Vậy: Nếu tổng các momen ngoại lực tác dụng lên một vật rắn hay hệ vật đối với một trục quay bằng không, thì tổng momen động lượng của vật rắn hay hệ vật đối với trục đó là không đổi.
Trang 1Hoàng Văn Tuân Phần 1: Tổng hợp lý thuyết
CHƯƠNG I - ĐỘNG LỰC HỌC VẬT RẮN
BÀI 01 CHUY N ỂN ĐỘNG CỦA VẬT RẮNQUAY QUANH MỘT TRỤC CỐ ĐỊNH ĐỘNG CỦA VẬT RẮNQUAY QUANH MỘT TRỤC CỐ ĐỊNH NG C A V T R NQUAY QUANH M T TR C C ỦA VẬT RẮNQUAY QUANH MỘT TRỤC CỐ ĐỊNH ẬT RẮNQUAY QUANH MỘT TRỤC CỐ ĐỊNH ẮNQUAY QUANH MỘT TRỤC CỐ ĐỊNH ỘNG CỦA VẬT RẮNQUAY QUANH MỘT TRỤC CỐ ĐỊNH ỤC CỐ ĐỊNH Ố ĐỊNH ĐỊNH NH
1 Tọa độ góc:
Khi vật rắn quay quanh một trục cố định thì mọi điểm trên vật rắn đều có cùng một góc quay
Mỗi điểm trên vật vạch một đường tròn nằm trong mặt phẳng vuông góc với trục quay
ddt
dt
Đơn vị của gia tốc là Rad/dt s2
Gia tốc góc là đại lượng đại số
4.Chuyển động quay đều:
Chuyển động quay đều là chuyển động mà vận tốc góc của vật rắn không đổi theo thời gian
tb = = const
- 0 = t Phương trình chuyển động của vật rắn quay quanh một trục cố định
5 Chuyển động quay biến đổi đều:
Chuyển động quay biến đổi đều là chuyển động mà gia tốc góc của vật rắn không đổi theo thời gian
6.Vận tốc và gia tốc của một điểm của vật rắn chuyển động quay:
a Trong chuyển động quay đều:
Liên hệ vận tốc góc và vận tốc dài: v = r
Gia tốc hướng tâm khi vật rắn quay đều: an = r.2 =
r
v2
b Trong chuyển động quay không đều:
Tại mỗi điểm trên vật rắn ta đồng thời có:
+ Sự biến thiên phương chiều vgây gia tốc hướng tâm: an = r.2 =
1 Liên hệ giữa gia tốc góc và momen lực :
a Momen lực đối với trục quay:
Mômen lực M của lực F đối với vật rắn có trục quay cố định là đại lượng đặc trưng cho tác dụng làm quay vật rắn quanh trục cố định đó của lực F, và đo bằng tích số lực và cánh tay đòn
Trang 2Hoàng Văn Tuân Phần 1: Tổng hợp lý thuyết
Bài 03 MOMEN ĐỘNG LƯỢNG.
ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN MOMEN ĐỘNG LƯỢNG
d
Biểu thức L = I gọi là momen động lượng của vật rắn, đối với trục quay
Đơn vị: kg.m2.s-1
Suy ra : M =
dtdL
2 Định luật bảo toàn momen động lượng:
Nếu M = 0 thì
dt
dL = 0 L = hằng số
Vậy: Nếu tổng các momen ngoại lực tác dụng lên một vật rắn ( hay hệ vật) đối với một trục quay bằng không, thì tổng momen động lượng của vật rắn ( hay hệ vật) đối với trục đó là không đổi
* Trong trường hợp vật rắn có momen quán tính không đổi đối với trục quay
I11 = I22
Bài 04 ĐỘNG NĂNG CỦA VẬT RẮN QUAY QUANH MỘT TRỤC CỐ ĐỊNH
1 Động năng của vật rắn quay quanh một trục cố định :
Vậy: Động năng của vật rắn quay quanh một trục bằng nửa tích số của momen quán tính của vật và bình
phương vận tốc góc của vật đối với trục quay đó
Chương II: DAO ĐỘNG CƠ HỌC
B i 06 : DAO ài 06 : DAO ĐỘNG ĐIỀU HOÀ ĐỘNG CỦA VẬT RẮNQUAY QUANH MỘT TRỤC CỐ ĐỊNH NG I U HOÀ Đ ỀU HOÀ
Trang 3Hoàng Văn Tuân Phần 1: Tổng hợp lý thuyết
1 Dao động :
a Các đặc điểm:
Có một vị trí cân bằng
Vật chuyển động qua lại quanh một vị trí cân bằng
Dao động tuần hoàn
b Khái niệm dao động cơ học:
Dao động cơ học là chuyển động tuàn hoàn qua lại quanh một vị trí cân bằng.
2 Thiết lập phương trình động lực học của dao động:
Tại thời điểm t bất kì bi có li độ x Lực đàn hồi của lò xo F = - kx
Áp dụng định luật II Niutơn ta có: ma = –kx a + k
mx = 0
Đặt : 2 = k
m viết lại: x”+
2x = 0 ; nghiệm của phương trình là x=Acos(t+)
Vậy: Dao động điều hòa là dao động được mô tả bằng hàm số cosin ( hoặc sin)
x =Acos(t+), trong đó A, , là các hằng số.
