d. Năng lượng sóng tỉ lệ với bình phương biên độ dao động. Quá trình truyền sóng là quá trình truyền năng lượng III.. Một số tính chất của sóng cơ suy ra từ phương trình sóng a. Tính tuầ[r]
(1)Chương I : ĐỘNG LỰC HỌC VẬT RẮN
-0-Bài 01 CHUYỂN ĐỘNG QUAY CỦA VẬT RẮN QUANH MỘT TRỤC CỐ ĐỊNH
1 Tọa độ góc
Tọa độ góc = (Ox ,OM ) Nếu quay Ox đến OM mà:
+ ngược chiều kim đồng hồ > 0, +cùng chiều kim đồng hồ < 2 Tốc độ góc
a Tốc độ góc trung bình:
Tốc độ góc trung bình vật rắn:
1
tb t t t
b Tốc độ góc tức thời: ddt '( )t Đơn vị : rad/s
3 Gia tốc góc
a Gia tốc góc trung bình:
gia tốc góc trung bình vật rắn:
1
tb t t t
b Gia tốc góc tức thời: ddt '( )t =''(t) 4 Các phương trình động học chuyển động quay a Chuyển động quay đều:
Đặc điểm: const; =0 Công thức: 0t
b Chuyển động quay biến đổi đều: Đặc điểm: const
O
(2)Công thức:
0
2
2
0
1
2 ( )
t
t t
5 Vận tốc gia tốc điểm vật quay a Liên hệ: vr
b Gia tốc:
Gia tốc pháp tuyến:
2 n
v
a r
r
Gia tốc tiếp tuyến: at dv d r ( ) rd r
dt dt dt
Gia tốc toàn phần: a a t an
Mà at an
nên 2
t n
a a a Suy ra: a r
2
tan t
n a a
-Bài 02 PHƯƠNG TRÌNH ĐỘNG HỌC CỦA VẬT RẮN QUANH MỘT TRỤC CỐ ĐỊNH
1 Liên hệ gia tốc góc momen lực a Momen lực trục quay:
M = F.d Đơn vị: N.m
Quy ước dấu :
+ Momen lực F làm vật rắn quay theo chiều dương M = +F.d, + Momen lực F làm vật rắn quay ngược chiều dương M = -F.d b.Mối liên hệ gia tốc góc momen lực :
Vậy : M = F.d = mr2
+Xét trường hợp vật rắn gồm nhiều chất điểm … :
i i i2
i i
(3)II Momen qn tính
Mơmen qn tính vật rắn trục đặc trưng cho mức qn tính (sức ì) vật chuyển động quay quanh trục đó. Cơng thức: I =
i i ir
m
Mơmen qn tính số vật đồng chất trục quay trục đối xứng vật:
12
ml I
III.Phương trình động lực học vật rắn quay quanh trục cố định M = I
+Trong đó:
M tổng đại số momen lực trục quay I: momen quán tính trục
-Bài 03 MOMEN ĐỘNG LƯỢNG ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN MOMEN ĐỘNG LƯỢNG
1 Momen động lượng
a.Dạng khác phương trình động lực học vật rắn quay quanh trục cố định:
Từ M I
2
2
1
mRI
2
5
2
(4)dt dL M
b Momen động lượng:
L I momen động lượng vật rắn trục quay Đơn vị : kgm2/s
CĐQ CĐTT
L I
p mv
d L M
dt
d p
F dt
v
I m
II Định luật bảo toàn momen động lượng: Nếu M =
dt dL
= L = số Vậy định luật BT Mômen động lượng :
i i
i
i L
M hằng số
Nếu L = Iw = số có I thay đổi => I11 I22
-Bài 04 ĐỘNG NĂNG CỦA VẬT RẮN QUAY QUANH MỘT TRỤC CỐ ĐỊNH
I Động vật rắn quay quanh trục cố định
1 ñ
W I
Động vật rắn:
Động vật rắn chuyển động song phẳng bao gồm động chuyển động tịnh tiến khối tâm động chuyển động quay quanh trục qua khối tâm:
W = Wt+Wq=
1 2
2mvC+
2
1
2I
Trong đó: VC có liên hệ với tuỳ theo trường hợp
(5)Ta có Wđ AF
Độ biến thiên động 22 12
1
2
ñ ñ ñ
W W W I I
-Chương II : DAO ĐỘNG CƠ Bài 06 DAO ĐỘNG ĐIỀU HOÀ I Dao động
a) Dao động :
Dao động chuyển động có giới hạn không gian, lặp lặp lại quanh vị trí cân
b) Dao động tuần hồn :
Dao động tuần hoàn dao động mà trạng thái lặp lại cũ sau khoảng thời gian
Chu trình :
Thời gian nhỏ để thực dao động toàn phần gọi chu trình
Chu kỳ:
Thời gian để thực dao động toàn phần gọi chu kỳ dao động tuần hoàn Kí hiệu T, đơn vị (s)
Tần số:
Số dao động toàn phần thực 1giây f =
T Đơn vị Hz
II Phương trình động lực học vật dao động lắc lò xo
Con lắc lò xo:
+ Vật nặng có khối lượng m (chất điểm) + Lò xo có độ cứng k (khối lượng bỏ qua) Chọn trục Ox (hvẽ)
