TÓM tắt lý THUYẾT DAO ĐỘNG điện từ

L C TÓM TẮT LÝ THUYẾT DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ Dao động điện từ a Sự biến thiên điện tích dòng điện mạch dao động + Mạch dao động mạch điện kín gồm tụ điện có điện dung C cuộn dây có độ tự cảm L, có điện trở không đáng kể nối với + Điện tích tụ điện mạch dao động: q = Q0 cos(ωt + ϕ) q0 q C C + Điện áp hai tụ điện: u = = U0 cos(ωt + ϕ) Với Uo = Nhận xét: Điện áp hai tụ điện CÙNG PHA với điện tích tụ điện + Cường độ dòng điện cuộn dây: i = q' = - ωq0sin(ωt + ϕ) = I0cos(ωt + ϕ + q0ω Nhận xét : Cường độ dòng điện NHANH PHA Điện tích tụ điện góc ( q i ) + ( )2 = q0 I0 + Hệ thức liên hệ : ( qω i ) + ( )2 = I0 I0 Hay: ω= ); với I0 = π q i ) +( ) =1 q0 ω.q Hay: I = ωQ0 = + Tần số góc : ( π Q0 LC Các liên hệ U0 = Q0 I L = = I0 C ωC C ; LC + Chu kì tần số riêng mạch dao động: T = 2π f= LC 2π LC + Liên hệ giá trị biên độ hiệu dụng: U0 = U ; I0 = I b Năng lượng điện từ mạch dao động +Năng lượng điện trường tập trung tụ điện: 1 q Q02 L Wđ = Cu = qu = = cos (ωt + ϕ ) ⇒ Wđ = ( I 02 − i ) 2 2C 2C A +Năng lượng từ trường tập Q C Wt = Li = sin (ωt + ϕ ) ⇒ Wt = ( U 02 − u ) 2C trung cuộn cảm: +Năng lượng điện trường lượng từ trường biến thiên tuần hoàn với tần số góc: ω’ = 2ω ; f’=2f chu kì T’ = T +Năng lượng điện từ mạch: Q 1 W = Wđ + Wt = Wđmax = Wt max ⇒ W = CU 02 = Q0U = = LI 02 2 2C Hay: W = WC + WL = => W= Q02 C Q02 C cos2(ωt + ϕ) + = LI = Q02 C sin2(ωt + ϕ) 2 CU = số + Liên hệ q0, I0 U0 mạch dao động: Q0 = CU0 = I0 ω = I0 LC Chú ý + Trong chu kì dao động điện từ, có lần lượng điện trường lượng từ trường + Khoảng thời gian hai lần liên tiếp lượng điện trường lượng từ trường T + Mạch dao động có điện trở R ≠ dao động tắt dần Để trì dao động cần cung I2 ω 2C 2U 02 U 2C P = I 2R = R = R= R 2 2L cấp cho mạch lượng có công suất: + Quy ước: q > ứng với tụ ta xét tích điện dương i > ứng với dòng điện chạy đến tụ mà ta xét + Khi tụ phóng điện q u giảm ngược lại tụ nạp điện q u tăng + Khoảng thời gian hai lần liên tiếp mà điện tích tụ điện có độ lớn cực đại ∆t = T + Khoảng thời gian ngắn ∆t để điện tích tụ tích điện nửa giá trị cực đại T L: độ tự cảm, đơn vị henry(H) 10−3 -3 1mH = 10 H [mili (m) = ] − µ 10 -6 1µH = 10 H [micrô( )= ] −9 10 1nH = 10-9 H [nanô (n) = ] C:điện dung đơn vị Fara (F) 10−3 -3 1mF = 10 F [mili (m) = ] − µ 10 -6 1µF = 10 F [micrô( )= ] −9 10 1nF = 10-9 F [nanô (n) = ] −12 10 1pF = 10-12 F [picô (p) = ] f:tần số đơn vị Héc (Hz) 103 1KHz = 10 Hz [ kilô = ] 106 1MHz = 10 Hz [Mêga(M) = ] 10 1GHz = 109 Hz [Giga(G) = ] Điện từ trường * Liên hệ điện trường biến thiên từ trường biến thiên + Nếu nơi có từ trường biến thiên theo thời gian nơi xuất điện trường xoáy Điện trường xoáy điện trường có đường sức đường cong kín + Nếu nơi có điện trường biến thiên theo thời gian nơi xuất từ trường Đường sức từ trường khép kín * 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 thời gian điện trường sinh từ trường biến thiên theo thời gian không gian xung quanh Điện trường biến thiên từ trường biến thiên tồn không gian Chúng chuyển hóa lẫn trường thống gọi điện từ trường Sóng điện từ - Thông tin liên lạc vô tuyến Sóng điện