Đang tải... (xem toàn văn)
Cöôøng ñoä aâm I : laø löôïng naêng löôïng ñöôïc soùng aâm truyeàn trong 1 ñôn vò thôøi gian qua 1 ñôn vò dieän tích ñaët vuoâng goùc vôùi phöông truyeàn.. 6.Ñoä to cuûa aâm :[r]
(1)Chương I : DAO ĐỘNG CƠ HỌC
DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA – CON LẮC LÒ XO
1 Dao động : chuyển động có giới hạn không gian, lặp lặp lại nhiều lần quanh vị trí cân
2 Dao động tuần hoàn : dao động mà trạng thái chuyển động vật lặp lại cũ sau
những khoảng thời gian nhau
3.Dao động điều hoà
a) Định nghĩa: Dao động điều hoà dao động li độ vật hàm côsin (hay sin) thời gian
b) Phương trình dao động điều hồ:: x = A.cos( .t + ) x li độ dao động
A biên độ dao động
( .t + ) pha dao động thời điểm t , đơn vị rad là pha ban đầu, đơn vị rad
c) Chu kỳ T : thời gian vật thực dao động toàn phần, đơn vị s
d) Tần số f : số dao động toàn phần thực s, đơn vị Hz f=1
T
tần số góc dao động điều hoà
2 f T
4 Vận tốc gia tốc dao động điều hòa :
a) Pt vận tốc: v x 'A sin( t )
Ở vị trí biên ,x = A vận tốc khơng
Ở vị trí cân x = vận tốc có độ lớn cực đại : vmax A
b) Phương trình gia tốc: a v 'A2cos( t )
Ở vị trí cân x = a = 0. Ở vị trí biên , x = A amax 2A
5 Liên hệ a, v vaø x : x2
+v
2
ω2=A
2
, a=−ω2x
6 Con lắc lò xo - dao động điều hòa :
Cấu tạo : lắc lò xo gồm hịn bi có khối lượng m gắn vào lị xo khối lượng khơng đáng kể - Lực kéo : F=−kx
- Tần số goc lắc lo xo ω=√k
m
- Phương trình dao động : x = A.cos( .t + ) Với : A > >
- Chu kỳ dao động điều hồcủa lắc lị xo : T=2π√m
(2)- Tần số dao động điều hồcủa lắc lị xo: f=
2π√ k m
a Sự bảo tồn lắc lị xo
Xét hệ lắc lò xo :
Ở vị trí biên : Et Max; Eđ = 0
Ở VTCB : Et = ; Eđ Max
* Trong q trình dao động ln xãy tượng động tăng giảm ngược lại
b. Động năng : Eđ =
2.m v2 =
2m.2.A2.sin2(t + ) c. Thế năng : Et =
1
2k.x2 =
2k.A2.cos2(t + ) d Cơ năng : E = Et + Eñ =
1
2 m.2.A2 = const
Cơ lắc tỉ lệ với bình phương biên độdao động Cơ lắc bảo toàn bỏ qua ma sát
7 Con lắc đơn :
Cấu tạo : Con lắc đơn gồm sợi dây không dãn, có khối lượng khơng đáng kể, treo vật nặng có kích thước nhỏ so với chiều dài dây treo
- Lực tác dụng vào vật : Pt=−mg sinα ≈ − mg
l s
- Tần số góc con lắc đơn
g l
- Chu kỳ dao động con lắc đơn : T=2π√l g - Tần số dao động con lắc đơn f=
2π√ g
l
Phương trình dao động : s = So cos(t + ) α=α0cos(ωt+ϕ)
0
S l
ĐK để lắc đơn dao động điều hoà < 10 Động năng : E
ñ = 2.m v2 - Thế năng : Et =
1 cos
mgl
Cô naêng:
2
1
(1 cos )
d t
W W W mv mgl
8 Dao động tắt dần
(3)Dao động trì cách giữ cho biên độ không đỗi mà không làm thay đổi chu kì dao động riêng gọi dao động trì
10 Dao động cưỡng :
