Cường độ hiệu dụng của dòng điện xoay chiều bằng cường độ dòng điện không đổi khi chúng lần lượt đi qua 1 điện trở, trong cùng 1 thời gian thì chúng tỏa ra những nhiệt lượng bằng nhau.. [r]
(1)Phaïm Ngoïc Tuaán Lyù thuyeát vaät lyù 12 Chương I : DAO ĐỘNG CƠ HỌC Bài DAO ĐỘNG TUẦN HOAØN - DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA – CON LẮC LÒ XO Dao động : là chuyển động có giới hạn không gian, lặp lặp lại nhiều lần quanh vị trí caân baèng Dao động tuần hoàn : là dao động mà trạng thái chuyển động vật lặp lại cũ sau khoảng thời gian Dao động điều hoà Định nghĩa: Dao động điều hoà là dao động đó li độ vật là hàm côsin (hay sin) thời gian Phương trình dao động điều hoà: : x = A.cos( .t + ) x là li độ dao động A là biên độ dao động ( .t + ) là pha dao động thời điểm t , đơn vị rad là pha ban đầu, đơn vị rad Chu kỳ T : là thời gian vật thực dao động toàn phần, đơn vị là s Tần số f : là số dao động toàn phần thực s, đơn vị Hz f T tần số góc dao động điều hoà 2 2 f T Vận tốc và gia tốc dao động điều hòa : Pt vaän toác: v x ' A sin(t ) Ở vị trí biên ,x = A thì vận tốc không Ở vị trí cân x = thì vận tốc có độ lớn cực đại : vmax A Phöông trình gia toác: a v ' A2 cos(t ) Ở vị trí cân x = thì a = Ở vị trí biên ,x = A thì thì Lieân heä a, v vaø x : x2 v2 amax A A , a x Chó ý : Một điểm dao động điều hòa trên đoạn thẳng luôn luôn có thể coi là hình chiếu điểm tương ứng chuyển động tròn lên đường kính là đoạn thẳng đó Con lắc lò xo - dao động điều hòa : Cấu tạo : lắc lò xo gồm hòn bi có khối lượng m gắn vào lò xo khối lượng không N đáng kể Trang Lop11.com x/ O F N F N x P (2) Phaïm Ngoïc Tuaán Lyù thuyeát vaät lyù 12 Phương trình dao động : - Lực kéo : F kx - Phương trình dao động : : x’’ = – 2 x Với : 2 = k m - Nghiệm PT : x = A.cos( .t + ) Với : A > và > Chu kỳ dao động điều hoàcủa lắc lò xo : T 2 m k a Sự chuyển hoá lượng DĐĐH Xeùt heä laéc loø xo : Ở vị trí biên : Et Max; Eđ = Ở VTCB : Et = ; Eđ Max * Trong quá trình dao động luôn xãy tượng động tăng thì giãm và ngược laïi b Động : Eđ = 1 m v2 = m.2.A2.sin2(t 2 k.x2 = k.A2.cos2(t d Cô naêng : E = Et + Eñ = m.2.A2 = const c Theá naêng : Et = +) +) Cơ lắc tỉ lệ với bình phương biên độ dao động Cơ lắc bảo toàn bỏ qua ma sát Con laéc ñôn : Cấu tạo : Con lắc đơn gồm sợi dây không dãn, có khối lượng không đáng kể, treo vật nặng có kích thước nhỏ so với chiều dài dây treo Q M O Phương trình dao động : - Lực tác dụng vào vật : s’’ = –2.s Với : Pt mg sin m g s l g l Phương trình dao động : s = So cos(t + ) Trang Lop11.com cos(t ) s s0 (3) Phaïm Ngoïc Tuaán Lyù thuyeát vaät lyù 12 - S0 l. ĐK để lắc lò xo dao động điều hoà là < 100 Chu kỳ dao động : T 2 Động : Eđ = l g m v2 Theá naêng : Et = mgl 1 cos Cô naêng: W Wd Wt mv mgl (1 cos ) Dao động tắt dần Dao động tắt dần là dao động có biên độ giảm dần theo thời gian Nguyên nhân làm dao động tắt dần là lực cản môi trường Dao động trì: Dao động trì cách cho biên độ không đỗi mà không làm thay đổi chu kì dao động riêng gọi là dao động trì 10 Dao động cưỡng : - Định nghĩa : Dao động hệ tác dụng ngoại lực tuần hoàn gọi là dao động cưỡng dao động cưỡng có biên độ không đổi và tần số tần số lực cưỡng bứưc1 11 Sự cộng hưởng : Hiện tượng biên độ cuả dao động cưỡng tăng nhanh đến giá trị cực đại tần số lực cưỡng tần số riêng hệ dao động gọi cộng hưởng Điều kiện có cộng hưởng : f f Bài & SỰ TỔNG HỢP DAO ĐỘNG Sự lệch pha các dao động : Xét dao động điều hòa có phương trình dao động là : x1 =A1 cos(t + 1 ) vaø x2 =A2 cos(t + 2 ) Nhaän xeùt : = 1 - 2 = 2k : dao động cùng pha = 1 - 2 = (2k + 1) : dao động ngược pha Sự tổng hợp dao động : Tổng hợp dđđh cùng phương, cùng tần số là dđđh cùng phương, cùng tần số với