từ điện từ trường lan truyền không gian a Đặc điểm sóng điện từ + Sóng điện từ lan truyền chân không với vận tốc vận tốc ánh sáng (c ≈ 3.108m/s) Sóng điện từ lan truyền điện môi Tốc độ lan truyền sóng điện từ điện môi nhỏ chân không phụ thuộc vào số điện môi + Sóng điện từ sóng ngang Trong trình lan truyền luôn vuông góc với → E → B vuông góc với phương truyền sóng Tại điểm dao động điện trường từ trường pha với + Khi sóng điện từ gặp mặt phân cách hai môi trường bị phản xạ khúc xạ ánh sáng Ngoài có tượng giao thoa, nhiễu xạ sóng điện từ + Sóng điện từ mang lượng Khi sóng điện từ truyền đến anten, làm cho electron tự anten dao động +Nguồn phát sóng điện từ đa dạng, tia lửa điện, cầu dao đóng, ngắt mạch điện, trời sấm sét b Thông tin liên lạc sóng vô tuyến + Sóng vô tuyến sóng điện từ dùng vô tuyến, có bước sóng từ vài m đến vài km Theo bước sóng, người ta chia sóng vô tuyến thành loại: sóng cực ngắn, sóng ngắn, sóng trung sóng dài + Tầng điện li lớp khí bị ion hóa mạnh ánh sáng Mặt Trời nằm khoảng độ cao từ 80 km đếm 800 km, có ảnh hưởng lớn đến truyền sóng vô tuyến điện + Các phân tử không khí khí hấp thụ mạnh sóng dài, sóng trung sóng cực ngắn hấp thụ vùng sóng ngắn Các sóng ngắn phản xạ tốt tầng điện li mặt đất + Nguyên tắc chung thông tin liên lạc sóng vô tuyến điện: - Biến điệu sóng mang: *Biến âm (hoặc hình ảnh) muốn truyền thành dao động điện từ có tần số thấp gọi tín hiệu âm tần (hoặc tín hiệu thị tần) *Trộn sóng: Dùng sóng điện từ tần số cao (cao tần) để mang (sóng mang) tín hiệu âm tần thị tần xa Muốn phải trộn sóng điện từ âm tần thị tần với sóng điện từ cao tần (biến điệu) Qua anten phát, sóng điện từ cao tần biến điệu truyền không gian -Thu sóng : Dùng máy thu với anten thu để chọn thu lấy sóng điện từ cao tần muốn thu -Tách sóng: Tách tín hiệu khỏi sóng cao tần (tách sóng) dùng loa để nghe âm truyền tới dùng hình để xem hình ảnh -Khuếch đại:Để tăng cường độ sóng truyền tăng cường độ tín hiệu thu người ta dùng mạch khuếch đại c Sơ đồ khối máy phát vô tuyến đơn giản 1.Micrô 2.Mạch phát sóng điện từ cao tần 3.Mạch biến điệu 4.Mạch khuếch đại 5.Anten phát Ăng ten phát: khung dao động hở (các vòng dây của1 cuộn L tụ C xa nhau), có cuộn dây mắc xen gần cuộn dây máy phát Nhờ cảm ứng, xạ sóng điện từ tần số máy phát phát không gian d Sơ đồ khối máy thu đơn giản 1.Anten thu 2.Mạch khuếch đại dao động điện từ cao tần 3.Mạch tách sóng 4.Mạch khuếch đại dao động điện từ âm tần 5.Loa Ăng ten thu: khung dao động hở, thu nhiều sóng, có tụ C thay đổi Nhờ cộng hưởng với tần số sóng cần thu ta thu sóng điện từ có f = f0 4.Sự tương tự dao động dao động điện Đại lượng Tọa độ x Đại lượng điện điện tích q Dao động x” + ω 2x = Dao động điện q” + ω 2q = Vận tốc v cường độ dòng điện i Khối lượng m độ tự cảm L Độ cứng k nghịch đảo điện dung C k m ω= LC x = Acos(ωt + ϕ) q = q0cos(ωt + ϕ) v = x’ = -ωAsin(ωt + ϕ) v = ωAcos(ωt + ϕ+ π/2) i = q’ = -ωq0sin(ωt + ϕ) i = ωq0sos(ωt + ϕ+ π/2 ) i q02 = q + ( )2 ω Lực F hiệu điện u v A2 = x + ( ) ω Hệ số ma sát µ Điệntrở R F = -kx = -mω 2x Động Wđ NL từ trưởng (WL) Wđ = Thế Wt ω= NL điện trưởng (WC) Wt = mv2 kx2 u= q = Lω q C WL = Li2 q2 2C WC =