- Định nghĩa : Dao động hệ tác dụng ngoại lực tuần hoàn gọi dao động cưỡng dao động cưỡng có biên độ khơng đổi tần số tần số lực cưỡng
11 Sự cộng hưởng :
Hiện tượng biên độ cuả dao động cưỡng tăng nhanh đến giá trị cực đại khi tần số f lực cưỡng tần số riêng fo hệ dao động gọi cộng hưởng
Điều kiện có cộng hưởng : f f0.(Hoặc T = To ,hoặc ω=ωo )
Baøi
SỰ TỔNG HỢP DAO ĐỘNG
1 Sự lệch pha dao động :
Xét dao động điều hịa có phương trình dao động :
x1 =A1 cos(t + 1 ) x2 =A2 cos(t + 2 ) Nhận xét :
= 1 - 2 = 2k : hai dao động pha
= 1 - 2 = (2k + 1) : hai dao động ngược pha 2 Sự tổng hợp dao động :
Tổng hợp dđđh phương, tần số dđđh phương, tần số với dđ thành phần có phương trình : x = A.cos(t + )
Tính biên độ A : A A1 A A A
2 2
1
2 cos
Tính : tan =
A A
A A
1 2
1 2
sin sin
cos cos
Nhận xét : Biên độ dđ tổng hợp phụ thuộc vào độ lệch pha dđ thành phần :
=2k A = A1 + A2 : Biên độ TH cực đại
=(2k+1) A = A1 – A2 : Biên độ TH cực tiểu
: A1 – A2 < A < A1 + A2
B CÁC CÔNG THỨC. Dao động điều hoà -Li độ: x = Acos(t + )
-Vận tốc: v = x’ = -Asin(t + ) = A cos (t + + π2 ) -Vận tốc v sớm pha li độ x góc π2
(4)-Gia tốc: a = v’ = x’’ = - 2Acos(t + ) = - 2x.
-Gia tốc a ngược pha với li độ x (a trái dấu với x)
-Gia tốc vật dao động điều hồ ln hướng vị trí cân có độ lớn tỉ lệ với li độ -Gia tốc có độ lớn đạt giá trị cực đại amax = 2A x = ± A
-Gia tốc có độ lớn có giá trị cực tiểu amin = x = -Liên hệ tần số góc, chu kì tần số: = 2Tπ = 2f -Tần số góc tính theo cơng thức: = v
√A2− x2
-Lực tổng hợp tác dụng lên vật dao động điều hoà (gọi lực hồi phục): F = - m2x ; F max = m2A.
-Dao động điều hoà đổi chiều lực hồi phục đạt giá trị cực đại -Trong chu kỳ vật dao động điều hoà quãng đường 4A, 14 chu kỳ vật quãng đường A
-Vật dao động điều hồ khoảng có chiều dài 2A Con lắc lị xo -Phương trình dao động: x = Acos(t + )
-Với: = √k
m ; A = √x
2
+( v
ω)
2
; sin = xo
A (laáy nghiệm góc nhọn vo > 0;
góc tù vo < 0) ; (với xo vo li độ vận tốc thời điểm ban đầu t = 0) -Chọn góc thời gian lúc x = A =
-Chọn gốc thời gian lúc x = - A =
-Chọn gốc thời gian lúc vật qua vị trí cân theo chiều dương = π2 , lúc vật qua vị trí cân theo chiều ngược chiều với chiều dương = - π2
-Chọn gốc thời gian lúc x = A2 : chuyển động theo chiều dương = π3 , chuyển động ngược chiều dương = 53π
-Chọn gốc thời gian lúc x = - A2 : chuyển động theo chiều dương = 23π , chuyển động ngược chiều dương = 43π
-Chọn gốc thời gian lúc x = √22A : chuyển động theo chiều dương = π4 , chuyển động ngược chiều dương = - π4
-Thế năng: Et = 12 kx2 Động năng: Eđ = 12 mv2
-Thế động lắc lị xo biến thiên điều hồ với tần số góc ’ = 2 với chu kì T’ = T2
-Thế động x = A
