Truyền sóng dao động Hocmai.vn

Truyền sóng dao động Hocmai.vn là tài liệu của thầy Đỗ Ngọc Hà và thầy Phạm Văn Tùng biên soạn rất bài bản, bao quát các dạng bài sẽ ra trong đề thi ĐH những năm gần đây. Tài liệu gồm nhiều bài tập và lời giải chi tiết phù hợp dễ hiểu với mọi đối tượng ôn thi ĐH

❶ Thu phát sóng vô tuyến

— Dụng cụ thu phát: Dùng Ăngten (là một mạch dao động LC hở)

— Nguyên tắc thu phát: Dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ và cộng hưởng điện

— Một mạch dao động LC trong máy phát hay máy thu chỉ thu hay phát được sóng điện từ có chu kì và tần số bằng chu





c

2 c LC f

    

Sơ đồ khối của một máy phát thanh và máy thu thanh vô tuyến đơn giản

— Phải dùng sóng điện từ cao tần để tải thông tin gọi là sóng mang

— Phải biến điệu các sóng mang: “Trộn” sóng âm tần với sóng mang

— Ở nơi thu phải tách sóng âm tần ra khỏi sóng mang

— Khuếch đại tín hiệu thu được

❷ Sóng vô tuyến và sự truyền sóng vô tuyến:

a) Định nghĩa: là sóng điện từ có bước sóng từ vài cm tới vài chục km dùng trong thông tin liên lạC

b) Phân loại: 4 loại sau

λ = vài cm - 10m

λ = 10m - 100 m

f = 3MHz - 30MHz

f = 0,3MHz - 3MHz

 = 1km – vài chục km

f = 3kHz – 0,3MHz c) Sự truyền sóng vô tuyến trong khí quyển:

— Sóng dài: có năng lượng thấp, bị các vật trên mặt đất hấp thụ mạnh nhưng nước lại hấp thụ ít, do đó sóng dài và cực dài được dùng trong thông tin liên lạc dưới nước (VD: liên lạc giữa các tàu ngầm, )

— Sóng ngắn: có năng lượng lớn, bị phản xạ nhiều lần giữa tầng điện ly và mặt đất Do đó một đài phát sóng ngắn có công suất lớn có thể truyền sóng tới mọi điểm trên Trái Đất Sóng ngắn thường được dùng trong liên lạc vô tuyến hàng hải

và hàng không, các đài phát thanh,

— Sóng cực ngắn: không bị tầng điện li hấp thụ hay phản xạ, nó xuyên qua tầng điện li vào vũ trụ Sóng cực ngắn thường được dùng trong việc điều khiển bằng vô tuyến, trong vô tuyến truyền hình, trong thông tin vũ trụ,

Chú ý: Vô tuyến truyền hình dùng các sóng cực ngắn, không truyền được xa trên mặt đất, không bị tầng điện li hấp thụ hay phản xạ, nó xuyên qua tầng điện li Muốn truyền hình đi xa, người ta phải đặt các đài tiếp sóng trung gian, hoặc dùng

vệ tinh nhân tạo để thu rồi phát trở về Trái Đất

BÀI 6.8: TRUYỀN THÔNG BẰNG SÓNG ĐIỆN TỪ

(TÀI LIỆU BÀI GIẢNG)

Giáo viên: Đỗ Ngọc Hà – Phạm Văn Tùng Các bài tập trong tài liệu này được biên soạn kèm theo bài giảng “Truyền thông bằng sóng điện từ” Khóa học Luyện thi THPT quốc gia PEN - C: Môn Vật lí (Thầy Đỗ Ngọc Hà – Phạm Văn Tùng)” tại website Hocmai.vn để giúp các Bạn kiểm tra, củng cố lại các kiến thức được giáo viên truyền đạt trong bài giảng tương ứng Để sử dụng hiệu quả, Bạn cần học trước bài giảng “Truyền thông bằng sóng điện từ” sau đó làm đầy đủ các bài tập trong tài liệu này.