dđ thành phần và có biểu thức : x = x1 + x2 = A.cos(t + ) Tính biên độ A : A A12 A 22 2A1 A cos Trang Lop11.com (4) Lyù thuyeát vaät lyù 12 Tính : tg = Phaïm Ngoïc Tuaán A sin A sin A cos A 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 laø baát kyø : A1 – A2 < A < A1 + A2 B CÁC CÔNG THỨC Dao động điều hoà Li độ: x = Acos(t + ) Vaän toác: v = x’ = Acos(t + ) = A sin(t + + Vận tốc v sớm pha li độ x góc ) Vận tốc có độ lớn đạt giá trị cực đại vmax = A x = Vận tốc có độ lớn có giá trị cực tiểu vmin = x = ± A Gia toác: a = v’ = x’’ = - 2Asin(t + ) = - 2x Gia tốc a ngược pha với li độ x (a luôn trái dấu với x) Gia tốc vật dao động điều hoà luôn hướng vị trí cân và 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 = 2 Lieân heä taàn soá goùc, chu kì vaø taàn soá: = = 2f T v Tần số góc có thể tính theo công thức: = A x2 Lực tổng hợp tác dụng lên vật dao động điều hoà (gọi là lực hồi phục): F = - m2x ; Fmax = 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, chu kỳ vật quãng đường A Vật dao động điều hoà khoảng có chiều dài 2A Con laéc loø xo Phương trình dao động: x = Asin(t + ) x v x ; sin = o (lấy nghiệm góc nhọn vo > 0; góc tù vo < 0) ; (với A xo và vo là li độ và vận tốc thời điểm ban đầu t = 0) Với: = k ;A= m Chọn góc thời gian lúc x = A thì = Chọn gốc thời gian lúc x = - A thì = - Chọn gốc thời gian lúc vật qua vị trí cân theo chiều dương thì = 0, lúc vật qua vị trí cân theo chiều ngược chiều với chiều dương thì = Trang Lop11.com (5) Lyù thuyeát vaät lyù 12 Chọn gốc thời gian lúc x = Phaïm Ngoïc Tuaán A : chuyển động theo chiều dương thì = , chuyển động 5 A Chọn gốc thời gian lúc x = - : chuyển động theo chiều dương thì = - , chuyển động 7 ngược chiều dương thì = 2A Chọn gốc thời gian lúc x = : chuyển động theo chiều dương thì = , chuyển động 3 ngược chiều dương thì = 1 Thế năng: Et = kx2 Động năng: Eđ = mv2 2 Thế và động lắc lò xo biến thiên điều hoà với tần số góc ’ = 2 và với chu kì T’ T = A Thế động x = Thế đạt giá trị cực đại và đúng vật các vị trí biên, đó động Động đạt giá trị cực đại và đúng vật qua vị trí cân bằng, đó baèng 1 1 Cô naêng: E = Et + Eñ = kx2 + mv2 = kA2 = m2A2 2 2 Lực đàn hồi lò xo: F = k(l – lo) = kl 1 Độ cứng giảm, tần số giảm Loø xo gheùp noái tieáp: k k1 k ngược chiều dương thì = Lò xo ghép song song : k = k1 + k2 + Độ cứng tăng, tần số tăng mg g Con lắc lò xo treo thẳng đứng: lo = ;= k 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) 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 Con laéc ñôn Phương trình dao động : s = Sosin(t + ) hay = osin(t + ) Với s = .l ; So = o.l ( và o tính rad) g l Taàn soá goùc vaø chu kyø : = ; T = 2 l g Trang Lop11.com (6) Phaïm Ngoïc Tuaán Lyù thuyeát vaät lyù 12 Động : Eđ = mv2 mgl2 Thế và động lắc đơn biến thiên điều hoà với tần số góc ’ = 2 và với chu kì T’ = T 2 Cô naêng : E = Eñ + Et = mgl(1 - coso) = mgl o Gia tốc rơi tự trên mặt đất, độ cao (h > 0), độ sâu (h < 0) GM GM g = ; gh = ( R h) R Theá naêng : Et = = mgl(1 - cos) = Chiều dài biến đổi theo nhiệt độ : l = lo(1 +t) Rh R t ' Chu kì T’ nhiệt độ t’ theo chu kì T nhiệt độ t: T’ = T t Thời gian nhanh chậm đồng hồ lắc t giây : T 'T t = t T' Nếu T’ > T : đồng hồ chạy chậm ; T’ < T : Chạy nhanh Tổng hợp dao động Tổng hợp dao động điều hoà cùng phương cùng tần số Neáu : x1 = A1sin(t + 1) vaø x2 = A2sin(t + 2) thì : x = x1 + x2 = Asin(t + ) với A và xác định A2 = A12 + A22 + A1A2 cos (2 - 1) A sin A2 sin tg = A1 cos A2 cos Chu kì Th độ cao h theo chu kì T mặt đất: Th = T + Khi 2 - 1 = 2k (hai dao động thành phần cùng pha): A = A1 + A2 + Khi 2 - 1 = (2k + 1): A = |A1 - A2| + Nếu độ lệch pha thì: | A1 - A2 | A A1 + A2 Soùng cô hoïc v Liên hệ bước sóng, vận