Muốn cho mạch dao động hoạt động, ta tích điện cho tụ điện rồi cho nó phóng điện trong mạch, tạo nên dòng điện có cường độ biến thiên tuần hoàn trong mạch, hiệu điện thế giữa hai bản c[r]
(1)BÀI 29 30 : DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ I / MỤC TIÊU : Hiểu cấu tạo mạch dao động LC và khái niệm dao động điện từ Thiết lập công thức dao động điện từ riêng mạch LC (các biểu thức phụ thuộc thời gian điện tích, cường độ dòng điện, hiệu điện thế, lượng điện từ) Hiểu nguyên nhân làm tắt dần dao động và nguyên tắc tạo dao động trì Hiểu tương tự điện II / CHUẨN BỊ : / Giáo viên : Vẽ trên giấy khổ lớn Hình 29.1b và hình minh họa dao động điện từ tắt dần (hình 29.5 SGK) / Học sinh : Ôn lại dao động học ( Dao động học, dao động tắt dần, dao động trì ) Ôn lại định luật Ôm cho các loại mạch điện, lượng tụ điện tích điện ( lượng điện trường) và lượng ống dây có dòng điện (năng lượng từ trường ) III / NỘI DUNG : Dao động điện mạch LC Mạch LC gồm tụ điện có điện dung C mắc nối tiếp với cuộn dây cảm có độ tự cảm L thành mạch điện kín Mạch LC còn gọi là mạch dao động Muốn cho mạch dao động hoạt động, ta tích điện cho tụ điện cho nó phóng điện mạch, tạo nên dòng điện có cường độ biến thiên tuần hoàn mạch, hiệu điện hai tụ điện và đầu cuộn cảm biến đổi tuần hoàn Quá trình này gọi là dao động điện Khảo sát định lượng dao động điện mạch dao động C Chọn chiều dương mạch là chiều qua cuộn cảm từ B đến A hình vẽ Nếu dòng điện chạy theo chiều đó thì cường độ i > , theo chiều ngược lại thì i < Ta có : i = q’ Dòng điện i chạy cuộn cảm sinh suất điện động tự cảm : e = -L di (1) dt Theo định luật Ôm : uAB = e – r.i => uAB = e = -L {r = vì cuộn dây cảm di (2) dt Mặt khác, uAB là hiệu điện hai tụ điện, nên ta có : uAB = q c (3) Từ (1), (2) và (3), suy : q di = -L = -Lq” c dt => q” + q = (4) LC Pt (4) có nghiệm : q = qocos(t + ) Lop12.net (2) Vậy điện tích A biến đổi điều hòa theo thời gian với tần số góc = LC Cường độ dòng điện chạy cuộn cảm và hiệu điện uAB hai tụ điện biến đổi điều hòa theo thời gian với cùng tần số góc : i = q’ = -qosin(t + ) uAB = q qo cos(t + ) C C Nếu quá trình xảy dao động không có tác dụng điện từ bên ngoài lên mạch LC thì dao động đó là dao động điện tự (dao động riêng) mạch dao động LC Sự biến thiên tuần hoàn điện trường hai tụ và từ trường cuộn cảm mạch dao động gọi là dao động điện từ Chu kỳ và tần số dao động riêng dao động điện từ tự mạch dao động LC là : 1 2 2 LC và f = T= T 2 LC Năng lượng điện từ mạch dao động LC Trong quá trình dao động điện từ, lượng điện từ (năng lượng toàn phần) mạch dao động là tổng lượng điện trường tích lũy tụ điện (WC) và lượng từ trường tích lũy cuộn cảm (WL) q qo2 cos (t + ) C 2C q2 WL = Li o sin2(t + ) 2C WC = Năng lượng điện từ : W = WC + WL = qo2 =const 2C Vậy : quá trình dao động điện từ, có chuyển đổi từ lượng điện trường thành lượng từ trường và ngược lại, tổng chúng thì không đổi Dao động điện từ tắt dần : Dao động điện