Tom tat ly thuyet on tap vl 12

Trường THPT CheGueVaRa Tổ vật lý CHƯƠNGI DAO ĐỘNG CƠ A LÝ THUYẾT DAO ĐỘNG ĐIỀU HOÀ * Dao động cơ, dao động tuần hoàn + Dao động chuyển động qua lại vật quanh vị trí cân + Dao động tuần hoàn dao động mà sau khoảng thời gian nhau, gọi chu kì, vật trở lại vị trí cũ theo hướng cũ * Dao động điều hòa + Dao động điều hòa dao động li độ vật hàm côsin (hay sin) thời gian + Phương trình dao động: x = Acos(ωt + ϕ) Trong đó: A biên độ dao động (A > 0); đơn vị m, cm; li độ cực đại vật (ωt + ϕ) pha dao động thời điểm t; đơn vị rad; ϕ pha ban đầu dao động; đơn vị rad + Điểm P dao động điều hòa đoạn thẳng luôn dược coi hình chiếu điểm M chuyển động tròn đường kính đoạn thẳng * Chu kỳ, tần số tần số góc dao động điều hoà + Chu kì (kí hiệu T) dao động điều hòa khoảng thời gian để thực dao động toàn phần; đơn vị giây (s) + Tần số (kí hiệu f) dao động điều hòa số dao động toàn phần thực giây; đơn vị héc (Hz) + ω phương trình x = Acos(ωt + ϕ) gọi tần số góc dao động điều hòa; đơn vị rad/s 2π + Liên hệ ω, T f: ω = = 2πf T * Vận tốc gia tốc vật dao động điều hoà + Vận tốc đạo hàm bậc li độ theo thời gian: v = x' = - ωAsin(ωt + ϕ) = ωAsin(-ωt - ϕ) = ωAcos(ωt + ϕ + π ) Vận tốc vật dao động điều hòa biến thiên điều hòa tần số sớm pha π so với với li độ Ở vị trí biên (x = ± A), v = Ở vị trí cân (x = 0), v = vmax = ωA + Gia tốc đạo hàm bậc vận tốc (đạo hàm bậc li độ) theo thời gian: a = v' = x’’ = - ω2Acos(ωt + ϕ) = - ω2x Gia tốc vật dao động điều hòa biến thiên điều hòa tần số ngược pha với li độ (sớm pha π so với vận tốc) Véc tơ gia tốc vật dao động điều hòa hướng vị trí cân tỉ lệ với độ lớn li độ - Ở vị trí biên (x = ± A), gia tốc có độ lớn cực đại : amax = ω2A - Ở vị trí cân (x = 0), gia tốc + Đồ thị dao động điều hòa đường hình sin CON LẮC LÒ XO * Con lắc lò xo + Con lắc lò xo gồm lò xo có độ cứng k, khối lượng không đáng kể, đầu gắn cố định, đầu gắn với vật nặng khối lượng m đặt theo phương ngang treo thẳng đứng + Con lắc lò xo hệ dao động điều hòa + Phương trình dao động: x = Acos(ωt + ϕ) Trường THPT CheGueVaRa + Với: ω = k ;A= m Tổ vật lý xo v  x0 +   ; ϕ xác định theo phương trình cosϕ = (lấy nghiệm (-) vo > 0; lấy A ω  nghiệm (+) vo < 0) m k + Chu kì dao động lắc lò xo: T = 2π + Lực gây dao động điều hòa luôn hướng vị trí cân gọi lực kéo hay lực hồi phục Lực kéo có độ lớn tỉ lệ với li độ lực gây gia tốc cho vật dao động điều hòa Biểu thức tính lực kéo về: F = - kx * Năng lượng lắc lò xo 1 mv2 = mω2A2sin2(ωt+ϕ) 2 1 Wt = kx2 = k A2cos2(ωt + ϕ) 2 + Động : Wđ = + Thế năng: Động vật dao động điều hòa biến thiên điều hoà với tần số góc ω’ = 2ω, tần số f’ = 2f chu kì T’ = T + Cơ năng: W = Wt + Wđ = 1 k A2 = mω2A2 = số 2 Cơ lắc tỉ lệ với bình phương biên độ dao động Cơ lắc bảo toàn bỏ qua ma sát CON LẮC ĐƠN * Con lắc đơn + Con lắc đơn gồm vật nặng treo vào sợi dây không giãn, vật nặng kích thước không đáng kể so với chiều dài sợi dây, sợi dây khối lượng không đáng kể so với khối lượng vật nặng + Khi dao động nhỏ (sinα ≈ α (rad)), lắc đơn dao động điều hòa với phương trình: S s s = Socos(ωt + ϕ) hoaëc α = αo cos(ωt + ϕ); với α = ; αo = o l l + Chu kỳ, tần số, tần số góc: T = 2π l g + Lực kéo biên độ góc nhỏ: F = - ; f= 2π g ;ω= l g l mg s l 4π l + Xác định gia tốc rơi tự nhờ lắc đơn : g = T2 + Chu kì dao động lắc đơn phụ thuộc độ cao, vó độ địa lí nhiệt độ môi trường * Năng lượng lắc đơn + Động : Wđ = mv2 mglα2 (α ≤ 100, α (rad)) 2 + Cơ năng: W = Wt + Wñ = mgl(1 - cosα0) = mglα + Thế năng: Wt = mgl(1 - cosα) = Cơ lắc đơn bảo toàn bỏ qua ma sát * Con lắc đơn chịu tác dụng thêm lực khác trọng lực → → → + Trọng lực biểu kiến : P ' = P + F Trường THPT CheGueVaRa + Gia tốc rơi tự biểu kiến : Tổ vật lý → g' = + F Khi đó: T = 2π → g + Các trường hợp đặc biệt: → F có phương ngang g’ = có : tanα = → g2 +( m l g' F ) Khi vị trí cân lệch với phương thằng đứng góc α m F P F → F có phương thẳng đứng hướng lên g’ = g - m F → F có phương thẳng đứng hương xuống g’ = g + m DAO ĐỘNG TẮT DẦN, DAO ĐỘNG CƯỞNG BỨC * Dao động tắt dần + Khi ma sát, lắc dao động điều hòa với tần số riêng Tần số riêng lắc phụ thuộc vào đặc tính lắc + Dao động có biên độ giảm dần theo thời gian gọi dao động tắt dần Nguyên nhân làm tắt dần dao động lực ma sát lực cản môi trường làm tiêu hao lắc, chuyển hóa thành nhiệt Vì biên độâ lắc giảm dần cuối lắc dừng lại + Ứng dụng: Các thiết bị đóng cửa tự động hay giảm xóc ô tô, xe máy, … ứng dụng dao động tắt dần * Dao động trì Nếu ta cung cấp thêm lượng cho vật dao động có ma sát để bù lại tiêu hao ma sát mà không làm thay đổi chu kì riêng dao động kéo dài gọi dao động trì * Dao động cưởng + Dao động chịu tác dụng ngoại lực cưởng tuần hoàn gọi dao động cưởng + Dao động cưởng có biên độ không đổi có tần số tần số lực cưởng + Biên độ dao động cưởng phụ thuộc vào biên độ lực cưởng bức, vào lực cản hệ vào chênh lệch tần số cưởng f tần số riêng f o hệ Biên độ lực cưởng lớn, lực cản nhỏ chênh lệch f fo biên độ dao động cưởng lớn * Cộng hưởng + Hiện tượng biên độ dao động cưởng tăng dần lên đến giá trị cực đại tần số f lực cưởng tiến đến tần số riêng fo hệ dao động gọi tượng cộng hưởng + Điều kiện f = f0 gọi điều kiện cộng hưởng + Đường cong biểu diễn phụ thuộc biên độ vào tần số cưởng gọi đồ thị cộng hưởng Nó nhọn lực cản môi trường nhỏ + Tầm quan trọng tượng cộng hưởng: Những hệ dao động tòa nhà, cầu, bệ máy, khung xe, có tần số riêng Phải cẩn thậïn không hệ chịu tác dụng lực cưởng mạnh, có tần số tần số riêng để tránh cộng hưởng, gây dao động mạnh làm gãy, đổ Hộp đàn đàn ghi ta, viôlon, hộp cộng hưởng với nhiều tần số khác dây đàn làm cho tiếng đàn nghe to, rỏ TỔNG HP CÁC DAO ĐỘNG ĐIỀU HOÀ Trường THPT CheGueVaRa Tổ vật lý + Mỗi dao đông điều hòa biểu diễn véc tơ quay Véc tơ có góc góc tọa độ trục Ox, có độ dài biên độ dao động A, hợp với trục Ox góc ban đầu ϕ quay quanh O với vận tốc góc ω + Phương pháp giãn đồ Fre-nen: Lần lượt vẽ hai véc tơ quay biểu diễn hai phương trình dao động thành phần Sau vẽ véc tơ tổng hợp hai véc tơ Véc tơ tổng véc tơ quay biểu diễn phương trình dao động tổng hợp + Nếu vật tham gia đồng thời hai dao động điều hoà phương, tần số với phương trình: x1 = A1cos(ωt + ϕ1) x2 = A2cos(ωt + ϕ2) Thì dao động tổng hợp là: x = x1 + x2 = Acos(ωt + ϕ) với A ϕ xác định bởi: A2 = A12 + A22 + A1A2 cos (ϕ2 - ϕ1) A1 sin ϕ + A2 sin ϕ tanϕ = A1 cos ϕ + A2 cos ϕ Biên độ pha ban đầu dao động tổng hợp phụ thuộc vào biên độ pha ban đầu dao động thành phần + Khi hai dao động thành phần pha (ϕ2 - ϕ1 = 2kπ) dao động tổng hợp có biên độ cực đại: A = A1 + A2 + Khi hai dao động thành phần ngược pha (ϕ2 - ϕ1) = (2k + 1)π) dao động tổng hợp có biên độ cực tiểu: A = |A1 - A2| + Trường hợp tổng quát: A1 + A2 ≥ A ≥ |A1 - A2| B CÁC CÔNG THỨC Li độ (phương trình dao động): x = Acos(ωt + ϕ) Vận tốc: v = x’ = - ωAsin(ωt + ϕ) = ωAcos(ωt + ϕ + Vận tốc sớm pha π π ) so với li độ Gia toác: a = v’ = - ω2Acos(ωt + ϕ) = - ω2x π Gia tốc a ngược pha với li độ (sớm pha so với vận tốc) Liên hệ tần số góc, chu kì tần số: ω = 2π = 2πf T Liên hệ li độ, biên độ vận tốc tần số góc dao động điều hòa thời điểm : A2 = x2 + v    ω  Trong chu kỳ vật dao động điều hoà quãng đường 4A Quỹ đạo vật dao động điều hoà có chiều dài 2A Phương trình động lực học : x’’ + k x = m Phương trình dao động lắc lò xo: x = Acos(ωt + ϕ) xo k v  x0 +   ; cosϕ = Với: ω = ;A= (lấy nghiệm "-" vo > 0; lấy nghiệm "+" vo < 0) ; (với xo m A ω  vo li độ vận tốc thời điểm ban đầu t = 0) 1 kx2 = kA2cos2(ω + ϕ) 2 1 Động năng: Wđ = mv2 = mω2A2sin2(ω +ϕ) = kA2sin2(ω + ϕ) 2 Thế năng: Wt = Trường THPT CheGueVaRa Tổ vật lý Thế động lắc lò xo biến thiên điều hoà với tần số góc ω’ = 2ω, với tần số f’ = 2f với chu kì T’ = T Cơ năng: W = Wt + Wđ = 1 1 kx2 + mv2 = kA2 = mω2A2 2 2 Lực đàn hồi loø xo: F = k(l – lo) = k∆l Con lắc lò xo treo thẳng đứng: ∆lo = mg ;ω= k g ∆l o Chiều dài cực đại lò xo: lmax = lo + ∆lo + A Chiều dài cực tiểu lò xo: lmin = lo + ∆lo – A Lực đàn hồi cực đại: Fmax = k(A + ∆lo) Lực đàn hồi cực tiểu: Fmin = neáu A > ∆lo; Fmin = k(∆lo – A) A < ∆lo Lực kéo về: F = - kx Với lắc lò xo nằm ngang lực kéo lực đàn hồi Với lắc lò xo treo thẳng đứng lực kéo hợp lực lực đàn hồi trọng lực tác dụng lên vật nặng 1 Lò xo ghép nối tiếp: k = k + k + Độ cứng giảm, tần số giảm Lò xo ghép song song : k = k + k2 + Độ cứng tăng, tần số tăng Phương trình dao động lắc đơn: s = Socos(ωt + ϕ) hay α = αocos(ωt + ϕ); với s = α.l ; So = αo.l (α αo tính rad) Tần số góc, chu kỳ tần số: ω = Động : Wđ = g ; T = 2π l l g ;f= 2π g l mv2 Thế : Wt = = mgl(1 - cosα) = mglα2 Thế động lắc đơn biến thiên điều hoà với tần số góc ω’ = 2ω, tần số f’ = 2f với chu kì T’ = T Cơ : W = Wđ + Wt = mgl(1 - cosαo) = mgl αo Gia tốc rơi tự mặt đất, độ cao h so với mặt đất: GM GM g= ; gh = ( R + h) R Chieàu dài biến đổi theo nhiệt độ : l = lo(1 +α(t – t0)) Thời gian nhanh chậm đồng hồ lắc t giây: ∆t = t T '− T T' Nếu T’ > T: đồng hồ chạy chậm ; T’ < T: đồng hồ chạy nhanh Tổng hợp dao động điều hoà phương tần số: Nếu : x1 = A1cos(ωt + ϕ1) x2 = A2cos(ωt + ϕ2) x = x1 + x2 = Acos(ωt + ϕ) với A ϕ xác định bởi: A1 sin ϕ + A2 sin ϕ A2= A12 + A22 + A1A2 cos (ϕ2 - ϕ1); tanϕ = A1 cos ϕ + A2 cos ϕ + Hai dao động pha (ϕ2 - ϕ1 = 2kπ): A = A1 + A2 + Hai dao động ngược pha (ϕ2 - ϕ1)= (2k + 1)π): A = |A1 - A2| + Nếu độ lệch pha thì: | A1 - A2 | ≤ A ≤ A1 + A2 Trường THPT CheGueVaRa Tổ vật lý II SÓNG CƠ VÀ SÓNG ÂM A LÝ THUYẾT SÓNG CƠ VÀ SỰ TRUYỀN SÓNG CƠ * Sóng + Sóng dao động lan truyền môi trường vật chất + Sóng ngang sóng phần tử môi trường dao động theo phương vuông góc với phương truyền sóng Trừ trường hợp sóng mặt nước, sóng ngang truyền chất rắn + Sóng dọc sóng phần tử môi trường dao động theo phương trùng với phương truyền sóng Sóng dọc truyền chất khí, chất lỏng chất rắn Sóng không truyền chân không + Bước sóng λ: khoảng cách hai điểm gần phương truyền sóng dao động pha v Bước sóng quãng đường sóng lan truyền chu kỳ: λ = vT = f + Khoảng cách hai điểm gần phương truyền sóng mà dao động ngược pha λ + Năng lượng sóng: sóng truyền dao động cho phần tử môi trường, nghóa truyền cho chúng lượng Quá trình truyền sóng trình truyền lượng * Phương trình sóng Nếu phương trình sóng nguồn O uO = AOcos(ωt + ϕ) phương trình sóng M phương truyền sóng là: uM = AMcos (ωt + ϕ - 2π OM ) λ Nếu bỏ qua mát lượng trình truyền sóng biên độ sóng O M baèng (A O = AM = A) GIAO THOA SÓNG + Hai nguồn kết hợp hai nguồn dao động phương, chu kì (hay tần số) có hiệu số pha không đổi theo thời gian Hai nguồn kết hợp có pha hai nguồn đồng + Hai sóng hai nguồn kết hợp phát hai sóng kết hợp + Hiện tượng giao thoa tượng hai sóng kết hợp gặp có điểm, chúng luôn tăng cường lẫn nhau; có điểm chúng luôn triệt tiêu + Nếu hai nguồn S1 S2 phát hai sóng giống hệt nhau: u = u2 = Acosωt bỏ qua mát lượng sóng truyền thì sóng M (với S 1M = d1; S2M = d2) tổng hợp hai sóng từ S1 S2 truyền tới có phương trình là: π (d − d1 ) π (d + d1 ) uM = 2Acos cos(ωt ) λ λ + Cực đại giao thoa nằm điểm có hiệu đường hai sóng tới số nguyên lần bước sóng: d2 – d1 = kλ ; (k ∈ Z) + Cực tiểu giao thoa nằm điểm có hiệu đường hai sóng tới số nguyên lẻ bước sóng: d2 – d1 = (k + )λ ; (k ∈ Z) SÓNG DỪNG * Sự phản xạ sóng Trường THPT CheGueVaRa Tổ vật lý Khi sóng truyền gặp vật cản bị phản xạ Sóng phản xạ tần số bước sóng với sóng tới + Nếu đầu phản xạ cố định sóng phản xạ ngược pha với sóng tới + Nếu vật cản tự sóng phản xạ pha với sóng tới * Sóng dừng + Sóng tới sóng phản xạ truyền theo phương, giao thoa với nhau, tạo hệ sóng dừng + Trong sóng dừng có số điểm luôn đứng yên gọi nút, số điểm luôn dao động với biên độ cực đại gọi bụng sóng Khoảng cách hai nút liên tiếp hai bụng liên tiếp bước sóng + Để có sóng dừng sợi dây với hai nút hai đầu (hai đầu cố định) chiều dài sợi dây phải số nguyên bước sóng + Để có sóng dừng sợi dây với đầu nút đầu bụng (một đầu cố định, đầu tự do) chiều dài sợi dây phải số nguyên lẻ phần tư bước sóng SÓNG ÂM * Đặc trưng vật lí âm + Sóng âm sóng truyền môi trường khí, lỏng, rắn + Nguồn âm vật dao động phát âm + Tần số dao động nguồn tần số sóng âm + Âm nghe (âm thanh) có tần số từ 16Hz đến 20000Hz + Âm có tần số 16Hz gọi hạ âm + Âm có tần số 20 000Hz gọi siêu âm + Nhạc âm âm có tần số xác định Tạp âm âm tần số xác định + Âm không truyền chân không + Trong môi trường, âm truyền với tốc độ xác định Vận tốc truyền âm phụ thuộc vào tính đàn hồi, mật độ môi trường nhiệt độ môi trường Khi âm truyền từ môi trường sang môi trường khác vận tốc truyền âm thay đổi, bước sóng sóng âm thay đổi tần số âm không thay đổi + Âm không truyền qua chất xốp bông, len, Những chất gọi chất cách âm + Cường độ âm I điểm đại lượng đo lượng mà sóng âm tải qua đơn vị diện tích đặt điểm đó, vuông góc với phương truyền sóng đơn vị thời gian; đơn vị W/m2 I + Đại lượng L = lg I với I0 chuẫn cường độ âm (âm nhỏ vừa đủ nghe, thường lấy chuẩn cường độ âm I0 = 10-12W/m2 với âm có tần số 1000Hz) gọi mức cường độ âm âm có cường độ I Đơn vị mức cường độ âm ben (B) Trong thực tế người ta thường dùng ước số ben đêxiben (dB): 1dB = 0,1B + Khi nhạc cụ phát âm có tần số f0 nhạc cụ đồng thời phát loạt âm có tần số 2f0, 3f0, có cường độ khác Âm có tần số f gọi âm hay họa âm thứ nhất, âm có tần số 2f0, 3f0, … gọi họa âm thứ 2, thứ 3, … Biên độ họa âm lớn, nhỏ không nhau, tùy thuộc vào nhạc cụ Tập hợp họa âm tạo thành phổ nhạc âm Tổng hợp đồ thị dao động tất họa âm nhạc âm ta đồ thị dao động nhạc âm + Về phương diện vật lí, âm đặc trưng tần số, cường độ (hoặc mức cường độ âm) đồ thị dao động âm * Đặc trưng sinh lí sóng âm + Ba đặc trưng sinh lí sóng âm là: độ cao, độ to aâm saéc, Trường THPT CheGueVaRa Tổ vật lý + Độ cao âm đặc trưng liên quan đến tần số âm + Độ to âm đặc trưng liên quan đến mức cường đô âm L + Âm sắc đặc trưng âm giúp ta phân biệt âm phát từ nguồn khác Âm