm trên dây đều dao động với biên độ khơng đổi năng lượng khơng truyền đi

- Khoảng thời gian giữa hai lần sợi dây căng ngang (hai lần dây duỗi thẳng liên tiếp) là nửa chu kỳ

- Khoảng cách giữa hai bụng sĩng hoặc hai nút sĩng liên tiếp luơn = λ/2

- Khoảng cách giữa bụng sóng và nút sóng liền kề luôn = λ/4

2 Điều kiện để có sóng dừng trên sợi dây dài l:

Phương trình sóng tới và sóng phản xạ tại B: u B Acos2 ft và u' B Acos2 ft Acos(2 ft )

Phương trình sóng tới và sóng phản xạ tại M cách B một khoảng d là:

Phương trình sóng tới và sóng phản xạ tại B: u B u' B Acos2 ft

Phương trình sóng tới và sóng phản xạ tại M cách B một khoảng d là:

Lưu ý: * Với x là khoảng cách từ M đến đầu nút sóng thì biên độ:

* Với x là khoảng cách từ M đến đầu bụng sóng thì biên độ:

A M 2A sin(2 x

)

A M 2A cos(2 d

)

5 Độ lệch pha biên độ giữa hai điểm trên sóng dừng

- Biên độ dao động của phần tử trên sợi dây có sóng dừng tuần hoàn theo chiều dài với chu kì

λ

- Giữa hai điểm M, N trên dây, cách nhau khoảng d, biên độ dao động có độ lệch pha: 2 d

+ Ví dụ: Độ lệch pha biên độ giữa M và bụng sóng là π/4 Biên Bụng, 2A

6 Cho hai tần số liên tiếp f 1 , f 2 cho sóng dừng trên dây Tìm f min để có sóng

dừng trên dây a Sợi dây có hai đầu cố định → f min f 2 f1

b Sợi dây có một đầu cố định, một đầu tự do →fmin f2 f1

2

7 Sợi dây có chiều dài l được cắt làm hai phần có chiều dài l = l 1 + l 2 ta có : k k1 k2

f f1 f2

ứng

Chủ đề 3 GIAO THOA SÓNG

1 Phương trình giao thoa sóng tại một điểm

Phương trình sóng tại 2 nguồn u1 Acos(2 ft 1) và u2 Acos(2 ft 2 ) Xét

điểm M cách hai nguồn lần lượt d1, d2

c Độ lệch pha dao động của hai sóng tới M : 2 d 2 d 1 1 2

2 Khoảng cách giữa hai cực đại hoặc cực tiểu liên tiếp luôn = λ/2

3 Điều kiện cực đại, cực tiểu giao thoa:

a Cực đại : Hai sóng tới M cùng pha:

- Cho : + M thuộc vân bậc k và thỏa mãn S1M – S2M = a

+ M' thuộc vân bậc (k + n) giống vân qua M, thỏa mãn S1M' – S2M' = b

- Tìm : Bước sóng; các vân này thuộc vân lồi hay lõm?

+ Nếu k Z → Giả sử sai → Giải lại hệ với điều kiện hai điểm thuộc cực tiểu

5 Tìm số điểm cực đại, cực tiểu trên đoạn MN

2

6 Số điểm cực đại, cực tiểu cắt đường tròn; đường elip; hình chữ nhật

- Xét trên đoạn MN S1S2

- Tìm số điểm dao động cực đại, cực tiểu trên đoạn MN giả sử là n điểm

- Số điểm dao động cực đại cực tiểu trên đường tròn đường kính MN là 2.n

* Lưu ý trường hợp hai cực đại, cực tiểu trùng với M, N

7 Tìm số điểm dao động cùng pha, ngược pha với nguồn thuộc một đoạn thẳng

- Viết phương trình dao động tại điểm bất kì thuộc đường thẳng cần xét

- Tìm độ lệch pha giữa điểm đó và nguồn (hoặc điểm đặc biệt theo đề bài)

Cùng pha: 2k 1 d 2 d ?

- Sử dụng điều kiện về pha : Ngược pha : 2k 1 d 1 2 d ?

2k 1 d 2 d Lệch pha góc :

- Tìm giá trị tương ứng của k tại hai đầu mút của đoạn thẳng cần xét

- M dao động cùng pha với hai nguồn : d1 + d2 = 2kλ ↔ 2d = 2kλ

- Dùng điều kiện d > S1S2/2 (Cạnh huyền luôn lớn hơn cạnh góc vuông) → kmin → dmin → xmin

* Tìm M gần nhất nằm ngoài S 1 S 2 dao động cùng pha với hai nguồn

- Độ lệch pha của sóng tại M so với hai nguồn: d1 d2

- Điều kiện cùng pha: d1 d2 2k d d

MB 2 MA 2 AB 2

Chủ đề 4 SÓNG ÂM

1 Cường độ âm: I W P P

t.S S 4 r2Với W (J), P (W) là năng lượng, công suất phát âm của nguồn; S (m2) là diện tích mặt vuông góc

với phương truyền âm (với sóng cầu thì S là diện tích mặt cầu S=4πR 2)