3 Các đại lượng đặc trưng cho dao động điều hoà:
Trong phương trình x=Acos(t+) thì:
+A: gọi là biên độ dao động – là li độ dao động cực đại ứng với cos(t+) =1
+(t+): Pha dao động,
+ : pha ban đầu
+ : Gọi là tần số góc của dao động
4 Chu kì và tần số của dao động điều hoà:
Suy ra: |a|max= A2 khi x = A - vật ở biên
3 Biểu diễn dao động điều hoà bằng véc tơ quay:
dđđh x=Acos(t+) được biểu diễn bằng véc tơ quay OM
Trên trục toạ độ Ox véc tơ này có:
Vậy: Véc tơ quay OM
biểu diễn dao động điều hoà, có hình chiếu trên trục x là li độ của dao động
5 Điều kiện ban đầu: sự kích thích dao động.
a Điều kiện đầu:
Trong trường hợp tổng quát để kích thích cho hệ dao động ta đưa vật ra khỏi vị trí cân bằng đến
li độ x0 và đồng thời truyền cho vật vận tốc v0
BÀI 07 - CON L C ẮNQUAY QUANH MỘT TRỤC CỐ ĐỊNH ĐƠN CON LẮC VẬT LÍ N CON L C V T L ẮNQUAY QUANH MỘT TRỤC CỐ ĐỊNH ẬT RẮNQUAY QUANH MỘT TRỤC CỐ ĐỊNH Í
1 Con lắc đơn:
Trang 4Hoàng Văn Tuân Phần 1: Tổng hợp lý thuyết
Con lắc đơn là hệ cơ học gồm: sợi dây có chiều dài l không co giãn, một đầu gắn vào điểm cố định đầu còn
lại gắn với một vật nhỏ có khối lượng m
Nghiệm của phương trình s = Acos(t + )
T
4 Hệ dao động:
a Hệ dao động gồm: vật dao động + vật gây ra lực hồi phục,
b Dao động tự do:
Dao động của hệ xảy ra dưới tác dụng chỉ của nội lực gọi là dao động tự do
Trong dao động tự do chu kì dao động chỉ phụ thuộc vào các đặc tính bên trong hệ
BÀI 08 - N NG L ĂNG LƯỢNG TRONG DAO ĐỘNG ĐIỀU HOÀ ƯỢNG TRONG DAO ĐỘNG ĐIỀU HOÀ NG TRONG DAO ĐỘNG CỦA VẬT RẮNQUAY QUANH MỘT TRỤC CỐ ĐỊNH NG I U HOÀ Đ ỀU HOÀ
1 Sự bảo toàn cơ năng:
Dao động của con lắc đơn, và con lắc lò xo dưới tác dụng của lực thế ( trọng lực và lực đàn hồi) và không có
ma sát nên cơ năng của nó được bảo toàn
Vậy: Cơ năng của vật dao động được bảo toàn
4 Biểu thức cơ năng:
Cơ năng của vật tại thời điểm t:
Khi quả nặng con lắc lò xo:
Dao động trong không khí: Gần như dao động điều hoà trong khoảng thời gian dài.
Trong nước: Biên độ giảm dần theo thời gian.Con lắc qua VTCB được nhiều lần
Trong dầu: Biên độ giảm nhanh theo thời gian Con lắc qua VTCB được vài lần.
Trong dầu rất nhớt: Hầu như không dao động.
2 Lập luận về dao động tắt dần:
Lực cản môi trường luôn luôn ngược chiều chuyển động của vật nên luôn luôn sinh công âm, làm cho cơ
năng vật dao động giảm, dẫn đến biên độ dao động cũng giảm theo thời gian
Vậy: Dao động tắt dần càng nhanh nếu độ nhớt môi trường càng lớn
Trang 5Hoàng Văn Tuân Phần 1: Tổng hợp lý thuyết
Nếu cung cấp thêm năng lượng cho vật dao động bù lại phần năng lượng tiêu hao do ma sát mà không làm
thay đổi chu kì dao động riêng của nó, khi đó vật dao động mải mải với chu kì bằng chu kì dao động riêng của
nó, gọi là dao động duy trì
4 Ứng dụng của tắt dần: cái giảm rung
Cái giảm rung: Một pít tông có những chỗ thủng chuyển động thẳng đứng bên trong một xy lanh đựng đầy
dầu nhớt, pít tông gắn với khung xe và xy lanh gắn với trục bánh xe Khi khung xe dao động trên các lò xo giảmxóc, thì pít tông cũng dao động theo, dầu nhờn chảy qua các lỗ thủng của pít tông tạo ra lực cản lớn làm chodao động pít tông này chóng tắt và dao động của khung xe cũng chóng tắt theo
Lò xo cùng với cái giảm rung gọi chung là bộ phận giảm xóc
BÀI 11 - DAO ĐỘNG CỦA VẬT RẮNQUAY QUANH MỘT TRỤC CỐ ĐỊNH NG C ƯỠNG BỨC – CỘNG HƯỞNG NG B C – C NG H ỨC – CỘNG HƯỞNG ỘNG CỦA VẬT RẮNQUAY QUANH MỘT TRỤC CỐ ĐỊNH ƯỞNG NG
1 Dao động cưỡng bức:
Nếu tác dụng một ngoại biến đổi điều hoà F=F0cost lên một hệ dao động tự do, sau khi dao động của hệđược ổn định thì:
Dao động của hệ là dao động điều hoà có tần số bằng tần số ngoại lực,
Biên độ của dao động này:
+ Phụ thuộc vào sự chênh lệch giữa tần số ngoại lực và tần số dao động riêng của hệ dao động tự do.+ Tỉ lệ với biên độ F0 của ngoại lực
2 Cộng hưởng:
tự do, thì biên độ dao động cưỡng bức đạt giá trị cực đại Hiện tượng này gọi là
hiện tượng cộng hưởng
f = f0 thì Acb = Amax
b Nếu ma sát giảm thì giá trị cực đại của biên độ tăng
3 Phân biệt dao động cưỡng bức với dao động duy trì:
Giống nhau: Đều xảy ra dưới tác dụng của ngoại lực.
