Giáo án Vật lý 12 nâng cao - TIẾT 36-37: DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ potx

Giáo án Vật lý 12 nâng cao - TIẾT 36-37: DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ I. MỤC TIÊU BÀI HỌC: 1.Kiến thức - Biết được cấu tạo của mạch dao động LC và hiểu khái niệm dao động điện từ. - Thiết lập được công thức về dao động điện từ riêng trong mạch LC (các biểu thức phụ thuộc thời gian của điện tích, cường độ dòng điện, hiệu điện thế, năng lượng điện từ). - Hiểu nguyên nhân làm tắt dần dao động điện từ và nguyên tắc duy trì dao động. - Hiểu sự tương tự dao động điện và dao động cơ. 2.Kỹ năng - Thành lập phương trình dao động : q, u, i, năng lượng dao động. - Giải thích sự tương tự dao động cơ và điện. - Xác định được các đại lượng trong mạch dao động. II. CHUẨN BỊ: 1. Giáo viên: - Hình vẽ minh hoạ dao động điện từ hình 21.3, 21.4. Dao động điện từ tắt dần. - Chuẩn bị thí nghiệm ảo minh hoạ rất chi tiết diễn biến dao động điện trong mạch LC với đồ thị dao động tường minh. Có thể sử dụng phần mềm trong bài 13. 2. Học sinh: - Ôn lại dao động cơ học (dao động duy trì, dao động tự do, dao động tắt dần ) - Ôn lại các định luật cho mạch điện, năng lượng tụ điện, điện tích (n.lượng đ.trường, n.lượng từ trường). III/ KIỂM TRA BÀI CŨ : IV. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC : HĐ CỦA GIÁO VIÊN HĐ CỦA HỌC SINH NỘI DUNG - Khi nối tụ C đã tích điện với cuộn dây L thì xuất hiện tượng - Thảo luận và trả lời. 1. Dao đ ộng điện trong mạch LC. a/ Thí nghiệm: gì ? -Yêu cầu HS nhận xét, bổ sung trả lời của bạn. -Dòng điện này có đặc điểm gì ? -Yêu cầu HS nhận xét, bổ sung trả lời của bạn. -Mạch dao động là gì? -Yêu cầu HS nhận xét, bổ sung trả lời của bạn. -Nêu biểu thức hđt thế ở hai đầu cuộn L? -Yêu cầu HS nhận xét, bổ sung -Nhận xét , bổ sung trả lời của bạn. - Thảo luận và trả lời. -Nhận xét , bổ sung trả lời của bạn. -Thảo luận và trả lời. -Nhận xét , bổ sung trả lời của bạn. -Thảo luận và trả lời. -Nhận xét , bổ -Mạch dao động LC là m ạch gồm m ột tụ điện có điện dung C mắc n ối tiếp với một cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm L thành m ột mạch điện kín. b/ Giải thích: -Khi m ạch dđ LC hoạt động trong mạch có dòng đi ện dạng sin. Tụ C phóng điện qua L làm xu ất hiện trong L một sđđ tự cảm làm ch ậm sự phóng điện của tụ, và khi t ụ hết điện thì dòng đi ện tự cảm lại nạp điện cho tụ nhưng theo chi ều ngư ợc lại. Sau đó tụ lại phóng điện theo chiều ngư ợc lại. Hiện tượng này lặp đi lặp lại tạo t hành dao động điện và dao đ ộng từ trong mạch. c/ Khảo sát định lượng . -Chọn chiều dương trong mạch l à trả lời của bạn. -Nêu biểu thức cường độ dòng điện qua mạch ? -Yêu cầu HS nhận xét, bổ sung trả lời của bạn. -Nêu biểu thức suất điện động tự cảm ? -Yêu cầu HS nhận xét, bổ sung trả lời của bạn. -Nêu biểu thức hiệu điện thế ở hai đầu tụ C ? -Yêu cầu HS nhận xét, bổ sung trả lời của bạn. sung trả lời của bạn. -Thảo luận và trả lời. -Nhận xét , bổ sung trả lời của bạn. -Thảo luận và trả lời. -Nhận xét , bổ sung trả lời của bạn. -Thảo luận và trả lời. -Nhận xét , bổ sung trả lời của chi ều đi qua cuộn cảm từ B đến A như hình vẽ. Nếu dòng đi ện chạy theo chiều đó thì cư ờng độ i > 0 , nếu đi theo chiều ngược lại th ì i < 0. -Ta có : i = q’ dòng đi ện i chạy trong cu ộn cảm sinh ra suất điện động tự cảm : e = -L di dt (1) Theo định luật Ôm : u AB = e – r.i vì r = 0 (cu ộn dây thuần cảm ) => u AB = e = -L di dt (2) -Mặt khác, u AB cũng là hi ệu điện thế giữa hai bản tụ điện, n ên ta có : u AB = q c (3) Từ (1), (2) và (3), suy ra : q c = -L di dt = -Lq” => q” + 1 LC .q = 0 (4) -Pt (4) có nghiệm : q = q o cos( t + - Hướng dẫn HS biến đổi để dẫn tới phương trình vi phân bậc 2 ? -Yêu cầu HS so sánh phương trình (4) với pt ĐLH của con lắc lò xo. -Yêu cầu HS nhận xét, bổ sung trả lời của bạn. -Yêu cầu HS nhận xét giá trị của các đại lượng điện q, i, u . -Yêu cầu HS nhận xét, bổ sung trả lời của bạn. -Dao động diện bạn. -Lắng nghe, theo dõi, ghi nhớ. -Thảo luận và trả lời. -Nhận xét , bổ sung trả lời của bạn. -Thảo luận và trả lời. -Nhận xét , bổ sung trả lời của bạn.  )  i = q’ = -q o sin(t + )  u AB = o q q C C  cos( t + ) -Vậy các đ.lư ợng điện i,u,q của mạch dđ LC cùng biến đổi đ.h òa theo q.lu ật dạng sin đối với t.gian . -N ếu không có tác dụng điện, từ từ bên ngoài lên mạch LC thì d đ đó là dđ đi ện tự do (dao động riêng) của mạch dao động LC. -Sự biến thiên tuần hoàn c ủa điện trường giữa hai bản tụ và t ừ trư ờng trong cuộn cảm trong mạch dao động được gọi l à dao động điện từ. * Các đặc trưng c ủa dđ điện từ tự từ là gì ? -Yêu cầu HS nhận xét, bổ sung trả lời của bạn. -DĐ của con lắc lò xo có các đặc trưng riêng nào ? -Yêu cầu HS nhận xét, bổ sung trả lời của bạn. -DĐĐT của mạch LC có các đặc trưng riêng nào ? Viết CT tính , T, f của DĐĐT tự do trong mạch dđ LC ? -Hãy viết CT tính NL điện -Thảo luận và trả lời. -Nhận xét , bổ sung trả lời của bạn. -Thảo luận và trả lời. -Nhận xét , bổ sung trả lời của bạn. -Thảo luận và lên bảng viết. -Nhận xét , bổ sung trả lời của bạn. -Thảo luận và lên bảng viết. do -Tần số góc riêng :  = 1 LC Chu kỳ riêng: T = 2 2 LC     -Tần số riêng : f = 1 1 2 T LC   2. Năng lư ợng điện từ của mạch dao động LC -Năng lư ợng điện tập trung trong tụ: W C = 2 2 2 1 cos 2 2 o qq C C  (t + ) -Năng lư ợng từ tập trung trong cuộn cảm: W L = 2 2 1 2 2 o q Li C  sin 2 (t + ) -Năng lượng toàn ph ần của mạch LC W = W C + W L = 2 2 o q C =const trường của tụ điện ? -Yêu cầu HS nhận xét, bổ sung trả lời của bạn. -Hãy viết CT tính NL từ trường của cuộn cảm ? -Yêu cầu HS nhận xét, bổ sung trả lời của bạn. -Hãy viết biểu thức NL điện từ của mạch dđ ? -Yêu cầu HS nhận xét, bổ sung trả lời của bạn. -Hãy nêu KL về năng lượng của -Nhận xét , bổ sung trả lời của bạn. -Thảo luận và lên bảng viết. -Nhận xét , bổ sung trả lời của bạn. -Thảo luận và lên bảng viết. -Nhận xét , bổ sung trả lời của bạn. -Thảo luận và trả lời. -Thảo luận và trả lời. V ậy : trong quá trình dao đ ộng đi ện từ, có sự chuyển hóa giữa năng lượng điện trường v à năng lượng từ trường và ngư ợc lại, nhưng tổng của chúng thì không đổi. 3. Dao động điện từ tắt dần : -Dao động điện từ tắt dần l à