Giáo án Chương I: Dao động điện từ, sóng điện từ10917

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 BÀI TẬP Dao ®éng ®iƯn tõ, sãng ®iƯn tõ CÁC CƠNG 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 hịa với tần số gấp đơi dịng điện điện tích: 2f; 2.; với chu kỳ chu kỳ dòng điệnT/2 BÀI TẬP Mạch dao động điện từ điều hoà LC có chu kì A Phụ thuộc vào L, không phụ thuộc vào C B Phụ thuộc vào C, không phụ thuộc vào L C Phụ thuộc vào L C D Không phụ thuộc vào L vàC Mạch dao động điện từ điều hoà gồm cuộn cảm L tụ điện C tăng điện dung tụ điện lên lần chu kì dao động mạch A Tăng lên lần B Tăng lên lần C Giảm lần D Giảm lần Mạch dao động điện từ điều hoà gồm cuộn cảm L tụ điện C Khi tăng độ tự cảm cuộn cảm lên lần giảm điện dung tụ điện lần tần số dao động mạch A Không đổi B Tăng lần C Giảm lần D Tăng lần Mạch dao động điện từ gồm tụ điện C cuộn cảm L, dao động tự với tần số góc 2 A   2 LC B   C   LC D   LC LC Cường độ dòng điện tức thời mạch dao động LC có dạng I = 0,05cos2000t (A) Tần số góc dao động mạch là: A 318,5 rad/s B 318,5 Hz C 2000 rad/s D 2000 Hz Mạch dao động LC gồm cuộn cảm có độ tự L = mH tụ điện có điện dung C = 2pF, (lấy   10) Tần số dao động mạch A f = 2,5 Hz B f = 2,5 MHz C f = Hz D f = MHz Cường độ dòng điện tức thời mạch dao động LC có dạng I = 0,02 sin 2000t (A) Tụ điện mạch có điện dung F Độ tự cảm cuộn cảm A L = 50 mH B L = 50 H C L = 5.10 – H D L = 5.10 – H Maïch dao động điện từ điều hoà LC gồm tụ điện C = 30nF cuộn cảm L = 25 mH Nạp điện cho tụ điện đến đến hiệu điện 4,8 V cho tụ phóng điện qua cuộn cảm, cường độ dòng điện hiệu dụng mạch A I = 3,72 mA B I = 4,28 mA C I = 5,20 mA D I = 6,34 mA ThuVienDeThi.com mạch dao động LC có điện tích mạch biến thiên điều hoà theo phương trình q = sin ( 2 10 t ) C Taàn số dao động mạch A f = 10 Hz B f = 10 kHz C f = Hz D f =  kHz 10 Maïch dao động điện từ gồm tụ điện C = 16 nF cuộn cảm L = 25 mH Tần số góc dao động mạchø A   200 Hz B   200 rad / s C   5.10 5 Hz D   5.10 rad / s 11 Tụ điện mạch dao động có điện dung C = F , ban đầu tích điện đến hiệu điện 100V, sau cho mạch thực dao động điện từ tắt dần Năng lượng mạch từ bắt đầu thực dao động đến dao động điện từ tắt bao nhieâu? A W  10 mJ B W  mJ C W  10 kJ D W  kJ 12 Người ta dùng cách sau để trì dao động điện từ mạch với tần số riêng nó? A Đặt vào mạch hiệu điện xoay chiều B Đặt vào mạch hiệu điện chiều không đổi C Dùng máy phát dao động điện từ điều hoà D Tăng thêm điện trở mạch dao động 13 Phát biểu sau không A Một từ trường biến thiên tuần hoàn theo thời gian, sinh điện trường xoáy B Một điện trường biến thiên tuần hoàn theo thời gian, sinh sinh từ trường xoáy C Một từ trường biến thiên tăng dần theo thời gian, sinh điện trường xoáy biến thiên D Điện từ trường biến thiên tuần hoàn theo thời gian, lan truyền không gian với vận tốc ánh sáng 14 Phát biểu sau không đúng? A Dòng điện đẫn đòng chuyển động có hướng điện tích B Dòng điện dịch điện trường biến thiên sinh C Có thể dùng ampe kế để đo trực tiếp dòng điện dẫn D Có thể dùng ampe kế để đo trực tiếp dòng điện dịch 15 Phát biểu sau không nói điện từ trường ? A Khi điện trường biến thiên theo thời gian, sinh từ trường xoáy B Điện trường xoáy điện trường có đường sức đường cong không khép kín C Khi từ trường biến thiên theo thời gian, sinh điện trường xoáy D Điện từ trường có đường sức từ bao quanh đường sức điện 16 Phát