ly thuyet dao dong

Trong một khoảng thời gian rất nhỏ có thể coi dđiện trong mạch là không đổi... Tröôøng THPT Hoaø Ña – GV: Nguyeãn Chaùnh Trung..[r]

(1)

Fđh o

x

x x’

FG Q

* *

( s ) ( hz ) Lưu ý:

№

1: DAO ĐỘNG TUẦN HOÀN VÀ DĐĐH – CON LẮC LÒ XO I Dao động:

- Dao động là chuyển động có giới hạn không gian, lặp lặp lại nhiều lần quanh một VTCB.

- VD: đóa hoa lay động gió, nôi đung đưa theo nhịp đẩy…

II Dao động tuần hoàn: Định nghĩa:

- Là dao động mà trạng thái chuyển động được lặp lại cũ sau những khoảng thời gian bằng nhau.

Chu kỳ: ( T )

- Là khoảng thời gian mà vật thực hiện xong một dao động và trở về trạng thái dao động cũ.

Tần số: ( f )

- Là số lần dao động một đơn vị thời gian ( một giây ).

III Con lắc lò xò – Dao động điều hòa: Con lắc lò xò:

a Cấu tạo:

- Hòn bi khối lượng m gắn vào lò xo khối lượng không đáng kể có độ cứng k đặt nằm ngang Hòn bi có thể chuyển động không ma sát dọc theo trục cố định nhờ một rãnh nhỏ xuyên qua bi.

b Phương trình chuyển động:

- Kéo hòn bi tới li độ x rồi thả nhẹ Khi đó, bi chịu tác dụng bởi lực:  Trọng lực của TĐ: FG = m.g.

 Phản lực của trục đỡ: Q = - FG.  Lực đàn hồi của lò xo: Fđh = - k.x.

- Trọng lực và phản lực cân bằng nhau, lực đàn hồi gây tác dụng kéo bi chuyển động về phía O Theo đ/l II Newton: FG + Q + Fđh = m.a => Fđh = m.a => – k.x = m.a

Chiếu lên phương chuyển động: – k.x = m.a => a = k x m

 Đặt: ω k

m

 ta có: a = – ω2x Mặt khác: a = v’ = x” nên: x” = – ω2x ( )

Nghiệm của pt ( ) có dạng: x = A.sin(ωt + φ) và được gọi là ptdđ (hay pt li độ) của lắc lò xo. Trong đó: x: tọa độ/li độ ở thời điểm t.

A: biên độ.

(ωt + φ): pha dao động ở thời điểm t ( Rad ). ω: tần số góc ( Rad/s ).

φ: pha ban đầu (thời điểm t = 0).

Dao động điều hòa:

- Là một dao động được mô tả bằng một định luật sin hoặc cosin: x = A.sin(ωt +φ) hay x = A.cos(ωt + φ)

Trong đó A, ω, φ là những hằng số.

Đối với lắc lò xo, chu kỳ và tần số được xđ bằng CT sau:

2π m t

T 2π

ω k N f

ω k N

f

2π 2π m t T

   

(2)

M

* *

x = A.cos(ωt + φ) = A.sin(ωt + φ +

2

 )

Con lắc lò xo cũng có dạng là một hòn bi gắn vào một lò xo treo thẳng đứng Lúc này, VTCB O se ứng với VT lò xo đã giãn một đoạn Δl trọng lượng của hòn bi.

№

2: KHẢO SÁT DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA I Chuyển động tròn đều và dđđh:

1 Khảo sát:

- Xét một chất điểm M chuyển động đều đường tròn (O, A) với vận tốc

góc ω (Rad/s).

- Chọn C là điểm gốc, ta có: ▪ T/điểm t = 0: M ≡ Mo, ứng với góc φ. ▪ T/điểm t bất kỳ: M ≡ Mt, ứng với góc (ωt + φ).

- Chiếu chuyển động của M lên trục x’ox, ta có điểm P chuyển động theo pt:

x = OP = Asin(ωt + φ) => điểm P dao động điều hòa. 2 Kết luận:

- Một dđđh có thể coi hình chiếu của một chuyển động tròn đều một đường thẳng nằm trong mp quỹ đạo.

II Dao động tự do:

- Dao động mà chu kỳ chỉ phụ thuộc vào đặc tính của hệ, không phụ thuộc vào yếu tố bên ngoài.

- Hệ lắc lò xo là một hệ dao động tự với chu kỳ và tần số riêng chỉ phụ thuộc vào đặc tính của nó

III Vận tốc và gia tốc dđđh:

- Vật dđđh, vận tốc và gia tốc của nó cũng biến thiên điều hòa với cùng tần số dao động. - Nếu: x = Asin(ωt + φ) thì: v = x’ = ωAcos(ωt + φ)

a = v’ = x” = - ω2Asin(ωt + φ) = - ω2x Lưu ý:

- Li độ và vận tốc của vật dđđh liên hệ qua CT độc lập thời gian: 2 2

v

A x

ω

 

IV Con lắc đơn:

1 Cấu tạo:

- Con lắc đơn gồm một hòn bi khối lượng m treo vào một sợi dây không giãn có chiều dài l, khối lượng không đáng kể Đầu của sợi dây mắc vào một điểm cố định.

2.Phương trình chuyển động:

- Kéo hòn bi lệch khỏi VTCB O một đoạn s = OM cho dây treo lập với phương thẳng đứng một góc α nhỏ (≤ 10º) Khi đó, OM coi thẳng và: sin  s

l ( Rad )

- Thả nhẹ => Bi chđ về phía O theo pt đ/l II Newton: T + FG = m.a

- Chiếu lên phương tiếp tuyến (coi phương chđ), ta có: – FG.sinα = m.a

Suy ra: – m.g.s

l = m.a => a = g

s

 l Đặt: ω g

l ta có: a = - ω

2s Mà: a = v’ = s” nên: s” = - ω2s ( ) Nghiệm của pt ( ) có dạng: s = smaxsin(ωt + φ) ( ptdđ của lắc đơn )

Lưu ý:

t

 

OP

x

' x o P

x

C

O

M

t

M



A





G F

l

s

O

(3)

( s ) ( hz )

- Xét hai dđđh cùng phương, cùng tần số:

Đối với lắc đơn, chu kỳ và tần số được xác định bằng CT sau:

2π t

T 2π

ω g N f

ω g N

f

2π 2π t T

   

l

2. Đối với lắc đơn, CT độc lập thời gian có dạng: 2 22

max ω

v s

s  

№

4: NĂNG LƯỢNG TRONG DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA

I Sự biến đổi NL quá trình dao động:

1 Khảo sát:

Xét dđđh của lắc lò xo:

♦ Khi hòn bi chđ từ VT biên đến VTCB:

- Li độ giảm dần và vận tốc tăng lên => Et giảm và Eđ tăng. - Khi đến VTCB, Et = Eđ cực đại

♦ Khi hòn bi chđ từ VTCB đến VT biên:

- Li độ tăng dần và vận tốc giảm xuống => Et tăng và Eđ giảm.

- Khi đến VT biên, Eđ = Et cực đại 2 Kết luận:

- Trong trình dao động của lắc lò xo diễn hiện tượng: động tăng thì thế năng giảm và ngược lại.