A

2

4l

1

k = 1,2,3… có các hoạ âm bậc 3 (tần số 3f1), bậc 5 (tần số 5f1)…

ĐẶC ĐIỂM CỦA SÓNG ÂM

1 Sóng âm, dao động âm:

a Dao động âm: Dao động âm là những dao động cơ học có tần số từ 16Hz đến 20KHz mà tai người có

thể cảm nhận được

Sóng âm có f < 16Hz gọi là hạ âm; sóng âm f > 20KHz gọi là sóng siêu âm

b Sóng âm là các sóng cơ học dọc lan truyền trong các môi trường vật chất đàn hồi:

rắn, lỏng, khí Không truyền được trong chân không

2 Vận tốc truyền âm:

Vận tốc truyền âm: trong môi trường rắn > trong môi trường lỏng > trong môi trường

khí Vận tốc truyền âm phụ thuộc vào tính đàn hồi và mật độ của môi trường

Trong một môi trường, vận tốc truyền âm phụ thuộc vào nhiệt độ và khối lượng riêng của môi trường đó

3 Đặc trưng sinh lí của âm:

* Nhạc âm: Nhạc âm là những âm có tần số hoàn toàn xác định; nghe êm tai như tiếng đàn, tiếng hát, …

* Tạp âm: Tạp âm là những âm không có tần số nhất định: như tiếng máy nổ, tiếng la hét…

a Độ cao của âm: Độ cao của âm là đặc trưng sinh lí của âm phụ thuộc vào đặc trưng vật lí

của âm là tần số Âm cao có tần số lớn, âm trầm có tần số nhỏ

b Âm sắc: Âm sắc là đặc trưng sinh lí phân biệt hai âm có cùng độ cao, nó phụ thuộc vào

biên độ và tần số của âm hoặc phụ thuộc vào đồ thị dao động âm

c Độ to: Độ to là đặc trưng sinh lí của âm phụ thuộc vào đặc trưng vật lí là mức cường độ âm và tần số

- Ngưỡng nghe: Âm có cường độ bé nhất mà tai người nghe được, thay đổi theo tần số của âm

- Ngưỡng đau: Âm có cường độ lớn đến mức tai người có cảm giác đau (L ≈ 130dB) với mọi tần số

- Miền nghe được là giới hạn từ ngưỡng nghe đến ngưỡng đau

CHƯƠNG III : DAO ĐỘNG VÀ SÓNG ĐIỆN TỪ

I CÁC ĐẠI LƯỢNG TRONG MẠCH DAO ĐỘNG LC

1 Dao động điện từ

* Điện tích tức thời q = q0cos( t + )

* Hiệu điện thế (điện áp) tức thời u q q0 cos( t ) U 0 cos( t )

C C

* Dòng điện tức thời i = q’ = - q0sin( t + ) = I0cos( t + + )

2

Trong đó: 1 là tần số góc riêng ; T 2

là chu kỳ riêng; f 1 là tần số riêng LC

LC

2 LC

q0

q0 I0

I q ; U LI I L

C

C

0 0 LC 0 C 0 0

2 Phương trình độc lập với thời gian: q 2 i 2 Q 2 ; u 2 i 2 Q 2 ; u 2 C 2 i2 Q2 2 L2 4 2 2 0 0 0

3 Các đại lượng dao động trong mạch LC tương tự các đại lượng trong dao động điều hòa 4 Năng lượng điện từ 1 1 q2 q2 * Năng lượng điện trường: W Cu 2 qu hoặc W 0cos 2 ( t ) đ 2 2 2C đ 2C 1 q2

* Năng lượng từ trường: W Li 2 0 sin2 ( t ) 2

t 2C

1

CU2 1 q 2 1 LI2 * Năng lượng điện từ: W=W +W = = q U = 0 = 2C 2 d t 2 0 2 0 0 0

Chú ý: + Mạch dao động có tần số góc , tần số f và chu kỳ T thì Wđ và Wt biến thiên với tần số góc 2 , tần số 2f và chu kỳ T/2

+ Mạch dao động có điện trở thuần R 0 thì dao động sẽ tắt dần Để duy trì dao động cần cung cấp

cho mạch một năng lượng có công suất: P I2R 2C2U02

R

2 2L

+ 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

Q 0

1 Bước sóng: c cT ; v c ; n: Chiết suất của môi trường

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 xoáy.

