Bài 21 DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ I. Dao động điện từ trong mạch LC
a) Thí nghiệm : 1) Mạch LC:
Mạch nối tiếp gồm:
-Cuộn cảm có độ tự cảm L.
-Tụ điện với điện dung C.
2) Hoạt động :
Tích điện cho tụ bằng nguồn P (khóa K nối chốt a) Sau đó tụ phóng điện trong mạch kín LC (khóa K nối chốt b), trong mạch kín LC có một dòng điện dạng sin.
b) Giải thích :
Khi K chuyển từ a sang b; điện tích từ tụ điện C phóng qua cuộn cảm L, dòng điện qua cuộn cảm tăng lên làm xuất hiện suất điện động tự cảm e Ldi
dt ngăn cản sự phóng điện của tụ điện, khi tụ điện phóng hết điện dòng tự cảm lại nạp điện cho tụ điện nhưng theo chiều ngược lại.
Nếu bỏ qua điện trở của dây dẫn và sự mất mát năng lượng thì quá trình diễn ra liên tục.
c) Khảo sát định lượng Ta có: i dq
dt = q'
Vận dụng định luật Ôm cho đoạn mạch AB.
+ uAB = e – ri với r = 0, e Ldi Lq"
dt
+ Mặt khác AB
u q
C
Nên q Lq hay q" " q 0
C LC
Đặt 2 1
LC ta có pt:
q” + 2q = 0
*Nghiệm của phương trình:
q = q0cos(t + )
*Cường độ dòng điện:
' 0sin( )
i q q t
*Hiệu điện thế:
0cos( )
AB
u q t
C
*Nhận xét:
-Các đại lượng q, i, u đều biến thiên tuần hoàn theo thời gian theo qui luật dạng sin. Do đó, điện trường và từ trường trong mạch cũng biến thiên theo qui luật dạng sin.
-Biến thiên của điện trường và từ trường trong mạch gọi là dao động điện từ. Nếu không có tác dụng điện từ bên ngoài, dao động được gọi là dao động điện từ tự do
+Tần số góc riêng: 1
LC +Chu kì riêng: T2 LC +Tần số riêng: 1
f 2
LC
II. Năng lượng điện từ trong mạch dao động : Năng lượng điện trường tập trung ở tụ điện:
2
2 0 2
1 cos ( )
2 2
C
q
W q t
C C
Năng lượng từ trường tập trung ở cuộn cảm:
2 2 2
0
1 1 sin ( )
2 2
WL Li LI t
Năng lượng điện từ toàn phần: W W C WL
Suy ra:
2 2 2 2
0 0 0
2 2 2
q LI L q
W const
C
III. Dao động điện từ tắt dần
-Mạch dao động có điện trở thuần R nên năng lượng dao động điện từ tiêu hao do hiệu ứng tỏa nhiệt, biên độ dao động giảm dần đến 0- dao động tắt dần.
-Giá trị R càng lớn, sự tắt dần càng nhanh, R càng tăng có thể không có dao động.
IV. Dao động duy trì. Hệ tự dao động Muốn dao động được duy trì, ta phải bù đủ và đúng phần năng lượng bị tiêu hao trong mỗi chu kì. Có thể dùng transitor để điều khiển việc bù năng lượng cho mạch dao động trong mỗi chu kì
V. Dao động điện từ cưỡng bức. Sự cộng hưởng
a) Dao động điện từ cưỡng bức: Đặt vào hai đầu khung dao động một nguồn có điện áp
0cos (V) u U t .
Lúc này, dòng điện trong mạch LC sẽ biến thiên với tần số góc của nguồn điện chứ không phải tần số góc riêng 0
1
LC của mạch dao động. Quá trình dao động như vậy được gọi là dao động điện từ cưỡng bức.
b) Sự cộng hưởng:
Giữ nguyên biên độ, thay đổi tần số góc của nguồn cho đến khi
0 thì biên độ dao động điện trong mạch đạt giá trị cực đại. Hiện tượng đó dược gọi là hiện tượng cộng hưởng điện.
-Khi điện trở nhỏ hiện tượng cộng hưởng xảy ra rõ ràng, dễ quan sát.
Khi điện trở lớn hiện tượng cộng hưởng khó quan sát.
