Tóm tắt lí thuyết vật lí 12

a&b Tãm t¾t lÝ thuyÕt vËt lÝ 12 ………………………….……………………………..… ………… …………………………….………………………. CHƯƠNG I. DAO ĐỘNG CƠ Bài 1. DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA I. DAO ĐỘNG CƠ 1. Thế nào là dao động cơ Chuyển động có giới hạn trong không gian, được lập đi lặp lại quanh một vị trí đặc biệt, gọi là vị trí cân bằng. 2. Dao động tuần hoàn Dao động tuần hoàn là dao động mà trạng thái dao động của vật được lặp lại như cũ sau những khoảng thời gian bằng nhau. Khoảng thời gian bằng nhau đó gọi là chu kỳ. II. PHƯƠNG TRÌNH CỦA DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA 1. Định nghĩa: Dao động điều hòa là dao động trong đó li độ của vật là một hàm cosin (hay sin) của thời gian 2. Phương trình: x = Acos(wt + j ) = Asin(wt + j + ) Trong đó x: li độ, là tọa độ của vật tính từ vị trí cân bằng (cm;m) A>0: biên độ dao động (li độ cực đại) (cm; m) (wt + j): pha của dao động tại thời điểm t (rad) : pha ban đầu (rad) >0: tần số góc (rad/s) ; A, , là hằng số. * Chú ý: Một chất điểm dao động điều hòa trên một đoạn thẳng có thể coi là hình chiếu của một chất điểm tương ứng chuyển động tròn đều lên đường kính là đoạn thẳng đó (tốc độ góc của chất điểm chuyển động tròn đều có giá trị bằng tần số góc ). III. CHU KỲ, TẦN SỐ VÀ TẦN SỐ GÓC CỦA DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA. 1. Chu kỳ T (s) - Khoảng thời gian để vật thực hiện được một dao động toàn phần. - Chu kỳ cũng là khoảng thời gian ngắn nhất mà vật trở về vị trí cũ và chuyển động theo hướng cũ (tức là trạng thái cũ). 2. Tần số f (Hz hay s-1) : Số dao động toàn phần thực hiện được trong một giây. 3. Tần số góc w(rad/s) . IV. VẬN TỐC, GIA TỐC CỦA VẬT DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA. 1. Vận tốc: v = x’ = - wAsin(wt + j ) = wAcos(wt + j + ) Ở vị trí biên : x = ± A ; v = 0 Ở vị trí cân bằng : x = 0 ; |vmax |= wA Liên hệ v và x : 2. Gia tốc: a = v’ = x” = - w2Acos(wt + j ) Ở vị trí biên : Ở vị trí cân bằng: a = 0 Liên hệ a và x : a = - w2x luôn hướng về vị trí cân bằng, a ngược dấu với x * Chú ý: v nhanh pha so với x; a nhanh pha so với v; a và x ngược pha nhau. V. ĐỒ THỊ CỦA DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA. * Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của x, v, a vào t là một đường hình sin. * x, v, a biến thiên điều hòa cùng một chu kỳ T, có cùng tần số f. -------------------------- Bài 2. CON LẮC LÒ XO I. CON LẮC LÒ XO. Gồm một vật nhỏ khối lượng m gắn vào đầu lò xo độ cứng k, đầu còn lại của lò xo được giữ cố định, khối lượng lò xo không đáng kể II. KHẢO SÁT DAO ĐỘNG CON LẮC LÒ XO VỀ MẶT ĐỘNG LỰC HỌC. 1. Định luật II Niutơn cho: hay 2. Tần số góc, chu kỳ, tần số: ; ; * Nhận xét: 3. Lực kéo về : F = - kx = - kAcos() * Chú ý: - ; luôn hướng về vị trí cân bằng. - F biến thiên điều hòa với chu kỳ T, tần số f III. KHẢO SÁT DAO ĐỘNG CON LẮC LÒ XO VỀ MẶT NĂNG LƯỢNG. W t O kA2 kA2 1. Động năng: 2. Thế năng: * Chú ý - Động năng và thế năng biến thiên tuần hoàn với chu kỳ T/2. - ( lúc vật qua vị trí cân bằng) - ( lúc vật ở hai biên) 3. Cơ năng (năng lượng): * Chú ý - Cơ năng của con lắc tỉ lệ với bình phương biên độ dao động, tỉ lệ bậc nhất với k, không phụ thuộc m - Cơ năng của con lắc được bảo toàn nếu bỏ qua ma sát - Khi động năng tăng thì thế năng giảm và ngược lại - Cơ năng bằng động năng của vật ở vị trí cân bằng và bằng thế năng của vật ở hai biên. ------------------------- Bài 3. CON LẮC ĐƠN I. THẾ NÀO CON LẮC ĐƠN. Gồm một vật nhỏ khối lượng m, treo ở đầu dưới một sợi dây không dãn, khối lượng không đáng kể, chiều dài ℓ đầu trên sợi dây được treo vào điểm cố định. II. KHẢO SÁT DAO ĐỘNG CON LẮC ĐƠN VỀ MẶT ĐỘNG LỰC HỌC - Lực kéo về : F = Pt = - mgsina - Nếu góc a nhỏ ( a < 100 ) thì : - Khi góc nhỏ (), định luật II NiuTơn cho ta: hay và . - Các phương trình dao động điều hòa: + Li độ cong : s = s0cos(wt + j) (cm; m) + Li độ góc : (độ, rad) + Vận tốc : (công thức này chỉ đúng khi nhỏ) * Chú ý: + Con lắc đơn dao động điều hòa khi góc lệch nhỏ và bỏ qua mọi ma sát + s = ℓα; s0 = ℓα0 với α, α0 có đơn vị rad - Chu kỳ, tần số góc, tần số : ; ; * Nhận xét: + + Khi con lắc đơn dao động điều hòa thì chu kỳ không phụ thuộc khối lượng vật nặng và cũng không phụ thuộc biên độ. III. KHẢO SÁT DAO ĐỘNG CON LẮC ĐƠN VỀ MẶT NĂNG LƯỢNG. 1. Động năng: 2. Thế năng: Wt = mgℓ (1 – cosa ) 3. Cơ năng: * Chú ý + Các công thức Wđ, Wt, W ở trên đúng cho cả trường hợp góc lệch bé và lớn. + Khi nhỏ thì động năng và thế năng biến thiên tuần hoàn với chu kỳ bằng một nữa chu kỳ biến thiên của α. Và cơ năng: IV. VẬN TỐC VÀ LỰC CĂNG DÂY 1. Vận tốc: * Nhận xét: khi vật qua vị trí cân bằng vmin = 0 khi vật ở hai biên 2. Lực căng dây: * Nhận xét: khi vật qua vị trí cân bằng khi vật ở hai biên * Chú ý: các công thức vận tốc và lực căng dây trên đúng cho cả trường hợp góc lệch lớn hay bé. V. ỨNG DỤNG: Đo gia tốc rơi tự do ---------------------------------------------------- Bài 4. DAO ĐỘNG TẮT DẦN, DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC, HIỆN TƯỢNG CỘNG HƯỞNG. I. Dao động tự do Dao động của hệ chỉ xảy ra dưới tác dụng của nội lực, sau khi hệ đã được cung cấp một năng lượng ban đầu, gọi là dao động tự do hoặc dao động riêng. Khi đó tần số, chu kỳ dao động của hệ gọi là tần số riêng, chu kỳ riêng của hệ dao động đó. Chu kỳ, tần số của hệ dao động tự do chỉ phụ thuộc vào đặc tính của hệ, không phụ thuộc vào các yếu tố bên ngoài. II. DAO ĐỘNG TẮT DẦN. 1. Thế nào là dao động tắt dần: Biên độ dao động (năng lượng) giảm dần theo thời gian. 2. Giải thích: Do lực cản của môi trường hoặc do ma sát. Môi trường càng nhớt thì dao động tắt dần càng nhanh. 3. Ứng dụng: Thiết bị đóng cửa tự động hay giảm xóc. * Chú ý: + Chu kỳ, tần số không đổi. + Động năng cực đại, thế năng cực đại giảm dần theo thời gian + Có sự chuyển hóa cơ năng sang nhiệt năng. III. DAO ĐỘNG DUY TRÌ Giữ biên độ dao động của con lắc không đổi mà không làm thay đổi chu kỳ dao động riêng bằng cách cung cấp cho hệ một phần năng lượng đúng bằng phần năng lượng tiêu hao do ma sát sau mỗi chu kỳ. IV. DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC. 1. Thế nào là dao động cưỡng bức Để hệ không tắt dần, tác dụng vào hệ một ngoại lực biến thiên tuần hoàn (lực cưỡng bức tuần hoàn), khi đó dao động của hệ gọi là dao động cưỡng bức. 2. Đặc điểm - Tần số dao động của hệ bằng tần số của ngoại lực. - Biên độ của dao động cưỡng bức không đổi, phụ thuộc biên độ lực cưỡng bức và độ chênh lệch giữa tần số của lực cưỡng bức và tần số riêng của hệ dao động. - Dao động cưỡng bức là điều hòa (có dạng sin). * Chú ý: Lực cưỡng bức độc lập với hệ dao động. V. HIỆN TƯỢNG CỘNG HƯỞNG 1. Định nghĩa: Hiện tượng biên độ của dao động cưỡng bức tăng đến giá trị cực đại khi tần số f của lực cưỡng bức bằng tần số riêng f0 của hệ dao động gọi là hiện tượng cộng hưởng. 