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 (v c )

+ 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:

Năng lượng lớn, bị tầng điện li và mặt đất phản xạ nhiều lần

Có năng lượng rất lớn, không bị tầng điện

li hấp thụ, truyền theo đường thẳng

5 Mạch chọn sóng:

- Bước sóng điện từ mà mạch cần chọn trong chân không: 2 c LC ; c 3.108 (m/s)

Trong điện môi : v c

6 Tụ xoay

a Cấu tạo: Tụ xoay có một hệ thống bản cố định hình bán nguyệt và một hệ thống bản linh động hình

bán nguyệt Bản linh động có thể quay quanh một trục vuông góc với bản cố định tại tâm Khi xoay bản linh động, diện tích phần đối diện giữa hai bản sẽ thay đổi làm cho điện dung của tụ điện thay đổi

b) Hoạt động :

+ Ctụ phụ thuộc góc giữa hai bản tụ

+ Điện dung tương ứng với giá trị của một độ chia: C Cmax

Cminmax min

+ Khi góc giữa hai bản tụ có giá trị là α, điện dung của tụ có giá trị : C C min C

CHƯƠNG IV : ĐIỆN XOAY CHIỀU

A CÁC MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU

1 Biểu thức điện áp tức thời và dòng điện tức thời:

u = U0cos( t + u) và i = I0cos( t + i)

Với = u – i là độ lệch pha của u so với i và

2

2

2 Dòng điện xoay chiều i = I0 cos(2 ft + i )

* Mỗi giây đổi chiều 2f lần

* Nếu pha ban đầu i = hoặc i = thì chỉ giây đầu tiên đổi chiều 2f - 1 lần

5 Công thức tính thời gian đèn sáng, tối trong một chu kỳ M2 M1

Khi đặt điện áp u = U0cos( t + u) vào hai đầu bóng đèn, biết đèn

6 Đoạn mạch xoay chiều chỉ chứa một phần tử

Nội dung Mạch chỉ chứa R Mạch chỉ chứa L Mạch chỉ chứa C

Đặc điểm - Cho cả dòng điện một - Chỉ cản trở dòng điện xoay - Chỉ cho dòng điện xoay chiều

chiều và xoay chiều đi qua chiều, không cản trở dòng không đi qua Cản trở hoàn toàn dòng nhưng có tác dụng cản trở đổi không đổi

Độ lệch - uR luôn cùng pha với i

uL luôn nhanh pha hơn i góc

8 Công suất tiêu thụ trên đoạn mạch RLC nối tiếp:

9 Liên hệ giữa các hiệu điện thế hiệu dụng trong đoạn mạch thuần RLC nối tiếp:

10 Điện áp u = U1 + U 0 cos( t + ) được coi gồm một điện áp không đổi U1 và một điện áp xoay chiều u

= U0cos( t + ) đồng thời đặt vào đoạn mạch

11 Mạch RLC với cuộn dây có điện trở thuần r

Nội dung Tổng trở Độ lệch pha u - i Công suất Hệ số công suất

- uR cùng pha với u hai đầu mạch; UR = U

- uL và uC cùng vuông pha so với u

2

R 2

+ Nếu 2 điện áp cùng pha : tan 1 tan 2

+ Nếu 2 điện áp vuông pha : 2 tan 1 tan 2 1

+ Nếu 1 2 2 tan 1 tan 2 1

Để so sánh công suất tỏa nhiệt ta có thể dùng đồ thị trên Dựa vào đồ thị ta thấy :

- R càng gần R0 thì công suất càng lớn, càng xa R0 thì công suất càng nhỏ

2 Cuộn dây không thuần cảm a

Công suất của mạch khi đó:

R R X = -(Z L – Z C ) – r R X = (Z L – Z C ) - r 0

P mạch

- Dựa vào bảng biến thiên ta thấy : Khi R > (ZL – ZC) – r hàm Pmạch luôn luôn nghịch biến

→ RX = 0 thì Pmạch đạt cực đại Khi đó : P mạch max I 2 r

3 R thay đổi liên quan đến cực trị của I, U R , U L , U C , U RL , U RC , U LC

* URL luôn nghịch biến theo R khi ZL > 2ZC và luôn đồng biến

II MẠCH CÓ L BIẾN THIÊN

1 Cuộn dây thuần cảm

U AB Với U U L U Lm L an toàn ở hai giá trị L 1 L 2 có cùng U L

+ Nếu L có hai giá trị L1 ≠ L2 cho cường độ dòng điện hiệu dụng (công suất tiêu thụ, cùng độ lớn của sự lệch pha giữa u và i) là như

nhau → Giá trị của L để có cộng hưởng điện:

2C1C 2

và

C1 C2cảm kháng ZL ZC1

C Gía trị của C nếu mạch có cùng hiệu ứng:

IV MẠCH CĨ ω BIẾN THIÊN.

1 & 2 thoả mãn hiệu thức :

1 1 2 để U L1 U L2 ; 0 là giá trị của U Lmax