Vật lý học - Nghiên cứu các loại dao động trong vật lý

ợp của hai sóng kết hợp trong không gian, trong đó có những chỗ biên dộ sóng tổng hợp đ−ợc tăng c−ờng hay bị giảm bớt. * Sóng kết hợp: Do hai nguồn kết hợp phát ra. Hai nguồn kết hợp là 2 nguồn dao động cùng ph−ơng, cùng chu kỳ (Tần số) và có hiệu số pha không đổi theo thời gian. Tần số (Hz) 0 20.10316 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Nguyễn Quang Đông. ĐH Thái Nguyên Mobile: 0974974888 19 2. Giao thoa của hai sóng phát ra từ hai nguồn sóng kết hợp S1, S2 cách nhau một khoảng l: Xét điểm M cách hai nguồn lần l−ợt d1, d2 Ph−ơng trình sóng tại 2 nguồn 1 1Acos(2 )u ftπ ϕ= + và 2 2Acos(2 )u ftπ ϕ= + Ph−ơng trình sóng tại M do hai sóng từ hai nguồn truyền tới: 1 1 1Acos(2 2 )M du ftπ π ϕλ= − + và 2 2 2Acos(2 2 )M du ftπ π ϕλ= − + Ph−ơng trình giao thoa sóng tại M: uM = u1M + u2M 1 2 1 2 1 22 os os 2 2 2M d d d du Ac c ft ϕ ϕϕπ π πλ λ − +∆⎡ ⎤ ⎡= + − +⎢ ⎥ ⎢⎣ ⎦ ⎣ + ⎤⎥⎦ Biên độ dao động tại M: 1 22 os 2M d dA A c ϕπ λ − ∆⎛ ⎞= +⎜ ⎟⎝ ⎠ với 1 2ϕ ϕ ϕ∆ = − Chú ý: * Số cực đại: (k Z) 2 2 l lkϕ ϕλ π λ π ∆ ∆− + < < + + ∈ * Số cực tiểu: 1 1 (k Z) 2 2 2 2 l lkϕ ϕλ π λ π ∆ ∆− − + < < + − + ∈ 1. Hai nguồn dao động cùng pha (hai nguồn đồng bộ) ( 1 2 0ϕ ϕ ϕ∆ = − = hoặc 2k π ) * Điểm dao động cực đại: d1 – d2 = kλ (k∈Z) (Tập hợp là các đ−ờng hypebol và đ−ờng trung trực nối 2nguồn). ACĐ = 2A. => Số đ−ờng hoặc số điểm cực đại (không tính hai nguồn): l lkλ λ− < < Chú ý: Số giá trị k nguyên tính đ−ợc luôn là số lẻ * Điểm dao động cực tiểu (không dao động): d1 – d2 = (2k+1) 2 λ (k∈Z). (Tập hợp là các đ−ờng hypebol). ACT = 0. => Số đ−ờng hoặc số điểm (không tính hai nguồn): 1 1 2 2 l lkλ λ− − < < − Chú ý: Số giá trị k nguyên tính đ−ợc luôn là số chẵn - Trên đ−ờng nối hai nguồn, khoảng cách giữa các vân cực đại hoặc cực tiểu liên tiếp bằng nhau và bằng 2 λ 2. Hai nguồn dao động ng−ợc pha:( 1 2ϕ ϕ ϕ π∆ = − = hoặc (2 1)kϕ π∆ = + ) * Điểm dao động cực đại: d1 – d2 = (2k+1) 2 λ (k∈Z) Số đ−ờng hoặc số điểm cực đại (không tính hai nguồn): 1 1 2 2 l lkλ λ− − < < − * Điểm dao động cực tiểu (không dao động): d1 – d2 = kλ (k∈Z) Số đ−ờng hoặc số điểm (không tính hai nguồn): l lkλ λ− < < 3. Hai nguồn dao động vuông pha: ( 2 πϕ∆ = hoặc (2 1) 2 k πϕ∆ = + ) * Biên độ dao động của điểm M: 2 1MA 2 cos 4 d dA ππ λ −⎛ ⎞= +⎜ ⎟⎝ ⎠ * Số điểm (đ−ờng) dao động cực đại (không tính hai nguồn): 1 1 4 4 l lkλ λ− − < < − Số điểm (đ−ờng) dao động cực tiểu (không tính hai nguồn): 1 1 4 4 l lkλ λ− + < < + Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Nguyễn Quang Đông. ĐH Thái Nguyên Mobile: 0974974888 20 Chú ý: Với bài toán tìm số đ−ờng dao động cực đại và không dao động giữa hai điểm M, N cách hai nguồn lần l−ợt là d1M, d2M, d1N, d2N. Đặt ∆dM = d1M - d2M ; ∆dN = d1N - d2N và giả sử ∆dM < ∆dN. + Hai nguồn dao động cùng pha: Cực đại: ∆dM < kλ < ∆dN; Cực tiểu: ∆dM < (k+0,5)λ < ∆dN + Hai nguồn dao động ng−ợc pha: Cực đại:∆dM < (k+0,5)λ < ∆dN; Cực tiểu: ∆dM < kλ < ∆dN Số giá trị nguyên của k thoả mãn các biểu thức trên là số đ−ờng cần tìm. IV. sóng dừng 1. Định nghĩa: là sóng có các nút và bụng cố định trong không gian. * Nguyên nhân: Sóng dừng là kết quả của sự giao thoa giữa sóng tới và sóng phản xạ, khi sóng tới và sóng phản xạ truyền theo cùng một ph−ơng. Khi đó sóng tới và sóng phản xạ là sóng kết hợp và giao thoa tạo sóng dừng. Chú ý: - Đầu cố định hoặc đầu dao động nhỏ là nút sóng. Đầu tự do là bụng sóng. - Hai điểm đối xứng với nhau qua nút sóng luôn dao động ng−ợc pha. - Hai điểm đối xứng với nhau qua bụng sóng luôn dao động cùng pha. - Các điểm trên dây đều dao động với biên độ không đổi ⇒ năng l−ợng không truyền đi - Khoảng thời gian giữa hai lần sợi dây căng ngang (các phần tử đi qua VTCB) là nửa chu kỳ. - Bề rộng 1 bụng là 4A. A là biên độ sóng tới hoặc sóng phản xạ. 2. Điều kiện để có sóng dừng trên sợi dây dài l: 2 λ A Bụng Nút P A P N N N N N B B B B 4 λ * Hai đầu là nút sóng: * ( ) 2 l k k Nλ= ∈ Số bụng sóng = số bó sóng = k Số nút sóng = k + 1 * Một đầu là nút sóng còn một đầu là bụng sóng: (2 1) ( ) 4 l k k Nλ= + ∈ Số bó sóng nguyên = k Số bụng sóng = số nút sóng = k + 1 3. Ph−ơng trình sóng dừng trên sợi dây AB (với đầu A cố định hoặc dao động nhỏ là nút sóng) * Đầu B cố định (nút sóng): Ph−ơng trình sóng tới và sóng phản xạ tại B: os2Bu Ac ftπ= và ' os2 os(2 )Bu Ac ft Ac ftπ π π= − = − Ph−ơng trình sóng tới và sóng phản xạ tại M cách B một khoảng d là: os(2 2 )M du Ac ftπ π λ= + và ' os(2 2M du Ac ft )π π πλ= − − Ph−ơng trình sóng dừng tại M: 'M M Mu u u= + 2 os(2 ) os(2 ) 2 sin(2 ) os(2 ) 2 2M d du Ac c ft A c ft 2 π π ππ π π πλ λ= + − = − Biên độ dao động của phần tử tại M: 2 os(2 ) 2 sin(2 ) 2M d dA A c Aππ πλ λ= + = * Đầu B tự do (bụng sóng):Ph−ơng trình sóng tới và sóng phản xạ tại B: ' os2B Bu u Ac ftπ= = Ph−ơng trình sóng tới và sóng phản xạ tại M cách B một khoảng d là: os(2 2 )M du Ac ftπ π λ= + và ' os(2 2M du Ac ftπ π )λ= − Ph−ơng trình sóng dừng tại M: 'M M Mu u u= + = 2 os(2 ) os(2 )dAc c ftπ πλ Biên độ dao động của phần tử tại M: 2 cos(2 )M dA A π λ= Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Nguyễn Quang Đông. ĐH Thái Nguyên Mobile: 0974974888 21 CHƯƠNG III: dòng điện xoay chiều 1. Cách tạo ra dòng điện xoay chiều: + Nguyên tắc: Dựa trên hiện t−ợng cảm ứng điện từ (Là hiện t−ợng khi có sự biến thiên của từ thông qua một khung dây kín thì trong khung xuất hiện một suất điện động cảm ứng để sinh ra một dòng điện cảm ứng) + Cách tạo: Cho khung dây dẫn diện tích S, có