tài liệu ôn tập vl12

Thường chọn chiều dương là chiều quay của vật, khi đó ϕ >0 o Đơn vị của tốc độ góc là: rad/s o Tốc độ góc cho biết mức độ nhanh chậm của chuyển động quay của vật rắn quanh một trục tr

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TỈNH BÀ RỊA VŨNG TÀU

TRƯỜNG THPT LONG HẢI – PHƯỚC TỈNH



TÀI LIỆU ÔN TẬP TỐT NGHIỆP

VÀ ĐẠI HỌC

VẬT LÝ 12 NĂM HỌC 2007 – 2008

Tháng 3 /2009

Chương I: ĐỘNG LỰC HỌC VẬT RẮN

1

Các đại lượng đặc trưng:

1.1/ Tọa độ góc: (ϕ) là góc hợp bởi một mặt phẳng gắn với vật và một mặt phẳng chọn làm mốc cố định.

ϕ có thể dương, âm hoặc bằng 0 Thường chọn chiều dương là chiều quay của vật, khi đó ϕ >0

o Đơn vị của tốc độ góc là: rad/s

o Tốc độ góc cho biết mức độ nhanh chậm của chuyển động quay của vật rắn quanh một trục trong khoảng

thời gian t∆ (tốc độ góc trung bình) hoặc tại một thời điểm t (tốc độ góc tức thời)

o Đơn vị gia tốc góc là rad/s2

o Gia tốc góc cho biết sự biến thiên nhanh hay chậm của tốc độ góc trong khoảng thời gian nào đó (gia tốc góc trung bình) hoặc tại một htời điểm nào đó (gia tốc góc tức thời)

Lưu ý: Mọi điểm trên vật rắn quay sẽ có cùng góc quay, tốc độ góc và gia tốc góc nhưng tốc độ dài và gia tốc

o Đơn vị của mômen quán tính là: kgm2

o Độ lớn của momen quán tính của một vật rắn không chỉ phụ thuộc khối lượng của vật rắn mà còn phụ thuộc cả vào sự phân bố khối lượng xa hay gần trục quay

o Mômen quán tính của một số vật rắn đơn giản:

- Thanh có tiết diện nhỏ so với chiều dài: 1 2

2 Các phương trình động học của chuyển động quay:

2.1/ Vật rắn chuyển động quay đều: ϕ ϕ ω = 0 + t ω = hằng số

2.2/ Vật rắn quay biến đổi đều:

o ω ω γ= 0+ t

12

o Nếu vật quay nhanh dần đều thì ω.γ >0; nếu vật quay chậm dần đều thìω γ <0

3 Phương trình động lực học của vật rắn quay quanh trục cố định:

M =Iγ Trong đĩ: M là tổng đại số các mơmen tác dụng lên vật rắn.

4 Định luật bảo tồn mơmen động lượng:

Nếu tổng các momen lực tác dụng lên một vật rắn (hay hệ vật) đối với một trục quay bằng 0 thì tổng mơmen động lượng của vật rắn (hay hệ vật) đối với một trục quay đĩ được bảo tồn I1 ω 1 =I2 ω 2

+ Nếu vật rắn khơng thay đổi hình dạng (tức là I = hằng số) thì vật rắn quay đều hoặc đứng yên

+ Nếu vật rắn thay đổi hình dạng ( tức là I thay đổi) thì I và ω tỉ lệ nghịch với nhau

5 So sánh chuyển động quay của vật rắn và chuyển động của chất điểm:

dL M

Chương II : DAO ĐỘNG CƠ HỌC

1 Dao động tuần hoàn và dao động điều hoà:

1.1/ Dao động tuần hoàn: Là dao động lặp lại trạng thái cũ sau những khoảng thời gian bằng nhau

(Khoảng thời gian đó gọi là chu kì dao động)

1.2/ Dao động điều hoà: Là dao động được biểu diễn bằng định luật dạng sin hoặc dạng cos, dao động

điều hoà là trường hợp đặc biệt của dao động tuần hoàn

(Lưu ý: Dao động tuần hoàn chưa hẳn là dao động điều hoà).

1.3/ Dao động điều hòa là hình chiếu của 1 chuyển động tròn đều lên một trục nằm trong mặt phẳng quỹ

đạo Tần số gĩc của dao động điều hịa là tốc độ gĩc của chất điểm; Biên độ của dao động điều hịa là bán kính của đường trịn

2 Các đại lượng đặc trưng cho dao động điều hoà:

2.1/ Chu kì (T): Là khoảng thời gian ngắn nhất để vật trở lại trạng thái ban đầu (không phải là vị trí ban

đầu) hoặc là khoảng thời gian để vật thực hiện được 1 dao động

T dd

tg

=∑

∑

2.2/ Tần số (f): Là số dao động vật thực hiện được trong 1 đơn vị thời gian (1s), có đơn vị là Hz; tần số là

đại lượng nghịch đão của chu kì T=1f

2.3/ Tần số góc (ω): Là góc mà vật quét được trong 1 đơn vị thời gian (rad/s).

