BÀI 29  30 : DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ

Chia sẻ: Paradise7 Paradise7 | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:8

Thêm vào BST

Báo xấu

72
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tham khảo tài liệu 'bài 29  30 : dao động điện từ', tài liệu phổ thông, vật lý phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: BÀI 29  30 : DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ

BÀI 29  30 : DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ I / MỤC TIÊU : Hiểu cấu tạo của mạch dao động LC và khái niệm dao động điện từ. Thiết lập của công thức về dao động điện từ riêng của mạch LC (các biểu thức phụ thuộc thời gian của điện tích, cường độ dòng điện, hiệu điện thế, năng lượng điện từ) Hiểu nguyên nhân làm tắt dần dao động và nguyên tắc tạo ra dao động duy trì. Hiểu sự tương tự điện  cơ. II / CHUẨN BỊ : 1 / Giáo viên : Vẽ trên giấy khổ lớn Hình 29.1b và hình minh họa dao động điện từ tắt dần (hình 29.5 SGK) 2 / Học sinh :  Ôn lại dao động cơ học ( Dao động cơ học, dao động tắt dần, dao động duy trì ).  Ôn lại định luật Ôm cho các loại mạch điện, năng l ượng tụ điện tích điện ( năng lượng điện trường) và năng lượng ống dây có dòng điện (năng lượng từ trường ) III / GỢI Ý VỀ TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY  HỌC : Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viên
Hoạt động 1 : HS : Điện trường. GV : Khi một tụ điện tích điện thì nó năng lượng gì ? HS : Từ trường. GV : Khi một cuộn cảm mang dòng điện thì nó tích lũy năng lượng gì ? HS : Là mạch điện khép kín gồm một tụ GV : Quan sát hình 29.1a và nêu định điện có điện dung C và một cuộn dây nghĩa mạch dao động ? thuần cảm có độ tự cảm L. GV : Nếu ban đầu ta tích điện cho tụ HS : Hiệu điện thế điện C thì trong mạch giữa hai bản tụ điện xuất hiện cái gì ? HS : Tụ điện sẽ phóng điện và tạo nên GV : Khi nối tụ điện với cuộn dây L dòng điện. thì xuất hiện tượng gì ? HS : Biến thiên tuần hoàn. GV : Dòng điện này có đặc điểm gì ? HS : Biến thiên tuần hoàn. GV : Hiệu điện thế giữa hai đầu cuộn dây và giữ hai bản tụ điện có đặc điểm gì ? Hoạt động 2 : dq HS : i = =q’ dt GV : Em hãy cho biết biểu thức cường độ dòng điện qua mạch ? di HS : e =  L dt
HS : uAB = e – r.i = e GV : Em hãy cho biết biểu thức suất điện động tự cảm ? GV : Em hãy cho biết biểu thức hiệu q HS : uAB = c điện thế ở hai đầu đoạn mạch ? 1 HS : q” + .q = 0 GV : Em hãy cho biết biểu thức hiệu LC điện thế ở hai đầu tụ điện ? GV : Hướng dẫn học sinh biến đổi để HS : q = qocos( t + ) dẫn tới phương trình vi phân bậc 2 ? GV : Giới thiệu nghiệm của phương HS : Nêu định nghia dao động diện từ ? trình vi phân bậc 2 ? 2 HS : T = và f =  2 LC  GV : Dao động diện từ là gì ? 1 1  GV : Viết công thức chu kỳ và tần số T 2 LC dao động riêng của dao động điện từ tự Hoạt động 3 : do của mạch dao động LC ? 2 1 q 2 qo cos2 ( t + ) HS : W C =  2 C 2C GV : Em hãy cho biết biểu thức năng 2 1 2 qo lượng điện trường ( WC ) tích lũy trong sin2( t + ) HS : W L = Li  2C 2 tụ điện được xác định như thế nào ? 2 qo HS : W = W C + W L = =const GV : Em hãy cho biết biểu thức năng 2C HS : Trong quá trình dao động điện từ, lượng từ trường ( WL ) tích lũy trong có sự chuyển đổi từ năng lượng điện cuộn cảm được xác định như thế nào ? trường thành năng lượng từ trường và GV : Em hãy cho biết biểu thức năng