II Sự bảo toàn dđđh:

1 Khảo sát:

Xét lắc lò xo có hòn bi khối lượng m và lò xo độ cứng k dao động điều hòa với pt: x = Asin(ωt + φ)

Ta có: ▪ Thế của lò xo: Et = 12kx2 = 1

2mω2A2sin2(ωt + φ) {do: ω = m k

nên : k = mω2} ▪ Động của hòn bi: Eđ = 12mv2 = 1

2mω2A2cos2(ωt + φ) {do: v = x’ = ωAcos(ωt +

φ)}

Suy của lắc: E = Eđ + Et

= 12mω2A2[cos2(ωt + φ) + sin2(ωt + φ)] = 12mω2A2 = 1

2kA2 = Const.

2 Kết luận:

- Trong suốt trình dao động của hệ, của hệ không đổi và tỉ lệ với bình phương biên độ.

-/ -№

– 6: SỰ TỔNG HỢP DAO ĐỘNG I Sự lệch pha của hai dđđh cùng phương, cùng tần số:

x1 = A1sin(ωt + φ1) x2 = A2sin(ωt + φ2)

+ A

- A O x

(4)

x’

- Giả sử ta cần tổng hợp hai dđđh:

Ta có:

* *

Vậy:

Hiệu số pha của hai dao động là: Δφ = (ωt + φ1) - (ωt + φ2) => Δφ = φ1 - φ2 (độ lệch pha của 2 dđ).

Quy ước: ▪ Δφ > : dđ (1) sớm pha dđ (2). ▪ Δφ < : dđ (1) trễ pha dđ (2). ▪ Δφ = k2π : dđ cùng pha.

▪ Δφ = (2k + 1)π : dđ ngược pha.

II Phương pháp giản đồ véctơ quay:

1 Cơ sở lý thuyết:

- Một dđđh có thể được coi hình chiếu của một chuyển động tròn đều một đường thẳng nằm mp quỹ đạo.

2 Nội dung:

- B1: Ve trục chuẩn Δ ứng với pha ban đầu φ = và trục x’ox vuông góc với Δ tại O.

- B2: Ve véctơ quay A biểu diễn cho dđđh: x = Asin(ωt + φ) với:

Lưu ý: Chiều dương của φ ngược chiều quay của KĐH.

III Tổng hợp hai dđđh cùng phương cùng tần số:

x1 = A1sin(ωt + φ1) x2 = A2sin(ωt + φ2)

▪ B1: áp dụng pp giản đồ véctơ, ve véctơ A1, A2 biểu diễn cho dđ x1, x2.

▪ B2: dùng quy tắc hình bình hành, ve véctơ: A = A1 + A2

hình chiếu của A1 trục x’ox: OP1 = x1 ♦ hình chiếu của A2 trục x’ox: OP2 = x2 hình chiếu của A trục x’ox: OP = x = x1 + x2 ♦ Các véctơ A1 và A2 có cùng vận tốc quay ω nên véctơ này quay thì A cũng se quay theo với cùng vận tốc. Chuyển động tổng hợp của hai dđđh cùng phương cùng tần số là một dđđh cùng phương cùng tần số với dđ thành phần.

IV Biên độ và pha ban đầu của dđ tổng hợp:

Ta có: A = A1 + A2 ( )

Chiếu pt ( ) xuống trục Δ và x’ox, ta có:

 (1)2 + (2)2: A2 = A12 + A22 + 2A1A2(cosφ1cosφ2 + sinφ1sinφ2)

 A2 = A12 + A22 + 2A1A2cos(φ2 - φ1) => 2

1 2

A A A 2A A cos

 1 2

1 2

(1): tg A sin A sin

(2) A cos A cos

  

 

  

(k = 0, ±1, ±2, ±3…)

| A | = A ( A, Δ) = φ

P

φ O

x

(φ > 0) A

Δ P

φ

x’ O x

(φ > 0) A

Δ

x’ O x

(φ = 0) A

Δ

2



A

1



1

A

2

A



P

1

P2 P



o x

' x

(5)

Nhận xét:

- Biên độ và pha ban đầu của dđ tổng hợp phụ thuộc vào biên độ và pha ban đầu của dđ thành phần:

● dđ thành phần cùng pha: Δφ = k2π (k = 0, ±1, ±2…) => cosΔφ = => A = A1 + A2 (hai dao động thành phần cùng pha, dao động tổng hợp có biên độ được tăng cường). ● dđ thành phần ngược pha: Δφ = (2k + 1)π (k = 0, ±1, ±2 …) => cosΔφ = – => A = A1 – A2

(hai dao động thành phần ngược pha, dao động tổng hợp có biên độ bị giảm bớt). ● dđ thành lệch pha bất kỳ: |A1 + A2| ≤ A ≤ A1 + A2

№

– 9: DAO ĐỘNG TẮT DẦN VÀ DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC

I Dao động tắt dần:

1 Định nghĩa:

- Dao động tắt dần là dđ có biên độ giảm dần theo thời gian. 2 Nguyên nhân:

- Trong thực tế, mọi dđ đều chịu tác dụng bởi lực cản của môi trường (lực ma sát) Do đó, năng của hệ se bị mất dần và biên độ giảm theo.

3 Đặc điểm:

- Lực ma sát của môi trường càng lớn thì dđ tắt dần càng nhanh. Nếu: • Ma sát nhỏ: dđ tắt dần chậm (con lắc lò xo dđ không khí). • Ma sát lớn: dđ tắt dần nhanh (con lắc lò xo dđ mt nước).

• Ma sát rất lớn: dđ tắt dần rất nhanh (con lắc lò xo dđ mt nhớt). 4 Ứng dụng:

- Chế tạo bộ giảm xóc cho xe cộ, máy móc…

II Dao động cưỡng bức:

1 Nguyên tắc trì dđ tắt dần:

- Muốn trì dđ của một hệ ta phải cung cấp cho hệ một NL đều đặn từng chu kỳ để bù trừ cho phần bị mất mát ma sát.

- Một những cách cung cấp NL nói là tác dụng một ngoại lực tuần hoàn lên hệ. 2 Dao động cưỡng bức:

a, Định nghĩa:

- Là dđ chịu tác dụng của ngoại lực biến thiên tuần hoàn: F = Fosin(ωt + φ) ( N ) b, Đặc điểm:

- Trong khoảng t/gian đầu chịu lực t/d, dđ của vật là dđ tổng hợp của dđ riêng và dđ ngoại lực gây ra.

- Sau dđ đã ổn định, dđ riêng tắt hẳn Vật chỉ còn dđ tác dụng của ngoại lực Khi đó, tần số dđ của vật đúng bằng tần số của ngoại lực.

- Biên độ của dđ cưỡng phụ thuộc vào độ chênh lệch giũa tần số f của ngoại lực và tần số riêng fo của vật Khi f càng gần fo thì biên độ dđ cưỡng bức càng tăng.

III Sự cộng hưởng:

1 Định nghĩa:

- Là hiện tượng biên độ của dđ cưỡng bức tăng nhanh đột ngột đến một giá trị cực đại tần số ngoại lực cưỡng bức đúng bằng tần số riêng của vật bị cưỡng bức.

2 ĐK để có cộng hưởng:

(6)

A B

C D

E F

G H

I J

K

λ λ - Hiện tượng cộng hưởng thể hiện càng rõ lực cản của mt càng nhỏ.

4 Ưu – khuyết điểm của hiện tượng cộng hưởng:

a, Các ví dụ:

- Cộng hưởng có lợi: một em bé chỉ cần một lực nhỏ cũng có thể đưa võng cho người lớn bằng cách đẩy nhẹ võng mỗi nó lên đến điểm cao nhất.