√2
(5)-Động đạt giá trị cực đại vật qua vị trí cân bằng,
-Cơ năng: E = Et + Eđ = 12 kx2 + 12 mv2 = 12 kA2 = 12 m2A2 -Lực đàn hồi lò xo: F = k(l – lo) = kl
-Loø xo ghép nối tiếp: 1k=1
k1+
1
k2+ Độ cứng giảm, tần số giảm
-Lò xo ghép song song : k = k1 + k2 + Độ cứng tăng, tần số tăng -Con lắc lò xo treo thẳng đứng: l = mgk ; = √ g
Δl -Chiều dài cực đại lò xo: lmax = lo + l + A
-Chiều dài cực tiểu lò xo: lmin = lo + l – A -Lực đàn hồi cực đại: Fmax = k(A + l)
-Lực đàn hồi cực tiểu:
Fmin = neáu A > lo ; Fmin = k(lo – A) neáu A < lo
-Lực đàn hồi vị trí có li độ x (gốc O vị trí cân ): F = k(lo + x) chọn chiều dương hướng xuống
F = k(lo - x) chọn chiều dương hướng lên
CHƯƠNG II SĨNG CƠ VÀ SĨNG ÂM SĨNG CƠ VÀ SỰ TRUYỀN SĨNG CƠ 1 Sóng học
Định nghĩa : Sóng dao động lan truyền môi trường
Sóng ngang : sóng phần tử môi trường dao động theo phương vng góc với phương truyền sóng
Sóng dọc : sóng phân tử mơi trường dao động theo phương trùng với phương truyền sóng
2 Bước sóng :
Khoảng cách hai điểm phương truyền sóng gần nhất dao động cùng pha với gọi bước sóng
Là quãng đường mà sóng truyền chu kì
Những điểm cách số nguyên bước sóng phương truyền dao động cùng pha với
Những điểm cách số lẻ bước sóng phương truyền dao động ngược pha với
3 Chu kì, tần số vận tốc sóng :
Chu kỳ T của sóng chu kì dao động phần tử mơi trường có sóng truyền qua Tốc độ truyền sóng v : la tốc độ lan truyền dao động môi trường
Bước sóng quãng đường mà sóng truyền chu kỳ
v T v
f
(6) Q trình truyền sóng trình truyền lượng Truyền xa lượng giảm, biên độ giảm theo
Phương trình sóng nguồn 0: uo=Acosωt
Phương trình sóng hình sin điểm M cách khoảng x
cos cos
M
x t x
u A t A
v T
GIAO THOA SĨNG : Sóng kết hợp :
Hai nguồn dao động cùng tần số , pha hay có độ lệch pha khơng đổi theo thời gian gọi
2 nguồn kết hợp
Sóng mà nguồn kết hợp phát gọi sóng kết hợp 2 Hiện tượng giao thoa :
Hiện tượng giao thoa tượng hai sóng kết hợp gặp có điểm chúng ln tăng cường lẫn : Có điểm chúng ln triệt tiêu lẫn
Phương trình sóng tổng hợp điểm M
um=2Acosπ(d2− d1)
λ cos(ωt −
π(d2+d1)
λ )
Hoặc um=2Acos π(d2− d1)
λ cos 2π( t
T −
π(d2+d1)
2λ )
* Biên độ sóng tổng hợp điểm M Am=2A|cos π(d2− d1)
λ |
Cực đại giao thoa nằm điểm có hiệu đường hai sóng tới số
nguyên lần bước sóng
d2 d1k; k 0, 1, 2,
Cực tiểu giao thoa nằm điểm có hiệu đường hai sóng tới số nửa
nguyên lần bước sóng.
2
1 ; d d k
k 0, 1, 2,
SÓNG DỪNG
Định nghĩa : Sóng dừng sóng có các nút bụng cố định không gian
Các điểm bụng điểm nút cách số nguyên lần
2
Giải thích :
- Điểm bụng : Tại sóng tới sóng phản xạ pha - Điểm nút : Tại sóng tới sóng phản xạ ngược pha
0 x
.
