Bài 4 điện từ TRƯỜNG cảm ỨNG và SÓNG điện từ

BÀI 4: ĐIỆN TRƯỜNG CẢM ỨNG VÀ SÓNG ĐIỆN TỪ Mục tiêu  Kiến thức + Trình bày khái niệm sóng điện từ tính chất sóng điện từ + Trình bày ứng dụng sóng vô tuyến điện thông tin liên lạc nguyên tắc truyền thơng sóng điện từ + Trình bày sơ đồ khối máy phát máy thu sóng điện từ, hiểu chức phận  Kĩ + Vẽ sơ đồ khối nêu chức khối sơ đồ khối máy phát máy thu sóng vơ tuyến điện đơn giản + Vận dụng kiến thức, cơng thức để giải tốn điện từ trường sóng điện từ Trang I LÍ THUYẾT TRỌNG TÂM Mối quan hệ điện trường từ trường a Điện trường xoáy: PHÂN BIỆT ĐIỆN TRƯỜNG TĨNH VÀ ĐIỆN Điện trường có đường sức điện đường cong kín TRƯỜNG XỐY gọi điện trường xốy * Điện trường tĩnh Nếu nơi có từ trường biến thiên theo thời - Được sinh xung quanh điện tích đứng gian nơi xuất điện trường xốy n Điện trường xốy có đường sức điện - Có đường sức đường cong hở (không khép đường cong khép kín, bao quanh đường cảm ứng kín), xuất phát từ điện tích dương tận từ điện tích âm b Điện từ trường: - Chỉ biến thiên không gian, không biến Nếu nơi có điện trường biến thiên theo thời thiên theo thời gian gian nơi xuất từ trường Đường sức * Điện trường xoáy từ trường khép kín - Được sinh xung quanh điện tích chuyển Điện từ trường trường có hai thành phần biến động xung quanh từ trường biến thiên thiên theo thời gian điện trường biến thiên từ - Có đường sức đường cong khép kín, khơng trường biến thiên, liên quan mật thiết với phân biệt điểm đầu điểm cuối hai thành phần trường thống - Biến thiên không gian thời gian - Ba vectơ E, B, v điểm tạo với thành tam diện thuận Sóng điện từ a Định nghĩa: Sóng điện từ q trình điện từ trường lan truyền không gian Chu kỳ biến đổi theo thời gian điện từ trường điểm gọi chu kỳ sóng điện từ, ký hiệu T Ta có: T    f c Trong đó, c tốc độ ánh sáng chân không,  bước sóng, f tần số sóng điện từ b Đặc điểm: Sóng điện từ truyền mơi trường vật - Khi sóng điện từ truyền điện trường từ trường biến thiên pha có phương vng góc với (chứ khơng phải vuông pha) chất, kể chân không Vận tốc lan truyền sóng điện từ chân khơng vận tốc ánh sáng c  3.108 m / s , vận tốc lớn Trang Tốc độ sóng điện từ phụ thuộc mơi trường: v c  n   v  c n Sóng điện từ sóng ngang Trong q trình truyền sóng, vectơ cảm ứng từ B , vectơ cường độ điện trường E ln vng góc với vng góc với phương truyền sóng v - Điện trường lòng tụ điện biến thiên tần số pha với hiệu điện hai đầu Trong sóng điện từ dao động điện trường U E  tụ điện từ trường điểm luôn đồng pha với d - Từ trường lòng cuộn cảm biến thiên Khi gặp mặt phân cách hai mơi trường sóng tần số pha với dòng điện qua cuộn cảm điện từ bị phản xạ khúc xạ ánh sáng B  4 107 Li Sóng điện từ mang lượng Sóng điện từ có tần - Sóng điện từ tuân theo qui luật truyền thẳng, số cao (bước sóng ngắn) khả lan phản xạ, khúc xạ, giao thoa, nhiễu xạ ánh truyền xa sáng Sóng điện từ có bước sóng vài m đến vài km - Sóng truyền môi trường vật dùng thông tin vơ tuyến gọi sóng vơ tuyến chất, khơng truyền chân khơng Sóng điện từ truyền môi trường vật chất kể chân không Sự truyền sóng vơ tuyến a Phân loại sóng vơ tuyến: Khoảng bước sóng dải sóng vơ tuyến Theo tần số bước sóng, sóng vơ tuyến chia  Sóng cực ngắn: 0,01m 10m thành loại: sóng cực ngắn, sóng ngắn, sóng trung  Sóng ngắn: 10m 100m sóng dài  Sóng trung: 100m 1000m  Sóng dài:  1000m