N vòng dây, quay đều với tần số góc ω trong từ tr−ờng đều B JG ( B JG trục quay) . Thì trong mạch có dòng điện biến thiên điều hòa với tần số góc ω gọi là dòng điện xoay chiều (dđxc). ⊥ Từ thông gửi qua khung dây của máy phát điện Φ = NBScos(ωt +ϕ) = Φ0cos(ωt + ϕ) Với Φ0 = NBS là từ thông cực đại, N là số vòng dây, B là cảm ứng từ của từ tr−ờng, S là diện tích của vòng dây, ω = 2πf Suất điện động trong khung dây: e = ωNSBcos(ωt + ϕ - 2 π ) = E0cos(ωt + ϕ - 2 π ) Với E0 = ωNSB là suất điện động cực đại. Chú ý: Khi khung dây quay một vòng (một chu kì) thì dòng điện chạy trong khung đổi chiều 2 lần. + Biểu thức điện áp tức thời và dòng điện tức thời: u = U0cos(ωt + ϕu) và i = I0cos(ωt + ϕi) Trong đó: i là giá trị c−ờng độ dđ tại thời điểm t; I0 > 0 là giá trị cực đại của i; ω > 0 là tần số góc; (ωt + ϕi) là pha của i tại thời điểm t; ϕi là pha ban đầu của dđ. u là giá trị điện áp tại thời điểm t; U0 > 0 là giá trị cực đại của u; ω > 0 là tần số góc; (ωt + ϕu) là pha của u tại thời điểm t; ϕu là pha ban đầu của điện áp. Với ϕ = ϕu – ϕi là độ lệch pha của u so với i, có 2 2 π πϕ− ≤ ≤ - Các giá trị hiệu dụng: + C−ờng độ hiệu dụng của dđxc là đại l−ợng có giá trị bằng c−ờng độ của một dđ không đổi, sao cho khi đi qua cùng một điện trở R, trong cùng một khoảng thời gian thì công suất tiêu thụ của R bởi dđ không đổi ấy bằng công suất tiêu thụ trung bình của R bởi dđxc nói trên. + Điện áp hiệu dụng cũng đ−ợc định nghĩa t−ơng tự. + Giá trị hiệu dụng bằng giá trị cực đại của đại l−ợng chia cho 2 . 0 0; ; 2 2 U IU I E= = = 0 2 E 2. Dòng điện xoay chiều i = I0cos(2πft + ϕi) * Mỗi giây đổi chiều 2f lần * Nếu pha ban đầu ϕi = 0 hoặc ϕi = π thì chỉ giây đầu tiên đổi chiều 2f-1 lần. 3. Công thức tính thời gian đèn huỳnh quang sáng trong một chu kỳ Khi đặt điện áp u = U0cos(ωt + ϕu) vào hai đầu bóng đèn, biết đèn chỉ sáng lên khi u U≥ 1. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Nguyễn Quang Đông. ĐH Thái Nguyên Mobile: 0974974888 22 4t ϕω ∆∆ = Với 1 0 os Uc U ϕ∆ = , (0 < ∆ϕ < π/2) 4. Dòng điện xoay chiều trong đoạn mạch R, L, C nối tiếp. * Đoạn mạch chỉ có điện trở thuần R: uR cùng pha với i, (ϕ = ϕu – ϕi = 0) UI R = và 00 UI R= Chú ý: Điện trở R cho dòng điện không đổi đi qua và có UI R = * Đoạn mạch chỉ có cuộn thuần cảm L: uL nhanh pha hơn i là π/2, (ϕ = ϕu – ϕi = π/2) L UI Z = và 00 L UI Z = với ZL = ωL là cảm kháng Chú ý: Cuộn thuần cảm L cho dòng điện không đổi đi qua hoàn toàn (không cản trở). * Đoạn mạch chỉ có tụ điện C: uC chậm pha hơn i là π/2, (ϕ = ϕu – ϕi = -π/2) C UI Z = và 00 C UI Z = với 1CZ Cω= là dung kháng Chú ý: Tụ điện C không cho dòng điện không đổi đi qua (cản trở hoàn toàn). * Đoạn mạch RLC không phân nhánh 2 2 2 2 20 0 0 0( ) ( ) (L C R L C R L CZ R Z Z U U U U U U U U= + − ⇒ = + − ⇒ = + − 2) tan ;sin ; osL C L CZ Z Z Z Rc R Z Z ϕ ϕ− −= = ϕ = với 2 2 π πϕ− ≤ ≤ + Khi ZL > ZC hay 1 LC ω > ⇒ ϕ > 0 thì u nhanh pha hơn i + Khi ZL < ZC hay 1 LC ω < ⇒ ϕ < 0 thì u chậm pha hơn i + Khi ZL = ZC hay 1 LC ω = ⇒ ϕ = 0 thì u cùng pha với i. Lúc đó Max UI = R gọi là hiện t−ợng cộng h−ởng dòng điện Chú ý: - Nếu mạch gồm nhiều điện trở: + Mắc nối tiếp: 1 2 ...R R R= + + + Mắc song song: 1 2 1 1 1 ... R R R = + + 1 2 1 1 1 ... C C C = + + - Nếu mạch gồm nhiều tụ điện: + Mắc song song: 1 2 ...C C C= + + + Mắc nối tiếp: 1 2 1 1 1 ... C C C = + + 5. Công suất toả nhiệt trên đoạn mạch RLC: P = UIcosϕ = I2R. 6. Hệ số công suất: cosϕ = PUI = R Z = UR U - Công suất tiêu thụ của đoạn mạch phụ phuộc vào giá trị của cosϕ, nên để sử dụng có hiệu quả điện năng tiêu thụ thì phải tăng hệ số công suất (nghĩa là ϕ nhỏ). Bằng cách mắc thêm và mạch những tụ điện có điện dung lớn. Qui định trong các cơ sở sử dụng điện cosϕ ≥ 0,85. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Nguyễn Quang Đông. ĐH Thái Nguyên Mobile: 0974974888 23 Chú ý: + Với mạch LC thì cosϕ = 0 , mạch không tiêu thụ điện! P = 0 7. Nhiệt l−ợng toả ra trên mạch (Điện năng tiêu thụ) trong thời gian t: Q = A = P.t với A tính bằng J, P tính bằng W, t tính bằng s. 8. Cộng h−ởng điện: Khi R = hằng số, L, C hoặc ω biến thiên I = Imax ⇔ 21 1L CZ Z L C LCω ωω= ⇔ = ⇔ = Chú ý: Khi có cộng h−ởng điện thì: - Dđ hiệu dụng đạt cực đại Imax = U R - Công suất tiêu thụ đạt cực đại Pmax = U2 R - u cùng pha với i: ϕ = 0, ϕu = ϕi - U = UR ; UL = UC - cosϕ = RZ = 1 9. Đoạn mạch RLC có L thay đổi: a. Zmin, Imax, URmax, UCmax, URcmax, Pmax, cosϕ cực đại, uR cùng pha uAB, uC trễ pha 2 π so với uAB => đều liên quam đến tr−ờng hợp cộng h−ởng: ZL = ZC => 2 1L Cω= b. 2 2 ax C LM U R Z U R += khi 2 2 C L C R ZZ Z += c. Với L = L1 hoặc L = L2 thì UL có cùng giá trị thì ULmax khi 1 2 1 2 1 2 21 1 1 1( ) 2L L L L LL Z Z Z L L = + ⇒ = + d. Khi 2 24 2 C C L Z R Z Z + += thì ax 2 2 2 R 4 RLM C C UU R Z Z = + − Chú ý: R và L mắc liên tiếp nhau e. uRL vuông pha uRC (R ở giữa L,C) : tanϕ1.tanϕ2 = -1 => ZL.ZC = R2 10. Đoạn mạch RLC có C thay đổi: * Zmin, Imax, URmax, ULmax, URcmax, Pmax, cosϕ cực đại, uR cùng pha uAB, => đều liên quam đến tr−ờng hợp cộng h−ởng: ZL = ZC => 2 1C Lω= * Khi 2 2 L C L R ZZ Z += thì 2 2 ax L CM U R Z U R += * Khi C = C1 hoặc C = C2 thì UC có cùng giá trị thì UCmax khi 1 2 1 21 1 1 1( ) 2 2C C C C CC Z Z Z += + ⇒ = * Khi 2 24 2 L L C Z R Z Z + += thì ax 2 2 2 R 4 RCM L L UU R Z Z = + − Chú ý: R và C mắc liên tiếp nhau 11. Mạch RLC có ω thay đổi: Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Nguyễn Quang Đông. ĐH Thái Nguyên Mobile: 0974974888 24 * Zmin, Imax, URmax, ULmax, URcmax, Pmax, cosϕ cực đại, uR cùng pha uAB ... => Khi 1LCω = * Khi 2 1 1 2 C L R C ω = − thì ax 2 2 2 . 