Đang tải... (xem toàn văn)
CHƯƠNG IV DAO ĐỘNG VÀ SÓNG ĐIỆN TỪ I MẠCH DAO ĐỘNG 1 Lý thuyết + Mạch dao động gồm một tụ điện có điện dung C mắc với một cuộn thuần cảm có độ tự cảm L tạo thành một mạch kín Mạch dao động lí tưởng có[.]
CHƯƠNG IV DAO ĐỘNG VÀ SÓNG ĐIỆN TỪ I MẠCH DAO ĐỘNG Lý thuyết + Mạch dao động gồm tụ điện có điện dung C mắc với cuộn cảm có độ tự cảm L tạo thành mạch kín Mạch dao động lí tưởng có điện trở khơng + Điện tích tụ điện cường độ dòng điện mạch dao động biến thiên điều hòa theo thời gian + Dao động mạch LC lí tưởng dao động tự + Năng lượng điện trường tập trung tụ điện lượng từ trường tập trung cuộn cảm biến thiên tuần hoàn tần số + Năng lượng điện trường lượng từ trường biến thiên tuần hoàn với tần số hai lần tần số dao động điện từ tự mạch + Trong trình dao động điện từ mạch dao động điện từ lí tưởng, có chuyển hố từ lượng điện trường thành lượng từ trường ngược lại, tổng chúng khơng đổi Năng lượng điện từ bị tiêu hao mạch dao động mạch có điện trở xạ lượng điện trường khỏi tụ điện xạ lượng từ trường khỏi cuộn cảm Cơng thức + Tần số góc, chu kì, tần số riêng mạch dao động: I0 2 q0 I0 2 LC = q0 ; T = = 2π LC = I ; f = T = 2 LC = 2 q0 = + Biểu thức điện tích tụ: q = q0cos(t + q) + Cường độ dòng điện mạch dao động: i = I0cos(t + q + ) http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word q0 q + Điện áp tụ điện: u = C = C cos(t + ) = U0cos(t + q) i2 q2 i2 u i2 2 2 2 + Công thức elip: I U = I q0 = 1; q = q2 + + Mối liên hệ đại lượng cực đại mạch dao động: q0 I0 = q0 = LC = U0 C L q0 L ; U0 = C = I0 C S + Điện dung tụ điện phẵng: C = 4 kd RU 02 + Công suất cần cung cấp để trì dao động: P = I2R = L + Với C không đổi; L = L1 T1 = 2 L = L1 + L2 T = T12 T22 L1C ; L = L2 T2 = 2 L2C LC1 ; C = C2 T2 = 2 LC2 + Với L không đổi; C = C1 T1 = 2 C = C1 + C2 (hai tụ ghép song song) T = C1C2 C = C1 C2 (hai tụ ghép nói tiếp) T = Đổi đơn vị: ; T12 T22 ; ; T1T2 T12 T22 kHz = 103 Hz; MHz = 106 Hz; GHz = 109 Hz mF = 10-3 F; F = 10-6 F; nF = 10-9 F; pF = 10-12 F http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word * Lược đồ thời gian vận dụng cho hàm điều hoà dao động điện từ * Đồ thị biểu diễn phụ thuộc đại lượng mạch dao động điện từ vào thời gian: Đồ thị biểu diễn phụ thuộc điện tích tụ vào thời gian mạch dao động điện từ lí tưởng biểu diễn hình vẽ Biết điện dung tụ điện C = 2F Xác định biểu thức điện tích tụ, điện áp gữa hai tụ cường độ dịng điện tức thời mạch dao động Theo đồ thị ta có: q0 = 4.10-6 C q0 Khi t = q = 2.10 C = giảm nên q = -6 http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word q0 T Khoảng thời gian từ lúc q = đến lúc q = lần thứ 12 Khoảng T thời gian ngắn hai lần liên tiếp để q = nên T T 7T 107 12 + = 12 = 7.10-7 s T = 12.10-7 s = rad/s; 20 q0 4.10 107 6 -6 C 2.10 U0 = = (V); I0 = q0 = 4.10 = (A) 107 107 -6 Vậy: q = 4.10 cos( t + ) (C); u = 2cos( t + ) (V) 20 5 107 i = I0cos(t + q + ) = cos( t + ) (A) Đồ thị biểu diễn phụ thuộc cường độ dòng điện vào thời gian mạch dao động điện từ lí tưởng biểu diễn hình vẽ Biết điện dung tụ điện C = F Xác định biểu thức điện tích tụ, điện áp gữa hai tụ cường độ dòng điện tức thời mạch dao động Theo đồ thị: I0 = 6 mA I0 Khi t = i = 3 mA = giảm nên i = - i0 T Khoảng thời gian từ lúc i = đến lúc i = I0 T Khoảng thời gian ngắn từ lúc i = I0 đến lúc i = nên http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word T T 5T 106 + = 12 = 5.10-6 s T = 12.10-6 s = rad/s; I 6 10 q0 36.10 106 6 q0 = = 36.10-9 (C); U0 = C 5.10 = 7,2.10-3(V) 5 107 107 Vậy: i = 6cos( t - ) (mA); u = 7,2cos( t - ) (mV) 5 107 -9 q = q0cos(t - i - ) = 36.10 cos( t - ) (C) II ĐIỆN TỪ TRƯỜNG SĨNG ĐIỆN TỪ LIÊN LẠC VƠ TUYẾN Lý thuyết + Điện trường có đường sức đường cong kín gọi điện trường xốy + Nếu nơi 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, đường sức từ trường khép kín + Điện trường biến thiên từ trường biến thiên không tồn riêng biệt, đối lập với nhau, mà chúng tồn đồng thời không gian, liên quan mật thiết đến hai thành phần trường thống gọi điện từ trường + Tốc độ truyền tương