D. Năng lượng dao động điện từ: W=
2 .I02 L = 2 2 0 2 q L = C q 2 2 0
Bài 16: Gọi Io là giá trị dòng điện cực đại, Uo là hiệu điện thế cực đại trên hai bản tụ trong mạch dao động LC. Tìm công thức đúng liên hệ giữa Io và Uo.
Bài 17: Trong mạch dao động LC một cuộn cảm L mắc với tụ C1 thì dao động của mạch cú tần số riêng f1=7,5MHz. Khi mắc L với tụ C2 thì tần số riêng f2=10MHz nên tần số riêng khi ghép C1song song với C2 rồi mắc vào LC cú giỏ trị:
A. 1,25 MHz C. 15 MHz
bài tập về sóng điện từ
Bài 18: Cho một điện tích điểm dao động điều hoà với tần số f. Vậy có
dao động ở không gian xung quanh điện tích điểm này không ?
Bài 19: Hãy so sánh sóng điện từ với sóng cơ học ?
Bài 20: Mạch dao động để chọn sóng cho một máy thu thanh gần một
cuộn cảm có hệ số tự cảm L = 17,6 MHz và tụ điện có điện dung C= 103pF. a, Mạch dao động đó có thể bắt được sóng điện từ có tần số và bước là sóng bao nhiêu ?
b, Để bắt được dải sóng từ 10m >50m người ta ghép một tụ điện có điện dung thay đổi được với tụ điện của mạch. Hỏi tụ điện biến đổi phải ghép như thế nào và có điện dung trong khoảng nào ?
c, Khi đó để bắt sóng 25 m phải điều chỉnh tụ biến đổi (xoay tụ) để điện dung của nó bằng bao nhiêu ?
Bài 21: Khi đi qua dưới gầm cầu hay đường hầm ,máy thu vô tuyến, đài
phát thanh đặt trong ô tô lại mất tín hiệu hoặc ngừng hẳn.Tại sao?
Bài 22: Nguyên tắc phát sóng điện từ là:
a. Duy trì dao động điện từ trong một mạch dao động bằng máy phát dao động điều hoà.
b. Mắc phối hợp một máy phát dao động điều hoà với một mạch dao động hở.
c. Mắc phối hợp một máy phát dao động duy trì với một anten. d. Mắc phối hợp mạch dao động điện từ với một anten.
Bài 23: Vận tốc lan truyền của sóng điện từ:
a. Không phụ thuộc vào môi trường và tần số sóng. b. Phụ thuộc vào môi trường và tần số sóng.
c. Phụ thuộc vào môi trường nhưng không phụ thuộc vào tần số sóng. d. Không phụ thuộc vào môi trường nhưng phụ thuộc vào tần số sóng.
Bài 24: Một mạch chọn sóng máy thu gồm có cuộn cảm L = 5F, một tụ điện có điện dung biến đổi từ C1= 10pF đến C2= 250pF. Dải sóng thu được trong khoảng:
a. 10,5 m đến 92,5m c. 11m đến 75 m b. 15,6 m đến 41,2m d. 13,3m đến 60,6m
Bài 25: Mạch dao động bắt tín hiệu của một máy thu vô tuyến điện
gồm một cuộn cảm L= 30F, điện trở không đáng kể và một tụ điện điều chỉnh được. Điện dung của tụ điện phải có giá trị trong khoảng nào để máy thu bắt được các sóng vô tuyến điện trong phạm vi từ 41m đến 120 m.
Bài 26: Trong mạch dao động có tụ điện biến thiên có thể biến đổi điện
dung từ 56pF đến 667pF. Muốn cho mạch này thu bắt được các sóng từ 40m đến 2600m, bộ cuộn cảm trong mạch phải có độ tự cảm nằm trong giới hạn nào ?
Bài tập về sự phát và thu sóng điện từ
Bài 27: Cho mạch điện như hình vẽ.
Trong mạch có dòng điện i, UAB= Uosint, tụ điện có q = qocos(t). Viết biểu thức năng lượng của mạch điện. Năng lượng ấy sau mỗi chu kỳ sẽ thay đổi như thế nào? Tại sao ? Làm thế nào cho dao động khụng tắt ?
Bài 28: Hãy thiết kế mạch điện mà có thể duy trì
được dao động điện từ trong mạch LC và nêu nguyên tắc hoạt động của nó?
L A
B C
Bài 29: Dao động điện từ trong mạch LC
(hình vẽ 2.7) có lan truyền trong không gian được không? Tại sao ?
Bài 30: Thiết kế mạch điện để phát được sóng
điện từ đi xa sử dụng trong thông tin ? Trình bày nguyên tắc làm việc của nó?
Bài 31: Thiết kế mạch điện để thu được sóng điện từ nơi khác đến?
Trình bày nguyên tắc làm việc của nó ?
Bài 32: Một mạch dao động gồm cuộn cảm 28F, Một điện trở
R= 1và một tụ điện có điện dung C= 3000pF. Hiệu điện thế cực đại ở hai đầu tụ điện là U= 5 V. Dao động điện từ trong mạch là dao động gì ? Muốn duy trì dao động trong mạch phải làm như thế nào ?
Bài 33: Một mạch dao động gồm cuộn cảm L= 28H, một điện trở thuần R=1 và tụ điện C= 3000pF. Phải cung cấp cho mạch một công suất bao nhiêu để duy trì dao động của nó, biết hiệu điện thế cực đại trên tụ là U=5 V.
Bài 34: Theo nguyên tắc thông tin bằng sóng vô tuyến điện, anten của
máy thu nhận được:
a. Thông tin đã truyền đi từ máy phát.
b. Sóng cao tần do máy cao tần ở máy phát tạo ra.
c. Tàn số của tín hiệu cần truyền đi bằng tần số của dao động cao tần. d. Tần số của dao động cao tần bằng tần số riêng của mạch dao động.
Bài 35: Bộ phận tách sóng trong máy thu vô tuyến điện có tác dụng:
a. Tách dao động điện của thông tin cần truyền ra khỏi dao động cao tần. b. Tách riêng từ trường và điện trường ra khỏi nhau.
c. Tách những dao động có tần số nhỏ và giữ lại những dao động có tần số lớn.
d. Tách bỏ những dao động có biên độ không phù hợp.
L C
Bài 36: Tầng điện li phản xạ gần như hoàn toàn đối với các sóng có
bước sóng nằm trong khoảng:
a. Từ 1m đến 10m. c. Từ 10m đến 45m.
b. Từ 5m đến 15m. d. Từ 10m đến 35m.
Bài 37: Loại sóng vô tuyến có thể xuyên qua tầng điện là:
a. Sóng dài và sóng trung. c. Sóng dài và sóng cực ngắn. b. Sóng trung và sóng ngắn. d. Sóng cực ngắn.
Bài 38: Loại sóng có thể dùng thông tin giữa các điểm nằm trong giới
hạn nhìn thẳng trong vũ trụ là:
a. Sóng cực ngắn. c. Sóng trung.
b. Sóng ngắn. d. Sóng dài.
Bài 39: Theo nguyên tắc để máy thu được sóng điện từ của đài phát thì:
a. Cuộn cảm của anten phải có độ tự cảm rất lớn. b. Máy thu phải có công suất rất lớn.
c. Anten thu phải đặt rất cao.
d. Cuộn cảm của mạch dao động của máy thu phải liên kết cảm ứng với cuộn cảm của anten.
Bài 40: Theo nguyên tắc thông tin thì ở máy phát người ta phải:
a. Chuyển đổi thông tin cần truyền đi thành các dao động tương ứng. b. Biến đổi thông tin cần truyền đi thành các điện tích.
c. Làm cho các thông tin cần truyền đi dao động mạnh. d. Cung cấp thêm năng lượng cho các thông tin đó.
2.4.2. Sử dụng hệ thống bài tập trong quá trình dạy học và phân tích tiên nghiệm tiến trình hướng dẫn học sinh giải một số bài tập.
2.4.2.1. Dự kiến sử dụng hệ thống bài tập trong quá trình dạy học
Trong hệ thống bài tập chúng tôi dự kiến có một số bài tập được ra ngay cho học sinh giải tại lớp nhằm xây dựng kiến thức mới. Một số bài tập để củng cố kiến thức vừa mới xây dựng và một số bài tập giao cho học sinh về nhà sau
khi học để áp dụng luyện tập các kiến thức đã học. Có những bài giao về nhà sẽ được chữa ở tiết sau giúp học sinh có thời gian nghiên cứu độc lập tư duy để trong quá trình xây dựng kiến thức mới được tốt hơn.
Khi ra bài tập cho học sinh giải ngay tại lớp hay về nhà, chúng tôi chú ý tới hai điều kiện sau:
- Số lượng bài tập nhằm áp dụng và khắc sâu kiến thức đã học giao ở lớp học vừa đủ để đảm bảo thời gian học trên lớp.
- Nội dung bài tập chỉ liên quan đến kiến thức đã học. Xuất phát từ những điều trình bày ở trên dự kiến phân bố các bài tập theo tiết học như sau: Tiết học
Giải tại lớp
Giao về nhà
Giải tại nhà
Đầu giờ Cuối giờ Có hướng
dẫn tại lớp Không hướng dẫn Tiết 35 1, 2, 3 4, 5, 6 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18 18 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17 Tiết 39 18 19, 20, 21 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28 27, 28, 29, 30, 31, 32 22, 23, 24, 25, 26 Tiết 40 27, 28, 29, 30, 31 32 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40 Hình 2.8
ở tiết 1 (Tiết 35): Học sinh làm đầu giờ ba bài tập 1,2,3 (bài tập định tính) để xây dựng kiến thức về “Mạch dao động – Dao động điện từ”. Cuối giờ làm các bài 4, 5, 6 để củng cố kiến thức vừa xây dựng được và cho về nhà các bài tập áp dụng: 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18 trong đó sẽ chữa bài 18 ở tiết 2 (tiết 39)
ở tiết 2 (Tiết 39): Học sinh làm đầu giờ bài 18 để xây dựng khái niệm sóng điện từ. Sau đó giáo viên cho bài 19, 20, 21 cuối giờ để củng cố kiến thức về sóng điện từ và tính chất của sóng điện từ. Sau đó giao bài tập về nhà 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28 áp dụng kiến thức đã học. Bài 27, 28 sẽ chữa ở tiết sau.
Tiết 3 (Tiết 40): Học sinh làm đầu giờ 27, 28, 29, 30 để xây dựng kiến thức mới. Sau đó cuối giờ học sinh làm bài 32 để củng cố kiến thức vừa xây dựng và giao về nhà bài 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40 áp dụng kiến thức đã học.
Nói chung một số bài giao về nhà chỉ chữa một số bài phục vụ cho bài sau, còn lại học sinh phải tự giác làm.
2.4.2.2. Phân tích tiên nghiệm tiến trình hướng dẫn học sinh giải một số bài tập
Để bồi dưỡng năng lực sáng tạo cho học sinh thông qua việc giải một số bài tập chương “Dao động và sóng điện từ”, chúng tôi sẽ luôn có những gợi ý bằng nhũng cõu hỏi định hướng cho học sinh kịp thời, đưa học sinh vào tình huống hứng thú, có vấn đề, vận dụng những cái đã biết, đã được học của mình để xây dựng kiến thức mới.
Dưới đây chúng tôi chỉ phân tích tiên nghiệm hướng dẫn học sinh giải bài tập tại lớp nhằm xây dựng và củng cố kiến thức mới trong ba tiết: tiết 1(tiết 35), tiết 2 (tiết 39), tiết 3 (tiết 40).
bài soạn có sử dụng bài tập Tiết 35: Mạch dao động I. Mục tiêu
Kiến thức
- Mạch dao động LC là mạch điện kín L và C
- Trong mạch LC thì q= q0cos(t) ; i=I0cos(t+
2
) - Trong mạch LC thì năng lượng Wđ =
2 1 C q2 = 2 1 C q02 cos2(t) Wt = 2 1 L.i2= 2 1 C q02 sin2(t) W = Wt+Wđ = 2 1 C q02 = const - Dao động điện từ trong mạch LC là mạch dao động điện từ tự do với: f = LC 2 1 ; T = 2 LC ; LC 1 Kỹ năng:
- áp dụng kiến thức về hiện tượng cảm ứng điện từ, định luật Ôm, công thức tính năng lượng điện trường, năng lượng từ trường để xây dựng kiến thức.
- Độc lập sáng tạo tự chủ trong suy nghĩ hình thành kiến thức. II. Tiến trình dạy học
+ GV: Cho học sinh làm bài 1
Bài tập 1: Cho mạch điện như hình vẽ: Gồm một tụ điện có điện dung C và nguồn điện có suất điện động là e (cho r = 0).
+ GV hỏi: Trong mạch nguồn điện, có dòng điện trong mạch không ?
C
e Hình 2.9
+ HS: Không có dòng điện trong mạch vì tụ điện không cho dòng điện một chiều đi qua.
+ GV: Vậy nguồn điện này có tác dụng gì ? Hãy tính điện tích qo của tụ điện?
+ HS: Nguồn điện tích điện cho tụ qo= C.u= C.e
+ GV: Giao tiếp cho học sinh bài tập số 2
Bài tập 2: Cho một tụ điện đã tích điện qo có điện dung C, nối với một
cuộn dây có R= 0 có độ tự cảm L (hình vẽ)
+ GV: Cú hiện tượng gỡ sảy ra trong tụ điện?
+ HS: Tụ điện phóng điện biến thiên theo thời gian nên trong mạch xuất hiện một dòng điện biến thiên theo thời gian.
+ GV hỏi: Tính UAB ở thời điểm tụ bắt đầu phóng điện và ở thời điểm t bất kỳ. + HS: U0= UAB= C q0 và U = C q .
+ GV: Hãy tìm biểu thức tính điện tích trên tụ điện? + HS: q= u.C và U= e e =-L.i, ; i=q, e= -L.q,, q=-L.c.q,, q,, + LC q = 0 Đặt LC 1 q,,=- 2q. q = q0cos(t)
+ GV: Hãy tìm biểu thức của dòng điện trong mạch? + HS: i= q, =-.q0sin(t). i = I0.cos( 2 t ). + GV: cho học sinh tiếp bài tập 3
L
B
C
Bài tập 3: Cho mạch điện như hình vẽ
+ GV: Yêu cầu học sinh tự làm câu a và câu b
+ HS: Khi K ở vị trí 1: Tụ tích điện qo=e.C Khi K ở vị trí 2: Tụ điện bắt đầu phóng điện
biến thiên điều hoà theo thời gian q = q0cos(t)
i = I0cos(t+
2
)
+ GV: Khi K ở 2 thì trong mạch có dạng năng lượng nào ? + HS: Có năng lượng điện trường và năng lượng từ trường.
+ GV: Hãy viết biểu thức tính Wt và Wđ ? năng lượng toàn phần của mạch ? + HS: Wđ = 2 1 C q2 = 2 1 C q02 cos2(t) Wt= 2 1 L.i2= 2 1 C q02 sin2(t) W= Wt+Wđ= 2 1 C q02 = const + GV: Hãy nhận xét về các năng lượng này. + HS: Wt và Wđ đều dao động điều hoà cùng tần số f và chuyển hoá cho nhau,W không đổi.
+ GV thông báo: Mạch điện kín gồm L và C (như hình vẽ) được gọi là mạch dao động và lần lượt hỏi:
1. Muốn mạch dao động làm việc cần điều kiện gì ?
2. Điện tích trên tụ điện trong mạch dao động thay đổi như thế nào ? 3. Dòng điện trong mạch LC trong mạch dao động thay đổi thế nào ? + HS: Dựa vào kết quả 3 bài tập đã giải sẽ trả lời được các câu hỏi trên.
Như vậy, qua việc giải ba bài tập học sinh đã tự xây dựng được kiến thức về mạch dao động và hiểu rõ sự biến thiên của điện tích, dòng điện, năng lượng trong mạch dao động điện từ. Để củng cố những kiến thức vừa xây dựng giao tiếp các bài tập 4, 5. Giáo viên giao bài về nhà 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18. C E L Hình 2.11 L C Hình 2.12
Tiết 39: Sóng điện từ I. Mục tiêu
Kiến thức:
- Sóng điện từ là quá trình lan truyền trong không gian của điện từ trường biến thiên theo thời gian với vận tốc v = c= 3.108m/s.
- Sóng điện từ mang năng lượng, năng lượng của sóng tỷ lệ với luỹ thừa bậc bốn của tần số, truyền trong mọi môi trường với bước sóng
f V T V . .
- Sóng điện từ có tính chất giống như sóng cơ học, sóng ánh sáng cũng phản xạ, giao thoa, nhiễu xạ.
- Sóng điện từ được sử dụng trong kỹ thuật như thông tin liên lạc: sóng vô tuyến, đài phát thanh...
Kỹ năng: Biết vận dụng kiến thức đã biết về sóng điện từ, tính chất
sóng điện từ, thang sóng điện từ vào giải thích và làm các bài tập đơn giản. Bồi dưỡng năng lực sáng tạo cho học sinh thông qua các bài tập. II. Tiến trình dạy học
+ GV: Cho học sinh làm bài 18
+ GV: Dòng điện biến thiên xuất hiện khi nào? Gây ra cho môi trường xung quanh nó hiện tượng gì ?
+ HS: Khi một điện tích dao động điều hoà với tần số f sự chuyển động của điện tích này sinh ra một dòng điện biến thiên trong khoảng không gian xung quanh điện tích với tần số f và kết quả là sẽ sinh ra một điện trường biến thiên (Giả thuyết Mắc xoen).
+ GV: Nếu quá trình này tiếp tục mãi thì có hiện tường gì xảy ra ? Nêu