từ tắt dần mạch dao động LC là : dao động điện từ có các biên độ dao động điện tích, cường độ dòng điện và hiệu điện giảm dần theo thời gian Nguyên nhân là thực tế, các mạch dao động LC có điện trở R nên mạch luôn có nhiệt lượng tỏa làm lượng toàn phần bị giảm liên tục Dao động điện từ trì : Dao động điện từ trì là dao động điện từ mạch dao động đã bù đắp lượng để nó không bị tắt dần Cách phổ biến để tạo dao động điện từ trì là dùng mạch tranzito Máy tạo dao động trì còn gọi là máy phát dao động dùng tranzito IV / GỢI Ý VỀ TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC : Hoạt động học sinh Hoạt động : Hoạt động giáo viên Lop12.net (3) HS : Điện trường GV : Khi tụ điện tích điện thì nó lượng gì ? HS : Từ trường GV : Khi cuộn cảm mang dòng điện thì nó tích lũy lượng gì ? HS : Là mạch điện khép kín gồm tụ GV : Quan sát hình 29.1a và nêu định điện có điện dung C và cuộn dây nghĩa mạch dao động ? cảm có độ tự cảm L GV : Nếu ban đầu ta tích điện cho tụ điện C thì mạch hai tụ HS : Hiệu điện điện xuất cái gì ? HS : Tụ điện phóng điện và tạo nên GV : Khi nối tụ điện với cuộn dây L dòng điện thì xuất tượng gì ? HS : Biến thiên tuần hoàn GV : Dòng điện này có đặc điểm gì ? HS : Biến thiên tuần hoàn GV : Hiệu điện hai đầu cuộn dây và giữ hai tụ điện có đặc điểm Hoạt động : gì ? HS : i = dq =q’ dt HS : e = L GV : Em hãy cho biết biểu thức cường độ dòng điện qua mạch ? di dt GV : Em hãy cho biết biểu thức suất điện động tự cảm ? HS : uAB = e – r.i = e GV : Em hãy cho biết biểu thức hiệu điện hai đầu đoạn mạch ? q HS : uAB = GV : Em hãy cho biết biểu thức hiệu c điện hai đầu tụ điện ? HS : q” + q = GV : Hướng dẫn học sinh biến đổi để LC dẫn tới phương trình vi phân bậc ? GV : Giới thiệu nghiệm phương HS : q = qocos(t + ) trình vi phân bậc ? HS : Nêu định nghia dao động diện từ ? GV : Dao động diện từ là gì ? GV : Viết công thức chu kỳ và tần số 2 2 LC và f = dao động riêng dao động điện từ tự HS : T = mạch dao động LC ? 1 GV : Em hãy cho biết biểu thức T 2 LC lượng điện trường ( WC ) tích lũy Hoạt động : tụ điện xác định nào ? q qo2 GV : Em hãy cho biết biểu thức cos (t + ) HS : WC = C 2C lượng từ trường ( WL ) tích lũy qo2 cuộn cảm xác định nào ? HS : WL = Li sin2(t + ) GV : Em hãy cho biết biểu thức 2C lượng điện từ mạch dao động ? q HS : W = WC + WL = o =const 2C HS : Trong quá trình dao động điện từ, có chuyển đổi từ lượng điện trường thành lượng từ trường và ngược lại, tổng chúng thì không đổi Hoạt động : GV : Nêu nhận xét ? GV : Dao động điện từ tắt dần là gì ? GV : Dao động điện từ trì là gì ? GV : GV hướng dẫn cho HS thấy Lop12.net (4) HS : Nêu kết luận HS : Nêu kết luận Hoạt động : HS : Phương trình vi phân HS : Tần số góc HS : Phương trình dao động điều hòa HS : Phương trình vận tốc HS : Năng lượng đặc điểm giống dao động điện từ và dao động học (GV hướng dẫn HS lập bảng so sánh SGK) V / CỦNG CỐ VÀ DẶN DÒ : Trả lời câu hỏi 1, 2, và làm bài tập 1, Xem bài 32 Lop12.net (5)