dao động điện từ có các biên đ ộ giảm dần theo thời gian. -Nguyên nhân là do trong th ực tế, các m ạch dao động LC đều có điện trở R nên trong m ạch luôn có nhiệt lượng tỏa ra làm năng lư ợng toàn phần bị giảm liên tục. 4. Dao động điện từ duy trì –H ệ tự dao động. -Đ ể dđ động điện từ của mạch không bị tắt dần ta dùng m ạch duy trì dđ cung cấp năng lư ợng mạch dđ LC ? - DĐ cơ tắt dần là gì ? nguyên nhân ? -DĐĐT tắt dần là gì? nguyên nhân ? -Yêu cầu HS nhận xét, bổ sung trả lời của bạn. -DĐĐT duy trì là gì ? -Yêu cầu HS nhận xét, bổ sung trả lời của bạn. -Làm cách nào để DĐĐT không bị tắt dần ? -Nhận xét , bổ sung trả lời của bạn. -Nhận xét , bổ sung trả lời của bạn. -Thảo luận và trả lời. -Nhận xét , bổ sung trả lời của bạn. -Thảo luận và trả lời. -Nhận xét , bổ sung trả lời của bạn. bù lại phần năng lượng mà m ạch m ất đi sau mỗi chu kỳ dđ, tuy nhiên không làm thay đ ổi chu kỳ dđ riêng của mach. -Cách ph ổ biến để tạo ra dao động điện từ duy trì là dùng m ạch tranzito. Máy t ạo ra dao động duy trì còn gọi là máy phát dao đ ộng dùng tranzito. 5/ Dao động điện từ cư ỡng bức. Sự cộng hưởng. -Dao động điện từ cưỡng bức l à dđ bắt buộc với t ần số góc bằng tần số góc của nguồn điện ngoài. -Khi t ần số góc của nguồn điện ngoài bằng tần số góc riêng c ủa mạch thì trong m ạch xảy ra cộng hưởng. Biên độ của dđđt cư ỡng bức đạt giá trị cực đại. -Giá trị cực đại của biên đ ộ khi -Yêu cầu HS nhận xét, bổ sung trả lời của bạn. -DĐ CB là gì ? -Yêu cầu HS nhận xét, bổ sung trả lời của bạn. -DĐĐT CB là gì? -Yêu cầu HS nhận xét, bổ sung trả lời của bạn. -Điện trở R của mach LC có ảnh hưởng ntn đến biên độ của DĐĐT CB khi -Thảo luận và trả lời. -Nhận xét , bổ sung trả lời của bạn. -Thảo luận và trả lời. -Nhận xét , bổ sung trả lời của bạn. -Thảo luận và trả lời. -Nhận xét , bổ sung trả lời của bạn. cộng hưởng tùy thuộc vào đi ện trở R của mach LC. Khi R lớn th ì đỉnh cộng hư ởng thấp ta có cộng hưởng tù. Khi R nhỏ thì đ ỉnh cộng hư ởng nhọn ta có cộng hưởng nhọn. -Hiện tượng cộng hưởng đư ợc ứng dụng trong các mạch lọc, chọn sóng, tách sóng. 6/ Sự tương tự giữa dđđt v à dđ cơ. -HS đọc thêm trong SGK có cộng hưởng. -Yêu cầu HS nhận xét, bổ sung trả lời của bạn. -Thông báo các UD của h.tg CH trong mạch LC. HD để HS thấy những điểm giống nhau giữa dao động điện từ và dao động cơ học . - N.Xét, đánh giá giờ dạy. V. CỦNG CỐ – DẶN DÒ: -Tóm lược kiến thức trọng tâm của bài, hướng dẫn HS trả lời các câu hỏi sau bài học, yêu cầu HS về làm . Giáo án Vật lý 12 nâng cao - TIẾT 3 6-3 7: DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ I. MỤC TIÊU BÀI HỌC: 1.Kiến thức - Biết được cấu tạo của mạch dao động LC và hiểu khái niệm dao động điện từ. - Thiết lập. tự dao động cơ và điện. - Xác định được các đại lượng trong mạch dao động. II. CHUẨN BỊ: 1. Giáo viên: - Hình vẽ minh hoạ dao động điện từ hình 21.3, 21.4. Dao động điện từ tắt dần. - Chuẩn. 3. Dao động điện từ tắt dần : -Dao động điện từ tắt dần l à dao động điện từ có các biên đ ộ giảm dần theo thời gian. -Nguyên nhân là do trong th ực tế, các m ạch dao động LC đều có điện