2.4/ Liên hệ giữa T, f và ω: f

Tπ π

ω =2 = 2

2.5/ Pha dao động: (ωt+ϕ): Đặc trưng cho trạng thái dao động (chiều chuyển động, vận tốc, gia tốc,

năng lượng) vào thời điểm t ; ϕ: Là pha ban đầu (đặc trưng cho trạng thái ban đầu)

2.6/ Li độ và biện độ: Li độ là toạ độ của vật khi lấy VTCB làm gốc toạ độ, trục toạ độ là phương dao

động; Biên độ là li độ cực đại xmax = A (A luôn dương);

Các đại lượng A, ,ω ϕ là các hằng số Trong đĩ: A và ω luơn dương; ϕ cĩ thể dương, âm hoặc bằng 0.

Nhận xét:

- Quảng đường vật đi trong một chu kì là s = 4A

- Nếu chu kì càng lớn thì vật dao động càng chậm

- Thời gian vật đi từ biên này đến biên nọ là T/2

- Thời gian vật đi từ VTCB đến biên là T/4

- Thời gian vật đi từ VTCB đến trung điểm của biên là T/12

3.Phương trình dao động, vận tốc, gia tốc:

3.1/ x A cos( t ); v x ' A sin( t ) A cos( t );a A 2cos( t ) 2x

a =Aω Khi vật ở biên; amin = 0 Khi vật qua VTCB

3.4/ Công thức độc lập thời gian: 2 2 2

- Gia tốc sớm pha hơn li độ một gĩc π, tức là ngược pha với li độ và vuơng ph với vận tốc.

4 Năng lượng dao động:

2 = 2 ω =Eđmax = Etmax = const

+ Cơ năng không thay đổi theo thời gian nhưng động năng và thế năng biến thiên tuần hoàn theo thời gian với tần số góc 2ω, tức cĩ tần số gấp đơi tần số của li độ và chu kì bằng ½ chu kì của li độ

4.4/ Sự biến đổi năng lượng trong dao động điều hoà:

o Tại biên xmax = A, v = 0, gia tốc amax nên thế năng cực đại, động năng bằng 0

o Khi vật đi từ biên vào VTCB thì động năng tăng thế năng giảm Qua VTCB vmax, x = 0 nên động năng cực đại, thế năng bằng 0 và gia tốc bằng 0

5 Lực phục hồi (hay gọi là lực gây ra dao động):

5.1/ Là lực đưa vật về vị trí cân bằng Fph = -kx

(dấu “-“lực ngược chiều với li độ)

5.2/ Ở vị trí cân bằng Fphmin = 0; ở biên Fphmax = kA

6 Con lắc lò xo: Gồm quả nặng (m) gắn vào lò xo có độ cứng (k) Dao động được thiết lập nhờ lực đàn

hồi nên thế năng của hệ là thế năng đàn hồi

6.1/ Tần số góc, chu kì và tần số:

π (Chỉ phụ thuộc vào đặc tính của hệ)

6.2/ Lực đàn hồi của lò xo:

- Khi lò xo biến dạng thì sẽ có lực đàn hồi (kể cả khi vật qua VTCB) F dh = ∆ + k( l x)

- Khi con lắc nằm ngang l∆ = 0 nên lực đàn hồi và lực phục hồi là như nhau

- Khi con lắc thẳng đứng: k l∆ =mg

- Khi con lắc nằm nghiêng thì k l∆ =mgsin α ;

Fdhmax = K( l∆ + A) ; Fdh min = 0 (khi A ≥ l∆ ) và Fdh min = K( l∆ -A) (khi A < l∆ )

6.3/ Chiều dài cực đại và cực tiểu của lò xo trong quá trình dao động:

lmax = lo + l∆ + A ; lmin = lo + l∆ - A

A =lmax lmin MN

với MN là chiều dài quỹ đạo

6.4/ Viết phương trình dao động: x Acos( t= ω + ϕ)

o Muốn tìm A ta dựa vào cách kích thích.

vd: - kéo con lắc ra một đoạn xo rồi buông nhẹ thì A = xo

- kéo con lắc ra một đoạn xo rồi truyền cho nó một vận tốc thì A > xo lúc này phải dùng công thức độc lập thời gian để tìm A);

o Muốn tìm ϕ ta dựa vào gốc thời gian (t = 0)

Một số gốc thời gian thường gặp:

- Chọn gốc thời khi vật ở biên dương ϕ = 0

- Chọn gĩc thời gian ở biên âm ϕ = π

- Chọn gốc thời gian khi vật quaVTCB theo chiều dương ϕ =

2

π

−

- Chọn gốc thời gian khi vật qua VTCB theo chiều âm ϕ =π2

- Chọn gốc thời gian khi vật qua vị trí có li độ x = A/2 theo chiều dương thì ϕ = −π3

- Chọn gốc thời gian khi vật qua vị trí có li độ x = A/2 theo chiều âm thì ϕ =π3

- Chọn gốc thời gian khi vật qua vị trí có li độ x = -A/2 theo chiều dương thì ϕ = −23π

- Chọn gốc thời gian khi vật qua vị trí có li độ x = -A/2 theo chiều âm thì ϕ =23π

- Các gốc thời gian khác thì dựa vào li độ và dấu của vận tốc để tính ϕ.