 LÍ THUYẾT

(ĐH-2013): Sóng điện từ có tần số 10 MHz truyền với tốc độ 3.108 m/s có bước sóng là

A 3m B 6m C 60m D 30m

Hướng dẫn

— Bước sóng:

8

6

30 m

— Key D

(ĐH-2010): Mạch dao động dùng để chọn sóng của một máy thu vô tuyến điện gồm tụ điện có điện dung C0 và cuộn cảm thuần

có độ tự cảm L Máy này thu được sóng điện từ có bước sóng 20 m Để thu được sóng điện từ có bước sóng 60 m, phải mắc song song với tụ điện C0 của mạch dao động một tụ điện có điện dung

Hướng dẫn

0

C

3 C 9C C C



— Như vậy cần ghép thêm tụ: Cx9C0C0 8C0

— Chọn C

Mạch chọn sóng của một máy thu vô tuyến điện có một mạch dao động gồm 1 cuộn cảm và 2 tụ điện C1; C2 (C1 < C2) Nếu C1 nối tiếp C2 thì máy bắt được sóng có bước sóng 60m Nếu C1 song song C2 thì máy bắt được sóng có bước sóng 125m Tháo bỏ tụ C2 thì máy bắt được sóng có bước sóng

Hướng dẫn

   

1

 và 2

2

 là nghiệm của phương trình: X2 – 1252.X + 602.1252 = 0

Nên X = 10000  λ = 100 m (loại vì C1 < C2 λ1 < λ2)

hoặc X = 5625  λ = 75 m (nhận)

Mạch dao động của một máy thu vô tuyến điện gồm cuộn dây có độ tự cảm L = 1 mH và một tụ điện có điện dung thay đổi được Để máy thu bắt được sóng vô tuyến có tần số từ 3 MHz đến 4 MHz thì điện dung của tụ phải thay đổi trong khoảng ?

Hướng dẫn





— Tần số từ: 3 MHz  C = 1,6 pF

4 MHz  C = 2,8 pF

 Dải tụ: 1,6 pF  C  2,8 pF

Mạch chọn sóng của máy thu vô tuyến điện gồm một cuộn dây thuần cảm L và một tụ điện có điện dung biến đổi từ 40pF đến 810 pF Khi điều chỉnh điện dung C đến giá trị 90pF thì máy thu được sóng có bước sóng 30m Dải sóng mà máy thu được có bước sóng:

Hướng dẫn

— Hệ số tự cảm:

L

360000



— Điện dung:

Khi C = 40 pF  λ = 20 m

Khi C = 810 pF  λ = 90 m

— Chọn A

 VẬN DỤNG

Mạch chọn sóng của máy thu vô tuyến điện gồm cuộn dây thuần cảm có L = 2.10–5 H và một tụ xoay có điện dung biến thiên từ C1 = 10 pF đến C2 = 500 pF khi góc xoay biến thiên từ 00 đến 1800 Khi góc xoay của tụ bằng 900 thì mạch thu sóng điện từ có bước sóng là

Hướng dẫn

— Điện dung của tụ liên hệ qua góc xoay bằng hàm bậc nhất

49

18

C 500 180.C b

b 10 pF



— Khi góc xoay bằng 90o thì điện dung của tụ:

49

C 90 10 255 pF

18

— Bước sóng điện từ phù hợp:

2 c LC 2 .3.10 2.10 255.10  134,54 m

Giáo viên: Đỗ Ngọc Hà – Phạm Văn Tùng

BÀI TẬP TỰ LUYỆN Câu 1: (ĐH-2008): Trong sơ đồ của một máy phát sóng vô tuyến điện, không có mạch (tầng)

Câu 2: Nếu quy ước: I - Chọn sóng; II - Tách sóng; III - Khuyếch đại âm tần; IV - Khuyếch đại cao tần; V - Chuyển thành sóng âm, thì việc thu sóng điện từ phải qua các giai đoạn nào, với thứ tự nào?

Câu 3: (ĐH-2010): Trong sơ đồ khối của một máy phát thanh dùng vô tuyến không có bộ phận nào dưới đây?