- Cộng hưởng có hại: cầu đường bộ, bệ máy, khung xe… là hệ dđ có tần số riêng Nếu vì một lí do nào đó khiến chúng dđ cộng hưởng với dđ khác thì có thể xảy hiện tượng gãy, vỡ có biên độ dđ lớn.

b, Ứng dụng và khắc phục:

- Ứng dụng: chế tạo tần số kế để đo tần số dđiện xoay ~, đưa vật nặng lên cao từ từ bằng một lực nhỏ…

- Khắc phục: thiết kế máy móc, cầu đường… phải tính toán cho hệ số đàn hồi của vật liệu, chi tiết máy… phù hợp với chỉ tiêu nào đó để tránh hiện tượng cộng hưởng.

IV Sự tự dao động:

1 Định nghĩa:

- Là sự dđ được trì mà không cần tác dụng của ngoại lực. VD: đồng hồ dây cót, đồng hồ tự động…

2 Đặc điểm:

- Tần số và biên độ sự tự dao động vẫn được giữ nguyên hệ dao động tự do.

№

11: HIỆN TƯỢNG SÓNG TRONG CƠ HỌC I Sóng học:

1 Định nghĩa:

- Là những dđ học lan truyền theo thời gian mt vật chất. 2 Phân loại:

 Sóng ngang: là sóng có phương dđ vuông góc với phương truyền sóng VD: sóng mặt nước…

 Sóng dọc: là sóng có phương dđ trùng với phương truyền sóng VD: sóng một lò xo… 3 Nguyên nhân gây sóng học:

- Trong môi trường vật chất, phần tử vật chất liên kết với Khi có một phần tử (vì một lý nào đó) dao động thì lực liên kết se kéo phần tử kế cận dao động theo Cứ thế, dao động lan truyền đến mọi điểm môi trường tạo nên sóng học.

4 Đặc điểm của sóng học:

- Quá trình truyền sóng là trình truyền dao động chứ bản thân phần tử vật chất không di chuyển khỏi vị trí dao động của nó.

- Sóng học chỉ lan truyền môi trường vật chất, không truyền được chân không.

II Các đại lượng đặc trưng của sóng học:

1 Chu kỳ và tần số của sóng:

- Là chu kỳ và tần số dđ của phần tử vật chất có sóng truyền qua. 2 Bước sóng:

- Đ/nghĩa 1: là quãng đường mà sóng truyền trong một chu kỳ

- Đ/nghĩa 2: là khoảng cách giữa điểm phương truyền sóng gần nhất và dđ cùng pha với nhau.

CT:

f v T v

(7)

I: cường độ âm (W/m2)

Io = 10-12 W/m2: cường độ âm chuẩn 3 Vận tốc truyền sóng:

- Đ/nghĩa 1: là quãng đường mà sóng truyền một đơn vị thời gian - Đ/nghĩa 2: là vận tốc truyền pha dao động.

CT: v d t

 (m/s)

III Biên độ và NL sóng:

- Biên độ sóng tại một điểm là biên độ dđ của phần tử vật chất tại điểm đó có sóng truyền qua. - NL sóng tỉ lệ với bình phương biên độ sóng và giảm tỉ lệ với quãng đường truyền sóng.

Lưu ý:

- Khi sóng truyền qua một điểm nào đó thì phần tử vật chất tại điểm đó se dao động → phần tử này đã nhận được một lượng để dao động => Quá trình truyền sóng là một truyền NL

- Khi sóng truyền theo một phương, một đường thẳng và không ma sát thì NL sóng không bị giảm và biên độ sóng tại mọi điểm có sóng truyền qua là nhau.

-/ -№

12 – 13: SÓNG ÂM I Sóng âm và cảm giác âm:

1 Thí nghiệm về cảm giác âm:

a, Thí nghiệm:

- Kẹp chặt đầu dưới của một thép mỏng, gảy nhẹ đầu → thép dao động. - Hạ dần đầu dưới để phần dđ ngắn bớt rồi gảy nhẹ đầu → tần số dao động tăng lên Đến một lúc nào đó thì tai nghe có tiếng vi vu.

b, Giải thích:

- Khi thép dao động, không khí xung quanh nó bị nén giản tuần hoàn tạo ra trong không khí một sóng dọc đàn hồi có tần số bằng tần số dao động của thép. - Sóng không khí truyền đến tai, tác động vào màng nhĩ làm nó dao động với cùng tần số (dao động cưỡng bức) Khi tần số dao động đạt đến một giá trị nào đó thì tạo cảm giác âm tai.

2 Các định nghĩa:

- Sóng âm: là những sóng dọc học có tần số từ 16 → 20.000hz, gây cảm giác âm tai người.

- Sóng siêu âm: là những sóng dọc học có tần số lớn 20.000hz. - Sóng hạ âm: là những sóng dọc học có tần số nhỏ 16.

II Sự truyền âm, vận tốc âm:

- Sóng âm truyền được mt rắn, lỏng, khí Không truyền được chân không.

- Vận tốc truyền âm phụ thuộc vào tính đàn hồi, mật độ phần tử và nhiệt độ của mt truyền âm. - vrắn > vlỏng > vkhí

III Năng lượng âm:

- Sóng âm có bản chất là sóng học nên sự truyền âm là sự truyền NL.

 Cường độ âm: là phần NL được sóng âm truyền một đơn vị thời gian qua một đơn vị diện

tích đặt vuông góc với phương truyền âm.  Mức cường độ âm:

o

I I lg B) (

L  ;

o

I I lg 10 dB) (

L  IV Các đặc tính sinh lý của âm:

1 Độ cao:

(8)

A

B

A B

M

l

d1 d2

- Là đại lượng đặc trưng cho sự khác giữa hai âm có cùng độ cao được phát từ hai nguồn khác (ghita, pianô…).

 Một nhạc cụ hay một người nói phát một âm có tần số f1 (gọi là âm bản) thì cũng đồng thời phát âm có tần số f2 = 2f1, f3 = 3f1, f4 = 4f1…(gọi là họa âm)

 Tùy theo cấu trúc của vật phát âm mà họa âm có số lượng, biên độ và thời gian tồn tại khác nhau, đó, vật phát âm tạo âm có âm sắc khác nhau.

Độ to:

- Là đại lượng sinh lí của âm định bởi mức cường độ và tần số âm.

 Để có cảm giác âm thì cường độ âm phải lớn một giá trị cực tiểu gọi là ngưỡng nghe. Ngưỡng nghe thay đổi theo tần số âm.

 Khi cường độ âm đạt đến một giá trị nào đó mà sóng âm có thể gây một cảm giác nhức nhối, đau đớn tai thì giá trị này được gọi là ngưỡng đau.

 Miền nằm giữa ngưỡng nghe và ngưỡng đau được gọi là miền nghe được (khoảng từ → 130dB).

V Nguồn âm – hộp cộng hưởng:

1 Nguồn âm:

- Là những vật dđ phát âm. - Có hai loại nguồn nhạc âm chính:

 Dao động nhờ dây: loại đàn.  Dao động nhờ cột khí: sáo, kèn 2 Hộp cộng hưởng:

- Là những vật dạng rỗng có khả tăng cường, cộng hưởng nhiều tần số khác nhau. VD: bầu đàn, họng và vòm miệng…

№

14: GIAO THOA SÓNG I Thí nghiệm về hiện tượng giao thoa:

- Gắn hai quả cầu A, B vào hai nhánh của một cần rung và đặt sát mặt nước phẳng lặng.

- Cho cần rung dao động → từ A, B xuất hiện hai hệ thống sóng gồm những vòng tròn đồng tâm càng lúc càng lan rộng và đan trộn vào nhau.

