Đề cương ôn tập Vật lý 12/ Dòng điện xoay chiều

Hiệu điện thế dao động điều hoà dòng điện xoay chiều: 1/Hiệu điện thế dao động điều hoà : - Cho khung dây kim loại diện tích S , N vòng dây,quay đều xung quanh một trục đối xứng xx’ tron

1 Hiệu điện thế dao động điều hoà dòng điện xoay chiều:

1/Hiệu điện thế dao động điều hoà :

- Cho khung dây kim loại diện tích S , N vòng dây,quay đều xung quanh một trục đối xứng xx’ trong một từ trờng đều B với vận tốc góc 

- Thời điểm t = 0 : On B, từ thông qua mỗi vòng dây có giá trị  B S

- Thời điểm t bất kỳ : On quay một góc t, từ thông qua mỗi vòng dây có giá trị :  B Scos

- Từ thông biến thiên qua mỗi vòng dây biến thiên theo thời gian và làm xuất hiện trong mỗi vòng dây một s.đ.đ cảm ứng:

t

e1 

- Xét dấu của e ta có : e1 = -

t





( 1)

- Xét sự biến thiên của trong khoảng thời gian t thấy thơng số

t





trở thành đạo hàm của

 theo thời gian e1 = -  ’ = BSsin t (2)

- S.đ.đ của khung N vòng dây là : e = Ne1 = NBSsin t (3)

Kết luận : ( SGK)

- Hiệu điện thế hai đầu mạch ngoài : u = U0sin t

2/ Dòng điện xoay chiều : ( SGK)

3/C ờng độ hiệu dụng và hiệu điện thế hiệu dụng :

a Cho một dòng điện xoay chiều : i = I0sint chạy qua đ.trở thuần theo thời gian t thì nhiệt lợng toả

ra trên R là : Q = R

2

2 0

I t (4)

-Cũng trong thời gian t, cho một dòng điện không đổi chạy qua R thì nhiệt toả ra trên R: Q =RI2

- So sánh (4) và (5) ta có đợc :

2

2 0

I = I2 hay I =

2

0

I ( 6)

*/ Định nghĩa c.đ.d.đ hiệu dụng : (SGK)

b Hiệu điện thế hiệu dụng :

- Suất điện động hiệu dụng : E =

2

0

E

- Hiệu điện thế hiệu dụng ở hai đầu mạch điện xoay chiều : U =

2

0

U

*/ chú ý : Vôn kế xc và Ampe kế xc chỉ đo các giá trị tức thời của d.đ.x.c

2 Dòng điện xoay chiều trong các mạch điện:

A- Dòng điện xoay chiều trong đoạn mạnh chỉ có điện trở thuần :

1 Quan hệ giữa dòng điện và hiệu điện thế :

- Xét đoạn mạch ( H vẽ) : Giữa hai đầu mạch đặt một hiệu điện thế xc : u = U0sin t

- Trong khoảng thời gian tvô cùng nhỏ, coi nh dòng điện không đổi Theo định luật Ôm ta có :

i =

R

u

R

U0sin 

(2) Đặt I0 =

R

U0

(3)

ta đợc phơng trình : i = Iosin t (4)

- So sánh (1) và (3) ta thấy u và i biến thiên điều hoà cùng pha

2/ Định luật Ôm cho đoạn mạch chỉ có điện trở thuần :

- Chia cả hai vế của I0 =

R

U0

cho 2 ta đợc I =

R U

(5)

-B/ Dòng điện xoay chiều trong đoạn mạch chỉ có tụ điện :

1 Tác dụng của tụ điện đối với d.đ.x.c:

- Xét mạch nh hình vẽ :

- Đóng K vào M : đèn sáng

- Đóng K vào N : đèn sáng nhng tối hơn

- Dùng nguồn không đổi : đèn không sáng

KL : Tụ điện không cho dòng điện không cho dòng điện không đổi đi qua nó Tụ điện có tác dụng cản trở dòng điện xoay chiều nên tụ có một điện trở gọi là dung kháng

Kí hiệu : ZC đơn vị : 

2/ Quan hệ giữa dòng điện và hiệu điện thế :

- Đặt vào hai đầu mạch một hiệu điện thế xc :

u = U0sin t (6)

-Điện lợng q của tụ điện ở thời điểm t là :

q = u.C = CU0 sin t

-Thấy rằng điện lợng q của tụ biến thiên điều hoà với tần số ,nghĩa là luôn có một dòng điện biến

đổi chạy trong mạch AB

- Xét trong khoảnh thời gian t vô cùng nhỏ có thể coi nh một dòng điện không đổi chạy trong mạch : i =

t

q





= q’ =  CU0cost hay i =  CU0sin(t +  2) - Đặt I0 = CU0

ta viết đợc : i = Iosin( t +  2) (9)

Nhận xét : - Hiệu điện thế ở hai đầu mạch chỉ có tụ điện dao động điều hoà chậm pha hơn so với dòng

điện

2

 .

