NHỮNG vấn đề cần HIỂU để TRÁNH SAI lầm bản CHẤT vật lí

Vấn đề 2: Một số vấn đề cấn lưu ý – Độ cứng k của lò xo không phụ thuộc khối lượng m của vật nặng mà chỉ phụ thuộc các yếu tố bên trong lò xo như chất làm lò xo,… – Chu kì dao động của

Trang 1

h t t p : / / w w w t a i l i e u p r o c o m /

NHỮNG VẤN ĐỀ VẬT LÝ ĐÁNG LƯU Ý

PHẦN I: DAO ĐỘNG CƠ

Vấn đề 1: Phân biệt vận tốc – tốc độ; gia tốc – độ lớn gia tốc; vận tốc trung bình – tốc độ

trung bình

– Vận tốc có thể âm hoặc dương nên vận tốc max là ωA (qua vị trí cân bằng và đi theo chiều dương), vận tốc min là –ωA (đi qua vị trí cân bằng và đi theo chiều âm)

– Tốc độ luôn không âm nên tốc độ max là ωA (ở vị trí cận bằng), tốc độ min là 0 (ở biên)

– Gia tốc có thể dương hoặc âm nên gia tốc max là ω2A (ở biên âm), gia tốc min là –ω2A (ở

biên dương)

– Độ lớn gia tốc luôn không âm nên độ lớn gia tốc max là ω2

A (ở hai biên), độ lớn gia tốc

min là 0 (ở vị trí cân bằng)

– Vận tốc trung bình bằng độ dời chia cho thời gian: v x

t

 



– Tốc độ trung bình bằng quãng đường đi được chia cho thời gian: v s

t

 



Vấn đề 2: Một số vấn đề cấn lưu ý

– Độ cứng k của lò xo không phụ thuộc khối lượng m của vật nặng mà chỉ phụ thuộc các yếu

tố bên trong lò xo như chất làm lò xo,…

– Chu kì dao động của con lắc đơn không phụ thuộc vào khối lượng vật nặng m (nếu nó dao

động trong môi trường chân không hay không khí (có bỏ qua lực cản môi trường),…) Thế

nhưng khi nó được tích điện và đặt trong điện trường thì chu kì của nó lại phụ thuộc m bởi

vì gia tốc mà điện trường gây ra là a F

m

 , mà mặt khác gia tốc hiệu dụng của vật 'g lại phụ

thuộc vào a (tất nhiên nếu nó không được tích điện mà đặt trong điện trường thì cũng

chẳng phụ thuộc m)

– Trong một bài toán tìm mối quan hệ giữa các đại lượng cũng như các bài toán liên quan đến sự thay đổi của các đại lượng, ta cần phải vận dụng triệt để các mối quan hệ như

2

2 1

m T

k T







 (đối với con lắc lò xo),

2

2 1

l T

T g











(đối với con lắc đơn),…

– Một dao động điều hòa là tổng hợp của hai dao động thành phần thì li độ của dao động điều

hòa đó chính bằng tổng li độ các dao động thành phần (áp dụng trong mọi trường hợp không

kể là ngược pha, cùng pha hay vuông pha,…)

– Giả sử ban đầu vật có li độ x và vận tốc v thì sau đó một khoảng thời gian bằng một số lẻ lần

4

T

thì vật có li độ là xsau  A2x2 và vận tốc là vsau  vmax2 v2 Hệ quả của điều này đó là thế năng ban đầu sẽ chuyển hóa hoàn toàn thành động năng ở sau; và động năng ban đầu sẽ chuyển thành thế năng ở sau, tức là 2 2

sau

kx mv và mv2 kxsau2 – Đặt con lắc lò xo lên mặt phẳng nghiêng thì nó chịu gia tốc trọng trường hiệu dụng là ' sin

g g ; phản lực tác dụng lên mặt phẳng nghiêng tính theo mgcos

Trang 2

– Quan hệ về pha giữa các đại lượng: Nếu biểu thức li độ có dạng x Acos t  thì biểu thức vận tốc co