- Khi đã ổn định, mặt nước xuất hiện điểm dđ với biên độ cực đại và điểm không dđ.

=> Hiện tượng này được gọi là hiện tượng giao thoa và hai quả cầu A,

B được coi là hai nguồn sóng.

II Lý thuyết về giao thoa:

Sóng kết hợp, ĐK để có giao thoa:

- Hai nguồn dao động có cùng tần số và độ lệch pha giữa chúng không thay đổi theo thời gian được gọi là hai nguồn kết hợp.

- Hiện tượng giao thoa chỉ xảy với hai sóng kết hợp Đó là hai sóng hai nguồn kết hợp tạo ra.

Khảo sát:

- Xét hai nguồn kết hợp A, B Giả sử phương trình dao động của chúng có cùng dạng: u = a.sinωt. - Ở thời điểm t, dao động tại điểm M (nằm cùng mp với A, B) A, B se có phương trình:

1

2

1 A M

2 B M

d

u a sin t

v d

u a sin t

v

 

   

 

 

   

 

(9)

x’ Nên: aM1aM2 (biên độ dao động sóng là không đổi)

Suy ra: A M B M d

u a sin t

v d

u a sin t

v                  A M B M d

u a sin t

v d

u a sin t

v                  

Độ lệch pha giữa hai dđ thành phần: d1 d2

v v

 

 

    

 = vd2 d1   Gọi: d = (d2 – d1) là hiệu đường của hai sóng tới Ta có: d

T.v



  =>   2 d  ● Dao động tổng hợp tại M se có biên độ cực đại hai sóng tới cùng pha, tức là: Δφ = k2π (với k = 0, ±1, ±2…)  2d

 = k2π => d = kλ

● Dao động tổng hợp tại M se có biên độ cực tiểu (bằng không) hai sóng tới ngược pha, tức là: Δφ = (2k + 1)π (với k = 0, ±1, ±2…)  2d

 = (2k + 1)π => d (2k 1)2 

 

Kết luận:

- Tại điểm có hiệu đường bằng một số nguyên lần bước sóng thì biên độ của sóng tổng hợp là cực đại; còn hiệu đường đi bằng một số lẻ nửa bước sóng thì biên độ của sóng tổng hợp là cực tiểu.

☺ Lưu ý:

- Các VT có biên độ sóng cực đại và cực tiểu tạo thành một họ đường hypebol nhận A, B làm tiêu điểm và được gọi là vân giao thoa.

III Định nghĩa hiện tượng giao thoa:

- Giao thoa là sự tổng hợp của hai hay nhiều sóng kết hợp trong không gian, đó có những chổ cố định mà biên độ sóng được tăng cường hoặc bị giảm bớt.

IV Sóng dừng:

- Là hiện tượng giao thoa giữa sóng tới và sóng phản xạ cùng một vật đàn hồi tạo thành những vị trí cố định có biên độ dao động cực đại (gọi là bụng sóng) và những điểm không dao động (gọi là nút sóng).

☺Lưu ý: Sóng dừng còn được hiểu là sóng có nút và bụng cố định không gian. - Khoảng cách giữa hai bụng hay hai nút liên tiếp là: x

2

  - Khoảng cách giữa một bụng và một nút liên tiếp là: x

4

  - ĐK để có sóng dừng một dây đàn hồi có hai đầu cố định: l = n

2

 (n: số bụng sóng) - Sóng dừng dùng để đo bước sóng hay vận tốc truyền sóng.

-/ -№

17: HIỆU ĐIỆN THẾ DĐĐH – DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU I Hiệu điện thế dđdh:

1 Nguyên tắc tạo dòng điện xoay chiều:

- Nguyên tắc tạo dđiện ~ dựa sở lý thuyết là định luật cảm ứng điện từ: từ thông qua mạch kín biến

(10)

URo Io O

R

thiên thì mạch se xuất hiện một suất điện động cảm ứng và gây mạch một dòng điện cảm ứng.

- Khung dây kim loại có diện tích S gồm N vòng dây có thể quay quanh trục đối xứng x’x vuông góc với từ trường đều B hình ve.

- Giả sử ở thời điểm to = 0, n ≡ B Khi cho khung quay đều với vận tốc góc ω, ta có từ thông qua khung dây là: Ф = NBS.cos( n , B ) = NBS.cosωt = Фocosωt (Wb)

=> Từ thông qua khung dây biến thiên điều hòa theo thời gian Theo đ/l cảm ứng điện từ, trong khung dây xuất hiện một sđđ cảm ứng: e =  t

 =  ' (dấu “ – ” tuân theo đ/l Lentz). = ωNBS.sinωt = eo sinωt (V)

=> Sđđ cảm ứng khung dây biến thiên điều hòa theo thời gian Do đó, nối hai đầu khung dây với mạch ngoài thì ở mạch ngoài se có dòng điện xoay chiều với:

• Hđt: u = Uosin(ωt + φu) ( V ) • Cđdđ: i = Iosin(ωt + φi) ( A )

II Dòng điện xoay chiều:

- Dòng điện xoay chiều là dòng điện biến thiên điều hòa theo thời gian.

- Độ lệch pha giữa hđt u và cđdđ i của mạch điện xoay chiều: φ = φu – φi (Rad)

- Cường độ dòng điện xoay chiều i một mạch không phân nhánh có giá trị tại mọi điểm.

III Cường độ dòng điện và hiệu điện thế hiệu dụng:

1 Các định nghĩa:

- Cường độ dòng điện hiệu dụng của dòng điện ~ bằng cường độ của một dòng điện không đổi mà nếu chúng lần lượt qua điện trở những thời gian thì chúng se tỏa những nhiệt lượng =.

- Hiệu điện hiệu dụng của dòng điện xoay chiều bằng hiệu điện của dòng điện không đổi mà ta đặt lần lượt hiệu điện ấy vào cùng điện trở cùng thời gian thì chúng se tỏa những nhiệt lượng bằng nhau.

2 Các biểu thức hiệu dụng: I Io

2

 U Uo

2

 3 Ý nghĩa của giá trị hiệu dụng:

- Các giá trị hiệu dụng có thể đo được bằng dụng cụ đo điện.

- Các giá trị hiệu dụng có thể cho biết tác dụng của dòng điện một khoảng thời gian dài.

№

18 – 19: DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU TRONG ĐOẠN MẠCH CHỈ CÓ

ĐIỆN TRỞ THUẦN, CUỘN CẢM HOẶC TỤ ĐIỆN I Dòng điện xoay chiều đoạn mạch chỉ có điện trở thuần:

1 Quan hệ giữa dòng điện và hiệu điện thế:

- Đặt giữa hai đầu đoạn mạch chỉ có điện trở thần R một hđt xoay chiều : u = Uosinωt ( V )

- Thực nghiệm cho thấy dòng điện mạch chỉ gây tác dụng nhiệt Trong một khoảng thời gian rất nhỏ có thể coi dđiện mạch là không đổi Khi đó, theo đ/l ôm, ta có: i u Uosin t

R R

  

( A )

Đặt: o o U

I R

 => i = Iosinωt ( A ) Kết luận:

- Hđt giữa hai đầu đoạn mạch chỉ có điện trở thần biến thiên điều hòa cùng pha với dđiện: uR i

Giản đồ véctơ:

2 Định luật ôm: Ta có: o

o U

I R

 => Io Uo

2  2.R => I = U R

Trong đó:

▪ u : hđt tức thời ( V ) ▪ i : Cđdđ tức thời ( A ).

