Chương Dao động điện từ, sóng điện từ I Hệ thống kiến thức chương Mạch dao động, dao động điện từ: + +Mạch dao động mạch điện gồm tụ điện có điện dung C mắc với cuộn q C L E c¶m cã hƯ sè tù c¶m L Mach lí tưởng điện trở mạch + Dao động điện từ điều hòa xảy mạch LC sau tụ điện tích điện lượng q0 tác dụng điện từ bên lên mạch Đó dao động ®iƯn tõ tù víi tÇn sè LC Biến thiên điện tích dịng điện : + BiĨu thøc cđa dao ®éng ®iƯn tõ tù mạch là: q Q0 cos( t ) (C ) i = q’ = - Q0sin(ωt + φ) = I0cos(t + + /2), I0 = .Q0; u = U0cos(ωt + φ), U0 = Q0/C *Dòng điện qua L biến thiên điều hòa sớm pha điện tích tụ điện C góc q0 Q0 cos luùc t0 * Pha ban đầu : Tìm cách giải hệ phương trình i0 Q0 sin Phương trình độc lập với thời gian: i2 u2 i2 i2 2 2 q Q0 ; Q0 ; u C Q02 L II Năng lượng điện từ : Tổng năg lượng điện trường tụ điện lượng tử trường cuộn cảm gọi lượng điện từ q2 Cu + Năng lượng điện trường Wđ 2C Q02 cos (t ) - Năng lượng điện trêng tËp trung ë tơ ®iƯn: wđ = 2c + Năng lượng từ trường Wt Li 2 Q2 - Năng lượng từ trường tập trung cuộn c¶m: wt = sin (t ) 2c Q02 C.U 02 LI 02 = const 2C 2 -Trong trình dao động điện từ có chuyển hoá qua lại lượng điện lượng từ mạch, tần số dao động = Tổng chúng, lượng toàn phần mạch, có giá trị không đổi * Lưu ý: + Năng lượng điện từ trường không đổi + Năng lượng điện trường lượng từ trường biến thiên tuần hoàn theo thời gian với chu kỳ T/2, tần số 2f + Cứ sau thời gian T lượng điện lại lượng từ + Năng lượng điện từ trường W Wđ Wt C L +Dao động R,L,C dao động cưỡng với “lực cưỡng bức” hiệu điện UAB Hiện tượng cộng hưởng xảy ZL=ZC 2C 2U 02 U RC R + Công suất cần cung cấp để mạch không bi tắt dần công suất tỏa nhiệt: P I R 2L + Trong m¹ch RLC cã sù toả nhiệt hiệu ứng Jun - Lenxơ nên lượng toàn phần giảm theo thời gian, biên + H thức liên hệ I U ThuVienDeThi.com độ dao động giảm theo dao động tắt dần Nếu điện trở R mạch nhỏ, dao động coi gần tuần hoàn với tần sè gãc LC NÕu b»ng mét c¬ chế thích hợp đưa thêm lượng vào mạch chu kỳ, bù lại lượng tiêu hao, dao động mạch trì Nng lượng mạch dao động: Năng lượng điện trường: 1 q2 WC Cu qu 2 2C Năng lượng điện trường cực đại: WC max Năng lượng từ trường: WL 1 Q02 CU 02 Q0U 2 C Li Năng lượng từ trường cực đại: WL max LI 02 2 Năng lượng điện từ: W = WC + WL 1 W Cu Li 2 1 q2 qu Li Li 2 2C W WC max WL max CU 02 1 Q02 Q0U LI 2 C Năng lượng điện trường lượng từ trường biến thiên điều hòa với tần số gấp đơi dịng điện điện tích: 2f; 2.; với chu kỳ chu kỳ dòng điệnT/2 III ĐIỆN TỪ TRƯỜNG I Mối quan hệ điện trường từ trường : Giả thuyết Mắc xoen điện từ trường: Mỗi biến thiên theo thời gian từ trường, sinh không gian xung quanh điện trường xoáy biến thiên theo thời gian, ngược lại, biến thiên theo thêi gian cđa mét ®iƯn trêng cịng sinh từ trường biến thiên theo thời gian không gian xung quanh Từ trường điện trường biến thiên theo thời gian không tồn riêng biệt, độc lËp víi nhau, mµ chØ lµ biĨu hiƯn cđa mét trường tổng quát, nhất, gọi điện từ trường Điện từ trường dạng vật chất đặc biệt tồn tự nhiên - Nu ti mt ni có từ trường biến thiên theo thời gian nơi xuất điện trường xốy - Nếu nơi có điện trường biến thiên theo thời gian nơi xuất từ trường xốy - Dịng điện dịch: Điện trường biến thiên theo thời gian làm xuất từ trường xốy Điện trường tương đương dịng điện gọi dòng điện dịch Điện từ trường : Điện trường biến thiên từ trường biến thiên liên quan mật thiết với hai thành phần trường thống gọi điện từ trường Trong điện từ trường : + E,B biến thiên điều hoà tần số pha + E , B vng góc IV SĨNG ĐIỆN TỪ nh ngha : + Quá trình lan truyền không gian điện từ trường biến thiên tuần hoàn trình sóng, sóng gọi sóng ®iƯn tõ Đặc điểm sóng điện từ : + Sóng điện từ truyền