2. Điều kiện: 3. Tầm quan trọng của hiện tượng cộng hưởng: Hiện tượng cộng hưởng không chỉ có hại mà còn có lợi * Chú ý: Nếu ma sát càng nhỏ thì giá trị cực đại của biên độ càng lớn, ta nói hiện tượng cộng hưởng càng rõ nét. ------------------------------------------------- Bài 5. TỔNG HỢP HAI DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA CÙNG PHƯƠNG, CÙNG TẦN SỐ. PHƯƠNG PHÁP GIẢN ĐỒ FRE – NEN I. VECTƠ QUAY Một dao động điều hòa có phương trình x = Acos(wt + j ) được biểu diễn bằng vectơ quay có các đặc điểm sau : Có gốc tại gốc tọa độ của trục Ox Có độ dài bằng biên độ dao động, OM = A Hợp với trục Ox một góc bằng pha ban đầu Vectơ quay đều quanh O với tốc độ góc có giá trị bằng II. PHƯƠNG PHÁP GIẢN ĐỒ FRE - NEN Dao động tổng hợp của 2 dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số là một dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số với 2 dao động đó. Giả sử có hai dao động cùng phương cùng tần số: . Thì biên độ và pha ban đầu của dao động tổng hợp được xác định : Ảnh hưởng của độ lệch pha: * Độ lệch pha của x2 và x1: - Nếu : x2 nhanh (sớm) pha so với x1. - Nếu : x2 chậm (trễ) pha so với x1. - Nếu hay Dj = 2kp: x2 cùng pha x1 Þ Biên độ dao động tổng hợp cực đại : Amax = A1 + A2 - Nếu Dj = (2k + 1)p : x2 và x1 ngược pha nhau Þ Biên độ dao động tổng hợp cực tiểu : - Nếu : x2 và x1 vuông pha với nhau Þ Biên độ dao động tổng hợp: * Chú ý: --------------Hết Chương------------- CHƯƠNG II. SÓNG CƠ VÀ SÓNG ÂM Bài 7. SÓNG CƠ VÀ SỰ TRUYỀN SÓNG CƠ I. SÓNG CƠ 1. Sóng cơ: Dao động cơ lan truyền trong một môi trường 2. Phân loại sóng a. Sóng ngang: Phương dao động của các phần tử môi trường vuông góc với phương truyền sóng Sóng ngang truyền được trong chất rắn và trên bề mặt chất lỏng. b. Sóng dọc: Phương dao động của các phần tử môi trường trùng với phương truyền sóng Sóng dọc truyền được trong chất khí, chất lỏng, rắn II. CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA SÓNG HÌNH SIN 1. Biên độ sóng: Là biên độ dao động của một phần tử của môi trường có sóng truyền qua. * Chú ý: Thực tế, càng xa tâm dao động thì biên độ sóng càng nhỏ. 2. Chu kỳ (T), tần số (f) sóng: là chu kỳ, tần số dao động của các phần tử của môi trường có sóng truyền qua. 3. Tốc độ truyền sóng (v): là tốc độ lan truyền dao động trong môi trường. * Chú ý: - Đối với một môi trường, tốc độ truyền sóng v có giá trị không đổi. - Tốc độ truyền sóng cũng là tốc độ truyền pha dao động. - Tốc độ truyền sóng phụ thuộc vào bản chất của môi trường và nhiệt độ của môi trường. 