---
Bài 22 : ĐIỆN TỪ TRƯỜNG
I. Liên hệ giữa điện trường biến thiên và từ trường biến thiên a) Từ trường biến thiên :
-Trong vùng không gian có từ trường biến thiên theo thời gian thì trong vùng đó xuất hiện một điện trường xoáy.
Hay: Từ trường biến thiên theo thời gian làm xuất hiện điện trường xoáy.
Đường sức điện trường xoáy bao quanh các đường sức của từ trường, luôn khép kín.
b) Điện trường biến thiên :
Điện trường biến thiên theo thời gian sẽ làm xuất hiện từ trường. Các đường sức của từ trường này bao quanh các đường sức của điện trường.
II. Điện từ trường
Điện trường biến thiên và từ trường biến thiên cùng tồn tại trong không gian. Chúng có thể chuyển hóa lẫn nhau trong một trường thống nhất gọi là điện từ trường
---
BÀI 24 . SÓNG ĐIỆN TỪ I. Sóng điện từ là gì ?
Macxoen tiên đoán: quá trình lan truyền điện từ trường gọi là sóng điện từ.
-Tương tác điện từ không xảy ra tức thời, phải cần một khoảng thời gian để truyền đi trong không gian.
II. Đặc điểm sóng điện từ :
-Tốc độ lan truyền trong chân không bằng tốc độ ánh sáng v = c = 300.000 km/s.
-Là sóng ngang, các vectơ E
và B
luôn vuông góc với nhau và vuông góc với phương truyền sóng , cùng pha
-Sóng điện từ truyền được trong môi trường chân không +Bước sóng trong môi trường chân không: = cT với T = 1/f III. Tính chất sóng điện từ :
-Trong quá trình lan truyền, nó mang theo năng lượng.
-Tuân theo các quy luật truyền thẳng, phản xạ, khúc xạ.
-Tuân theo các quy luật giao thoa nhiễu xạ,…
---
BÀI 25 . TRUYỀN THÔNG BẰNG SÓNG ĐIỆN TỪ I.Mạch dao động hở - anten :
-Mạch dao động LC có điện từ trường hầu như không bức xạ ra ngoài:
mạch dao động kín.
-Nếu tách xa hai bản cực của tụ điện, đồng thời tách xa các vòng dây của cuộn cảm thì vùng không gian của từ trường biến thiên được mở rộng dần: mạch dao động hở hay ăngten.
II. Nguyên tắc truyền thông bằng sóng điện từ : Qui trình chung:
-Biến các âm thanh, hình ảnh thành các dao động điện tần số thấp gọi là các tín hiệu âm tần.
-Dòng sóng điện từ có tần số cao mang tín hiệu âm tần đi xa qua ăngten phát.
-Dùng máy thu với ăngten thu để chọn thu lấy dao động điện từ cao tần.
-Tách tín hiệu ra khỏi sóng cao tần rồi dùng loa để nghe âm thanh truyền tới. (hoặc dùng màn hình để xem hình ảnh)
III. Sự truyền sóng điện từ quanh trái dất :
-Sóng dùng trong thông tin vô tuyến phải có f 1000Hz
-Các quá trình truyền sóng điện từ thông tin quanh TĐ có đặc điểm khác nhau vì các sóng có bước sóng khác nhau, điều kiện môi trường trên mặt đất và tính chất của bầu khí quyển.
-Tầng ion trên lớp khí quyển có ảnh hưởng rất lớn đến quá trình truyền sóng.
+ Các sóng dài, trung, ngắn bị tầng điện li và mặt đất phản xạ với mức độ khác nhau nên có thể đi vòng quanh mặt đất. Sóng được dùng truyền thanh, truyền hình trên mặt đất.
+ Sóng cực ngắn không bị phản xạ mà có khả năng truyền thẳng, xuyên qua tầng điện li nên dùng thông tin vũ trụ.
V. Truyền thông bằng cáp :
Có thể sử dụng nhiều loại dây dẫn để truyền sóng điện từ: kĩ thuật truyền hình cáp, internet cáp, cáp dẫn ngầm qua biển…
Ưu điểm:
-Hạn chế tối đa việc mất mát năng lượng trong những vùng không gian không sử dụng sóng.
-Hạn chế gây ô nhiễm môi trường.
-Ít bị nhiễu do môi trường bên ngoài ---