2

s t

vA    

    và biểu thức gia tốc là 2  

cos

a  

Tóm lại là v sớm pha hơn x là

2



; a sớm pha hơn v là

2



Chú ý biểu thức của lực phục hồi là F  kx nên lực phục hồi ngược pha với li độ

Vấn đề 3: Các công thức cần nhớ trong bài toán dao động điều hòa của con lắc đơn

+) Tần số góc: g

l

2 đ

2

mv

W 

3 2c

2

+) Gia tốc hướng tâm của vật:

2

ht

v a

l

 Gia tốc tiếp tuyến của vật: att  g

Khi nói đến gia tốc của vật nặng chính là nói đến thành phần hợp lực của gia tốc tiếp tuyến

và gia tốc hướng tâm aaht att , nên nó có độ lớn là 2 2

ht tt

a a a

Chính điều này nên khi vật ở bị trí biên (v = 0, lúc đó aht 0) thành phần lực hướng tâm bị

triệt tiêu nên tại hai vị trí biên, gia tốc của vật tiếp tuyến với quỹ đạo chuyển động

+) Lực kéo về là thành phần trọng lực vuông góc với dây treo: F  mgsin  mg +) Công thức độc lập tương tự như dao động điều hòa:

g



Chia hai vế của công thức trên cho l2 ta được

2

0

v gl

  

– Con lắc đơn dao động trên xe trượt xuống mặt phẳng nghiêng hợp với sàn một góc α thì

chịu gia tốc trọng trường hiệu dụng là 'g gcos; xe chuyển động với gia tốc là gsinα

– Trong khi con lắc đơn dao động, nếu dây bị đứt thì chuyển động sau đó của nó sẽ là chuyển động của vật vị ném hoặc rơi tự do, cụ thể:

+) Nếu lúc dây bị đứt tốc độ của vật bằng 0 (tức ở vị trí biên) thì vật rơi tự do

+) Nếu lúc dây bị đứt vận tốc của vật nằm ngang (tức ở vị trí cân bằng) thì vật chuyển động

bị ném ngang

+) Nếu lúc dây bị đứt vận tốc của vật chếch góc nằm ngang thì vật chuyển động bị ném xiên

Vấn đề 4: Công thức tính vận tốc các bài toán va chạm

– Vận tốc sau khi va chạm đàn hồi trực diện:  1 2 1 2 2

1

2

v

m m



Hai vật có khối lượng bằng nhau mà va chạm với nhau thì chúng trao đổi vận tốc cho nhau

– Vận tốc sau khi va chạm mềm trực diện: 1 1 2 2

m v m v V

m m





(các giá trị vận tốc v1, v2, V, v1' ở trên phải lấy là giá trị đại số chứ không phải độ lớn)

Vấn đề 5: Một số điều kiện để vật dao động điều hòa

Trang 3

TH1: Lò xo treo thẳng đứng mắc vào được nối với giá đỡ bằng một sợi dây không giãn:

Để vật dao động điều hòa thì dây treo phải luôn căng, nghĩa là lò xo luôn giãn khi dao động

Tức là ta phải có A ≤ Δl

TH2: Điều kiện các bài toán đặt thêm vật: Nói chung là  

A g M m

k



ma sát thì có nhân thêm μ

– Vật M đang treo thẳng đứng Điều kiện để khi đặt vật m lên vật M mà hệ vẫn dao động điều

A g M m

k



– Đặt vật m lên vật M đang nằm trên mặt phẳng ngang Hệ số ma sát giữa vật m và vật M là

μ Điều kiện để hệ vật dao động điều hòa là  

A g M m

k

– Hai vật M và vật m nối với nhau bằng một lò xo Cho vật M tiếp xúc mặt sàn và lò xo thẳng đứng lên trên thì điều kiện để B luôn nằm yên trên sàn thì  

A g M m

k



TH3: Hai vật M và m nối với nhau bằng sợi dây không dãn Vật M được nối với lò xo treo thẳng đứng Điều kiện để khi cắt dây nối giữa m và M mà vật M vẫn dao động điều hòa là khối lượng vật bị cắt ra khỏi hệ phải bé hơn khối lượng vật còn lại trong hệ: m ≤ M

Vấn đề 6: Dao động tắt dần, dao động cưỡng bức, dao động duy trì Sự cộng hưởng

– Dao động tắt dần càng nhanh nếu môi trường càng nhớt (lực cản môi trường càng lớn)

