Tổng Hợp Lý Thuyết Vật Lý 12

Chia sẻ: Nguyễn Thắng | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:19

Thêm vào BST

Báo xấu

1.102
lượt xem 203
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tham khảo tài liệu 'tổng hợp lý thuyết vật lý 12', 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: Tổng Hợp Lý Thuyết Vật Lý 12

Trường THPT Hoà Đa – GV: Nguyễn Chánh Trung. ¹ 1: DAO ĐỘNG TUẦN HOÀN VÀ DĐĐH – CON LẮC L̉ XO I. Dao động: - Dao động là chuyển động có giới hạn trong không gian, lặp đi lặp lại nhiều lần quanh một VTCB. - VD: đóa hoa lay đ ộng trong gió, chiếc nôi đung đưa theo nhịp đẩy… II. Dao động tuần hoàn: 1. Định nghĩa: - Là dao động mà trạng thái chuyển động đ ược lặp lại như cũ sau những khoảng thời gian bằng nhau. 2. Chu kỳ: ( T ) - Là khoảng thời gian mà vật thực hiện xong một dao động và trở về trạng thái dao động cũ. 3. Tần số: ( f ) - Là số lần dao động trong một đ ơn vị thời gian ( trong một giây ). III. Con lắc ḷ x̣ – Dao động điều ha :̣ 1. Con lắc ḷ x̣: a . Cấu tạo: - Ḥn bi khối lượng m gắn vào ḷ xo khối lượng không đáng kể có độ cứng k đặt nằm ngang. Ḥn bi có thể chuyển động không ma sát dọc theo trục cố định nhờ một rănh nhỏ xuyên qua bi. Q b. Phương tŕnh chuyển động: - Kéo ḥn bi tới li độ x rồi thả nhẹ. Khi đó, bi chịu tác dụng bởi 3 lực: Fđh  Trọng lực của TĐ: FG = m.g. x’ x o  Phản lực của trục đỡ: Q = - FG. x FG  Lực đàn hồi của ḷ xo: Fđh = - k.x. - Trọng lực và phản lực cân bằng nhau, lực đàn hồi gây ra tác dụng kéo bi chuyển động về phía O. Theo đ/l II Newton: FG + Q + Fđh = m.a => Fđh = m.a => – k.x = m.a k a=  Chiếu lên phương chuyển động: x – k.x = m.a => m k ta có: a = – 2x nn: x” = – 2x ( ) * Đặt: ω  M ặt khc: a = v’ = x” m Nghiệm của pt (* ) có dạng: x = A.sin(t + ư) và đ ược gọi là ptdđ (hay pt li độ) của con lắc ḷ xo. Trong đó: x: tọa độ/li độ ở thời điểm t. A: b iên độ. (t + ư): pha dao động ở thời điểm t ( Rad ). : tần số góc ( Rad/s ). ư: pha ban đ ầu (thời điểm t = 0). 2. Dao động điều ha: ̣ - Là một dao động được mô tả bằng một đ ịnh luật sin hoặc cosin: x = A.sin(t +ư) hay x = A.cos(t + ư) Trong đó A, , ư là những hằng số. Lưu ư: 2π mt1 T  2π  (s) ω kNf 1 . Đối với con lắc ḷ xo, chu kỳ và tần số đ ược xđ bằng các CT sau: ω1 kN1 f   ( hz ) 2π 2π mtT 2 . Phương tŕnh dao động từ dạng cos có thể chuyển sang dạng sin qua CT sau:  x = A.cos(t + ư) = A.sin(t + ư + ) 2 3 . Con lắc ḷ xo cũng có dạng là một ḥn bi gắn vào một ḷ xo treo thẳng đứng. Lúc này, VTCB O sẽ ứng với VT ḷ xo đă giăn một đoạn l do trọng lượng của ḥn bi.
Trường THPT Hoà Đa – GV: Nguyễn Chánh Trung. ¹ 2: KHẢO SÁT DAO ĐỘNG ĐIỀU HA ̉ x  I. Chuyển động tṛn đều và dđđh: 1. Khảo sát: Mt P - Xét một chất điểm M chuyển động đều trên đường tṛn (O, A) với vận tốc MO góc (Rad/s). x  OP t  - Chọn C là điểm gốc, ta có: ▪ T/điểm t = 0: M ≡ Mo, ứng với góc ư. C ▪ T/điểm t bất kỳ: M ≡ Mt, ứng với góc (t + ư). o A - Chiếu chuyển động của M lên trục x’ox, ta có điểm P chuyển động theo pt: x = OP = Asin(t + ư) => đ iểm P dao động điều ḥa. 2. Kết luận: - Một dđđh có thể coi như h́nh chiếu của một chuyển động tṛn đ ều trên một đường thẳng nằm trong mp quỹ đạo. x' II. Dao động tự do: - Dao động mà chu kỳ chỉ phụ thuộc vào các đ ặc tính của hệ, không phụ thuộc vào các yếu tố bên ngoài. - Hệ con lắc ḷ xo là một hệ dao động tự do với chu kỳ và tần số riêng chỉ phụ thuộc vào các đặc tính của nó III. Vận tốc và gia tốc trong dđđh: - Vật dđđh, vận tốc và gia tốc của nó cũng biến thiên điều ḥa với cùng tần số dao động. - Nếu : x = Asin(t + ư) thì: v = x’ = Acos(t + ư) a = v’ = x” = - 2Asin(t + ư) = - 2x Lưu ư: v2 A2  x 2  2 - Li độ và vận tốc của vật dđđh liên hệ nhau qua CT độc lập thời gian: ω IV. Con lắc đơn: 1. Cấu tạo: - Con lắc đơn gồm một ḥn bi khối lượng m treo vào một sợi dây không giăn có chiều dài l, khối lượng không đáng kể. Đầu trên của sợi dây mắc vào một điểm cố định. 2 . Phương tŕnh chuyển động: - Kéo ḥn bi lệch khỏi VTCB O một đoạn s = OM sao cho dây treo lập với p hương thẳng đứng một góc nhỏ (≤ 10º). Khi đó, OM coi như thẳng và: s sin     ( Rad )  l - Thả nhẹ => Bi chđ về phía O theo p t đ/l II Newton: T + FG = m.a - Chiếu lên phương tiếp tuyến (coi như phương chđ), ta có: – FG.sin = m.a l T g s => a =  s Suy ra: – m.g. = m.a s l l M g ta có: a = - 2s nên: s” = - 2s ( ) * Đặt: ω  Mà: a = v’ = s” O l FG Nghiệm của pt ( * ) có dạng: s = smaxsin(t + ư) ( ptdđ của con lắc đ ơn ) Lưu ư: 2π lt1 T  2π  (s) ω gNf 1. Đối với con lắc đơn, chu kỳ và tần số được xác định bằng các CT sau: ω 1gN1 f   ( hz ) 2π 2π l t T v2 2 2 s  2 s 2. Đối với con lắc đơn, CT độc lập thời gian có dạng: max ω
Trường THPT Hoà Đa – GV: Nguyễn Chánh Trung. ¹ 4: NĂNG LƯỢNG TRONG DAO ĐỘNG ĐIỀU H̉A I. Sự biến đổi NL trong quá tŕnh dao động: 1. Khảo sát: Xét dđđh của con lắc ḷ xo: ♦ Khi ḥn bi chđ từ VT biên đ ến VTCB: - Li độ giảm dần và vận tốc tăng lên => Et giảm và Eđ tăng. - Khi đến VTCB, Et = 0 nhưng Eđ cực đại. ♦ Khi ḥn bi chđ từ VTCB đến VT biên: x x’ -A O +A - Li độ tăng dần và vận tốc giảm xuống => Et tăng và Eđ giảm. - Khi đến VT biên, Eđ = 0 nhưng Et cực đại. 2. Kết luận: - Trong quá tŕnh dao động của con lắc ḷ xo luôn diễn ra hiện tượng: khi động năng tăng th́ thế năng giảm và ngược lại. II. Sự bảo toàn cơ năng trong dđđh: 1. Khảo sát: Xét con lắc ḷ xo có ḥn bi khối lượng m và ḷ xo độ cứng k dao động điều hịa với pt: x = Asin(t + ư). k Et = 1 kx2 = 1 m2A2sin2(t + ư) {do: = nn : k = m2} ▪ Thế năng của ḷ xo: Ta có: 2 2 m 1 mv2 = 1 m2A2cos2(t + ư) {do: v = x’ = Acos(t + ư)} ▪ Động năng của ḥn bi: Eđ = 2 2 Suy ra cơ năng của con lắc: E = Eđ + Et = 1 m2A2[cos2(t + ư) + sin2(t + ư)] 2 1 m2A2 = 1 kA2 = Const. = 2 2 2. Kết luận: - Trong suốt quá tŕnh dao động của hệ, cơ năng của hệ không đổi và luôn tỉ lệ với bnh phương biên độ. ́ ------------------/----------------- ¹ 5 – 6: SỰ TỔNG HỢP DAO ĐỘNG I. Sự lệch pha của hai dđđh cùng phương, cùng tần số: x1 = A1sin(t + ư1) - Xét hai dđđh cùng phương, cùng tần số: x = A sin(t + ư ) 2 2 2 Hịu số pha của hai dao động là: ư = (t + ư1) - (t + ư2) ư = ư1 - ư2 (độ lệch pha của 2 dđ). => ▪ ư > 0 : dđ (1) sớm pha hơn dđ (2). Quy ước: ▪ ư < 0 : dđ (1) trễ pha hơn dđ (2). ▪ ư = k2ð : 2 dđ cùng pha. (k = 0, ±1, ±2, ±3…) ▪ ư = (2k + 1)ð : 2 dđ ngược pha. II. Phương pháp giản đồ véctơ quay: 1. Cơ sở lư thuyết: - Một dđđh có thể được coi như h́nh chiếu của một chuyển động tṛn đ ều trên một đường thẳng nằm trong mp qu ỹ đạo. 2. Nội dung: - B1: Vẽ trục chuẩn ứng với pha ban đầu ư = 0 và trục x’ox vuông góc với tại O. |A|=A - B2: Vẽ véctơ quay A biểu diễn cho dđđh: x = Asin(t + ư) với: ( A, ) = ư
Trường THPT Hoà Đa – GV: Nguyễn Chánh Trung. Lưu ư: Chiều dương của ư ngược chiều quay của KĐH. x x x P A A ư O O A ư P O (ư = 0) (ư > 0) x’ (ư > 0) x’ x’ III. Tổng hợp hai dđđh cùng phương cùng tần số: x1 = A1sin(t + ư1) - Giả sử ta cần tổng hợp hai dđđh: x = A sin(t + ư ) 2 2 2 x ▪ B1 : áp dụng pp giản đồ véctơ, vẽ các véctơ A1, A2 biểu diễn cho các dđ x1, x2. P A ▪ B2: dùng quy tắc h́nh b́nh hành, vẽ véctơ: A = A1 + A2 P2 A 2 h́nh chiếu của A1 trên trục x’ox: OP1 = x1 2 P1 Ta có: ♦ h́nh chiếu của A2 trên trục x’ox: OP2 = x2 A1  h́nh chiếu của A trên trục x’ox: OP = x = x1 + x2 1 ♦ Các véctơ A1 và A2 có cùng vận tốc quay nên khi các o  véctơ này quay th́ A cũng sẽ quay theo với cùng vận tốc. Vậy: Chuyển động tổng hợp của hai dđđh cùng phương cùng tần số x' là một dđđh cùng phương cùng tần số với các dđ thành phần. IV. Biên độ và pha ban đầu của dđ tổng hợp: Ta có: A = A1 + A2 (* ) : Acosư = Acosư1 + Acosư2 (1) Chiếu pt (* ) xuống các trục và x’ox, ta có: x’ox: Asinư = Asinư1 + Asinư2 (2) (1)2 + (2)2: A2 = A1 + A 2 + 2 A1A2(cosư1cosư2 + sinư1sinư2) 2  2  A2 = A12 + A22 + 2A1A2cos(ư2 - ư1) 2 2 => A  A1  A 2  2A1A 2 cos  A sin 1  A 2 sin 2 (1) : tg  1  A1 cos 1  A 2 cos 2 (2) Nhận xét: - Biên đ ộ và pha ban đầu của dđ tổng hợp phụ thuộc vào biên độ và pha ban đ ầu của các dđ thành phần: ● 2 dđ thành phần cùng pha: ư = k2ð (k = 0, ±1, ±2…) => cosư = 1 => A = A 1 + A2 (hai dao động thành phần cùng pha, dao động tổng hợp có biên độ đ ược tăng cường). ● 2 dđ thành phần ngược pha: ư = (2k + 1)ð (k = 0, ±1, ±2 …) => cosư = – 1 => A = A1 – A2 (hai dao động thành phần ngược pha, dao động tổng hợp có biên đ ộ bị giảm bớt). ● 2 dđ thành lệch pha bất kỳ: |A1 + A2| ≤ A ≤ A1 + A2
Trường THPT Hoà Đa – GV: Nguyễn Chánh Trung. ¹ 8 – 9: DAO ĐỘNG TẮT DẦN VÀ DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC I. Dao động tắt dần: 1. Định nghĩa: - Dao động tắt dần là dđ có biên độ giảm dần theo thời gian. 2. Nguyn nhn: - Trong thực tế, mọi dđ đều chịu tác dụng bởi lực cản của môi trường (lực ma sát). Do đó, cơ năng của hệ sẽ bị mất dần và biên độ giảm theo. 3. Đặc điểm: - Lực ma sát của môi trường càng lớn th́ dđ tắt dần càng nhanh. Nếu : • Ma sát nhỏ : d đ tắt dần chậm (con lắc ḷ xo dđ trong không khí). • Ma sát lớn: dđ tắt dần nhanh (con lắc ḷ xo dđ trong mt nước). • Ma sát rất lớn: dđ tắt dần rất nhanh (con lắc ḷ xo dđ trong mt nhớt). 4. Ứng dụng: - Chế tạo bộ giảm xóc cho xe cộ, máy móc… II. Dao động cưỡng bức: 1. Nguyên tắc duy tŕ dđ tắt dần: - Muốn duy tŕ dđ của một hệ ta phải cung cấp cho hệ một NL đều đặn trong từng chu kỳ để bù trừ cho phần cơ năng bị mất mát do ma sát. - Một trong những cách cung cấp NL nói trên là tác dụng một ngoại lực tuần ho àn lên hệ. 2. Dao động cưỡng bức: a , Định nghĩa: - Là dđ chịu tác dụng của ngoại lực biến thiên tuần ho àn: F = Fosin(t + ư) ( N ) b, Đặc điểm: - Trong khoảng t/gian đầu chịu lực t/d , dđ của vật là dđ tổng hợp của dđ riêng và dđ do ngoại lực gây ra. - Sau khi dđ đă ổn định, d đ riêng tắt hẳn. Vật chỉ c̣n dđ do tác dụng của ngoại lực. Khi đó, tần số dđ của vật đúng bằng tần số của ngoại lực. - Biên đ ộ của dđ cưỡng phụ thuộc vào đ ộ chênh lệch giũa tần số f của ngoại lực và tần số riêng f o của vật. Khi f càng gần fo th́ b iên độ dđ cưỡng bức càng tăng. III. Sự cộng hưởng: 1. Định nghĩa: - Là hiện tượng biên đ ộ của dđ cưỡng bức tăng nhanh đột ngột đến một giá trị cực đại khi tần số ngoại lực cưỡng bức đúng bằng tần số riêng của vật bị cưỡng bức. 2. ĐK để có cộng hưởng: - Tần số f của ngoại lực cưỡng bức phải bằng tần số riêng fo của vật bị cưỡng bức. 3. Đặc điểm: - Hiện tượng cộng hưởng thể hiện càng rơ nếu lực cản của mt càng nhỏ. 4. Ưu – khuyết điểm của hiện tượng cộng hưởng: a , Các ví dụ: - Cộng hưởng có lợi: một em bé chỉ cần một lực nhỏ cũng có thể đưa vơng cho người lớn bằng cách đẩy nhẹ chiếc vơng mỗi khi nó lên đến điểm cao nhất. - Cộng hưởng có hại: cầu đ ường bộ, bệ máy, khung xe… là các hệ dđ có tần số riêng. Nếu v́ một lí do nào đó khiến chúng dđ cộng hưởng với dđ khác th́ có thể xảy ra hiện tượng găy, vỡ do có biên độ dđ lớn. b, Ứng dụng và khắc phục: - Ứng dụng: chế tạo tần số kế đ ể đo tần số dđiện xoay ~, đưa vật nặng lên cao từ từ bằng một lực nhỏ… - Khắc phục: khi thiết kế máy móc, cầu đ ường… phải tính toán sao cho hệ số đ àn hồi của các vật liệu, chi tiết máy… phù hợp với các chỉ tiêu nào đó để tránh hiện tượng cộng hưởng. IV. Sự tự dao động: 1. Định nghĩa: - Là sự dđ được duy tŕ mà không cần tác dụng của ngoại lực. VD: đồng hồ dây cót, đồng hồ tự động… 2. Đặc điểm: - Tần số và biên độ trong sự tự dao động vẫn được giữ nguyên như khi hệ d ao động tự do.