b Đặc điểm ứng dụng loại sóng vơ tuyến: Tầng điện li: lớp khí bị ion hóa mạnh ánh sáng Mặt Trời nằm khoảng độ cao từ 80 km đến 800 km, có ảnh hưởng lớn đến truyền sóng vơ tuyến Sóng cực ngắn: có lượng lớn nhất, khơng bị tầng điện li hấp thụ phản xạ nên truyền xa xuyên qua tầng điện li Do sóng cực ngắn Sự truyền sóng ngắn mặt đất Trang dùng để truyền thơng tin vũ trụ Sóng ngắn: bị tầng điện li phản xạ nhiều lần từ mặt đất, nhờ mà sóng ngắn truyền xa mặt đất Sóng trung ban ngày bị tầng điện li hấp thụ mạnh nên không truyền xa, ban đêm bị hấp thụ nên truyền xa Sóng dài có lượng thấp, bị nước hấp thụ nên dùng để thơng tin nước, sóng dài dùng để truyền thơng tin mặt đất lượng nhỏ khơng thể truyền xa II CÁC DẠNG BÀI TẬP Phương pháp giải Ví dụ: Một sóng điện từ truyền qua điểm M không gian Cường độ điện trường cảm ứng từ M biến thiên điều hòa với giá trị cực đại E0 B0 Khi cảm ứng từ M 0,5B0 cường độ điện trường có độ lớn A 0,5E0 B E0 C 2E0 D 0, 25E0 Hướng dẫn giải Bước 1: Xác định đại lượng đề cho đại Bước 1: Bài toán cho giá trị cường độ điện trường E yêu cầu tìm giá trị cảm ứng từ B lượng tính chất cần tìm Bước 2: Sử dụng lý thuyết điện từ trường cảm Bước 2: Trong sóng điện từ dao động điện trường từ trường điểm luôn ứng để suy đại lượng tính chất cần tìm đồng pha với Nên B  0,5B0 E  0,5E0 Chọn A Ví dụ mẫu Ví dụ 1: Phát biểu sau sai nói điện từ trường? A Một điện trường biến thiên theo thời gian sinh từ trường xoáy điểm lân cận B Một từ trường biến thiên theo thời gian sinh điện trường xoáy điểm lân cận C Điện trường xốy có đường sức đường thẳng song song, cách D Điện từ trường bao gồm điện trường biến thiên từ trường biến thiên Hướng dẫn giải Trang Điện trường xốy sinh xung quanh điện tích chuyển động xung quanh từ trường biến thiên Có đường sức đường cong khép kín, khơng phân biệt điểm đầu điểm cuối Chọn C Điện trường có đường sức đường thẳng song song cách có độ lớn điểm gọi điện trường Ví dụ 2: Khi nói sóng điện từ, phát biểu sau sai? A Sóng điện từ mang lượng B Sóng điện từ tuân theo quy luật giao thoa, nhiễu xạ C Sóng điện từ sóng ngang D Sóng điện từ khơng truyền chân khơng Hướng dẫn giải Sóng điện từ truyền môi trường vật chất, kể chân không Chọn D Sóng truyền mơi trường vật chất, khơng truyền chân khơng Sóng điện từ truyền môi trường vật chất kể chân khơng Ví dụ 3: Đối với lan truyền sóng điện từ A vectơ cường độ điện trường E phương với phương truyền sóng cịn vectơ cảm ứng từ B vng góc với vectơ cường độ điện trường E B vectơ cường độ điện trường E vectơ cảm ứng từ B phương với phương truyền sóng C vectơ cường độ điện trường E vectơ cảm ứng từ B vuông góc với phương truyền sóng D vectơ cảm ứng từ B phương với phương truyền sóng cịn vectơ cường độ điện trường E vng góc với vectơ cảm ứng từ B Hướng dẫn giải Sóng điện từ sóng ngang, vectơ cường độ điện trường E vectơ cảm ứng từ B ln vng góc với phương truyền sóng Chọn C Ví dụ 4: Khi sóng sóng điện từ truyền từ nước khơng khí, phát biểu sau đúng? Bước sóng sóng A tăng, sóng điện từ giảm B giảm, sóng điện từ tăng C sóng điện từ giảm D sóng điện từ tăng Hướng dẫn giải f  v  v~ f Ta có:  vk  n  k  Bước sóng sóng giảm Trang c vsóng điện từ  n Lại có: nk  nn  Bước sóng điện từ tăng Chọn B Khi truyền từ môi trường sang mơi trường khác, tần số sóng điện từ khơng thay đổi, bước sóng tỷ lệ thuận với