Khác nhau:
Trong giai đoạn ổn định thì tần số dao
Cầu, bệ máy, trục máy khung xe … đều là các chi tiết có thể xem như một dao động tự do có tần số riêng f0 nào
đó Khi thiết kế các chi tiết này cần phải chú ý đến sự trùng nhau giữa tần số ngoại lực f và tần số riêng f0 Nếu
sự trùng nhau này xảy ra (cộng hưởng) thì có thể làm gãy các chi tiết này
BÀI 12 - T NG H P DAO ỔNG HỢP DAO ĐỘNG ỢNG TRONG DAO ĐỘNG ĐIỀU HOÀ ĐỘNG CỦA VẬT RẮNQUAY QUANH MỘT TRỤC CỐ ĐỊNH NG
1 Đặt vấn đề:
Một vật đồng thời tham gia hai dao động điều hòa cùng tần số có các phương trình lần lượt là:
x1 = A1cos(t + 1), x2 = A2cos(t + 2) Hãy khảo sát dao động tổng hợp của hai dao động trên bằng phươngpháp Fre-nen
2 Tổng hợp hai dao động bằng cách vẽ Fre-nen:
Trang 6Hoàng Văn Tuân Phần 1: Tổng hợp lý thuyết
OM
=OM 1
+OM 2
véc tơ OM biểu diễn cho dao động tổng hợp và có dạng: x = Acos(t + )
3 Biên độ và pha ban đầu của dao động tổng hợp:
Chương III: SÓNG CƠ HỌC
B i 14 : SÓNG C ài 06 : DAO ĐỘNG ĐIỀU HOÀ ƠN CON LẮC VẬT LÍ ỌC H C
1 Hiện tượng sóng :
a Quan sát : Khi quan sát sóng trên mặt nước ta thấy:
Các phần tử trên mặt nước khi có sóng truyền qua dao động xung quanh vị trí cân bằng
Các gợn sóng chạy tục trên mặt nước
Hình cắt mặt nước tại mỗi thời điểm là một đường hình sin
Trang 7Hoàng Văn Tuân Phần 1: Tổng hợp lý thuyết
b Khái niệm sóng cơ học:
Sóng cơ học là những dao động cơ học lan truyền trong một môi trường
Sóng ngang: Sóng ngang là sóng, mà phương dao động của các phần tử trong môi trường vuông góc với
phương truyền sóng
Sóng dọc: Sóng dọc là sóng, mà phương dao động của các phần tử trong môi trường cùng phương với
phương truyền sóng
c Giải thích sự tạo thành sóng cơ học:
Sóng cơ học được tạo thành nhờ lực liên kết đàn hồi giữa các phần tử của môi trường truyền dao động đi, các phần tử càng xa tâm dao động càng trễ pha hơn
Môi trường nào có lực đàn hồi xuất hiện khi bị biến dạng lệch thì truyền sóng ngang Sóng ngang truyền trongchất rắn và trên bề mặt chất lỏng
Môi trường nào có lực đàn hồi xuất hiện khi bị nén hay kéo lệch thì truyền sóng dọc Sóng dọc truyền trong các môi trường rắn, lỏng, khí
2 Những đại lượng đặc trưng của chuyển dộng sóng :
a Chu kì và tần số sóng : Chu kì và tần số sóng là chu kì và tần số dao động của các phần tử trong môi trường.
b Biên độ sóng :Biên độ sóng tại một điểm trong môi trường là biên độ dao động của các phần tử môi trường
tại điểm đó
c Bước sóng : Bước sóng là khoảng cách giữa hai điểm gần nhau nhất nằm trên phương truyền sóng dao
động cùng pha hay chính là quảng đường sóng truyền trong một chu kì
vT v f
d Vận tốc sóng : Vận tốc truyền sóng là vận tốc truyền pha dao động.