Trường THPT Hoà Đa – GV: Nguyễn Chánh Trung. ¹ 11: HIỆN TƯỢNG SÓNG TRONG CƠ HỌC I. Sóng cơ học: 1. Định nghĩa: - Là những dđ cơ học lan truyền theo thời gian trong mt vật chất. 2. Phân loại:  Sóng ngang: là sóng có phương dđ vuông góc với phương truyền sóng. VD: sóng trên mặt nước…  Sóng dọc: là sóng có phương dđ trùng với phương truyền sóng. VD: sóng trên một ḷ xo… 3. Nguyên nhân gây ra sóng cơ học: - Trong mơi trường vật chất, các phần tử vật chất luôn liên kết với nhau. Khi có một phần tử (v́ một lư do nào đó) dao động th́ lực liên kết sẽ kéo các phần tử kế cận dao động theo. Cứ như thế, dao động lan truyền đến mọi điểm trong mơi trường tạo nên sóng cơ học. 4. Đặc điểm của sóng cơ học: - Quá tŕnh truyền sóng là quá tŕnh truyền d ao động chứ bản thân các phần tử vật chất không di chuyển khỏi vị trí d ao động của nó. - Sóng cơ học chỉ lan truyền trong các mơi trường vật chất, không truyền đ ược trong chân không. II. Các đại lượng đặc trưng của sóng cơ học: 1. Chu kỳ và tần số của sóng: - Là chu kỳ và tần số dđ của các phần tử vật chất khi có sóng truyền qua. 2. Bước sóng: - Đ/nghĩa 1: là quăng đường mà sóng truyền đi trong một chu kỳ. A E I - Đ/nghĩa 2 : là kho ảng cách giữa 2 điểm trên phương truyền sóng gần nhau nhất và đang dđ cùng pha với nhau. F B H J D v λ  v .T  CT: (m) G C K f 3. Vận tốc truyền sóng: - Đ/nghĩa 1: là quăng đường mà sóng truyền đi trong một đơn vị thời gian. - Đ/nghĩa 2: là vận tốc truyền pha d ao động. v d CT: (m/s) t III. Biên độ và NL sóng: - Biên đ ộ sóng tại một điểm là biên độ dđ của phần tử vật chất tại điểm đó khi có sóng truyền qua. - NL sóng tỉ lệ với bnh phương biên độ sóng và giảm tỉ lệ với quăng đường truyền sóng. ́ Lưu ư: - Khi sóng truyền qua một điểm nào đó th́ phần tử vật chất tại điểm đó sẽ d ao động → phần tử này đă nhận đ ược một năng lượng để d ao động = > Quá tŕnh truyền sóng là một truyền NL. - Khi sóng truyền theo một phương, trên một đường thẳng và không ma sát th́ NL sóng không b ị giảm và biên độ sóng tại mọi điểm có sóng truyền qua là như nhau. ------------------/----------------- ¹ 12 – 13: SÓNG ÂM I. Sóng âm và cảm giác âm: 1. Thí nghiệm về cảm giác âm: a, Thí nghiệm:
- Kẹp chặt đầu d ưới của một lá thép mỏng, gảy nhẹ đầu trên → lá thép d ao động. - Hạ dần đầu d ưới để phần dđ ngắn bớt rồi gảy nhẹ đầu trên → tần số d ao động tăng lên. Đến một lúc nào đó th́ tai nghe có tiếng vi vu. b, Giải thích: - Khi lá thép d ao động, không khí xung quanh nó b ị nén giản tuần ho àn tạo ra trong không khí một sóng dọc đàn hồi có tần số bằng tần số dao động của lá thép. - Sóng trong không khí truyền đến tai, tác động vào màng nhĩ làm nó d ao động với cùng tần số (dao động cưỡng bức). Khi tần số d ao động đ ạt đến một giá trị nào đó th́ tạo ra cảm giác âm trong tai. 2. Các định nghĩa: - Sóng âm: là những sóng dọc cơ học có tần số từ 16 → 20.000hz, gây ra cảm giác âm trong tai người. - Sóng siêu âm: là những sóng dọc cơ học có tần số lớn hơn 20.000hz. - Sóng hạ âm: là những sóng dọc cơ học có tần số nhỏ hơn 16. II. Sự truyền âm, vận tốc âm: - Sóng âm truyền được trong mt rắn, lỏng, khí. Không truyền đ ược trong chân không. - Vận tốc truyền âm phụ thuộc vào tính đàn hồi, mật độ phần tử và nhiệt độ của mt truyền âm. - vrắn > vlỏng > vkhí III. Năng lượng m: - Sóng âm có bản chất là sóng cơ học nên sự truyền âm là sự truyền NL.  Cường độ âm: là phần NL được sóng âm truyền trong một đơn vị thời gian qua một đ ơn vị diện tích đặt vuông góc với phương truyền âm. I: cường độ âm (W/m2) I I  Mức cường độ âm: L (B)  lg ; L (dB)  10 lg Io = 10 -12 W/m2: cường độ âm chuẩn Io Io IV. Các đặc tính sinh lư của âm: 1. Độ cao: - Là đại lượng sinh lí của âm liên quan đ ến tần số âm.  Âm có tần số lớn: âm cao (âm bổng – treble).  Âm có tần số nhỏ: âm thấp (âm trầm – b ass). 2. Âm sắc: - Là đại lượng đặc trưng cho sự khác nhau giữa hai âm có cùng độ cao nhưng được phát ra từ hai nguồn khác nhau (ghita, pianô…).  Một nhạc cụ hay một người nói phát ra một âm có tần số f1 (gọi là âm cơ b ản) th́ cũng đồng thời p hát ra các âm có tần số f2 = 2 f1, f3 = 3 f1, f4 = 4f1…(gọi là các họa âm)  Tùy theo cấu trúc của vật phát âm mà các họa âm có số lượng, biên độ và thời gian tồn tại khác nhau, do đó, các vật phát âm tạo ra các âm thanh có âm sắc khác nhau. 3 . Độ to: - Là đại lượng sinh lí của âm quyết định bởi mức cường độ và tần số âm.  Để có cảm giác âm th́ cường độ âm phải lớn hơn một giá trị cực tiểu gọi là ngưỡng nghe. Ngưỡng nghe thay đổi theo tần số âm.  Khi cường độ âm đạt đến một giá trị nào đó mà sóng âm có thể gây ra một cảm giác nhức nhối, đau đớn trong tai th́ giá trị này được gọi là ngưỡng đau.  Miền nằm giữa ngưỡng nghe và ngưỡng đau được gọi là miền nghe đ ược (khoảng từ 0 → 130dB). V. Nguồn âm – hộp cộng hưởng: 1. Nguồn m: - Là những vật dđ phát ra âm. - Có hai lo ại nguồn nhạc âm chính:  Dao động nhờ dây: các loại đàn.  Dao động nhờ cột khí: sáo, kèn.. 2. Hộp cộng hưởng: - Là những vật dạng rỗng có khả năng tăng cường, cộng hưởng nhiều tần số khác nhau. VD: b ầu đ àn, họng và ṿm miệng…