vận tốc sóng CK  K  L  R Ngược lại với sóng cơ, bước sóng tăng dần: K  L  R Bài tập tự luyện  Bài tập Câu 1: Phát biểu sau sai nói sóng điện từ? A Sóng điện từ sóng ngang B Khi sóng điện từ lan truyền, vectơ cường độ điện trường vuông góc với vectơ cảm ứng từ C Khi sóng điện từ lan truyền, vectơ cường độ điện trường phương với vectơ cảm ứng từ D Sóng điện từ lan truyền chân khơng Câu 2: Khi nói điện từ trường, phát biểu sau sai? A Trong trình lan truyền điện từ trường, vectơ cường độ điện trường vectơ cảm ứng từ điểm ln vng góc với B Điện trường từ trường hai mặt thể khác trường gọi điện từ trường C Điện từ trường không lan truyền điện mơi D Nếu nơi có từ trường biến thiên theo thời gian xuất điện trường xoáy Câu 3: Phát biểu sau nói sóng điện từ? A Điện tích dao động khơng thể xạ sóng điện từ B Khi điện tích điểm dao động có điện từ trường lan truyền không gian dạng sóng C Tốc độ sóng điện từ chân không nhỏ nhiều lần so với tốc độ ánh sáng chân khơng D Tần số sóng điện từ hai lần tần số điện tích dao động Câu 4: Khi nói điện từ trường, phát biểu sau sai? A Một từ trường biến thiên theo thời gian sinh điện trường xoáy B Đường sức điện trường điện trường xoáy giống đường sức điện trường điện tích khơng đổi, đứng yên gây C Đường sức từ từ trường xốy đường cong kín bao quanh đường sức điện trường D Một điện trường biến thiên theo thời gian sinh từ trường xoáy Câu 5: Phát biểu sau không đúng? A Điện từ trường biến thiên theo thời gian lan truyền khơng gian dạng sóng Đó sóng điện từ B Sóng điện từ lan truyền với vận tốc lớn Trong chân khơng, vận tốc 3.108 m / s Trang C Trong trình lan truyền sóng điện từ điện trường biến thiên từ trường biến thiên dao động phương vng góc với phương truyền sóng D Sóng điện từ mang lượng Câu 6: Phát biểu sau sai nói sóng điện từ? A Sóng điện từ truyền chân khơng B Khi sóng điện từ gặp mặt phân cách hai môi trường bị phản xạ khúc xạ C Trong sóng điện từ dao động điện trường từ trường điểm đồng pha với D Sóng điện từ sóng ngang nên truyền chất rắn Câu 7: Khi sóng sóng điện từ truyền từ khơng khí vào nước, phát biểu là: Bước sóng sóng A tăng, sóng điện từ giảm B giảm, sóng điện từ tăng C sóng điện từ giảm D sóng điện từ tăng Câu 8: Tại Hà Nội, máy phát sóng điện từ Xét phương truyền có phương thẳng đứng hướng lên Vào thời điểm t, điểm M phương truyền, vectơ cảm ứng từ có độ lớn cực đại hướng phía Nam Khi vectơ cường độ điện trường có A độ lớn cực đại hướng phía Tây B độ lớn cực đại hướng phía Đơng C độ lớn khơng D độ lớn cực đại hướng phía Bắc Câu 9: Sóng điện từ A sóng ngang khơng truyền chân khơng B sóng dọc truyền chân khơng C sóng ngang truyền chân khơng D sóng dọc khơng truyền chân không Câu 10: Nhận xét sau khơng đúng? Sóng sóng điện từ A mang lượng B truyền chân khơng C giao thoa D bị phản xạ gặp vật chắn Câu 11: Ở số vùng dân cư đảo, để xem chương trình truyền hình phát sóng qua vệ tinh, người ta dùng anten thu sóng trực tiếp từ vệ tinh, qua xử lí tin hiệu đưa đến hình Sóng điện từ mà anten thu trực tiếp từ vệ tinh thuộc loại A sóng trung B sóng cực ngắn C sóng dài D sóng ngắn Câu 12: Một người dùng điện thoại di động để thực gọi Lúc điện thoại phát A xạ gamma B tia tử ngoại C tia Rơn-ghen D sóng vơ tuyến Câu 13: Tính chất sau khơng phải sóng điện từ? A Truyền rắn, lỏng, khí chân khơng B Là sóng ngang C Khơng