chân không, chân kh«ng cã vËn tèc c = 300 000km/s = = 3.108 m/s ; sóng điện từ mang lượng tỉ lệ với luỹ thừa bậc tần số; sãng); - Sóng điện từ sóng ngang ngang (c¸c véctơ E B vuông góc với vuông gãc víi ph¬ng trun sãng - Dao động điện trường từ trường điểm đồng pha - Súng in t có đầy đủ tính chất sóng học: phản xạ, khúc xạ, giao thoa, nhiễu x¹ - Sóng điện từ mang lượng tØ lƯ víi l thõa bËc cđa tÇn sè; Sóng điện từ bước sóng từ vài m đến vài km dùng thơng tin vơ tuyến gọi sóng vơ tuyến ThuVienDeThi.com Sự truyền sóng vơ tuyến khí : Các phân tử khơng khí hấp thụ mạnh sóng dài, sóng trung, sóng cực ngắn nhiên cố số vùng sóng ngắn bị hấp thụ Sóng ngắn phản xạ tốt tầng điện li Thang sóng điện từ Tên sóng Bước sóng Đặc tính Sóng dài > 3000m Bị tầng điện li phản xạ, dùng thơng tin truyền truyền hình mặt đất, thơng tin nước Sóng trung 200m – 3000m Bị tầng điện li phản xạ, dùng thông tin truyền truyền hình mặt đất Sóng ngắn 50m – 200m Bị tầng điện li phản xạ, dùng thơng tin truyền truyền hình mặt đất Sóng ngắn 10m – 50m Sóng cực ngắn 0,01m – 10m Bị tầng điện li phản xạ, dùng thông tin truyền truyền hình mặt đất Khơng bị phản xạ tầng điện li, truyền thông qua vệ tinh Sóng vô tuyến điện sử dụng thông tin liên lạc Sóng dài bị nước hấp thụ nên thông tin nước Sóng trung ban ngày tầng điện li hấp thụ, ban đễm phản xạ, nên ban đềm truyền xa mặt đất Sóng ngắn có lượng lớn tầng điện li mắt đất phản xạ nhiều lần nên truyền xa mắt đất Sóng cực ngắn có lượng lớn, không bị tầng điện li hấp thụ mà truyền thẳng Dùng để VTTH thông tin vũ trụ Sự thu phát sóng điện từ: đài phát thanh, dao động cao tần trì trộn với dao động điện tương ứng mà thông tin cần truyền (âm thanh, hình ảnh) chuyển đổi thành dao động điện tương ứng trộn với dao động âm tần gọi biến điệu (biên độ tần số) dao cao tần đà biến điệu khuyếch đại phát từ ăng ten dạng sóng điện từ máy thu thanh, nhờ có ăng ten thu sóng điện từ anten hấp thụ, qua mạch lọc LC (chọn sóng) thu dao động cao tần đà biến điệu, sau dao động âm tần lại tách khỏi dao động cao tần biến điệu nhờ trình tách sóng, đưa loa Máy phát hay thu sóng điện từ: phát hay thu sóng điện từ có tần số tần số riêng mạch dao động LC Máy phát máy thu sóng điện từ sử dụng mạch dao động LC tần số sóng điện từ phát thu T 2 LC f tần số riêng mạch 2 LC c Bước sóng sóng điện từ thu v.t c.T c.2 LC f T1 T22 12 22 C1ntC2 T 2 2 f f12 f 22 T1 T2 1 2 C1 // C2 T T12 T22 12 22 f f12 f 22 f12 f 22 CÁC CÔNG THỨC CẦN NHỚ VỀ DAO ĐỘNG VÀ SĨNG ĐIỆN TỪ Tần số góc: LC Chu kì riêng: T 2 LC Tần số riêng: f ThuVienDeThi.com 1 T 2 LC Bước sóng điện từ: c c.T c.2 LC f Với c = 3.108 m/s: Vận tốc ánh sáng Năng lượng mạch dao động: Năng lượng điện trường: 1 q2 WC Cu qu 2 2C Năng lượng điện trường cực đại: WC max Năng lượng từ trường: WL 1 Q02 CU 02 Q0U 2 C Li Năng lượng từ trường cực đại: WL max LI 02 2 Năng lượng điện từ: W = WC + WL 1 W Cu Li 2 1 1q qu Li Li 2 2C W WC max WL max CU 02 1 Q02 Q0U LI 2 C Năng lượng điện trường lượng từ trường biến thiên điều hòa với tần số gấp đơi dịng điện điện tích: 2f; 2.; với chu kỳ chu kỳ dòng điệnT/2 ThuVienDeThi.com ... phát sóng điện từ: đài phát thanh, dao động cao tần trì trộn với dao động điện tương ứng mà thông tin cần truyền (âm thanh, hình ảnh) chuyển đổi thành dao động điện tương ứng trộn với dao động. .. IV SĨNG ĐIỆN TỪ nh ngha : + Quá trình lan truyền không gian điện từ trường biến thiên tuần hoàn trình sóng, sóng gọi sóng ®iƯn tõ Đặc điểm sóng điện từ : + Sóng điện từ truyền chân không, chân... điệu, sau dao động âm tần lại tách khỏi dao động cao tần biến điệu nhờ trình tách sóng, đưa loa Máy phát hay thu sóng điện từ: phát hay thu sóng điện từ có tần số tần số riêng mạch dao động LC