Dao động tắt dần cũng có thể coi là dao động tự do nếu coi môi trường tạo nên lực cản cũng thuộc về hệ dao động

Mở rộng: Dao động cưỡng bức là một loại dao động duy trì dưới tác động của ngoại lực biến

thiên điều hòa Dao động duy trì lại là dao động cưỡng bức mà người ta đã tác động ngoại lực vào vật dao động cùng chiều với chiều chuyển động trong một phần của từng chu kì

– Biên độ của dao động cưỡng bức tỉ lệ thuận với biên độ ngoại lực cưỡng bức

– Ứng dụng của dao động tắt dần: cái giảm rung (giảm xóc ở xe máy,…) Ứng dụng của dao động cưỡng bức: tần số kế (dùng để đo tần số dòng điện xoay chiều

PHẦN II: SÓNG CƠ

Vấn đề 1: Sóng cơ và các thành phần liên quan

– Sóng cơ là dao động cơ lan truyền trong một môi trường

– Khi các phần tử của môi trường dao động vuông góc với phương truyền sóng đó là sóng ngang Môi trường nào có lực đàn hồi xuất hiện khi bị biến dạng lệch thì truyền được sóng

ngang Sóng ngang chỉ truyền trong chất rắn Còn sóng ngang ở trên mặt nước là một trường

hợp đặc biệt: Hợp lực của lực căng bề mặt và trọng lực có tác dụng như lực đàn hồi

– Khi các phần tử của môi trường dao động theo phương truyền sóng đó là sóng dọc Môi trường nào có lực đàn hồi xuất hiện khi bị biến dạng nén, giãn thì truyền được sóng ngang

Sóng dọc truyền được trong cả ba môi trường rắn, lỏng, khí

– Sóng cơ được tạo thành nhờ lực liên kết đàn hồi giữa các phần tử của môi trường Từ đó

suy ra môi trường nào có lực liên kết càng lớn thì vận tốc truyền sóng càng lớn Chính vì vậy

mà vận tốc sóng cơ thường lớn nhất khi truyền trong chất rắn, rồi đến chất lỏng, và truyền

kém nhất là truyền trong chất khí (áp dụng cho cả sóng âm) Sóng cơ không truyền được trong chân không

Trang 4

– Tốc độ truyền sóng cơ không phụ thuộc tần số của sóng

Vấn đề 2: Sóng dừng, giao thoa, nhiễu xạ

– Nếu đầu phản xạ cố định thì sóng phản xạ ngược pha với sóng tới Nếu đầu phản xạ tự do thì sóng phản xạ cùng pha với sóng tới

– Lưu ý khi xảy ra hiện tượng sóng dừng thì các điểm trên cùng một bó sóng thì dao động cùng pha với nhau Các điểm (khác nút) đối xứng với nhau qua một nút luôn dao động ngược pha Nếu nguồn phát sóng có biên độ là a thì biên độ bụng sóng là 2a, còn độ rộng bụng sóng

là 4a

– Điều kiện để có sóng dừng:

+ Với sợi dây có hai đầu cố định:

2

l n

+ Với sợi dây một đầu cố định, một đầu tự do: 2 1

4

– Hai nguồn kết hợp là hai nguồn dao động có cùng tần số và có độ lệch pha không đổi theo thời gian Hai sóng do hai nguồn kết hợp tạo ra gọi là hai sóng kết hợp

– Điều kiện để có hiện tượng giao thoa: hai sóng phải xuất phát từ hai nguồn dao động cùng tần số, cùng phương dao động và độ lệch pha không đổi theo thời gian

– Hiện tượng sóng gặp vật cản thì đi lệch khỏi phương truyền thẳng của sóng và đi vòng qua

vật cản gọi là hiện tượng nhiễu xạ của sóng

* Chỉ cần phát hiện được hiện tượng giao thoa hoặc hiện tượng nhiễu xạ thì có thể khẳng định đó là quá trình sóng

– Các trường hợp sóng khi gặp khe và vật cản:

+ Sóng gặp khe hở có kích thước nhỏ hơn λ thì tại khe hình thành tâm phát sóng mới