ngược lại, nhưng tổng của chúng thì lượng điện từ của mạch dao động ? không đổi. GV : Nêu nhận xét ? Hoạt động 4 : HS : Nêu kết luận. HS : Nêu kết luận GV : Dao động điện từ tắt dần là gì ? GV : Dao động điện từ duy trì là gì ? Hoạt động 5 : HS : Phương trình vi phân HS : Tần số góc GV : GV hướng dẫn cho HS thấy HS : Phương trình dao động điều hòa những đặc điểm giống nhau giữa dao HS : Phương trình vận tốc động điện từ và dao động cơ học (GV HS : Năng lượng hướng dẫn HS lập bảng so sánh như ở SGK). IV / NỘI DUNG : 1. Dao động điện trong mạch LC. Mạch LC gồm một tụ điện có điện dung C mắc nối tiếp với một cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm L thành một mạch điện kín. Mạch LC còn được gọi là mạch dao động. Muốn cho mạch dao động hoạt động, ta tích điện cho tụ điện rồi cho nó phóng điện trong mạch, tạo nên dòng điện có cường độ biến thiên tuần
hoàn trong mạch, hiệu điện thế giữa hai bản của tụ điện và giữa 2 đầu cuộn cảm biến đổi tuần hoàn. Quá trình này gọi là dao động điện. 2. Khảo sát định lượng dao động điện trong mạch dao động C. Chọn chiều dương trong mạch là chiều đi qua cuộn cảm từ B đến A nh ư hình vẽ. Nếu dòng điện chạy theo chiều đó thì cường độ i > 0 , nếu đi theo chiều ngược lại thì i < 0. Ta có : i = q’ Dòng điện i chạy trong cuộn cảm sinh ra suất điện động tự cảm : di e = -L (1) dt Theo định luật Ôm : uAB = e – r.i {r = 0 vì cuộn dây thuần cảm di => uAB = e = -L (2) dt Mặt khác, uAB cũng là hiệu điện thế giữa hai bản tụ điện, nên ta có : q uAB = (3) c Từ (1), (2) và (3), suy ra : q di = -L = -Lq” c dt 1 => q” + .q = 0 (4) LC Pt (4) có nghiệm : q = qocos( t + )
Vậy điện tích của bản A biến đổi điều hòa theo thời gian với tần số góc  = 1 LC Cường độ dòng điện chạy trong cuộn cảm và hiệu điện thế uAB giữa hai bản tụ điện cũng biến đổi điều hòa theo thời gian với cùng tần số góc  : i = q’ = - qosin( t + ) q qo uAB =  cos( t + ) CC Nếu trong quá trình xảy ra dao động không có tác dụng điện từ bên ngoài lên mạch LC thì dao động đó là dao động điện tự do (dao động riêng) của mạch dao động LC. Sự biến thiên tuần hoàn của điện trường giữa hai bản tụ và từ trường trong cuộn cảm trong mạch dao động được gọi là dao động điện từ. Chu kỳ và tần số dao động riêng của dao động điện từ tự do của mạch dao động LC là : 2 1 1 T=  2 LC và f =   T 2 LC 3. Năng lượng điện từ của mạch dao động LC Trong quá trình dao động điện từ, năng lượng điện từ (năng lượng toàn phần) của mạch dao động là tổng năng lượng điện trường tích lũy trong tụ điện (WC) và năng lượng từ trường tích lũy trong cuộn cảm (WL) 2 1 q 2 qo cos2 ( t + ) WC =  2 C 2C
2 1 2 qo sin2( t + ) WL = Li  2C 2 Năng lượng điện từ : 2 qo W = WC + WL = =const 2C Vậy : trong quá trình dao động điện từ, có sự chuyển đổi từ năng lượng điện trường thành năng lượng từ trường và ngược lại, nhưng tổng của chúng thì không đổi. 4. Dao động điện từ tắt dần : Dao động điện từ tắt dần trong mạch dao động LC là : dao động điện từ có các biên độ dao động của điện tích, của cường độ dòng điện và của hiệu điện thế giảm dần theo thời gian. Nguyên nhân là do trong thực tế, các mạch dao động LC đều có điện trở R nên trong mạch luôn có nhiệt lượng tỏa ra làm năng lượng toàn phần bị giảm liên tục. 5. Dao động điện từ duy trì : Dao động điện từ duy trì là dao động điện từ của mạch dao động đã được bù đắp năng lượng để nó không bị tắt dần. Cách phổ biến để tạo ra dao động điện từ duy trì là dùng mạch tranzito. Máy tạo ra dao động duy trì còn gọi là máy phát dao động dùng tranzito.
V / CỦNG CỐ VÀ DẶN DÒ : Trả lời câu hỏi 1, 2, 3 và làm bài tập 1, Xem bài 32