7 Con lắc đơn: Gồm một vật nặng nối với 1 sợi dây mảnh, nhẹ và không dãn dao động được thiết lập bởi

một thành phần của trọng lực (P = mg s

l

− ) nên thế năng là thế năng hấp dẫn.

7.1/ Tần số góc, chu kì và tần số: ω = gl ; T 2 l

7.2/ Phương trình dao động: s = S cos( t o ω +ϕ ) (tính theo cung lệch)

α=α o cos( t ω +ϕ ) (tính theo góc lệch), với s = lα

7.3/ Vận tốc của vật khi dây treo hợp với phương thẳng đứng góc α: vα= 2gl(cos α− cos α o )

7.4/ Lực căng của dây treo khi dây treo hợp với phương thẳng đứng góc α: τ = 0 mg(3cos α− 2cos α 0 )

7.5/ Năng lượng: o Động năng Eđ = 2

7.6/ Chu kì của con lắc đơn trong hệ quy chiếu không quán tính

(Chịu thêm tác dụng của các ngoại lực như : Lực quán tính, lực điện trường…):

o Ta tính trọng lực biểu kiến Puur' = +Pur Fuuungr=mguur'

o Căn cứ vào hướng của Pur và Fuuurng để tính g’ và suy ra chu kì dao động 2

'

l T g

π

=

* Một số ngoại lực thường gặp:

o Lực quán tính: Fuurqt = −mar Dấu “ – “ thể hiện lực quán tính và gia tốc ngược hướng nhau

o Lực điện trường: F qEur= ur Nếu q > 0 thì lực điện và cường độ điện trường cùng hướng nhau,

và ngược lại

8.Tổng hợp dao động:

Cho 2 dao động thành phần: x1=A cos( t1 ω + ϕ1) và x2 =A cos( t2 ω + ϕ2) cùng tần số, cùng phương nhưng biên độ và pha đầu khác nhau

8.1/ Độ lệch pha của 2 dao động: ∆ϕ = ϕ − ϕ 2 1

- Nếu ∆ϕ= 2k π thì 2 dao động cùng pha

- Nếu ∆ϕ= (2k + π 1) thì 2 dao động ngược pha

2

π

∆ϕ = + π thì 2 dao động vuông pha

8.2/ Dao động tổng hợp là một dao động điều hoà cùng tần số với 2 dao động thành phần (Tổng hợp bằng

phương pháp giản đồ vectơ Fresnel: Mỗi dao động được biểu diễn bằng 1 vectơ quay tròn đều ngược chiều kim đồng hồ với vận tốc góc ω):

x = x1 + x2 = Acos( tω + ϕ).Trong đó: 2 2 2

A = A + A + 2A A cos( ϕ −ϕ ) và 1 1 2 2

1 1 2 2

A sin A sin tg

- Nếu 2 dao động thành phần ngược pha thì A=A1 −A2

- Nếu 2 dao động thành phần vuông pha thì 2 2 2

1 2

A = A + A

9.Dao động tự do:

9.1/ Là dao động có chu kỳ hay tần số chỉ phụ thuộc vào đặc tính của hệ dao động, không phụ thuộc vào các yếu tố bên ngoài

Ví dụ: Con lắc lò xo dao động trong giới hạn đàn hồi bỏ qua ma sát.

Con lắc đơn dao động với biên độ góc nhỏ và tại một địa điểm xác định, bỏ qua ma sát

9.2/ Hệ có khả năng thực hiện dao động tự do gọi là hệ dao động

(Và hệ sẽ dao động theo chu kì riêng khi được kích thích dao động)

10.Dao động tắt dần:

10.1/ Là dao động có biên độ giảm dần theo thời gian

10.2/ Nguyên nhân: Lực ma sát hay lực cản của môi trường lấy mất năng lượng của hệ dao động

Lực cản môi trường càng lớn biên độ giảm càng nhanh và có thể không dao động được

10.3/ Sự tắt dần của dao động có khi có lợi, có khi có hại tùy theo mục đích và yêu cầu cụ thể

11.Dao động cưỡng bức:

11.1/ Là dao động của hệ dưới tác dụng của 1 ngoại lực biến thiên tuần hoàn, có dạng: F F cos( t n = o ω + ϕ ) 11.2/ Tần số của hệ dao động bằng tần số ngoại lực

11.3/ Biên độ của dao động phụ thuộc vào quan hệ của tần số ngoại lực với tần số riêng của hệ, đồng thời phụ thuộc vào ma sát của môi trường

11.4/ Hiện tượng cộng hưởng: Là trường hợp đặc biệt của dao động cưỡng bức Khi tần số ngoại lực bằng

tần số riêng của hệ thì biên độ dao động cưỡng bức đạt giá trị cực đại, giá trị này phụ thuộc vào lực cản

của môi trường Cộng hưởng có lợi hay có hại tùy theo từng trường hợp cụ thể

12.Dao động duy trì(sự tự dao động): Ngoại lực bổ sung năng lượng cho hệ đúng bằng năng lượng mà hệ