+ Sóng gặp vật cản có kích thước nhỏ hơn λ thì sóng đi vòng ra sau vật cản

+ Sóng gặp vật cản có kích thước lớn hơn λ thì sóng dường như vẫn truyền thẳng

Vấn đề 3: Sóng âm

– Tốc độ truyền âm phụ thuộc vào tính đàn hồi và khối lượng riêng của môi trường Khi

nhiệt độ tăng thì tốc độ truyền âm cũng tăng

Mỗi sợi dây được kéo bằng một lực căng T và có mật độ dài là μ thì tốc độ truyền sóng trên

dây là v T



– Những đặc trưng vật lý của âm quyết định đặc trưng sinh lí: tần số – độ cao; cường độ âm

và mức cường độ âm – độ to; đồ thị dao động – âm sắc

– Độ to tỉ lệ thuận với mức cường độ âm chứ không tỉ lệ thuận với cường độ âm Ta chỉ có

thể kết luận rằng cường độ âm càng lớn thì cho ta cảm giác nghe âm càng to (tất nhiên là

phải nằm trong giới hạn nghe của tai người) Ngoài ra, cảm giác âm “to” hay “nhỏ” không

những phụ thuộc vào cường độ âm mà còn phụ thuộc vào tần số của âm Cụ thể là với cùng một cường độ âm, tai ta nghe được âm có tần số cao “to” hơn âm có tần số thấp

– Tai người chỉ phân biệt được hai âm có mức cường độ âm chênh lệch nhau ít nhất 0,1 B

Vì vậy nên đơn vị đêxiben (dB) thường được người ta sử dụng khi đo mức cường độ âm

– Giới hạn nghe của tai người:

+ Ngưỡng nghe là giá trị cực tiểu của mức cường độ âm mà tại đó gây ra được cảm giác âm

cho tai người Ngưỡng nghe thay đổi theo tần số của âm

+ Ngưỡng đau là giá trị cực đại của cường độ âm mà tai ta có thể chịu đựng được Ngưỡng

đau ứng với mức cường độ âm là 13 B và hầu như không phụ thuộc vào tần số âm

Trang 5

– Nguồn nhạc âm:

+ Khi dây đàn phát ra âm cơ bản thì nó có thể phát ra một số họa âm bậc cao hơn Trên dây lan truyền đồng thời nhiều dao động điều hòa có tần số là một số nguyên lần tần số của âm

cơ bản Tổng hợp dao động đó ta được một dao động tuần hoàn phức tạp có cùng tần số với

âm cơ bản → Nếu dùng dao động kí điện tử để khảo sát âm của dây đàn, ống sáo, kèn… →

nhận đường một đường tuần hoàn chứ không phải hình sin Âm thoa cho đồ thị hình sin

+ Trong các nhạc cụ, hộp đàn, thân kèn, thân sáo có tác dụng vừa khuếch đại âm, vừa tạo ra

âm sắc riêng cho nhạc cụ

Vấn đề 4: Hiệu ứng Đốp–le

– Sự thay đổi của tần số sóng do nguồn sóng chuyển động tương đối so với máy thu được gọi

là hiệu ứng Đốp–le

– Cách nhớ công thức: Mẫu số = vận tốc của sóng so với mặt đất

Trường hợp nguồn âm chuyển động lại người quan sát đứng yên: Mẫu số = vsóng  vnguồn

Trường hợp người chuyển động lại nguồn âm đứng yên: Mẫu số = vsóng

Vấn đề 5: Bài tập sóng cơ, sóng âm

– Trong bài toán giao thoa sóng, khi đếm số dao động cực đại, cực tiểu thì phải trừ nguồn ra

– Công thức tính độ lệch pha của hai sóng đến một điểm:  1   

2



– Bài toán tìm số dao động cực đại, cực tiểu của hai nguồn vuông pha:

Hai nguồn vuông pha thì các điểm nằm trên trung trực nối hai nguồn dao động với biên độ gấp 2 lần biên độ của nguồn Chính điều này nên số điểm dao động với biên độ cực đại cũng chính bằng số điểm dao động với biên độ cực tiểu Chỉ cần giải bất phương trình