mang theo lượng D Có thể giao thoa với Câu 14: Sóng điện từ sóng âm truyền từ khơng khí vào thủy tinh tần số A hai sóng giảm B sóng điện từ tăng, sóng âm giảm Trang C hai sóng khơng đổi D sóng điện từ giảm, sóng âm tăng Câu 15: Sóng điện từ dùng để truyền thơng tin nước A sóng ngắn B sóng cực ngắn C sóng trung D sóng dài Câu 16: Khi nói sóng ngắn, phát biểu sau sai? A Sóng ngắn phản xạ tốt tầng điện li B Sóng ngắn khơng truyền chân khơng C Sóng ngắn phản xạ tốt mặt đất D Sóng ngắn có mang lượng Câu 17: Khi nói sóng điện từ, phát biểu sau đúng? A Sóng điện từ lan truyền với tốc độ c  3.108 m / s B Khi truyền chân không, sóng điện từ khơng mang theo lượng C Sóng điện từ sóng dọc sóng ngang D Tốc độ truyền sóng điện từ phụ thuộc vào mơi trường Câu 18: Cho sóng điện từ truyền từ nước khơng khí Phát biểu sau đúng? A Bước sóng tần số tăng lên B Bước sóng tăng lên tốc độ giảm C Bước sóng giảm tốc độ giảm D Bước sóng tăng lên tốc độ tăng lên Câu 19: Trong sóng điện từ, dao động điện trường từ trường điểm luôn A ngược pha B lệch pha  C đồng pha D lệch pha   Bài tập nâng cao Câu 20*: Một sóng điện từ truyền từ đài phát đến máy thu Tại điểm A có sóng truyền hướng Tây, thời điểm cường độ điện trường V / m có hướng Nam cảm ứng từ B Biết cường độ điện trường cực đại 10 V / m cảm ứng từ cực đại 0,12 T Cảm ứng từ B có hướng độ lớn bao nhiêu? A Độ lớn 0, 072 T  hướng từ lên B Độ lớn 0, 24  T  hướng phía Bắc C Độ lớn 0, 72  T  hướng từ xuống D Độ lớn 0, 024 T  hướng phía Đơng B THƠNG TIN LIÊN LẠC BẰNG SĨNG ĐIỆN TỪ I LÍ THUYẾT TRỌNG TÂM Trang Nguyên tắc truyền thơng sóng điện từ a Ngun tắc chung Dùng sóng điện từ cao tần (sóng vơ tuyến) để tải thơng tin gọi sóng mang (cao tần) Biến điệu sóng mang: Biến tín hiệu âm thanh, hình ảnh,… muốn truyền thành dao động điện có tần số, gọi sóng âm tần Sau trộn sóng âm tần với Biến điệu sóng điện từ biên độ sóng mang Khi tín hiệu thu có cường độ nhỏ, ta phải khuếch đại chúng mạch khuếch đại Trong vô tuyến truyền người ta dùng sóng mang có bước sóng từ vài mét đến vài trăm mét Trong vô tuyến truyền hình, người ta dùng sóng mang có bước sóng ngắn nhiều Biến điệu sóng điện từ tần số Sóng điện từ cao tần biến điệu vào anten thu Sóng cần thu chọn nhờ điều chỉnh tần số mạch cộng hưởng LC b Sơ đồ khối máy thu máy phát sóng điện từ Sơ đồ khối máy phát vô tuyến đơn giản: micrơ, mạch phát sóng cao tần, mạch biến điệu, mạch Các phận máy phát: micrô (1), mạch khuếch đại, anten phát phát sóng cao tần (2), mạch biến điệu (3), Sơ đồ khối máy thu vô tuyến đơn giản: mạch khuếch đại (4), anten phát (5) anten thu, mạch chọn sóng, mạch tách sóng, mạch khuếch đại âm tần, loa Các phận máy thu: anten thu (1), mạch chọn sóng (2), mạch tách sóng (3), mạch khuếch đại âm tần (4), loa (5) Phát thu sóng điện từ a Bước sóng mạch thu - Mạch dao động kín mạch mà điện từ Để thu sóng điện từ định người ta phải trường khơng xạ bên điều chỉnh máy thu cho tần số dao động riêng - Mạch dao động hở mạch có xạ điện từ trường bên (thường tách hai Trang mạch thu f  2 LC tần số sóng cần thu f, tụ điện tách xa vòng dây cuộn cảm) tức mạch có tượng cộng hưởng - Trong mạch dao động hở, điện từ trường lan Bước sóng mạch thu lúc là: tỏa khơng gian thành sóng điện từ có  khả xa c c   2 c LC f f0 Nếu trường hợp mắc cuộn cảm L với tụ C1 , C2 mà hai tụ mắc song song  C1 / / C2  