4. Bước sóng - Bước sóng là quãng đường mà sóng truyền được trong một chu kỳ. - Bước sóng cũng là khoảng cách giữa hai điểm gần nhau nhất trên cùng một phương truyền sóng dao động cùng pha. * Chú ý: - Hai phần tử cách nhau một bước sóng hoặc cách nhau một số nguyên lần bước sóng thì dao động cùng pha. - Hai phần tử cách nhau một nữa bước sóng hoặc cách nhau một số nữa nguyên lần bước sóng thì dao động ngược pha. - Trong các đại lượng đặc trưng của sóng trên, thì tần số (chu kỳ) không phụ thuộc vào các đại lượng còn lại và không đổi khi sóng truyền từ môi trường này sang môi trường khác. 5. Năng lượng sóng: Năng lượng dao động của một phần tử của môi trường có sóng truyền qua là năng lượng của sóng. * Chú ý: Quá trình truyền sóng là quá trình truyền năng lượng. III. PHƯƠNG TRÌNH SÓNG Giả sử phương trình sóng tại gốc tọa độ có dạng: u0 = Acoswt Phương trình sóng tại M cách gốc tọa độ x: * Phương trình sóng là hàm tuần hoàn theo thời gian với chu kỳ T và tuần hoàn theo không gian với chu kỳ . * Chú ý: -Hai điểm cách nhau một khoảng d thì có độ lệch pha: -Khoảng cách giữa hai điểm dao động cùng pha: ( k = 1, 2, 3…). -Khoảng cách giữa hai điểm dao động ngược pha: (k= 0,1,2…) ------------------------------- Bài 8. GIAO THOA SÓNG I. GIAO THOA SÓNG 1. Hai nguồn kết hợp: là hai nguồn thỏa mãn các điều kiện sau + Hai nguồn dao động cùng phương, cùng tần số + Hai nguồn có độ lệch pha không thay đổi theo thời gian ( hoặc cùng pha). Hai sóng do hai nguồn kết hợp phát ra là hai sóng kết hợp. 2. Giao thoa sóng: là hiện tượng hai sóng kết hợp, khi gặp nhau tại những điểm xác định, luôn luôn tăng cường nhau hoặc làm yếu nhau. S1 S2 * Trong miền giao thoa xuất hiện những đường hypebol (có hai tiêu điểm là hai nguồn S1, S2) là các vân giao thoa cực đại xen kẻ với các vân giao thoa cực tiểu . * Chú ý - Những điểm dao động với biên độ cực tiểu (các vân giao thoa cực tiểu): 2 sóng gặp nhau triệt tiêu. - Những điểm dao động với biên độ cực đại (các vân giao thoa cực đại): 2 sóng gặp nhau tăng cường II. VỊ TRÍ CỰC ĐẠI, CỰC TIỂU 1. Các phương trình sóng Giả sử phương trình sóng hai nguồn S1, S2 có dạng: - Các phương trình sóng do hai nguồn S1, S2 lần lượt gởi đến M: - Phương trình sóng tổng hợp tại M: - Biên độ sóng tại M : - Độ lệch pha của hai sóng do hai nguồn truyền đến M là: 2. Vị trí cực đại và cực tiểu giao thoa a. Vị trí các cực đại giao thoa: d2 – d1 = kl Những điểm tại đó dao động có biên độ cực đại là những điểm mà hiệu đường đi của 2 sóng từ nguồn truyền tới bằng một số nguyên lần bước sóng l. * Chú ý: Tại những điểm dao động với biên độ cực đại thì hai sóng do hai nguồn truyền đến điểm đó cùng pha với nhau : b. Vị trí các cực tiểu giao thoa: Những điểm tại đó dao động có biên độ triệt tiêu là những điểm mà hiệu đường đi của 2 sóng từ hai nguồn truyền tới bằng một số nữa nguyên lần bước sóng l. * Chú ý: Tại những điểm dao động với biên độ cực tiểu thì hai sóng do hai nguồn truyền đến điểm đó ngược pha với nhau : ** Hiện tượng giao thoa là hiện tượng đặc trưng của sóng. ------------------------------------ Bài 9. SÓNG DỪNG I. SỰ PHẢN XẠ CỦA SÓNG. - Khi phản xạ trên vật cản cố định, sóng phản xạ luôn luôn ngược pha với sóng tới ở điểm phản xạ. - Khi phản xạ trên vật cản tự do, sóng phản xạ luôn luôn cùng pha với sóng tới ở điểm phản xạ II. SÓNG DỪNG 1. Định nghĩa: Sóng truyền trên sợi dây trong trường hợp xuất hiện các nút và các bụng gọi là sóng dừng. * Khoảng cách giữa 2 nút liên tiếp hoặc 2 bụng liên tiếp bằng nữa bước sóng 2. Điều kiện để có sóng dừng trên sợi dây có hai đầu cố định : 3. Điều kiện để có sóng dừng trên sợi dây có một đầu cố định, một đầu tự do Bài 10. ĐẶC TRƯNG VẬT LÝ CỦA ÂM I. SÓNG ÂM. NGUỒN ÂM 1. Sóng âm: là sóng cơ truyền trong các môi trường khí, lỏng, rắn * Chú ý: Sóng âm không truyền được trong chân không. 2. Nguồn âm: Một vật dao động phát ra âm là một nguồn âm. * Chú ý: + Khi sóng âm truyền đến tai ta, gây cảm giác âm. + Trong chất khí và chất lỏng, sóng âm là sóng dọc. Trong chất rắn, sóng âm gồm sóng dọc và sóng ngang. 3. Âm nghe được, hạ âm, siêu âm: - Âm nghe được (âm thanh) có tần số từ: 16Hz đến 20.000Hz - Hạ âm : Tần số < 16Hz - Siêu âm : Tần số > 20.000Hz 4. Sự truyền âm: a. Môi trường truyền âm : Âm truyền được qua các chất rắn, lỏng và khí b. Tốc độ truyền âm : Tốc độ truyền âm trong chất lỏng lớn hơn trong chất khí và nhỏ hơn trong chất rắn. 5. Nhạc âm, tạp âm - Nhạc âm: Là những âm có tần số xác định, đồ thị dao động là đường cong tuần hoàn - Tạp âm: Là những âm có tần số không xác định, đồ thị dao động là đường cong không tuần hoàn 6. Các nguồn nhạc âm a. Dây đàn hai đầu cố định Tần số: (n = 1, 2, 3…) - Âm cơ bản (họa âm bậc 1) ứng với n =1 có tần số: (trên dây có một bụng, hai nút). - Các họa âm bậc 2, bậc 3, … ứng với n = 2, 3,… b. Ống sáo hở một đầu Tần số: (m = 1, 3, 5. . .) - Âm cơ bản , ứng với m = 1 có tần số : - Với m = 3, 5, … ta có các họa âm bậc 3, bậc 5,… c. Ống sáo hở hai đầu Tần số ; (m = 2,4,6....) - Âm cơ bản ứng với m = 2 có tần số: - Với m = 4, 6,…ta có các họa âm bậc 4, 6,… II. NHỮNG ĐẶC TRƯNG VẬT LÝ CỦA ÂM. 1. Tần số âm: Đặc trưng vật lý quan trọng nhất của âm 2. Cường độ âm và mức cường độ âm: a. Cường độ âm (I): là năng lượng sóng âm truyền qua một đơn vị diện tích vuông góc với phương truyền sóng trong một đơn vị thời gian. Đơn vị W/m2 b. Mức cường độ âm: hoặc * Đơn vị : Ben (B), ngoài ra còn có: đêxiben(dB); 1B = 10dB * I0 : cường độ âm chuẩn. Âm chuẩn là âm có cường độ I0 nhỏ nhất mà tai người có thể nghe được ứng với L = 0dB. Âm chuẩn có f = 1000Hz và I0 = 10-12W/m2 3. Âm cơ bản và họa âm: - Khi một nhạc cụ phát ra một âm có tần số f0 (âm cơ bản) thì đồng thời cũng phát ra các âm có tần số 2f0, 3f0, 4f0…(các họa âm bậc 2, bậc 3, …) tập hợp các họa âm tạo thành phổ của nhạc âm. - Tổng hợp đồ thị dao động của tất cả các họa âm trong một nhạc âm ta có đồ thị dao động của nhạc âm đó. - Đồ thị dao động của cùng một nhạc âm do các nhạc cụ khác nhau phát ra thì hoàn toàn khác nhau. * Đồ thị dao động là một đặc trưng vật lý của âm ------------------------------- Bài 11. ĐẶC TRƯNG SINH LÍ CỦA ÂM I. ĐỘ CAO. Đặc trưng sinh lí của âm gắn liền với tần số. Âm có tần số càng lớn thì âm càng cao (âm càng bổng) Âm có tần số càng nhỏ thì âm càng thấp (âm càng trầm) II. ĐỘ TO. Đặc trưng sinh lí của âm gắn liền với mức cường độ âm. Âm có cường độ càng lớn thì nghe càng to * Chú ý: + Độ to của âm không tỉ lệ thuận với cường độ âm. + Độ to của âm không những phụ thuộc vào cường độ âm mà còn phụ thuộc vào tần số. III. ÂM SẮC Đặc trưng sinh lí của âm giúp ta