Tọa độ x tính từ vị trí cân gọi li độ Phương trình động lực học vật nặng: F = ma Mặt khác F = -kx gọi lực kéo hay lực hồi phục
ma = - kx x’’ + k
mx = Đặt
(6) x’’ + 2x = (1)
(1) Phương trình động lực học dao động
III Phương trình dao động điều hồ lắc lị xo Nghiệm (1) là:
x = Acos(t + ) (2)
trong A, số (2) gọi phương trình dao động. + Dao động mà phương trình có dạng hàm cosin hay sin thời gian nhân với hằng số gọi dao động điều hòa
IV Các đại lượng đặc trưng phương trình dao động điều hồ
a Biên độ A>
b Pha dao động (t) c Pha ban đầu
d Tần số góc
V Đồ thị dao động điều hồ
VI Chu kì tần số dao động điều hồ
a Chu kì: Chu kì khoảng thời gian ngắn để trạng thái dao động lặp lại cũ
2
T
b Tần số: Tần số số lần dao động đơn vị thời gian N
f t
Chú ý: f
T
VII Vận tốc dao động điều hoà
sin( )
cos( )
2
v A t
v A t
VIII Gia tốc dao động điều hoà x
t A
a 2cos( )
A
t
x
A
2 T
T
3
(7)IX Biểu diễn dao động điều hoà vectơ quay Ở t0 0 vectơ OM
tạo với trục chuẩn góc Vào thời điểm t0 vectơ OM tạo với
trục chuẩn góc t
Hình chiếu OM lên x Ox' OP:
cos
OP OM
Hay OP A cos(t)
Gọi x toạ độ điểm P: x OP suy
cos( )
x A t
Vậy dao động điều hồ xem hình chiếu vectơ quay OM lên x Ox' X Điều kiện ban đầu
a Biên độ A:
Phụ thuộc vào kích thích ban đầu b Pha ban đầu :
Phụ thuộc vào gốc thời gian ta chọn Khi chọn gốc thời gian :
- Lúc vật vị trí cân theo chiều dương :
2 - Lúc vật vị trí cân theo chiều âm :
2 - Lúc vật vị trí biên âm
- Lúc vật vị trí biên dương 0
-Bài 07 CON LẮC ĐƠN CON LẮC VẬT LÝ I Con lắc đơn :
+ Vật nặng có khối lượng m (chất điểm)
+ Sợi dây mềm khơng dãn có chiều dài
l có khối lượng khơng đáng kể
II Phương trình động lực học
* Các lực tác dụng lên vật Trọng lực P
Phản lực R dây * Phương trình chuyển động (theo định luật II Niutơn)
P R ma
(8)Chiếu (1) lên trục Ox tiếp tuyến với quỹ đạo, ta có : Psin = mat
at = s’’ mgsin = ms’’
với 10o sin = s
l s’’ + g s
l (2)
Pt (2) gọi pt động lực học dao động lắc đơn với góc lệch nhỏ
Đặt : 2 = g
l s’’ + 2s = 0 (3)
III Nghiệm phương trình động lực học lắc đơn s = Acos (t + )
hay = ocos(t + )
Dao động lắc đơn với góc lệch nhỏ dao động điều hòa quanh vị trí cân với
g l
Chu kỳ tần số * Chu kỳ
T = 2 l g
* Tần số
f = 1
2 g T l IV Con lắc vật lý
+ Con lắc vật lý vật rắn quay quanh trục nằm ngang cố định
+ Phương trình dao động :
= ocos(t + )
Trong đó:
(9)I: momen quán tính trục qua
d: khoảng cách từ trọng tâm đến trục quay GQ - Chu kỳ: T = 2
=
I
mgd + Ứng dụng:
-Đo gia tốc trọng trường g V Hệ dao động :
+ Hệ dao động gồm vật dao động với vật tác dụng lực kéo (lực hồi phục) gây nên dao động
+ Dao động hệ xảy tác dụng nội lực gọi dao động tự
+ Một vật hay hệ dao động tự theo tần số góc xác định gọi tần số góc riêng vật hay hệ
- Con lắc lò xo : = k m
- Con lắc đơn trái đất : = g l
-BÀI 8: NĂNG LƯỢNG TRONG DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA. 1 Sự bảo toàn năng
Cơ vật dao động bảo toàn 2 Biểu thức năng
Xét vật nặng lắc lò xo : x = Acos(t + )
Thế :Wt =
1 kx
= 1kA cos ( t2 )
2
mà: 2 = k m Wt =
2m
2A2cos2(t + ) (1)
(10)Động Wđ =
1 mv Wđ = 1m
2 A
2sin2(t + )(2)
4 Biểu thức năng
W = Wt + Wđ
1 2m
2A2[ cos2(t+)+sin2(t )
W = 2m
2A2= 1
2kA
2 = const
(3) Vậy :
Khi khơng có ma sát, lắc bảo tồn Nó biến đổi từ dạng sang dạng động ngược lại
Cơ lắc tỉ lệ với bình phương biên độ dao động
-Bài 10 DAO ĐỘNG TẮT DẦN VÀ DAO ĐỘNG DUY TRÌ I Dao động tắt dần.
