Dao động điện từ tắt dần:Trong các mạch dao động thực luôn có tiêu hao năng lượng, ví dụ do điện trở thuần R của dây dẫn, vì vậy dao động sẽ dừng lại sau khi năng lượng bị tiêu hao hết.Q
Trang 1Bài 21: DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ
Trang 21 Dao động điện từ trong mạch
LC:
a) Thí nghiệm
K
L
a b
C P
R
a K b
C
L P
R
Trong mạch kín LC đã có một dòng điện dạng sin rất giống đồ thị dạng sin của dao động cơ đã biết.Mạch LC được gọi là mạch dao động ( khung dao động)
Trang 3b) Giải thích
qmax
umax
3
q = 0
u = 0
i = 0
-qmax -umax
i = 0
q = 0
u = 0
8
i = 0
Chu kì mới…
t
t
xmax
v = 0
x = 0
vmax xv = 0max
x = 0 -vmax Chu kì mới…
q
O
O
i
+
+
-+ +
_ +
+
-9
5
Trang 4c) Khảo sát định lượng
+
C
+
-q
-q+
L
B A
0
q LC
1
"
q hay
"
Lq C
q
C
q u
"
Lq dt
dq dt
d L dt
di L e
u
AB
AB
= +
−
=
⇒
=
−
=
−
=
−
=
≈
Hiệu điện thế uAB = e - ri ≈ e với r ≈ 0 nên
Vì L, C luôn dương, đặt
LC
1
= ω
Có nghiệm: q=q 0 cos(ω.t + φ) (C)
π + ϕ + ω
=
π + ϕ + ω
= ϕ + ω ω
−
=
=
ϕ + ω
= ϕ + ω
=
=
) T (
) 2
t cos(
B B
) A (
) 2
t cos(
I ) t
sin(
q '
q i
) V ( ) t
cos(
U )
t
cos(
C
q C
q u
ra
Suy
0
0 0
0 0
AB
Trang 5Nhận xét :
- Biến thiên của điện trường và từ trường trong mạch LC gọi là dao động điện từ
- Nếu không có tác động điện trường hoặc từ trường với bên ngoài, thì dao động trong mạch LC còn gọi là dao động điện từ tự do
- Các đặc trưng riêng:
+ Tần số góc riêng:
+ Chu kì riêng:
+ Tần số riêng:
LC
1
= ω
LC 2
2
ω
π
=
LC 2
1 T
1 f
π
=
=
Trang 62 Năng lượng điện từ trong mạch dao động :
Tại một thời điểm t bất kì
- Năng lượng điện trường tập trung trong tụ
điện
) J ( ) t
(
cos C
2
q C
q 2
1
2 0
2
- Năng lượng từ trường tập trung trong cuộn cảm
) J ( ) t
(
sin C 2
q )
t (
sin 2
q
L Li
2
1
2 0 2
2 0
2 2
- Năng lượng điện từ toàn phần của mạch LC là
const )
J
( C 2
q W
W W
2 0 L
=
Kết luận: trong quá trình dao động của mạch, năng lượng từ trường và năng lượng điện trường luôn chuyển hóa cho nhau, nhưng tổng năng lượng điện từ là không đổi
Trang 73 Dao động điện từ tắt dần:
Trong các mạch dao động thực luôn có tiêu hao năng lượng, ví dụ do điện trở thuần R của dây dẫn, vì vậy dao động sẽ dừng lại sau khi năng lượng bị tiêu hao hết.Quan sát dao động kí điện tử sẽ thấy biên độ dao động giảm dần đến 0.Hiện tượng này gọi là dao động điện từ tắt dần.R càng lớn thì sự tắt dần càng nhanh, R rất lớn thì không có dao động
4 Dao động điện từ duy trì Hệ tự dao động:
Muốn duy trì dao động, ta phải bù đủ và đúng phần năng lượng bị tiêu hao trong mỗi chu kì.Ta có thể dùng tranzito để điều khiển việc bù năng lượng từ pin cho khung 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 ω0 của mạch, người ta gôi đó là một hệ tự dao động
5 Dao động điện từ cưỡng bức Sự cộng hưởng:
Dòng điện trong mạch LC buộc phải biến thiên theo tần số ω của nguồn điện ngoài chứ không thể dao động theo tần số riêng ω0 được nữa Quá trình này được gọi là dao động điện từ cưỡng bức
Kh ithay đổi tần số ω của nguồn điện ngoài thì biên độ của dao động điện trong khung thay đổi theo, đến khi ω = ω0 thì biên độ dao động điện trong khung đạt giá trị cực đại Hiện tượng này gọi là sự cộng hưởng
Trang 86 Sự tương tự giữa dao động điện từ và dao động cơ:
Dao động cơ Dao động điện
x’’ + ω2x = 0
X = Acos(ωt + φ)
v = x’ = - ωAsin(ωt + φ)
q’’ + ω2q = 0