e Năng lượng sóng : Quá trình truyền sóng là quá trình truyền năng lượng Nặng lượng sóng tại một điểm tỉ
lệ với bình phương biên độ sóng tại điểm đó
b Một số tính chất sóng được suy ra từ phương trình sóng:
Tính tuần hoàn theo thời gian:
)
Đồ thị sự phụ thuộc uP(t) theo t:
Tính tuần hoàn theo không gian:
Vị trí của tất cả các điểm trên dây tại thời điểm cụ thể t0 địnhbởi phương trình:
+ có cùng bước sóng với sóng tới,
+ ngược pha nhưng cùng tần số với sóng tới
2 Sóng dừng:
a Quan sát hiện tượng:
Sóng dừng là sóng có nút và bụng cố định trong không gian, đó là kết quả giao thoa của sóng tới và sóng phản xạ
b Giải thích:
2
d2cos(
A2
Trang 8Hoàng Văn Tuân Phần 1: Tổng hợp lý thuyết
Đo vận tốc truyền sóng trên dây
BÀI 16 - GIAO THOA C A SÓNG ỦA VẬT RẮNQUAY QUANH MỘT TRỤC CỐ ĐỊNH
1 Giao thoa của hai sóng:
a Dự đoán hiện tượng:
+ M dao động với biên độ cực đại khi: cos = 1 hay d1-d2 = k
+ M dao động với biên độ cực tiểu khi: cos = -1 hay d1-d2 = (k+ ½)
Trong đó k = 0, 1, 2 ,
b Thí nghiệm kiểm tra:
Hai nguồn dao động có cùng tần số và có độ lệch pha không đổi theo thời gian gọi là hai nguồn kết hợp.Hai sóng do hai nguồn kết hợp tạo ra gọi là hai sóng kết hợp
Hiện tượng hai sóng kết hợp, khi gặp nhau tại những điểm xác định, luôn luôn hoặc tăng cường nhauhoặc làm yếu nhau được gọi là sự giao thoa của sóng
2 Điều kiện để có hiện tượng giao thoa:
Điều kiện để có hiện tượng giao thoa là: Hai sóng xuất phát từ hai nguồn dao động phải cùng phương,cùng tần số và độ lệch pha không đổi theo thời gian
Hai nguồn trên là hai nguồn kết hợp, sóng do hai nguồn kết hợp tạo ra gọi là sóng kết hợp
3 Ứng dụng : Giao thoa là hiện tượng đặc trưng của sóng Nếu ta phát hiện ra hiện tượng giao thoa thì có thể
kết luận đó là quá trình sóng
BÀI 17 - SÓNG ÂM, NGU N NH C ÂM ỒN NHẠC ÂM Ạ SÓNG – SÓNG DỪNG
1 Nguồn góc của âm và cảm giác về âm:
nguồn gốc của âm là vật dao động
Khi vật dao động thì lớp không khí bên cạnh nó lần lượt nén rồi dãn Không khí bị nén dãn gây ra lực đàn hồikhiến dao động đó truyền cho các phần tử khí xa hơn Dao động âm được truyền đi trong không khí tạo thànhsóng gọi là sóng âm có cùng tần số với nguồn âm
Vậy: Sóng âm là những sóng cơ truyền trong các môi trường khí, lỏng, rắn
Âm truyền được trong tất cả môi trường vật chất đàn hồi như: Rắn, lỏng, khí Âm không truyền được trongchân không
Trang 9Hoàng Văn Tuân Phần 1: Tổng hợp lý thuyết
2 Phương pháp khảo sát thực nghiệm những tính chất của âm:
Phương pháp thực nghiệm khảo sát tính chất sóng âm là biến đổi dao động âm thành dao động điện vàđưa dao động điện này vào dao động kí điện tử để hiện thị đường cong sáng biểu diễn sự biến đổi của cường độdòng điện theo thời gian và do đó hình dạng đường này chính là cho ta biết qui luật biến đổi âm theo thời gian
3 Nhạc âm và tạp âm:
+ Âm tạo ra từ các nhạc cụ phát ra có đồ thị là các đường cong tuần hoàn có một tần số xác định và gọi
là nhạc âm Nhạc âm thì gây ra cảm giác âm êm ái dễ chịu
+ Âm tạo ra do tiếng gõ trên kim loại, tiếng ồn thì đồ thị của nó là các đường cong không tuần hoàn vàkhông có tần số nhất định Các âm này gọi là tạp âm
4 Những đặc trưng của âm :
a Độ cao của âm:
+ Độ cao của âm là cảm giác âm thanh hay trầm, gây ra bởi các âm có tần số khác nhau Âm có tần số caogọi là âm cao hay âm thanh Âm có tần số thấp gọi là âm thấp hay âm trầm
+ Tai người chỉ cảm nhận được những âm có tần số từ 16Hz đến 20.000Hz
+ Âm có tần số < 16Hz gọi là hạ âm
+ Âm có tần số > 20.000Hz gọi là siêu âm
b Âm sắc:
Ba nhạc cụ cùng phát lên một đoạn nhạc ở cùng một độ cao nhưng ta vẫn phân biệt sự khác nhau của banhạc cụ đó là do li độ của âm biến đổi khác nhau Đặc tính này của âm gọi là âm sắc
c Độ to của âm Cường độ âm và mức cường độ âm:
Cường độ âm là năng lượng của âm truyền trong một đơn vị thời gian qua một đơn vị diện tích đặt vuônggóc với phương truyền sóng (kí hiệu I – đơn vị: oát trên mét vuông (W/dt m2))
Mức cường độ âm L tính bằng đơn vị đêxiben(dB) được tính theo công thức: L(dB) = 10lg(I/dt I0)
Cảm giác của âm là to hay nhỏ không những phụ thuộc vào năng lượng âm truyền tới tai người mà còn phụ
thuộc vào tần số âm
Ngưỡng nghe:
+ Là cường độ âm tối thiểu gây được cảm giác âm trong tai người bình thường
+ Ngưỡng nghe phụ thuộc vào tần số của âm Với cùng một cường độ âm, âm có tần số càng cao thìngưỡng nghe càng nhỏ
2 Giải thích hiện tượng:
a Nguồn âm đứng yên người quan sát chuyển động :
Khi người quan sát chuyển động lại gần nguồn âm : f
v
vv'
f M
Khi người quan sát chuyển động ra xa nguồn âm :
f v
v v
"
Trong đó : f là tần số sóng ; v là tốc độ truyền sóng ; vM là tốc độ người quan sát
b Nguồn âm chuyển động lại gần người quan sát đứng yên :
Khi nguồn âm chuyển động lại gần người quan sát: f
vv
v'f
S
Khi nguồn âm chuyển động ra xa người quan sát:
f v
Trong đó vS là tốc độ nguồn âm
Chương IV - DAO ĐỘNG VÀ SÓNG ĐIỆN TỪ Bài 21 : DAO ĐỘNG CỦA VẬT RẮNQUAY QUANH MỘT TRỤC CỐ ĐỊNH NG I N T Đ ỆU ỨNG ĐỐP-LE ỪNG
Trang 10Hoàng Văn Tuân Phần 1: Tổng hợp lý thuyết
1 Dao động điện trong mạch LC:
Mạch dao động :
Là mạch kín gồm có một tụ điện và một cuộn dây thuần cảm nối lại với nhau
Điện trở thuần của mạch bỏ qua
Sau khi tích điện cho tụ rồi cho nó phóng điện qua cuộn cảm L, khi đó trong mạch
LC xuất hiện dòng điện có cường độ, cũng như hiệu điện thế và điện tích trên hai bản
tụ biến thiên tuần hoàn theo thời gian dao động điện
2 Khảo sát định lượng dao động điện trong mạch LC:
2 q = 0 Nghiệm của phương trình : q = q0cos(t + )
Cường độ: đặt I0 = q0 i = -I0sin(t + ) = I0cos(t + + /dt 2 )
Hiệu điện thế : uAB = q
C= 0
q
C cos(t + ) = U0cos(t + )Vậy : điện tích, hiệu điện thế trên hai bản tụ điện và cường độ dòng điện trong mạch biến thiên điều hòa vớicùng tần số góc:
3 Năng lượng điện từ trong mạch LC:
Năng lượng tức thời của tụ điện :
Q20
= 2C
Q20
WC = W0Ccos2(t + ) Năng lượng tức thời của cuộn cảm:
1
Vậy: Trong quá trình dao động điện từ, có sự chuyển đổi từ năng lượng điện trường thành năng lượng từ
trường và ngược lại, nhưng tổng của chúng thì không đổi
4 Dao động điện từ tắt dần:
Trong thực tế mạch LC có điện trở thuần mặt dù bé Trong quá trình dao
động điện do hiệu ứng jun – Len-xơ mà năng lượng toàn phần ban đầu cung cấp
cho mạch giảm dần theo thời gian, dẫn đến các biên độ dao động như điện tích,
hiệu điện thế và cường độ dòng điện giảm
5 Dao động điện tự duy trì:
Muốn có dao động điện từ không tắt dần ta có thể duy trì bằngcách cung cấp thêm năng lượng cho mạch để bù vào phần năng lượng tiêu hao
Một cách phổ biến để tạo ra dao động điện từ duy trì là dùng máy phát dao động
điều hoà dùng tranzito
BÀI 23 : I N T TR Đ ỆU ỨNG ĐỐP-LE ỪNG ƯỜNG NG
L
C
ICB C
2
Trang 11Hoàng Văn Tuân Phần 1: Tổng hợp lý thuyết
1 Điện trường biến thiên và từ trường biến thiên :
a Từ trường biến thiên làm xuất hiện điện trường xoáy: Khi một từ trường biến thiên theo thời gian thì
nó sinh ra một điện trường xoáy, tức là đường sức của điện trường này khép kín và bao bọc xung quanh đườngsức từ
b Điện trường biến thiên :
Khi một điện trường biến thiên theo thời gian thì nó sinh ra một từ trường xoáy Đường sức từ của từ
trường này khép kín và bao bọc xung quanh đường sức điện trường
2 Điện từ trường :
Mỗi biến thiên theo thời gian của từ trường đều sinh ra trong không gian xung quanh một điện trường xoáy
biến thiên theo thời gian, và ngược lại, mỗi biến thiên theo thời gian của điện trường cũng sinh ra một từ trườngbiến thiên theo thời gian trong không gian xung quanh
Vậy: Điện trường và từ trường không tồn tại riêng biệt chúng họp lại thành một trường duy nhất gọi là điện từ
Sóng điện từ lan truyền trong mọi môi trường với vận tốc bằng vận tốc ánh sáng trong môi trường đó Sóng
điện từ truyền được trong chân không với vận tốc c = 3.108(m/dt s), giữa bước sóng và tần số liên hệ theo côngthức :
Sóng điện từ mang năng lượng Mật độ năng lượng sóng điện từ tăng
theo luỹ thừa bậc bốn của tần số sóng
Trong quá trình lan truyền sóng điện từ tại mỗi điểm trên phương
đường sức điện trường và đường sức từ vượt ra khỏi mạch đi vào không gian Mạch phát được sóng điện từ Các bản tụ càng lệch thì khả năng phát sóng của mạch càng lớn Nếu các bản tụ lệch nhau một góc 1800 thì khả năng phát sóng của mạch là cực đại
Trong thực tế người ta dùng một dây dẫn dài, chính giữa có cuộn cảm, đầu trên để hở đầu dưới tiếp đất Hệ thống này gọi là anten
2 Nguyên tắc thông tin bằng vô tuyến điện:
a Ở máy phát:
- Biến các âm thanh ( hoặc hình ảnh ) muốn truyền đi thành các dao động điện tần số thấp.
- Dùng sóng điện từ tần số cao mang các tín hiệu âm tần đi xa qua anten phát
b Ở máy thu:
- Dùng anten thu thu sóng điện từ cao tần.
- Tách tín hiệu ra khỏi sóng cao tần rồi dùng loa để nghe âm thanh hoặc màn hình xem hình ảnh
3 Sự truyền sóng vô tuyến điện trên trái đất:
a Để thực hiện được thông tin liên lạc thì sóng điện từ phát ra từ đài phát phải đến được đài thu Hình dạng,
tính chất vật lý của mặt đất, và trạng thái của khí quyển (tầng điện li) ảnh hưởng rất lớn đến sự lan truyền của sóng điện từ
b Các dải sóng vô tuyến và mục đích thông tin:
Trang 12Hoàng Văn Tuân Phần 1: Tổng hợp lý thuyết
+ Mặt đất và tầng điện ly cũng hấp thụ sóng này nên sóng này không truyền đi quá xa trên mặt đất, do đó nódùng để liên lạc ở khoảng cách trung bình trên mặt đất
Sóng ngắn : (10 100)(m)
+ Sự truyền của sóng này là do sự phản xạ qua lại nhiều lần giữa tầng điện li và mặt đất
+ Với một máy phát có công suất lớn thì sóng này có thể truyền đến được mọi điểm trên mặt đất
Sóng cực ngắn :( < 10)(m)
+ Sóng này có năng lượng lớn nhất, và không bị tầng điện li phản xạ và hấp thụ nên chúng truyền thẳng
+ Sóng này được ứng dụng trong vô tuyến truyền hình và thông tin vũ trụ
Chương V - DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU Bài 26 : DÒNG I N XOAY CHI U – M CH I N XOAY CHI U CH CÓ I N Đ ỆU ỨNG ĐỐP-LE ỀU HOÀ Ạ SÓNG – SÓNG DỪNG Đ ỆU ỨNG ĐỐP-LE ỀU HOÀ Ỉ CÓ ĐIỆN Đ ỆU ỨNG ĐỐP-LE
TR ỞNG THU N ẦN VÀ DAO ĐỘNG DUY TRÌ
1 Suất điện động xoay chiều:
Cho khung dây kim loại có diện tích S quay đều với vận tốc , xung quanh trục vuông góc với với các đường sức từ của một từ trường đều có cảm ứng từ B
Suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung dây có biểu thức:
e=BScos(t+0)=E0cos(t+0)
Suất điện động này dao dộng điều hoà có chu kì và tần số liên hệ bởi: 2
2 f T
2 Hiệu điện thế xoay chiều Dòng điện xoay chiều:
Hiệu điện thế và cường độ biến đổi điều hoà theo thời gian gọi là hiệu điện thế xoay chiều
Với một đoạn mạch xoay chiều thì biểu thức hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch và cường độ dòng điện qua mạch có biểu thức:
u(t) = U0cos(t + u)
i(t) = I0cos(t + i)
Đại lượng = u - i gọi là độ lệch pha giữa u và i trong một đoạn mạch
3 Đoạn mạch điện xoay chiều chỉ có điện trở thuần :
a Quan hệ giữa cường độ dòng điện và hiệu điện thế:
Trong đoạn mạch xoay chiều chỉ chứa điện trở thuần thì cường độ dòng điện và hiệu điện thế dao động điều
hòa cùng tần số, cùng pha Các giá trị cực đại liên hệ theo công thức U0 = I0R
BÀI 27 : M CH XOAY CHI U CH CÓ T I N, CU N C M Ạ SÓNG – SÓNG DỪNG ỀU HOÀ Ỉ CÓ ĐIỆN ỤC CỐ ĐỊNH Đ ỆU ỨNG ĐỐP-LE ỘNG CỦA VẬT RẮNQUAY QUANH MỘT TRỤC CỐ ĐỊNH ẢN XẠ SÓNG – SÓNG DỪNG
1 Đoạn mạch xoay chiều chỉ có tụ điện :
a Thí nghiệm:
Khi k đóng đèn Đ sáng Tụ điện cho dòng điện xoay chiều "đi qua"
Thay tụ điện bằng dây dẫn thì đèn Đ sáng hơn Tụ điện có tác dụng cản trở dòng điện xoay chiều Trên màn hình dao động kí ta nhận thấy : u chậm pha hơn i 1 góc
Liên hệ u và i : i = I0cos(t) u = U0Ccos(t- /dt 2)
1 Đoạn mạch xoay chiều chỉ có tụ điện :
a Thí nghiệm:
Trang 13Hoàng Văn Tuân Phần 1: Tổng hợp lý thuyết
Khi k đóng đèn Đ sáng mạnh hơn so với khi k mở
Trường hợp k mở nếu nếu rút lỏi thép ra khỏi cuộn cảm thì độ sáng đèn tăng lên Cuộn cảm có tác cảntrở dòng điện xoay chiều Tác dụng cản trở này phụ thuộc vào độ tự cảm cuộn dây
Trên màn hình dao động kí ta nhận thấy : u lẹ pha hơn i 1 góc
Liên hệ u và i : i= I0cos(t) u=U0Lcos(t + /dt 2)
BÀI 28 : O N M CH CÓ R, L, C N I TI P C NG H Đ Ạ SÓNG – SÓNG DỪNG Ạ SÓNG – SÓNG DỪNG Ố ĐỊNH ẾP CỘNG HƯỞNG ĐIỆN ỘNG CỦA VẬT RẮNQUAY QUANH MỘT TRỤC CỐ ĐỊNH ƯỞNG NG I N Đ ỆU ỨNG ĐỐP-LE
1 Đoạn mạch R – L – C nối tiếp :
C L
2 ( Z Z ) R
Độ lệch pha giữa u và i :
R
ZZtan L C
I i t cos U u
) t cos(
U u t cos I i
0 0
0 0
C
2 L
2 R
2
2 Cộng hưởng điện :
Khi ZL = ZC thì :
+ Tổng trở đoạn mạch có giá trị cực tiểu : Zmin = R
+ Cường độ hiệu dụng của dòng điện trong mạch đạt giá trị cực đại :
R
U
Imax
+ HĐT hiệu dụng 2 đầu L bằng HĐT hiệu dụng 2 đầu C : UL = UC
+ Cường độ dòng điện cùng pha HĐT : = 0
BÀI 29: CÔNG SU T C A DÒNG I N XOAY CHI U H S CÔNG SU T ẤT CỦA DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU HỆ SỐ CÔNG SUẤT ỦA VẬT RẮNQUAY QUANH MỘT TRỤC CỐ ĐỊNH Đ ỆU ỨNG ĐỐP-LE ỀU HOÀ ỆU ỨNG ĐỐP-LE Ố ĐỊNH ẤT CỦA DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU HỆ SỐ CÔNG SUẤT
1 Công suất tức thời:
Giả sử biểu thức u và i của một đoạn mạch xoay chiều:
u = U0cos(t +) và i = I0cost
Công suất tức thời: p = u.i = U0cos(t +).I0cost
2 Công suất trung bình:
RLC nhưng xảy ra cộng hưởng
Trong trường hợp này: –/dt 2 < < 0, hoặc 0<< /dt 2
Lúc này : P = UIcos < UI Đây là trường hợp hay gặp nhất
Trang 14Hoàng Văn Tuân Phần 1: Tổng hợp lý thuyết
Khi đó :
cosU
P
BÀI 30 – MÁY PHÁT I N XOAY CHI U Đ ỆU ỨNG ĐỐP-LE ỀU HOÀ
1 Nguyên tắc hoạt động máy phát điện xoay chiều:
a Nguyên tắc
Hoạt động dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ
Khi từ thông qua mỗi vòng dây biến thiên điều hoà thì trong cuộn dây có N vòng giống hệt nhau xuất hiện suất điện động cảm ứng biến thiên điều hòa :
b Có hai cách tạo ra suất điện động xoay chiều trong các máy phát điện:
Từ trường cố định và các vòng dây quay trong từ trường
Từ trường quay, các vòng dây cố định
2 Máy phát điện xoay chiều một pha:
a Các bộ phận chính: Phần cảm và ứng.
Phần cảm: Nam châm điện, hay nam châm vĩnh cửu dùng để tạo ra từ trường.
Phần ứng: Là những cuộn dây trong đó xuất hiện suất điện động cảm ứng khi máy hoạt động.
Phần đứng yên gọi là stato, phần quay quanh một trục gọi là rô to
Để tăng suất điện động của máy phát :
+ Phần ứng gồm các cuộn dây có nhiều vòng mắc nối tiếp nhau và đặt lệch nhau trong từ trường của phần cảm
+ Các cuộn dây của phần cảm ứng và nam châm điện của phần cảm được quấn trên các lỏi thép kĩ thuật gồm nhiều lá thép mỏng ghép cách điện nhau, nhằm tăng cường từ thông qua các cuộn dây và giảm dòng phu - cô
b Hoạt động: Có 2 cách.
Cách 1: Phần ứng quay phần cảm cố định Trong cách này muốn đưa điện ra mạch ngoài người ta hai vành khuyên đặt đồng trục với khung dây và cùng quay với khung dây Khi khung dây quay thì hai vành khuyên trượt lên hai thanh quét Vì hai chổi quét đứng yên nên dòng điện trong khung dây qua vành khuyên và qua chổiquét ra ngoài mạch tiêu thụ
Tần số dòng điện: f = nP;
+ với n (vòng /dt giây): tốc độ quay rôto,
+ P số cặp cực của máy phát
3 Máy phát điện xoay chiều ba pha:
a Định nghĩa dòng điện ba pha:
Dòng điện xoay chiều ba pha là hệ thống gồm ba dòng điện xoay chiều, gây bởi ba suất điện động có cùng tần
số, cùng biên độ, nhưng lệch pha nhau 2/dt 3
e1 = E0cos(t)
e2 = E0cos(t-23)
e3 = E0cos(t+2
3)
b Cấu tạo và hoạt động của máy phát điện xoay chiều ba pha:
Giống máy phát điện một pha nhưng ba cuộn dây phần ứng giống nhau đặt lệch nhau một góc 2/dt 3 trên đường tròn Stato Khi rô to quay thì từ thông qua ba cuộn dây dao động điều hòa cùng tần số và biên độ nhưng lệch pha nhau một góc là 2/dt 3
Từ thông này gây ra ba suất điện động dao động điều hòa có cùng biên độ và tần số nhưng lệch pha nhau 2/dt 3 ở ba cuộn dây
Nối các đầu dây của ba cuộn dây với ba mạch tiêu thụ giống nhau ta được ba dòng điện xoay chiều cùng tần
số, biên độ nhưng nhau về pha 2/dt 3
BÀI 31 – ĐỘNG CỦA VẬT RẮNQUAY QUANH MỘT TRỤC CỐ ĐỊNH NG C ƠN CON LẮC VẬT LÍ KHÔNG ĐỒN NHẠC ÂM NG B BA PHA ỘNG CỦA VẬT RẮNQUAY QUANH MỘT TRỤC CỐ ĐỊNH
1.Nguyên tắc hoạt động:
a Từ trường quay Sự quay đồng bộ:
Kim nam châm quay đồng bộ với từ trường của nam châm hình chữ U
b Sự quay không đồng bộ:
Khi khung dây đặt trong một từ trường quay thì khung dây quay cùng chiều với từ trường quay nhưng tốc
Trang 15Hoàng Văn Tuân Phần 1: Tổng hợp lý thuyết
độ quay nhỏ hơn tốc độ quay của từ trường
2.Tạo ra từ trường quay bằng dòng điện ba pha:
Cho dòng điện xoay chiều ba pha chạy vào ba cuộn dây của ba nam châm điện giống nhau, đặt lệch nhaumột góc 1200 trên đường tròn stato Véc tơ cảm ứng từ tổng hợp do ba cuộn dây nam châm điện gây ra xungquanh tâm đường tròn stato có độ lớn không đổi và quay đều trong mặt phẳng song song với trục các nam châmvới vận tốc góc bằng vận tốc góc của dòng điện
3 Cấu tạo của động cơ không đồng bộ ba pha:
Stato: Gồm các cuộn dây của ba pha điện quấn trên các lỏi thép gồm nhiều lá thép mỏng kĩ thuật ghép cách
điện nhau
Rô to: Rô to hình trụ tạo bởi nhiều lá thép mỏng ghép lại Mặt ngoài có xẻ các rãnh đặt các thanh kim loại,
hai đầu các thanh này được nối với các vành kim loại tạo thành một chiếc lồng Lồng này cách điện với lõi thép
có tác dụng như nhiều khung dây đồng trục đặt lệch nhau
Khi mắc động cơ vào mạng điện ba pha, thì từ trường quay được tạo ra trong lòng stato, và làm cho rôtoquay Chuyển động quay của rôto được truyền ra ngoài làm quay các máy khác
Công suất tiêu thụ của động cơ là tổng công suất tiêu thụ của ba cuộn dây
Hiệu suất động cơ: = Pi
P ; trong đó:
+ Pi là công suất có ích cơ học
+ P là công suất tiêu thụ của động cơ
Bài 32 – MÁY BIẾN ÁP – TRUYỀN TẢI ĐIỆN
1 Máy biến áp:
Máy biến thế là thiết bị hoạt động dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ Cho phép ta biến đổi hiệu điện thếdòng điện xoay chiều mà không làm thay đổi tần số dòng điện
a Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động:
Cấu tạo : Gồm hai cuộn dây có số vòng khác nhau được quấn trên lõi bằng thép kín gồm nhiều lá thép mỏngghép cách điện với nhau
+ Hai cuộn dây dẫn thường bằng đồng , bọc men cách điện và có điện trở nhỏ Cuộn dây nối với mạch điện xoay chiều gọi là cuộn sơ cấp, cuộn dây nối với tải tiêu thụ gọi là cuộn thứ cấp Hai cuộn dây cách điện với lỏi thép
Hoạt động:
+ Máy biến thế hoạt động dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ
+ Dòng điện xoay chiều chạy trong cuộn sơ cấp gây ra một từ thông biến thiên trong lỏi
thép chung Từ thông biến thiên này gây ra một dòng điện cảm ứng xoay chiều chạy
trong mạch tiêu thụ nối với hai đầu cuộn thứ cấp
b Sự biến đổi hiệu điện thế và cường độ dòng điện qua máy biến thế:
3 Truyền tải điện năng:
Công suất cần truyền tải đi trên đường dây là:
P = U.I.cos
U : hiệu điện thế 2 đầu nguồn
I : cường độ hiệu dụng trên đường dây tải
cos : Hệ số công suất mạch điện
Trang 16Hoàng Văn Tuân Phần 1: Tổng hợp lý thuyết
Công suất hao phí ( toả nhiệt ) ở đường dây có điện trở thuần R là :
2 2
- Giảm R ta phải tăng chi phí đường dây, không kinh tế
- Tăng hiệu điện thế bằng máy biến thế tại nơi phát rồi tải đi bằng đường dây cao thế, khi đến nơi tiêu thụ
dùng máy biến thế hạ thế dần từng bước xuống giá trị sử dụng
Chương VI - SÓNG ÁNH SÁNG BÀI 35 – HI N T ỆU ỨNG ĐỐP-LE ƯỢNG TRONG DAO ĐỘNG ĐIỀU HOÀ NG TÁN S C ÁNH SÁNG ẮNQUAY QUANH MỘT TRỤC CỐ ĐỊNH
1 Thí nghiệm về sự tán sắc ánh sáng:
a Sơ đồ thí nghiệm:
+ F: khe hẹp khoét trên màn chắn M
+ Lăng kính thuỷ tinh P1
+ M1 màn nhận vết chùm sáng khúc xạ qua P
b Kết quả thí nghiệm:
Hiện tượng chùm ánh sáng trắng sau khi qua lăng kính không những bị lệch về đáy lăng kính mà còn tách ra thành nhiều chùm sáng có màu sắc khác nhau Chùm có màu đỏ lệch ít nhất, chùm màu tím lệch nhiều nhất gọi là hiện tượng tán sắc ánh sáng
2 Ánh sáng trắng và ánh sáng đơn sắc:
a Thí nghiệm của Niu – tơn về ánh sáng đơn sắc:
+ Lăng kính P2 giống lăng kính P1 nhưng đặt đáy ngược với P1
+ Trên màn M1 có khoét khe hẹp K song song với khe F dùng để tách ra một chùm ánh sáng đơn sắc
+ Màn M2 song song với màn M1 dùng để hứng vết chùm sáng khúc xạ qua P2