0, 25

k

    và tìm số giá trị của k thỏa mãn

– Cường độ âm tại một điểm cách nguồn âm một khoảng R là 2

4

R

I

S 

  (nguồn âm đẳng hướng) Do công suất của nguồn không thay đổi trong quá trình truyền âm nên với hai

R I

– Sóng dừng trên dây đàn hồi tạo bởi âm thoa điện có gắn nam châm điện, với dòng điện xoay chiều có tần số f thì sóng dừng sẽ dao động với tần số f '2f

PHẦN III: DAO ĐỘNG VÀ SÓNG ĐIỆN TỪ

Vấn đề 1: Một số vấn đề lý thuyết cần nhớ

− Chu kì dao động của mạch LC phụ thuộc vào các yếu tố bên trong của hệ (là hệ số tự cảm

L và điện dung C) Có thể thay đổi L bằng cách đặt thêm lõi sắt từ trong cuộn cảm, hoặc thay

đổi môi trường có hằng số điện môi khác giữa hai đầu bản tụ (công thức ở Vấn đề 2)

− Điện tích trên bản tụ cùng pha với điện áp hai đầu tụ; cường độ dòng điện trong mạch luôn

cùng pha với cảm ứng từ B xung quang dây dẫn Vậy nên trong mạch dao động LC, ta có

điện trường E vuông pha với từ trường B

− Dao động điện từ tắt dần càng nhanh nếu điện trở R của dây dẫn càng lớn Thậm chí nếu R quá lớn thì không có dao động (tương tự như dao động tắt dần)

− Dao động điện từ duy trì khi dùng tranzito để điều khiển việc bù năng lượng từ pin cho

Trang 6

− Khi tần số góc của ngoại lực xấp xỉ bằng tần số dao động riêng của mạch 0 1

LC

   Tương tự dao động điều hòa, hiện tượng cộng hưởng càng rõ nếu điện trở R càng nhỏ Hơn nữa, biên độ cộng hưởng Q0 cũng sẽ tỉ lệ thuận với biên độ ngoại lực cưỡng bức giống như dao động điều hòa cưỡng bức

− Hiện tượng cộng hưởng được ứng dụng trong các mạch lọc, mạch chọn sóng, mạch khuếch đại,…

− Liên hệ giữa điện trường biến thiên và từ trường biến thiên: trong thực tế, khi ta nói đến từ

trường hay điện trường biến thiên thì chỉ là xét tới một mặt của một chỉnh thể là điện từ trường mà thôi, không có sự tồn tại riêng biệt của điện trường hay từ trường biến thiên

+ Từ trường biến thiên theo thời gian làm xuất hiện điện trường xoáy Các đường sức của điện trường xoáy là các đường khép kín bao quanh các đường sức của từ trường (các đường sức của từ trường có thể không phải là các đường cong khép kín mà có thể là những đường thẳng)

+ Điện trường biến thiên theo thời gian làm xuất hiện từ trường xoáy Tương tự các đường sức của từ trường xoáy là các đường khép kín bao quanh các đường sức của điện trường (các đường sức của điện trường có thể không phải là các đường cong khép kín mà có thể là những đường thẳng) (nên giở SGK trang 128 để hình dung thêm)

Từ trường biến thiên càng nhanh (tức là d

d

B

t càng lớn) thì cường độ điện trường xoáy E

càng lớn Ngược lại điện trường biến thiên càng nhanh (tức là d

d

E

t càng lớn) thì cảm ứng từ

B càng lớn

− Xung quanh dây dẫn có dòng điện không đổi chạy qua chỉ tồn tại từ trường (chỉ từ trường

không đổi  không tồn tại điện trường) Còn xung quanh dây dẫn có dòng điện xoay chiều chạy qua có từ trường biến thiên  xuất hiện điện trường biến thiên  xuất hiện điện từ trường

− Khi có điện trường thì tác dụng lực lên điện tích điểm (dù nó đứng yên hay chuyển động)

Điện trường biến thiên và từ trường biến thiên đều tác dụng lên điện tích điểm (dù nó đứng yên hay chuyển động) Cần lưu ý, từ trường sẽ chỉ tác dụng lực lên điện tích điểm chuyển

động (vì lúc nó ta xem như điện tích điểm đứng yên thì tức là từ trường chuyển động  từ trường biến thiên điện trường biến thiên  tác dụng lên điện tích điểm), còn nó lại không tác dụng lực lên điện tích điểm đứng yên (vì không xuất hiện điện trường)