Trường THPT Hoà Đa – GV: Nguyễn Chánh Trung. ¹ 14: GIAO THOA SÓNG I. Thí nghiệm về hiện tượng giao thoa: - Gắn hai quả cầu A, B vào hai nhánh của một cần rung và đặt sát mặt nước phẳng lặng. A - Cho cần rung dao động → từ A, B xu ất hiện hai hệ thống sóng gồm những ṿng tṛn đồng tâm càng lúc càng lan rộng và đan trộn vào nhau. - Khi đă ổn định, trên mặt nước xuất hiện các điểm dđ với biên độ B cực đại và các điểm không dđ. => Hiện tượng này được gọi là hiện tượng giao thoa và hai qu ả cầu A, B được coi là hai ngu ồn sóng. II. Lư thuyết về giao thoa: 1 . Sóng kết hợp, ĐK để có giao thoa: - Hai ngu ồn dao động có cùng tần số và độ lệch pha giữa chúng không thay đổi theo thời gian đ ược gọi là hai nguồn kết hợp. - Hiện tượng giao thoa chỉ xảy ra với hai sóng kết hợp. Đó là hai sóng do hai nguồn kết hợp tạo ra. 2 . Khảo sát: - Xét hai nguồn kết hợp A, B. Giả sử phương trình d ao động của chúng có cùng d ạng: u = a.sint. - Ở thời điểm t, dao động tại điểm M (nằm cùng mp với A, B) do A, B sẽ có phương trình: M d u A  a M1 sin   t  1  d1   v  A d u B  a M 2 sin   t  2    d2 l v  B Do: l   2 d  T.v ● Dao động tổng hợp tại M sẽ có biên độ cực đại nếu hai sóng tới cùng pha, tức là: ư = k2ð (với k = 0, ±1, ±2…)  2 d = k2ð => d = k  ● Dao động tổng hợp tại M sẽ có biên độ cực tiểu (bằng không) nếu hai sóng tới ngược pha, tức là: ư = (2k + 1)ð (với k = 0, ±1, ±2…)  2 d = (2k + 1)ð => d  (2k  1)   2 3 . Kết luận: - Tại các điểm có hiệu đường đi bằng một số nguyên lần bước sóng th́ b iên đ ộ của sóng tổng hợp là cực đại; c̣n nếu hiệu đ ường đi bằng một số lẻ nửa bước sóng th́ biên độ của sóng tổng hợp là cực tiểu. ☺ Lưu ư: - Các VT có biên độ sóng cực đại và cực tiểu tạo thành một họ A B đường hypebol nhận A, B làm tiêu điểm và được gọi là các vân giao thoa. III. Định nghĩa hiện tượng g iao thoa: - Giao thoa là sự tổng hợp của hai hay nhiều sóng kết hợp trong không gian, trong đó có những chổ cố định mà biên độ sóng đ ược tăng cường hoặc bị giảm bớt.
Trường THPT Hoà Đa – GV: Nguyễn Chánh Trung. IV. Sóng dừng: - Là hiện tượng giao thoa giữa sóng tới và sóng phản xạ trên cùng P một vật đàn hồi tạo thành những vị trí cố định có biên độ dao động cực M đại (gọi là bụng sóng) và những điểm không dao động (gọi là nút sóng). ☺Lưu ư: Sóng dừng c̣n được hiểu là sóng có các nút và các bụng cố định trong không gian. - Khoảng cách giữa hai bụng hay hai nút liên tiếp nhau là: x   2 - Khoảng cách giữa một bụng và một nút liên tiếp nhau là: x   4 - ĐK đ ể có sóng dừng trên một dây đàn hồi có hai đầu cố định: l = n  (n: số bụng sóng) 2 - Sóng d ừng dùng để đo b ước sóng hay vận tốc truyền sóng. ------------------/----------------- ¹ 17: HIỆU ĐIỆN THẾ DĐĐH – D̉NG ĐIỆN XOAY CHIỀU n I. Hiệu điện thế dđdh: x 1 . Nguyên tắc tạo ra ḍng điện xoay chiều: - Nguyên tắc tạo ra dđiện ~ dựa trên cơ sở lư thuyết là định t B luật cảm ứng điện từ: khi từ thông qua mạch kín biến thiên th́ O trong mạch sẽ xuất hiện một suất điện động cảm ứng và g y ra A trong mạch một dịng điện cảm ứng. - Khung dây kim lo ại có diện tích S gồm N ṿng dây có thể x’ B quay quanh trục đối xứng x’x vuông góc với từ trường đều B như h́nh vẽ. - Giả sử ở thời điểm to = 0, n ≡ B . Khi cho khung quay đều với vận tốc góc , ta có từ thông qua khung dây là: Ơ = NBS.cos( n , B ) = NBS.cost = Ơocost (Wb) => Từ thông qua khung dây biến thiên điều ḥa theo thời gian. Theo đ/l cảm ứng điện từ, trong khung dây xu ất hiện một sđđ cảm ứng: e =   =   ' (d ấu “ – ” tun theo đ /l Lentz). t = NBS.sint = eo sint (V) => Sđđ cảm ứng trong khung dây biến thiên điều ḥa theo thời gian. Do đó, khi nối hai đầu khung dây với mạch ngoài th́ ở mạch ngoài sẽ có ḍng điện xoay chiều với: • Hđt: u = Uosin(t + ưu) ( V ) ▪ u : hđt tức thời ( V ). ▪ i : Cđdđ tức thời ( A ). Trong đó: • Cđdđ: i = Iosin(t + ưi) ( A ) ▪ Uo : hđt cực đại ( V ). ▪ Io : Cđdđ cực đại ( A ). II. Ḍng điện xoay chiều: - Ḍng điện xoay chiều là dng điện biến thiên điều ha theo thời gian. ̣ ̣ - Độ lệch pha giữa hđt u và cđdđ i của 1 mạch điện xoay chiều: ư = ưu – ưi (Rad) - Cường độ dịng điện xoay chiều i trên một mạch không phân nhánh có giá trị như nhau tại mọi điểm. III. Cường độ dịng điện và hiệu điện thế hiệu dụng: 1 . Các định nghĩa: - Cường độ dịng đ iện hiệu dụng của dịng điện ~ bằng cường đ ộ của một d ịng điện không đ ổi mà nếu chúng lần lượt đi qua 1 đ iện trở trong những thời gian như nhau th́ chúng sẽ tỏa ra những nhiệt lượng =. - Hiệu đ iện thế hiệu dụng của dịng điện xoay chiều bằng hiệu điện thế của 1 dịng điện không đ ổi mà khi ta đặt lần lượt 2 hiệu điện thế ấy vào cùng 1 điện trở trong cùng 1 thời gian như nhau th́ chúng sẽ tỏa ra những nhiệt lượng bằng nhau. 2 . Cc biểu thức hiệu dụng: I  I o U  Uo 2 2 3 . Ư nghĩa của các giá trị hiệu dụng: - Các giá trị hiệu dụng có thể đo được bằng các dụng cụ đo điện. - Các giá trị hiệu dụng có thể cho biết tác dụng của d ịng đ iện trong một khoảng thời gian dài.