-Bằng cách đổi gốc thời gian ta viết lại :

i = Iosin t

u = U0sin( t -  2)

3 Định luật Ôm cho đoạn mạch chỉ có tụ điện :

- Chia cả hai vế của I0 = CU0 cho 2 ta đợc I = CU (10)

Đặt Zc =

C



1

: dung kháng của mạch (11) ta đợc : I =

Z

U

c

Nhận xét: Nếu dòng điện có tần số càng lớn thì càng dễ đi qua tụ, tần số càng nhỏ càng khó đi qua tụ.

C.Dòng điện xoay chiều trong đoạn mạch chỉ có cuộn cảm:

1/ Tác dụng của cuộn cảm đối với dòng điện xoay chiều:

- Xét đoạn mạch có dạng nh hình vẽ Đặt vào hai đầu A.B một hiệu điện thế xoay chiều

- Đóng K-M : Đèn sáng lên với một độ sáng nào đó

- Đóng K-N: Đèn sáng lên với một độ sáng kém trớc

KL: cuộn cảm có tác dụng cản trở dòng điện xoay chiều Chứng tỏ nó có một điện trở nào đó, đẻ phân biệt với điện trở thuần : Cảm kháng Kí hiệu : ZL

2/Quan hệ giữa dòng điện và hiệu điện thế:

- Khi đặt vào hai đầu đoạn mạch một hiệu điện thế xoay chiều làm phát sinh trong đoạn mạch một dòng điện xoay chiều i = Iosin t

- Giả sử ở thời điểm t cờng độ dòng điện qua cuộn cảm đang tăng L đóng vai trò là một máy thu có suất phản điện : e = L

t

i





xét trong khoảng thời gian t vô cùng nhỏ khi đó thì tỉ số

t

i





trở thành

đạo hàm i’ của i theo t

- Vì i tăng lên i’>0 do đó e = Li’ =  LIocos t =  LIo sin(  t +  /2)

- Tại thời điểm t định luật ôm cho doạn mạch AB có dạng (coi nh dòng điện không đổi)

u = (R + r’ )i + e Vì R + r’ = 0 do đó u =  LIo sin( t +  /2) hayu = Uosin(  t +  /2)

so sánh biểu thức cờng độ dòng và hiệu điện thế ta thấy hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch sớm pha  /2so với cờng độ dòng điện

3/Định luật Ôm cho đoạn mạch chứa cuận cảm :

- Từ biểu thức U0 = LI0 I0=

L

U



0

- 8

- Chia cả hai vế cho 2 ta đợc: I =

L

U

 đặt ZL= L  I =

L

Z U

- Đối với dòng điện không đổi thì  = 0 do đó ZL= 0 vậy cuộn cảm không cản trở dòng điện không

đổi mà chỉ cản trở dòng diện xoay chiều Dòng điện có tần số càng lớn thì càng bị cản trở mạnh

D Dòng điện xoay chiều trong đoạn mạch RLC:

1-Dòng điện và hiệu điện thế trong đoạn mạch RLC

+Đặt vào hai đầu đoạn mạch một hiệu điện thế xoay chiều

+Giả sử cờng độ dòng điện chạy trong đoạn mạch có dạng i= Iosint

+Hiệu điện thế giữa hai điểm AM cùng pha với i  UR=URosin t (1)

+Hiệu điện thế giữa hai đầu L sớm pha hơn cđdđ góc  /2  UL=ULosin( t+ /2) (2)

+Hiệu điện thế giữa hai đầu tụ điện chậm pha hơn cđdđ góc  /2 do đó  UC=UCo sin( t- /2) +R,L,C mắc nối tiếp do đó hđt giữa hai đầu AB là sự tổng hợp của 3 hđt ở R,L,C

 U=UR+UL+UChay U= URosin t+ UCo sin( t- /2)+ ULosin( t+ /2)

2-Quan hệ giữa dòng điện và hiệu điện thế trong đoạn mạch RLC :

+Phơng trình hđt giữa hai đầu đoạn mạch AB có dạng: u = UOsin( t+ )

+Từ giản đồ véc tơ ta có OS2 = OP2+PS2  Uo =U2

Ro+(U2

Lo-U2

Co)

Co Lo

Ro U U

U   (7) URo=IoR; ULo=Io L ; UCo=Io



C

1

+Thay (8)vào (7) ta đợc

C

I L I R

O O



 

C L

R



 

 Uo=Io R2 (Z L  Z C)2 (11)

+Từ giản đồ véc tơ ta có: tg  =

R C

L





hay tg =

R

Z

Z L  C

(12)