▪ Uo : hđt cực đại ( V ) ▪ Io : Cđdđ cực đại

(11)

Đ

C

(1) (2)

A B K

Đ

L

(1) (2)

A B K

UCo – O

Io

Đ sáng bình thường.

II Dòng điện ~ đoạn mạch chỉ có tụ điện:

1 Tác dụng của tụ điện đối với dđiện ~:

- Nối A, B với nguồn điện một chiều: ▪ K → (1): Đ sáng bthường.

▪ K → (2): Đ không sáng.

- Nối A, B với nguồn điện xoay chiều: ▪ K → (1): Đ sáng bthường.

▪ K → (2): Đ sáng yếu.

2 Quan hệ giữa dđiện và hđt:

- Đặt giữa hai đầu đoạn mạch chỉ có tụ điện thuần dung C một hđt ~: u = Uosinωt ( V )

- Sau thời gian t, điện tích giữa hai bản tụ là: q = C.u = C.Uosinωt ( C )

=> Điện tích giữa hai bản tụ biến thiên điều hòa theo thời gian, nghĩa là có một dòng điện biến đổi chạy qua nó: i = q’ = ωC.Uocosωt = ωC.Uosin(ωt + 2)

Đặt: Io = ωC.Uo => i = Io sin(ωt + 2) ( A ) Kết luận:

- Hđt giữa hai đầu đoạn mạch chỉ có tụ điện trễ pha dđiện một góc 2: uC= φi –

2

 ( Rad )

3 Định luật ôm:

Ta có: Io = ωC.Uo Đặt: ZC

C



 (dung kháng của tụ điện – Ω) =>

o o

C

I U

2  2Z => I = C

U Z III Dòng điện xoay chiều đoạn mạch chỉ có cuộn cảm:

1 Tác dụng của cuộn cảm đối với dòng điện ~:

- Nối A, B với nguồn điện một chiều: ▪ K → (1)

▪ K → (2)

=> Dòng điện một chiều có thể qua cuộn dây thuần cảm được Khi đó, cuộn dây thuần cảm hầu không gây một tác dụng cản trở nào đối với dòng điện một chiều qua nó

Trường THPT Hoà Đa – GV: Nguyễn Chánh Trung. - Nới A, B với nguờn điện xoay chiều: ▪ K → (1): Đ sáng bthường. ▪ K → (2): Đ sáng yếu.

=> Dòng điện ~ có thể qua cuộn dây thuần cảm được Khi đó, cuộn dây thuần cảm se gây ra một tác dụng cản trở dòng điện ~ qua nó (cảm kháng).

2 Quan hệ giữa dòng điện và hiệu điện thế:

- Đặt giữa hai đầu đoạn mạch chỉ có cuộn dây thuần cảm L một hđt ~ thì trong mạch se có một dòng điện ~ Giả sử dòng điện ~ chạy cuộn dây có dạng: i = Iosinωt ( A )

- Dòng điện cuộn dây biến thiên điều hòa theo thời gian nên cuộn dây se xuất hiện một suất điện động cảm ứng: e = L.i’ = L.ωIocosωt ( V )

- Lúc này, cuộn dây có thể coi một máy thu điện có điện trở không đáng kể và suất điện động đóng vai trò là suất phản điện Ta có: u = e + r.i => u = e  u = L.ωIocosωt = L.ωIosin(ωt +

2

)

Đặt: Uo = L.ωIo => u = Uosin(ωt +

2

) ( V ) C

L

=> Dđiện chiều không qua tụ điện được.

(12)

ULo

O +

Io

o

Uo Io

U Co ULo

ULo + UCo

 URo

o

Uo

Io UCo

ULo U

Lo + UCo

 URo Kết luận:

- Hđt giữa hai đầu đoạn mạch chỉ có cuộn cảm sớm pha dđiện một góc 2: uL= φi + 2

 ( Rad )

3 Định luật ôm:

Ta có: Uo = L.ωIo

Đặt: ZL = L.ω (cảm kháng của cuộn dây – Ω) => Uo Z IL

2  => I = L

U Z

№ 21: DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU TRONG ĐOẠN MẠCH KHÔNG PHÂN NHÁNH

I Dòng điện và hiệu điện thế đoạn mạch gồm R, L, C mắc nối tiếp:

- Đặt vào hai đầu đoạn mạch AB gồm R, L, C mắc nối tiếp một hđt ~ thì mạch se có một dđiện ~ chạy qua với dạng giả thiết sau: i = Iosinωt ( A )

- Khi đó, hđt ~ ở hai đầu mỗi dụng cụ se có dạng: uR = URosinωt ( V ) uL = ULo(sinωt + 2) ( V )

uR = URo(sinωt – 2) ( V )

- Hđt hai đầu đoạn mạch: u = uR + uL + uC = URosinωt + ULo(sinωt + 2) + URo(sinωt – 2) ( V ) Kết luận:

- Hiệu điện hai đầu đoạn mạch gồm R, L, C mắc nối tiếp là một hiệu điện dao động điều hòa tổng hợp của hiệu điện dao động điều hòa và có cùng tần số với cường độ dòng điện chạy trong mạch.

II Quan hệ giữa dòng điện và hiệu điện thế đoạn mạch gồm RLC:

- Giả sử hđt và cđdđ của đoạn mạch ~ RLC có dạng: i = Io(sinωt + φi) ( A ) u = Uo(sinωt + φu) ( V )

( ULo > UCo => φ > ) ( ULo < UCo => φ < )

- Áp dụng pp véctơ quay ta có: • Hiệu điện thế:  2

o Ro Lo Co

U  U  U  U

• Độ lệch pha: tgφ = Lo Co L C

Ro

U U Z Z

U R

 

 Hệ quả: ▪ ZL > ZC → φ > → φu > φi

▪ ZL < ZC → φ < → φu < φi ▪ ZL = ZC → φ = → φu = φi

III Định luật ôm cho đoạn mạch RLC:

Ta có:  2

o Ro Lo Co

U  U  U  U => Uo I Ro 2ZL ZC2 =>   2

L C

(13)

Gọi:  2 L C

Z R  Z  Z (tổng trở của toàn mạch – Ω ) => IUZ IV Hiện tượng cộng hưởng điện đoạn mạch RLC:

- Với hđt cho trước không đổi, hiện tượng cộng hưởng điện xảy khi: I = Imax  Z = Zmin  ZL = ZC

Lúc này, ta có: • I = Imax = U

R

• tgφ = => φu = φi : u và i cùng pha.

№ 22: CÔNG SUẤT CỦA DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU I Công suất của dòng điện xoay chiều:

- Đặt một hiệu điện ~ ở hai đầu một đoạn mạch Dùng vôn kế và ampe kế để đo hiệu điện thế hiệu dụng U và cường độ dòng điện hiệu dụng I Dùng thêm ốt kế để đo cơng śt tiêu thụ P.

 Nếu đoạn mạch chỉ có điện trở thuần R thì kết quả đo là: P = U.I

 Nếu đoạn mạch có điện trở thuần R nối tiếp với cuộn dây thuần cảm L hoặc R nối tiếp với tụ điện thuần dung C thì kết quả đo là : P < U.I

 Nếu đoạn mạch gồm R, L, C mắc nối tiếp thì kết quả đo là: P = k.U.I (k < 1) Kết hợp giữa lý thuyết và thực nghiệm, người ta đã đến kết quả:

k = cosφ (với φ = φu – φi : là độ lệch pha của u đối với i của đoạn mạch) Vậy, công suất của dòng điện ~ : P = U.I.cosφ ( W )

Trong đó : cosφ = RZ gọi là hệ số công suất. Lưu ý:

: U = Z.I nên : P = R.I2

II Ý nghĩa của hệ số công suất:

- Khi hđt hiệu dụng và cđdđ hiệu dụng không đổi, hệ số công suất càng lớn thì công suất tiêu thụ càng lớn.