Câu 4: Trong kỹ thuật truyền thông bằng sóng điện từ, để trộn dao động âm thanh và dao động cao tần thành cao tần biến điệu người ta phải

A biến tần số của dao động cao tần thành tần số của dao động âm tần

B biến tần số của dao động âm tần thành tần số của dao động cao tần

C làm cho biên độ của dao động cao tần biến đổi theo nhịp điệu (chu kì) của dao động âm tần

D làm cho biên độ của dao động âm tần biến đổi theo nhịp điệu (chu kì) của dao động cao tần

Câu 5: Nếu xếp theo thứ tự: sóng dài, sóng trung, sóng ngắn, sóng cực ngắn trong thang sóng vô tuyến thì

C Bước sóng giảm, tần số tăng D Năng lượng giảm, tần số tăng

Câu 6: Mạch chọn sóng của một máy thu vô tuyến điện gồm một tụ điện có điện dung C = 0,1 nF và cuộn cảm có độ tự cảm L =

30 μH Mạch dao động trên có thể bắt được sóng vô tuyến thuộc dải

Câu 7: Mạch chọn sóng của một máy thu vô tuyến điện gồm một tụ điện có điện dung C = 1 µF và cuộn cảm có độ tự cảm L = 25

mH Mạch dao động trên có thể bắt được sóng vô tuyến thuộc dải

Câu 8: Nếu xếp theo thứ tự: sóng dài, sóng trung, sóng ngắn, sóng cực ngắn trong thang sóng vô tuyến thì

C Bước sóng giảm, tần số tăng D Năng lượng giảm, tần số tăng

Câu 9: Sóng cực ngắn vô tuyến có bước sóng vào cỡ

Câu 10: Sóng điện từ nào sau đây được dùng trong việc truyền thông tin trong nước?

Câu 11: Sóng điện từ nào sau đây có khả năng xuyên qua tầng điện li?

Câu 12: Sóng điện từ nào sau đây bị phản xạ mạnh nhất ở tầng điện li?

Câu 13: Sóng nào sau đây được dùng trong truyền hình bằng sóng vô tuyến điện?

Câu 14: f = 1242kHz là một trong các tần số của kênh VOV, đài tiếng nói Việt Nam (kênh dành cho người Việt Nam và người nước ngoài ở Đông Nam Á) Sóng vô tuyến của kênh VOV này phát ra thuộc dải

Câu 15: Chọn phát biểu sai khi nói về sóng vô tuyến:

A Các sóng trung ban ngày chúng bị tầng điện li hấp thụ mạnh nên không truyền được xa, ban đêm chúngbị tầng điện li phản xạ nên truyền được xa

B Sóng dài bị nước hấp thụ mạnh

C Các sóng cực ngắn không bị tầng điện li hấp thụ hoặc phản xạ, có khả năng truyền đi rất xa theo đường thẳng

D Sóng càng ngắn thì năng lượng sóng càng lớn

Câu 16: (ĐH-2013): Sóng điện từ có tần số 10MHz truyền với tốc độ 3.108 m/s có bước sóng là

A 3m B 6m C 60m D 30m

Câu 17: (CĐ -2012): Mạch chọn sóng của một máy thu sóng vô tuyến gồm cuộn cảm thuần có độ tự cảm 0,4H

điện dung C thay đổi được Điều chỉnh C 10pF

9



 thì mạch này thu được sóng điện từ có bước sóng bằng

Câu 18: (CĐ-2011): Mạch chọn sóng của một máy thu thanh gồm một cuộn cảm thuần có độ tự cảm không đổi và một tụ điện có thể thay đổi điện dung Khi tụ điện có điện dung C1, mạch thu được sóng điện từ có bước sóng 100 m; khi tụ điện có điện dung C2, mạch thu được sóng điện từ có bước sóng 1 km Tỉ số 2

1

C

C là

Câu 19: (ĐH-2008): Mạch dao động của máy thu sóng vô tuyến có tụ điện với điện dung C và cuộn cảm với độ tự cảm L, thu được sóng điện từ có bước sóng 20 m Để thu được sóng điện từ có bước sóng 40 m, người ta phải mắc song song với tụ điện của mạch dao động trên một tụ điện có điện dung C' bằng

Câu 20: (ĐH-2010): Mạch dao động dùng để chọn sóng của một máy thu vô tuyến điện gồm tụ điện có điện dung C0 và cuộn cảm thuần có độ tự cảm L Máy này thu được sóng điện từ có bước sóng 20 m Để thu được sóng điện từ có bước sóng 60 m, phải mắc song song với tụ điện C0 của mạch dao động một tụ điện có điện dung

Câu 21: Mạch chọn sóng một máy thu thanh gồm cuộn dây cảm thuần và tụ có điện dung C0 thì thu được sóng điện từ có bước

sóng 0. Nếu mắc nối tiếp với tụ C0 một tụ có điện dung C thì mạch thu được sóng điện từ có bước sóng

0

0

C

(C C )



0 0

0

(C C ) C



0

C (C C )



0 0

(C C ) C





Câu 22: Khi mắc tụ điện có điện dung C1 với cuộn cảm thuần L thì mạch thu được sóng điện từ có bước sóng  1 15 m Khi mắc

tụ điện có điện dung C2 với cuộn cảm thuần L thì mạch thu được sóng điện từ có bước sóng  2 20 m Khi mắc tụ C1 song song với tụ C2 rồi mắc với cuộn cảm thuần L thì mạch sẽ thu được sóng điện từ có bước sóng

Câu 23: Mạch chọn sóng của một máy thu vô tuyến điện có một mạch dao động gồm 1 cuộn cảm và 2 tụ điện C1; C2 (C1 < C2)

Nếu C1 nối tiếp C2 thì máy bắt được sóng có bước sóng 60m Nếu C1 song song C2 thì máy bắt được sóng có bước sóng 125m Tháo bỏ tụ C2 thì máy bắt được sóng có bước sóng

Câu 24: Mạch dao động ở lối vào của một máy thu thanh gồm cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm L0 và một tụ điện có điện dung 0

C khi đó máy thu được sóng điện từ có bước sóng 0 Nếu dùng n tụ điện giống nhau cùng điện dung C0 mắc nối tiếp với nhau rồi mắc song song với tụ C0 của mạch dao động, khi đó máy thu được sóng có bước sóng:

n



n 1



0 n



D 0 n

Câu 25: Mạch chọn sóng của một máy thu vô tuyến điện gồm bộ tụ điện và cuộn cảm thuần L Khi L = L1; C = C1 thì mạch thu được bước sóng λ Khi L = 3L1; C = C2 thì mạch thu được bước sóng là 2λ Khi điều chỉnh cho L = 3L1; C = 2C1 + C2 thì mạch thu được bước sóng là

Câu 26: Mạch chọn sóng của một máy thu vô tuyến điện gồm bộ tụ điện và cuộn cảm thuần L Khi L = L1; C = C1 thì mạch thu được bước sóng λ Khi L = 3L1; C = C2 thì mạch thu được bước sóng là 2λ Khi điều chỉnh cho L = 2L1; C = C1 + 2C2 thì mạch thu được bước sóng là

3

3

3

Câu 27: Mạch dao động của một máy thu vô tuyến điện gồm cuộn dây có độ tự cảm L = 1 mH và một tụ điện có điện dung thay

đổi đượC Để máy thu bắt được sóng vô tuyến có tần số từ 3 MHz đến 4 MHz thì điện dung của tụ phải thay đổi trong khoảng:

A 1,6 pF  C  2,8 pF B 2 F  C  2,8 F C 0,16 pF  C  0,28 pF D 0,2 F  C  0,28 F

Câu 28: Một mạch chọn sóng của máy thu vô tuyến gồm cuộn cảm L = 5 H và một tụ xoay có điện dung biến thiên từ 10 pF đến

240 pF Dãi sóng máy thu được là

Câu 29: Mạch chọn sóng của máy thu vô tuyến điện gồm một cuộn dây thuần cảm L và một tụ điện có điện dung biến đổi từ 40pF đến 810 pF Khi điều chỉnh điện dung C đến giá trị 90pF thì máy thu được sóng có bước sóng 30m Dải sóng mà máy thu được có bước sóng:

Câu 30: Tụ điện trong mạch chọn sóng của một máy thu thanh có điện dung biến đổi từ 10pF đến 360pF Bước sóng nhỏ nhất của sóng điện từ mà máy này thu được là 10m Bước sóng lớn nhất của sóng điện từ mà máy này thu được là

Câu 31: Mạch chọn sóng của một máy thu vô tuyến gồm một cuộn dây cảm thuần có độ tự cảm L biến thiên từ 0,30µH đến 12µH

và một tụ điện có điện dung biến thiên từ 20pF đến 800pF Máy này có thể bắt được sóng điện từ có bước sóng lớn nhất là

Câu 32: Một máy thu thanh (đài) có thể thu được cả dải sóng AM và dải sóng FM bằng cách thay đổi cuộn cảm L của mạch chọn sóng nhưng vẫn dùng chung một tụ xoay Khi thu sóng FM, đài thu được dải sóng từ 2 m đến 12 m Khi thu sóng AM đài thu được bước sóng dài nhất là 720 m Bước sóng ngắn nhất trong dải sóng AM mà đài thu được là

Câu 33: Mạch chọn sóng của một máy thu vô tuyến gồm một cuộn dây có độ tự cảm L 1 2(mH)

108



điện dung biến thiên theo góc xoay C = α + 30 (pF) Để thu được sóng điện từ có bước sóng  = 15 m thì góc xoay bằng bao nhiêu

?

A α = 35,50 B α = 37,50 C α = 36,50 D α = 38,50

Câu 34: Mạch chọn sóng của một máy thu vô tuyến điện gồm cuộn dây có L = 2 μH và một tụ xoay Khi α = 0 thì điện dung của

tụ là Co = 10 pF, khi α1 = 1800 thì điện dung của tụ là C1 = 490 pF Muốn bắt được sóng có bước sóng 19,2 m thì góc xoay α bằng bao nhiêu?

A 15,750 B 22,50 C 250 D 18,50

Câu 35: Một tụ điện xoay có điện dung tỉ lệ thuận với góc quay các bản tụ Tụ có giá trị điện dung C biến đổi giá trị C1 = 10 pF đến C2 = 490 pF ứng với góc quay của các bản tụ là α các bản tăng dần từ 00 đến 1800 Tụ điện được mắc với một cuộn dây có hệ

số tự cảm L = 2 H để làm thành mạch dao động ở lối vào của 1 một máy thu vô tuyến điện Để bắt được sóng 19,2m phải quay các bản tụ một góc α là bao nhiêu tính từ vị trí điện dung C bé nhất

Câu 36: Cho mạch chọn sóng của máy thu vô tuyến điện gồm tụ C0 ghép song song với tụ xoay CX (Điện dung của tụ xoay tỉ lệ hàm bậc nhất với góc xoay α) Cho góc xoay α biến thiên từ 00 đến 1200 khi đó CX biến thiên từ 10 μF đến 250 μF, nhờ vậy máy thu được dải sóng từ 10 m đến 30 m Điện dung C0 có giá trị bằng

Câu 37: Một tụ xoay có điện dung biến thiên liên tục và tỉ lệ thuận với góc quay theo hàm bậc nhất từ giá trị C1 = 10 pF đến C2 =

370 pF tương ứng khi góc quay của các bản tụ tăng dần từ 00 đến 1800 Tụ điện được mắc với một cuộn dây có hệ số tự cảm L = 2

μH để tạo thành mạch chọn sóng của máy thu Để thu được sóng điện từ có bước sóng 18,84 m thì phải xoay tụ ở vị trí ứng với góc quay bằng

Câu 38: Mạch chọn sóng của máy thu vô tuyến điện gồm cuộn dây thuần cảm có L = 2.10–5 H và một tụ xoay có điện dung biến thiên từ C1 = 10 pF đến C2 = 500 pF khi góc xoay biến thiên từ 00 đến 1800 Khi góc xoay của tụ bằng 900 thì mạch thu sóng điện

từ có bước sóng là

Câu 39: Mạch chọn sóng của một máy thu vô tuyến điện gồm một cuộn cảm thuần và một tụ điện là tụ xoay Cx Điện dung của tụ

