Tài liệu Sóng điện từ nâng cao doc

www.truongthi.com.vn Lớp học qua mạng Bài 20: Sóng điện từ A. Trả lời câu hỏi kỳ trước 1. Dao động tắt dần? + Trong thực tế dao động xuất hiện trong khung dao động là một dao động tắt dần vì có sự mất mát năng lượng do đó sẽ làm giảm biên độ của dao động. + Có 2 nguyên nhân làm cho dao động tắt dần. 1. Khung dây có điện trở nên có hao phí năng lượng do toả nhiệt 2. Khi có dao động, sóng điện từ phát ra sẽ mang theo một phần năng lượng. + Để dao động không tắt, phải tiếp năng lượng cho khung đều đặn sau mỗi chu kỳ để bù đắp vào phần năng lượng đã bị mất đi + Về nguyên tắc có thể tạo ra 1 mạch tiếp năng lượng như hình bên: K C L - Nguồn năng lượng là bộ phân - Cứ mỗi chu kỳ ta đóng khoá K một lần để dòng điện từ bộ phận nạp thêm điện tích cho tụ C. Khi đó dao động sẽ được duy trì không tắt. + Thực tế vì tần số dao động xuất hiện khung rất lớn do đó không thể đóng mạch bằng tay mà phải dùng 1 ngắt điện tự động ngắt điện đó chính là transito trong mạch duy trì. E C C’ L’ L C - Khi Môn Vật Lý Thầy giáo Đỗ Lệnh Điện Trường PTTH Hà Nội – Amsterdam. www.truongthi.com.vn Lớp học qua mạng trong khung có dao động f = LC2 1 π sẽ cảm ứng sang L’ suất điện động cùng tần số . - Suất điện động cảm ứng này sinh ra U BE cũng có cùng tần số với dao động trong khung. - Có 2 1 chu kỳ V B > V E thì dòng điện không qua được transito, coi như mạch bị ngắt. 2 1 chu kỳ sau khi V B < V E thì có I qua transito tiếp năng lượng cho khung dao động. Như vậy transito đã làm nhiệm vụ 1 khoá tự động, mỗi chu kỳ tiếp năng lượng cho khung 1 lần ⇒ dao động được duy trì. 2. Bài tập: + Điện dụng của tụ phẳng: C = d4.10.9 r d4 S 10.9 1 9 2 9 Π ΣΠ = Π Σ C = () ≈ − − 39 2 2 10.6,0.4.10.9 10.2,0.5,2 4,63.10 -13 F + Chu kỳ T = 2Π ≈= −− 146 10.3,46.10.8,514,3.2LC 1,03.10 -8 s b. Biểu thức của q và i + Từ i = I 0 cos (ωt + ϕ) ω = ≈= −− 146 10.3,4610.8,5 1 LC 1 6,1 . 10 8 s -1 Theo giả thiết: Khi t = 0 thì i = I 0 ⇒ I 0 = I 0 cos (ω . 0 + ϕ) ⇔ cos ϕ = 1 ⇒ ϕ = 0 + Phương trình i = 8,48 . 10 -6 cos (6,1 . 10 8 t + 0) i = 848.10 -6 cos 6,1 .10 -8 t (A) q = Q 0 sin (ωt + ϕ) Vì I 0 = Q 0 ω nên Q 0 = 8 6 0 10.1,6 10.48,8 I − = ω = 1,39.10 -14 C Vậy q = 1,39.10 -14 sin 6,1.10 8 t (C) c. Tính q khi i = 2,12 µ A + Từ i = 8,48.10 -6 cos 6,1.10 8 t = 2,12.10 -6 Môn Vật Lý Thầy giáo Đỗ Lệnh Điện Trường PTTH Hà Nội – Amsterdam. www.truongthi.com.vn Lớp học qua mạng ầy giáo Đỗ Lệnh Điện ường PTTH Hà Nội – Amsterdam Tr . ⇔ cos 6,1.10 8 = = 6 6 10.48,8 10.12,2 0,25 ⇒ sin 6,1.10 8 t = ±≈− 2 25,01± 0,968 + q = 1,39.10 -14 sin 6,1.10 8 = 1,39.10 -14 . (± 0,968) q ≈ ± 1,345 . 10 -14 C. B. Bài giảng: Sòng điện từ I. Sóng điện từ: 1. Điện từ trường biến thiết có tính chất lan truyền không gian dưới dạng sóng, đó là sóng điện từ. 2. Sóng điện từ là sóng ngang trong đó →→ ⊥ EB và cùng vuông góc với phương truyền sóng. →→ EvµB 3. Vận tốc của sóng điện từ v = λ . f II. Phát và thu sóng điện từ 1. Phát: Sử dụng khung dao động hở có 2 bản tụ điện tách khỏi nhau rất xa và 1 cuộn dây nối giữa 2 bản đó. 2. Thu: Bất kỳ vật dẫn nào cũng có thể trở thành cũng thu thu những thuận lợi nhất là sử dụng 1 khung dao động hở để thu sóng điện từ. Ví dụ 1: Mạch chọn sóng của một máy thu gồm 1 cuộn dây có hệ số tự cảm L = 0,4 mH mắc với 1 tụ C có điện dung biến thiên từ 1,3pF đến pF. a. Tính đến bước sóng mà khung bắt được b. Khi C min để bắt được làn sóng 20m người ta phải mắc thêm vào mạch một tự C 2 . Tính C 2 và giải thích cách mắc. Cho vận tốc sóng điện từ v = 300000 km/s. Giải: a. Tính λ Khung dao động bắt sóng điện từ nhờ cộng hưởng cộng hưởng xảy ra khi tần số riêng của khung dao đ?ng bằng tần số cường bách của sóng. fr = fsóng ⇒ λ = π v LC2 1 Môn Vật Lý Th www.truongthi.com.vn Lớp học qua mạng ⇔ λ = v . 2π LC (1) * Cmin = 1,3 . 10 -12 F 12388 min 10.3,1.10.4,0.10.2.10.3 −− =λ ≈ 43m * Cmax = 18 . 10 -12 F. λ max = 3 . 10 8 . 2 . 3,14 ≈ −−− 123 10.18.10.4,0 160m Khung bắt được dải sóng từ 43m đến 160m b. Bắt sóng 20m Từ công thức (1) ta thấy để λ càng nhỏ thì C cũng phải càng nhỏ ⇒ tụk C 2 phải mắc nối tiếp với C ban đầu để làm giảm điện dung. Từ λ 2 = v 2 . 4π 2 . LCbộ ⇔ Cbộ = 1632 2 22 2 10.9.10.4,0.14,3.4 20 v.L4 − = π λ Cbộ = 0,28 . 10 -12 F = 928 pF. C C 2 L Điện dung của bộ tụ nối tiếp C 1 C 1 C 1 C 1 C 1 C 1 22 −=⇔+= bébé ⇔ C 2 = ≈ − = − − 9283,1 3,1.28,0 CC CC bé bé 0,357 pF. Ví dụ 2: Mạch chọn sóng của một máy thu là một khung dao động có một cuộn dây L mắc với 2 tụ song song: C 0 không đổi và CV biến thiên từ 10 pF đến 490 pF ứng với góc quay biến thiên từ 0 đến 180 0 . Với mạch trên máy thu bắt được dải sóng từ 10m đến 50m a. Tính C 0 và L b. Để bắt được sóng 20m phải để tụ xoay ứng với góc quay nào? Giải: Môn Vật Lý Thầy giáo Đỗ Lệnh Điện Trường PTTH Hà Nội – Amsterdam. www.truongthi.com.vn Lớp học qua mạng a. Tính C 0 và L + Hai tụ mức // tương đương với 1 tụ C = C 0 + Cv L C C V + Khi bắt sóng điện từ fr = fsóng ⇒ 2 2 v LC4 1v LC2 1 λ = π ⇒ λ = π hay C = 22 2 LV4π λ * Khi λ max = 50m Cmax = (C 0 + 490)10 -12 = 2 2 LV4 50 π * Khi λ min = 10m Cmin = (C 0 + 10) 10 -12 = 22 2 LV4 10 π ⇒ == + + 100 2500 10C 490C 0 0 25 ⇔ C 0 + 490 = 25 C 0 + 250 ⇔ 240 = 24C 0 ⇔ C 0 = 10 pF + (10 + 490) 10 -12 = 16 2 10.9.L.14,3.4 50 ⇔ L = 16212 10.9.14,3.4.10.500 2500 − ≈ 1,4 . 10 -16 H α b. Bắt sóng 20m λ = 50m: (10 + 490) 10 -12 = 2 2 LV4 50 π λ = 20m: (10 + Cv) 10 -12 = 2 2 LV4 20 π ⇒ 2500 400.500 C10 400 2500 C10 500 v v =+⇔= + = 80 ⇔ Cv = 70 pF. Môn Vật Lý Thầy giáo Đỗ Lệnh Điện Trường PTTH Hà Nội – Amsterdam. www.truongthi.com.vn Lớp học qua mạng Môn Vật Lý Thầy giáo Đỗ Lệnh Điện Trường PTTH Hà Nội – Amsterdam. + Khi tăng Cv từ 10 pF đến 490 pF tức là tăng thêm 480 pF thì α tăng thêm 180 0 ⇒ trung bình mỗi khi α tăng 1 0 thì điện đang tăng thêm 3 8 180 480 = pF. + Để C tăng từ 10 đến 70 pF thì α phải quay α = 8 3.60 3/8 1070 = − = 22,5 0 . điện từ I. Sóng điện từ: 1. Điện từ trường biến thiết có tính chất lan truyền không gian dưới dạng sóng, đó là sóng điện từ. 2. Sóng điện từ là sóng. truyền sóng. →→ EvµB 3. Vận tốc của sóng điện từ v = λ . f II. Phát và thu sóng điện từ 1. Phát: Sử dụng khung dao động hở có 2 bản tụ điện tách