Bài 21. Dao động điện từ (Vật lí 12 Nâng cao)

Bài 21. Dao động điện từ (Vật lí 12 Nâng cao) tài liệu, giáo án, bài giảng , luận văn, luận án, đồ án, bài tập lớn về tấ...

DAO ĐỘNG VÀ SÓNG ĐIỆN TỪ CHƯƠNG IV z O y Phương truyền sóng Bước sóng x Chấn tử Sự lan truyền của sóng điện từ B r B r E r E r Chương này trình bày các kiến thức về:  Dao động và sóng điện từ, sự tương tự của chúng với dao động và sóng cơ.  Dao động điện từ tự do, dao động tắt dần, hệ tự dao động, dao động cưỡng bức và cộng hưởng điện.  Điện từ trường, sóng điện từ và nguyên tắc truyền thông bằng sóng điện từ. Bài 21 DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ 1. Dao động điện từ trong mạch LC điện từ a) Thí nghiệm Mạch điện Hình 1 gồm tụ điện C, cuộn cảm L, pin P và chuyển mạch K. Điện trở R được dung để hạn chế dòng điện nạp. Đầu tiên chuyển K sang a để nạp điện cho tụ điện C từ pin P. Sau đó chuyển K sang b để tụ điện C phóng điện trong mạch kín LC. a b K C L P R Hình 1 Sơ đồ mạch dao động Nối hai đầu cuộn cảm L với lối vào của dao động kí điện tử như Hình 2. Điều chỉnh dao động kí để có hình ổn định trên màn, ta sẽ thấy một đồ thị sạng sin. Từ đó, có thể nhận xét là trong mạch kín LC đã có một dòng điện dạng sin của dao động cơ đã biết. Mạch LC được gọi là mạch dao động (hoặc còn gọi là khung dao động). a b K C L P R Hình 2 Mắc mạch dao động LC với dao động kí b) Giải thích Hình 3 cho thấy từng giai đoạn của quá trình dao động điện và từ của mạch LC và dao động cơ của con lắc đơn. 3 q = 0 u = 0 q max u max i = 0 1 + + + + - - - - 2 + + - - 4 - - + + - - - - + + + + -q max -u max 5 i = 0 6 - - + + 7 q = 0 u = 0 8 + + - - i = 0 + + + + - - - - 9 Chu kì mới… max i r max i − s i r i r i s i s t t x max v = 0 x = 0 v max x max v = 0 x = 0 -v max Chu kì mới… q O O i Suất điện động tự cảm làm chậm sự phóng điện của tụ điện, và khi tụ điện hết điện thì dòng tự cảm lại nạp điện cho điện, làm cho tụ điện lại được tích điện nhưng theo chiều ngược lại. Sau đó, tụ điện lại phóng điện theo chiều ngược với ban đầu. Hiện tượng sẽ lặp đi lặp lại toạ thành dao động điện và dao động từ trong mạch. Khi K chuyển sang b, tụ điện C đang tích điện sẽ phóng điện qua L, ban đầu dòng điện tăng gây ra hiện tượng tự cảm với . di e L dt = − Quá trình dao động điện và từ trong mạch LC tương tự như dao động của con lắc đơn. C1 Trong Hình 3, tại thời điểm nào thì từ trường của ống dây có giá trị lớn nhất? Giá trị nhỏ nhất? [...]... lượng điện từ là không đổi Trong thực tế, trong mạch dao động có điện trở R khác không nên năng lượng của mạch dao động không được bảo toàn Dao động điện từ trong mạch là dao động tắt dần 3 Dao động điện từ tắt dần Trong các mạch dao động thực luôn có tiêu hao năng lượng, ví dụ do điện trở thuần R của dây dẫn, vì vậy dao động sẽ dừng lại sau khi năng lượng bị tiêu hao hết Quan sát trên dao động kí điện. .. điện tử (Hình 5) ta thấy biên độ của dao động giảm dần đến 0 R=0 R≠0 Hiện tượng này gọi là dao động điện từ tắt dần Giá trị của R càng lớn thì sự tắt dần càng nhanh, thậm chí nếu R rất lớn thì không có dao động Dao động điện từ tắt dần R=0 R lớn R nhỏ R rất lớn Hình 5 Các hình ảnh trên màn hình dao động kí 4 Dao động điện từ duy trì Hệ tự dao động Muốn duy trì dao động, ta phải bù đủ và đúng phần năng... điều khiển việc bù năng lượng từ pin cho khung dao động LC ăn nhịp với từng chu kì dao động của mạch L T C C1 B 6V K + P - Hình 6 Mạch duy trì dao động Trong sơ đồ Hình 6, mạch điện duy trì dao động cho mạch LC, gồm có biến thế B chuyển các dao động của mạch LC tác động và cực gốc của tranzito qua tụ điện C1 Tác động này điều khiển sự đóng mở của tranzito sao cho dòng điện từ pin P bổ sung cho mạch LC... hưởng 6 Sự tương tự giữa dao động điện từ và dao động cơ Tứ các nội dung trên, ta thấy giữa dao động điện từ trong mạch LC và dao động cơ học của con lắc có nhiều điểm tương tự về quy luật biến đổi theo thời gian và các đại lượng (Bảng 1) Các phương trình và công thức biểu thị hai loại dao động có cùng một dạng (Bảng 2) Đại lượng CƠ ĐIỆN Dao động cơ Dao động điện x q x" + ω2x = 0 q" + ω2q = 0 V i... số dao động riêng ω0 nối tiếp với một nguồn điện ngoài Nguồn này có hiệu điện thế biến thiên theo thời gian u = U0cosωt (Hình 7) R Lúc này, dòng điện trong mạch u C LC sẽ buộc phải biến thiên theo tần số ω của nguồn điện ngoài L chứ không thể dao động theo tần số riêng ω0 được nữa Quá trình này được gọi là dao động điện từ cưỡng bức, tương tự như dao động cưỡng bức trong cơ học Hình 7 Mạch dao động. .. phát qua điện trở thuần rất nhỏ của cuộn thứ cấp L T C C1 B 6V K + P - Hình 6 Mạch duy trì dao động Câu C4 Trong sơ đồ mạch duy trì dao động, có thể tính tần số riêng của mạch dao động theo công thức: f = 1 L 2π LC Được không? Tại sao? Không được Vì trong khung có thêm cuộn sơ cấp của MBA T C C1 B 6V K + P - Hình 6 Mạch duy trì dao động 4 Dao động điện từ cưỡng bức Sự cộng hưởng Mắc mạch dao động LC... Pha dao động của u và I có trùng nhau không? Vì sao? Viết các công thức tính tần số góc, tần số, chu kì dao động riêng của mạch dao động LC - Tần số góc riêng: ω = 1 LC 2π - Chu kì riêng: T = = 2π LC ω 1 1 - Tần số riêng: f = = T 2π LC Năng lượng điện từ trong mạch dao động có những đặc điểm gì? Nếu không có sự tiêu hao năng lượng thì trong quá trình dao động điện từ, năng lượng được tập trung ở tụ điện. .. trong cơ học Hình 7 Mạch dao động cưỡng bức 4 Dao động điện từ cưỡng bức Sự cộng hưởng Giữ nguyên biên độ của hiệu điện thế u và khảo sát biên độ của dao động cưỡng bức này, người ta thấy nếu thay đổi tần số ω của nguồn điện ngoài thì biên độ của dao động điện (biểu hiện qua cường độ dòng điện) trong khung thay đổi theo, đến khi ω = ω0 thì biên độ dao động điện trong khung đạt giá trị cực đại Hiện tượng... đại lượng điện q, I, u đều biến thiên tuần hoàn theo quy luật dạng sin Mặt khác, ta biết khi có dòng điện thì luôn có từ trường, mà cảm ứng từ B luôn tỉ lệ thuận với cường độ dòng điện, nên có thể suy ra từ trường trong mạch cũng biến thiên tuần hoàn theo quy luật dạng sin Biến thiên của điện trường và từ trường ở trong mạch trên được gọi là dao động điện từ Nếu không có tác động điện hoặc từ với bên... bên ngoài, thì dao động này gọi là dao động điện từ tự do Khi đó mạch LC Có các đặc trưng riêng là: - Tần số góc riêng: ω = 1 LC 2π - Chu kì riêng: T = = 2π LC ω 1 1 - Tần số riêng: f = = T 2π LC Có thể viết phương trình dao động điện từ và từ trong mạch LC như sau: q = q0 cos ( ω t+ϕ ) u = U 0cos ( ω t+ϕ ) π  i = I 0cos  ω t+ϕ + ÷ 2  π  B = B0cos  ω t+ϕ + ÷ 2  C2 Pha dao động của u và I . sóng điện từ, sự tương tự của chúng với dao động và sóng cơ.  Dao động điện từ tự do, dao động tắt dần, hệ tự dao động, dao động cưỡng bức và cộng hưởng điện.  Điện từ trường, sóng điện từ. thông bằng sóng điện từ. Bài 21 DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ 1. Dao động điện từ trong mạch LC điện từ a) Thí nghiệm Mạch điện Hình 1 gồm tụ điện C, cuộn cảm L, pin P và chuyển mạch K. Điện trở R được. từ trường ở trong mạch trên được gọi là dao động điện từ. Nếu không có tác động điện hoặc từ với bên ngoài, thì dao động này gọi là dao động điện từ tự do. Khi đó mạch LC Có các đặc trưng