sắc liên quan đến đồ thị dao động âm Âm sắc phụ thuộc vào tần số biên độ hoạ âm B CÁC CÔNG THỨC v Liên hệ v, T, f λ: λ = vT = f Tại nguồn phát O phương trình sóng uO = acos(ωt + ϕ) phương trình sóng M phương truyền sóng là: uM = acos(ωt + ϕ - 2π OM λ ) = acos(ωt + ϕ - 2π x λ ) 2π ( x − x1 ) λ Nếu hai nguồn S1 S2 phát hai sóng giống hệt nhau: u1 = u2 = Acosωt bỏ qua mát lượng sóng truyền thì sóng M (với S1M = d1; S2M = d2) tổng hợp hai sóng từ S1 S2 truyền tới có phương trình là: π (d − d1 ) π (d + d1 ) uM = 2Acos cos(ωt ) λ λ λ Tại M có cực đại d2 - d1 = kλ; cực tiểu d2 - d1 = (2k + 1) Độ lệch pha dao động hai điểm có tọa độ x1 x2 phương truyền sóng là: ∆ϕ = Số cực đại (gợn sóng) hai nguồn S1 S2 là: Khoảng vân giao thoa sóng i = λ 2 S1 S λ Khoảng cách nút bụng liền kề sóng dừng Khoảng cách nút bụng liền kề sóng dừng λ λ I Mức cường độ âm: L = lg I Cường độ âm chuẩn : I0 = 10-12W/m2 Cường độ âm điểm cách nguồn âm (có công suất P) khoảng R : I = A LÝ THUYẾT P 4πR III DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU 10 DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU * Dòng điện điện áp xoay chiều Dòng điện xoay chiều dòng điện có cường độ hàm số sin hay côsin thời gian Điện áp xoay chiều điện áp biến thiên theo hàm số sin hay côsin thời gian Tạo dòng điện xoay chiều máy phát điện xoay chiều dựa sở tượng cảm ứng điện từ Trong chu kì T dòng điện xoay chiều đổi chiều lần, giây dđiện xchiều đổi chiều 2f lần Trường THPT CheGueVaRa Tổ vật lý * Các giá trị hiệu dụng dòng điện xoay chiều Cường độ hiệu dụng dòng điện xoay chiều cường độ dòng điện không đổi, cho hai dòng điện qua điện trở R khoảng thời gian đủ dài nhiệt lượng tỏa + Cường độ hiệu dụng điện áp hiệu dụng: I = Io ; U= Uo + Ampe kế vôn kế đo cường độ dòng điện điện áp xoay chiều dựa vào tác dụng nhiệt dòng điện nên gọi ampe kế nhiệt vôn kế nhiệt, số chúng cường độ hiệu dụng điện áp hiệu dụng dòng điện xoay chiều + Khi tính toán, đo lường, mạch điện xoay chiều, chủ yếu sử dụng giá trị hiệu dụng * Các loại đoạn mạch xoay chiều U + Đoạn mạch có điện trở thuần: uR pha với i ; I = R R UC π + Đoạn mạch có tụ điện: uC trể pha i góc I = ; với ZC = dung kháng tụ ZC ω C điện Tụ điện C không cho dòng điện không đổi qua (cản trở hoàn toàn), lại cho dòng điện xoay chiều qua với điện trở (dung kháng): ZC = ω C + Đoạn mạch có cuộn cảm thuần: uL sớm pha i góc I= π UL ; với ZL = ωL cảm kháng cuộn dây ZL Cuộn cảm L cho dòng điện không đổi qua hoàn toàn (không cản trở) cho dòng điện xoay chiều qua với điện trở (cảm kháng): ZL = ωL + Đoạn mạch có R, L, C mắc nối tiếp (không phân nhánh): Giãn đồ Fre-nen: Nếu biểu diễn điện áp xoay chiều R, L C −→ − → −→ véc tơ tương ứng U R , U L U C tương ứng → −→ điện áp xoay chiều đoạn − → −→ mạch R, L, C mắc nối tiếp là: U = U R + U L + Dựa vào giãn đồ véc tơ ta thấy: 2 2 U = U R + (U L −U C ) = I R + (Z L - Z C ) = Với Z = R + (Z L - Z C ) UC I.Z gọi tổng trở đoạn mạch RLC Z L − Z C ωL − Độ lệch pha ϕ u i xác định theo biểu thức: tanϕ = = ωC R R Cường độ hiệu dụng xác định theo định luật Ôm: I = U Z * Biểu thức điện áp xoay chiều, cường độ dòng điện xoay chiều Nếu i = Iocos(ωt + ϕi) u = Uocos(ωt + ϕi + ϕ) U Z − ZC Neáu u = Uocos(ωt + ϕu) i = Iocos(ωt + ϕu - ϕ) Với Io = o ; tanϕ = L Z R + Cộng hưởng đoạn mạch RLC: Khi ZL = ZC hay ωL = Khi đó: Z = Zmin = R; I = Imax = U U2 ; P = Pmax = ; ϕ = R R có tượng cộng hưởng ñieän ω C Trường THPT CheGueVaRa Tổ vật lý + Các