Chuyên đề ôn thi THPT quốc gia môn Vật lý có đáp án - Sóng điện từ

Trang 1

C L

CHƯƠNG: DAO ĐỘNG VÀ SÓNG ĐIỆN TỪ

A. TÓM TẮT LÝ THUYẾT 1. Dao động điện từ. a. Sự biến thiên điện tích và dòng điện trong mạch dao động + Mạch dao động là một mạch điện kín gồm một tụ điện có điện dung C và một cuộn dây có độ tự cảm L, có điện trở thuần không đáng kể nối với nhau. + Điện tích trên tụ điện trong mạch dao động: q = Q0 cos(t + ).

+ Điện áp giữa hai bản tụ điện: u =

C

q = U0 cos(t + ). Với Uo = C

q0

Nhận xét: Điện áp giữa hai bản tụ điện CÙNG PHA với điện tích trên tụ điện

+ Cường độ dòng điện trong cuộn dây: i = q' = - q0sin(t + ) = I0cos(t +  +

2 ); với I0 = q0.

Nhận xét : Cường độ dòng điện NHANH PHA hơn Điện tích trên tụ điện góc

2 

+ Hệ thức liên hệ : 1 ) ( ) ( 2

0

2

0

 I

i q

q Hay: 1 ) ( ) ( 2

0

2

0

 I

i I q Hay: 1 ) . ( ) ( 2

0

2

0

  q i q

q



+ Tần số góc :  =

LC

1 Các liên hệ 0 0 0

Q I Q

LC    ;

0 0 0 0 Q I L U I C C C    

+ Chu kì và tần số riêng của mạch dao động: T = 2 LC và f =

LC  2

1

+ Liên hệ giữa giá trị biên độ và hiệu dụng: U0 = U 2 ; I0 = I 2 A b. Năng lượng điện từ trong mạch dao động

+Năng lượng điện trường tập trung trong tụ điện:  

2 2 2 2 2 2 0 đ đ 0 1 1 W os ( ) W 2 2 2 2 2 Q q L Cu qu c t I i C C

         

+Năng lượng từ trường tập trung trong cuộn cảm:  

2 2 2 2 2 0

0 1 W sin ( ) W 2 2 2 t t Q C Li t U u C        

+Năng lượng điện trường và năng lượng từ trường biến thiên tuần hoàn với tần số góc:

’ = 2 ; f’=2f và chu kì T’ = 2

T .

+Năng lượng điện từ trong mạch:

2 2 2 0 đ đmax max 0 0 0 0 1 1 1 W = W W W = W W 2 2 2 2 t t

Q CU Q U LI C       

Hay: W = WC + WL =

2 1

2 0 Q

C cos2(t + ) +

2 1

2 0 Q

C sin2(t + )

=> W=

2 1

2 0 Q

C =

2 1 LI 2

0 =

2 1 CU 2

0 = hằng số.

+ Liên hệ giữa q0, I0 và U0 trong mạch dao động: Q0 = CU0 = 0I = I0 LC .

Chú ý + Trong một chu kì dao động điện từ, có 4 lần năng lượng điện trường bằng năng lượng từ trường.

+ Khoảng thời gian giữa hai lần bằng nhau liên tiếp của năng lượng điện trường và năng lượng từ trường là . 4 T

+ Mạch dao động có điện trở thuần R  0 thì dao động sẽ tắt dần. Để duy trì dao động cần cung cấp cho

mạch một năng lượng có công suất:

2 2 2 2 2 2 0 0 0 2 2 2 I C U U C P I R R R R L     

+ 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. + Khi tụ phóng điện thì q và u giảm và ngược lại khi tụ nạp điện thì q và u tăng .

+ Khoảng thời gian giữa hai lần liên tiếp mà điện tích trên một bản tụ điện có độ lớn cực đại là

2 T t 

+ Khoảng thời gian ngắn nhất t để điện tích trên bản tụ này tích điện bằng một nửa giá trị cực đại là

6 T .

Trang 2

L: độ tự cảm, đơn vị henry(H) C:điện dung đơn vị là Fara (F) f:tần số đơn vị là Héc (Hz) 1mH = 10-3 H [mili (m) = 3 10] 1mF = 10-3 F [mili (m) = 3 10] 1KHz = 103 Hz [ kilô = 3 10 ] 1H = 10-6 H [micrô()= 6 10] 1F = 10-6 F [micrô()= 6 10] 1MHz = 106 Hz [Mêga(M) = 6 10 ]

1nH = 10-9 H [nanô (n) = 9 10 ] 1nF = 10-9 F [nanô (n) = 9 10 ] 1GHz = 109 Hz [Giga(G) = 9 10 ] 1pF = 10-12 F [picô (p) = 12 10] 2. Điện từ trường. * Liên hệ giữa điện trường biến thiên và từ trường biến thiên + Nếu tại một nơi có một từ trường biến thiên theo thời gian thì tại nơi đó xuất hiện một điện trường xoáy. Điện trường xoáy là điện trường có các đường sức là đường cong kín. + Nếu tại một nơi có điện trường biến thiên theo thời gian thì tại nơi đó xuất hiện một từ trường. Đường sức của từ trường luôn khép kín. * Điện từ trường :Mỗi biến thiên theo thời gian của từ trường sinh ra trong không gian xung quanh một điện trường xoáy biến thiên theo thời gian, ngược lại mỗi biến thiên theo thời gian của điện trường cũng sinh ra một từ trường biến thiên theo thời gian trong không gian xung quanh. Điện trường biến thiên và từ trường biến thiên cùng tồn tại trong không gian. Chúng có thể chuyển hóa lẫn nhau trong một trường thống nhất được gọi là điện từ trường. 3. Sóng điện từ - Thông tin liên lạc bằng vô tuyến. Sóng …