đã mất đi sau mỗi chu kì dao động nên hệ vẫn dao động với tần số và biên độ như hệ dao động tự do

Chương III: SÓNG CƠ HỌC – ÂM HỌC

1 Sóng cơ học:

1.1/ Khái niệm: Là những dao động đàn hồi lan truyền trong môi trường vật chất theo thời gian

(Lưu ý: Chúng chỉ lan truyền trong môi trường vật chất không lan truyền trong chân không; sự lan truyền

của sóng cơ học được thiết lập bởi các lực đàn hồi của môi trường)

1.2/ Có hai loại sóng cơ học:

- Sóng ngang: phương dao động vuông góc với phương truyền sóng (vd: sóng trên mặt nước)

Sóng ngang truyền được trong chất rắn và trên bề mặt chất lỏng

(sóng nước chỉ lan truyền trên mặt nước không lan truyền trong lòng chất lỏng)

- Sóng dọc: phương dao động trùng với phương truyền sóng (vd: sóng âm)

Sóng dọc truyền trong chất rắn, chất lỏng và chất khí

Như vậy, muốn phân loại sĩng cần dựa và phương dao động và phương truyền sĩng.

2 Sự truyền sóng là sự truyền pha dao động và truyền năng lượng:

2.1/ Khi có sóng truyền qua thì các phần tử vật chất của môi trường chỉ dao động quanh một vị trí cân bằng xác định chỉ có trạng thái dao động (tức là pha dao động) và năng lượng truyền đi

3 Các đại lượng đặc trưng của sóng:

3.1/ Chu kì và tần số của sóng: Là chu kì và tần số dao động chung của các phần tử vật chất có sóng

truyền qua và bằng chu kì của nguồn sóng T 1

= với s là quảng đường mà sóng truyền trong thời gian t

Vận tốc truyền sóng phụ thuộc vào bản chất môi trường truyền sóng, cùng một sóng nhưng qua hai môi trường khác nhau thì vận tốc của chúng khác nhau mặc dù tần số của nó không thay đổi

3.3/ Bước sóng: ( )λ Là khoảng cách giữa hai điểm gần nhau nhất trên cùng một phương truyền sóng có dao động cùng pha với nhau

(hoặc bước sóng là quảng đường mà sóng truyền được trong một chu kì dao động của sóng)

- Những điểm cách nhau một số nguyên lần bước sóng trên phương truyền thì dao động cùng pha

- Những điểm cách nhau một số lẻ nữa bước sóng trên phương truyền thì dao động ngược pha

4 Biên độ sóng và năng lượng của sóng:

4.1/ Biên độ sóng tại một điểm là biên độ dao động của phần tử vật chất tại điểm đó khi có sóng truyền qua

4.2/ Năng lượng sóng tại mỗi điểm tỉ lệ với bình phương biên độ sóng tại điểm đó

4.2/ Khi sóng truyền trên một mặt phẳng thì năng lượng sóng giảm tỉ lệ với quảng đường truyền

4.4/ Khi sóng truyền trong không gian thì năng lượng sóng giảm tỉ lệ với bình phương quảng đường truyền 4.5/ Ở trường hợp lý tưởng thì coi biên độ của sóng không thay đổi khi sóng truyền trên một phương

5 Phương trình sóng:

5.1/ Viết phương trình sóng tại một điểm do sóng truyền qua:

Cho nguồn sóng O có phương trình u acos t= ω Hãy viết phương trình sóng tại điểm M cách O một đoạn d nằm trước và sau O tính theo chiều sóng

- Sóng tại M là sóng tại O trước đó khoảng thời gian t = d/v (đối với M nằm sau O)

(với x là toạ độ của điểm bất kì trên phương truyền đối với nguồn điểm)

5.3/ Độ lệch pha của hai điểm cách nhau khoảng d trên cùng một phương truyền vào cùng một thời điểm

∆ϕ =2π d

λ

(Lưu ý: công thức này có thể dùng để tính độ lệch pha của hai điểm bất kì có hiệu khoảng cách đến

nguồn là d)

5.4/ Độ lệch pha tại cùng một điểm nhưng vào các thời điểm khác nhau ∆ϕ=ω (t 2 − t ) 1

6 Giao thoa sóng:

6.1/ Là sự gặp nhau của hai hay nhiều sóng kết hợp trong đó có những chỗ sóng được tăng cường hoặc

giảm bớt

- Những chỗ tăng cường là hai sóng gặp nhau cùng pha nhau nên biên độ sóng cực đại

- Những chỗ giảm bớt là hai sóng gặp nhau ngược pha nhau nên biên độ sóng là cực tiểu

- Hai sóng kết hợp : Cùng tần số, cùng phương, cùng pha hoặc có độ lệch pha không đổi theo thời

gian Hai sóng kết hợp được phát ra từ hai nguồn kết hợp

6.2/ Giao thoa sóng trên mặt nước từ hai nguồn kết hợp:

Cho hai nguồn A và B có phương trình uA =uB =acos tω

+Tại điểm M cách A ,B lần lượt là d1,d2 có phương trình là:

d − =d k+ λ (Hiệu khoảng cách từ một điểm đến hai nguồn là một số lẻ của nữa bước sóng thì

điểm đó là cực tiểu)

6.3/ Hình ảnh của hiện tượng giao thoa với hai nguồn giống nhau: Đường thẳng trung trực của hai nguồn là

cực đại Xung quanh là họ các Hyperbol cực đại và cực tiểu nằm xen kẻ nhau một cách đều đặn

(Lưu ý: Nếu hai nguồn khác pha nhau thì hình ảnh giao thoa không như ở trên.

