Câu 4(ĐH 2012) Một mạch dao động gồm một cuộn cảm thuần có độ tự cảm xác định và môt tụ điện là tụ xoay, có điện dung thay đổi được theo quy luật hàm số bậc nhất của góc quay của bản[r]
Trang 1I Kiến thức cơ bản
1 Điện từ trường
Mỗi biến thiên theo thời gian của từ trường đều sinh ra trong không gian xung quanh một điện trường xoáy biến thiên theo thời gian, và ngược lại, mỗi biến thiên theo thời gian của điện trường cũng sinh ra một từ trường biến thiên theo thời gian trong không gian xung quanh
- Điện từ trường gồm hai mặt, đó là điện trường và từ trường Sẽ không bao giời
có một điện trường hay một từ trường tồn tại duy nhất, chúng luôn tồn tại song song nhau
- Khi nhắc tới điện trường hay từ trường tức là chúng ta đang nhắc tới một mặt của điện từ trường
2 Sóng điện từ
a) Định nghĩa
Sóng điện từ là quá trình lan truyền điện từ trường trong không gian
b) Đặc điểm của sóng điện từ
- Lan truyền với vận tốc 3.108 m/s trong chân không
- Sóng điện từ là sóng ngang, trong quá trình lan
truyền điện trường và từ trường làn truyền cùng pha và
có phương vuông góc với nhau
- Sóng điện từ có thể lan truyền được trong chân
không, đây là sự khác biệt giữa sóng điện từ và sóng cơ
c) Tính chất sóng điện từ
- Trong quá trình lan truyền nó mang theo năng lượng
- Tuân theo các quy luật truyền thẳng, phản xạ, khúc xạ
- Tuân theo các quy luật giao thoa, nhiễu xạ
- Nguồn phát sóng điện từ (chấn tử) có thể là bất kỳ vật nào phát ra điện trường hoặc từ trường biến thiên như: tia lửa điện, cầu dao đóng ngắt mạch điện…
d) Công thức xác định bước sóng của sóng điện từ:
= c.T = c
f Trong đó: : gọi là bước sóng sóng điện từ; c = 3.10
8
m/s; T: chu kỳ của sóng
TRUYỀN THÔNG TIN BẰNG SÓNG VÔ TUYẾN
Trang 23 Truyền thông bằng sóng vô tuyến
a) Các khoảng sóng vô tuyến
Mục Loại sóng Bước sóng Đặc điểm/ứng dụng
1 Sóng dài > 1000 m - Không bị nước hấp thụ
- Thông tin liên lạc dưới nước
2 Sóng trung 100 1000 m
- Bị tầng điện ly hấp thụ ban ngày, phản xạ ban đêm lên ban đêm nghe radio rõ hơn ban ngày
- Chủ yếu thông tin trong phạm vi hẹp
3 Sóng ngắn 10 100 m
- Bị tầng điện ly và mặt đất phản xạ
- Máy phát sóng ngắn công suất lớn có thể truyền thông tin đi rất xa trên mặt đất
4 Sóng cực ngắn 0,01 10 m - Có thể xuyên qua tầng điện ly
- Dùng để thông tin liên lạc ra vũ trụ
b) Sơ đồ máy thu - phát sóng vô tuyến
Trong đó:
c) Truyền thông bằng sóng điện từ
Nguyên tắc thu phát fmáy = fsóng
fmáy = 1
2 LC = fsóng =
c Bước sóng máy thu được: = c.2 LC
4 Một số bài toán thường gặp
Loại 1: Xác định bước sóng máy có thể thu được:
Trang 3Đề 1: Mạch LC của máy thu có L = L1; C = C1, cho c = 3.108 m/s Xác định bước sóng
mà máy có thể thu được: = c.2 LC
độ tự cảm L Hãy xác định khoảng sóng mà máy có thể thu được:
Đề 3: Mạch LC của máy thu có C có thể điều chỉnh từ
[C1 C2]; L điều chỉnh được từ [L1 L2] Xác định
khoảng sóng mà máy có thể thu được
Đề 4:
II Bài tập ví dụ
Ví dụ 1: Mạch dao động của một máy thu vô tuyến gồm cuộn cảm L=1µH và tụ điện
biến đổi C dùng để thu sóng vô tuyến có bước sóng từ 13(m) đến 17(m) Hỏi điện dung C của tụ điện biến thiên trong khoảng nào?
Hướng dẫn giải:
Ta có:
Vậy điện dung biến thiên từ 47(pF) đến 1563(pF)
Ví dụ 2: Mạch dao động để chọn sóng của một máy thu thanh gồm cuộn dây có độ tự
cảm L=11,3µH và tụ điện có điện dung C=1000(pF)
a Mạch điện nói trên có thê thu được bước sóng bằng bao nhiêu?
b Để thu được dải sóng từ 20(m) đến 50(m) người ta phải ghép thêm 1 tụ xoay với tụ C nói trên Hỏi phải ghép như thế nào và giá trị của thuộc khoảng nào?
c Để thu được sóng 25(m) phải có giá trị bao nhiêu? Các bản tụ di động phải xoay một góc bằng bao nhiêu kể từ vị trí điện dung cực đại để thu được bước sóng trên, biết các bản tụ di động có thể xoay từ đến ?
Trang 4Hướng dẫn giải
a Bước sóng thu được:
b Dải sóng thu được có bước sóng nhỏ hơn bước sóng nên điện dung của bộ tụ phải nhỏ hơn C do đó phải ghép nối tiếp với C
ta có:
từ giả thiết
c Để thu được bước sóng
theo giả thiết tỉ lệ với góc quay theo dạng hàm bậc nhất y = k.x + b nên
Tại thời điểm có = 15,8pF
Do góc quay của bản tụ di động xoay từ giá trị cực đại của điện dung ứng với góc nên góc xoay khi điện dung của tụ xoay có giá trị 15,8pF là
sóng có bước sóng λ1 = 60m; khi mắc tụ điện có điện dung C2 với cuộn cảm L thì mạch thu được sóng có bước sóng λ2 = 80m Khi mắc C1 nối tiếp C2 và nối tiếp với
cuộn cảm L thì mạch thu được bước sóng là bao nhiêu?
Hướng dẫn giải:
Ta có: = c.2 LC = c.2 L(C1+C2) = 21+ 22 = 602+802 = 100 m
Trang 5Ví dụ 4: Một tụ xoay có điện dung biến thiên tỉ lệ thuận với góc quay từ giá trị 10(pF)
đến 460(pF) Khi góc quay của bản tụ tăng dần từ đến Tụ điện được mắc với cuộn dây có độ tự cảm L=2,5(µH) để tạo thành mạch dao động ở lối vào của máy thu
vô tuyến( mạch chọn sóng)
a Xác định khoảng cách bước sóng của dải sóng thu được với mạch trên
b Để mạch bắt được sóng có bước sóng 37,7(m) thì phải đặt tụ xoay ở vị trí nào
Hướng dẫn giải:
a Bước sóng mạch thu được
Theo giả thiết
b gọi là giá trị bước sóng khi tụ ở góc xoay có giá trị α
Khi = 37,7(m) ta có
Điện dung của tụ điện là hàm bậc nhất của góc xoay nên có hệ số góc
Mà theo phương trình của hàm bậc nhất ta được
Vậy phải đặt tụ xoay ở vị trí có góc quay
Ví dụ 5: Mạch chọn sóng của một máy thu vô tuyến điện gồm một cuộn dây có độ tự
cảm L và một bộ tụ điện gồm tụ điện chuyển động mắc song song với tụ xoay
Tụ xoay có điện dung biến thiên từ đến Khi góc xoay biến thiên từ đến Nhờ vậy, mạch thu được sóng điện từ có bước sóng dài từ
đến Cho biết điện dung của tụ điện là hàm bậc nhất của góc xoay
a Tính L và
b Để mạch thu được bước sóng có bước sóng thì góc xoay của tụ bản bằng bao nhiêu?
Hướng dẫn giải:
a Tụ mắc song song với tụ xoay nên điện dung của bộ tụ là
ta có
b Gọi là giá trị bước sóng khi tụ ở góc xoay có giá trị
Trang 6Điện dung của tụ điện là hàm bậc nhất của góc xoay nên có hệ số góc
Theo phương trình hàm bậc nhất ta được
Vậy phải đặt tụ xoay ở vị trí có góc quay là
3 Một số câu hỏi trong đề thi Đại học gần đây
Câu 1:(ĐH 2009) Phát biểu nào sau đây là sai khi nói về sóng điện từ?
A Sóng điện từ là sóng ngang
B Khi sóng điện từ lan truyền, vectơ cường độ điện trường luôn vuông góc với
vectơ cảm ứng từ
C Khi sóng điện từ lan truyền, vectơ cường độ điện trường luôn cùng phương với
vectơ cảm ứng từ
D Sóng điện từ lan truyền được trong chân không
Câu 2:(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 3:(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 4(ĐH 2012) Một mạch dao động gồm một cuộn cảm thuần có độ tự cảm xác định
và môt tụ điện là tụ xoay, có điện dung thay đổi được theo quy luật hàm số bậc nhất của góc quay của bản linh động khi , tần số dao động riêng của mạch là 3MHz khi , tần số dao động riêng của mạch là 1,5 MHz Để mạch này có tần số dao động riêng bằng 1,5 MHz thì bằng?
A B C D