1. Đoạn mạch chỉ có điện trở thuần R hoặc xảy cộng hưởng (ZL = ZC): Ta có: cosφ = R

Z = (φ = 0) => P = U.I : đoạn mạch tiêu thụ hoàn toàn điện cung cấp cho nó.

2. Đoạn mạch chỉ có cuộn dây thuần cảm L hoặc tụ điện thuần dung C (hoặc cả hai không chứa R):

Ta có: cosφ = RZ = (φ = 2) => P = : đoạn mạch không tiêu thụ điện năng. 3. Trường hợp tổng quát: Ta có: cosφ < => P < U.I

Lưu ý:

- Các mạch điện xoay chiều hầu đều tồn tại điện trở và cảm kháng (dẫn đến cosφ < 1) nên công suất tiêu thụ thường nhỏ công suất nguồn cung cấp và đó hiệu suất suất sử dụng điện năng thấp.

- Để tăng hiệu suất sử dụng điện năng, người ta nâng công suất tiêu thụ bằng cách tăng hệ số công suất Giải pháp thường dùng là mắc thêm tụ điện vào mạch.

№

25: MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU MỘT PHA I Nguyên tắc hoạt động máy phát điện xoay chiều:

- Các máy phát điện xoay chiều kiểu cảm ứng hoạt động dựa hiện tượng cảm ứng điện từ:  Khi cho khung dây quay đều một vùng từ trường đều có véctơ cảm ứng từ vuông góc với

(14)

 Sđđ này được dẫn mạch ngoài và đó mạch có dòng điện ~: i = Iosin(ωt + φi) ( A )

- Để có suất điện động đủ lớn, người ta thay khung dây bằng nhiều cuộn dây mắc nối tiếp và bố trí nhiều nam châm điện tạo thành cặp cực Bắc-Nam

khác nhau.

II Cấu tạo của máy phát điện xoay chiều một pha:

- Gồm phần chính: 1. Phần cảm:

- Là phần tạo từ trường, thường là nam châm điện gồm p cặp cực được bố trí đối xứng để tạo những từ trường mạnh.

2. Phần ứng:

- Là phần tạo suất điện động cảm ứng, gồm 2p cuộn dây giống mắc nối tiếp và được bố trí đối xứng

Lưu ý:

- Trong hai phần trên, phần nào quay thì gọi là rôto, phần nào đứng yên gọi là stato.

- Các cuộn dây cả hai phần đều được quấn lõi sắt ghép gồm những sắt non mỏng, ghép cách điện với (để giảm dòng điện

Phucô).

3. Bộ góp điện:

- Dùng để lấy dòng điện ~ rôto là phần ứng hoặc đưa dòng điện một chiều vào để nuôi NC điện rôto là phần cảm.

- Bộ góp điện gồm hai vành khuyên nối với hai đầu rôto và hai chổi quét nối với mạch ngoài và tiếp xúc với hai vành khuyên.

III Tần số dòng điện:

- Tần số dòng điện ~ tạo bởi máy phát điện ~ một pha cho bởi biểu thức:

60 p n

f  ( Hz )

đó: n là số vòng quay của rôto phút. p là số cặp cực của phần cảm.

-/ -№

26: DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU BA PHA I Định nghĩa:

- Dòng điện xoay chiều ba pha là hệ thống gồm dòng điện xoay chiều một pha cùng biên độ, cùng tần số lệch pha nhau một góc 120°, tức lệch về thời gian là ⅓ chu kỳ.

II Máy phát điện xoay chiều ba pha:

1 Cấu tạo:

- Rôto: là phần cảm, gồm một NC điện được nuôi bằng dòng điện không đổi.

- Stato: là phần ứng, gồm cuộn dây giống đặt lệch nhau 120° cùng lõi thép tròn Lõi thép được chế tạo bằng những lá thép mỏng ghép sát cách điện để giảm dòng điện Phucô.

2 Nguyên tắc hoạt động:

- Khi phần cảm quay, từ thông qua cuộn dây của phần ứng biến thiên và cứ sau ⅓ chu kỳ, từ thông qua mỗi cuộn dây lần lượt tăng lên cực đại một lần nên mỗi cuộn dây phát sinh một suất điện động cảm ứng lệch pha một góc 120°.

vành khuyên

chổi quét

x B

ω

x’

A1 B1 B2

B3

A3

A2 N

(15)

B’1 B’2 B’3 A’

3

A’2

A’1

B3 B2 B1

A3 A2

A1

Dây pha 3 Dây pha 2 Dây pha 1

Dây trung hòa

- Khi nối cuộn dây với mạch ngoài giống thì ta được dòng điện xoay chiều ba pha: i1 = Iosin (ωt)

i2 = Iosin (ωt + 2π

3 ) ( A )

i3 = Iosin (ωt – 2π

3 ) III Cách mắc mạch điện xoay chiều ba pha:

1 Mắc hình sao:

- Khi tải đối xứng (R1 = R2 = R3) thì: • Cđdđ dây pha:

i1 = Iosin (ωt)

i2 = Iosin (ωt + 2π3 ) ( A ) i3 = Iosin (ωt – 2π3 )

• Cđdđ dây trung hòa: i = i1 + i2 + i3 = 0

2 Mắc tam giác:

- Các tải phải đối xứng: R1 = R2 = R3 Lưu ý:

- Trong một số trường hợp, người ta cũng có thể mắc một tải hình tam giác vào một máy phát hình sao, hoặc ngược lại.

-/ -№

27: ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA I Nguyên tắc hoạt động của động không đồng bộ:

- Một khung nhôm có thể quay quanh một trục nằm ngang được đặt vào khoảng giữa của một nam châm chữ U quay được (trục quay của khung nhôm và nam châm trùng nhau).

- Khi quay nam châm với vận tốc góc ω thì khung nhôm quay theo với vận tốc góc ω’ Thực nghiệm cho thấy ω’ < ω.

Giải thích:

- Khi nam châm quay, từ thông qua khung nhôm biến thiên tuần

hoàn làm xuất hiện trong khung một dòng điện cảm ứng Dòng điện này có xu hướng chống lại sự biến thiên từ thông qua

khung nhôm, tức là chống lại sự quay của nam châm Tuy nhiên,

nam châm cứ quay đều do ngoại lực Do đó, để giảm tốc độ biến

thiên của từ thông, khung nhôm quay theo nam châm.

II Từ trường quay của dòng điện xoay chiều ba pha:

- Từ trường quay được tạo bằng cách cho dòng điện xoay ba

pha chạy vào ống dây giống riêng re và đặt lệch nhau 120°.

- Khi có dòng điện xoay ba pha chạy ống dây thì cứ sau ⅓ chu

B’1 B’2 B’3

A’3 A’2

A’1 B3

B2 B1

A3 A2

A1

Dây pha 3 Dây pha 2 Dây pha 1

N S

x x’

1

2 B1 3 B2 B3

(16)

kỳ, véctơ cảm ứng từ tổng hợp lại có phương nằm trục mỗi ống dây (và hướng xa ống dây) một lần Như vậy, thời gian thay đổi, véctơ cảm ứng từ của từ trường tổng hợp se quay với vận tốc góc ω đúng bằng tần số góc của dòng điện.

