TÓM TẮT LÍ THUYẾT VÀ CÁC DẠNG BÀI TẬP CHƯƠNG DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ

Mçi biÕn thiªn theo thêi gian cña tõ tr-êng, ®Òu sinh ra trong kh«ng gian xung quanh mét ®iÖn tr-êng xo¸y biÕn thiªn theo thêi gian, vµ ng-îc l¹i, mçi biÕn thiªn theo thêi gian cña mét [r]

Mỗi bước đi làm con đường ngắn lại,mỗi cố gắng giúp ta vượt lên chính mình!

TÀI LIỆU LUYỆN THI VẬT LÍ-THẦY TRƯỜNG-THĐ-TD-VP

TÓM TẮT LÍ THUYẾT CHƯƠNG IV - DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ, SÓNG ĐIỆN TỪ.

I HỆ THỐNG KIẾN THỨC TRONG CHƯƠNG

1) Dao động điện từ:

*Mạch dao động là mạch điện gồm tụ điện có điện dung C mắc với cuộn cảm có hệ số tự cảm L.Mach lí tưởng khi điện trở thuần của mạch bằng 0

*Dao động điện từ điều hòa xảy ra trong mạch LC sau khi tụ điện được tích một điện lượng q0 và không có tác dụng

điện từ bên ngoài lên mạch Đó là dao động điện từ tự do với tần số

LC

1





* Điện tích tức thời trên tụ điện: q = q0cos(t + )

* Hiệu điện thế (điện áp) tức thời : 0

0

q q

với 0 0



* Dòng điện tức thời i = q’ = -q0sin(t + ) = I 0cos(t +  +

2



q

LC



KL:Cường độ dòng điện chạy trong mạch nhanh pha hơn hiệu điện thế hai đầu tụ điện và điện tích trên tụ một góc

2



* Năng lượng điện từ trong mạch dao động:

* Năng lượng điện trường:

2 2

đ

W

q

Cu qu

C

2 2 0 đ

2

q

* Năng lượng từ trường:

2

1

t

q

* Năng lượng điện từ: W=Wđ  Wt 2 2

2

1 2

1

Li q



2 0 0 0

2 0 max

max

2

1 2 2

1 2

1

LI C

q U q CU

W W

W  đ  t    

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

2 Sự tương tự giữa dao động điện và dao động cơ

Đại lượng cơ Đại lượng điện Dao động cơ Dao động điện

m

LC

 



q q



 

2mv

2Li

2

2kx

2

2

q C

3) Gi¶ thuyÕt M¾c xoen vÒ ®iÖn tõ tr-êng:

(+)

A

B

L

+

q

Mỗi bước đi làm con đường ngắn lại,mỗi cố gắng giỳp ta vượt lờn chớnh mỡnh!

TÀI LIỆU LUYỆN THI VẬT LÍ-THẦY TRƯỜNG-THĐ-TD-VP

Mỗi biến thiên theo thời gian của từ tr-ờng, đều sinh ra trong không gian xung quanh một điện tr-ờng xoáy biến thiên theo thời gian, và ng-ợc lại, mỗi biến thiên theo thời gian của một điện tr-ờng cũng sinh ra một từ tr-ờng biến thiên theo thời gian trong không gian xung quanh

Từ tr-ờng và điện tr-ờng biến thiên theo thời gian và không tồn tại riêng biệt, độc lập với nhau, mà chỉ là biểu hiện của một tr-ờng tổng quát, duy nhất, gọi là điện từ tr-ờng.

Điện từ tr-ờng là một dạng vật chất đặc biệt tồn tại trong tự nhiên

4) Sóng điện từ:

+ Quá trình lan truyền trong không gian của điện từ tr-ờng biến thiên tuần hoàn là một quá trình sóng, sóng đó đ-ợc gọi là sóng điện từ

+ Sóng điện từ truyền cả trong chân không, trong chân không có vận tốc c = 300 000km/s; sóng điện từ mang năng l-ợng tỉ lệ với luỹ thừa bậc 4 của tần số; là sóng ngang (các véctơ E và B vuông góc với nhau và vuông góc với ph-ơng truyền sóng); sóng điện từ có đầy đủ tính chất nh- sóng cơ học: phản xạ, khúc xạ, giao thoa, nhiễu xạ

5) Sóng vô tuyến điện đ-ợc sử dụng trong thông tin liên lạc

-Sóng dài (b-ớc sóng từ 1000m đến 100km) ít bị n-ớc hấp thụ nên thông tin d-ới n-ớc

-Sóng trung (b-ớc sóng từ 100m đến 1000m) ban ngày tầng điện li hấp thụ, ban đễm phản xạ, nên ban đềm truyền đi