+ Dao động tắt dần dao động với biên độ giảm dần theo thời gian + Nguyên nhân làm tắt dần dao động lực cản môi trường (lực ma sát) sinh công âm làm giảm dao động
Mà
2
W kA biên độ dao động giảm
+Dao động tắt dần nhanh môi trường nhớt tức lực cản môi trường lớn
II Dao động tắt dần chậm
Nếu vật hay hệ vật dao động điều hồ với tần số góc 0 chịu thêm tác dụng lực cản nhỏ dao động vật hay hệ vật trở thành tắt dần chậm
III Dao động trì
Cung cấp lượng đủ để bù vào phần lượng bị tiêu hao chu kì mà khơng làm thay đổi chu kì dao động riêng dao động kéo dài mãi
Đặc điểm:
Dao động với tần số góc riêng hệ Dao động với biên độ A không đổi
(11)b Hệ thống chống rung cơng trình giao thông
-Bài 11 DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC CỘNG HƯỞNG I Dao động cưỡng :
1 Định nghĩa :
Dao động gây ngoại lực biến đổi điều hòa theo thời gian F = Focost gọi dao động cưỡng
2 Đặc điểm
Dao động cưỡng điều hòa (có dạng sin)
Tần số dao động cưỡng tần số lực cưỡng
Biên độ dao động cưỡng tỉ lệ thuận với biên độ lực cưỡng còn phụ thuộc vào tần số ngoại lực
II Cộng hưởng
Trong dao động cưỡng 0 biên độ dao động tăng đột ngột đến giá trị cực đại Hiện tượng gọi tượng cộng hưởng:
0 A đột ngột AMax
III Ảnh hưởng ma sát
- Ma sát nhỏ biên độ dao động lớn
Nếu ma sát nhỏ tượng cộng hưởng rõ nét
-Nếu ma sát lớn tượng cộng hưởng khơng rõ ràng (khó quan sát) IV Phân bi t dao ệ động cưỡng b c v dao ứ động trì
Dđ trì Dđ cưỡng
Giống
Khác
V Ứng dụng tượng cộng hưởng a Tần số kế
b Lên dây đàn
c Trong kĩ thuật xây dựng
-Bài 12 TỔNG HỢP DAO ĐỘNG I Vấn đề tổng hợp dao động
(12)Xét hai dao động điều hoà phương, tần số: Xét dao động điều hòa phương, tần số góc
x1 = A1cos(t + 1)
x2 = A2cos(t + 2)
Tổng hợp cách vẽ Fre-nen (còn gọi giản đồ vectơ)
x = x1 + x2
1
OM OM OM
Vectơ OM vectơ quay dao động tổng hợp x quay đều quanh O với vận tốc góc .
III Biên độ pha ban đầu dao động tổng hợp a
Biên độ:
2
1 2 2cos( 2)
A A A A A
b Pha ban đầu: 1 2
1 2
sin sin
tan
cos cos
A A
A A
Nhận xét :
A phụ thuộc vào A1, A2 độ lệch pha x1 x2
+ A lớn = 0, tức x1 x2 pha
+ A nhỏ = , tức x1 x2 ngược pha
+ Độ lệch pha bất kỳ: |A1 A2| A A1 + A2
-Chương III : SÓNG CƠ
Bài 14 SĨNG CƠ – PHƯƠNG TRÌNH SĨNG I Hiện tượng sóng:
1)Khái niệm sóng cơ: dao động lan truyền môi trường
*Hai loại sóng cơ:
a) Sóng ngang: sóng có phương dao động vng góc với phương truyền sóng
+Mơi trường có lực đàn hồi xuất bị biến dạng lệch truyền sóng ngang
(13)+Mơi trường có lực đàn hồi xuất có biến dạng nén, dãn truyền sóng dọc
2) Sự tạo thành sóng cơ:
-Sóng tạo thành nhờ lực liên kết đàn hồi phần tử môi trường truyền dao động
-Phần tử xa tâm dao động trễ pha
II Những đại lượng đặc trưng chuyển động sóng. a Chu kì, t ầ n s ố :
Tất phần tử sóng dao động với chu kì tần số nguồn dao động , gọi chu kì tần số sóng
b Biên độ sóng:
Biên độ sóng điểm khơng gian biên độ dao động phần tử môi trường điểm
c B ướ c sóng :
-Quãng đường mà sóng truyền chu kì dao động gọi bước sóng
-Bước sóng khoảng cách gần phương truyền sóng dao động pha
d T ố c độ truy ề n sóng:
Trong thời gian chu kì, sóng truyền khoảng bước sóng
Tốc độ truyền sóng v f T
e N ă ng l ượ ng sóng:
Sóng truyền dao động cho phần tử mơi trường Năng lượng sóng tỉ lệ với bình phương biên độ dao động Q trình truyền sóng q trình truyền lượng III Phương trình sóng
+Phương trình dao động sóng nguồn O: u a cost
+Phương trình truyền sóng từ O đến M (x OM ) với vận tốc v khoảng thời gian OM
x t
v là:
cos ( )
cos ( )
M OM
u a t t
x
a f t
v
cos(2 )
M
x
u a ft f
v
(14)*So với sóng tại O sóng tại M chậm pha góc f x v , +phương trình sóng M có dạng: uM acos(t )
+Nếu sóng truyền ngược với chiều dương
cos(2 )
N
x
u a ft f
v
*So với sóng tại O sóng tại N sơm pha góc f x v , phương trình sóng N có dạng: uN acos(t)
IV Một số tính chất sóng suy từ phương trình sóng a Tính tuần hồn theo thời gian: Xét phần tử sóng điểm M phương truyền sóng có toạ độ x d Phương trình dao động sóng M cos(2 )
d
u a t
T
Vậy chuyển động phần tử sóng tại M dao động tuần hoàn theo thời gian với chu kì T.