III Cấu tạo của động điện không đồng bộ ba pha:

1. Phần cảm:

- Là stato, gồm cuộn dây giống riêng re quấn lõi sắt ghép và đặt lệch 120° Có tác dụng tao từ trường quay cho dòng điện xoay chiều ba pha vào cuộn dây.

2. Phần ứng:

- Là rôto, gồm khung nhôm gắn quanh lõi sắt ghép tạo thành hình lồng sóc.

- Dưới tác dụng của từ trường quay tạo bởi stato, rôto se quay theo với vận tốc quay luôn nhỏ vận tốc quay của từ trường tạo thành động không đồng bộ ba pha. Lưu ý:

- Đối với động không đồng bộ một pha, stato gồm cuộn dây đặt lệch 90°. Trong đó, một cuộn nối trực tiếp với nguồn, cuộn còn lại mối với nguồn qua một tụ điện.

-/ -№

28: MÁY BIẾN THẾ – SỰ TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG I Định nghĩa:

- Máy biến là thiết bị cho phép biến đổi hiệu điện của dòng điện xoay chiều.

II Nguyên tắc cấu tạo và hoạt động của máy biến thế:

1. Cấu tao: Máy biến gồm:

- Hai cuộn dây có số vòng dây khác nhau quấn cùng một lõi sắt.

▪ Cuộn nối với nguồn có N1 vòng dây gọi là cuộn sơ cấp.

▪ Cuộn nối với tải tiêu thụ có N1 vòng dây gọi là cuộn thứ cấp.

- Lõi sắt hình khung gồm mỏng ghép sát cách điện để giảm dòng diện Phucô.

2. Hoạt động: (dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ)

- Khi cuộn sơ cấp được nối với nguồn điện xoay chiều thì cuộn này xuất hiện một từ trường biến thiên Nhờ lõi sắt chung, từ thông qua cuộn thứ cấp cũng biến thiên điều hòa cùng tần số Khi đó, trong cuộn thứ cấp xuất hiện một suất điện động cảm ứng và giữa hai đầu cuộn thứ cấp có một hđt dđđh cùng tần số với nguồn điện đưa vào cuộn sơ cấp.

III CT của máy biến thế:

- Tốc độ biến thiên từ thông qua mỗi vòng dây hai cuộn dây là Khi đó, sđđ cảm ứng:

▪ Trong cuộn sơ cấp: e1 = N1 t 

 ▪ Trong cuộn thứ cấp: e2 = N2 t 

 1. Khi cuộn thứ cấp hở (không tải):

Ta có: 1 1

2 2 2

e u N U N K

e  u  N  U  N 

2. Khi cuộn thứ cấp kín (có tải):

Ta có: ▪ Hiệu suất của MBT: h = 2 2

1 1

U I cоs P

P U I cоs

 



1

U N1 N2 U2

(Mô hình cấu tạo)

(17)

▪ Thường thì h ≈ và cosφ1 ≈ cosφ2 Nên: U1I1 = U2I2 =>

K N

N I

I U U

 



2 1

2

Trong đó, K là hệ số máy và: ▪ K < => U2 > U1 : máy tăng thế. ▪ K > => U2 < U1 : máy hạ thế.

IV Truyền tải điện năng:

- Khi truyền tải một công suất điện P dây tải có điện trở R thì Cđdđ dây là: P = U.I =>

U P

I  (đoạn mạch truyền tải thuần điện trở)

- Khi đó, hiệu ứng Jun-Lenxơ, dây tải se có một lượng điện bị tiêu phí tỏa nhiệt: ΔP = R.I2 => ΔP = R

2

U P

=> Để giảm hao phí điện truyền tải xa thì biện pháp tốt nhất là dùng máy biến để tăng hđt ở đầu nguồn điện và đến cuối nguồn thì giảm dần đến nơi tiêu thụ.

-/ -№

29: CÁCH TẠO RA DÒNG ĐIỆN MỘT CHIỀU I Ích lợi của dòng điện một chiều:

- Dòng điện chiều được sử dụng mạ điện, đúc điện, điện phân, vô tuyến điện, tinh chế kim loại…

- Để tạo dòng điện một chiều công suất lớn, người ta dùng máy phát điện một chiều hay chỉnh lưu dòng điện xoay chiều thành một chiều.

II Phương pháp chỉnh lưu:

1 Chỉnh lưu nửa chu kỳ:

- Điốt Đ chỉ cho dòng điện có chiều từ A sang B nên ta chỉ có dòng điện một chiều qua R trong nửa chu kỳ Dòng điện này nhấp nháy và không liên tục.

2 Chỉnh lưu hai nửa chu kỳ:

- Nếu nửa chu kỳ đầu, dòng điện theo chiều AMNQPB thì nửa chu kỳ dòng điện đi theo chiều BPNQMA => Trong cả hai nửa chu kỳ có dòng điện qua R theo chiều từ N đến Q Dòng điện một chiều này ít nhấp nháy so với chỉnh lưu nửa chu kỳ.

- Để dòng điện có đồ thị gần thẳng hơn, người ta gắn thêm bộ lọc điện.

III Máy phát điện một chiều:

- Máy phát điện một chiều có cấu tạo giống như máy phát điện xoay chiều một pha rôto phải là phần ứng và khác về bộ góp điện.

B A

R Đ

t (s) O

i (A) i (A)

t (s) O

M P

Q N Đ

1

Đ 3 Đ

4

Đ2

B A

R

t (s) O

i (A)

t (s) O

(18)

C L

(2) (1) P

C L

K

- Bộ góp điện máy phát điện một chiều gồm hai vành bán khuyên nối với hai đầu khung dây Khi khung dây quay hết ½ vòng thì dòng điện khung đổi chiều một lần đồng thời hai chổi quét cũng đổi vành tiếp xúc một lần nên vẫn giữ nguyên chiều dòng điện qua bộ góp điện ngoài. Dòng điện này là dòng điện một chiều (tuy vẫn còn nhấp nháy).

- Để dòng điện tạo không nhấp nháy, người ta chế tạo máy phát điện một chiều có rôto nhiều khung dây mắc nối tiếp và được đặt lệch rất ít.

№

32: MẠCH DAO ĐỘNG DAO ĐỘNG ĐIỆN TƯ I Sự biến thiên của điện tích mạch dao động:

1 Mạch dao động:

- Mạch dao động điện từ (khung dao động) gồm ống dây thuần cảm L nối với tụ điện thuần dung C hình ve.

2 Sự biến thiên điện tích mạch dao động:

- Khi K → (1): tụ C tích điện Điện tích của tụ tăng dần đến giá trị Qo.

- Khi K → (2): tụ C phóng điện qua cuộn dây L Điện tích của tụ biến thiên làm xuất hiện cuộn dây L dòng điện biến thiên: i =

t q

 

=> i = q’ => Dòng điện qua cuộn dây biến thiên, hiện tượng tự cảm, cuộn dây xuất hiện một sđđ cảm ứng: e = – L.

t i

 

=> e = – L.i’ = – L.q”

(dấu “ – “ thể hiện e ngược chiều i ─ đ/l Lenxơ)

- Lúc này, tụ C đóng vai trò một nguồn điện cấp điện cho cuộn dây L (coi máy thu với điện trở không đáng kể) Ta có: uC = uL  e + r.i =

C q

 - L.q” = C

q

=> q” = –

1 L.C.q

Đặt: ω2 =

L.C => ω = L.C

1

Ta có: q” = - ω2.q () Nghiệm của pt () có dạng: q = Qosin(ωt + φ) ( C )

Trong đó, Qo, ω, φ là những hằng số. Vậy:

- Trong mạch dđộng điện từ, điện tích biến thiên điều hòa với tần số góc ω = L.C

II Dao động điện từ mạch dao động:

- Chọn đk ban đầu cho: q = Qosinωt ( C ) Ta có : i = q’ = ω.Qocosωt ( A )

u = C

q =

C Q

o sinωt ( V )

Khi đó: NL điện trường giữa hai bản tụ: Wđ =

q.u = C Q

o

2

sin2ωt ( J ) NL từ trường cuộn dây: Wt =

2

L.i2 =

L.ω2 o

Q cos2ωt = C Q

o

2

cos2ωt ( J ) Suy NL điện từ của mạch: W = Wđ + Wt =

C Qo

2

(19)

▪ NL của mạch dao động bao gồm NL điện trường ở tụ điện và NL từ trường ở cuộn dây. ▪ NL điện trường và NL từ trường biến thiên điều hòa với cùng tần số góc ω = L.C

1 . ▪ NL của mạch dao động điện từ được bảo toàn.