tốc, chu kỳ và tần số sóng: = vT = f Khoảng cách hai điểm gần trên phương truyền sóng dao động cùng pha là , khoảng cách hai điểm gần trên phương truyền sóng dao động ngược pha là Neáu phöông trình soùng taïi A laø uA = asin(t + ) thì phöông trình soùng taïi M treân phöông truyeàn soùng AM laø : uM = asin (t + 2 ) (Lấy dấu “+” sóng truyền từ A đến M, dấu “–“ sóng truyền từ M đến A) Dao động hai điểm A và B trên phương truyền sóng lệch pha góc = Trang Lop11.com 2f AB 2 AB = v (7) Phaïm Ngoïc Tuaán Lyù thuyeát vaät lyù 12 Nếu sóng truyền theo phương Ox với u = Asin(t + bx) thì vận tốc truyền sóng là v = b Nếu A và B có hai nguồn phát hai sóng kết hợp uA = uB = asint thì dao động tổng hợp điểm M (AM = d1 ; BM = d2) laø: d d1 d1 d uM = 2acos sin(t ) Tại M có cực đại d1 - d2 = k Tại M có cực tiểu d1 - d2 = (2k + 1) Soẫ cöïc ñái, cöïc tieơu giöõa hai nguoăn keât hôïp (caùch moôt khoạng l) giao thoa: Trường hợp hai nguồn dao động cùng pha: l l k>và k < , số cực đại là tổng số các trị k Z l l k > - - và k < - , số cực tiểu là tổng số các trị k Z Trường hợp hai nguồn dao động lệch pha : l l k>- và k < , số cực đại là tổng số các trị k Z 2 2 l l k>- - và k < - , số cực tiểu là tổng số các trị k Z 2 2 Khoảng cách nút bụng liền kề sóng dừng là Khoảng cách nút và bụng liền kề sóng dừng là Khoảng cách n nút sóng liên tiếp là (n – 1) Để có sóng dừng trên dây với đầu là nút, đầu là bụng thì chiều dài sợi dây: l = (2k + 1) Để có sóng dừng trên sợi dây với hai điểm nút hai đầu dây thì chiều dài sợi dây : l = k CHÖÔNG II SOÙNG CÔ VAØ SOÙNG AÂM Bài SÓNG CƠ VAØ SỰ TRUYỀN SÓNG CƠ Soùng cô hoïc thieân nhieân : Định nghĩa : Sóng là dao động đà lan truyền môi trường Sóng ngang : là sóng đó các phan tử môi trường dao động theo phương vuông góc với phương truyền sóng Sóng dọc : là sóng đó các phân tử môi trường dao động theo phương trùng với phương truyền sóng Bước sóng : Trang Lop11.com (8) Lyù thuyeát vaät lyù 12 Phaïm Ngoïc Tuaán Khoảng cách hai điểm trên phương truyền sóng gần và dao động cùng pha với gọi là bước sóng Là quãng đường mà sóng truyền chu kì Những điểm cách số nguyên bước sóng trên phương truyền thì dao động cùng pha với Những điểm cách số lẻ bước sóng trên phương truyền thì dao động ngược pha với Chu kì, taàn soá vaø vaän toác cuûa soùng : Chu kỳ : Chu kỳ dao động các phần tử vật chất mà sóng học truyền qua và với chu kỳ dao động nguồn Đó là chu kỳ sóng Vận tốc truyền sóng : Vận tốc truyền pha dao động gọi là vận tốc sóng Bước sóng : Quãng đường mà sóng truyền chu kỳ sóng gọi là bước sóng v T v f Biên độ và lượng sóng : Quá trình truyền sóng là quá trình truyền lượng Truyền cáng xa thì lượng càng giảm, biên độ giảm theo Phöông trình cuûa moät soùng hình sin truyeàn treân truïc 0x: x t x uM A cos t a cos 2 v T Baøi GIAO THOA SOÙNG : Sóng kết hợp : Hai nguồn dao động cùng tần số , có độ lệch pha không đổi theo thời gian gọi là nguồn kết hợp Sóng mà nguồn kết hợp phát gọi là sóng kết hợp Hiện tượng giao thoa : Hiện tượng giao thoa là tượng hai sóng kết hợp gặp thì có điểm đó chúng luôn tăng cường lẫn : Có điểm đó chúng luôn triệt tiêu lẫn Cực đại giao thoa nằm các điểm có hiệu đường hai sóng tới đó số nguyên lần bước sóng d d1 k ; k 0, 1, 2, Cực tiểu giao thoa nằm các điểm có hiệu đường hai sóng tới đó số nửa nguyên lần bước sóng 1 d d1 k ; k 0, 1, 2, 2 Trang Lop11.com (9) Phaïm Ngoïc Tuaán Lyù thuyeát vaät lyù 12 Sóng dừng : Ñònh nghóa : Soùng coù caùc nuùt vaø caùc buïng coá ñònh khoâng gian Các điểm bụng các điểm nút cách số nguyên lần Giaûi thích : - Điểm bụng : Tại đó sóng tới và sóng phản xạ cùng pha - Điểm nút : Tại đó sóng tới và sóng phản xạ ngược pha - Nếu các vật cản cố định: thì điểm