b Tính tuần hồn theo khơng gian:
Xét phần tử sóng điểm M phương truyền sóng thời điểm xác định t0 Phương trình dao động sóng
0
cos( )
M
x
u a t
T
Vậy chuyển động phần tử sóng M dao động tuần hồn theo toạ độ x với khoảng có độ dài bước sóng
BÀI 15 PHẢN XẠ SĨNG – SĨNG DỪNG I.Sự phản xạ sóng :
- Sóng tới : sóng truyền từ A đến B - Sóng phản xạ : sóng truyền từ B đến A
- Sóng tới sóng phản xạ tần số bước sóng - Đầu phản xạ cố định sóng phản xạ ngược pha sóng tới II Sóng dừng :
a) Quan sát tượng :
Hai sóng tới phản xạ gặp xuất điểm đứng yên ( nút ) dao động mạnh ( bụng )
Các điểm nút bụng cách
(15)Sóng tới M nhanh sóng tới B ) 2 cos( ft d A
uM
Sóng phản xạ B ngược pha với sóng tới B
)
cos(
cos
' A ft A ft
uB
Sóng phản xạ M chậm sóng phản xạ B ) 2 cos( '
ft d
A
uM
Tại M có đồng thời hai dao động u = uM +uM’
) 2 cos( ) 2 cos(
2
A d ft
u
Biên độ a = )
2 cos( d A
Khi d =
2
n : a = => M nút Khi d =
2 )
(n : a = 2A => M bụng c) Điều kiện để có sóng dừng :
-Dây có hai đầu cố định đầu cố định, đầu dao động với biên độ nhỏ
- Hai đầu dây nút - Số bụng = n - Số nút = n +
- Khoảng cách hai nút ( hai bụng liên tiếp ) bước sóng
l n
với n = 1, 2, 3…
- Dây có đầu cố định, đầu tự do: - Đầu tự bụng sóng
- Khoảng cách nút mộ bụng liên tiếp phần tư bước sóng
4 m l
với m = 1, 2, 3…
-BÀI 16 GIAO THOA SÓNG I Sự giao thoa hai sóng mặt nước :
(16)1 cos
S S
u u a ft
Dao động S1, S2 truyền đến M có pt:
1
2
cos 2
cos 2
M
M
d
u a ft
d
u a ft
1)Độ lệch pha hai dao động M: 1
2 d d
2)Dao động tổng hợp M có biên độ:
2 2
1 2 2cos
2 cos
A A A A A
a A
*Biên độ dao động M phụ thuộc độ lệch pha dao động từ S1,
S2 truyền đến
*Nếu dao động pha:
2
2
k d d k
Với k = 0; 1 ; 2… M: dao động cực đại
*Nếu dao động ngược pha: 2 1 k
d d k
Với k = 0; 1 ; 2… M: không dao động
b) Thí nghiệm kiểm chứng:
Quan sát mặt nước, ta thấy đường hypebol dao động xen kẽ với đường hypebol đứng yên
Hệ quả:
-Hai nguồn dao động s1 s2 tần số, có độ lệch pha khơng đổi hai nguồn kết hợp
-Hai sóng hai nguồn tạo hai sóng kết hợp
(17)II Điều kiện để có tượng giao thoa :
Hai nguồn dao động có tần số, phương dao động có độ lệch pha khơng đổi theo thời gian
III Ứng dụng :
Phát hiện tượng giao thoa kết luận q trình sóng
IV Sự nhiễu xạ sóng :
Nhiễu xạ sóng tượng sóng gặp vật cản lệch khỏi phương truyền thẳng sóng vòng qua vật cản
-BÀI 17 SÓNG ÂM NGUỒN NHẠC ÂM I Nguồn gốc âm cảm giác âm
-Khi phát âm nguồn âm dao động
-Dao động truyền từ nguồn âm khơng khí tạo thành sóng âm, có tần số với nguồn âm
-Sóng âm truyền đến tai, làm màng nhĩ tai dao động, cho ta cảm giác âm
Cảm giác âm phụ thuộc vào nguồn âm tai người nghe.
-Sóng âm sóng truyền mơi trường chất lỏng, khí, rắn khơng truyền chân khơng
+Trong chất khí, chất lỏng sóng âm sóng dọc +Trong chất rắn, sóng âm sóng dọc, sóng ngang
II Phương pháp khảo sát thực nghiệm tính chất âm -Âm nhạc cụ phát êm tai, dễ chịu; đồ thị dao động đường cong tuần hồn có tần số xác định: nhạc âm
-Âm nghe chối tai, cảm giác khó chịu nghe, đồ thị đường cong khơng tuần hồn khơng có tần số xác định: tạp âm
III Những đặc trưng âm 1) Độ cao:
Là đặc trưng sinh lí âm mà đặc trưng vật lí định tần số -Âm cao: tần số lớn
-Âm trầm: tần số nhỏ
Tai người cảm nhận âm có: 16Hz f 20.000Hz Âm có:
(18)Mỗi âm nguồn phát có dạng đồ thị khác nhau, nên âm có sắc thái khác Đặc tính âm gọi âm sắc
3)Độ to, cường độ âm, mức cường độ âm:
a)Định nghĩa cường độ âm : I(W/m )2 : đại lượng xác định bằng năng lượng sóng âm truyền qua đơn vị diện tích đặt vng góc với phương tuyền sóng đơn vị thời gian.
Cường độ âm lớn, cho ta cảm giác nghe thấy âm to
12
0 10 /
1000
I W m
f Hz
âm chuẩn
b) Mức cường độ âm
0
lg I
L I
(B)
0
0
10 ( ) 10lg
1 10
L
B
B
I I
I L d
I
d B
c)Độ to : Độ to âm đặc trưng sinh lí âm, phụ thuộc vào đặc trưng vật lí tần số mức cường độ âm.