+Nếu ZL>ZCthì hiệu điện thế sớm pha hơn cđdđ

+Nếu Zl<Zc thì hiệu điện thế chậm (chễ) pha hơn cđdđ

3-Định luật Ôm cho đoạn mạch RLC:

+Từ phơng trình (11) Đặt Z = R2  (Z L  Z C) 2 (13)

Thay vào biểu thức (11)ta đợc Uo=IoZ (14)

+Chia cả hai vế cho 2 ta đợc U = I.Z (15)

+Trong đó Z = R2  (Z L  Z C) 2 đợc gọi là tổng trở của đoạn mạch RLC có tác dụng tơng tự nh điện trở thuần trong mạch một chiều

4-Hiện t ợng cộng h ởng trong đoạn mạch RLC :

+Từ biểu thức của định luật Ôm I=

R

U

ta thấy : IMaxkhi và chỉ khi ZMIN  ZL = ZC

hay L= 1

C  

2 = 1

LCCờng độ dòng điện cực đại chạy trong đoạn mạch là IMAX = R

U

3 Công suất của dòng điện xoay chiều:

1-Công suất của dòng điện:

+Đối với dòng điện không đổi thì công suất P = U.I

+Đối với dòng điện xoay chiều

-Nếu doạn mạch chỉ có điẹn trở thuần thì công suất đợc xác định bởi P = U.I(1)

-Nếu đoạn mạch có thêm L hoặc C hoặc Lvà C thì công suất p < U.I

-Ta có thể viết P = K.U.I (2)

trong đó K<1: Hệ số công suất:

-Bằng thực nghiệm K = cos  (3) Nh vậy P = U.I cos  (4)

+Từ giản đồ véc tơ ta có cos  =

Z

R

(5) -Đối với đoạn mạch chỉ có R thì ta có cos  = 1 do đó P= U.I

2-ý nghĩa của hệ số công suất:

a/Tr ờng hợp cos  = 1:   = 0 – mạch chỉ có điện trở thuần hoặc trong mạch RLC sảy ra hiện t-ợng cộng hởng Khi đú cụng suất tiờu thụ l là l ớn nhất

- Công suất tiêu thụ là lớn nhất P = U.I

b/Tr ờng hợp cos  = 0   = ± /2

-Mạch chỉ có tụ điện hoặc cuộn cảm hoặc cả tụ điện cả cuộn cảm không có điện trở thuần

-Vì cos = 0 do đó công suất tiêu thụ P = 0: nguồn có thể cung cấp một công suất khá lớn nhng doạn mạch vẫn không tiêu thụ công suất này

c/Tr ờng hợp 0 < cos  <1

 - /2 <  <0 hoặc 0<  < /2

công suất tiêu thụ trên đoạn mạch nhỏ hơn công suất mà nguồn cung cấp  để tăng hiệu quả của việc

sử dụng điện năng ngời ta phải tìm cách tăng cos

+Thực tế tất cả các thiết bị sử dụng đều phải có cos  >= 8,5

4 Máy phát điện xoay chiều một pha:

1-Nguyên tắc hoạt động của máy phát điện xoay chiều

-Khung dây phẳng có diện tích S gồm N vòng, quay đều trong từ trờng đều với vận tốc góc  thì trong khung dây xuất hiện suất điện động cảm ứng

e = NBS sint(1)

-suất điện động biến thiên gây ra ở hai đầu của cuộn dây (mạch tiêu thụ)một hiêu điện thế biến thiên

điều hòa đợc biểu diễn bằng phơng trình

u = U0sin t(2)

-Để có một suất điện động đủ lớn ngời ta làm quộn dây bao gồm rất nhiều vòng dây và bố trí nhiều nam châm để tạo ra đợc một tè trờng mạnh

2-Cấu tạo của máy phát điện xoay chiều:

+Bộ góp : là hệ thống có tác dụng đa điện ra mạch ngoài

+Cấu taọ:-gồm hai vành khuyên đồng trục với trục của khung dây và quay cùng khung dây

-Hai chổi quét cố định a,b đợc tì lên hai vành khuyên, dòng điện truyền từ khung dây qua vành kuyên qua chổi quét ra mạch ngoài

+Cấu tạo máy phát:gồm 2 phần

-Phần cảm:là phần tạo ra từ trờng, đối với máy phát có công suất nhỏ thì phần cảm là nam châm vĩnh cửu, đối với máy phát có công suất lớn thì phần ừng là nam châm điện

-Phần ứng:là phần tạo ra dòng điện, nó bao gồm các cuộn dây đợc cuốn trên lõi thép kỹ thuật

+Các cuộn dây của phần cảm cũng đợc cuốn trên lõi thép để tăng cờng từ thông qua khung dây