Cx là hàm số bậc nhất của góc xoay Khi chưa xoay tụ (góc xoay bằng 00 ) thì mạch thu được sóng có bước sóng 10 m Khi góc xoay

tụ là 450 thì mạch thu được sóng có bước sóng 20 m Để mạch bắt được sóng có bước sóng 30 m thì phải xoay tụ tới góc xoay bằng

Câu 40: Mạch chọn sóng của máy thu vô tuyến gồm tụ xoay C và cuộn thuần cảm L Tụ xoay có điện dung C tỉ lệ theo hàm số bậc nhất đối với góc xoay φ Ban đầu khi chưa xoay tụ thì mạch thu được sóng có tần số f0 Khi xoay tụ một góc φ1 thì mạch thu được sóng có tần số f1 = 0,5f0 Khi xoay tụ một góc φ2 thì mạch thu được sóng có tần số f2 = f0/3 Tỉ số giữa hai góc xoay là:

1

3

8





2

1

1 3





2

1 3





2

1

8 3







Câu 41: Một máy thu thanh với mạch chọn sóng có tụ điện là tụ xoay Khi tăng điện dung thêm 9 pF thì bước sóng điện từ mà máy thu được tăng từ 20 m đến 25 m Nếu tiếp tục tăng điện dung của tụ thêm 24 pF thì sóng điện mà máy thu có bước sóng là:

Câu 42: (ĐH-2010): Trong thông tin liên lạc bằng sóng vô tuyến, người ta sử dụng cách biến điệu biên độ, tức là làm cho biên độ của sóng điện từ cao tần (gọi là sóng mang) biến thiên theo thời gian với tần số bằng tần số của dao động âm tần Cho tần số sóng mang là 800 kHz Khi dao động âm tần có tần số 1000 Hz thực hiện một dao động toàn phần thì dao động cao tần thực hiện được

số dao động toàn phần là

Câu 43: Một ăngten rađa phát ra những sóng điện từ đến một máy bay đang bay về phía rađa Thời gian từ lúc ăngten phát sóng đến lúc nhận sóng phản xạ trở lại là 120 (s) Ăngten quay với vận tốc 0,5 (vòng/s) Ở vị trí của đầu vòng quay tiếp theo ứng với hướng của máy bay, ăngten lại phát sóng điện từ Thời gian từ lúc phát đến lúc nhận lần này là 117 (s) Biết tốc độ của sóng điện

từ trong không khí bằng 3.108 (m/s) Tốc độ trung bình của máy bay là:

Câu 44: Một ang ten ra đa phát sóng điện từ đang chuyển động về phia ra đa thời gian từ lúc ăng ten phát sóng đến lúc nhận sóng phản xạ trở lại là 80 s Sau 2 phút đo lại lần 2, thời gian từ lúc phát sóng đến lúc nhận sóng phản xạ làn này là 76 s Biết tốc độ sóng điện từ trong không khí bằng 3.108m/s Tốc độ trung bình của vật là

Câu 45: (ĐH-2013): Giả sử một vệ tinh dùng trong truyền thông đang đứng yên so với mặt đất ở một độ cao xác định trong mặt phẳng Xích đạo Trái Đất; đường thẳng nối vệ tinh với tâm trái đất đi qua kinh tuyến số ) Coi Trái Đất như một quả cầu, bán kính

là 6370 km; khối lượng là 6.1024kg và chu kì quay quanh trục của nó là 24 h; hằng số hấp dẫn G = 6,67.10-11N.m2/kg2 Sóng cực ngắn f > 30MHz phát từ vệ tinh truyền thẳng đến các điểm nằm trên Xích Đạo Trái Đất trong khoảng kinh độ nào dưới đây:

A Từ kinh độ 85020’ Đ đến kinh độ 85020’T B Từ kinh độ 79020’Đ đến kinh đô 79020’T

C Từ kinh độ 81020’ Đđến kinh độ 81020’T D Từ kinh độ 83020’T đến kinh độ 83020’Đ

ĐÁP ÁN