hai tụ mắc nối tiếp  C1ntC2  C/ /  C1  C2  lúc đó:  C1C2 C  nt  C1  C2  Và bước sóng mạch cộng hưởng là: ss  2 c L  C1  C2  ss2  12  22     C1C2      nt  2 c L  2 2 2   nt   C1  C2  Trong khoảng thời gian t , số dao động cao tần nc số dao động âm tần na thực là: t   nc  T  t f c n f  c  c  c  na f a  n   t  t f a a  Ta b Dùng tụ xoay điều chỉnh mạch thu sóng Điện dung tụ điện phẳng: C  S k 4 d Điện dung tụ xoay hàm bậc góc xoay: C  C0  a Điện dung tụ điện sau quay góc  : Từ giá trị cực đại xoay góc  : C  Cmax  Cmax  Cmin  180 Từ giá trị cực tiểu xoay góc  : C  Cmin  Cmax  Cmin  180       C  C1  a   1  Phạm vi thay đổi:   C1  C  C2  C2  C1  a   1  Trang 10  C  C1   1  C2  C1   1   12   1  Chú ý:   2 c LC  C ~   2  12   1   1  C   2  C ~ f 2  L 4 f L LC f 2  f12   1  f 22  f12   1 SƠ ĐỒ HỆ THỐNG HÓA ĐIỆN TỪ TRƯỜNG CẢM ỨNG BƯỚC SÓNG VÀ SÓNG ĐIỆN TỪ CỦA SÓNG ĐIỆN TỪ  c  c.T f  Sóng cực ngắn: 0,01m 10m  Sóng ngắn: 10m 100m  Sóng trung: 100m 1000m  Sóng dài:  1000m Ghép tụ THƠNG TIN LIÊN LẠC BẰNG SĨNG ĐIỆN TỪ  c c   2 c LC f f0 ss  2 c L  C1  C2     CC  nt  2 c L     C1  C2  ss2  12  22   1 2  2  2  nt TỤ XOAY C  C0  a   12   1  22  12   1 f 2  f12   1  f 22  f12   1 Trang 11 II CÁC DẠNG BÀI TẬP Bài tốn 1: Tính đại lượng đặc trưng mạch thu phát sóng điện từ Phương pháp giải Ví dụ: Sóng điện từ có tần số 100 MHz truyền chân khơng với bước sóng A 60 m B m C 30 m D m Hướng dẫn giải Bước 1: Xác định kiện toán cho Đổi Bước 1: Tần số sóng: f  100 MHz  108 Hz , 1 MHz  10 Hz  ; đơn vị chân không, vận tốc sóng điện từ bằng: vck  c  3.108  m / s  Bước 2: Sử dụng công thức đại lượng đặc Bước 2: Bước sóng sóng điện từ: trưng sóng điện từ để tính bước sóng, tần số, chu  kỳ, vận tốc để tìm đại lượng tốn u cầu c 3.108   3 m f 108 Chọn D Ví dụ mẫu Ví dụ 1: Một sóng điện từ có tần số 25 MHz có chu kì A 4.102 s B 4.1011 s C 4.105 s D 4.108 s Hướng dẫn giải Chu kỳ sóng điện từ: T  1   4.108  S  f 25.10 Chọn D Chú ý đổi đơn vị đơn vị MHz  106 Hz Ví dụ 2: Trong thơng tin liên lạc sóng vơ tuyến, người ta sử dụng cách biến điệu biên độ, tức làm cho biên độ sóng điện từ cao tần (sóng mang) biến thiên theo thời gian với tần số tần số dao động âm tần Cho tần số sóng mang 800 kHz Khi dao động âm tần có tần số 1000 Hz thực dao động tồn phần dao động cao tần thực số dao động toàn phần A 600 B 1600 C 2400 D 1200 Hướng dẫn giải Sử dụng công thức: nc f n 800.1000  c  c   nc  2400 na f a 1000 Chọn C Trang 12 Số dao động cao tần nc số dao động âm tần na liên hệ với tần số theo công thức: nc f  c na f a Ví dụ 3: Từ Trái Đất, ăng ten phát sóng cực ngắn đến Mặt Trăng Thời gian từ lúc ăng ten phát sóng đến lúc nhận sóng phản xạ trở lại 2,56 s Khoảng cách từ Trái Đất đến Mặt Trăng A 384000 (km) B 640000 (km) C 724000 (km) D 400000 (km) Hướng dẫn giải t 2,56 Ta có: L  v.t  c  3.108  384000  km  2 Chọn A Trong khơng khí xem vận tốc sóng điện từ gần vận tốc chân không: vck  c  3.108  m / s  Ví dụ 4: Một mạch chọn sóng gồm cuộn cảm có độ tự cảm khơng đổi tụ điện có điện dung thay đổi Khi điện dung tụ 20 F mạch thu sóng điện từ có bước sóng 40 m Nếu muốn thu sóng điện từ có bước sóng 60 m phải A tăng điện dung tụ thêm 10   F  B giảm điện dung tụ   F  C tăng điện dung tụ thêm 25   F  D giảm điện dung tụ 10   F  Hướng dẫn giải Bước sóng sóng điện từ:   2 c LC  1  2 c LC1 2  2 c LC2 C        C2  