IV.Nguồn nhạc âm :
1) Dây đàn hai đầu cố định:
Trên dây có chiều dài l, có sóng dừng chiều dài dây thỏa điều kiện:
2
l n với v f
2
nv f
l
+ Khi n = (2 nút, bụng) Thì
2 v f
l
: âm phát ra: âm + Khi n = 2:
v f
l n = 3:
3 v f
l
(19)2 ;1 3 ; n f f f f f nf Kết luận: (SGK)
2) Ống sáo:
Ống sáo, loại kèn có phận ống có đầu kín, đầu hở Khi thổi luồng khí vào miệng ống khơng khí dao động Dao động truyền dọc theo ống bị phản xạ
hai đầu ống Sẽ có sóng dừng chiều
dài ống:
2 ln
-BÀI 18 HIỆU ỨNG ĐỐP-PLE I Thí nghiệm :
a) Thí nghiệm :
-Khi nguồn âm chuyển động lại gần máy thu, âm nghe to -Khi nguồn âm chuyển động xa máy thu, âm nghe nhỏ b) Hiệu ứng Đốp-ple :
Là thay đổi tần số sóng nguồn sóng chuyển động tương đối so với máy thu
II Giải thích :
Gọi v: tốc độ truyền sóng từ nguồn âm phát với tần số f (tốc độ dịch chuyển đỉnh sóng)
v f
-Gọi vM: tốc độ máy thu
1) Nguồn đứng yên, máy thu chuyển động:
a) Máy thu lại gần nguồn: quan sát thấy chiều chuyển động đỉnh sóng máy thu ngược chiều
+ Tốc độ dịch chuyển đỉnh sóng so với máy thu: v + vM
+ Quãng đường đỉnh sóng thời gian t: (v + vM)t
+ Số bước sóng dịch chuyển thời gian t:
v vMt
(20) ' v vM t f
t
với v
f
' v vM
f f
v
f’ > f
b) Máy thu xa nguồn:
Tốc độ dịch chuyển đỉnh sóng so với máy thu v – vM
Do đó: ' v vM
f f
v f’ < f
2)Nguồn âm chuyển động, máy thu đứng yên: +Nguồn đứng n
-Một chu kì T, đỉnh sóng truyền chu kì quãng đường vT
*Trong thời gian T, nguồn di chuyển khoảng vST lại gần máy thu
-Khoảng cách hai đỉnh sóng thời gian t:
(v – vS)T (v > vS) Cùng lúc nguồn phát đỉnh sóng truyền
trong môi trường với tốc độ v khoảng cách đỉnh là: (v – vS)T
A1A2 = (v – vS)T
Với A1A2 = ’, ta có:
' ' '
S
S
v v
f
v v T v
f f f
v v
*Trong thời gian T, nguồn âm chuyển động xa người quan sát Bước sóng tạo thành: ’ = (v + vS)T Do
'
S v
f f f
v v
-Chương IV : DAO ĐỘNG VÀ SÓNG ĐIỆN TỪ Bài 21 DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ
I Dao động điện từ mạch LC a) Thí nghiệm :
(21)-Cuộn cảm có độ tự cảm L -Tụ điện với điện dung C 2) Hoạt động :
Tích điện cho tụ nguồn P (khóa K nối chốt a) Sau tụ phóng điện mạch kín LC (khóa K nối chốt b), mạch kín LC có dòng điện dạng sin
b) Giải thích :
Khi K chuyển từ a sang b; điện tích từ tụ điện C phóng qua cuộn cảm L, dòng điện qua cuộn cảm tăng lên làm xuất suất điện động tự cảm e Ldi
dt
ngăn cản phóng điện tụ điện, tụ điện phóng hết điện dòng tự cảm lại nạp điện cho tụ điện theo chiều ngược lại
Nếu bỏ qua điện trở dây dẫn mát lượng trình diễn liên tục
c) Khảo sát định lượng Ta có: i dq
dt = q'
Vận dụng định luật Ôm cho đoạn mạch AB + uAB = e – ri với r = 0,
e Ldi Lq" dt
+ Mặt khác AB
q u
C
Nên q Lq hay q" " q
C LC
Đặt
LC
ta có pt: q” + 2q =
*Nghiệm phương trình: q = q0cos(t + )
*Cường độ dòng điện:
0
' sin( )
i q q t *Hiệu điện thế:
0cos( )
AB q
u t
C
(22)-Các đại lượng q, i, u biến thiên tuần hoàn theo thời gian theo qui luật dạng sin Do đó, điện trường từ trường mạch biến thiên theo qui luật dạng sin
-Biến thiên điện trường từ trường mạch gọi dao động điện từ Nếu khơng có tác dụng điện từ bên ngoài, dao động gọi dao động điện từ tự
+Tần số góc riêng: LC +Chu kì riêng: T2 LC +Tần số riêng:
2 f
LC
II Năng lượng điện từ mạch dao động : Năng lượng điện trường tập trung tụ điện:
2
2
1 cos ( )
2
C
q q
W t
C C
Năng lượng từ trường tập trung cuộn cảm:
2 2
0
1 sin ( )
2
L
W Li LI t
Năng lượng điện từ toàn phần: W W C WL Suy ra:
2 2
0 0
2 2
q LI L q
W const
C
III Dao động điện từ tắt dần
-Mạch dao động có điện trở R nên lượng dao động điện từ tiêu hao hiệu ứng tỏa nhiệt, biên độ dao động giảm dần đến 0- dao động tắt dần
-Giá trị R lớn, tắt dần nhanh, R tăng khơng có dao động
IV Dao động trì Hệ tự dao động Muốn dao động trì, ta phải bù đủ phần lượng bị tiêu hao chu kì Có thể dùng transitor để điều khiển việc bù lượng cho mạch dao động chu kì
V Dao động điện từ cưỡng Sự cộng hưởng
(23)0cos (V) u U t
Lúc này, dòng điện mạch LC biến thiên với tần số góc nguồn điện khơng phải tần số góc riêng
1 LC
của
mạch dao động Quá trình dao động gọi dao động điện từ cưỡng b) Sự cộng hưởng:
Giữ nguyên biên độ, thay đổi tần số góc nguồn khi
biên độ dao động điện trong mạch đạt giá trị cực đại Hiện tượng dược gọi tượng cộng hưởng điện
-Khi điện trở nhỏ tượng cộng hưởng xảy rõ ràng, dễ quan sát Khi điện trở lớn tượng cộng hưởng khó quan sát
-Bài 22 : ĐIỆN TỪ TRƯỜNG
I Liên hệ điện trường biến thiên từ trường biến thiên a) Từ trường biến thiên :
-Trong vùng không gian có từ trường biến thiên theo thời gian vùng xuất điện trường xốy
Hay: Từ trường biến thiên theo thời gian làm xuất điện trường xoáy
Đường sức điện trường xoáy bao quanh đường sức từ trường, ln khép kín
b) Điện trường biến thiên :
Điện trường biến thiên theo thời gian làm xuất từ trường Các đường sức từ trường bao quanh đường sức điện trường
II Điện từ trường
(24)
-BÀI 24 SĨNG ĐIỆN TỪ I Sóng điện từ ?