− Sóng điện từ là sóng ngang, truyền trong chân không với tốc độ ánh sáng Thành phần E

và B cùng pha với nhau, khác với dao động trong mạch LC (cần phải nhớ hình vẽ 24.2

trong SGK để áp dụng cho những bài xác định hướng của E hoặc B ) Sóng điện từ có tần số

càng cao thì khả năng lan truyền càng xa (do tần số càng cao thì năng lượng càng lớn) Ngoài

ra nó tuân theo các quay luật truyền thẳng, phản xạ, khúc xạ, giao thoa, nhiễu xạ nhưng không bị tán sắc Nguồn phát sóng điện từ gọi là chấn tử

− Truyền thông bằng sóng điện từ + Khi tách xa hai bản cực của tụ điện C, đồng thời tách xa các vòng dây cuả cuộn cảm L thì vùng không gian có điện trường biến thiên và từ trường biến thiên lan rộng dần, khi đó mạch

dao động được gọi là mạch dao động hở

Trang 7

+ Anten thu thông thường là loại cảm ứng mạnh với thành phần điện trường E của sóng điện từ Còn có loại anten ferit cảm ứng mạnh với thành phần B của sóng điện từ

+ Nguyên tắc truyền thông bằng sóng điện từ : Biến các âm thanh hoặc hình ảnh muốn

truyền đi thì dao động điện gọi là âm tần hoặc thị tần Sau đó dùng sóng mang – tức là sóng

có tần số cao (cao tần) để truyền các tín hiệu đi xa qua anten phát…

Cần lưu ý là trong giai đoạn biến điệu thì người ta biến điệu biên độ sóng cao tần theo tần

số của âm tần (hoặc thị tần)

− Phân loại sóng điện từ:

+ Sóng dài (λ > 1000 m): dùng để thông tin dưới nước

+ Sóng trung (λ: 1000 m ÷ 100 m): dùng để thông tin ở mặt đất, vào ban đêm thông tin tốt

hơn ban ngày

+ Sóng ngắn (λ: 100 m ÷ 10 m): dùng để thông tin ở mặt đất, kể cả ngày hay đêm Do ít bị

không khí hấp thụ, mặt khác sóng ngắn phản xạ tốt trên mặt đất và trên tầng điện li, nên có thể truyền đi xa

+ Sóng cực ngắn (λ: 10 m ÷ 1 cm): dùng để thông tin vũ trụ, truyền thông qua vệ tinh hoặc thông tin trong cự li vài chục kilômét

− Hộp kín bằng sắt làm phản xạ các sóng điện từ (hiệu ứng lồng Faraday) nên ở khoảng

không gian bên trong không có điện từ trường Thế nhưng lồng Faraday lại có tác dụng với điện trường tĩnh

− Bão từ, do Mặt Trời gây ra, ảnh hưởng đến sự truyền sóng vô tuyến vì nó làm thay đổi khả năng phản xạ sóng điện từ ở tầng điện li

Vấn đề 2: Một số công thức tính toán

− Giả sử ban đầu mạch dao động có cường độ dòng điện i, hiệu điện thế hai đầu tụ là u, điện tích q và thì sau đó một khoảng thời gian bằng một số lẻ lần

4

T

thì vật có cường độ dòng

i  I i , hiệu điện thế là usau  U02u2, qsau  Q02 q2 Hệ quả của điều này đó là năng lượng điện ban đầu sẽ chuyển hóa hoàn toàn thành năng lượng từ ở sau; và năng lượng từ ban đầu sẽ chuyển thành năng lượng điện ở sau, tức là

2

sau

Q

Li Cu

C

2

sau

q

C

− Các công thức liên quan đến L, C:

+) C . 0

d

S

 

 trong đó S là diện tích mỗi mặt bản tụ, d là khoảng cách giữa hai bản tụ và 

là hằng số điện môi của môi trường đặt giữa hai bản tụ (với 0 1 1 9

.9.10

4k 4

điện dung C tỉ lệ thuận với  , S; và chỉ tỉ lệ nghịch với d

+)