(7)- Khi phản xạ vật cản cố định điểm phản xạ ,sóng phản xạ ln ngược pha với sóng tới - Khi phản xạ vật cản tự điểm phản xạ ,sóng phản xạ ln pha với sóng tới
Điều kiện để có sóng dừng:
-Điều kiện để có sóng dừng sợi dây có hai đầu cố định chiều dài sợi dây phải số nguyên lần nửa bước sóng
l k
với k số bụngù sóng (k=1,2,3…), l chiều dài sợi dây
-Điều kiện để có sóng dừng sợi dây có đầu cố định, đầu tự chiều dài sợi dây phải số lẻ lần 4λ
l (2k 1)4
với k số bụng ngun (k=0,1,2,3…)
SÓNG ÂM 1 Sóng âm
Sóng âm là sóng học truyền mơi trường rắn, lỏng, khí
Nguồn âm vật dao động
Tần số âm tần số dao động nguồn âm
Aâm nghe (âm ) có tần số từ 16Hz đến 20000Hz
Sóng siêu âm sóng học có tần số lớn 20000 Hz
Sóng hạ âm sóng học có tần số nhỏ hôn 16 Hz
2 Sự truyền âm – Tốc độ âm :
- Sóng âm sóng dọc truyền mơi trường rắn, lỏng khí, khơng truyền
trong chân không
- Tốc độ âm phụ thuộc vào tính đàn hồi, nhiệt độ mật độ môi trường(bản chất môi trường)
- Tốc độ âm chất lỏng nhỏ tốc độ truyền âm chất rắn lớn tốc độ truyền âm chất khí
3 Độ cao âm :
Nhạc âm : Âm có tần số xác định, gây cảm giác êm ái, dễ chịu Tạp âm : Âm tần số định
Âm có tần số lớn gọi âm cao ( thanh), âm có tần số nhỏ gọi âm thấp ( trầm)
Độ cao âm đặc trưng sinh lí âm, dựa vào đặc tính vật lí âm tần số
Độ to âm: là đặc trưng sinh lí âm gắn liền với mức cường độ âm
5 Âm sắc : là đặc tính sinh lí âm, hình thành sở đặc tính vật lí
âm đồ thị dao động âm. 6 Năng lượng âm :
(8) Đại lượngù L=lgII
0 gọi mức cường độ âm âm I (so với âm Io) Đơn vị mức
cường độ âm Ben kí hiệu B
Thường, người ta dùng dB ( đề xi bel ) với : L(dB)=10 lgII
0
Người ta chọn I0 tần số f = 1000Hz để làm cường độ âm chuẩn (I0 =10–12 W/m2 ). 6.Độ to âm :
Ngưỡng nghe : Cường độ âm nhỏ gây cảm giác âm
Ngưỡng đau : Cường độ âm lớn gây cảm giác âm bình thường Miền nghe : Nằm ngưỡng nghe ngưỡng đau
CHƯƠNG III : DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU
DỊNG ĐIỆN XOAY CHIỀU 1 Hiệu điện dao động điều hòa :
Quay khung dây kim loại có diện tích S có N vịng dây, quanh trục đối xứng từ trường B với vận tốc góc khơng đổi
Từ thơng qua khung : =NBS cost =0 cost với : 0 = NBS Suất điện động cảm ứng :
e =‘ = .0 sint =E0.sint với E0 = .0 =.NBS
Vậy, khung dây xuất suất điện động biến thiên điều hòa.
2 Dòng điện xoay chiều :
HĐT xoay chiều :u = U0 cost
Dòng điện xoay chiều : i = I0 cos(t - )
Dòng điện mô tả định luật dạng cosin (hay sin) – Biến thiên điều hoà theo
t
3 Cường độ hiệu dụng :
Cường độ hiệu dụng dòng điện xoay chiều cường độ dòng điện không đổi chúng qua điện trở, thời gian chúng tỏa nhiệt lượng
I = I0
2 U =
U0
2 vaø E =
E0
2
Khi dùng ampe kế, vơn kế đo dịng điện xoay chiều ta đo giá trị hiệu dụng
DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU TRONG ĐOẠN MẠCH CHỈ CÓ ĐIỆN TRỞ THUẦN, CUỘN CẢM HOẶC TỤ ĐIỆN
1 Mạch có điện trở :
Dòng điện qua mạch : i = I0 cost => u = U0 cost với I0 = U
(9) Mạch có R hiệu điện đầu đoạn mạch biến thiên điều hòa pha với dòng điện
Giản đồ vectơ :
2 Đoạn mạch có tụ điện : - Dung kháng ZC :
ZC = Cω1 C : Điện dung tụ ( F ) 1F = 10-6 F + Tụ điện khơng cho dịng điện khơng đổi qua
+ Tụ điện có tác dụng cản trở dòng điện xoay chiều ( gọi dung kháng )
* Quan hệ u i :
Dòng điện qua mạch : i = I0 cost => uC = U0C cos(t -
π
2 ) với u0C = I0ZC * Kết luận :
Mạch có tụ điện với đện dung C, hiệu điện đầu đoạn mạch biến thiên điều hòa trễ pha dịng điện góc
2
Giản đồ vectơ quay :
3 Mạch có cuộn dây : * Cảm kháng ZL :
ZL = L. L : Độ tự cảm cuộn dây ( H ) : Tần số dịng điện
+ Cuộn cảm có tác dụng cản trở dòng điện xoay chiều (Gọi cảm kháng )
2 Quan hệ u i :
Dòng điện xoay chiều qua mạch i = I0 cost => uL =U0L cos(t +
2 )
với U0L = I0 ZL * Kết luận :
Mạch có cuộn dây có độ tự cảm L, hiệu điện đầu đoạn mạch biến thiên điều hòa nhanh pha dịng điện góc 2p
Giản đồ vectơ quay
DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU R_L_C NỐI TIẾP 1 Dòng điện hiệu điện :
0
i I cos t u U cos( t )
0
u U cos t i I cos( t ) với U
0 = I0 Z Tính tổng trở Z : Z R2 ZL ZC2
Tính góc lệch pha : tg = ZL− ZC
R
NHẬN XÉT :
o R
U
I
C U
I
I
L U
0
(10) Khi ZL > ZC : Mạch có tính cảm kháng, u nhanh pha i góc Khi ZL < ZC : Mạch có tính dung kháng, u chậm pha i góc Khi ZL = ZC : Mạch cộng hưởng, u pha với i
2 Hiện tượng cộng hưởng đoạn mạch RLC : Khi
1 L
C
< = >
2
LC
- Dịng điện qua mạch có giá trị cực đại
U I
R
- Hiệu điện pha với cường độ dòng điện - Hệ số cơng suất cực đại cos 1
CÔNG SUẤT DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU
Đặt hiệu điện xoay chiều đầu đoạn mạch Dùng ampe kế, vôn kế Oát kế để đo U,I P tiêu thụ mạch Thực nghiệm cho thấy :
P = U.I.cos với cos =
R Z
2 YÙ nghóa hệ số công suất :
cos =1 =0 : Mạch có R mạch cộng hưởng : P=U.I
cos =0 = π2 : Mạch có L C L,C nối tiếp : P = 0 0< cos <1 −π2 < < 0< < π2 : Mạch gồm RLC nối tiếp
Người ta không dùng thiết bị sử dụng dòng điện xoay chiều mà cos < 0.8
Người ta mắc song song tụ điện vào mạch để tăng cos
MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU 1 Nguyên tắc hoạt động : Dựa tượng cảm ứng điện từ 2.Cấu tạo máy phát điện xoay chiều :