Macxoen tiên đốn: q trình lan truyền điện từ trường gọi sóng điện từ
-Tương tác điện từ không xảy tức thời, phải cần khoảng thời gian để truyền không gian
II Đặc điểm sóng điện từ :
-Tốc độ lan truyền chân không tốc độ ánh sáng v = c = 300.000 km/s
-Là sóng ngang, vectơ E B ln vng góc với vng góc với phương truyền sóng , pha
-Sóng điện từ truyền mơi trường chân khơng +Bước sóng mơi trường chân khơng: = cT với T = 1/f III Tính chất sóng điện từ :
-Trong q trình lan truyền, mang theo lượng -Tuân theo quy luật truyền thẳng, phản xạ, khúc xạ -Tuân theo quy luật giao thoa nhiễu xạ,…
-BÀI 25 TRUYỀN THƠNG BẰNG SĨNG ĐIỆN TỪ I.Mạch dao động hở - anten :
-Mạch dao động LC có điện từ trường khơng xạ ngồi: mạch dao động kín
-Nếu tách xa hai cực tụ điện, đồng thời tách xa vòng dây cuộn cảm vùng khơng gian từ trường biến thiên mở rộng dần: mạch dao động hở hay ăngten
II Nguyên tắc truyền thơng sóng điện từ : Qui trình chung:
-Biến âm thanh, hình ảnh thành dao động điện tần số thấp gọi tín hiệu âm tần
-Dòng sóng điện từ có tần số cao mang tín hiệu âm tần xa qua ăngten phát
-Dùng máy thu với ăngten thu để chọn thu lấy dao động điện từ cao tần
-Tách tín hiệu khỏi sóng cao tần dùng loa để nghe âm truyền tới (hoặc dùng hình để xem hình ảnh)
III Sự truyền sóng điện từ quanh trái dất :
(25)-Các trình truyền sóng điện từ thơng tin quanh TĐ có đặc điểm khác sóng có bước sóng khác nhau, điều kiện môi trường mặt đất tính chất bầu khí
-Tầng ion lớp khí có ảnh hưởng lớn đến q trình truyền sóng
+ Các sóng dài, trung, ngắn bị tầng điện li mặt đất phản xạ với mức độ khác nên vòng quanh mặt đất Sóng dùng truyền thanh, truyền hình mặt đất
+ Sóng cực ngắn khơng bị phản xạ mà có khả truyền thẳng, xuyên qua tầng điện li nên dùng thông tin vũ trụ
V Truyền thơng cáp :
Có thể sử dụng nhiều loại dây dẫn để truyền sóng điện từ: kĩ thuật truyền hình cáp, internet cáp, cáp dẫn ngầm qua biển…
Ưu điểm:
-Hạn chế tối đa việc mát lượng vùng không gian không sử dụng sóng
-Hạn chế gây nhiễm mơi trường -Ít bị nhiễu mơi trường bên ngồi
-Chương V DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU
-Bài 26 : DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU
MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU CHỈ CÓ ĐIỆN TRỞ THUẦN IV. Suất điện động xoay chiều
Khung dây dẫn quay từ trường với tốc độ góc quanh trục vng góc với B Trong khung xuất suất điện động biến đổi theo thời gian
0cos( 0)
e E t
-e: suất điện động xoay chiều -, T, f liên hệ công thức:
2 ;
2
T f
II Điện áp xoay chiều :
(26)-Xét đoạn mạch AB Qui ước chiều dương chiều tính điện áp tức thời từ AB
uU0cos(wt1)
Và dòng điện xoay chiều )
cos(
0
I wt i
Độ lệch pha
12
> : u nhanh pha I < : u chậm pha I = : u pha với I
III Đoạn mạch xoay chiều có điện trở thuần u = U0cost
Áp dụng định luật Ôm dòng điện không đổi
0 cos
U u
i t
R R
I = I0cost với 0 U I
R
Biểu diễn quan hệ u I vectơ quay
IV Các giá trị hiệu dụng :
Dòng xoay chiều I = I0cost qua đoạn mạch có R
+Cơng suất tỏa nhiệt tức thời:
2 2
0
2
0
cos
1
cos
2
p Ri RI t
RI RI t
+Công suất tỏa nhiệt trung bình chu kì:
2 2
0
1 cos
2
p RI t RI
+Nhiệt lượng tỏa thời gian t: 02
2
(27)0
2
I I Định nghĩa I: SGK