+Trong thực tế thì có thể phần cảm hoặc phần ứng quay

-Phần quay đợc gọi là rôto

-Phần đứng yên đợc gọi là Stato

+Nếu máy phát có một nam châm(Tức là có một cực Bắc và một cực nam) có một cặp cực bắc nam thì rôto phải quay với vậm tốc 3000vòng/phút để tạo rqa đợc dòng điện có tần số 50 Hz, do đó để giảm số vòng quay của rôto xuống 2,3,4….n lần thì ta phải tăng số cuộn dây và số cặp cực lên n lần thì ta phải tăng số cuộn dây và số cặp cực lên

2,3,4,5….n lần thì ta phải tăng số cuộn dây và số cặp cực lên n lần Khi đó dòng điện do máy đó phát ra có tần số đợc xác định bởi f = n p

60 trong đó n:số vòng trên một phút ; p: số cặp cực

+Máy phát điện có cấu tạo nh trên đợc gọi là máy phát điện xoay chiều một pha

5 Dòng điện xoay chiều ba pha :

1-Nguyên tắc hoạt động của máy phát điện xoay chiều ba pha:

+Nguyên tắc hoạt động tơng tự nh máy phát điện xoay chiều một pha, chỉ khác ở chỗ cách bố trí các cuộn dây của phần ứng Các cuộn dây của phần ứng

đợc bố trí lệch nhau

3

1

vòng trên stato +Tại thời điểm t= 0 từ thông qua cuộn dây 1 đạt giá trị cực đại, thì sau

3

T

từ thông qua cuộn dây thứ

2 đạt giá trị cực đại và sau

3

T

nữa từ thông qua cuộn dây thứ 3 đạt giá trị cực đại  Từ thông lệch nhau

3

1

chu kỳ về thời gian, do đó suất điện động ở hai đầu cuộn dây lệch nhau góc 120o

+Nối các đầu dây với các mạch ngoài giống hệt nhau thì trong các mạch đó có các dong điện nh sau

i1 = Iosin t (1)

i2 = Iosin( t -

3

2 

) (2)

- 10

-i3= Iosin( t +

3

2 

) (3) +Nếu dùng một dây của máy phát điện xoay chiều ba pha thì nó có tác dụng nh dòng điện của máy phát điện xoay chiều một pha:

2-Cách mắc hình sao:

+Là cách mắc ba đầu A1,A2,A3, của các cuộn dây 1,2,3 đợc nối với ba dây của mạch ngoài, đợc gọi là dây pha, ba đầu dây B1,B2,B3 đợc nối lại với nhau và đợc nối với mạch ngòai bằng một dây dẫn đợc gọi là dây trung hòa

+Cờng độ dòng điện tức thời ở điểm nối của dây trung hòa là:

i1 + i2 + i3 = 0 (4) hay:

Iosin t (1) + Iosin( t -

3

2 

) + Iosin(t +

3

2 

)=0 +Hiệu điện thé giữa điểm đầu của cuộn dây và điểm cuối của cuộn dây gọi là Ud

+Dây pha đợc gọi là dây nóng, dây trung hòa còn đợc gọi là dây lạnh

3-Cách mắc tam giác:

+Là cách mắc điểm cuối của cuộn dây thứ nhất mắc với điểm đầu của cuộn dây thứ hai, và điểm cuối của cuộn dây thứ hai mắc với điểm đầu của cuộn dây thứ ba Ba đầu đó đợc mắc với mạch ngoài mằng các dây pha

+Tải tiêu thụ cũng phải đợc mắc hình tam giác

+Ưu điểm: tốn ít dây

+Nhợc điểm : Yêu cầu sự đối xứng cao của tải

6 Động cơ không đồng bộ ba pha :

1-Nguyên tắc hoạt động của động cơ không đồng bộ:

+Hoạt động: dựa trên nguyên tắc của hiện tợng cảm ứng điện từ, và sử dụng từ trờng quay

+Cách tạo ra từ trờng quay:

-Gồm một nam châm vĩnh cửu hình chữ U và một khung dây khép kín, hai dụng cụ này có thể quay

đông trục với nhau Các thiết bị đợc bố trí nh hình vẽ

-Cách tạo ra từ trờng quay(SGK)

+Giải thích:

-Khi nam châm quay thì từ trờng giữa hai khoảng không gian của nam châm quay theo,  Từ thông qua cuộn dây biến thiên  làm xuất hiện dòng điện cảm ứng trong khung dây, tác dụng của dòng

điện cảm ứng là chống lại sự biến thiên của từ trờng ngoài  khung dây quay theo chiều quay của khung dây

-Khi vận tốc  = okhông có từ thông biến thiên qua khung dây làm từ thông không biến thiên qua khung dây  lực từ mất đi, do đó vận tốc quay của khung dây không bao giờ có thể bằng  o

2-Từ tr ờng quay của dòng điện ba pha :