phản xạ ,sóng phản xạ luôn ngược pha với sóng tới và trieät tieâu laãn - Nếu vật cản tự thì điểm phản xạ ,sóng phản xạ luôn cùng pha với sóng tới và tăng cường lẫn Xaùc ñònh vaän toác truyeàn soùng : V f Baøi & 10 SOÙNG AÂM Soùng aâm vaø caûm giaùc aâm : Định nghĩa : Sóng học có tần số từ 16 Hz đến 20.000 Hz Gây cảm giác âm Soùng sieâu aâm : Soùng cô hoïc coù taàn soá > 20.000 Hz Soùng haï aâm : Soùng cô hoïc coù taàn soá < 16 Hz Sự truyền âm – Vận tốc âm : - Sóng âm là sóng dọc nên truyền môi trường rắn, lỏng và khí - Vận tốc âm phụ thuộc vào tính đàn hồi, nhiệt độ và mật độ môi trường - Vận tốc âm chất lỏng nhỏ vận tốc truyền âm chất rắn và lớn vận tốc truyeàn aâm chaát khí Độ cao âm : Nhaïc aâm : AÂm coù taàn soá xaùc ñònh, gaây caûm giaùc eâm aùi, deã chòu Taïp aâm : AÂm khoâng coù taàn soá nhaát ñònh Âm có tần số lớn gọi là âm cao ( thanh), âm có tần số nhỏ gọi là âm thấp ( traàm) Độ cao âm là đặc tính sinh lí âm, nó dựa vào đặc tính vật lí âm laø taàn soá Âm sắc : là đặc tính sinh lí âm, hình thành trên sở các đặc tính vật lí âm tần số và biên độ Năng lượng âm : Cường độ âm I : là lượng lượng sóng âm truyền đơn vị thời gian qua đơn vị diện tích đặt vuông góc với phương truyền Đơn vị W/m2 Trong thực tế, người ta dùng mức cường độ âm L để đo cảm giác sinh lý tai người Ta coù L lg I I0 ( Bell ) Trang Lop11.com (10) Phaïm Ngoïc Tuaán Lyù thuyeát vaät lyù 12 Thường, người ta dùng dB ( đề xi bel ) với : I L 10.lg I0 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 còn gây cảm giác âm Ngưỡng đau : Cường độ âm lớn còn gây cảm giác âm bình thường Miền nghe : Nằm ngưỡng nghe và ngưỡng đau Nguồn âm – Hộp cộng hưởng : Mỗi loại đàn có bầu đàn có hình dạng định, đóng vai trò hộp cộng hưởng, tức là vật rỗng có khả cộng hưởng nhiều tần số khác và tăng cường âm có các tần số đó Tùy theo hình dạng và chất liệu bầu đàn, loại đàn có khả tăng cường số họa âm nào đó và tạo âm sắc đặc trưng cho loại đàn đó CHÖÔNG III : DOØNG ÑIEÄN XOAY CHIEÀU Bài 12 HIỆU ĐIỆN THẾ DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA - DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU Hiệu điện dao động điều hòa : Quay khung dây kim loại có diện tích S và có N vòng dây, quanh trục đối xứng từ trường B với vận tốc góc không đổi Từ thông qua khung là : =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 Doøng ñieän xoay chieàu : HÑT xoay chieàu : u = U0 sint Doøng ñieän xoay chieàu : i = I0sin(t + ) Dòng điện mô tả định luật dạng sin – Biến thiên điều hoà theo t Cường độ hiệu dụng : Cường độ hiệu dụng dòng điện xoay chiều cường độ dòng điện không đổi chúng qua điện trở, cùng thời gian thì chúng tỏa nhiệt lượng I= I0 U= U0 vaø E= E0 Khi dùng ampe kế, vôn kế đo dòng điện xoay chiều ta đo giá trị hiệu dụng Trang 10 Lop11.com (11) Lyù thuyeát vaät lyù 12 Phaïm Ngoïc Tuaán Bài 13 & 14 DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU TRO ĐOẠN MẠCH CHỈ CÓ ĐIỆN TRỞ THUẦN, CUỘN CẢM HOẶC TỤ ĐIỆN Mạch có điện trở : Doøng ñieän qua maïch : i = I0 sint => u = U0 sint với I0 = U0 R Mạch có R thì hiệu điện đầu đoạn mạch biến thiên điều hòa cùng pha với dòng điện UR Giản đồ vectơ : o Đoạn mạch có tụ điện : * Dung khaùng ZC : ZC = C : Ñieän dung cuûa tuï ( F ) C I 1F = 10-6 F + Tụ điện không cho dòng điện không đổi qua + Tụ điện có tác dụng cản trở dòng điện xoay chiều ( gọi là dung kháng ) * Quan heä u vaø i : Doøng ñieän qua maïch : i = I0 sint => uC = U0C sin(t - ) với u0C = I0ZC * Keát luaän : Mạch có tụ điện với đện dung C, hiệu điện đầu đoạn mạch biến thiên ñieàu hoøa treã pha hôn doøng ñieän goùc O Giản đồ vectơ quay : Maïch chæ coù cuoän daây : I UC * Caûm khaùng ZL : ZL = L. L : Độ tự cảm cuộn dây ( H ) : Taàn