Chuyên đề ôn thi THPT quốc gia môn Vật lý - Giao động và sóng điện từ

CHUYÊN ĐỀ: DAO ĐỘNG VÀ SÓNG ĐIỆN TỪ ͦ͟͠͞

Trần Hường‐ 11 Tô Hiệu Page 1

A. LÝ THUYẾT 1. Cấu tạo mạch LC  Mạch dao động là một mạch điện kín gồm một tụ điện có điện dung C mắc nối tiếp với một cuộn cảm có độ tự cảm L (còn gọi là khung dao động). ► Chú ý: Nếu điện trở của mạch rất nhỏ, coi như bằng không, bỏ qua hao phí năng lượ ng → mạch dao động lı́ tưởng  Tụ điện phẳng:

Điện dung riêng của tụ: ( ) 4 S C F kd e p =

Với:  Cuộn dây

Độ tự cảm của cuộn dây:

Với: 2. Nguyên tắc hoạt động Dựa trên hiện tượng tự cảm ‐ Đóng khóa K vào chốt 1 để tụ được tích điện bởi nguồn. Sau khi tụ đã tích đủ điện tích, đóng khóa K vào chốt 2 để tụ phóng điện. ‐ Tụ điện C sẽ phóng điện cho đến khi điện tích hết hẳn thì dừng. Mặt khác, dòng điện từ tụ qua cuộn dây có cường độ biến thiên nên từ trường qua cuộn dây cũng biến thiên. Bên trong cuộn dây xảy ra hiện tượng tự cảm sinh ra dòng điện quay trở lại tích điện cho tụ. Nếu mạch LC này là lý tưởng( không có điện trở trong mạch) thì quá trình tụ tích điện và phóng điện sẽ lặp đi lặp lại.

2 7 N S L 4 .10  

Bài 1: ĐẠI CƯƠNG MẠCH DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ

‐ e ℓà hằng số điện môi ‐ S( 2 m ): ℓà diện tích tiếp xúc của hai bản tụ ‐ 9 2 2 9.10 / k Nm kg = ‐ d(m): khoảng cách giữa 2 bản tụ

  : Độ từ thẩm trong lòng ống dây  N: Số vòng dây  L( H): Độ tự cảm  l (m): chiều dài ống dây  ( ) S m2 : tiết diện ống dây

CHUYÊN ĐỀ: DAO ĐỘNG VÀ SÓNG ĐIỆN TỪ ͦ͟͠͞

Trần Hường‐ 11 Tô Hiệu Page 2

‐ Nếu nối hai đầu cuộn cảm với một dao động kí thì ta thu được một đồ thị dạng sin → mạch LC được gọi là mạch dao động. Tụ điện có đặc điểm thú vị là điện tích trên hai bản tụ luôn có độ lớn bằng nhau nhưng trái dấu, nói cách khác tổng điện tích trên hai bản tụ luôn bằng 0. Giả sử ban đầu điện tích bản bên trái tích điện dương là q0 thì điện tích bản bên phải tụ điện là –q0, điện tích sẽ “chảy” từ bản dương sang bản âm, tới lúc nào đó, điện tích hai bản đều bằng 0, tiếp tục, theo “quán tính” điện tích bản bên trái sẽ tiếp tục “chảy” điện tích sang bản bên phải và do đó, bản bên trái sẽ tích điện âm còn bản bên phải dần tích điện dương, tới khi bản bên phải tích điện dương q0 và bản bên trái tích điện ‐q0 thì dừng lại sự chảy điện tích theo chiều này. Sau đó, hiện tượng lại lặp lại như trên, nhưng theo chiều ngược lại, điện tích sẽ chảy từ bản bên phải sang bản bên trái,.... Người ta thấy, điện tích q trên một bản tụ điện biến thiên điều hòa theo thời gian. Kéo theo đó, hiệu điện thế (điện áp) giữa hai bản tụ điện, cường độ dòng điện qua cuộn cảm cũng biến thiên điều hòa theo thời gian. Tóm lại, trong mạch dao động LC đang dao động điện từ có ba đaị lươṇ g biến thiên đieቹu hoà là: điện tích q trên một bản tụ điện, hiệu điện thế u giữa hai bản tụ điện và cường động dòng điện i chạy trong mạch. Biểu thức của chúng lần lượt là 3. Tần số góc, chu kì, tần số mạch dao động. Stt Qui đổi nhỏ (ước) Qui đổi lớn (bội) Kí hiệu Qui đổi Kí hiệu Qui đổi 1 m (mili) 10‐3 K (kilo) 103 2 μ (micro) 10‐6 M (mêga) 106 3 n (nano) 10‐9 G (giga) 109 4 A0 (Axitron) 10‐10 5 p (pico) 10‐12 T (têga) 1012 6 f (fecmi) 10‐15 4. Sự biến thiên điện áp, điện tích và dòng điện trong mạch LC

 Dao động điện từ tự do: Sự biến thiên điều hoà theo thời gian của điện tích q của một bản tụ điện và cường độ dòng điện trong mạch dao động được gọi là dao động điện từ tự do. a) Điện tích tức thời của tụ:

Tần số góc:  (rad/s)

 = 1

LC

Chu kỳ T(s)

T = 2  = 2LC

Tần số: f (Hz)

f = 

2 = 1 2LC

q: Điện tích tức thời ( ở thời điểm t)

Q0: Điện tích cực đại của một bản tụ

: tần số góc

: pha ban đầu của điện tích.