Vd: Hai nguồn A, B ngược pha nhau thì tại đường trung trực là cực tiểu)

6.4/ Cách tính số điểm cực đại và cực tiểu trên đoạn AB:

- Khi hai nguồn cùng pha nhau:

n AB

λ

= ; NCĐ = 2n + 1 (với n là phần nguyên); NCT = 2n (với n là số làm tròn)

- Khi hai nguồn khác pha nhau:

Gọi x là tọa độ của một điểm M trên đoạn AB với góc tọa độ là O

Ta có d2 – d1 = 2x = kλ (đối với điểm cực đại) mà d2−d1 ≤AB

Từ đó suy ra k Có bao nhiêu k thì có bấy nhiêu điểm cực đại

Đối với số điểm cực tiểu làm tương tự

6.5/ Cách tìm số điểm trên đoạn AB dao động với biên độ bất kì:

Viết phương trình tổng hợp tại điểm M và lưu ý d2 – d1 = 2x sau đó suy ra biên độ dao động tổng hợp Cho biên độ này bằng giá trị của giả thiết rồi tìm ra số điểm M

7.2/ Điều kiện để có sóng dừng trên sợi dây:

- Hai đầu đầu cố định (2 nút), hoặc hai đầu tự do (2 bụng) thì: l k (k N ) *

( k gọi là số bó sóng; Nguồn được coi như là nút)

7.3/ Cách viết phương trình sóng phản xạ:

x

- Nếu đầu cố định thì sóng phản xạ ngược dấu với sóng tới.

- Nếu đầu tự do thì sóng phản xạ cùng dấu với sóng tới

7.4/ Cách tính số bụng và số nút:

- Hai đầu cố định: l k (k N )*

2

λ

= ∈ Suy ra k Nn = k + 1 (kể cả hai đầu); Nb = k

- Hai đầu tự do: l k (k N )*

2

λ

= ∈ Suy ra k Nn = k; Nb = k + 1 (Kể cả hai đầu)

- Một đầu cố định, một đầu tự do: l (2k 1) (k N)

4

λ

= + ∈ Suy ra k Nn = Nb = k + 1

7.5/ Ứng dụng của hiện tượng sóng dừng:

- Cho phép đo bước sóng bằng mắt thường nếu xác định l và số bụng

- Đo được tần số f ta xác định được vận tốc truyền sóng v f 2lf

k

= λ =

7.6/ Khi xảy ra hiện tượng sóng dừng thì năng lượng sóng không truyền đi.

8 Sóng âm:

8.1/ Khái niệm: là những sóng cơ học truyền trong môi trường vật chất, có tần số từ 16Hz – 20000Hz mà

tai người có thể cảm nhận được

- Nếu f > 20000Hz gọi là siêu âm

- Nếu f < 16Hz gọi là hạ âm Cả hai loại này tai người đều không cảm giác được

8.2/ Sự truyền âm trong môi trường:

- Sóng âm truyền được trong tất cả mọi môi trường rắn, lỏng, khí nhưng không truyền được trong chân không

- Vận tốc truyền âm phụ thuộc vào tính đàn hồi và mật độ của môi trường(khối lượng riêng của môi trường) ngoài ra còn phụ thuộc vào nhiệt độ của môi trường

- Vận tốc truyền âm được sắp xếp Vrắn > Vlỏng > Vkhí

8.3/ Phân loại sóng âm:

- Khi truyền trong chất khí và lỏng thì sóng âm là sóng dọc

- Khi truyền trong chất rắn thì sóng âm là sóng dọc và sóng ngang

8.4/ Nhạc âm và tạp âm: Nhạc âm là những sóng có tần số xác định gây cảm giác êm ái , dễ chịu Tạp âm

là những sóng không có tần số xác định

8.5/ Các đặc trưng sinh lý của âm:

o Độ cao: Phụ thuộc vào tần số của âm (tần số càng lớn thì âm càng cao và ngược lại)

o Âm sắc: Phụ thuộc vào tần số và biên độ âm (Tức là phụ thuộc vào đồ thị dao động của âm), ngoài ra

còn phụ thuộc vào số lượng các hoạ âm

Âm sắc giúp ta phân biệt được các âm cùng độ cao nhưng phát ra từ những nguồn khác nhau.

Âm một nhạc cụ phát ra không được biểu diễn bằng đường hình sin mà là một đường phức tạp

vì đó là sự tổng hợp của âm cơ bản và các hoạ âm

o Độ to (còn gọi là âm lượng): Phụ thuộc vào tần số và cường độ âm.