soá doøng ñieän + Cuộn cảm có tác dụng cản trở dòng điện xoay chiều (Gọi là cảm kháng ) Quan heä u vaø i : Doøng ñieän xoay chieàu qua maïch i = I0 sint => uL =U0L sin(t + ) với U0L = I0 ZL * Keát luaän : Mạch có cuộn dây có độ tự cảm L, hiệu điện đầu đoạn mạch biến thiên điều hòa nhanh pha dòng điện góc 2L U Giản đồ vectơ quay Bài 15 DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU TRONG ĐOẠN MẠCH KHÔNG PHÂN NHÁNH Doøng ñieän vaø hieäu ñieän theá : Trang 11 Lop11.com I (12) Phaïm Ngoïc Tuaán Lyù thuyeát vaät lyù 12 i I0 sin t u U sin(t ) u U sin t i I0 sin(t ) với U0 = I0 Z Z R Z L Z C Tính tổng trở Z : Tính goùc leäch pha : tg = ZL Z C R NHAÄN XEÙT : Khi ZL > ZC : Maïch coù tính caûm khaùng, u nhanh pha hôn i goùc Khi ZL < ZC : Maïch coù tính dung khaùng, u chaäm pha hôn i goùc Khi ZL = ZC : Mạch cộng hưởng, u cùng pha với i Hiện tượng cộng hưởng đoạn mạch RLC : 1 Khi L < = > 2 thì C LC U - Dòng điện qua mạch có giá trị cực đại I R - Hiệu điện cùng pha với cường độ dòng điện Baøi 16 COÂNG SUAÁT DOØNG ÑIEÄN XOAY CHIEÀU Đặt hiệu điện xoay chiều đầu đoạn mạch Dùng ampe kế, vôn kế và Oát kế để đo U,I và P tiêu thụ trên mạch Thực nghiệm cho thấy : P = U.I.cos với cos = R Z YÙ nghóa cuûa heä soá coâng suaát : cos =1 =0 : Mạch có R mạch cộng hưởng : P=U.I cos =0 = 0< cos <1 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 : Mạch có L C L,C nối tiếp : P = < < 0< < : Maïch goàm RLC noái tieáp Baøi 18 MAÙY PHAÙT ÑIEÄN XOAY CHIEÀU MOÄT PHA Nguyên tắc hoạt động : Dựa trên tượng cảm ứng điện từ Caáu taïo cuûa maùy phaùt ñieän xoay chieàu : Maùy phaùt ñieän xoay chieàu goàm phaàn cô baûn : Phần cảm : phần tạo B - Nam châm điện, nam châm vĩnh cửu Phần ứng :Trong đó xuất suất điện động - cuộn dây nhiều vòng Một hai phần quay gọi là rotor Phần còn lại đứng yên gọi là stator Để lấy dòng điện ngoài, người ta dùng hệ thống vành khuyên và chổi quét tì vaøo Heä thoáng naøy goïi laø boä goùp Trang 12 Lop11.com (13) Lyù thuyeát vaät lyù 12 Phaïm Ngoïc Tuaán Để giảm vận tốc quay rotor thì phần cảm và phần ứng cấu tạo nhiều cặp cực và nhiều cuộn dây Số cặp cực nam châm số cuộn dây Số cặp cực tăng lên bao nhieâu laàn thì vaän toác quay giaûm xuoáng baáy nhieâu laàn Gọi n là số vòng quay / phút, p là số cặp cực thì tần số dòng điện máy phát là : f = n p 60 Baøi 19 DOØNG ÑIEÄN XOAY CHIEÀU BA PHA Ñònh nghóa : Doøng ñieän xoay chieàu pha laø heä thoáng goàm doøng ñieän xoay chieàu coù cùng biên độ, cùng tần số lệch pha pha góc 2/3 , hay thời gian là 1/3 chu kỳ Nguyên tắc hoạt động máy phát điện xoay chiều ba pha : Dựa vào tượng cảm ứng điện từ Maùy goàm boä phaän : Phần ứng : gồm cuộn dây giống hệt đặt lệch 1/3 vòng tròn trên stator Phaàn caûm : laø nam chaâm ñieän laøm rotor Caùch maéc hình : UP : HĐT dây pha và dây trung hòa – gọi là HĐT pha Ud : HĐTá dây pha với – gọi là HĐT dây Ud = Up Doøng ñieän treân daây trung hoøa : i = i1 + i2 + i3 = * Trong thực tế có lệch pha các tải nên dây trung hòa có dòng điện nhoû Bài 20 ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA Nguyên tắc hoạt động động không đồng : - Động điện xoay chiều biến điện thành - Hoạt động trên sở tượng cảm ứng điện từ và cách sử dụng từ trường quay Từ trường quay dòng điện ba pha: - Từ trường quay tạo cách cho dòng điện ba pha chạy vào ba nam châm ñieän ñaët leäch 1200 treân moät voøng troøn - Từ trường tổng cộng ba cuộn dây quay quanh tâm O với tần số tần số doøng ñieän Cấu tạo động không đồng ba pha : * Caáu taïo : Goàm phaàn chính - Stato : cuộn dây giống quấn trên các lõi sắt, bố trí trên vành tròn để tạo từ trường quay - Roto : Hình truï coù taùc duïng nhö cuoän daây quaán treân loõi theùp Động không đồng pha : - Stato : cuoän