Đề cương ôn tập môn Vật lý Lớp 12 - Chương IV: Dao động sóng điện tử

Nội dung text: Đề cương ôn tập môn Vật lý Lớp 12 - Chương IV: Dao động sóng điện tử

1. CHƯƠNG IV: DAO ĐỘNG VÀ SÓNG ĐIỆN TỪ 1. DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ: * Điện tích tức thời q = q0cos(t + ) q q * Hiệu điện thế (điện áp) tức thời u 0 cos(t ) U cos(t ) C C 0 * Dòng điện tức thời i = q’ = -q0sin(t + ) = I0cos(t + + ) 2 * Cảm ứng từ: B B cos(t ) 0 2 1 Trong đó:  là tần số góc riêng LC T 2 LC là chu kỳ riêng 1 f là tần số riêng 2 LC q I q 0 0 0 LC q I L U 0 0 LI I 0 C C 0 0 C 1 1 q2 * Năng lượng điện trường: W Cu2 qu đ 2 2 2C q2 W 0 cos2 (t ) đ 2C 1 q2 * Năng lượng từ trường: W Li2 0 sin2 (t ) t 2 2C * Năng lượng điện từ: W=Wđ Wt 1 1 q2 1 W CU 2 q U 0 LI 2 2 0 2 0 0 2C 2 0 Chú ý: + Mạch dao động có tần số góc , tần số f và chu kỳ T thì Wđ và Wt biến thiên với tần số góc 2, tần số 2f và chu kỳ T/2 + Mạch dao động có điện trở thuần R 0 thì dao động sẽ tắt dần. Để duy trì dao động cần cung  2C 2U 2 U 2 RC cấp cho mạch một năng lượng có công suất: P I 2 R 0 R 0 2 2L + Khi tụ phóng điện thì q và u giảm và ngược lại + Quy ước: q > 0 ứng với bản tụ ta xét tích điện dương thì i > 0 ứng với dòng điện chạy đến bản tụ mà ta xét. 2. SỰ TƯƠNG TỰ GIỮA DAO ĐỘNG ĐIỆN VÀ DAO ĐỘNG Đại lượng cơ Đại lượng điện Dao động cơ Dao động điện x q x” +  2x = 0 q” +  2q = 0 k 1 v i   m LC m L x = Acos(t + ) q = q0cos(t + ) 1 k v = x’ = -Asin(t + ) i = q’ = -q sin(t + ) C 0 v i F u A2 x2 ( )2 q2 q2 ( )2  0  µ R W=Wđ + Wt W=Wđ + Wt 1 2 1 2 W W (W ) Wđ = mv Wt = Li đ t C 2 2 2 1 2 q Wt Wđ (WL) Wt = kx Wđ = 2 2C
2. 3. ĐIỆN TỪ TRƯỜNG + Nếu tại một nơi có điện trường biến thiên theo thời gian thì tại nơi đó xuất hiện một từ trường. Đừơng sức của từ trường bao giờ cũng khép kín. +Nếu tại một nơi có từ trường biến thiên theo thời gianthì tại nơi đó xuất hiện một điện trường xoáy . +Trường xoáy là trường có đường sức khép kín. +Điện từ trường là trường có hai thành phần biến thiên theo thời gian, liên quan mật thiết với nhau là điện trường biến thiên và từ trường biến thiên. 4. SÓNG ĐIỆN TỪ +Sóng điện từ là điện từ trường lan truyền trong không gian. * Đặc điểm của sóng điện từ. + Sóng điện từ lan truyền được trong chân không. Vận tốc lan truyền của sóng điện từ trong chân không bằng vận c tốc ánh sáng: c = 3.108 m/s. Sóng điện từ lan truyền được trong môi trường điện môi.  = cT = f + Sóng điện từ là sóng ngang. Trong quá trình truyền sóng, tại một điểm bất kỳ trên phương truyền véc tơ cường độ điện trường E và véc tơ cảm ứng từ B vuông góc với nhau và vuông góc với phương truyền sóng. + Dao động của điện trưòng và của từ trường tại một điểm luôn luôn dồng pha với nhau. + Sóng điện từ cũng có những tính chất giống như sóng cơ học. Chúng phản xạ được trên các mặt kim loại. Chúng giao thoa được với nhau. + Sóng điện từ mang năng lượng. + Những sóng điện từ có bước sóng từ vài mét đến vài km được dùng trong thông tin liên lạc vô tuyến nên gọi là sóng vô tuyến. * Phân loại và các đặc tính của sóng vô tuyến Loại sóng Tần số Bước sóng Ứng dụng Sóng dài 3 - 300 kHz 105 - 103m Năng lượng thấp, thông tin dưới nước Sóng trung 0,3 - 3 MHz 103 - 102m Ban ngày bị tầng điện ly hấp thụ nên không truyền được xa,chỉ truyền tốt vào ban đêm. Sóng ngắn 3 - 30 MHz 102 - 10 m Phản xạ trên tầng điện ly ,nên truyền đến mọi điểm trên Trái Đất Sóng cực ngắn 30 - 30000 MHz 10 - 10-2 m Không phản xạ trên tầng điện ly truyền lên vệ tinh VTTH Đặc tính và phạm vi sử dụng của mỗi loại sóng: + Các sóng dài ít bị nước hấp thụ nên được dùng để thông tin dưới nước. Sóng dài ít dùng để thông tin trên mặt đất vì năng lượng nhỏ, không truyền đi xa được. + Các sóng trung truyền được theo bề mặt Trái Đất. Ban ngày chúng bị tầng điện li hấp thụ mạnh nên không truyền được xa. Ban đêm, tầng điện li phản xạ sóng trung nên chúng truyền được đi xa. Các đài thu sóng trung ban đêm nghe rất rõ còn ban ngày thì nghe không tốt. + Các sóng ngắn có năng lượng lớn hơn sóng trung, chúng được tầng điện li và mặt đất phản xạ đi phản xạ lại nhiều lần. Một đài phát sóng ngắn công suất lớn có thể truyền sóng đi mọi nơi trên Trái Đất. + Các sóng cực ngắn có năng lượng lớn nhất, không bị tầng điện li hấp thụ và phản xạ, có khả năng truyền đi rất xa theo đường thẳng và được dùng trong thông tin vũ trụ.
3. Vô tuyến truyền hình dùng sóng cực ngắn không truyền được đi xa trên mặt đất, muốn truyền hình đi xa, người ta phải làm các đài tiếp sóng trung gian hoặc dùng vệ tinh nhân tạo để thu sóng của đài phát rồi phát trở về Trái Đất. 5. NGUYÊN TẮC THÔNG TIN LIÊN LẠC BẰNG SÓNG VÔ TUYẾN: a) Nguyên tắc chung: + Trong thông tin liên lạc bằng sóng vô tuyến, ta phải dùng sóng điện từ cao tần. + Phải biến điệu sóng mang. -Dùng 1 bộ phận khác để “trộn” sóng âm tần với sóng mang gọi là biến điệu sóng điện từ. + Ở nơi thu phải tách sóng âm tân ra khỏi sống cao tần để đưa ra loa. + Khi tín hiệu thu có cường độ nhỏ ta phải khuếch đại chúng bằng mạch khuếch đại. b) Sơ đồ khối cua máy phát thanh vô tuyến đơn giản: 1 1.Micrô 2.Mạch phát sóng điện từ cao tần. 3 4 5 2 3.Mạch biến điệu. 4.Mạch khuếch đại. 5.Anten phát Ăng ten phát :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. c) Sơ đồ khối cua máy thu thanh đơn giản: 1.Anten thu 2.Mạch khuếch đại dao động điện từ cao tần. 5 1 2 3 4 3.Mạch tách sóng. 4.Mạch khuếch đại dao động điện từ âm tần . 5.Loa Ăng ten thu :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. Nhờ sự cộng hưởng với tần số sóng cần bắt ta thu được sóng điện từ cần bắt: f = f0