45   F   C2  C1  25   F  C2  1  Vậy phải tăng điện dung tụ thêm 25   F  Đối với toán lập tỷ số, đại lượng đơn vị khơng cần đưa đơn vị Ví dụ 5: Tốc độ truyền sóng điện từ 3.108  m / s  Một mạch chọn sóng thu sóng điện từ có bước sóng  cường độ dịng điện cực đại mạch 4  mA  điện tích cực đại tụ  nC  Bước sóng  A 600 m B 500 m C 300 m D 900 m Hướng dẫn giải Bước sóng sóng điện từ: 9  Q0  2.10   3.10  300  m   4 103  I0    2 c LC  2 c  Trang 13 Chọn C Tần số góc liên hệ với cường độ dòng điện cực đại điện tích cực đại tụ:   I    LC  Q0  Ví dụ 6: Khi mắc tụ điện có điện dung C1 với cuộn cảm L mạch thu sóng thu sóng có bước sóng 100 m; Khi mắc tụ điện có điện dung C2 với cuộn cảm K mạch thu sóng thu sóng có bước sóng 75 m Khi mắc C1 nối tiếp C2 nối với cuộn cảm L mạch thu sóng thu bước sóng A 50m B 1200m C 60m D 125m Hướng dẫn giải Bước sóng sóng điện từ:   2 c LC ; hai tụ mắc nối tiếp  C1ntC2  : Cnt    nt  CC  C1C2 Suy ra: nt  2 c L   C1  C2  C1  C2       2  nt  12 12  22  100.75 1002  752  60  m  Chọn C Bài toán 2: Điều chỉnh tụ xoay để thu sóng Phương pháp giải Ví dụ: Mạch chọn sóng máy thu vô tuyến gồm cuộn cảm L tụ xoay gồm nhiều kim loại ghép cách điện với nhau, có góc xoay biến thiên từ 0 (ứng với điện dung nhỏ nhất) đến 180 (ứng với điện dung lớn nhất) bắt sóng điện từ có bước sóng từ 10m đến 80m Cho độ biến thiên điện dung tụ tỉ lệ với góc xoay Khi tụ quay góc 120 kể từ 0 bắt sóng có bước sóng A 56,24 m B 45,47 m C 65,57 m D 52,46 m Hướng dẫn giải Bước 1: Xác định cấu trúc giá trị tụ điện Bước 1: Tụ có góc xoay từ min  0 đến  max  180 , cuộn cảm mạch thu sóng Xác định ứng với bước sóng thu từ bước sóng (hoặc tần số) sóng thu   10m đến   80m Bước 2: Xác định bước sóng (hoặc tần số, góc xoay tụ) cần thu Sử dụng cơng thức max Bước 2: điện dung tụ hàm bậc góc xoay: C  a  C0 ; phụ thuộc điện dung tụ điện vào góc Trang 14 xoay để tìm đại lượng toán yêu cầu  min  2 c LCmin Ta có:  ;    c LC  max  max  C0 min    a  C0 max C0  a.180 20 Và xoay góc   120 :   2 c LC  C0 C0  a.120 min     min  C0  a.120 C0    10 C0  7C0 120 20  65,57m C0 Chọn C Ví dụ mẫu Ví dụ 1: Mạch chọn sóng máy thu vơ tuyến gồm cuộn dây cảm có độ tự cảm L mH tụ xoay Tụ xoay biến thiên theo góc xoay C  30     F  Để thu sóng 108 điện từ có bước sóng 15 m góc xoay tụ phải là: A 36,5 B 38,5 C 35,5 D 37,5 Hướng dẫn giải Ta có:   2 c LC  C  2  6, 75.10  11 F   67,5   F  4 2c L Suy ra:   67,5  30  37,5 Chọn D Chú ý đổi đơn vị đơn vị 1mH  103 H 1nF  109 F Ví dụ 2: Mạch chọn sóng máy thu vô tuyến gồm tụ xoay C cuộn cảm L Tụ xoay có điện dung C tỉ lệ theo hàm bậc với góc xoay  Ban đầu chưa xoay tụ mạch thu sóng có tần số f0 Khi xoay tụ góc 1 mạch thu sóng có tần số f1  0,5 f0 Khi tụ xoay góc 2 mạch thu sóng có tần số f  A B f0  Tỉ số hai góc xoay là: 2 3 C D Hướng dẫn giải Trang 15 Vì điện dung tụ tỉ lệ với hàm bậc góc xoay: C  C0  a. Khi tụ chưa xoay ta có: f  1 (1); tụ xoay góc 1 : f1  (2) 2 LC0 2 LC1 Khi tụ xoay góc  : f  (3); 2 LC2 2 LC1 C C0 f 1      a.1  3.C0 (4) Suy ra:   f0 2 C1 C0  a.1 2 LC0 2 LC2 C C0 f 1      a.  8.C0 (5) Tương tự:   f0 3 C2 C0  a. 2 LC0 Từ (4) (5) ta có: 1  2 Chọn B Cách khác: Có thể dùng cơng thức tính nhanh: f12  f 02 1    , với 0  0, f 22  f12   1 1  2  f0   f0   2  2 1  1   f0    f0  3  2   1   1  5    1  1  1  2 Bài tập tự luyện  Bài tập Câu 1: Trong sơ đồ máy phát sóng vơ tuyến điện, khơng có mạch sau đây? A Tách sóng B Khuếch đại C Phát dao động cao tần D Biến điệu Câu 2: Trong sơ đồ khối máy thu vơ tuyến điện khơng có mạch đây? A Mạch tách sóng B Mạch biến điệu C Mạch chọn sóng D Mạch khuếch đại Câu 3: Trong ngun tắc thơng tin liên lạc sóng vơ tuyến, biến điệu sóng điện từ Trang 16 A biến đổi sóng điện từ thành sóng B trộn sóng điện từ tần số âm với sóng điện từ tần số cao C làm cho biên độ sóng điện từ giảm xuống D tách sóng điện từ tần số âm khỏi sóng điện từ tần số cao Câu 4: Trong thơng tin liên lạc sóng vơ tuyến, mạch khuếch đại có tác dụng A tăng bước sóng tín hiệu B tăng tần số tín hiệu C tăng chu kì tín hiệu D tăng cường độ tín hiệu Câu 5: Trong máy thu vơ tuyến, phận dùng để biến đổi trực tiếp dao động điện thành dao động âm có tần số A micrơ B mạch chọn sóng C mạch tách sóng D loa Câu 6: Trong sơ đồ khối máy phát vô tuyến đơn giản máy thu đơn giản có phận sau đây? A Micrô B Mạch biến điệu C Mạch tách sóng D Anten Câu 7: Trong dụng cụ có máy phát máy thu sóng vơ tuyến? A Máy thu hình (tivi) B Máy thu C Chiếc điện thoại di động D Cái điều khiển ti vi Câu 8: Dao động điện từ mạch anten máy thu thu sóng điện từ đài phát A dao động điện từ trì B dao động điện từ cưỡng C dao động điện từ tắt dần D dao động điện từ riêng Câu 9: Một mạch dao động điện từ LC lí tưởng gồm cuộn cảm độ tự cảm L tụ điện có điện dung thay đổi từ C1 đến C2 Mạch dao động có chu kì dao động riêng thay đổi từ A 4 LC1 đến 4 LC2 B 2 LC1 đến 2 LC2 C LC1 đến LC2 D LC1 đến LC2 Câu 10: Mạch dao động máy thu sóng vơ tuyến có tụ điện với điện dung C cuộn cảm với độ tự cảm L, thu sóng điện từ có bước sóng 20 m Để thu sóng điện từ có bước sóng 40 m, người ta phải mắc song song với tụ điện mạch dao động tụ điện có điện dung C A 4C B C C 2C D 3C Câu 11: Trong thông tin liên lạc sóng vơ tuyến, người ta sử dụng cách biến điệu biên độ, tức làm cho biên độ sóng điện từ cao tần (gọi sóng mang) biến thiên theo thời gian với tần số tần số dao động âm tần Cho tần số sóng mang 800 kHz Khi dao động âm tần có tần số 1000 Hz thực dao động tồn phần dao động cao tần thực số dao động toàn phần A 800 B 1000 C 625 D 1600 Câu 12: Tốc độ ánh sáng chân không 3.108 m / s Một đài phát thanh, tín hiệu từ mạch dao động điện từ có tần số f  0,5.106 Hz đưa đến phận biến điệu để trộn với tín hiệu âm tần có tần số f a  1000 Hz Sóng điện từ đài phát có bước sóng bao nhiêu? A 600m B 1000m C 250m D 1600m Câu 13: Mạch chọn sóng máy thu gồm tụ điện cuộn cảm Khi thu sóng điện từ có bước sóng  , người ta nhận thấy khoảng thời gian ngắn từ lúc điện áp tụ cực đại đến lúc Trang 17 nửa giá trị cực đại 10  ns  Biết tốc độ truyền sóng điện từ 3.108  m / s  Bước sóng  sóng điện từ thu có giá trị: A 60m B 18m C 240m D 160m Câu 14: Mạch dao động lối vào máy thu gồm cuộn cảm có độ tự cảm  H tụ điện có điện dung biến thiên khoảng từ 10  F đến 500  F Biết rằng, muốn thu sóng điện từ tần số riêng mạch dao động phải tần số sóng điện từ cần thu (để có cộng hưởng) Trong khơng khí, tốc độ truyền sóng điện từ c  3.108 m / s , máy thu thu sóng điện từ có bước sóng khoảng A từ 100 m đến 730 m B từ 10 m đến 73 m C từ m đến 73 m D từ 10 m đến 730 m Câu 15: Mạch dao động lối vào máy thu gồm cuộn cảm có độ tự cảm 5 H tụ điện có điện dung thay đổi Biết rằng, muốn thu sóng điện từ tần số