daây ñaët leäch 900 , moät cuoän noái thaúng vaøo ñieän, cuoän coøn laïi noái vaøo Trang 13 Lop11.com (14) Phaïm Ngoïc Tuaán Lyù thuyeát vaät lyù 12 maïng ñieän thoâng qua moät tuï ñieän - Roto : Giống động không đồng pha BAØI 21 MÁY BIẾN THẾ – SỰ TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG Nguyên tắc hoạt động và cấu tạo máy biến : Máy biến : là thiết bị cho phép biến đổi hiệu điện dòng điện xoay chieàu Nguyên tắc : Dựa trên tượng cảm ứng điện từ Caáu taïo : goàm cuoän daây quaán treân cuøng loõi saét hình khung Loõi saét naøy nhieàu laù sắt mỏng ghép cách điện với Cuộn nối với nguồn gọi là cuộn sơ cấp; cuộn nối với tải tiêu thụ gọi là 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 và cuộn thứ cùng tần số * Do số vòng dây các cuộn dây là khác nên hiệu điện đầu các cuộn khác Sự quan hệ hiệu điện và cường độ dòng điện qua máy biến : U' N' U N Neáu N > N’ thì U > U’ : Maùy haï theá Neáu N < N’ thì U < U’ : Maùy taêng theá Tỉ số hiệu điện hai đầu cuộn thứ cấp và sơ cấp tỉ số vòng dây hai cuoän daây U' N' I U N I' Dùng máy biến làm hiệu điện tăng bao nhiêu lần thì cường độ dòng điện giảm nhiêu lần và ngược lại Sự truyền tải điện : R Coâng suaát hao phí P bieán thaønh nhieät : P = R.I2 = P2 U2 Nhö vaäy, taêng U leân n laàn thì P giaûm ñi n2 laàn Để giảm hao phí P, người ta dùng máy biến tăng U trước truyền Baøi 22 CAÙCH TAÏO RA DOØNG ÑIEÄN MOÄT CHIEÀU Chỉnh lưu hai nửa chu kỳ : Dùng diod mắc theo sơ đồ sau : Giả sử nửa chu kỳ đầu VA > VB : Dòng điện từ A diod Đ2 C điện trở R D diod Ñ4 veà B Nửa chu kỳ sau VA < VB : Dòng điện từ B diod Đ3 C điện trở R D diod Ñ1 veà A Trang 14 Lop11.com (15) Phaïm Ngoïc Tuaán Lyù thuyeát vaät lyù 12 Nguyên tắc hoạt động máy phát ñieän moät chieàu : A D2 D1 D C Nguyên tắc hoạt động : dựa trên tượng cảm ứng điện từ Caáu taïo cuûa maùy phaùt ñieän chiều tương tự máy phát ñieän xoay chieàu moät pha Đối với máy phát điện chiều, người ta dùng hệ thống bán khuyên có chổi quét tì vào để lấy điện ngoài Để dòng điện đỡ nhấp nháy, người ta bố trí nhiều cuộn dây đặt lệch và nối tiếp B D3 D4 CHƯƠNG IV : SÓNG ĐIỆN TỪ Bài 23 MẠCH DAO ĐỘNG – DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ Sự biến thiên điện tích mạch dao động : Phương trình dao động điện tích mạch dao động : q” = – 2q Nghieäm phöông trình : q = Q0 sin(t + ) Với 2 = LC * điện tích tụ mạch dao động biến thiên điều hòa với LC Năng lượng mạch dao động : Năng lượng điện trường tụ : Wñ = q.u = sin2t = W0ñ sin2t Với W0đ = Q20 C Năng lượng từ trường qua cuộn L là : Wt = Q20 C Vaäy : Q20 Li = C cos2t = W0ñ cos2t Wñ + Wt = Q20 C Với W0t = Q20 C = const Keát luaän : Năng lượng mạch dao động gồm Wđ tập trung tụ C, Wt tập trung cuộn dây L Wđ và Wt biến thiên tuần hoàn cùng tần số ( 2f) Tổng lượng mạch dao động không đổi Dao động điện tự mạch phụ thuộc vào đặc tính mạch gọi là dao động điện từ tự và nó dao động với tần số riêng là : = L C Bài 25 ĐIỆN TỪ TRƯỜNG Điện trường và từ trường biến thiên : Từ trường biến thiên theo thời gian sinh điện trường xoáy Trang 15 Lop11.com (16) Lyù thuyeát vaät lyù 12 Điện trường biến thiên theo thời gian sinh từ trường xoáy Phaïm Ngoïc Tuaán Trường điện từ : Điện trường và từ trường đồng thời tồn Chúng là mặt thể khác trường gọi là trường điện từ Sự lan truyền tương tác điện từ : Giả sử O không gian có điện trường biến thiên E1 không tắt dần Nó sinh các điểm lân cận O từ trường xoáy B1 Do B1 biến thiên nên B1 gây điện trường biến thiên E2 các điểm lân cận nó Bài 26 SÓNG ĐIỆN TỪ Sóng điện từ Điện từ trường lan truyền không gian dạng sóng gọi là sóng điện từ Tính chất sóng điện từ : Sóng điện từ là sóng ngang BEV Sóng điện từ có các tính chất sóng học sóng điện từ truyền tất các môi trường vật chất kể chân không Vận tốc truyền sóng điện từ vận tốc ánh sáng v = 3.108 m/s Công thức tính bước sóng : = c f 3.10 f Sóng điện từ và thông tin vô tuyến : LOẠI SÓNG F Ứng dụng Soùng daøi LW 100 - 1Km - 300 KHz Năng lượng thấp, thông tin nước 1Km - 100m 0.3 - MHz Ban ngaøy bò taàng ñieän ly haáp thuï nên không truyền xa 100 - 10 m - 30 MHz Phaûn xaï treân taàng ñieän ly TTVT 10 - 0.1 m 30 –3.104 MHz Khoâng phaûn xaï treân taàng ñieän ly truyeàn leân veä tinh VTTH (Long ware) Soùng trung MW (Medium Ware) Soùng ngaén SW Short Ware Sóng cực ngắn BAØI 27 SỰ PHÁT VAØ THU SÓNG ĐIỆN TỪ Máy phát dao động điều hoà dùng transistor : + Neáu doøng IC taêng, VB cao hôn VE seõ laøm T khoâng daãn + Nếu dòng IC giảm, VB thấp VE làm T dẫn điện bổ sung lượng cho mạch dao động AÊng ten phaùt vaø thu : Để xạ lượng điện từ không gian ngoài thì mạch dao động phải hở Mạch dao động hở các vòng dây cuộn L tụ C phải cách xa Trang 16 Lop11.com (17) Lyù thuyeát vaät lyù 12 Phaïm Ngoïc Tuaán Ăng ten phát là khung dao động hở, có cuộn dây mắc xen gần cuộn dây máy phát Nhờ cảm ứng, xạ sóng điện từ cùng tần số máy phát phát ngoài không gian Ăng ten thu là khung dao động hở, nó thu nhiều sóng nên nối thêm khung dao động có tụ C thay đổi Nhờ cộng hưởng với tần số sóng cần bắt ta thu sóng điện từ cần bắt f = f0 CHƯƠNG V : SỰ PHẢN XẠ VAØ KHÚC XẠ ÁNH SÁNG Bài 30 SỰ TRUYỀN ÁNH SÁNG SỰ PHẢN XẠ ÁNH SÁNG.GƯƠNG PHẲNG Sự truyền ánh sáng : ñònh luaät truyeàn thaúng aùnh saùng : " Trong môi trường suốt và đồng tính, ánh sáng truyền theo đường thẳng." Trong môi trường suốt và đồng tính thì tia sáng biểu diễn đường thẳng nguyeân lyù thuaän nghòch veà chieàu truyeàn tia saùng : " Nếu tia sáng xuất phát từ A truyền đến B, theo đường ACB thì ngược lại tia sáng xuất từ B A truyền theo đường BCA " Sự phản xạ ánh sáng : Hiện tượng :Tia sáng bị đổi hướng, trở lại môi trường cũ gặp bề mặt nhẵn Ñònh luaät phaûn xaï aùnh saùng : Tia phản xạ nằm mp tới và phía bên pháp tuyến so với tia tới Góc phản xạ góc tới i’ = i Göông phaúng : Ñònh nghóa : Göông phaúng laø moät phaàn maët phaúng maët phaúng phaûn xaï aùnh saùng Tính chaát : Ảnh và vật đối xứng qua gương Vaät thaät cho aûnh aûo, vaät aûo cho aûnh thaät Baøi 31 GÖÔNG CAÀU LOÕM Khaùi nieäm : Gương cầu lõm là phần mặt cầu phản xạ ánh sáng tới, mặt phản xạ quay veà taâm maët caàu Tiêu điểm chính - Tiêu cự : Một chùm tia tới song song với trục chính sau phản xạ trên gương cầu lõm hội tụ taïi moät ñieåm F treân truïc chính Ñieåm F goïi laø tieâu ñieåm chính R OF = FC = =f f gọi là tiêu cự gương Sự phản xạ tia sáng trên gương cầu : Tia tới Tia phaûn xaï Trang 17 Lop11.com (18) Phaïm Ngoïc Tuaán Lyù thuyeát vaät lyù 12 Song song truïc chính Qua tieâu ñieåm chính F Qua tieâu ñieåm chính F Song song truïc chính Qua ñænh O Đối xứng với tia tới qua trục chính Qua taâm C Đi ngược trở lại theo đường cũ * Để ảnh vật rõ nét thì góc mở phải nhỏ và các tia tới phải gần song song Caùch veõ aûnh : Qua caùch veõ ta nhaän thaáy : Vật nằm ngoài khoảng OF gương lõm thì ảnh thật, ngược chiều vật Vật nằm OF gương cầu lõm thì ảnh ảo, cùng chiều với vật Vật nằm trên F thì ảnh vô cùng Baøi 32 GÖÔNG CAÀU LOÀI Caùc khaùi nieäm : Gương cầu lồi là phần mặt cầu phản xạ ánh sáng tới, tâm mặt cầu nằm phía sau göông Ảnh vật thật qua gương cầu lồi là ảnh ảo Công thức gương cầu : Quy ước : Vaät thaät d >0 ; vaät aûo d < AÛnh thaät d' > ; aûnh aûo d' < Göông loõm f > ; göông loài f < 1 f d d' Gọi k là độ phóng đại ảnh, ta có : k A' B' d' d AB Nếu k > ảnh cùng chiều với vật Nếu k < ảnh ngược chiều với vật ỨNG DỤNG : a Göông caàu loõm Trong các lò mặt trời, gương cầu lõm có bề mặt lớn tập trung lượng ánh sáng mặt trời chiếu vào tiêu điểm gương Tại tiêu điểm đặt các phận sử dụng lượng mặt trời lò hơi, lò nung Trong các kính thiên văn phản xạ: gương cầu lõm lớn, các thiên thể cần nghiên cứu (mặt trời, mặt trăng ) cho ảnh thật lên tiêu điểm Ở số loại đèn chiếu: nguồn sáng đặt tiêu điểm gương cho chùm tia phản xạ song song đủ mạnh chiếu xa Trang 18 Lop11.com (19) Phaïm Ngoïc Tuaán Lyù thuyeát vaät lyù 12 b Göông caàu loài Được dùng làm gương nhìn sau xe ôtô, xe máy Bài 33 HIỆN TƯỢNG KHÚC XẠ ÁNH SÁNG : Hiện tượng khúc xạ ánh sáng : Khi ánh sáng truyền từ môi trường suốt này sang môi trường suốt khác thì tia sáng bị gẫy khúc mặt phân cách môi trường Ñònh luaät khuùc xaï aùnh saùng : Tia khúc xạ nằm mặt phẳng tới và phía bên pháp tuyến so với tia tới Đối với cặp môi trường suốt định thì tỉ số sin góc tới( sin i ) với sin góc khúc xạ ( sin r ) luôn luôn là số không đổi Số không đổi này phụ thuộc vào chất hai môi trường và gọi là chiết suất tỉ đối môi trường chứa tia khúc xạ ( môi trường ) môi trường chứa tia tới ( môi trường ), kí hiệu là n21 sin i n n 21 sin r n1 Nếu n21 > thì môi trường chiết quang môi trường Nếu n21 < thì môi trường chiết quang kém môi trường Nếu i = thì r = tia tới truyền thẳng Chiết suất tuyệt đối : Chiết suất tuyệt đối là chiết suất tỉ đối môi trường chân không Ta coù : n c với c = 3.108 m/s : vận tốc ánh sáng chân không, v là vận tốc v ánh sáng môi trường xét Suy : n21 = n2 v n1 v2 Nguyên nhân khúc xạ ánh sáng là thay đổi vận tốc ánh sáng truyền từ môi trường này sang môi trường khác và chiết suất cho biết lượng thay đổi vận tốc đó là bao nhiêu lần so với lúc đầu Bài 34 HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOAØN PHẦN Hiện tượng phản xạ toàn phần : Hiện tượng phản xạ toàn phần là tượng ánh sáng từ môi trường có chiết suất lớn đến mặt giới hạn với môi trường có chiết suất nhỏ hơn, bị phản xạ mà không bị khúc xạ Điều kiện để xảy phản xạ toàn phần : Tia sáng tới phải truyền từ môi trường chiết quang sang môi trường chiết quang kém Góc tới i > igh với igh là góc giới hạn phản xạ toàn phần, xác định : Góc giới hạn phản xạ toàn phần : sin i gh n 21 n2 n1 Ưùng dụng tượng phản xạ toàn phần : Trang 19 Lop11.com (20) Phaïm Ngoïc Tuaán Lyù thuyeát vaät lyù 12 Lăng kính phản xạ toàn phần : Là khối thủy tinh hình lăng trụ đứng, có tiết diện thẳng là tam giác vuông cân ABC Ứng dụng : thay gương phẳng số dụng cụ quang học Các ảo tượng : Sợi quang học : Là sợi chất suốt, dễ uốn, hình trụ đóng vai trò ống dẫn ánh sáng Được dùng nhiều công nghệ thông tin, y học Baøi 35 LAÊNG KÍNH Định nghĩa : Lăng kính là khối chất suốt ( thủy tinh, thạch anh, nước ) hình lăng trụ đứng, có tiết diện thẳng là tam giác Đường tia sáng đơn sắc qua lăng kính: Tia sáng qua lăng kính luôn bị lệch phía đáy lăng kính Góc lệch D tia ló và tia tới là góc phải quay tia tới để nó trùng phương và chiều với tia ló Công thức : sin i1 = n.sin r1 A sin i2 = n.sin r2 A = r1 + r2 D I D = i1 + i2 - A J O Góc lệch cực tiểu : B C Khi góc lệch D có giá trị cực tiểu Dmin thì góc ló góc tới i2 = i1 Lúc đó, tia ló đối xứng với tia tới qua mặt phẳng phân giác góc chiết quang Ta coù : A = 2.r Dmin = 2.i -A sin Dmin A A n.sin 2 Baøi 36 THAÁU KÍNH MOÛNG Định nghĩa : Thấu kính là khối chất suốt giới hạn hai mặt cong, thường là hai mặt caàu Moät hai maët coù theå laø maët phaúng Phân loại : Chùm tia tới qua TK ( lồi ) bị lệch phía trục chính so với tia tới là TKHT Chùm tia tới qua TK ( lỏm ) bị lệch xa trục chính so với tia tới là TKPK Độ tụ thấu kính : Là đại lượng đo nghịch đảo tiêu cự thấu kính, đơn vị là điốp D= f Quy ước : D > ( f > ) : TKHT D < ( f < ) : TKPK Công thức tính độ tụ thấu kính mỏng : Trang 20 Lop11.com (21)