Bài giảng Môn Vật lý lớp 7 - Bài 1 - Dao động tuần hoàn - Dao động điều hòa – con lắc lò xo

Chương I : DAO ĐỘNG CƠ HỌC Bài 1. DAO ĐỘNG TUẦN HOÀN - DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA – CON LẮC LÒ XO 1. Dao động : là chuyển động có giới hạn trong không gian, lặp đi lặp lại nhiều lần quanh vị trí cân bằng. 2. Dao động tuần hoàn : là dao động mà trạng thái chuyển động của vật được lặp lại như cũ sau những khoảng thời gian bằng nhau. Ø Chu kỳ T : là thời gian ngắn nhất mà trạng thái dao động của vật lặp lại như cũ, thời gian vật thự hiện 1 dao động đơn vị là s Ø Tần số f : là số lần dao động trong 1 đơn vị thời gian, đơn vị Hz. 3. Con lắc lò xo - dao động điều hòa : Phương trình dao động : x = A.sin( w.t + j ) Với : A > 0 : Biên độ dao động ( hoành độ cực đại ) ( w.t + j ) : Pha dao động j : Pha ban đầu .x : Ly độ, hoành độ. Định nghĩa dao động điều hòa : Dao động được mô tả bằng một định luật dạng sin ( hoặc cosin ) theo thời gian, trong đó A, w, j là những hằng số gọi là dao động điều hòa . Chu kỳ của dao động điều hoà : BÀI 2. KHẢO SÁT DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA 1. Chuyển động tròn đều và dao động điều hoà : Một dao động điều hòa có thể được coi như hình chiếu của một chuyển động tròn đều xuống một đường thẳng nằm trong mặt phẳng quỹ đạo. 2. Pha và tần số góc của dao động điều hòa : Pha dao động và pha ban đầu không phải là những góc thật, mà nó chỉ là những lượng trung gian cho phép ta xác định trạng thái dao động . Pha dao động xác định trạng thái dao động ở một thời điểm bất kỳ còn pha ban đầu xác định trạng thái ban đầu của dao động . 3. Dao động tự do : Biên độ và pha ban đầu phụ thuộc những điều kiện ban đầu, tức là cách kích thích dao động và cách chọn hệ tọa độ và gốc thời gian Dao động mà chu kỳ chỉ phụ thuộc vào các đặc tính của hệ chứ không phụ thuộc vào các yếu tố bên ngoài gọi là dao động tự do. Nó thục hiện dao động theo chu kỳ riêng. 4. Vận tốc và gia tốc trong dao động điều hòa : à Liên hệ a, v và x : Ø Pha của dao động xác định trạng thái dao động của vật Ø Pha ban đầu j xác định trạng thái ban đầu của dao động 5. Con lắc đơn : Phương trình dao động : Giải phương trình ta được : s = So sin(wt + j ) Chu kỳ dao động : Bài 3. NĂNG LƯỢNG TRONG DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA 1. Sự chuyển hoá năng lượng trong DĐĐH Xét hệ con lắc lò xo : Kéo quả cầu ra khỏi VTCB : Etmax= E ; Eđ = 0 Buông ra , quả cầu chuyển động về VTCB: Et ¯; Eđ ­ Đến VTCB : Et = 0 ; Eđmãax = E ( do v MAX ) Do quán tính, vật tiếp tục đi lên : Et ­ ; Eđ ¯ Đến vị trí cao nhất, FMAX ® Et Max ; Eđ = 0 * Trong quá trình dao động luôn xãy ra hiện tượng động năng tăng thì thế năng giãm và ngược lại 2. Sự bảo toàn năng lượng trong DĐĐH : Động năng : Eđ = .m. v2 = m.w2.A2.cos2(wt + j ) Thế năng : Et = k.x2 = k.A2.sin2(wt + j ) Cơ năng : E = Et + Eđ = m.w2.A2 = const Vậy : Trong suốt quá trình dao động, cơ năng không đổi và tỉ lệ với bình phương biên độ dao động Bài 4 & 5. SỰ TỔNG HỢP DAO ĐỘNG 1. Sự lệch pha của các dao động : Xét 2 dao động điều hòa có phương trình dao động là : x1 =A1 .sin(wt + j1 ) x2 =A2 .sin(wt + j2 ) Độ lệch pha : Dj =(wt + j1 ) –(wt + j2 ) = j1 – j2 Nhận xét : Dj > 0 : dao động 1 nhanh pha hơn dao động 2 Dj < 0 : dao động 1 chậm pha hơn dao động 2 Dj = 2kp : dao động cùng pha Dj = (2k + 1)p : dao động ngược pha. 2. Sự tổng hợp dao động : à Phương pháp vectơ quay : Mỗi dao động điều hòa được biểu diễn bằng 1 vectơ : Vectơ này có gốc tại gốc tọa độ, độ lớn là biên độ dao động , phương chiều xác định bởi j. Vectơ này quay ngược chiều kim đồng hồ với vận tốc góc w. Tại thời điểm t, hình chiếu của vectơ lên trục tọa độ là giá trị dao động ứng với thời điểm đó. à Tổng hợp 2 DĐĐH cùng phương, cùng tần số : Xét 1 vật đồng thời tham gia 2 dđđh cùng phương cùng tần số : x1 =A1 .sin(wt + j1 ) x2 =A2 .sin(wt + j2 ) Tổng hợp 2 dđđh cùng phương, cùng tần số là 1 dđđh cùng phương, cùng tần số với 2 dđ thành phần và có biểu thức : x = x1 + x2 = A.sin(wt + j ) Tính biên độ A : Tính j : tgj = Nhận xét : Biên độ dđ tổng hợp phụ thuộc vào độ lệch pha Dj của 2 dđ thành phần : Dj =2kp Þ cosDj = 1 : A=A1 + A2 : Biên độ TH cực đại Dj =(2k+1)p Þ cosDj = 0 : A = ç A1 – A2ç : Biên độ TH cực tiểu Dj là bất kỳ : ç A1 – A2ç < A < A1 + A2 Bài 6 & 7. DAO ĐỘNG TẮT DẦN - DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC 1. Dao động tắt dần Dao động tắt dần là dao động có biên độ giảm dần theo thời gian Nguyên nhân làm dao động tắt dần là do lực cản của môi trường 2. Dao động cưỡng bức : Định nghĩa : Dao động của một hệ dưới tác dụng của một ngoại lực tuần hoàn gọi là dao động cưỡng bức Đặc điểm : Lúc đầu, trong khoảng thời gian Dt rất ngắn con lắc tham gia 2 dao động : dao động riêng với tần số f0 và dao động dưới tác dụng của ngoại lực tuần hoàn tần số f nên dao động của vật rất phức tạp. Khi ổn định, dao động sẽ có tần số của ngoại lực. Biên độ dao động phụ thuộc mối quan hệ giữa tần số ngoại lực và tần số riêng của hệ. 3. Sự cộng hưởng : Hiện tượng biên độ cuả dao động cưỡng bức tăng nhanh đến 1 giá trị cực đại khi tần số của lực cưỡng bức bằng tần số riêng của hệ dao động được gọi sự cộng hưởng. 4. Sự tự dao động : Sự tự dao động được duy trì mà không cần tác dụng của ngoại lực tuần hoàn lên hệ gọi là sự tự dao động. Trong sự tự dao động tần số dao động đúng bằng tần số riêng của nó, biên độ dao động giống trong dao động tự do. CHƯƠNG II . SÓNG CƠ HỌC. ÂM HỌC Bài 8. SÓNG CƠ HỌC 1. Sóng cơ học trong thiên nhiên : Định nghĩa : Sóng cơ học là những dao động đàn hồi lan truyền trong môi trường vật chất trong không gian theo thời gian Sóng ngang : Sóng có phương dao động vuông góc với phương truyền sóng Sóng dọc : Sóng có phương dao động trùng với phương truyền sóng 2. Sự truyền pha dao động, Bước sóng : Ø Khoảng cách giữa hai điểm trên phương truyền sóng gần nhau nhất và dao động cùng pha với nhau gọi là bước sóng Ø Những điểm cách nhau một số nguyên bước sóng trên phương truyền thì dao động cùng pha với nhau Ø Những điểm cách nhau một số lẻ nữa bước sóng trên phương truyền thì dao động ngược pha với nhau 3. Chu kì, tần số và vận tốc của sóng : Chu kỳ : Chu kỳ dao động của các phần tử vật chất mà sóng cơ học truyền qua đều như nhau và bằng với chu kỳ dao động của nguồn. Đó là chu kỳ sóng. Vận tốc truyền sóng : Vận tốc truyền pha dao động gọi là vận tốc sóng. Bước sóng : Quãng đường mà sóng truyền đi trong 1 chu kỳ sóng gọi là bước sóng l. 4. Biên độ và năng lượng sóng : Khi sóng truyền tới 1 điểm nào thì điểm đó sẽ dao động với biên độ nhất định. Đó là biên độ sóng tại điểm đó Khi sóng làm cho các phần tử vật chất dao động tức là đã truyền cho chúng một năng lượng.Vậy, quá trình truyền sóng là quá trình truyền năng lượng. Truyền cáng xa thì năng lượng càng giảm, biên độ cũng giảm theo. Trường hợp sóng truyền trên một đường thẳng năng lượng sóng không bị giảm nên biên độ sóng ở mọi điểm sóng truyền qua là như nhau. Bài 9 & 10. SÓNG ÂM 1. Sóng âm và cảm giác âm : Định nghĩa : Sóng cơ học có tần số từ 16 Hz đến 20.000 Hz . Gây cảm giác âm Sóng siêu âm : Sóng cơ học có tần số > 20.000 Hz Sóng hạ âm : Sóng cơ học có tần số < 16 Hz 2. Sự truyền âm – Vận tốc âm : Sóng âm là sóng dọc nên chỉ truyền được trong môi trường vật chất. Vận tốc âm phụ thuộc vào tính đàn hồi, nhiệt độ và mật độ môi trường. - Vận tốc âm trong chất lỏng nhỏ hơn vận tốc truyền âm trong chất rắn và lớn hơn vận tốc truyền âm trong chất khí. 3. Độ cao của âm : Nhạc âm : Âm có tần số hoàn toàn xác định, gây cảm giác êm ái, dễ chịu Tạp âm : Âm không có tần số nhất định Ø Âm có tần số lớn gọi là âm cao ( hoặc thanh), âm có tần số nhỏ gọi là âm thấp ( hoặc trầm) Ø Độ cao của âm là một đặc tính sinh lí của âm, nó dựa vào một đặc tính vật lí của âm là tần số 4. Âm sắc : * Mỗi người mỗi nhạc cụ phát ra những âm sắc thái khác nhau mà tai ta phân biệt được gọi là âm sắc. Âm sắc là một đặc tính sinh lí của âm, được hình thành trên cơ sở các đặc tính vật lí của âm tần số và biên độ. Họa âm : Thực nghiệm chứng tỏ một nhạc cụ hoặc một người phát ra một âm có tần số f1 thì đồng thời cũng phát ra các âm có tần số f2=2f1; f3=3f1; f4=4f1, f1 gọi là âm cơ bản hoặc âm thứ nhất f2, f3, f4 gọi là các họạ âm thứ nhất, thứ hai, thứ ba, âm phát ra là sự tổng hợp của âm cơ bản và các họạ âm. 5. Năng lượng của âm : Cường độ âm I : là lượng năng lượng được sóng âm truyền trong 1 đơn vị thời gian qua 1 đơn vị diện tích đặt vuông góc với phương truyền. Đơn vị W/m2. Trong thực tế, người ta dùng mức cường độ âm L để đo cảm giác sinh lý của tai người. Ta có ( Bell ) Thường, người ta dùng dB ( đề xi bel ) với : Người ta chọn I0 ở tần số f = 1000Hz để làm cường độ âm chuẩn (I0 ~10–12 W/m2 ). 6.Độ to của âm : Ngưỡng nghe : Cường độ âm nhỏ nhất còn gây cảm giác âm Ngưỡng đau : Cường độ âm lớn nhất còn gây cảm giác âm bình thường Miền nghe được : Nằm giữa ngưỡng nghe và ngưỡng đau 7. Nguồn âm – Hộp cộng hưởng : Mỗi loại đàn đều có một bầu đàn có hình dạng nhất định, đóng vai trò của hộp cộng hưởng, tức là một vật rỗng có khả năng cộng hưởng đối với nhiều tần số khác nhau và tăng cường những âm có các tần số đó. Tùy theo hình dạng và chất liệu của bầu đàn, mỗi loại đàn có khả năng tăng cường một số họa âm nào đó và tạo ra âm sắc đặc trưng cho loại đàn đó. Bài 11. GIAO THOA SÓNG : 1. Hiện tượng giao thoa : à Giao thoa là sự tổng hợp của 2 hay nhiều sóng kết hợp trong không gian, trong đó có những chỗ cố định mà biên độ sóng được tăng lên hoặc bị giảm bớt. Hai nguồn dao động cùng tần số , có độ lệch pha không đổi theo thời gian gọi là 2 nguồn kết hợp. Sóng mà chúng tạo thành gọi là 2 sóng kết hợp. 2. Lí thuyết giao thoa : Một điểm M cách nguồn một đoạn d sẽ chậm pha hơn nguồn và có phương trình uM = U0sin2pf(t -t ) = U0sin(2pft –) Xét 1 điểm M cách 2 nguồn A, B 1 đoạn d1 , d2 . Nếu tại A B có dao động được truyền tới : A · M d1 d2 · B uA= a.sin(2pft – d1 ) uB= a.sin(2pft – d2 ) Xét Dj = ½j1 – j2½= ½d1 – d2½ Þ Dj =d Nhận xét : d = kl Þ Dj = 2kp : M dao động cực đại. d = ( 2k +1 ) Þ Dj = ( 2k + 1 )p : M đứng yên. 3. Sóng dừng : Định nghĩa : Sóng có các nút và các bụng cố định trong không gian Ø Các điểm bụng hoặc các điểm nút cách đều nhau một số nguyên lần Giải thích : Tại mọi điểm trên dây có sự tổng hợp của sóng tới và sóng phản xạ( 2 sóng kết hợp ) Điểm bụng : Tại đó sóng tới và sóng phản xạ cùng pha Điểm nút : Tại đó sóng tới và sóng phản xạ ngược pha CHƯƠNG III : DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU Bài 12. HIỆU ĐIỆN THẾ DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA - DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU 1. Hiệu điện thế dao động điều hòa : Quay 1 khung dây kim loại có diện tích S và có N vòng dây, quanh 1 trục đối xứng trong 1 từ trường đều B với vận tốc góc w không đổi. Từ thông qua khung là : F =NBS coswt =F0 coswt với : F0 = NBS Suất điện động cảm ứng : e =½F‘½ = w.F0 .sinwt =E0.sinwt với E0 = w.F0 =w.NBS Vậy, trong khung dây xuất hiện 1 suất điện động biến thiên điều hòa. Hiệu điện thế biến thiên điều hòa : u = U0 sinwt 2. Dòng điện xoay chiều : HĐT xoay chiều : u = U0 sinwt Dòng điện xoay chiều : i = I0sin(wt + j ) ? Dòng điện được mô tả bằng định luật dạng sin – Biến thiên điều hoà theo t 3. Cường độ hiệu dụng : Cường độ hiệu dụng của dòng điện xoay chiều bằng cường độ dòng điện không đổi khi chúng lần lượt đi qua 1 điện trở, trong cùng 1 thời gian thì chúng tỏa ra những nhiệt lượng bằng nhau. I = U = và E = Cường độ hiệu dụng : là cường dộ dịng điện một chiều qua điện trở R cùng thời gian cùng tỏ ra một nhiệt lượng như nhau đặc trưng là tác dụng nhiệt. Khi dùng ampe kế, vôn kế đo dòng điện xoay chiều ta chỉ đo được giá trị hiệu dụng . C ác giá tri hiệu dụng : trong dịng điện xoay chiều cĩ các giá trị hiệu dụng sau đây: U, I, E Chú ý : * Trong dịng điện xoay chiều chỉ cĩ R là tiêu thụ điện năng * Điện lượng tải qua mạch xoay chiều trong một chu kì = 0. * Trong một chu kì cường độ dịng điện đạt cực đại 2 lần Mối liên hệ giữa dịng điện và các đại lượng hiệu điện thế: uL= UoLsin (wt +i+ ) - + uR= UoRsin(wt +i) i = I0sin(wt +) u = U0sin(wt ++) - + uC = UoC sin(wt +- ) Tần số dịng điện : Khi f tăng thì cảm kháng tăng (ZL= wL),dung kháng giảm (ZC=), Độ lệch pha giữa hiệu điện thế và cường độ dịng điện (): Phụ thuộc vào bản chất mạch Tg= . NHẬN XÉT : Khi ZL > ZC : Mạch có tính cảm kháng, u nhanh pha hơn i 1 góc j Khi ZL < ZC : Mạch có tính dung kháng, u chậm pha hơn i 1 góc j Khi ZL > ZC : Mạch cộng hưởng, u cùng pha với i. * Ta có thể coi cuộn L có thêm một điện trở R0 ( do dây gây ra ) như một mạch R0 nối tiếp cuộn dây L. 2. Hiện tượng cộng hưởng trong đoạn mạch RLC : Khi thì - Dòng điện qua mạch có giá trị cực đại - Hiệu điện thế cùng pha với cường độ dòng điện CÔNG SUẤT DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU Đặt 1 hiệu điện thế xoay chiều ở 2 đầu 1 đoạn mạch. Dùng ampe kế, vôn kế và Oát kế để đo U,I và P tiêu thụ trên mạch. Thực nghiệm cho thấy : Mạch chỉ có R : P =U.I Mạch có thêm L hoặc C hoặc có cả 2 : Þ P = U.I.cosj 2. Ý nghĩa của hệ số công suất : cosj =1 Þ j =0 : Mạch chỉ có R hoặc mạch cộng hưởng : P=U.I cosj =0 Þ j =± : Mạch chỉ có L hoặc C hoặc L,C nối tiếp : P = 0 0< cosj <1 Þ < j < 0 hoặc 0< j < : Mạch gồm RLC nối tiếp. Trong thực tế người ta không dùng những thiết bị sử dụng dòng điện xoay chiều mà cosj < 0.8 Người ta mắc song song một tụ điện vào mạch để tăng cosj MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU 1. Nguyên tắc hoạt động : Tất cả các loại máy phát điều cĩ chung nguyên tắc hoạt động là dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ, biến cơ năng thành điện năng( Tạo ra dịng điện) 2. Cấu tạo của máy phát điện xoay chiều 1 pha: Máy phát điện xoay chiều gồm 2 phần cơ bản : Phần cảm : phần tạo ra - Nam châm điện, nam châm vĩnh cửu Phần ứng :Trong đó sẽ xuất hiện suất điện động - cuộn dây nhiều vòng Một trong hai phần cơ bản sẽ quay được gọi là rotor. Phần còn lại đứng yên gọi là stator Để lấy dòng điện ra ngoài, người ta dùng hệ thống 2 vành khuyên và 2 chổi quét tì vào. Hệ thống này gọi là bộ góp. Để giảm vận tốc quay của rotor thì phần cảm và phần ứng được cấu tạo nhiều cặp cực và nhiều cuộn dây. Số cặp cực nam châm bằng số cuộn dây. Số cặp cực tăng lên bao nhiêu lần thì vận tốc quay giảm xuống bấy nhiêu lần. Gọi n là số vòng quay / phút, p là số cặp cực thì tần số dòng điện máy phát sẽ là f = p 3. Cấu tạo của máy phát điện 1 chiều: Tương tự máy phát điện xoay chiều 1 pha chỉ khác chổ bộ gĩp là 2 vành bán khuyên DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU BA PHA 1. Định nghĩa : Dòng điện xoay chiều 3 pha là 1 hệ thống gồm 3 dòng điện xoay chiều có cùng biên độ, cùng tần số nhưng lệch pha nhau về pha 1 góc 2p/3 , hay về thời gian là 1/3 chu kỳ. Máy gồm 2 bộ phận : Phần ứng : gồm 3 cuộn dây giống hệt nhau được đặt lệch nhau 1/3 vòng tròn trên stator Phần cảm : là 1 nam châm điện làm rotor. Nếu nối 3 cuộn dây nối 3 mạch ngoài giống nhau, ta có 3 dòng điện xoay chiều lệch pha nhau 2p/3 : i1 = I0.sinwt i2 = I0.sin(wt - 2p/3) i3 = I0.sin(wt + 2p/3) 2. Cách mắc hình sao : UP : HĐT giữa dây pha và dây trung hòa – gọi là HĐT pha . Ud : HĐTá giữa 2 dây pha với nhau – gọi là HĐT dây. Id = Ip; Ud = UP, cường độ trong dây trung hịa rất nhỏ gần bằng 0 là cách mắc thường sử dụng nhất để truyền tải điện năng đi xa Dòng điện trên dây trung hòa : i = i1 + i2 + i3 = 0 * Trong thực tế bao giờ cũng có sự lệch pha giữa các tải nên trong dây trung hòa có dòng điện nhỏ 3. Cách mắc hình tam giác : Id= Ip; Ud= Up ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 1. Nguyên tắc hoạt động của động cơ không đồng bộ : - Động cơ điện xoay chiều biến điện năng thành cơ năng - Hoạt động trên cơ sở hiện tượng cảm ứng điện từ và bằng cách sử dụng từ trường quay * vận tốc khung luơn nhỏ hơn vận tốc từ trường quay * Sử dụng dịng điện 3 pha chứ khơng tạo ra dịng điện xoay chiều 3 pha 2. Từ trường quay của dòng điện ba pha: - Từ trường quay được tạo ra bằng cách cho dòng điện ba pha chạy vào ba nam châm điện đặt lệch nhau 1200 trên một vòng tròn - Từ trường tổng cộng của cả ba cuộn dây quay quanh tâm O với tần số bằng tần số của dòng điện BÀI 21. MÁY BIẾN THẾ – SỰ TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG 1. Nguyên tắc hoạt động và cấu tạo máy biến thế : Máy biến thế : là thiết bị cho phép biến đổi hiệu điện thế của dòng điện xoay chiều. Nguyên tắc : Dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ. Cấu tạo : gồm 2 cuộn dây quấn trên cùng 1 lõi sắt hình khung. Lõi sắt này nhiều lá sắt mỏng ghép cách điện với nhau. Cuộn nối với nguồn gọi là cuộn sơ cấp; cuộn nối với tải tiêu thụ gọi là cuộn thứ cấp. Hoạt động: Dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ * dòng điện qua cuộn sơ cấp gây ra từ trường biến thiên trong lõi sắt. * Từ thông biến thiên qua cuộn thứ cấp gây ra suất điện động cảm ứng trong cuộn thứ cấp * Dòng điện trong cuộn sơ và cuộn thứ cùng tần số. * Do số vòng dây ở các cuộn dây là khác nhau nên hiệu điện thế ở 2 đầu các cuộn cũng khác nhau 2. Sự quan hệ giữa hiệu điện thế và cường độ dòng điện qua máy biến thế : Nếu N > N’ thì U > U’ : Máy hạ thế. Nếu N < N’ thì U < U’ : Máy tăng thế. Tỉ số hiệu điện thế ở hai đầu cuộn thứ cấp và sơ cấp bằng tỉ số vòng dây của hai cuộn dây. Dùng máy biến thế làm hiệu điện thế tăng bao nhiêu lần thì cường độ dòng điện giảm bấy nhiêu lần và ngược lại. 3. Sự truyền tải điện năng : Công suất hao phí DP biến thành nhiệt : DP = R.I2 = P2 Như vậy, tăng U lên bao n lần thì DP giảm đi n2 lần. Để giảm sự hao phí DP, người ta dùng máy biến thế tăng U trước khi truyền. Đến nơi tiêu thụ, người ta dùng máy hạ thế hạ dần điện thế xuống cho phù hợp với sinh hoạt và kỹ thuật. CÁCH TẠO RA DÒNG ĐIỆN MỘT CHIỀU 1. Lợi ích của dòng điện một chiều : - Dùng mạ điện, đúc điện, nạp acquy, sản xuất hóa chất … - Chạy các động cơ điện một chiều 2. Phương pháp chỉnh lưu dòng điện : Chỉnh lưu hai nửa chu kỳ : Dùng 4 diod mắc theo sơ đồ sau : Giả sử nửa chu kỳ đầu VA > VB : Dòng điện đi từ A ® diod Đ2 ® C ®điện trở R ®D ® diod Đ4 về B. Nửa chu kỳ sau VA < VB : Dòng điện đi từ B ® diod Đ3® C ®điện trở R® D® diod Đ1 ® về A. D1 D2 D3 D4 A B C D Vậy, trong cả hai nửa chu kỳ dòng điện truyền qua tải tiêu thụ theo 1 chiều nhất định MẠCH DAO ĐỘNG – DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ 1. Mạch dao động : Gồm cuộn cảm L và tụ điện C mắc thành mạch kín 2. Sự biến thiên điện tích trong mạch dao động : Phương trình dao động của điện tích trong mạch dao động : q = Q0 sin(wt + j ) Với w2 = Vậy, điện tích của tụ trong mạch dao động biến thiên điều hòa với 3. Năng lượng trong mạch dao động : Năng lượng điện trường của tụ : Wđ =q.u =sin2wt = W0đ sin2wt Với W0đ = Năng lượng từ trường qua cuộn L là : Wt = Li2 = cos2wt = W0đ cos2wt Với W0t = Vậy : Wđ + Wt = = const Kết luận : Năng lượng mạch dao động gồm Wđ tập trung ở tụ C, Wt tập trung ở cuộn dây L. Wđ và Wt biến thiên tuần hoàn cùng tần số. ( 2 f ) Tổng năng lượng trong mạch dao động không đổi. ( f ) Dao động điện tự trong mạch chỉ phụ thuộc vào đặc tính của mạch được gọi là dao động điện từ tự do và nó dao động với tần số riêng là : w = Bài 25. ĐIỆN TỪ TRƯỜNG 1. Điện trường và từ trường biến thiên : Bằng phương pháp toán học, Maxwell khẳng định : Từ trường biến thiên theo thời gian sẽ sinh ra điện trường xoáy. Điện trường xoáy là điện trường mà các đường sức bao quanh các đường cảm ứng từ. Dựa trên tính toán lý thuyết, Maxwell còn khẳng định : Điện trường biến thiên theo thời gian sẽ sinh ra từ trường xoáy. Từ trường xoáy là từ trường mà các đường cảm ứng từ bao quanh các đường sức điện. 2. Trường điện từ : Với 2 kết luận trên , ta thấy điện trường và từ trường đồng thời tồn tại. Chúng là 2 mặt thể hiện khác nhau của 1 trường duy nhất gọi là trường điện từ 3. Sự lan truyền tương tác điện từ : Giả sử tại O trong không gian có điện trường biến thiên E1 không tắt dần. Nó sinh ra ở các điểm lân cận O 1 từ trường xoáy B1 . Do B1 cũng biến thiên nên B1 gây ra điện trường biến thiên E2 ở các điểm lân cận nó. Quá trình này lặp đi lặp lại và điện từ trường lan truyền trong không gian. Tương tác điện từ thực hiện thông qua điện từ trường từ 1 điểm này đến điểm khác sẽ mất một thời gian lan truyền SÓNG ĐIỆN TỪ 1. Sóng điện từ Điện từ trường lan truyền trong không gian dưới dạng sóng gọi là sóng điện từ. 2. Tính chất của sóng điện từ : Sóng điện từ là một sóng ngang Sóng điện từ có các tính chất của sóng cơ học sóng điện từ truyền được trong tất cả các môi trường vật chất kể cả chân không Vận tốc truyền sóng điện từ bằng vận tốc ánh sáng v = 3.108 m/s * Sóng điện từ mang năng lượng. * Năng lượng sóng điện từ tỉ lệ với luỹ thừa bậc 4 của tần số sóng Khi truyền qua các môi trường khác nhau vận tốc của sóng điện từ thay đổi nên bước sóng điện từ thay đổi còn tần số của sóng điện từ thì không đổi. Công thức tính bước sóng : l = 3. Sóng điện từ và thông tin vô tuyến : LOẠI SÓNG l F Ứng dụng Sóng dài 100 - 1Km 3 - 300 KHz Năng lượng thấp, thông tin dưới nước Sóng trung 1Km - 100m 0.3 - 3 MHz Ban ngày bị tầng điện ly hấp thụ nên không truyền được xa, ban đêm truyền xađ Sóng ngắn 100 - 10 m 3 - 30 MHz Phản xạ trên tầng điện ly ®đài phát công suất lớn khắp trái đât Sóng cực ngắn 10 - 0.1 m 30 –3.104 MHz Không phản xạ trên tầng điện ly, truyền thẳng dùng cho sóng vô tuyến SỰ PHÁT VÀ THU SÓNG ĐIỆN TỪ 1. Máy phát dao động điều hoà dùng transistor : Khi mạch dao động hoạt động , do hiện tượng cảm ứng giữa L và L’ nên hiệu điện thế giữa chân B - E thay đổi theo nhịp dao động điều khiển dòng IC của nguồn P. + Nếu dòng IC tăng, VB cao hơn VE sẽ làm T không dẫn . + Nếu dòng IC giảm, VB thấp hơn VE làm T dẫn điện bổ sung năng lượng cho mạch dao động . Vì vậy, dao động điện từ trong mạch sẽ được duy trì. 2. Ăng ten phát và thu : Để bức xạ năng lượng điện từ ra không gian ngoài thì mạch dao động phải hở. Mạch dao động hở khi các vòng dây của cuộn L hoặc 2 bản tụ C phải cách xa nhau. Ăng ten phát là khung dao động hở, có cuộn dây mắc xen gần cuộn dây của máy phát. Nhờ cảm ứng, bức xạ sóng điện từ cùng tần số máy phát sẽ phát ra ngoài không gian. Ăng ten thu là 1 khung dao động hở, nó thu được nhiều sóng nên được nối thêm 1 khung dao động có tụ C thay đổi