riêng mạch dao động phải tần số sóng điện từ cần thu (để có cộng hưởng) Trong khơng khí, tốc độ truyền sóng điện từ 3.108 m / s , để thu sóng điện từ có bước sóng từ 40 m đến 1000 m phải điều chỉnh điện dung tụ điện có giá trị A từ 9 F đến 5,63nF B từ 90 F đến 5,63nF C từ 9 F đến 56,3nF D từ 90 F đến 56,3nF Câu 16: Khi mắc tụ điện có điện dung C1 với cuộn cảm L mạch thu sóng thu sóng có bước sóng 100m; mắc tụ điện có điện dung C2 với cuộn cảm K mạch thu sóng thu sóng có bước sóng 75m Khi mắc C1 song song C2 nối với cuộn cảm L mạch thu sóng thu bước sóng A 50m B 1500m C 1250m D 125m Câu 17: Mạch dao động máy phát vô tuyến điện có cuộn dây với độ tự cảm khơng đổi tụ điện có điện dung thay đổi Khi điện dung tụ điện C1 máy phát sóng điện từ có bước sóng  Để máy phát sóng điện từ có bước sóng  người ta phải mắc thêm tụ điện C1 nối tiếp hay song song với C1 có điện dung bao nhiêu? A C2  C1 , mắc song song C1 C C2  3C1 , mắc song song C1 B C2  C1 , mắc nối tiếp C1 D C2  3C1 , mắc nối tiếp C1  Bài tập nâng cao Câu 18*: Giả sử vệ tinh dùng truyền thông đứng yên với mặt đất độ cao xác định mặt phẳng xích đạo Trái Đất; đường thẳng nối vệ tinh với tâm Trái Đất qua kinh độ số Coi Trái Đất cầu, bán kính 6370 km, khối lượng 6.1024 kg chu kì quay quanh trục 24 giờ; số hấp dẫn G  6,67.1011 N.m2 / kg Sóng cực ngắn  f  30 MHz  phát từ vệ tinh truyền thẳng đến điểm nằm Xích Đạo Trái Đất khoảng kinh độ nêu đây? A Từ kinh độ 7920 Đ đến kinh độ 7920 T B Từ kinh độ 8320 T đến kinh độ 8320 Đ C Từ kinh độ 8520 Đ đến kinh độ 8520 T D Từ kinh độ 8120 T đến kinh độ 8120 Đ Trang 18 Câu 19*: Mạch dao động điện từ gồm cuộn dây có độ tự cảm L tụ điện có điện dung C Khi L  L1 C  C1 mạch thu sóng điện từ có bước sóng  Khi L  3L1 C  C2 mạch thu sóng điện từ có bước sóng 2 Nếu L  3L1 C  C1  C2 mạch thu sóng điện từ có bước sóng A 3 B   C D 7 Câu 20*: Mạch chọn sóng máy thu vơ tuyến gồm dây có độ tự cảm 20   H  tụ xoay có điện dung biến thiên từ 10  F đến 500  F góc xoay biến thiên từ 0 đến 180 Khi góc xoay 90 mạch thu sóng điện từ có bước sóng A 150m B 136m C 350m D 125m Câu 21*: Một mạch dao động gồm cuộn cảm có độ tự cảm xác định tụ điện tụ xoay, có điện dung thay đổi theo quy luật hàm số bậc hất góc xoay  linh động Khi   0 , tần số dao động riêng mạch MHz Khi   120 , tần số dao động riêng mạch MHz Để mạch có tần số dao động riêng 1,5 MHz  A 30 B 45 C 60 D 90 ĐÁP ÁN VÀ LỜI GIẢI A ĐIỆN TỪ TRƯỜNG CẢM ỨNG VÀ SÓNG ĐIỆN TỪ 1–C 2–C 3–B 4–B 5–C 6–D 7–A 8–A 9–C 10 – B 11 – C 12 – D 13 – C 14 – C 15 – D 16 – B 17 – D 18 – D 19 – C 20 – A B THÔNG TIN LIÊN LẠC BẰNG SÓNG ĐIỆN TỪ 1–A 2–B 3–B 4–D 5–D 6–D 7–C 8–B 9–B 10 – D 11 – A 12 – A 13 – B 14 – B 15 – D 16 – D 17 – B 18 – D 19 – D 20 – B 21 – B Trang 19 ... truyền sóng Chọn C Ví dụ 4: Khi sóng sóng điện từ truyền từ nước khơng khí, phát biểu sau đúng? Bước sóng sóng A tăng, sóng điện từ giảm B giảm, sóng điện từ tăng C sóng điện từ giảm D sóng điện từ. .. hệ điện trường từ trường a Điện trường xoáy: PHÂN BIỆT ĐIỆN TRƯỜNG TĨNH VÀ ĐIỆN Điện trường có đường sức điện đường cong kín TRƯỜNG XỐY gọi điện trường xoáy * Điện trường tĩnh Nếu nơi có từ trường. .. rắn Câu 7: Khi sóng sóng điện từ truyền từ khơng khí vào nước, phát biểu là: Bước sóng sóng A tăng, sóng điện từ giảm B giảm, sóng điện từ tăng C sóng điện từ giảm D sóng điện từ tăng Câu 8: