Stt Chuẩn KT, KN quy định trong chơng
trình
1 Nêu đ ợc cấu tạo của
mạch LC. Vai trò của tụ điện và của cuộn cảm trong hoạt động của mạch dao động LC.
[Thông hiểu]
• Một cuộn cảm có độ tự cảm L mắc với tụ điện có điện dung C thành một
mạch điện kín gọi là mạch dao động. Nếu điện trở của mạch rất nhỏ, coi nh bằng không, thì mạch là mạch dao động lí tởng.
• Muốn cho mạch dao động hoạt động thì ta tích điện cho tụ điện rồi cho nó phóng điện trong mạch LC. Nhờ có cuộn cảm mắc trong mạch, tụ điện sẽ phóng điện qua lại trong mạch nhiều lần tạo ra một dòng điện xoay chiều trong mạch.
Ôn tập các kiến thức về tụ điện, cuộn cảm, biểu thức định nghĩa cờng độ dòng điện, biểu thức định luật Ôm cho đoạn mạch có nguồn điện, hiện tợng tự cảm (đã học ở lớp 11).
Dao động điện từ điều hoà xảy ra trong mạch LC sau khi tụ điện đợc tích một điện lợng q0
và không có tác dụng điện từ từ bên ngoài lên mạch. Đó là dao động điện từ tự do. 2 Nêu đ ợc rằng điện tích của một bản tụ điện hay c ờng độ dòng điện trong một mạch dao động LC biến thiên theo thời gian theo quy luật dạng sin.
[Thông hiểu]
• Phơng trình vi phân của dao động điện từ trong mạch có dạng q'' + ω2 q = 0,
trong đó ω = 1
LC .Nghiệm của phơng trình có dạng q = q0cos(ωt + ϕ).
Từ đó , ta có i = q' = − q 0 sin( ωt + ϕ ) và u AB = q
C = 0 0 q
C cos( ω t + ϕ )
C ờng độ dòng điện trong mạch LC và hiệu điện thế giữa hai bản tụ điện biến thiên điều hòa theo thời gian.
• Nếu điện tích của bản tụ điện biến đổi theo quy luật q = q0cosωt thì cờng độ dòng điện trong mạch dao động biến thiên điều hòa theo thời gian, sớm pha 2 π so với q. Ta có: i = I0 cos(ωt + 2 π ), trong đó I0 = q0ω. Đại lợng 1 ω = LC là tần số góc của dao động.
Cờng độ điện tr ờng giữa hai bản tụ điện và cảm ứng từ trong lòng cuộn dây cũng biến thiên điều hòa theo thời gian.
điện từ là gì và viết đ ợc công thức tính chu kì dao động riêng của mạch LC. Vận dụng đợc công thức T = 2π LC .
• Sự biến thiên điều hòa theo thời gian của c ờng độ điện tr ờng và cảm ứng từ trong mạch dao động đ ợc gọi là dao động điện từ.
• Tần số góc riêng của mạch LC là 1 LC ω = . • Chu kì riêng là T = 2π = π2 LC. ω Tần số riêng là 1 1 f . T 2 LC = = π [Vận dụng]
Biết cách tính chu kì hoặc tần số của dao động trong mạch dao động LC.
điện từ tự do trong mạch dao động gọi là chu kì và tần số
riêng của mạch dao động.
4 Nêu đ ợc năng l ợng điện từ của mạch dao động LC là gì và viết đ ợc công thức tính năng l ợng này. Vận dụng đợc công thức tính năng lợng điện từ của mạch dao động LC trong các bài tập đơn giản.
[Thông hiểu]
• Năng lợng điện từ trong mạch LC gồm năng lợng điện trờng tập trung ở tụ điện và năng lợng từ trờng tập trung ở cuộn cảm.
Năng l ợng điện tr ờng tập trung ở tụ điện : W C = 1 q2 2 C = 2 2 0 q 1 cos ( t ) 2 C ω + ϕ
Năng l ợng từ tr ờng tập trung ở cuộn cảm : W L = 1Li2 2 = 2 2 2 0 1 L q sin ( t ) 2 ω ω + ϕ = q20 2 sin ( t ) 2C ω + ϕ Năng l ợng điện từ : W = W C + W L = 1L q2 20 2 ω = 1 q20 2 C = hằng số (*) [Vận dụng]
• Biết cách tính năng lợng từ trờng, năng lợng điện trờng và các đại lợng trong công thức (*).
Trong quá trình dao động của mạch LC, nếu không có tiêu hao năng l ợng, năng l ợng từ tr ờng và năng l ợng điện tr ờng luôn chuyển hoá cho nhau, nh ng năng l ợng điện từ là không đổi.
điện từ tắt dần và dao động điện từ c - ỡng bức là gì và các đặc điểm của mỗi loại dao động này.
• Dao động điện từ tắt dần là dao động điện từ có biên độ giảm dần. Sự tắt dần nhanh hay chậm phụ thuộc vào điện trở thuần của mạch và sự bức xạ sóng điện từ.
• Dao động điện từ duy trì là dao động của mạch dao động, đ ợc duy trì bằng cách bổ sung năng l ợng cho mạch sau mỗi chu kì dao động đúng bằng phần năng l ợng bị mất đi.
• Dao động điện từ c ỡng bức là dao động của mạch dao động LC dới tác dụng của một suất điện động biến đổi theo thời gian theo dạng e = E0 cos Ωt. Mạch LC dao động c ỡng bức với tần số Ω của nguồn điện ngoài (điện áp c - ỡng bức). 2. ĐIệN Từ TRƯờNG Stt Chuẩn KT, KN quy định trong chơng trình
mức độ thể hiện cụ thể của chuẩn KT, KN Ghi chú 1 Nêu đ ợc điện từ tr -
ờng là gì.
[Thông hiểu]
Điện tr ờng biến thiên và từ tr ờng biến thiên cùng tồn tại trong không gian. Chúng liên quan mật thiết với nhau , cùng biến đổi và là hai thành phần của một tr ờng thống nhất gọi là điện từ tr ờng.
Điện trờng có những đờng sức là đờng cong kín gọi là điện tr- ờng xoáy.
Mỗi biến thiên theo thời gian của từ trờng đều sinh ra trong không gian xung quanh một điện trờng xoáy biến thiên theo thời gian và ngợc lại mỗi biến thiên theo thời gian của điện tr- ờng cũng sinh ra một từ trờng biến thiên theo thời gian trong không gian xung quanh.
2 So sánh đợc sự biến thiên của năng lợng điện trờng, năng l- ợng từ trờng của mạch dao động LC với sự biến thiên của thế năng, động năng của một con lắc.
[Vận dụng]
Lập bảng so sánh :
So sánh Dao động cơ Dao động điện
Thoả mãn điều kiện dao động điều hoà. Con lắc đơn, bỏ qua ma sát và các lực cản môi trờng. Mạch LC, bỏ qua điện trở thuần. Đại lợng vật lí của con lắc lò xo
tơng tự các đại lợng trong mạch dao động LC. li độ x điện tích q vận tốc v cờng độ dòng điện i khối lợng m độ tự cảm L độ cứng của lò xo k nghịch đảo của điện dung 1 C thế năng Wt năng lợng điện tr-
òng WC động năng Wđ năng lợng từ tr-
ờng WL cơ năng W năng lợng điện từ
W Dạng phơng trình vi phân của con
lắc lò xo và mạch dao động LC giống nhau.
x’’ + ω2x = 0 q’’ + ω2q = 0 Dạng phơng trình dao động của
con lắc lò xo và mạch dao động LC giống nhau.
x = Acos(ωt + ϕ) q = q0cos(ωt + ϕ)
Có thể hớng dẫn nội dung này cho HS thực hiện ở nhà.
Năng lợng điện trờng trong mạch LC tơng tự nh thế năng của con lắc. Wt = 1 2kx 2 WC = 1 q2 2 C Năng lợng từ trờng trong mạch
LC tơng tự nh động năng của con lắc.
Wđ = 1 2mv
2 WL = 1Li2 2 Năng lợng điện từ của mạch LC
tơng tự nh cơ năng của con lắc. W = Wt + Wđ W = WC + WL
Trong quá trình dao động, nếu không có tiêu hao năng lợng, thì năng lợng từ trờng và năng lợng điện trờng luôn chuyển hoá cho nhau, nhng năng lợng điện từ là không đổi. Điều này tơng tự nh sự chuyển hoá giữa động năng và thế năng của con lắc trong quá trình dao động, nhng cơ năng đợc bảo toàn. W = Wt + Wđ= hằng số W = WC + WL = hằng số 3. SóNG ĐIệN Từ Stt Chuẩn KT, KN quy định trong chơng trình
mức độ thể hiện cụ thể của chuẩn KT, KN Ghi chú
1 Nêu đ ợc sóng điện
từ là gì. [Thông hiểu]
• Sóng điện từ là quá trình lan truyền điện từ trờng trong không gian.
• Chu kỳ biến đổi theo thời gian của điện từ trờng tại mọi điểm là nh nhau và gọi là chu kỳ của sóng điện từ, ký hiệu là T. Ta có:
Ta chỉ xét sóng điện từ tuần hoàn với các đặc tr- ng bớc sóng λ, chu kì T, tần số f.
1λ T = =
f c
trong đó, c là tốc độ ánh sáng, λ là bớc sóng, f là tần số của sóng điện từ.
2 Nêu đ ợc các tính chất của sóng điện từ.
[Thông hiểu]
Sóng điện từ có các tính chất sau:
a) Sóng điện từ truyền trong chân không với tốc độ bằng tốc độ ánh sáng trong chân không là c ≈ 300000km/s.
Sóng điện từ lan truyền đ ợc trong các điện môi với tốc độ truyền nhỏ hơn trong chân không và phụ thuộc vào hằng số điện môi.
b) Sóng điện từ là sóng ngang (các vectơ điện trờng Eur và cảm ứng từ Bur luôn vuông góc với nhau và vuông góc với ph ơng truyền sóng).
c) Trong sóng điện từ thì dao động của điện tr ờng và của từ tr ờng tại một điểm luôn luôn đồng pha với nhau.
d ) Sóng điện từ cũng có tính chất phản xạ, khúc xạ, giao thoa, nhiễu xạ nh sóng ánh sáng.
e) Sóng điện từ mang năng l ợng.