+Cho dòng điện ba pha chạy qua ba cuộn dây đặt lệch nhau góc 120o trên vòng tròn (giống nh máy phát)

+Tại thời điểm t =

4

T

từ trờng trong cuộn dây 1 đạt giá trị cực đại B1, từ trờng trong cuộn dây thứ hai

và ba có giá trị bằng nhau B2 = B3 =

2

1

B1

B2 + B3 = B’ B1 Do đó từ trờng tổng hợp có phơng trùng với phơng do từ trờng của cuộn dây thứ nhất gây ra, và từ trờng tổng hợp hớng ra xa cuộn dây thứ nhất

+Sau một phần ba chu kỳ thì từ trờng đi qua cuộn dây thứ 3 đạt giá trị cực đại và từ trờng tổng hợp có phơng trùng với từ trờng của cuộn dây thứ hai

 Dòng điện ba pha đi qua ba cuộn dây đã tạo ra từ tròng quay có tần số bằng tần số của dòng điện +Từ trờng tổng cộng của ba cuộn dây quay quanh tâm O với tần số góc bằng tần số góc của dòng

điện

3-Cấu tạo của động cơ không đồng bộ.

+Stato: Gồm các cuộn dây của ba pha điện cuốn trên các lõi sắt bố trí trên một vành tròn để tạo ra một

từ trờng quay

+Roto: Hình trụ có tác dụng giống nh một cuộn dây cuốn trên một lõi thép

 Khi mắc động cơ vào mạng điện  Stato sinh ra từ trờng quay làm quay roto

+Động cơ không đồng bộ một pha

-Stato: Gồm hai cuộn dây đặt lệch nhau góc 900 , một dây đợc nối vào mạng điện, dây kia đợc nối qua tụ

-Động cơ không đồng bộ một pha chỉ hoạt động với công suất nhỏ

7 Máy biến thế Sự truyền tải điện năng:

-1-Nguyên tắc hoạt động của máy biến thế.

+Máy biến thế là một thiết bị nâng cao hoặc hạ thấp hiệu điện thế xoay chiều

+Cấu tạo:

-Gồm hia cuộn dây cuốn trên hai lõi thép chung, lõi thép đợc làm bằng thép kỹ thuật, gồm các lá mỏng gép cách điện với nhau

-Cuộn nối với mạch điện xoay chiều: Gọi là cuộn sơ cấp

-Cuộn nối với tải điện: Gọi là cuộn thứ cấp

+Nguyên tắc hoạt động:

-Máy biến thế hoạt động dựa trên hiện tợng cảm ứng điện từ

-Dòng điện trong cuộn dây thứ cấp làm phát sinh từ trờng biến thiên trong lõi thép  từ thông biến thiên đó biến thiên qua cuộn dây thứ cấp làm phát sinh trong cuộn dây thứ cấp dòng điện cảm ứng

2-Sự biến đổi hiệu điện thế và c ờng độ dòng điện qua máy biến thế :

+Xét một máy biến thế:cuộn dây thứ cấp gồm N’ vòng

:cuộn dây sơ cấp gồm N vòng +Nối cuộn dây sơ cấp vào mạch điện xoay chiều có hiệu điện thế U Dòng điện trong cuộn dây sơ cấp làm phát sinh một từ trờng trong lõi sắt biến thiên dao động điều hoà

+Xét trong một khoảng thời gia rất nhỏ t từ thông biến thiên gây ra trong một vòng dây của cả hai cuộn dây suất điện động cảm ứng

e0= -

t



 

(1) +Suất điện động tức thời trên cuộn dây sơ cấp

e = N.e0 (2) +Suất điện động tức thời trên cuộn dây thứ cấp

e’=N’.e0 (3) +Từ biểu thức (2) và (3) ta có : e e' N N' (4)  E E' N N'(5)

+Điện trở của cuộn dây thứ cấp và sơ cấp là rất nhỏ  E’=U’;E=U (6)U U' N N' (7)

Vậy tỉ số hiệu điện thế giữa hai đầu cuộn dây sơ cấp và thứ cấp bằng tỉ số vòng dây của hai cuộn +Gọi I , I’ là cờng độ dòng điện chạy trong cuộn dây sơ cấp và thứ cấp

-Công suất của cuộn dây sơ cấp là: P = U.I

-Công suất của cuộn dây thứ cấp là: P’ = U’.I’

+Vì tổn hao là rất nhỏ do đó ta có P = P’

Hay

'

'

I

I

U

U

 (8) Dùng máy biến thế làm tăng hiệu điện thế lên bao nhiêu lần thị làm cờng độ dòng

điện giảm đi bấy nhiêu lần

+Từ biểu thức (7) và (8) ta có

N

N I

I U

'

'



k : gọi là hệ số máy biến áp

k > 1 máy tăng áp

k < 1 máy hạ áp

3-Truyền tải điện năng.

+Giả sử cần truyền tải công suất: P = U.I (10)

Từ biểu thức trên ta nhận thấy Pgiảm khi U tăng, ngợc lại Ptăng khi U giảm

+Do vậy hiệu điện thế càng cao thì hao tổn trong quá trinh truyền tải điện càng nhỏ

8 Cách tạo ra dòng điện một chiều:

1-ích lợi của dòng một chiều:

+Dòng một chiều đợc sử dụng trong công nghệ mạ, sản xuất hoá chất bằng điện phân, nuôi các thiết

bị điện tử

+Động cơ điện một chiều có mô men khởi động lớn, sức kéo lớn hơn động cơ không đồng bộ xoay chiều

+cách tạo ra dòng một chiều

-Pin, ác quy tạo ra dòng một chiều, nhng có công suất nhỏ, còng độ nhỏ

-Máy phát điện tạo ra dòng một chiều, nhng có câu tạo phức tạp hay hỏng hóc

-Dòng xoay chiều có thể biến thành dòng một chiều

2-Ph ơng pháp chỉnh l u nửa chu kỳ :

- 12

-+Thiết bị: Cái chỉnh lu, có cấu tạo nh sơ đồ hình vẽ SGK

+Hoạt động:

-Trong nửa chu kỳ đầu cực A là cực dơng dòng điện chạy từ A D R B

-Trong nửa chu kỳ sau: Blà cực dơng đi ốt không cho dòng điện chạy qua, do đó không có dòng điện qua điện trở R

+Vậy dòng điện đi qua trở R có chiều từ C D đó là một dòng nhấp nháy

3-Ph ơng pháp chỉnh l u hai nửa chu kỳ

+Dùng 4 điốt bán dẫn và đợc mắc nh hình vẽ

+Trong nửa chu kỳ đầu A là cực dơng dòng điện đi qua D1 và bị chặn bởi D2nên đi qua R về P qua D3

không qua đợc D4 bởi VM>VP về Q => Vậy dòng điện đi theo đờng AMD1NRPD3QB

+Trong nửa chu kỳ sau dòng điện đi theo con đờng BQD2NRPD4NA

Vậy trong cả hai chu kỳ của dòng điện xoay chiều thì cờng độ dòng điện đi qua R theo một chiều nhất

định

+Để dòng điện qua R bớt nhấp nháy ngời ta sử dụng thêm một bộ đợc gọi là bộ lọc

4-Nguyên tắc hoạt động của máy phát điện một chiều.

+Giống nh nguyên tắc hoạt động của máy phát điện xoay chiều, chỉ khác ở chỗ cách đa dòng điện ra ngoài:

+Để dòng điện ở mạch ngoài là dòng một chiều ngời ta dùng hai bán khuyên, giữa hai vành bán khuyên có một khe nhỏ để cách điện

+Khi khung dây có vị trí nh hình (a) : B: là cực (+); A là cực âm Dòng điện đi từ B qua vành khuyên

1 và qua chổi quét a và ra mạch ngoài và rở lại chổi quét b và vào B

+Khi khung dây trở lại vị trí nh hình 2: A là cực (+); B là cực âm dòng điện từ A qua vành khuyên 2 qua chổi quét b ra mạch ngoài và quay lại chổi quét a về B

+Máy phát điện có một khung dây thì dòng điện tạo ra chỉ là dòng nhấp nháy giống nh dòng chỉnh lu

Để tạo ra đợc dòng điện không đổi ngời ta mắc nhiều khung dây lại để tạo ra dòng điện có cờng độ lớn và ổn định

dao động điện từ Sóng điện từ

1 Mạch dao động Dao động điện từ:

1.Sự biến thiên điện tích trong mạch dao động:

Xét mạch điện LC:

- Đóng K-A: Bộ nguồn P nạp điện cho tụ, tụ tích điện làm cho điện tích tăng từ 0 đến Qo thì tụ thôi không tích điện

Đóng K-B: Mạch kín chứa LC( gọi là mạch dao động) Tụ phóng điện qua L theo chiều mũi tên

- Giả sử vào thời điểm t: Tụ đang phóng điện từ bản (+) sang bản (-)

- Tụ đóng vai trò là nguồn điện, còn cuộn cảm đóng vai trò máy thu

- Trong khoảng thời gian  t vô cùng nhỏ liền sau t

điện tích của bản (+) giảm một lợng  q Theo lý thuyết đạo hàm ta có: q’ = q

t





- Vì  q< 0  q’< 0 nên i = - q

t





= q’ (4.1)

- Dòng điện i tăng dần trong cuộn dây làm làm xuất hịên trong cuộn dây một s.đ.đ cảm ứng đóng vai trò một suất phản điện: e = L i

t



 = L i ' Vì i’ > 0 nên e’ = Li ; - Từ (4.1) và (4.2) ta đợc:

e = L i’ = - L q’’

- áp dụng định luật Ôm cho đoạn mạch chứa máy thu: u = e + (R+r)i = e (4.4)

- HĐT giữa hai đầu cuộn cảm cũng là HĐT giữa hai đầu tụ điện: e = u = q

C

hay viết đợc : - Lq” = q

1

q

LC = 0 (4.6)

Các phép tính chứng tỏ (4.6) đúng tại mọi thời điểm

Nghiệm của (4.6) có dạng: q = Q0sin( t   ) với 1

LC

 

-Nhận xét: Điện tích của mạch d.đ biến thiên điều hoà với tần số 

2 Dao động điện từ trong mạch dao động:

- Chọn điều kiện ban đầu sao cho   0 Ta có: q = Q0sin t (4.7)

Xét trong khoảng thời gian  t vô cùng nhỏ, có thể coi điện tích tức thời q và HĐT tức thời u là không đổi.Ta viết đợc: u = q

C = Q C0sin

t (4.8)

* Năng lợng điện trờng tức thời của tụ là:

wđ = 1

2qu =

2

2C

Q sin2 t hay wđ = Wođsin2 t ; Trong đó: Wođ =

2 0

2C

Q

- Dòng điện tức thời chạy qua cuộn cảm là:

i = q’ = - cos t = - I0cos t ; với I0 =  Q0

* Năng lợng tức thời của cuộn cảm:

wt = 1

2 Li

2 = 1

2 L

2 2 0

Q

 cos2 t vì 2 1

LC

2

2C

Q cos2 t

hay wt = W0t cos2 t ; W0t = 1

2LI0 =

2 0

2C

Q So sánh (4.10) và (4.14) nhận thấy:

W0t = Wođ = W0 do vậy wđ = W0sin2 t ; wt = W0 cos2 t

- Năng lợng của mạch dao động là: wđ + wt = W0[sin2 t + cos2 t] = W0 = const

Kết luận: (SGK)

2 Điện từ trờng:

1.Điện tr ờng biến thiên và từ tr ờng biến thiên :

- Khi một từ trờng biến thiên theo thời gian,nó sinh ra một điện trờng xoáy trong vùng không gian lân cận xung quanh nó

- Khi một điện trờng biến thiên theo thời gian,nó sinh ra một từ trờng xoáy trong vùng không gian lân cận xung quanh nó

- Từ trờng xoáy là từ trờng mà các đờng cảm ứng từ bao quanh các đờng sức của điện trờng

- Điện trờng xoáy là điện trờng mà các đờng sức từ bao quanh các đờng cảm ứng từ của từ trờng

* Vận dụng đối với tụ điện:

- Khi tụ tích điện hoặc phóng điện qua dây dẫn, giữa hai bản tụ có một điện trờng biến thiên Điện tr-ờng này sinh ra một từ trtr-ờng xoáy biến thiên cùng tần số Điện từ trtr-ờng biến thiên này tơng đơng nh dòng điện trong dây dẫn Kết quả mạch kín

2 Điện từ tr ờng:

- Không có điện trờng hay từ ttrờng tồn tại riêng biệt độc lập mà chúng là hai mặt thể hiện của một môi trờng thống nhất : điện từ trờng

- Điện trờng biến thiên sẽ sinh ra từ trờng biến và ngợc lại

- Điện trờng biến thiên, từ trờng biến thiên phụ thuộc vào hệ quy chiếu, nghĩa là trong HQC này thì là

điện trờng b.thiên, nhuqng trong HQC thì lại là điện trờng tĩnh

3 Sự lan truyền t ơng tác điện từ :

- Giả sử tại điểm O trong không gian có một điện trờng biến thiên E1 không tắt dần Nó sinh ra ở các

điểm lân cận xung quanh nó một từ trờng xoáy B1 cùng tần số, đến lợt B1 lại sinh ra xung quanh nó một điện trờng xoáy E2….n lần thì ta phải tăng số cuộn dây và số cặp cực lên cứ nh vậy, kết quả là điện từ trờng lan truyền ngày càng xa O

- Sau một khoảng thời gian t nào đó, đ.từ trờng lan truyền tới điểm A cách O khoảng OA

* Kết luận: Để tơng tác lan truyền đi xa, phải tốn một khoảng thời gian nhất định nào đó để tơng tác

đó lan truyền từ A tới O

3.Sóng điện từ:

1.Sóng điện từ:

- Giả sử tại O trong không gian có một điện tích điểm d.đ.đ.h với tần số f, tạo ra tại O một điện trờng biến thiên với tần số f Đ.trờng này lại sinh ra một từ trờng biến thiên tần cố f Kết quả là tại O hình thành một điện từ trờng biến thiên tần số f lan truyền trong không gian dới dạng sóng gọi là sóng điện

từ Vậy nói điện tích dao động đã ức xạ ra sóng điện từ

* Xét theo phơng truyền ox :(H.vẽ)

- Sóng điện từ là sóng ngang có thành phần điện dao động theo phơng thẳng đứng ,thành phần từ dao

động theo phơng ngang, tần số sóng bằng tần số dao động của đ.tích

- 14

- Tại mỗi điểm trên phơng truyền sóng, hai véc tơ A

và B vuông góc với nhau và cùng vuông góc với phơng truyền sóng

- Năng lợng sóng điện từ tỷ lệ với luỹ thừa bậc 4 của tần số

2 Tính chất của sóng điện từ:

- Phản xạ trên bề mặt kim loại, có khả năng giao thoa với nhau

- Khi cho một sóng điện từ giao thoa với sóng phản xạ của chính nó sẽ tạo ra sóng dừng điện từ

- Sóng điện từ lan truyền trong mọi môi trờng, không cần tính đàn hồi của môi trờng, trong chân không sóng điện từ lan truyền với vận tốc ánh sáng c =3.108m/s

3 Sóng điện từ và thông tin vô tuyến:

- Sóng điện từ đợc đặc trng bởi tần số hoặc bớc sóng

- Hệ thức liên hệ giữa tần số và bớc sóng:

8

3.10

   

- Những dao động điện từ có tần số từ hàng chục, hàng trăm Hz bức xạ rất yếu trong không gian nên sóng của chúng không truyền đợc đi xa

- Để sóng truyền đợc đi xa, ngời ta sử dụng các sóng có tần số từ hàng nghìn Hz trở lên: gọi là sóng vô tuyến

Sóng vô tuyến phân thành các loại sóng: sóng dài, sóng trung, sóng ngắn, sóng cực ngắn (SGK)

4.Sự phát và thu sóng điện từ:

1.Mạch phát dao động điều hoà dùng trandito:

* Sơ đồ mạch: (H 4.6)

* Nguyên tắc hoạt động:

- Khi mạch dao động từ trờng biến thiên trong cuộn L gây ra trong cuôn L’ một dòng điện cảm ứng

- L và L’ đợc bố trí sao cho khi dòng Ic tăng thì VB>VE: không có dòng qua trandito

- Khi dòng Ic giảm VB<VE : có dòng điện qua trandito theo chiều từ cực Emitơ sang cực Colectơ làm tăng dòng

Ic, kết quả là mạch dao động đợc bổ xung năng lợng

2 Mạch dao động hở.Ăng ten:

- Trong mạch LC của máy phát dao động điều hoà có một dao động không tắt dần, nhng cha có sóng

điện từ phát ra vì năng lợng từ trờng còn tập trung trong cuộn cảm và năng lợng điện trờng tập trung trong tu điện, phần điện từ trờng bức xạ ra ngoài còn yếu, không đáng kể: Mạch nh vậy gọi là mạch dao động kín

- Nừu các bản tụ đặt lệch nhau thì điện trờng của tụ có một phần vợt ra ngoài mạch d.động và mạh có khả năng phát sóng xa hơn: Mạch dao động hở

- Trong trờng hợp giới hạn: Khi hai bản tụ lệch nhau 1800 thì khả năng phát sóng của mạch là lớn nhất

* Ăng ten: Là một dây dẫn thẳng dài, có cuộn cảm ở giữa, đầu trên để hở, đầu dới tiếp đất

3 Nguyên tắc thu và phát sóng điện từ:

*Nguyên tắc phát sóng điện từ:

- Mắc phối hợp một máy phát d.đ.đ.h với một ăng ten Khi mạch hoạt động, cuộn L của mạch d.đ truyền cho cuộn LA của ăng ten một từ trờng dao động cùng tần số f Từ trờng này làm phát sinh một

đ.trờng cảm ứng Đ.trờng này làm các electron d.động theo phơng của ăng ten với cùng tần số f Kết quả ăng ten phát ra một sóng điện từ tần số f

*Nguyên tắc thu sóng điện từ:

- Phối hợp một ăng ten với một mạch d.động có tụ điện có thể điều chỉnh điện dung

- ăng ten cùng một lúc d.động với nhiều tần số của nhiều sóng khác nhau nên các electron trong ăng ten cũng dao động với các tần số đó

- Nhờ hai cuộn cảm L và LA mà mạch d.động LC cũng d.động với các tần số mà ăng ten thu đợc Muốn thu sóng đ.từ tần số f thì ngời ta điều chỉnh tụ C sao cho mạch LC chỉ d.động với tần số f của sóng cần thu, khi đó f = f0: nói mạch có khả năng chọn sóng