trường hợp khác: Khi ZL > ZC u nhanh pha i (đoạn mạch có tính cảm kháng) Khi ZL < ZC u trể pha i (đoạn mạch có tính dung kháng) * Công suất dòng điện xoay chiều + Công suất dòng điện xoay chiều: P = UIcosϕ = I2R + Hệ số công suất: cosϕ = R Z + Ý nghóa hệ số công suất cosϕ: Công suất hao phí đường dây tải (có điện trở r) rP Php = rI = Nếu hệ số công suất cosϕ nhỏ công suất hao phí đường dây tải P hp lớn, U cos ϕ người ta phải tìm cách nâng cao hệ số công suất Theo qui định nhà nước hệ số công suất cos ϕ sở điện tối thiểu phải 0,85 Với điện áp U dụng cụ dùng điện tiêu thụ công suất P, tăng hệ số công suất cosϕ để giảm cường độ hiệu dụng I từ giảm hao phí tỏa nhiệt dây 11 TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG - MÁY BIẾN ÁP * Truyền tải điện + Công suất hao phí đường dây tải: + Hiệu suất tải điện: H = P − Php P Php = rI2 = r( r P ) = P2 U U + Độ giảm điện đường dây tải điện: ∆U = Ir + Biện pháp giảm hao phí đường dây tải: giảm r, tăng U Vì r = ρ l nên để giảm ta phải dùng loại dây có điện trở suất nhỏ bạc, dây siêu dẫn, với giá S thành cao, tăng tiết diện S Việc tăng tiết diện S tốn kim loại phải xây cột điện lớn nên biện pháp không kinh tế Trong thực tế để giảm hao phí đường truyền tải người ta dùng biện pháp chủ yếu tăng điện áp U: dùng máy biến áp để đưa điện áp nhà máy lên cao tải đường dây cao áp Gần đến nơi tiêu thụ lại dùng máy biến áp hạ áp để giảm điện áp bước đến giá trị thích hợp Tăng điện áp đường dây tải lên n lần công suất hao phí giảm n2 lần * Máy biến áp:Máy biến áp thiết bị có khả biến đổi điện áp (xoay chiều) Cấu tạo + Một lỏi biến áp hình khung sắt non có pha silic + Hai cuộn dây có số vòng dây N1, N2 khác có điện trở nhỏ độ tự cảm lớn quấn lỏi biến áp Cuộn nối vào nguồn phát điện gọi cuộn sơ cấp, cuộn nối sở tiêu thụ điện gọi cuộn thứ cấp Nguyên tắc hoạt động :Dựa vào tượng cảm ứng điện từ Nối hai đầu cuộn sơ cấp vào nguồn phát điện xoay chiều, dòng điện xoay chiều chạy cuộn sơ cấp tạo từ trường biến thiên lỏi biến áp Từ thông biến thiên từ trường qua cuộn thứ cấp gây suất điện động cảm ứng cuộn thứ cấpï Sự biến đổi điện áp cường độ dòng điện máy biến áp U2 I1 N Với máy biến áp làm việc điều kiện lí tưởng (hiệu suất gần 100%) : = = U1 I N1 * Công dụng máy biến áp + Thay đổi điện áp dòng điện xoay chiều đến giá trị thích hợp + Sử dụng việc truyền tải điện để giảm hao phí đường dây truyền tải 10 Trường THPT CheGueVaRa Tổ vật lý + Sử dụng máy hàn điện, nấu chảy kim loại 12 MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU * Máy phát điện xoay chiều pha + Các phận chính: Phần cảm nam châm vónh cữu hay nam châm điện Đó phần tạo từ trường Phần ứng cuộn dây, xuất suất điện động cảm ứng máy hoạt động Một hai phần đặt cố định, phần lại quay quanh trục Phần cố định gọi stato, phần quay gọi rôto + Hoạt động: Khi rôto quay, từ thông qua cuộn dây biến thiên, cuộn dây xuất suất điện động cảm ứng, suất điện động đưa để sử dụng + Tần số dòng điện xoay chiều: Nếu máy phát có cuộn dây nam châm (gọi cặp cực), rôto quay n vòng giây tần số dòng điện f = n Máy có p cặp cực rô to quay n vòng giây f = np Nếu máy có p cặp cực rô to quay n vòng phút f = n p 60 * Dòng điện xoay chiều ba pha Dòng điện xoay chiều ba pha hệ thống ba dòng điện xoay chiều, gây ba suất điện động xoay 2π chiều có tần số, biên độ lệch pha đôi * Cấu tạo hoạt động máy phát điện xoay chiều pha Dòng điện xoay chiều ba pha tạo máy phát điện xoay chiều ba pha Máy