đ-ợc xa trên mặt đất

-Sóng ngắn (b-ớc sóng từ 10m đến 100m) có năng l-ợng lớn và đ-ợc tầng điện li và mắt đất phản xạ nhiều lần nên truyền đi rất xa trên mắt đất

-Sóng cực ngắn (b-ớc sóng từ 0,01m đến 10m) có năng l-ợng lớn, không bị tầng điện li hấp thụ mà truyền thẳng Dùng

để VTTH và thông tin trong vũ trụ

6) Sự thu và phát sóng điện từ: ở đài phát thanh, dao động cao tần duy trì đ-ợc trộn với dao động điện t-ơng ứng

mà các thông tin cần truyền đi (âm thanh, hình ảnh) đ-ợc chuyển đổi thành dao động điện t-ơng ứng đ-ợc trộn với dao động

âm tần gọi là biến điệu (biên độ hoặc tần số) dao cao tần đã đ-ợc biến điệu sẽ đ-ợc khuyếch đại và phát ra từ ăng ten d-ới dạng sóng điện từ

-ở máy thu thanh, nhờ có ăng ten thu sóng điện từ đ-ợc anten hấp thụ, qua mạch lọc LC (chọn sóng) sẽ thu đ-ợc dao

động cao tần đã đ-ợc biến điệu, và sau đó dao động âm tần lại đ-ợc tách ra khỏi dao động cao tần biến điệu nhờ quá trình tách sóng, rồi đ-a ra loa

Máy phát hay thu sóng điện từ: chỉ phát hay thu sóng điện từ có tần số bằng tần số riêng của mạch dao động LC LC

2

1

f



f

c T c t

II.Một số dang toỏn cơ bản

1.Bài toỏn xỏc định chu kỡ tần số ,bước súng

-Tần số gúc: 2

2 f T



    ,  = 1

LC ,

0 0

I

= q

-Chu kỡ, :T = 2

  , T=2  q I00

-Tần số: f = 1

T,

1 f



0 0

I f

2 q





-Bước súng:+Trong chõn khụng: = cT =

f

c

= 2c LC (c  3 . 108m s là vận tốc ỏnh sỏng trong chõn khụng)

+Trong mụi trường:  =

f

v

=

nf

c

.(n là chiết suất của mụi trường

2.Bài toỏn tỡm thời gian sự biến thiờn của điện tớch

-Sự biến thiờn của điện tớch cũng như sự biến tghieen của li độ trong dao động cơ vỡ vậy ta cũng cú thể dựng vũng trũn đơn vị để tỡm thời gian sự biến thiờn của điện tớch

-Vớ dụ: Cứ sau những khoảng thời gian ngắn nhất bằng bao nhiờu thỡ năng

lượng điện trường trờn tụ bằng năng lượng từ trường trong cuộn cảm

2

1 W

Wđ  t  hay

2

2 2

1 2

1 2

1

0

2 0

2

Q q C

Q C













q

2

2

Q0 2

2

Q0



4

 4

3

3

Mỗi bước đi làm con đường ngắn lại,mỗi cố gắng giúp ta vượt lên chính mình!

TÀI LIỆU LUYỆN THI VẬT LÍ-THẦY TRƯỜNG-THĐ-TD-VP

Với hai vị trí li độ

2

2 Q

q   0 trên trục Oq, tương ứng với 4 vị trí trên đường tròn, các vị trí này cách đều nhau bởi các

cung

2



Có nghĩa là, sau hai lần liên tiếp Wđ  Wt , thì góc quét là

2



4

2 2

T t t T



Vậy cứ sau thời gian

4

T năng lượng điện lại bằng năng lượng từ

3 Bài toán xác định điện áp cực đại, cường độ dòng điện cực đại

-Vận dụng các công thức: 0

q

I q

LC



  ; 0 0 C

L

 ; 0 q0 I0 0 L

C  C C

L

4 Tính điện áp tức thời, cường độ dòng điện tức thời

-Vận dụng các công thức:  2 2

0

L

C

0

C

L

0

1

L

5.Bài toán mạch LC có C thay đổi : C1 nt C2 và C1 // C2

- Mạch LC 1 có tần số f 1 , chu kì T 1 Mạch LC 2 có tần số f 2 , chu kì T 2

+Với mạch L và C 1 nối tiếp C 2 có tần số fnt , chu kì Tnt

Điện dung của bộ tụ:

2 1

1 1 1

C C

 fnt2  f12  f22 hay 2

2

2 1 2

1 1 1

T T

2

2 1 2

1 1 1





nt  

+Với mạch L và C 1 song song C 2 có tần số fss , chu kì Tss

Điện dung của bộ tụ: Cb=C1+C2

2

2 1

2

1 1

1

f f

fss   hay Tss2  T12  T22 hay 2ss  12  22

-Mạch L1C có tần số f 1 , chu kì T 1 Mạch L2Ccó tần số f 2 , chu kì T 2

+Với mạch C và L1 nối tiếp L2 có tần số fnt , chu kì Tnt

Độ tự cảm của bô cuộn dây:Lb  L1 L2

2

2

1

2

1 1

1

f f

fnt   hay Tnt2  T12  T22 hay 2nt  12  22

6.Bài toán mạch chọn sóng;

-Mạch chọn sóng là một mạch dao động LC có L hoặc C thay đổi hoặc cả L và C thay đổi Để thu được sóng điện từ của đài phát người ta điều chỉnh L và C sao cho tần số ,bước sóng, chu kì của mạch và đài phát trùng nhau

-Công thức sử dụng chủ yếu là: : = cT =

f

c

= 2c LC

-Tìm dải bước sóng  hoặc f :   c 2  LC từ đó: min    max

LC

f

 2 1

 fmin  f  fmax

Mỗi bước đi làm con đường ngắn lại,mỗi cố gắng giúp ta vượt lên chính mình!

-.Máy thu, có mắc mạch LC , Tìm C: - Nếu biết f :

L f

4

1



- Nếu biết :

cL

2 4



 với c=3.108m/s

Lưu ý: Mạch dao động có L biến đổi từ LMin LMax và C biến đổi từ CMin CMax thì bước sóng  của sóng điện từ phát (hoặc thu)

Min tương ứng với LMin và CMin : min   c2 L Cmin min

Max tương ứng với LMax và CMax : max   c2 L Cmax max

Bước sóng mà máy thu được min    max

7 Bài toán xác định năng lượng dao động điện từ

-Công thức sử dụng chủ yếu là:

+Năng lượng điện trường: WC =

2

1

Cu2 = 2

1

C

q2

+Năng lượng từ trường: Wt =

2

1

Li2

+Năng lượng điện từ: W = WC + Wt =

C

Q 2

1 CU 2

1 LI 2

1 C

q 2

1 Li 2

1 Cu 2

1 Li 2

0 2

0

2 0

2 2

2

8.Bài toán xác định công suất cần cung cấp cho mạch để bù hao phí năng lượng

- 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:

9.Bài toán cấp năng lượng ban đầu

1 Cấp năng lượng điện ban đầu

-Ban đầu khóa k ở chốt (1), tụ điện được tích điện (nếu thời gian đủ dài) đến hiệu

điện thế bằng suất điện động E của nguồn Năng lượng điện mà tụ tích được là

2

CE

2

1

-Chuyển khóa k sang chốt (2), tụ phóng điện qua cuộn dây Năng lượng điện chuyển

dần thành năng lượng từ trên cuộn dây mạch dao động

-Như vậy hiệu điện thế cực đại trong quá trình dao động chính là hiệu điện thế ban

đầu của tụ U0 = E, năng lượng điện ban đầu mà tụ tích được từ nguồn chính là năng

lượng toàn phần (năng lượng điện từ) của mạch dao động CE2

2

1

2 Cấp năng lượng từ ban đầu

-Ban đầu khóa k đóng, dòng điện qua cuộn dây không đổi và có cường độ (định luật

Ôm cho toàn mạch):

r

E

I0 

-Năng lượng từ trường trên cuộn dây không đổi và bằng:

2 2

0

r

E L 2

1 LI 2

1















-Cuộn dây không có điện trở thuần nên hiệu điện thế hai đầu cuộn dây (cũng chính

là hiệu điện thế giữa hai bản tụ điện) bằng không Tụ chưa tích điện

-Khi ngắt khóa k, năng lượng từ của cuộn dây chuyển hóa dần thành năng lượng điện trên tụ điện mạch dao động

E C

L

k

E,r C

L

k

Mỗi bước đi làm con đường ngắn lại,mỗi cố gắng giúp ta vượt lên chính mình!

TÀI LIỆU LUYỆN THI VẬT LÍ-THẦY TRƯỜNG-THĐ-TD-VP

-Như vậy, với cách kích thích dao động như thế này, năng lượng toàn phần (năng lượng điện từ) đúng bằng năng lượng từ ban đầu của cuộn dây

2

r

E L 2

1











 , cường độ dòng điện cực đại trong mạch dao động đúng bằng cường độ

dòng điện ban đầu qua cuộn dây

r

E

I0 

10.Tìm góc xoay   để thu được sóng điện từ có bước sóng :

min

min 0

0

180

C C

C C C

C

mã 













-Chúc các em học