Máy phát điện xoay chiều gồm phần : Phần cảm : phần tạo B
- Nam châm điện, nam châm vĩnh cửu Phần ứng :Trong xuất suất điện động - cuộn dây nhiều vòng
Một hai phần quay gọi rotor Phần lại đứng yên gọi stator Để lấy dịng điện ngồi, người ta dùng hệ thống vành khuyên chổi qt tì vào Hệ
thống gọi góp
Để giảm vận tốc quay rotor phần cảm phần ứng cấu tạo nhiều cặp cực nhiều cuộn dây Số cặp cực nam châm số cuộn dây Số cặp cực tăng lên lần vận tốc quay giảm xuống nhiêu lần
Gọi n số vòng quay / phút, p số cặp cực tần số dòng điện máy phát : f = n 60p DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU BA PHA
(11)2 Nguyên tắc hoạt động máy phát điện xoay chiều ba pha :
Dựa vào tượng cảm ứng điện từ Máy gồm phận :
Phần ứng : gồm 3 cuộn dây giống hệt đặt lệch 1/3 vòng tròn stator Phần cảm : nam châm điện làm rotor
Cách mắc hình :
UP : HĐT dây pha dây trung hòa – gọi HĐT pha Ud : HĐTá dây pha với – gọi HĐT dây
Ud = Up √3
Dòng điện dây trung hòa : i = i1 + i2 + i3 =
* Trong thực tế có lệch pha tải nên dây trung hịa có dịng điện nhỏ
ĐỘNG CƠ KHƠNG ĐỒNG BỘ BA PHA 1 Nguyên tắc hoạt động động không đồng :
- Động điện xoay chiều biến điện thành năng
- Hoạt động sở hiện tượng cảm ứng điện từ cách sử dụng từ trường quay 2 Từ trường quay dòng điện ba pha:
- Từ trường quay tạo cách cho dòng điện ba pha chạy vào ba nam châm điện đặt lệch 1200 vòng tròn
- Từ trường tổng cộng ba cuộn dây quay quanh tâm O với tần số bằng tần số dòng điện
3 Cấu tạo động khơng đồng ba pha :
* Cấu tạo : Gồm phần
- Stato : 3 cuộn dây giống nhau quấn lõi sắt, bố trí vành trịn để tạo từ trường quay
- Roto : Hình trụ có tác dụng cuộn dây quấn lõi thép
MÁY BIẾN THẾ – SỰ TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG 1 Nguyên tắc hoạt động cấu tạo máy biến :
Máy biến theá : thiết bị cho phép biến đổi điện áp dòng điện xoay chiều Nguyên tắc: Dựa tượng cảm ứng điện từ.
Cấu tạo: gồm cuộn dây quấn lõi sắt hình khung Lõi sắt nhiều sắt mỏng ghép cách điện với
Cuộn nối với nguồn gọi cuộn sơ cấp; cuộn nối với tải tiêu thụ gọi cuộn thứ cấp Hoạt động: Dựa vào tượng cảm ứng điện từ
* dòng điện qua cuộn sơ cấp gây từ trường biến thiên lõi sắt
* Từ thông biến thiên qua cuộn thứ cấp gây suất điện động cảm ứng cuộn thứ cấp * Dòng điện cuộn sơ cuộn thứ tần số
* Do số vòng dây cuộn dây khác nên hiệu điện đầu cuộn khác
(12)-Chế độ không tải
2 1
U N
U N
Neáu N1 > N2 hay U1 > U2 : Máy hạ Nếu N1 < N2 hay U1 < U2 : Máy tăng theá
Tỉ số hiệu điện hai đầu cuộn thứ cấp sơ cấp tỉ số vòng dây hai cuộn dây.
-Chế độ có tải
2 1
U N I
U N I
Dùng máy biến làm hiệu điện tăng lần cường độ dòng điện giảm bấy nhiêu lần ngược lại.
3 Sự truyền tải điện :
Công suất máy phá Pp = UI
Công suất hao phí Php biến thành nhieät : Php = R.I2 = Pp2 R U2
Như vậy, tăng U lên n lần Php giảm ñi n2 laàn
Để giảm hao phí Php, người ta dùng máy biến tăng U trước truyền