Trường THPT Hoà Đa – GV: Nguyễn Chánh Trung. ¹ 18 – 19: D̉NG ĐIỆN XOAY CHIỀU TRONG ĐOẠN MẠCH CHỈ CÓ ĐIỆN TRỞ THUẦN, CUỘN CẢM HOẶC TỤ ĐIỆN R I. Ḍng điện xoay chiều trong đoạn mạch chỉ có điện trở thuần: 1 . Quan hệ giữa d ịng đ iện và hiệu điện thế: - Đặt giữa hai đầu đoạn mạch chỉ có điện trở thần R một hđt xoay chiều : u = Uosint ( V ) R - Thực nghiệm cho thấy dịng đ iện trong mạch chỉ gây ra tác dụng nhiệt. Trong một khoảng thời gian rất U nhỏ có thể coi dđiện trong mạch là không đ ổi. Khi đó, theo đ/l ôm, ta có: i  u  o sin t ( A ) RR U Đặt: I o  o => i = Iosint ( A ) R Kết luận: - Hđt giữa hai đầu đoạn mạch chỉ có điện trở thần biến thiên điều ḥa cùng pha với dđiện: u R  i URo Io Giản đồ véctơ: O 2 . Định luật ôm: U o => I o  U o => I = U Ta có: Io  R R 2 2.R II. Ḍng điện ~ trong đoạn mạch chỉ có tụ điện: 1 . Tác dụng của tụ điện đối với dđiện ~: - Nối A, B với nguồn điện một chiều: Đ ▪ K → (1): Đ sáng b thường. => Dđiện 1 chiều không đi qua tụ điện đ ược. A ▪ K → (2): Đ không sáng. (1) B - Nối A, B với nguồn điện xoay chiều: K C ▪ K → (1): Đ sáng b thường. => Dđiện ~ có thể đi qua tụ điện được. Khi ▪ K → (2): Đ sáng yếu. (2) đó, tụ điện gây ra một tác dụng cản trở dđiện xoay chiều đi qua nó (dung kháng). 2 . Quan hệ giữa dđiện và hđt: - Đặt giữa hai đầu đoạn mạch chỉ có tụ điện thuần dung C một hđt ~: u = Uosint ( V ) C - Sau thời gian t, điện tích giữa hai bản tụ là: q = C.u = C.Uosint ( C ) => Điện tích giữa hai bản tụ biến thiên điều ḥa theo thời gian, nghĩa là có một dng điện ̣ biến đổi chạy qua nó: i = q ’ = C.Uocost = C.Uosin(t +  ) 2 ) (A) Đặt: Io = C.Uo => i = Io sin(t + 2 Kết luận: - Hđt giữa hai đầu đoạn mạch chỉ có tụ đ iện trễ pha hơn dđiện một góc  : u C = ưi –  ( Rad ) 2 2 O Giản đồ véctơ: – Io 2 3 . Định luật ôm: Ta có: Io = C.Uo UCo Io  U o 1 I= U Đặt: ZC  (dung kháng của tụ điện – Ω) => => ZC C. 2 2ZC III. Ḍng điện xoay chiều trong đoạn mạch chỉ có cuộn cảm: 1 . Tác dụng của cuộn cảm đối với dịng đ iện ~: - Nối A, B với nguồn điện một chiều: Đ ▪ K → (1) A ▪ K → (2) Đ sáng b́nh thường. (1) = > Dịng đ iện một chiều có thể đi qua cuộn dây thuần cảm được. Khi đó, cuộn B K L dây thuần cảm hầu như không gây ra một tác dụng cản trở nào đối với dịng điện một chiều đi qua nó. (2)
Trường THPT Hoà Đa – GV: Nguyễn Chánh Trung. - Nối A, B với nguồn điện xoay chiều: ▪ K → (1): Đ sáng b thường. ▪ K → (2): Đ sáng yếu. => Dịng điện ~ có thể đi qua cuộn dây thuần cảm được. Khi đó, cuộn dây thuần cảm sẽ gây ra một tác dụng cản trở dịng điện ~ đi qua nó (cảm kháng). 2 . Quan hệ giữa d ịng đ iện và hiệu điện thế: - Đặt giữa hai đầu đoạn mạch chỉ có cuộn dây thuần cảm L một hđt ~ th́ trong mạch sẽ L có một d ịng đ iện ~. Giả sử dịng điện ~ chạy trong cuộn dây có dạng: i = Iosint ( A ) - Dịng điện trong cuộn dây biến thiên điều ḥa theo thời gian nên trong cuộn dây sẽ xuất hiện một suất điện động cảm ứng: e = L.i’ = L.Iocost ( V ) - Lúc này, cuộn dây có thể coi như một máy thu điện có điện trở trong không đáng kể và su ất đ iện đ ộng đóng vai tṛ là suất phản điện. Ta có: u = e + r.i => u = e  u = L.Iocost = L.Iosin(t +  ) 2 ) (V) Đặt: Uo = L.Io => u = Uosin(t + 2 Kết luận: - Hđt giữa hai đ ầu đoạn mạch chỉ có cuộn cảm sớm pha hơn dđiện một góc  :  u L = ưi +  ( Rad ) 2 2 Giản đồ véctơ: ULo + 3 . Định luật ôm: 2 Io Ta có: Uo = L.Io O Đặt: ZL = L. (cảm kháng của cuộn dây – Ω) => U o  Z L I I= U => ZL 2 2 ------------------/----------------- ¹ 21: D̉NG ĐIỆN XOAY CHIỀU TRONG ĐOẠN MẠCH KHÔNG PHÂN NHÁNH I. Ḍng điện và hiệu điện thế trong đoạn mạch gồm R, L, C mắc nối tiếp: - Đặt vào hai đầu đoạn mạch AB gồm R, L, C mắc nối tiếp một hđt ~ th́ trong mạch sẽ có một dđiện ~ chạy qua với dạng giả thiết như sau: i = Iosint ( A ) - Khi đó, hđt ~ ở hai đầu mỗi dụng cụ sẽ có dạng: uR = URosint (V) ) u L = ULo(sint + (V) 2 u R = URo(sint –  ) (V) 2 - Hđt hai đầu đoạn mạch: u = u R + u L + uC = URosint + ULo(sint +  ) + URo(sint –  ) ( V ) 2 2 Kết luận: - Hiệu điện thế hai đ ầu đoạn mạch gồm R, L, C mắc nối tiếp là một hiệu đ iện t hế dao động đ iều hịa tổng hợp của 3 hiệu đ iện thế dao động đ iều hịa và có cùng tần số với cường độ dịng điện chạy trong mạch. II. Quan hệ giữa dng điện và hiệu điện thế trong đoạn mạch gồm RLC: ̣ - Giả sử hđt và cđdđ của đoạn mạch ~ RLC có dạng: i = Io(sint + ưi) (A) u = Uo(sint + ưu) ( V ) ULo ULo URo Uo Io ULo + UCo o   Io o ULo + UCo Uo URo UCo ( ULo > UCo => ư > 0 ) ( ULo < UCo => ư < 0 ) UCo
Trường THPT Hoà Đa – GV: Nguyễn Chánh Trung. 2 U o  U Ro   U Lo  U Co  2 - p dụng pp véctơ quay ta có: • Hiệu điện thế: tgư = U Lo  UCo  ZL  ZC • Độ lệch pha: U Ro R Hệ quả: ▪ ZL > ZC → ư > 0 → ư u > ư i ▪ ZL < ZC → ư < 0 → ư u < ư i ▪ ZL = ZC → ư = 0 → ư u = ư i III. Định luật ôm cho đoạn mạch RLC: 2 2 2 Ta có: U o  U Ro   U Lo  U Co  => U o  I o R 2   Z L  ZC  => U  I R 2   ZL  ZC  2 I U 2 Z  R 2   ZL  ZC  Gọi: (tổng trở của to àn mạch – Ω ) => Z IV. Hiện tượng cộng hưởng điện trong đoạn mạch RLC: - Với hđt cho trước không đổi, hiện tượng cộng hưởng điện xảy ra khi: I = Imax  Z = Zmin  ZL = ZC Lúc này, ta có: • I = Imax = U R • tgư = 0 => ưu = ưi : u và i cùng pha. ------------------/----------------- ¹ 22: CÔNG SUẤT CỦA DNG ĐIỆN XOAY CHIỀU ̉ I. Công suất của ḍng điện xoay chiều: - Đặt một hiệu điện thế ~ ở hai đầu một đoạn mạch. Dùng vôn kế và ampe kế để đo hiệu đ iện thế hiệu dụng U và cường đ ộ dịng đ iện hiệu dụng I. Dùng thêm oát kế để đo công su ất tiêu thụ P.  Nếu đoạn mạch chỉ có điện trở thuần R th́ kết quả đo là: P = U.I  Nếu đoạn mạch có điện trở thuần R nối tiếp với cuộn dây thuần cảm L hoặc R nối tiếp với tụ điện thuần dung C th́ kết quả đo là : P < U.I  Nếu đoạn mạch gồm R, L, C mắc nối tiếp th́ kết quả đo là: P = k.U.I (k < 1) Kết hợp giữa lư thuyết và thực nghiệm, người ta đă đi đến kết quả: k = cosư (với ư = ưu – ưi : là độ lệch pha của u đối với i của đoạn mạch) Vậy, công su ất của dng điện ~ : ̣ P = U.I.cosư (W) Trong đó : cosư = R gọi là hệ số công suất. Z Lưu ư: nn : P = R.I2 do : U = Z.I II. Ư nghĩa của hệ số công suất: - Khi hđt hiệu dụng và cđdđ hiệu dụng không đổi, hệ số công suất càng lớn th́ công suất tiêu thụ càng lớn. 1. Đo ạn mạch chỉ có điện trở thuần R hoặc xảy ra cộng hưởng (ZL = ZC): Ta có: cosư = R = 1 (ư = 0) => P = U.I : đoạn mạch tiêu thụ ho àn toàn điện năng cung cấp cho nó. Z 2. Đo ạn mạch chỉ có cuộn dây thuần cảm L hoặc tụ điện thuần dung C (hoặc cả hai nhưng không chứa R): Ta có: cosư = R = 0 (ư =   ) => P = 0 : đoạn mạch không tiêu thụ điện năng. Z 2 3. Trường hợp tổng quát: Ta có: cosư < 1 => P < U.I Lưu ư: - Các mạch điện xoay chiều hầu như đều tồn tại điện trở và cảm kháng (dẫn đến cosư < 1) nên công su ất tiêu thụ thường nhỏ hơn công su ất do nguồn cung cấp và do đó hiệu suất suất sử dụng điện năng thấp. - Để tăng hiệu suất sử dụng điện năng, người ta nâng công suất tiêu thụ bằng cách tăng hệ số công suất. Giải pháp thường dùng là mắc thêm tụ điện vào mạch.