tác điện từ tốc độ ánh sáng mơi trường + Sóng điện từ điện từ trường lan truyền không gian + Sóng điện từ lan truyền môi trường kể chân không Trong chân không sóng điện từ lan truyền với tốc độ tốc độ ánh sáng + Sóng điện từ mang lượng http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word + Sóng điện từ sóng ngang E , B v điểm luôn tạo thành tam diện thuận: nắm ngón tay bàn tay phải theo chiều từ E sang B ngón tay duỗi thẳng chiều v Dao động điện trường từ trường sóng điện từ ln pha + Sóng điện từ bị phản xạ, khúc xạ, nhiễu xạ, giao thoa + Nguồn phát sóng điện từ vật phát điện trường từ trường biến thiên như: tia lửa điện, cầu dao đóng ngắt mạch điện, … + Sóng vơ tuyến sóng điện từ dùng vơ tuyến, có bước sóng từ vài mét đến vài kilơmét + Căn vào bước sóng để chia sóng vơ tuyến thành dải sóng sau: Sóng dài có > 1000 m Sóng trung có 100 m 1000 m Sóng ngắn có 10 m 100 m bị phản xạ với mức độ khác nhau, vịng quanh Trái Đất nhờ phản xạ nhiều lần tầng điện li Trái Đất Sóng cực ngắn có 0,01 m 10 m, không phản xạ mà xuyên qua tầng điện li có khả truyền thẳng từ nơi phát đến nơi thu, dùng để thông tin trực tiếp cự li vài chục km thông tin qua vệ tinh + Mạch dao động hở: tách hai cực tụ điện C, đồng thời tách xa vịng cuộn cảm L điện trường lan toả khơng gian thành sóng điện từ có khả lan toả xa gọi mạch dao động hở + Anten: dạng mạch dao động hở, công cụ xạ sóng điện từ Có nhiều dạng khác tuỳ theo tần số sóng nhu cầu sử dụng + Trong thơng tin liên lạc sóng vơ tuyến, ta phải dùng sóng điện từ cao tần (gọi sóng mang) http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word + Muốn cho sóng mang cao tần tải tín hiệu âm tần xa phải biến điệu chúng (trộn sóng cao tần sóng âm tần) + Sơ đồ khối máy phát vô tuyến đơn giản gồm: Micrô: tạo dao động điện có tần số tần số âm Mạch phát sóng điện từ cao tần: phát sóng điện từ có tần số cao Mạch biến điệu: trộn dao động điện từ cao tần với dao động điện từ âm tần Mạch khuếch đại: khuếch đại dao động điện từ cao tần biến điệu Anten: tạo điện từ trường cao tần mang tín hiệu âm lan truyền không gian + Sơ đồ khối máy thu đơn giản gồm: Anten: thu sóng điện từ cao tần biến điệu Mạch khuếch đại dao động điện từ cao tần: khuếch đại dao động điện từ cao tần Mạch tách sóng: tách dao động điện từ âm tần khỏi dao động điện từ cao tần Mạch khuếch đại dao động điện từ âm tần: khuếch đại dao động điện từ âm tần Loa: biến dao động điện từ âm tần thành dao động âm Cơng thức + Bước sóng điện từ chân khơng: = c f + Bước sóng điện từ mơi trường có chiết suất n: ’ = + Tần số sóng điện từ mạch LC thu được: f = 2 LC v f c = nf = n I0 2 q0 (Hz) http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word + Bước sóng điện từ mạch LC thu được: = c f = 6.108 q0 LC = 6.108 I + Mạch chọn sóng có L C biến đổi bước sóng máy thu nằm Lmin Cmin giới hạn: min = 2c đến max = 2c Lmax Cmax + Mạch LC thu sóng điện từ: dùng tụ có điện dung C thu sóng có tần số f1, bước sóng 1; dùng tụ có điện dung C2 thu sóng điện từ có tần số f2, bước sóng 2; dùng tụ có điện dung C = C1 + C2 thu f1 f f12 f 22 sóng điện từ có tần số f = , bước sóng = 12 22 ; dùng tụ C1C2 có điện dung C = C1 C2 thu sóng điện từ có tần số f = f12 f 22 12 , bước sóng = 12 22 + Tụ xoay máy thu vơ tuyến có điện dung hàm bậc góc xoay α: C = aα + C0 C C1 C2 C1 = 1 1 12 2 = 2 1 = 1 2 f f1 1 2 f2 f1 N2 + Độ tự cảm cuộn dây: L = 4.10-7 l S http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word ... dao động điện từ cao tần Mạch tách sóng: tách dao động điện từ âm tần khỏi dao động điện từ cao tần Mạch khuếch đại dao động điện từ âm tần: khuếch đại dao động điện từ âm tần Loa: biến dao động. .. Mạch phát sóng điện từ cao tần: phát sóng điện từ có tần số cao Mạch biến điệu: trộn dao động điện từ cao tần với dao động điện từ âm tần Mạch khuếch đại: khuếch đại dao động điện từ cao tần... chiều từ E sang B ngón tay duỗi thẳng chiều v Dao động điện trường từ trường sóng điện từ ln pha + Sóng điện từ bị phản xạ, khúc xạ, nhiễu xạ, giao thoa + Nguồn phát sóng điện từ vật phát điện