- Cường độ âm (I): là năng lượng (tỉ lệ với bình phương biên độ) mà sóng âm truyền qua một đơn

vị diện tích đặt vuông góc với phương truyền trong một đơn vị thời gian (Đơn vị W/m2)

- Mức cường độ âm(L): là Logarit thập phân của tỉ số I/Io (B) (dB)

o Ngưỡng nghe, ngưỡng đau và miền nghe được:

- Ngưỡng nghe: Là cường độ âm cực tiểu gây ra được cảm giác âm, ngưỡng nghe thay đổi theo tần số âm, do đó độ to của âm không trùng với cường độ âm Tai người nghe thính nhất đối với âm có tần số từ 1000-5000Hz và nghe âm cao thính hơn âm trầm.

- Ngưỡng đau: Là giá trị cực đại của cường độ âm (khoảng 10W/m2) gây ra cảm giác đau đớn trong tai và không còn cảm giác âm Ngưỡng đau ứng với mức cường độ âm là 130dB; Ngưỡng đau không phụ thuộc vào tần số của âm

- Miền nghe được: Nằm giữa ngưỡng nghe và ngưỡng đau

9 Hiệu ứng Đốp-ple:

9.1/ Hiệu ứng này đề cập đến việc sai khác giữa tần số thu được của máy thu và tần số của nguồn phát.9.2/ Khi khoảng cách tương đối giữa máy thu và nguồn phát giảm thì tần số mà máy thu thu được lớn hơn tần số của nguồn phát và nược lại

9.3/ Công thức liên hệ giữa tần số máy thu nhận được (f’) và tần số nguồn phát (f) là:

m Trong đó: v là tốc độ truyền âm; vM là tốc độ máy thu; vS là tốc độ của nguồn

Tất cả v,vM,vS đều được xác định đối với môi trường

9.4/ Một ứng dụng của hiệu ứng đốp-ple là súng bắn tốc độ của cảnh sát giao thông

Chương IV: DAO ĐỘNG ĐIỆN – DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU

1 Nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều:

1.1/ Cho một khung dây dẫn, diện tích S và có N vòng quay đều với vận tốc góc ωquanh một trục đối

xứng xx’trong từ trường đều có vectơ cảm ứng từ Bur vuông góc với trục quay

1.2/ Từ thông qua khung là Φ=NBS(cos ω ϕt+ )

Trong đó: α ω= t=( )ur rB n, ; nrlà vectơ pháp tuyến của mặt phẳng khung dây (vectơ có phương vuông góc với mặt phẳng khung và chiều tùy ý), ϕ =( , )ur rB n lúc ban đầu

1.3/ Từ thông biến thiên làm xuất hiện trong khung một suất điện động cảm ứng

e=−Φ = ' NBSω sin( ω ϕt+ ) =E osin( ω ϕt+ ) với E o=NBSω là suất điện động cảm ứng cực đại

Vì N,B,S,ωlà những đại lượng không đổi nên suất điện động trong khung biến thiên điều hòa và gây hai đầu khung một HĐT biến thiên điều hòa với tần số ω.

Như vậy, muốn tạo ra HĐT xoay chiều thì phải làm cho từ thông qua khung biến thiên điều hòa (khung

quay đều hoặc từ trường quay đều hoặc cả khung và từ trường đều quay; )

2 Dòng điện xoay chiều và HĐT xoay chiều:

2.1/ Là dòng điện và HĐT được biển diễn bằng định luật dạng sin, có cường độ biến thiên điều hòa theo thời gian

2.2/ Nếu đặt vào hai đầu một đoạn mạch một HĐT xoay chiều u=U osin( ω ϕt+ u)

thì trong mạch xuất hiện một dòng điện xoay chiều i=I osin( ω ϕt+ i)

Trong đó: I0,U0 là cường độ dòng điện và HĐT cực đại (không thay đổi theo thời gian)

i,u là dòng điện và HĐT tức thời (thay đổi theo thời gian) ;

ωlà tần số góc (rad/s) ; ϕ= ϕ ϕu − 1 (rad) là độ lệch pha của HĐT so với dòng điện

3 Cường độ dòng điện và HĐT hiệu dụng:

3.1/ Khi sử dụng dòng điện xoay chiều người ta không quan tâm đến tác dụng tức thời mà quan tâm đến tác dụng của dòng điện trong một thời gian dài nên người ta dùng các đại lượng hiệu dụng

3.2/ Cường độ dòng điện hiệu dụng: 0

2

I

I= bằng cường độ của dòng điện không đổi mà nếu chúng lần

lượt đi qua một điện trở trong những thời gian như nhau thì chúng tỏa ra những nhiệt lượng bằng nhau

3.3/ Hiệu điện thế và suất điện động hiệu dụng: 0

3.4/ Ampe kế và vôn kế dùng trong dòng điện xoay chiều sẽ cho biết các giá trị hiệu dụng và người ta có

thể dùng ampe kế nhiệt, am pe kế điện từ, am pe kế điện động để đo cường độ dòng điện hiệu

dụng(không được dùng am pe kế từ điện) Không thể dùng ampe kế hay vôn kế khung quay để đo CĐDĐ và HĐT xoay chiều