biểu sau tính chất sóng điện từ không ? A Sóng điện từ sóng ngang B Sóng điện từ mang lượng C Sóng điện từ phản xạ, khúc xạ, giao thoa D Sóng điện từ không truyền chân không 17 Phát biểu sau tính chất sóng điện từ không ? A Sóng điện từ sóng ngang B Sóng điện từ mang lượng C Sóng điện từ phản xạ, khúc xạ, giao thoa D Vận tốc sóng điện từ gần vận tốc ánh sáng 18 Hãy chọn câu A Điện từ trường tích điểm dao động lan truyền không gian dạng sóng B Điện tích dao động xạ sóng điện từ C Vận tốc sóng điện từ chân không nhỏ nhiều vận tốc ánh sáng chân không D tần số sóng điện từ nửa tần số dao động điện tích 19 Sóng điện từ sau có khả xuyên qua tần điện li? A Sóng dài B Sóng trung C Sóng ngắn D Sóng cực ngắn 20 Sóng điện từ sau bị phản xạ mạnh tầng điện li ? A Sóng dài B Sóng trung C Sóng ngắn D Sóng cực ngắn 21 Sóng điện từ sau dùng việc truyền thông tin nước ? A Sóng dài B Sóng trung C Sóng ngắn D Sóng cực ngắn 22 Sóng sau dùng truyền hình sóng vô tuyến điện A Sóng dài B Sóng trung C Sóng ngắn D Sóng cực ngắn ThuVienDeThi.com 23 Nguyên tắc thu sóng điện từ dự vào: A Hiện tượng cộng hưởng điện mạch LC B Hiện tượng xạ sóng điện từ mạch dao động hở C Hiện tượng hấp thụ sóng điện từ môi trường D Hiện tượng giao thoa sóng điện từ 24 Sóng điện từ chân tần số f = 150 kHz, Bước sóng sóng điện từ A   2000 m B   2000 km C   1000 m D   1000 km 25 Mạch chọn sóng máy thu vô tuyến điện gồm tụ điện C = 880 pFva2 cuộn cảm L = 20 H Bước sóng điện từ mà mạch thu A   100 m B   150 m C   250 m D   500 m 26 Mạch chọn sóng đầu vào máy thu vô tuyến điện gồm tụ điện C = 1nF cuộn cảm L = 100 H (lấy   10) Bước sóng điện từ mà mạch thu A 300m B 600m C.300 km D 1000m 27 Một mạch dao động gồm cuộn cảm có độ tự cảm L = 1mH tụ điện có điện dung C = 0,1 F Mạch thu sóng điện từ có tần số nàosau ? A 31830,9 Hz B 15915,5 Hz C 503,292 Hz D 15,9155 Hz 28 Khi maéc tụ điện có điện dung C1 với cuộn cảm L mạch thu sóng có bước sóng 1  60 m; mắc tụ điện có điện dung C2 với cuộn L mạch thu sóng có bước sóng 1  80 m Khi mắc nối tiếp C1 C2 với cuộn L mạch thu sóng có bước sóng ? A   48 m B   70 m C   100 m D   140 m 29 Khi maéc tụ điện có điện dung C1 với cuộn cảm L mạch thu sóng có bước sóng 1  60 m; mắc tụ điện có điện dung C2 với cuộn L mạch thu sóng có bước sóng 1  80 m Khi mắc C1 C2 song song với cuộn L mạch thu sóng có bước sóng ? A   48 m B   70 m C   100 m D   140 m 30 Khi maéc tụ điện có điện dung C1 với cuộn cảm L tần số dao động mạch f1 = kHz; mắc tụ điện có điện dung C2 với cuộn L tần số dao động mạch f2 = kHz Khi mắc C1 song song C2 với với cuộn L tần số dao động mạch ? A 4,8 kHz B.7 kHz C 10kHz D 14kHz Đáp án Câu ĐA C Câu 16 ĐA D B 17 D A 18 A D 19 D C 20 C B 21 A A 22 D A 23 A ThuVienDeThi.com B 24 A 10 D 25 C 11 B 26 B 12 C 27 B 13 C 28 A 14 D 29 C 15 B 30 A ... tốc ánh sáng chân không D tần số sóng điện từ nửa tần số dao động điện tích 19 Sóng điện từ sau có khả xuyên qua tần điện li? A Sóng dài B Sóng trung C Sóng ngắn D Sóng cực ngắn 20 Sóng điện. .. Vận tốc sóng điện từ gần vận tốc ánh sáng 18 Hãy chọn câu A Điện từ trường tích điểm dao động lan truyền không gian dạng sóng B Điện tích dao động xạ sóng điện từ C Vận tốc sóng điện từ chân... s 11 Tụ điện mạch dao động có điện dung C = F , ban đầu tích điện đến hiệu điện 100V, sau cho mạch thực dao động điện từ tắt dần Năng lượng mạch từ bắt đầu thực dao động đến dao động điện từ