Điện áp hiệu dụng; Suất điện động hiệu dụng:
0
2 U
U
2 E E
-Bài 27 MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU CHỈ CÓ TỤ ĐIỆN , CUỘN CẢM
I.Đoạn mạch xoay chiều có tụ điện :
a) Thí nghiệm :
TN chứng tỏ:
-Tụ điện cho dòng điện xoay chiều “đi qua” đồng thời có tác dụng cản trở dòng điện xoay chiều, nghĩa có điện trở
-Cường độ dòng điện biến đổi tuần hoàn sớm pha
so với điện áp tụ
b)
Giá trị tức thời cường độ dòng điện tức thời điện áp
Giả sử: u = U0sint
Điện tích tụ: q = Cu = C U0sint
0cos
dq i
dt
i CU t
Đặt I0 CU0 đó:
0
cos cos
2
i I t
u U t
(28)O I x
2
U
3)Định luật Ôm đoạn mạch Dung kháng: Từ I0CU0 biến đổi:
I = CU Đặt ZC
C
C U I
Z
+ ZC giữ vai trò tương tự điện trở dòng điện không đổi:
ZC: dung kháng
II Đoạn mạch xoay chiều có cuộn cảm
a) Thí nghiệm :
- Cuộn cảm có tác dụng cản trở dòng điện xoay chiều -Tác dụng cản trở phụ thuộc vào độ tự cảm
b) Giá trị tức thời cường độ dòng điện điện áp
Giả sử: i I 0cost
Dòng điện qua cuộn cảm làm xuất sđđ tự cảm:
0sin di
e L LI t
dt
Điện áp điểm A B:
AB AB
u R i e với RAB = 0 uAB = -e
0sin AB
u LI t Hay
0cos
2 u U t
Với U0 = LI0
* Cường độ dòng điện biến thiên điều hòa tần số trễ pha
điện áp đầu cuộn cảm c)
Biểu diễn vectơ quay L
(29)I O x
d)Định luật Ôm đoạn mạch có cuộn cảm Cảm kháng.
Từ công thức U0 = LI0
Biến đổi
0
U U v I I , đặt: L
Z L L
U I =
Z
ZL đóng vai trò tương tự điện trở dòng điện không đổi:
cảm kháng
-Bài 27 MẠCH CÓ R,L,C MẮC NỐI TIẾP CỘNG HƯỞNG ĐIỆN
I Các giá trị tức thời :
Giả sử dòng điện có cường độ:
0cos( )
i I t
Biều thức điện áp tức thời đầu phần tử
0 0
0 0
0 0
cos( ); cos ;
2 cos ;
2
R AM R R
L MN L L L
C NB C C C
u u U t U I R
u u U t U I Z
u u U t U I Z
Điện áp tức thời hai đầu mạch AB u = uR + uL + uC
u: điện áp biến thiên điều hòa với tần số góc
II Giản đồ Fre-nen Quan hệ cường độ dòng điện điện áp
(30)uR UR;
uL UL;
uC UC;
vào thời điểm t = 0, góc hợp vec tơ U U U R, L, C với trục Ox là: 0;
2
;
b)Định luật Ôm cho đoạn mạch RLC nối tiếp Tổng trở
2
2
R L C
U U U U với UR = IR; UL = IZL; UC = IZC
2
2
L C
U I
R Z Z
Đại lượng
2
2
L C
Z R Z Z đóng vai trò tương tự điện trở dòng điện không đổi: tổng trở đoạn mạch
U I
Z
c) Độ lệch pha điến áp so với cường độ dòng điện.
tan L C L C
R
U U Z Z
U R
+ > 0: i trễ pha so với u + < 0: u trễ pha so với i III Cộng hưởng điện :
* Giữ nguyên giá trị U, thay đổi đến giá trị cho L
C
thì xảy tượng cơng hưởng điện Khi đó: Z = Zmin = R max
U I I
R
UL = UC; =
* Để có cộng hưởng điện: ZL = ZC
1 L
C LC
(31)
-Bài 29 : CÔNG SUẤT CỦA DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU HỆ SỐ CÔNG SUẤT
I Cơng suất tức thời : Xét đoạn mạch có:
0cos( )
i I t u U 0cos(t)
Công suất tức thời:
p = ui = U0I0cos(t+ )cost
thay U0 ;U I0 2I
Dùng phép biến đổi lượng giác: p = UIcos + UIcos(2t+ ) II Cơng suất trung bình :
Là đại lượng đo điện tiêu thụ đoạn mạch khoảng thời gian t
W t
P
W t
P còn cơng suất trung bình chu kì, cơng suất trung bình thời gian t >>T
cos
UI
P
III Hệ số công suất:
cos R
Z
-Trường hợp mạch có R mạch RLC có cộng hưởng: cos = =
Công suất P UI: công suất biểu kiến -Trường hợp mạch có L, C có hai: cos = 0; P =
Với điện áp U cđdđ I, đoạn mạch có cos lớn thì cơng suất P dòng điện lớn.