4 Đoạn mạch xoay chiều chỉ có điện trở thuần, tụ điện và cuộn cảm:

4.1/ Chỉ có điện trở thuần: HĐT và dòng điện cùng pha với nhau tức là điện trở thuần không làm lệch pha

giữa dòng điện và HĐT mà chỉ tiêu thụ điện năng (biến điện năng thành nhiệt năng)

Như vậy, trong số 3 linh kiện R,L,C thì chỉ có R tiêu thụ điện còn L và C chỉ làm lệch pha giữa HĐT và

dòng điện trong mạch chứ không tiêu thụ điện năng

5 Đoạn mạch xoay chiều không phân nhánh RLC:

5.1/ Cường độ dòng điện qua các phần tử hoàn toàn bằng nhau, còn hiệu điện thế tức thời thì bằng tổng HĐT tức thời các phần tử (phải dùng phương pháp giãn đồ vectơ Fresnel để cộng )

5.2/ Biểu thức dòng điện và HĐT: i=I c o os( ω ϕt+ i) ⇒ =u U c o os( ω ϕ ϕt+ i + )

- Nếu ZL > ZC (LCω >2 1 ): HĐT sớm pha hơn dòng điện (mạch có tính cảm kháng)

- Nếu ZL < ZC (LCω <2 1): HĐT trễ pha hơn dòng điện (mạch có tính dung kháng)

- Nếu ZL = ZC (LCω =2 1) : HĐT cùng pha với dòng điện.

5.4/ Cảm kháng, dung kháng và tổng trở của đoạn mạch không phân nhánh:

= = Ω Trong đó: L là độ tự cảm của cuộn dây (H) , C là điện dung của tụ điện (µ F )

Lưu ý: + Nếu mạch điện có 2 cuộn dây mắc nối tiếp thì coi chúng là một cuộn dây tương đương

L = L1 + L2

+ Nếu 2 tụ mắc song song thì coi là một tụ và C = C1 + C2 ; Nếu 2 tụ mắc nối tiếp thì coi là

một tụ và C = 1 2

Suy ra toồng trụỷ: Z = R2 +(Z L−Z C) ( )2 Ω

Lửu yự: Neỏu trong maùch ủieọn ủang xeựt khoõng coự maởt cuỷa ủaùi lửụùng naứo thỡ trong caực bieồu thửực tớnh toaựn

khoõng coự maởt cuỷa ủaùi lửụùng tửụng ửựng vụựi noự)

5.5/ Hieọn tửụùng coọng hửụỷng:

- Laứ hieọn tửụùng cửụứng ủoọ doứng ủieọn hieọu duùng trong maùch ủaùt giaự trũ cửùc ủaùi khi taàn soỏ cửụừng bửực baống taàn soỏ rieõng cuỷa maùch dao ủoọng

- ẹieàu kieọn laứ: Thay ủoồi L,C hoaởc ω sao cho Z L=Z C hay LCω 2 = 1

- Moọt soỏ daỏu hieọu nhaọn bieỏt trong maùch coự hieọn tửụùng coọng hửụỷng:

• u, i cuứng pha •cửụứng ủoọ doứng ủieọn cửùc ủaùi • coõng suaỏt cuỷa maùch cửùc ủaùi • toồng trụỷ cuỷa maùch cửùc tieồu • heọ soỏ coõng suaỏt cuỷa maùch cửùc ủaùi • u cuứng pha vụựi uR •uL sụựm pha hụn u moọt goực

5.6/ Coõng suaỏt cuỷa maùch ủieọn xoay chieàu: P=UIcos ϕ (W) hoaởc P=I R2 , nhoỷ hụn coõng suaỏt cung caỏp cho

ủoaùn maùch (UI) k cos R

Z

ϕ

= = laàn cos ϕ goùi laứ heọ soỏ coõng suaỏt

- Muoỏn coõng suaỏt tieõu thuù cuỷa maùch lụựn thỡ phaỷi naõng cao heọ soỏ coõng suaỏt, thoõng thửụứng ủoỏi vụựi caực thieỏt

bũ ủieọn thỡ cosϕ > 0,85

5.7/ YÙ nghúa cuỷa heọ soỏ coõng suaỏt:

•Neỏu cosϕ = 1 (ϕ = 0) ẹoaùn maùch chổ coự ủieọn trụỷ thuaàn R hoaởc maùch RLC coự coọng hửụỷng Pmax •Neỏu cosϕ = 0 (ϕ =

− < < ≠ ) ủaõy laứ trửụứng hụùp thửụứng gaởp

6 Baứi toaựn hoọp ủen:

Từ giản đồ vectơ của đoạn mạch xoay chiều nối tiếp ta khẳng định sự có mặt của các linh kiện nếu đợc biết

độ lệch pha giữa hiệu điện thế và dòng điện hoặc giữa các hiệu điện thế với nhau Dới đây là quan hệ của độ lệnh pha và các phần tử trong 3 dạng mạch hộp đen phổ biến thờng gặp

6.1/ Mạch có 1 hộp đen hoặc 2 hộp đen trở lên trong đó có các dự kiện về hiệu điện thế độc lập nhau.