▪ Dao động điện từ của mạch dao động có tần số riêng nên được coi là dao động điện từ tự do.

№ 33: ĐIỆN TƯ TRƯỜNG I Điện trường biến thiên và từ trường biến thiên:

- Từ hiện tượng cảm ứng điện từ, bằng pp toán học, Maxwell đã CMR: từ trường biến thiên theo t/gian, nó se sinh mợt điện trường xốy Đó là điện trường biến thiên theo t/gian và có đường sức điện trường bao quanh các đường cảm ứng từ.

- Cũng bằng pp toán học, Maxwell đã CMR: điện trường biến thiên theo t/gian, nó se sinh mợt từ trường

xốy Đó là từ trường biến thiên theo t/gian và có đường cảm ứng từ bao quanh đường sức của điện trường.

- Thực nghiệm chứng tỏ rằng giữa hai bản tụ điện tích hoặc phóng điện (tức là có điện trường biến thiên theo thời gian) xuất hiện một từ trường biến thiên Như vậy, sự biến thiên của điện trường trong khoảng giữa hai bản tụ tương đương với một dòng điện qua dây dẫn (dòng điện dẫn) Tuy nhiên, giữa hai bản tụ không được nối với qua dây dẫn nào nên dòng điện hai bản tụ được gọi là dòng điện dịch.

II Điện từ trường:

- Phát minh của Maxwell đã dẫn đến kết luận: không thể có điện trường hoặc từ trường tồn tại độc lập Điện trường biến thiên nào cũng sinh từ trường biến thiên và ngược lại.

- Điện trường và từ trường là hai mặt thể hiện khác của một trường nhất: điện từ trường.

III Sự lan truyền của tương tác điện từ:

- Khi một VT nào đó không gian xuất hiện điện trường biến thiên E1 thì tại những VT xung quanh nó se xuất hiện một từ trường biến thiên B1 Đến lượt mình, từ trường biến thiên B1 se tạo ở những VT kế cận điện trường biến thiên E2 và cứ thế, đtừ trường lan truyền từ nơi này sang nơi khác với v/tốc xđ.

- Cần có thời gian để điện từ trường lan truyền từ điểm này sang điểm kia, qua đó mà tương tác điện từ được lan truyền không gian.

№ 34: SÓNG ĐIỆN TƯ I Lý thuyết về sóng điện từ:

- Tại một vị trí nào đó không gian có điện từ trường biến thiên với tần số f thì se làm phát sinh một từ trường biến thiên cùng tần số và ngược lại Như vậy, tại

VT đó đã xuất hiện một điện từ trường tần số f Khi đtừ trường này lan truyền không gian se tạo thành sóng điện từ.

- Nếu coi Ox là phương truyền sóng thì:

 Thành phần điện trường E và thành phần cảm ứng từ B vừa vuông góc với vừa vuông góc với phương Ox (tại mọi điểm phương Ox)

 Nếu đặt mắt theo phương Ox thì góc định hướng từ E đến B có cùng chiều KĐH.

II Tính chất của sóng điện từ:

- Sóng điện từ là sóng ngang, có tính phản xạ, khúc xạ, nhiễu xạ, tán xạ, giao thoa… B

E B tăng

E tăng B

E

O x

E

(20)

- Sóng điện từ mang lượng.

- Sóng điện từ lan truyền được tất cả môi trường, kể cả môi trường chân không. Vận tốc của sóng điện từ chân không là c = 300.000 (km/s).

III Sóng điện từ và thông tin vô tuyến:

Loại sóng Tần sô Bước sóng Đặc điểm truyền sóng và công dụng

Sóng dài & cực dài

(LW) 3 → 300 kHz 100 → km

Ít bị nước hấp thu → thông tin môi trường nước.

Sóng trung (MF – MW) 0,3 → MHz 1000 → 100 m Bị tầng điện ly hấp thu → phát sóng về đêm. Sóng ngắn (HF – SW) 3 → 30 MHz 100 → 10 m Bị tầng điện ly phản xạ → phát sóng xa. Sóng cực ngắn (VHF) 30 → 30.000 MHz 10 → 0,01 m Truyền xa theo đường thẳng, xuyên quatầng điện ly → liên lạc vệ tinh và truyền hình.

№ 35: SỰ PHÁT VÀ THU SÓNG ĐIỆN TƯ I Máy phát dao động điều hòa (điện từ) dùng Tranzito:

1. Cấu tạo:

- Nguồn điện một chiều P. - Mạch dao động LC. - Tranzito T.

- Cuộn dây L’ mắc hỗ cảm với L.

- Tụ điện C’ ngăn dòng điện một chiều đến cực B. 2. Hoạt động:

- Dao động điện từ mạch LC là dao động tắt dần (do có điện trở mạch) Để trì dao động điện từ ta phải cung cấp NL để bổ sung phần NL hao hụt (do tỏa nhiệt).

- Tranzito có vai trò điều khiển trình bổ sung NL cho mạch dao động.

- Khi mạch LC có dđ đtừ thì cuộn dây L se gây một dòng điện cảm ứng cuộn L’. Nếu:

▪ Dđộng mạch LC tăng thì VB > VE => dđiện không chạy qua T nên IC không tăng lên cao được.

▪ Dđộng mạch LC giảm thì VB < VE => dđiện chạy qua T nên IC tăng lên, bổ sung NL cho mạch dao động.

II Mạch dao động hở Anten:

1. Mạch dao động kín:

- NL điện từ tập trung mạch, không phát xạ sóng điện từ xa.

2. Mạch dao động hở:

- Điện từ trường phát xạ thành sóng điện từ. 3. Anten:

- Điện từ trường phát xạ thành sóng điện từ, truyền xa. B

E E

B B

E

B

B B

E E

E B B

E E

C B E

IC

P

C C’

L’ L

(21)

III Nguyên tắc phát và thu sóng điện từ:

1. Nguyên tắc phát sóng điện từ:

- Cuộn dây LA của Anten mắc hỗ cảm với cuộn dây L máy phát dao động.

- Khi có dao động điện từ tần số f mạch dao động thì e- Anten se dđộng với cùng tần số f và phát sóng điện từ.

2. Nguyên tắc thu sóng điện từ:

- Cuộn dây LA của Anten mắc hỗ cảm với cuộn dây L máy thu.

- Anten nhận cùng lúc nhiều sóng có tần số khác nhau nên ta phải chọn sóng bằng cách điều chỉnh điện dung C của tụ điện để tần số riêng của mạch cộng hưởng với sóng cần thu.

LA P C’

L’ T

C L

L A