Trường THPT Hoà Đa – GV: Nguyễn Chánh Trung. ¹ 25: MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU MỘT PHA I. Nguyên tắc hoạt động máy phát điện xoay chiều: - Các máy phát điện xoay chiều kiểu cảm ứng hoạt động dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ:  Khi cho khung dây quay đều trong một vùng từ trường đều có véctơ cảm ứng từ vuông góc với trục quay th́ trong khung xuất hiện suất điện động cảm ứng: e = Eosin(t + ưe) ( V )  Sđđ này được dẫn ra mạch ngoài và khi đó trong mạch có dịng đ iện ~: i = Iosin(t + ưi) ( A ) - Để có suất điện động đủ lớn, người ta thay khung dây bằng nhiều cuộn dây mắc nối tiếp nhau và bố trí nhiều nam châm điện tạo thành các cặp cực Bắc-Nam khác nhau. II. Cấu tạo của máy phát điện xoay chiều một pha: - Gồm 3 phần chính: x 1. Phần cảm: - L p hần tạo ra từ trường, thường là nam châm điện gồm p cặp B cực được bố trí đối xứng để tạo ra những từ trường mạnh. 2. Phần ứng: - L phần tạo ra suất điện động cảm ứng, gồm 2p cuộn dây giống nhau mắc nối tiếp và được bố trí đối xứng x’ Lưu ư: - Trong hai phần trên, phần nào quay th́ gọi là rôto, phần nào đứng yên gọi là stato. - Các cu ộn dây trong cả hai phần đều đ ược quấn trên các lơi sắt ghép gồm những lá sắt non mỏng, ghép cách điện với nhau (đ ể giảm ḍng điện Phucô). vành khuyên 3. Bộ góp điện: - Dùng để lấy dng điện ~ ra nếu rôto là phần ứng ̣ ho ặc đ ưa dng điện một chiều vào để nuôi NC điện ̣ nếu rôto là phần cảm. - Bộ góp điện gồm hai vành khuyên nối với hai đầu rôto và hai chổi quét nối với mạch ngoài và luôn tiếp xúc với hai vành khuyên. chổi quét III. Tần số ḍng điện: - Tần số dịng điện ~ tạo bởi máy phát điện ~ một pha cho bởi biểu thức: f  n.p ( Hz ) 60 trong đó: n là số ṿng quay của rôto trong 1 phút. p là số cặp cực của phần cảm. ------------------/----------------- ¹ 26: D̉NG ĐIỆN XOAY CHIỀU BA PHA I. Định nghĩa: A3 B2 - Ḍng điện xoay chiều ba pha là hệ thống gồm 3 ḍng điện xoay chiều một pha cùng biên độ, cùng tần số nhưng lệch pha nhau một góc 120°, tức lệch nhau về thời gian là ⅓ chu kỳ. II. Máy phát điện xoay chiều ba pha: N 1. Cấu tạo: B3 A2 - Rôto : là phần cảm, gồm một NC điện được nuôi bằng dng điện ̣ S không đổi. - Stato: là phần ứng, gồm 3 cuộn dây giống nhau đặt lệch nhau 120° trên cùng 1 lơi thép tṛn. Lơi thép được chế tạo bằng những lá thép mỏng ghép sát cách điện để giảm ḍng điện Phucô. 2. Nguyên tắc hoạt động: A1 B1
Trường THPT Hoà Đa – GV: Nguyễn Chánh Trung. - Khi phần cảm quay, từ thông qua các cuộn dây của phần ứng biến thiên và cứ sau ⅓ chu kỳ, từ thông qua mỗi cuộn dây lần lượt tăng lên cực đại một lần nên mỗi cuộn dây phát sinh một suất điện động cảm ứng lệch pha nhau một góc 120°. - Khi nối 3 cuộn dây với 3 mạch ngo ài giống nhau th́ ta được dng điện xoay chiều ba pha: ̣ i1 = Iosin (t) i2 = Iosin (t + 2π ) (A) 3 i3 = Iosin (t – 2π ) 3 III. Cách mắc mạch điện xoay chiều ba pha: 1 . Mắc hnh sao: ́ - Khi tải đối xứng (R1 = R2 = R3) th́: A’1 A1 Dy pha 1 • Cđdđ trong các dây pha: i1 = Iosin (t) Dây trung ḥa B’1 B1 i2 = Iosin (t + 2π ) (A) B2 B’ 2 3 B3 B’3 A2 A’2 A’3 A3 i3 = Iosin (t – 2π ) Dy pha 2 3 • Cđdđ trong dây trung ḥa: Dy pha 3 i = i1 + i2 + i3 = 0 2 . Mắc tam giác: Dy pha 1 A1 B3 A’1 B’3 - Các tải phải đối xứng: R1 = R2 = R3 Lưu ư: A3 A2 A’2 A’3 - Trong một số trường hợp, người ta cũng có thể Dy pha 2 B2 B1 B’1 B’2 mắc một tải hnh tam giác vào một máy phát h́nh sao, ́ hoặc ngược lại. Dy pha 3 ------------------/----------------- ¹ 27: ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA I. Nguyên tắc hoạt động của động cơ không đồng bộ: - Một khung nhôm có thể quay quanh một trục nằm ngang S được đặt vào khoảng giữa của một nam châm chữ U quay được (trục quay của khung nhôm và nam châm trùng nhau). - Khi quay nam chm với vận tốc góc thì khung nhôm quay theo với vận tốc góc ’. Thực nghiệm cho thấy ’ < . x’ x N Giải thích: - Khi nam chm quay, từ thông qua khung nhôm biến thiên tuần ho àn làm xu ất hiện trong khung một 1 dng điện cảm ứng. Dng điện này có xu hướng chống lại sự biến thiên từ ̣ ̣ thông qua khung nhôm, tức là chống lại sự quay của nam châm. Tuy nhiên, nam châm cứ quay đều do ngoại lực. Do đó, để giảm tốc độ biến thiên của từ thông, khung nhôm quay theo nam châm. B2 B3 II. Từ trường quay của ḍng điện xoay chiều ba pha: B1 3 2 - Từ trường quay đ ược tạo ra bằng cách cho d ịng điện xoay ba pha chạy B vào 3 ố ng dây giống nhau riêng rẽ và đ ặt lệch nhau 120°. - Khi có d ịng điện xoay ba pha chạy trong 3 ố ng dây th́ cứ sau ⅓ chu
Trường THPT Hoà Đa – GV: Nguyễn Chánh Trung. kỳ, véctơ cảm ứng từ tổng hợp lại có phương nằm trên trục mỗi ống dây (và hướng ra xa ống dây) một lần. Như vậy, khi thời gian thay đổ i, véctơ cảm ứng từ của từ trường tổng hợp sẽ quay với vận tốc góc đúng bằng tần số góc của d ịng đ iện. III. Cấu tạo của động cơ điện không đồng bộ ba pha: 1. Phần cảm: - Là stato, gồm 3 cuộn dây giống nhau riêng rẽ quấn trên lơi sắt ghép và đ ặt lệch nhau 120°. Có tác dụng tao ra từ trường quay khi cho d ịng điện xoay chiều b a pha đi vào 3 cuộn dây. 2. Phần ứng: - Là rôto, gồm các khung nhôm gắn quanh lơi sắt ghép tạo thành h́nh lồng sóc. - Dưới tác dụng của từ trường quay tạo bởi stato, rôto sẽ quay theo với vận tốc quay luôn nhỏ hơn vận tốc quay của từ trường tạo thành động cơ không đồng bộ ba pha. Lưu ư: - Đối với động cơ không đồng bộ một pha, stato gồm 2 cuộn dây đặt lệch nhau 90°. Trong đó, một cuộn nối trực tiếp với nguồn, cuộn c̣n lại mối với nguồn qua một tụ điện. ------------------/----------------- ¹ 28: MÁY BIẾN THẾ – SỰ TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG I. Định nghĩa : - Máy biến thế là thiết bị cho phép biến đổi hiệu điện thế của dng điện xoay chiều. ̣ II. Nguyên tắc cấu tạo và hoạt động của máy biến thế: 1. Cấu tao: Máy biến thế gồm: - Hai cuộn dây có số ṿng dây khác nhau quấn trên cùng một lơi sắt. U 1 N 1  N 2  U 2 ▪ Cuộn nối với nguồn có N1 vng dây gọi ̣ là cuộn sơ cấp. (Kí hiệu) ▪ Cuộn nối với tải tiêu thụ có N1 ṿng dây (Mô h́nh cấu tạo) gọi là cuộn thứ cấp. - Lơi sắt h́nh khung gồm các lá mỏng ghép sát cách điện nhau để giảm ḍng diện Phucô. 