Gọiϕ là độ lệch pha giữa hiệu điện thế và cờng độ dòng điện 

Chỉ có C Có L, C mà Z

(.1.1) (a.1.2) (b.1.1) (b.1.2) (c.1.1) (c.1.2)

6.2/ Mạch có 2 hộp đen trong đó mỗi hộp chỉ chứa 1 phần tử có độ lệch phaϕ ' giữa hiệu điện thế đoạn mạch

1 và hiệu điện thế đoạn mạch 2

Mạch chứa tụ điện Trong mạch có Cvà ngược lại Mạch chứa R

(d.2.1)

< ϕ'< π

7 Máy phát điện xoay chiều một pha:

7.1/ Nguyên tắc hoạt động: Dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ Từ thông qua khung dây biến thiên điều

hòa làm phát sinh trong khung dây một suất điện động cảm ứng, nếu nối mạch ngoài kín thì sẽ có một dòng điện xoay chiều

7.2/ Cấu tạo: Gồm 3 bộ phận chính

- Phần cảm: Tạo ra từ trường là nam châm vĩnh cửu hoặc nam châm điện

- Phần ứng: Tạo ra suất điện động cảm ứng, là một khung dây gồm nhiều vòng dây

Một trong hai phần có thể quay quanh một trục, phần quay gọi là roto, phần kia đứng yên gọi là stato

- Bộ góp: (Nếu phần ứng quay) gồm 2 vành khuyên gắn với 2 đầu khung dâyvà 2 chổi quét cố định

tì lên 2 vành khuyên để lấy điện ra ngoài (làm cho dây không bị quấn lại)

Các cuộn dây của 2 phần được quấn trên các lõi thép silic để tăng cường từ thông qua các cuộn dây Các lõi thép này được làm bằng những lá thép mỏng ghép cách điện với nhau để hạn chế dòng phucô Nếu máy có nhiều cuộn dây, trong mỗi cuộn dây có nhiều vòng dây thì các cuộn dây này phải nối tiếp với nhau để tăng suất điện động lấy ra

7.3/ Tần số dòng điện xoay chiều do máy phát ra:

f =60n p với n: là số vòng quay của roto trên 1 phút; p là số cặp cực của nam châm

(Lưu ý: với cùng một tần số phát ra nếu muốn giảm số vòng quay x lần thì phải tăng số cặp cực lên x lần,

thông thường người ta dùng phần cảm có nhiều cặp cực gồm các cực bắc – nam xen kẻ nhau để giảm số vòng quay)

8 Dòng điện xoay chiều 3 pha:

8.1/ Định nghĩa: Là một hệ thống gồm 3 dòng điện xoay chiều có cùng biên độ, cùng tần số nhưng lệch

nhau về pha 1 góc 1200 hay về thời gian là 1/3 chu kì

(Lưu ý: Dòng điện xoay chiều 3 pha có thể dùng như 3 dòng điện xoay chiều 1 pha, nhưng 3 dòng điện

xoay chiều 1 pha chưa hẳn là dòng điện xoay chiều 3 pha)

* Ưu điểm của dòng 3 pha so với dòng một pha: o Cấu tạo máy phát đơn giản hơn (không có bộ góp),

o tiết kiệm vật liệu; o Trong cách mắc thì tiết kiệm được dây dẫn; o Tạo ra được từ trường quay dễ dàng;

oCó thể sử dụng được 2 HĐT Ud và Up(trong cách mắc sao); o Có thể dùng như 3 dòng 1 pha

8.2/ Máy phát điện xoay chiều 3 pha: Biến cơ năng thành điện năng của dòng điện xoay chiều.

- Cấu tạo: Gồm 2 phần chính

o Stato: là phần ứng gồm 3 cuộn dây giống nhau quấn trên lõi thép, đặt lệch nhau 1200 trên vành tròn

o Roto: là phần cảm, (thường là nam châm điện)

Các lõi thép của roto và stato được làm bằng những lá thép mỏng ghép cách điện với nhau để hạn chế dòng phucô

- Nguyên tắc hoạt động:

o Dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ giống như máy phát điện xoay chiều một pha

o Lúc đầu cực bắc của roto đối diện với cuộn1 thì từ thông qua cuồn 1 cực đại, sau 1/3 chu kì thì đến cuộn 2 và sau 1/3 chu kì nữa thì đến cuộn 3 như vậy, sau một chu kì thì trong 3 cuộn dây xuất hiện 3 sđđ

cảm ứng biến thiên điều hòa cùng biên độ, cùng tần số với tần số quay của roto và lệch pha nhau 1200

o Nếu nối 3 cuộn dây với 3 mạch ngoài giống nhau thì ta có dòng điện xoay chiều 3 pha

- So sánh với máy phát điện xoay chiều một pha:

oGiống nhau về nguyên tắc hoạt động, cấu tạo cũng có 2 phần là phần cảm và phần ứng