Nếu cos nhỏ để công suất bằng P, điện áp U thì I lớn Do đó hao phí nhiệt tỏa dây dẫn lớn Cần phải tránh.
-Bài 30 : MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU I Nguyên tắc hoạt động máy phát điện xoay chiều :
a) Nguyên tắc:
(32)-Từ thông qua vòng dây biến thiên, vòng dây xuất sđđ cảm ứng xoay chiều
1 = 0cost
-Với cuộn dây có N vòng giống nhau: = N1
Suất điện động xoay chiều cuộn dây:
0
0
sin cos
2
d
e N N t
dt
hay e N t
Đặt E0 = N0
b) Hai cách tạo Suất điện động xoay chiều máy phát điện:
-Từ trường cố định, vòng dây quay từ trường -Từ trường quay, vòng dây cố định
II Máy phát điện xoay chiều pha :
a)Cấu tạo: máy xoay chiều có:
+Hai phận chính: phần cảm phần ứng (SGK)
+Một hai phần đặt cố định, phần còn lại quay quanh trục -Phần quay: roto
-Phần cố định: stato
* Máy xoay chiều pha cấu tạo theo cách: Cách phần ứng quay, phần cảm cố định.
Cách phần cảm quay, phần ứng cố định.
b)Hoạt động:
SGK trang 162.hình 30.1
-Hoạt động máy loại nhỏ có: +Roto: phần ứng
+Stato: phần cảm
SGK trang 163 hình 30.2 -Hoạt động máy loại lớn có: +Roto: phần cảm
+Stato: phần ứng
III Máy phát điện xoay chiều ba pha
a) ĐN dòng xoay chiều ba pha: SGK
b) Cấu tạo hoạt động máy xoay chiều pha: * Cấu tạo:
+Roto: phần cảm, nam châm điện
(33)* Hoạt động máy:
Roto quay, sđđ xuất cuộn dây có biên độ, tần số lệch pha 2/3
Nếu đầu dây cuộn với mạch ngồi giống nhau, ta có dòng điện biên độ, tần số lệch pha 2/3
c) Cách mắc dòng điện xoay chiều pha.
SGK
-Bài 31 : ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA I Nguyên tắc hoạt động động không đồng bộ
a)Từ trường quay Sự quay đồng bộ:
-Từ trường có đường sức từ quay không gian
+ Một kim nam châm quay tốc độ góc với nam châm quay đều: Kim nam châm quay đồng với nam châm
b) Sự quay khơng đồng bộ:
Trong dây dẫn kín đặt lòng NC (hình 31.2)
-Khi nam châm quay đều, khung dây quay theo nam châm “tốc độ góc khung dây ln nhỏ tốc độ góc từ trường”
Giải thích: SGK
Khung dây quay, sinh công học Động hoạt động dựa nguyên tắc tượng cảm ứng từ sử dụng từ trường quay gọi động không đồng
II Tạo từ trường quay đòng điện ba pha :
a)Cấu tạo:
Ba cuộn dây giống đặt lệch góc 1200 vòng tròn b) Nguyên tắc :
Hiện tượng cảm ứng điện từ từ trường quay
b)Hoạt động:
Cho dòng điện ba pha có tần số gó w vào ba cuộn dây Từ trường tổng hợp B sinh O có độ lớn không đổi quay quang O với tốc độ góc w
IV Cấu tạo hoạt động động không đồng ba pha :
a)Cấu tạo::
- Roto : hình trụ tao nhiều thép mỏng ghép cách điện với - Stato : Ba cuộn dây giống đặt lệch góc 1200 vòng
tròn
(34)Cho dòng điện ba pha có tần số gó w vào ba cuộn dây , roto quay theo chiều với B với w’ nhỏ
c) Hiệu suất :
P P
H
P1 : Công suất học động sinh
P : Công suất tiêu thụ ba cuộn dây
-Bài 32 : MÁY BIẾN ÁP TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG I Máy biến áp :
- Là thiết bị có khả biến đổi điện áp (xoay chiều)không làm thay đổi tần số
- Hoạt động dựa tượng cảm ứng điện từ
a) Cấu tạo nguyên tắc máy biến áp * Cấu tạo:
2 cuộn dây bao quanh lõi thép ghép cách điện - Cuộn sơ cấp : nối nguồn
- Cuộn thứ cấp nối tải * Nguyên tắc hoạt động
b) Sự biến đổi điện áp cường độ dòng điện:
Các thông số cuộn sơ thứ cấp +Số vòng dây: N1, N2
+Suất điện động e1, e2
+Điện áp: U1, U2
Ta có:
1
2
e N
e N hay
1
2
E N
E N
-Bỏ qua điện trở cuộn E1 = U1 E2 = U2 đó: 1 2
U N
U N +Máy tăng áp:
N2 > N1 U2 > U1
+Máy hạ áp:
N2 < N1 U2 < U1
Bỏ qua điện hao phí U1I1 = U2I2 hay
1 2
I U
I U II Truyền tải điện :
- Điện truyền tải hao phí tỏa nhiệt đường dây
U
U
D
2
(35)- Cơng suất hao phí
2
2
cos
R RI
U
P P
R: điện trở đường dây P: công suất truyền U: điện áp nơi phát
cos: hệ số công suất mạch tiêu thụ
-Hai cách giảm cơng suất hao phí: + Giảm R => tốn kém + Tăng U : dùng máy biến áp=> tiện lợi
-Hiệu suất truyền tải:
1
H P
P
P2: công suất lấy từ máy biến
P1: công suất đưa vào cuộn sơ cấp