2 7 10

l

L   N

trong đó  là độ từ thẩm, N là số vòng dây của ống, S là tiết diện của ống dây và l là chiều dài của dây dẫn Như vậy L chỉ tỉ lệ nghịch với chiều dài l; tỉ lệ thuận

Trang 8

mi

180

C

C C   C C  C  trong đó  được tính

bằng độ; Cmax, Cmin lần lượt là điện dung lớn nhất và nhỏ nhất của tụ Giá trị Cmin ứng với góc

α = 0o

Trong bài toán tụ xoay ta thường biểu diễn C0 và ΔC theo một đại lượng cụ thể nào đó Cụ

thể áp dụng với bài toán sau:

Ví dụ: Một mạch dao động gồm một cuộn cảm thuần có độ tự cảm xác định và một tụ điện là tụ xoay, có điện dung thay đổi được theo quy luật hàm số bậc nhất của góc xoay α của bản linh động

Khi α = 0o, tần số dao động riêng của mạch là 3 MHz Khi α = 120o, tần số dao động riêng của mạch

là 1 MHz Để mạch này có tần số dao động riêng bằng 1,5 MHz thì α bằng

A 90o B 30o C 45o D 60o

Giải: Do f tỉ lệ nghịch với C2 nên ta có các quan hệ sau:

Theo bài ra:  0o Cmin 3 MHz

Do quan hệ nên: 1 MHz9Cmin và 1,5 MHz4Cmin Công thức tụ xoay cho góc 120 o : 9 min min 120 min

15

C

15

PHẦN IV: DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU

Vấn đề 1: Một số vấn đề lý thuyết đáng chú ý

– Công suất trung bình của dòng điện tính trong khoảng thời gian t là đại lượng xác định

bằng công thức: W

t



p , với W là điện năng đã tiêu thụ trên mạch Nếu t bằng nguyên lần

chu kì T của dòng điện xoay chiều hoặc t lớn hơn rất nhiều so với T thì đó là công suất của dòng điện xoay chiều được tính theo công thức pUIcos (*) Còn nếu t là một lượng thời gian lớn hơn không đáng kể so với T thì không được sử dụng công thức (*)

– Trong đoạn mạch xoay chiều bất kì, điện năng tiêu thụ chuyển một phần thành nhiệt (trên điện trở thuần), một phần thành năng lượng pcó ích là công suất điện năng chuyển thành các dạng năng lượng khác: UIcos RI2 pcó ích

– Trong các mạch tiêu thụ điện dân dụng và điện công nghiệp, cosφ thường có giá trị không

lớn, thường do thành phần cảm kháng của mạch lớn hơn dung kháng một cách đáng kể Vậy

nên người ta khuyến khích dùng các thiết bị điện có tụ điện nhằm tăng dung kháng của đoạn mạch

* Cần phân biệt lý thuyết Máy phát điện xoay chiều, Động cơ không đồng bộ ba pha, Máy biến áp

– Đều hoạt động dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ Thế nhưng riêng động cơ không đồng

bộ ba pha thì còn hoạt động dựa trên tác dụng của từ trường quay – sự quay không đồng bộ

– Máy phát điện xoay chiều có hai bộ phận chính là phần cảm (nam châm) và phần ứng

(các cuộn dây) (chỉ cần nhớ NAM – CẢM) Một trong hai phần đặt cố định, phần còn lại quay Phần đứng yên là stato Phần quay là rôto Người ta thường quấn các cuộn dây trên các lõi thép kĩ thuật để tăng cường từ thông qua chúng (chú ý phân biệt ý này với ý sau →)

Lõi thép lại gồm nhiều lá thép mỏng cách điện với nhau (giảm hao phí do dòng Fu–cô)

Trang 9

Đặc biệt cần nhớ cấu tạo của máy phát điện xoay chiều ba pha: stato là phần cảm với ba cuộn dây quấn lệch nhau 2

3



trên đường tròn, còn rôto là một nam châm điện

– Sự quay không đồng bộ gắn với ứng dụng là động cơ không đồng bộ ba pha: Tốc độ quay của khung dây nhỏ hơn tốc độ góc của từ trường