phát điện xoay chiều ba pha cấu tạo gồm stato có ba cuộn dây riêng rẽ, hoàn toàn giống quấn ba lỏi sắt đặt lệch 1200 vòng tròn, rôto nam châm điện Khi rôto quay đều, suất điện động cảm ứng xuất ba cuộn dây có biên độ, tần số 2π lệch pha Nếu nối đầu dây ba cuộn với ba mạch (ba tải tiêu thụ) giống ta có hệ ba dòng điện 2π biên độ, tần số lệch pha * Các cách mắc mạch pha + Mắc hình Ba điểm đầu ba cuộn dây nối với mạch dây dẫn, gọi dây pha Ba điểm cuối nối chung với trước nối với mạch dây dẫn gọi dây trung hòa Nếu tải tiêu thụ nối hình tải đối xứng (3 tải giống nhau) cường độ dòng điện dây trung hòa Nếu tải không đối xứng (3 tải không giống nhau) cường độ dòng điện dây trung hoà khác nhỏ nhiều so với cường độ dòng điện dây pha Khi mắc hình ta có: Ud = Up (Ud điện áp hai dây pha, Up điện áp dây pha dây trung hoà) Mạng điện gia đình sử dụng pha mạng điện pha: có dây nóng dây nguội + Mắc hình tam giác Điểm cuối cuộn nối với điểm đầu cuộn theo thành ba điểm nối chung Ba điểm nối nối với mạch dây pha Cách mắc đòi hỏi tải tiêu thụ phải giống * Ưu điểm dòng điện xoay chiều pha + Tiết kiệm dây nối từ máy phát đến tải tiêu thu.ï 11 Trường THPT CheGueVaRa Tổ vật lý + Giảm hao phí đường dây + Trong cách mắc hình sao, ta sử dụng hai điện áp khác nhau: Ud = Up + Cung cấp điện cho động ba pha, dùng phổ biến nhà máy, xí nghiệp 13 ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA * Sự quay không đồng Quay nam châm hình chử U với tốc độ góc ω từ trường hai nhánh nam châm quay với tốc độ góc ω Đặt từ trường quay khung dây dẫn kín quay quanh trục trùng với trục quay từ trường khung dây quay với tốc độ góc ω’ < ω Ta nói khung dây quay không đồng với từ trường * Nguyên tắc hoạt động động không đồng pha + Tạo từ trường quay cách cho dòng điện xoay chiều pha vào cuộn dây giống nhau, đặt lệch 120o giá tròn không gian cuộn dây có từ trường quay với tần số tần số dòng điện xoay chiều + Đặt từ trường quay rôto lòng sóc quay xung quanh trục trùng với trục quay từ trường + Rôto lòng sóc quay tác dụng từ trường quay với tốc độ nhỏ tốc độ từ trường Chuyển động quay rôto sử dụng để làm quay máy khác B CÁC CÔNG THỨC Cảm kháng cuộn dây: ZL = ωL Dung kháng tụ điện: ZC = ω C Tổng trở đoạn mạch RLC: Z = U U Định luật Ôm: I = ; Io = O Z Z Các giá trị hiệu dụng: I = Io ;U = R + (Z L - Z C ) Uo ; UR = IR; UL = IZL; UC = IZC Z L − ZC ωL − Độ lệch pha u vaø i: tanϕ = = ωC R R Công suất: P = UIcosϕ = I2R Hệ số công suất: cosϕ = R Z Điện tiêu thụ mạch điện: W = A = P.t Nếu i = Iocos(ωt + ϕi) u = Uocos(ωt + ϕi + ϕ) Nếu u = Uocos(ωt + ϕu) i = Iocos(ωt + ϕu - ϕ) ZL > ZC u nhanh pha i ; ZL < ZC u chậm pha i U U2 ZL = ZC hay ω = u pha với i (ϕ = 0), có cộng hưởng điện Khi Imax = ; Pmax = LC R R U Cực đại P theo R: R = |ZL – ZC| Khi Pmax = 2R Cực đại UL theo ZL: ZL = R + ZC ZC R2 + Z L Cực đại UC theo ZC: ZC = ZL U2 I1 N Maùy biến áp: = = U1 I N1 12 Trường THPT CheGueVaRa Tổ vật lý r P Công suất hao phí đường dây tải: Php = rI2 = r( ) = P2 U U Khi taêng U lên n lần công suất hao phí Php giảm n2 lần + Hiệu suất tải điện: H = P − Php P + Độ giảm đường dây tải điện: ∆U = Ir IV DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ A LÝ THUYẾT 14 DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ * Sự biến thiên điện tích dòng điện mạch dao động: + Mạch dao động mạch điện khép 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 = qo cos(ωt + ϕ) + Cường độ dòng điện cuộn dây: π i = q' = - ωq0sin(ωt + ϕ) = Iocos(ωt + ϕ + ) Trong đó: ω = I0 = q0ω LC + Chu kì tần số riêng mạch dao động: T = 2π LC ;f= 2π LC * Năng lượng điện từ mạch dao động + Năng lượng điện trường tập trung tụ điện WC = q2 qo = cos2(ωt + ϕ) C C + Năng lượng từ trường tập trung cuộn cảm WL = 1 qo Li = Lω2 qo2 sin2(ωt + ϕ) = sin2(ωt + ϕ) 2 C Năng lượng điện trường lượng từ trường biến thiên điều hoà với tần số góc ω’ = 2ω chu kì T’ = T + Năng lượng điện từ mạch 2 qo qo W = WC + WL = cos (ωt + ϕ) + sin2(ωt + ϕ) C C qo 1 = = LIo2 = CUo2 = haèng số C 2 15 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 13 Trường THPT CheGueVaRa Tổ vật lý 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 16 SÓNG ĐIỆN TỪ THÔNG TIN LIÊN LẠC BẰNG SÓNG VÔ TUYẾN Sóng điện từ điện từ trường lan truyền không gian * Đặc điểm sóng điện từ + Sóng điện từ lan truyền chân không Vận tốc lan truyền sóng điện từ chân không 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 E B luôn vuông góc với vuông góc với phương truyền sóng Tại điểm dao động điện trường từ trường sóng điện từ luôn pha với + Khi sóng điện từ gặp mặt phân cách hai môi trường bị phản xạ khúc xạ ánh sáng + Sóng điện từ mang lượng Nhờ có lượng mà sóng điện từ truyền đến anten, làm cho electron tự anten dao động * Thông tin liên lạc sóng vô tuyến + Sóng vô tuyến sóng điện từ dùng vô tuyến Chúng có bước sóng từ vài m đến vài km Người ta chia sóng vô tuyến thành : sóng cực ngắn, sóng ngắn, sóng trung sóng dài + 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 + Trong thông tin liên lạc sóng vô tuyến, phải dùng sóng điện từ cao tần để mang sóng điện từ âm tần xa Muốn phải trộn sóng điện từ âm tần với sóng điện từ cao tần (biến điệu chúng) + Sơ đồ khối mạch phát vô tuyến đơn giãn gồm: micrô, phát sóng cao tần, mạch biến điệu, mạch khuếch đại anten + Sơ đồ khối máy thu đơn giãn gồm: anten, mạch khuếch đại dao động điện từ cao tần, mạch tách sóng, mạch khuếch đại dao động điện từ âm tần loa B CÁC CÔNG THỨC Chu kì, tần số, tần số góc mạch dao động T = 2π LC ;f= 2π LC ;ω= LC c Mạch chọn sóng máy thu vô tuyến thu sóng điện từ có bước sóng: λ = f = 2πc LC Biểu thức điện tích tuï: q = qocos(ωt + ϕ) Khi t = tụ điện tích điện: q tăng i = q’ > => ϕ < Khi t = tụ điện phóng điện : q giảm i = q’ < => ϕ > π Cường độ dòng điện mạch dao động: i = Iocos(ωt + ϕ + ) q q = cos(ωt + ϕ) = Uocos(ωt + ϕ) C C 1 q2 Năng lượng điện trường: Wđ = Cu2 = 2 C Điện áp tụ ñieän: u = 14 Trường THPT CheGueVaRa Tổ vật lý Năng lượng từ trường : Wt = Li2 Năng lượng điện từ: W = Wđ + Wt = q0 1 2 = CU = LI C 2 Năng lượng điện trường lượng từ trường biến thiên với tần số góc ω’ = 2ω = T = π LC lượng điện từ không thay đổi theo thời gian Liên hệ qo, Uo, Io: qo = CUo = 1 Io ω = Io LC Bộ tụ mắc nối tiếp : C = C + C + + C n Bộ tụ mắc song song: C = C1 + C2 + …+ Cn 15 , với chu kì T’ = LC ... số 2 Cơ lắc tỉ lệ với bình phương biên độ dao động Cơ lắc bảo toàn bỏ qua ma sát CON LẮC ĐƠN * Con lắc đơn + Con lắc đơn gồm vật nặng treo vào sợi dây không giãn, vật nặng kích thước không đáng... dụng lên vật nặng 1 Lò xo ghép nối tiếp: k = k + k + Độ cứng giảm, tần số giảm Lò xo ghép song song : k = k + k2 + Độ cứng tăng, tần số tăng Phương trình dao động lắc ñôn: s = Socos(ωt +... đủ nghe, thường lấy chuẩn cường độ âm I0 = 10-12W/m2 với âm có tần số 1000Hz) gọi mức cường độ âm âm có cường độ I Đơn vị mức cường độ âm ben (B) Trong thực tế người ta thường dùng ước số ben đêxiben