2. Ho ạt động: (d ựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ) - Khi cuộn sơ cấp được nối với nguồn điện xo ay chiều th́ trong cu ộn này xuất hiện một từ trường biến thiên. Nhờ lơi sắt chung, từ thông qua cuộn thứ cấp cũng biến thiên điều ḥa cùng tần số. Khi đó, trong cuộn thứ cấp xuất hiện một suất điện động cảm ứng và giữa hai đầu cuộn thứ cấp có một hđt dđđh cùng tần số với nguồn điện đưa vào cuộn sơ cấp. III. CT của máy biến thế: - Tốc độ biến thiên từ thông qua mỗi ṿng dây trong hai cuộn dây là như nhau. Khi đó, sđđ cảm ứng: ▪ Trong cuộn sơ cấp: e1 = N1  ▪ Trong cuộn thứ cấp: e2 = N2  t t 1. Khi cu ộn thứ cấp hở (không tải): e1 u N U1 N  1 1  1 K  Ta cĩ: e2 u2 N2 U2 N2 2. Khi cu ộn thứ cấp kín (có tải): P2  U 2I 2cоs 2 Ta cĩ: ▪ Hiệu suất của MBT: h= U1I1cоs1 P1 U1 I2 N1 ▪ Thường thì h ≈ 1 v cosư1 ≈ cosư2. Nn: U1I1 = U2I2 =>   K U2 I1 N2
Trường THPT Hoà Đa – GV: Nguyễn Chánh Trung. Trong đó, K là hệ số máy v: ▪ K < 1 => U2 > U1 : máy tăng thế. ▪ K > 1 => U2 < U1 : máy hạ thế. IV. Truyền tải điện năng: - Khi truyền tải mộ t công suất điện P trên các dây tải có điện trở R th́ Cđdđ trên dây là: P (đo ạn mạch truyền tải thuần điện trở) P = U.I => I U - Khi đó, do hiệu ứng Jun-Lenxơ, trên dây tải sẽ có một lượng điện năng bị tiêu phí do tỏa nhiệt: 2 => P = R P P = R.I2 U2 => Để giảm hao phí điện năng khi truyền tải đi xa th́ biện pháp tốt nhất là dùng máy biến thế để tăng hđt ở đ ầu nguồn điện và khi đến cuối nguồn th́ giảm thế dần đến nơi tiêu thụ. ------------------/----------------- ¹ 29: CÁCH TẠO RA D̉NG ĐIỆN MỘT CHIỀU I. Ích lợi của dng điện một chiều: ̣ - Ḍng đ iện 1 chiều được sử dụng trong mạ điện, đúc điện, điện phân, vô tuyến điện, tinh chế kim lo ại… - Để tạo ra dng điện một chiều công suất lớn, người ta d ùng máy phát điện một chiều hay chỉnh lưu dng ̣ ̣ điện xoay chiều thành một chiều. II. Phương pháp chỉnh lưu: 1. Chỉnh lưu nửa chu kỳ: Đ i (A) i (A) A t (s) t (s) O R O B - Điốt Đ chỉ cho dng điện có chiều từ A sang B nên ta chỉ có ḍng điện một chiều đi qua R trong nửa chu ̣ kỳ. Ḍng điện này nhấp nháy và không liên tục. 2. Chỉnh lưu hai nửa chu kỳ: N i (A) - Nếu nửa chu kỳ đầu, ḍng điện Đ1 Đ2 đi theo chiều AMNQPB th́ nửa chu t (s) O kỳ tiếp theo ḍng điện đi theo chiều R M P BPNQMA => Trong cả hai nửa chu kỳ luôn có ḍng điện qua R theo i (A) Đ4 Đ3 chiều từ N đến Q. Dng điện một ̣ Q t (s) chiều này ít nhấp nháy hơn so với O chỉnh lưu nửa chu kỳ. B A - Để dng điện có đồ thị gần ̣ thẳng hơn, người ta gắn thêm bộ lọc điện. III. Máy phát điện một chiều: - Máy phát điện một chiều có cấu tạo giống như máy phát điện xoay chiều một pha nhưng rôto phải là phần ứng và khác về bộ góp điện. - Bộ góp điện trong máy phát điện một chiều gồm hai vành bán khuyên nối với hai đầu khung dây. Khi khung dây quay hết ½ ṿng th́ ḍng điện trong khung đổi chiều một lần đồng thời hai chổi quét cũng đổi vành tiếp xúc một lần nên vẫn giữ nguyên chiều dng điện đi qua bộ góp điện ra ngoài. Ḍng điện này là dng điện ̣ ̣ một chiều (tuy vẫn c̣n nhấp nháy). - Để dng điện tạo ra không nhấp nháy, người ta chế tạo máy phát điện một chiều có rôto nhiều khung ̣ dây mắc nối tiếp và được đặt lệch nhau rất ít.
Trường THPT Hoà Đa – GV: Nguyễn Chánh Trung. ¹ 32: MẠCH DAO ĐỘNG. DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ I. Sự biến thiên của điện tích trong mạch dao động: L 1 . Mạch dao động: - Mạch dao động điện từ (khung dao động) gồm ống dây thuần cảm L nối với tụ C điện thuần dung C như h́nh vẽ. 2 . Sự biến thiên điện tích trong mạch dao động: - Khi K → (1): tụ C tích điện. Điện tích của tụ tăng dần đến giá trị Qo. L - Khi K → (2 ): tụ C phóng điện qua cuộn dây L. Điện tích của tụ biến thiên làm K (2) xu ất hiện trong cuộn dây L dng điện biến thiên: i = q => i = q’ C ̣ t (1) => Ḍng điện qua cuộn dây biến thiên, do hiện tượng tự cảm, trong cuộn dây xuất hiện một sđđ cảm ứng: e = – L. i => e = – L.i’ = – L.q” P t (d ấu “ – “ thể hiện e ngược chiều i ─ đ /l Lenxơ) - Lúc này, tụ C đóng vai tṛ như một nguồn điện cấp điện cho cuộn dây L (coi như máy thu với điện trở q q => q ” = – 1 .q trong không đáng kể). Ta có: uC = uL  e + r.i =  - L.q” = L.C C C 1 Đặt: 2 = 1 Ta có: q” = - 2.q () => = L.C L.C Nghiệm của pt () có d ạng: q = Qosin(t + ư) (C) Trong đó, Qo, , ư là những hằng số. Vậy: 1 - Trong mạch dđộng điện từ, điện tích biến thiên điều ḥa với tần số góc = L.C II. Dao động điện từ trong mạch dao động: - Chọn đk ban đầu sao cho: q = Qosint (C) Ta có : i = q’ = .Qocost ( A ) q Q u= = o sint ( V ) C C Q2 1 q.u = o sin2t ( J ) Khi đó: NL điện trường giữa hai bản tụ: Wđ = 2C 2 Q2 1 1 NL từ trường trong cuộn dây: Wt = L.i2 = L.2 Q 2 cos2t = o cos2t ( J ) o 2C 2 2 Q2 o Suy ra NL điện từ của mạch: W = Wđ + Wt = = Const 2C Vậy: ▪ NL của mạch d ao động bao gồm NL điện trường ở tụ điện và NL từ trường ở cuộn dây. 1 ▪ NL điện trường và NL từ trường biến thiên điều ḥa với cùng tần số góc = . L.C ▪ NL của mạch d ao động điện từ luôn đ ược bảo toàn. ▪ Dao động điện từ của mạch d ao động có tần số riêng nên được coi là d ao động đ iện từ tự do. Trường THPT Hoà Đa – GV: Nguyễn Chánh Trung.