phân biệt âm do các nguồn âm khác nhau phát ra. Âm sắc liên quan mật thiết với đồ thị dao động âm. -----------------Hết Chương------------ CHƯƠNG III. DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU Bài 12. ĐẠI CƯƠNG VỀ DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU I. KHÁI NIỆM DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU Dòng điện có cường độ biến thiên tuần hoàn theo thời gian theo quy luật hàm sin hay cosin. II. NGUYÊN TẮC TẠO RA DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU. * Dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ Khi cho từ thông qua cuộn dây biến thiến điều hòa : f = NBScoswt = coswt với thì trong cuộn dây xuất hiện suất điện động cảm ứng : e = -= NBSwsinwt = sinwt với Þ trong khung dây xuất hiện dòng điện xoay chiều: III. GIÁ TRỊ HIỆU DỤNG Cường độ hiệu dụng của dòng điện xoay chiều là đại lượng có giá trị của cường độ dòng điện không đổi sao cho khi đi qua cùng một điện trở R, thì công suất tiêu thụ trong R bởi dòng điện không đổi ấy bằng công suất trung bình tiêu thụ trong R bởi dòng điện xoay chiều nói trên. Tương tự : và ------------------------------------------- Bài 13. CÁC MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU I. MẠCH ĐIỆN CHỈ CÓ ĐIỆN TRỞ THUẦN R * Cho u = U0coswt Þ i = = I0coswt Với : * Biểu thức định luật Ôm: * Nhận xét: u và i cùng pha * Giản đồ vectơ. II. MẠCH ĐIỆN CHỈ CÓ TỤ ĐIỆN * Cho u = U0coswt Þ Với : : dung kháng, đặc trưng cho tụ điện về tính cản trở dòng điện, đơn vị là Ôm (). Nhận xét : u chậm pha so với i. Giản đồ vectơ III. MẠCH ĐIỆN CHỈ CÓ CUỘN CẢM THUẦN L L * Cuộn dây thuần cảm (cuộn cảm thuần) là cuộn dây có điện trở thuần không đáng kể (r = 0) * Khi cho dòng điện xoay chiều có cường độ chạy qua mạch thì hiệu điện thế hai đầu cuộn dây Với : * : cảm kháng, đặc trưng cho cuộn cảm về tính cản trở dòng điện, đơn vị là Ôm (). Nhận xét: . u nhanh pha so với i Giản đồ vectơ ----------------------------------------------- Bài 14. MẠCH CÓ R, L, C MẮC NỐI TIẾP I. MẠCH CÓ R, L, C MẮC NỐI TIẾP * Đặt vào hai đầu đoạn mạch hiệu điện thế xoay chiều, giả sử cường độ dòng điện chạy trong mạch có dạng: . Ta có: * Giản đồ vectơ: * Hiệu điện thế: * Tổng trở : , đơn vị Ôm (. * Định luật Ôm: * Độ lệch pha giữa u và i : - Nếu (mạch mang tính cảm kháng): u nhanh (sớm) pha hơn i - Nếu (mạch mang tính dung kháng): u chậm (trễ) pha hơn i - Nếu (mạch cộng hưởng điện): u cùng pha với i * Chú ý: Liên hệ giữa u và i: II. CỘNG HƯỞNG ĐIỆN * Khi thì + Dòng điện cùng pha với hiệu điện thế : j = 0 + Cường độ dòng điện hiệu dụng có giá trị cực đại : + Tổng trở trong mạch có giá trị cực tiểu: + UR = U, ----------------------------------------------------- Bài 15. CÔNG SUẤT TIÊU THỤ CỦA MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU. HỆ SỐ CÔNG SUẤT I. CÔNG SUẤT CỦA MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU * Công suất thức thời: * Công suất trung bình (công suất của dòng điện xoay chiều): * Điện năng tiêu thụ: W = .t II. HỆ SỐ CÔNG SUẤT. * Hệ số công suất : k = cosj = ( 0 £ cosj £ 1) Ý nghĩa: , công suất hao phí: Nếu cosj lớn thì hao phí trên đường dây sẽ nhỏ. Công thức khác tính công suất : --------------------------------------------------- Bài 16. TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG. MÁY BIẾN ÁP I. BÀI TOÁN TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG ĐI XA * Công suất máy phát : = U.I.cos (thường ) * Công suất hao phí trên dây truyền tải : * Giảm công suất hao phí có 2 cách : Giảm rd : cách này rất tốn kém chi phí. Tăng U : Bằng cách dùng máy biến thế, cách này có hiệu quả. * Chú ý: - rd: là điện trở tổng cộng trên dây truyền tải. - U, lần lượt là hiệu điện thế hiệu dụng và công suất ở máy phát. - Công suất hao phí tỉ lệ nghịch với bình phương hiệu điện thế hiệu dụng ở nơi máy: U tăng n lần thì giảm n2 lần. II. MÁY BIẾN ÁP. 1. Định nghĩa: Thiết bị có khả năng biến đổi điện áp xoay chiều 2. Cấu tạo: Gồm 1 khung sắt non có pha silíc (lõi biến áp) và 2 cuộn dây dẫn (có điện trở nhỏ, có độ tự cảm lớn) quấn trên 2 cạnh đối diện của khung. Cuộn dây nối với nguồn điện gọi là cuộn sơ cấp. Cuộn dây nối với tải tiêu thụ gọi là cuộn thứ cấp. 3. Nguyên tắc hoạt động: * Dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ. * Dòng điện xoay chiều trong cuộn sơ cấp gây ra biến thiên từ thông trong hai cuộn dây: cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp, làm xuất hiện trong cuộn thứ cấp một suất điện động xoay chiều. 4. Công thức: * Công thức về tỉ số giữa các suất điện động hiệu dụng: * Công thức biến đổi về điện áp (bỏ qua điện trở dây quấn): * Nhận xét: Nếu máy tăng áp Nếu máy hạ áp * Nếu bỏ qua hao phí trong máy biến áp: Trong đó: - N1, U1, I1 là số vòng dây, hiệu điện thế, cường độ dòng điện cuộn sơ cấp - N2, U2, I2 là số vòng dây, hiệu điện thế, cường độ dòng điện cuộn thứ cấp * Chú ý: Máy biến áp không biến đổi tần số của dòng điện xoay chiều. 5. Ứng dụng: Truyền tải điện năng, nấu chảy kim loại, hàn điện … -------------------------------------------------- Bài 17. MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU I. MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU MỘT PHA - Phần cảm(roto): Là nam châm tạo ra (từ trường) từ thông biến thiên bằng cách quay quanh 1 trục gọi là rôto - Phần ứng(Stato): Gồm các cuộn dây giống nhau cố định trên 1 vòng tròn gọi là stato. Tần số dòng điện xoay chiều: f = pn Trong đó: p số cặp cực, n số vòng /giây * Chú ý: + Người ta cũng có thể chế tạo máy phát điện với phần cảm đứng yên (stato), phần ứng quay (rôto). Lúc này muốn lấy dòng điện ra cần phải cần có hai vành khuyên đặt đồng trục và cùng quay với khung dây. + Nhìn chung máy phát điện có hai bộ phận chính: phần cảm (nam châm) tạo ra từ trường, phần ứng (các cuộn dây) tạo ra suất điện động. Một trong hai phần, phần nào quay ra rôto, phần nào đứng yên là stato. + Tất cả các máy phát điện đều dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ II. MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU BA PHA. 1. Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động: - Máy phát điện xoay chiều ba pha là máy tạo ra 3 suất điện động xoay chiều hình sin cùng tần số, cùng biên độ và lệch pha nhau 2p/3 * Cấu tạo: - Phần ứng(Stato): Gồm 3 cuộn dây hình trụ giống nhau gắn cố định trên một vòng tròn lệch nhau 1200 - Phần cảm(Roto): Một nam châm quay quanh tâm O của đường tròn với tốc độ góc không đổi. * Nguyên tắc: Khi nam châm quay từ thông qua 3 cuộn dây biến thiên lệch pha 2p/3 làm xuất hiện 3 suất điện động xoay chiều cùng tần số, cùng biên độ, lệch pha 2p/3. 2. Cách mắc mạch ba pha. * Mắc hình sao: - Dùng 4 dây, trong đó có 3 dây pha và một dây trung hòa (dây nguội). - ; - Nếu các tải các pha hoàn toàn đối xứng thì cường độ dòng điện qua dây trung hòa bằng không * Mắc hình tam giác: - Dùng 3 dây pha - ; 3. Dòng ba pha * Dòng điện xoay chiều do máy phát điện xoay chiều ba pha phát ra là dòng ba pha. * Là hệ ba dòng điện xoay chiều hình sin có cùng tần số, nhưng lệch pha với nhau từng đôi một. Nếu các tải đối xứng thì ba dòng điện này có cùng biên độ. 4. Ưu điểm - Tiết kiệm được dây dẫn - Cung cấp điện cho các động cơ 3 pha -------------------------------------------- Bài 18. ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA I. NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG. - Dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ và tác dụng của từ trường quay. - Khung dây dẫn đặt trong từ trường quay sẽ quay theo từ trường đó với tốc độ nhỏ hơn tốc độ góc quay của từ trường. * Chú ý: Từ trường quay có thể tạo ra bằng dòng điện ba pha như sau: mắc ba cuộn dây giống nhau với mạng điện ba pha, bố trí mỗi cuộn dây lệch nhau vòng tròn. Vì trong ba cuộn dây có ba dòng điện cùng tần số, biên độ, lệch pha nhau nên từ trường tổng hợp do các cuộn dây gây ra ở tâm có độ lớn không đổi và quay với tốc độ góc . II. ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA. - Stato: gồm 3 cuộn dây giống nhau đặt lệch 1200 trên 1 vòng tròn - Rôto (rôto lồng sóc): Khung dây dẫn quay dưới tác dụng của từ trường quay. * Chú ý: Nếu dòng điện có tần số góc thì từ trường quay với tốc độ góc cũng nhưng rôto quay với tốc độ góc nhỏ hơn ------------------------- CHƯƠNG IV. DAO ĐỘNG VÀ SÓNG ĐIỆN TỪ. Bài 20. MẠCH DAO ĐỘNG I. MẠCH DAO ĐỘNG. Cuộn cảm có độ tự cảm L mắc nối tiếp với tụ điện C thành mạch điện kín. II. DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ TỰ DO TRONG MẠCH DAO ĐỘNG 1. Biến thiên điện tích và dòng điện (Chọn t = 0 sao cho j = 0 ) vớivà * Nhận xét: - Dòng điện qua L biến thiên điều hòa, sớm pha so với điện tích trên tụ điện C. - Điện áp hai bản tụ biến thiên điều hòa cùng tần số với điện tích hai bản tụ 2. Chu kỳ và tần số riêng của mạch dao động: ; và III. NĂNG LƯỢNG ĐIỆN TỪ CỦA MẠCH DAO ĐỘNG LC. Tổng năng lượng điện trường trên tụ điện và năng lượng từ trường trên cuộn cảm gọi là năng lượng điện từ. - Năng lượng điện trường (ở tụ điện) : - Năng lượng từ trường (ở cuộn cảm) : - Năng lượng điện từ trường: * Năng lượng điện trường và năng lượng từ trường biến thiên tuần hoàn với chu kỳ bằng một nữa chu kỳ biến thiên của điện tích và dòng điện. ------------------------ Bài 21. ĐIỆN TỪ TRƯỜNG I. MỐI QUAN HỆ GIỮA ĐIỆN TRƯỜNG VÀ TỪ TRƯỜNG - Nếu tại một nơi có một từ trường biến thiên theo thời gian thì tại nơi đó xuất hiện một điện trường xoáy - Nếu tại một nơi có một điện trường biến thiên theo thời gian thì tại nơi đó xuất hiện một từ trường xoáy * Chú ý: Điện trường xoáy và từ trường xoáy có các đường sức là những đường cong kín II. ĐIỆN TỪ