– Động cơ không đồng bộ ba pha: Cấu tạo stato gồm ba cuộn dây giống nhau quấn trên ba

lõi sắt bố trí lệch nhau 1

3 đường tròn (giống với máy phát điện xoay chiều, nhưng tác dụng lại khác: ở máy phát điện xoay chiều thì các vòng dây dùng để tạo ra dòng điện, còn với động

cơ không đồng bộ ba pha thì chúng là tác nhân tạo ra từ trường quay với véctơ cảm ứng từ

B có độ lớn không đổi và quay đều với tốc độ góc ω của dòng điện xoay chiều đi vào)

Rôto là một hình trụ tạo bởi nhiều lá thép mỏng cách điện với nhau (giảm hao phí do dòng Fu–cô), thường gọi là rôto lồng sóc

– Máy biến áp chỉ biến đổi điện áp xoay chiều mà không làm thay đổi tần số của nó Cấu

tạo gồm cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp cuốn trên một lõi sắt kín Lõi sắt lại gồm nhiều lá nhỏ

hơn được cách điện với nhau (giảm hao phí do dòng Fu–cô) Hiệu điện thế tỉ lệ thuận với số

vòng dây, tỉ lệ nghịch với cường độ dòng điện: 1 1 2

U  N  I Như vậy lõi thép được cách điện → giảm hao phí cho dòng Fu–cô → áp dụng cho cả ba loại máy

– Truyền tải điện năng: Công suất hao phí

2 2

2 cos

 p  p

Hiệu suất truyền tải điện: H  pp

p Như vậy để giảm công suất hao phí thì có hai cách:

+ Cách 1: Giảm điện trở R của dây: R l

S



 nên để giảm điện trở cần phải tăng tiết diện → tốn kém → không thực tế

+ Cách 2: Tăng điện áp U nơi phát điện → được sử dụng rộng rãi nhờ máy biến áp

– Trong bài tập hay lý thuyết cần chú ý chữ “hiệu dụng” và chữ “cực đại”

Vấn đề 2: Các công thức công suất, bài toán cực trị

Trong bài toán mạch RLC với cuộn cảm thuần L

– Thay đổi C:

+ Để U L hoặc P L max: cộng hưởng, lúc này P 12

L



  (kí hiệu C P cho dễ nhớ công thức sau)

+ Để công suất có hai giá trị bằng nhau tại hai giá trị C1, C2:

P

C C C

2

C C L

Trang 10

+ Để U C max:

2

1

L

(kí hiệu Cm cho dễ nhớ) Lúc này thì U RL vuông pha với U nên cũng kéo

theo một “khá là ít” liên hệ từ cái tam giác vuông mà ra:

2

R RL

C L C

R L C L









Mà lại có Z thì tỉ lệ với U (do cùng I) nên các công thức trên lại được biến điệu tương tự:

2

RL

C L C

C L L









+ Để U C bằng nhau tại hai giá trị C1, C2: C1C2 2C Cm (1)

– Thay đổi L:

Tương tự thay đổi C, nhưng vì do công thức tính cảm kháng Z L L và công thức tính dung kháng Z C 1

C



 nên các liên hệ cũng “đảo ngược”:

+ Để U C hoặc P C max: cộng hưởng, lúc này P 12

C



  (kí hiệu CP cho dễ nhớ công thức sau)

+ Để công suất có hai giá trị bằng nhau tại hai giá trị L1, L2: L1L2 2L P

2

L L C

Z Z

+ Để U L max:

2

1

C

nhớ) Lúc này thì U RC vuông pha với U (và ta lại suy ra một đống quan hệ, dùng để tính toán) + Để U L bằng nhau tại hai giá trị L1, L2:

Lm

L  L  L (2)

Như vậy các bài toán tìm quan hệ L1, L2 hay C1, C2 thì đầu tiên phải bỏ những đáp án có chứa bình phương như 2 2 2 2

1, 2, 1, 2

C C L L và các quan hệ có chứa tích như C C1 2 C02, mà chỉ chọn các công thức có liên quan đến tổng, tổng nghịch đảo hay hoặc dạng 1 2

0

2C C C

C C



– Thay đổi ω (cũng là thay đổi f do chúng tỉ lệ thuận với nhau):

Định dạng
Số trang	20
Dung lượng	769,93 KB