¹ 33: ĐIỆN TỪ TRƯỜNG E B I. Điện trường biến thiên và từ trường biến thiên: B - Từ hiện tượng cảm ứng điện từ, bằng p p toán học, Maxwell đă CMR: khi từ trường biến thiên theo t/gian, nó sẽ sinh ra một điện trường xoáy. Đó là điện trường biến thiên theo t/gian và có E các đường sức điện trường bao quanh các đ ường cảm ứng từ. - Cũng bằng p p toán học, Maxwell đ CMR: khi điện trường E tăng B tăng biến thiên theo t/gian, nó sẽ sinh ra một từ trường xoáy. Đó là từ trường biến thiên theo t/gian và có các đường cảm ứng từ bao quanh các đ ường sức của điện trường. - Thực nghiệm chứng tỏ rằng giữa hai bản tụ điện đang tích hoặc phóng điện (tức là có điện trường biến thiên theo thời gian) xu ất hiện một từ trường biến thiên. Như vậy, sự biến thiên của điện trường trong khoảng giữa hai bản tụ tương đương với một ḍng điện qua dây dẫn (ḍng điện dẫn). Tuy nhiên, giữa hai bản tụ không được nối với nhau qua dây dẫn nào nên ḍng điện tro ng hai bản tụ được gọi là ḍng điện dịch. II. Điện từ trường: - Phát minh của Maxwell đă dẫn đến kết luận: không thể có điện trường hoặc từ trường tồn tại độc lập. Điện trường biến thiên nào cũng sinh ra từ trường biến thiên và ngược lại. - Điện trường và từ trường là hai mặt thể hiện khác nhau của một trường duy nhất: điện từ trường. III. Sự lan truyền của tương tác điện từ: - Khi một VT nào đó trong không gian xuất hiện 1 điện trường biến thiên E1 th́ tại những VT xung quanh nó sẽ xuất hiện mộ t từ trường biến thiên B1. Đến lượt ḿnh, từ trường biến thiên B1 sẽ tạo ra ở những VT kế cận 1 điện trường biến thiên E2 và cứ như thế, đtừ trường lan truyền từ nơi này sang nơi khác với v/tốc xđ . - Cần có thời gian để điện từ trường lan truyền từ điểm này sang điểm kia, qua đó mà tương tác điện từ được lan truyền trong không gian. ------------------/----------------- ¹ 34: SÓNG ĐIỆN TỪ E I. Lư thuyết về sóng điện từ: O - Tại một vị trí nào đó trong không gian có điện từ trường x biến thiên với tần số f th́ sẽ làm phát sinh một từ trường biến B thiên cùng tần số và ngược lại. Như vậy, tại VT đó đă xuất hiện một điện từ trường tần số f. Khi đtừ trường này lan truyền trong không gian sẽ tạo thành sóng điện từ. - Nếu coi Ox là phương truyền sóng th́:  Thành phần điện trường E và thành phần cảm ứng từ B vừa vuông góc với nhau vừa vuông góc với phương Ox (tại mọi điểm trên phương Ox).  Nếu đặt mắt theo phương Ox th́ góc định hướng từ E đến B có cùng chiều KĐH. II. Tính chất của sóng điện từ: - Sóng điện từ là sóng ngang, có tính phản xạ, khúc xạ, nhiễu xạ, tán xạ, giao thoa… - Sóng điện từ mang năng lượng. - Sóng điện từ lan truyền đ ược trong tất cả các môi trường, kể cả trong môi trường chân không. Vận tốc của sóng điện từ trong chân không là c = 300.000 (km/s). III. Sóng điện từ và thông tin vô tuyến: Loại sóng Tần số Đặc điểm truyền sóng và công dụng Bước sóng Ít bị nước hấp thu → thông tin trong môi Sóng dài & cực dài (LW) 3 → 300 kHz 100 → 1 km trường nước. Bị tầng điện ly hấp thu → phát sóng về đêm. Sóng trung (MF – MW) 0,3 → 3 MHz 1000 → 100 m Sóng ngắn (HF – SW) Bị tầng điện ly phản xạ → phát sóng đi xa. 3 → 30 MHz 100 → 10 m Truyền xa theo đường thẳng, xuyên qua tầng 30 → 30.000 MHz 10 → 0,01 m Sóng cực ngắn (VHF) điện ly → liên lạc vệ tinh và truyền hnh. ́ Trường THPT Hoà Đa – GV: Nguyễn Chánh Trung.
¹ 35: SỰ PHÁT VÀ THU SÓNG ĐIỆN TỪ I. Máy phát dao động điều hịa (điện từ) dùng Tranzito: IC 1. Cấu tạo: C - Nguồn điện một chiều P. B C’ - Mạch dao động LC. T - Tranzito T. E C - Cuộn dây L’ mắc hỗ cảm với L. L’ L - Tụ điện C’ ngăn dng điện một chiều đến cực B. ̣ 2. Ho ạt động: - Dao động điện từ trong mạch LC là dao động tắt dần (do có điện trở trong mạch). Để duy tŕ d ao động điện từ ta phải cung cấp NL để P bổ sung phần NL hao hụt (do tỏa nhiệt). - Tranzito có vai tṛ điều khiển quá tŕnh bổ sung NL cho mạch dao động. - Khi trong mạch LC có dđ đtừ th́ cuộn dây L sẽ gây ra một dng điện cảm ứng trong cuộn L’. Nếu: ̣ ▪ Dđộng trong mạch LC tăng th́ VB > VE => dđiện không chạy qua T nên IC không tăng lên cao được. ▪ Dđộng trong mạch LC giảm th́ VB < VE => dđiện chạy qua T nên IC tăng lên, bổ sung NL cho mạch dao động. II. Mạch dao động hở. Anten: E E B B B B B B E E E E B E B E 1. Mạch dao động kín: - NL điện từ tập trung trong mạch, không phát xạ sóng điện từ đi xa. 2. Mạch dao động hở: - Điện từ trường phát xạ thành sóng điện từ. 3. Anten: - Điện từ trường phát xạ thành sóng điện từ, truyền đi xa. III. Nguyên tắc phát và thu sóng điện từ: 1. Nguyên tắc phát sóng điện từ: - Cu ộn dây LA của Anten mắc hỗ cảm với cuộn d ây L trong máy phát dao động. T C - Khi có dao động điện từ tần số f trong m ạch dao động th́ các e- trong Anten sẽ dđộng với cùng tần số f và C L C L phát ra sóng điện từ. L LA 2. Nguyên tắc thu sóng điện từ: L - Cu ộn dây LA của Anten mắc hỗ cảm với cuộn d ây L trong máy thu. P - Anten nhận cùng lúc nhiều sóng có tần số khác nhau nên ta phải chọn sóng bằng cách điều chỉnh điện dung C của tụ điện để tần số riêng của mạch cộng hưởng với sóng cần thu.