4 LM U LU R LC R C = − * Khi 21 2 L R L C ω = − thì ax 2 2 2 . 4 CM U LU R LC R C = − * Với ω = ω1 hoặc ω = ω2 thì I hoặc P hoặc UR có cùng một giá trị thì IMax hoặc PMax hoặc URMax khi 1 2ω ωω= ⇒ tần số 1 2f f f= 12. Các bài tập về công suất: a. Nếu R, U = hằng số. Thay đổi C, L hoặc ω 2 2 2 . ( )L C R UP R Z Z = + − Pmax = 2U R khi ZL = ZC b. Nếu U, C, L, ω = hằng số. Thay đổi R. áp dụng bất đẳng thức Cauchy cho: Pmax = 2 2 U R khi R= L cZ Z− c. Mạch R, L, C khi R biến đổi có hai giá trị R1, R2 đều cho công suất P < Pmax: 2 2 2 2 2 2 . . .( ( ) L CL C R UP P R U R P Z R Z Z ) 0Z= => − + − =+ − Theo định lý Viet: 2 1 2 1 2; . L C UR R R R Z P + = = − Z * Chú ý tr−ờng hợp: Hai đoạn mạch R1L1C1 và R2L2C2 cùng u hoặc cùng i có pha lệch nhau ∆ϕ: Với 11 1 tan L C1 Z Z R ϕ −= và 22 2 tan L C2 Z Z R ϕ −= (giả sử ϕ1 > ϕ2) Có ϕ1 – ϕ2 = ∆ϕ ⇒ 1 2 1 2 tan tan tan 1 tan tan ϕ ϕ ϕϕ ϕ − = ∆+ Tr−ờng hợp đặc biệt ∆ϕ = π/2 (vuông pha nhau) thì tanϕ1.tanϕ2 = -1. 13. Máy phát điện xoay chiều một pha: - Hoạt động dựa trên hiện t−ợng cảm ứng điện từ, biến cơ năng thành điện năng. - Cấu tạo gồm 3 bộ phận : + Bộ phận tạo ra từ tr−ờng gọi là phần cảm : Là 1 vành tròn trên gắn các nam châm mắc xen kẽ nối tiếp nhau. + Bộ phận tạo ra dòng điện gọi là phần ứng: Là khung dây + Bộ phận đ−a dđ ra ngoài gọi là bộ góp: Gồm 2 vành khuyên và 2 chổi quét - Trong các máy phát điện: Rôto là phần cảm ; Stato là phần ứng. - Trong máy phát điện công suất nhỏ: Rôto (bộ phận chuyển động) là phần ứng ; Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Nguyễn Quang Đông. ĐH Thái Nguyên Mobile: 0974974888 25 Stato (bộ phận đứng yên) là phần cảm. - Tần số dòng điện do máy phát phát ra : f = np 60 . Với p là số cặp cực, n là số vòng quay của rôto/phút. = np . Với p là số cặp cực, n là số vòng quay của rôto/giây. - Từ thông gửi qua khung dây của máy phát điện Φ = NBScos(ωt +ϕ) = Φ0cos(ωt + ϕ) Với Φ0 = NBS là từ thông cực đại, N là số vòng dây, B là cảm ứng từ của từ tr−ờng, S là diện tích của vòng dây, ω = 2πf - Suất điện động trong khung dây: e = ωNSBcos(ωt + ϕ - 2 π ) = E0cos(ωt + ϕ - 2 π ) Với E0 = ωNSB là suất điện động cực đại. 13. Máy phát điện xoay chiều ba pha: - Máy phát điện xc ba pha là máy tạo ra ba sđđ xc hình sin cùng tần số, cùng biên độ và lệch nhau một góc 2π 3 (về thời gian là T/3) - Cấu tạo: + Phần ứng là ba cuộn dây giống nhau gắn cố định trên một đ−ờng tròn tâm 0 tại ba vị trí đối xứng, đặt lệch nhau 1 góc 1200. + Phần cảm là một nam châm có thể quay quanh trục 0 với tốc độ góc ω không đổi. - Hoạt động dựa trên hiện t−ợng cảm ứng điện từ, biến cơ năng thành điện năng. Khi nam châm quay từ thông qua mỗi cuộn dây là ba hàm số sin của thời gian, cùng tần số góc ω, cùng biên độ và lệch nhau 1200. Kết quả trong ba cuộn dây xuất hiện ba sđđ xc cảm ứng cùng biên độ, cùng tần số và lệch pha nhau góc 1200. N S - Dòng điện xoay chiều ba pha là hệ thống ba dòng điện xoay chiều, gây bởi ba suất điện động xoay chiều cùng tần số, cùng biên độ nh−ng độ lệch pha từng đôi một là 2 3 π trong tr−ờng hợp tải đối xứng thì : 1 0 2 0 3 0 os( ) 2os( ) 3 2os( ) 3 i I c t i I c t i I c t ω πω πω = = − = + * Các cách mắc: + Mắc hình sao - Gồm 4 dây trong đó có ba dây pha và một dây trung hòa. - Tải tiêu thụ không cần đối xứng. - 3.d pU U ; = Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Nguyễn Quang Đông. ĐH Thái Nguyên Mobile: 0974974888 26 - Id = Ip - I0 = 0 A2 B2 B3 A1 A3 AB1 2 + Mắc hình tam giác B1 A3 A1 - Hệ thống gồm ba dây - Tải tiêu thụ phải thật đối xứng - 3.d pI I= - Ud = Up + Ưu điểm dòng xoay chiều ba pha - Tiết kiệm dây dẫn - Dòng điện xoay chiều ba pha đối xứng cho hiệu suất cao hơn so với dòng điện xoay chiều một pha. - Tạo ra từ tr−ờng quay dùng trong động cơ không đồng bộ ba pha dễ dàng. 14. Động cơ không đồng bộ ba pha: 1B G 2B G 3B G (1) - Hoạt động : Dựa trên hiện t−ợng cảm ứng điện từ và từ tr−ờng quay. - Cấu tạo: Gồm hai bộ phận chính là: - Rôto (phần ứng): Là khung dây có thể quay d−ới tác dụng của từ tr−ờng quay. (3) (2) - Stato (phần cảm): Gồn 3 cuộn dây giống hệt nhau đặt tại 3 vị trí nằm trên 1 vòng tròn sao cho 3 trục của 3 cuộn dây ấy đồng qui tại tâm 0 của vòng tròn và hợp nhau những góc 1200. - Khi cho dđxc 3 pha vào 3 cuộn dây ấy thì từ tr−ờng tổng hợp do 3 cuộn dây tạo ra tại tâm 0 là từ tr−ờng quay. 1 0 cos( )B B tω= ; 2 0 2cos( )3B B t πω= − ; 2 0 2cos( )3B B t πω= + => Cảm ứng từ tổng hợp tai tâm 0: B = 1,5B0 với B là từ tr−ờng tổng hợp tại tâm 0. Từ tr−ờng quay này sẽ tác dụng vào khung dây là khung quay với tốc độ nhỏ hơn tốc độ quay của từ tr−ờng. Chuyển động quay của rôto (khung dây) đ−ợc sử dụng làm quay các máy khác. 15. Máy biến áp (biến thế): - Hoạt động: Dựa trên hiện t−ợng cảm ứng điện từ. - Cấu tạo: + Lõi biến áp: Là các lá sắt non pha silic ghép lại (Để giảm dòng Phucô). Tác dụng dẫn từ. + Hai cuộn dây quấn: - Cuộn dây sơ cấp có hai đầu nối với nguồn điện có N1 vòng. - Cuộn dây thứ cấp có hai đầu nối với tải tiêu thụ có N2 vòng. - Tác dụng của hai cuộn dây là dẫn điện. - Tác dụng: biến đổi điện áp (và c−ờng độ dòng điện) của dòng điện xoay chiều mà vẫn giữ nguyên tần số. Máy biến áp không có tác dụng biến đổi năng l−ợng (công). Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Nguyễn Quang Đông. ĐH Thái Nguyên Mobile: 0974974888 27 - Công thức máy biến áp (H = 100%): 1 1 2 1 2 2 1 2 U E I N k U E I N = = = = + Nếu k > 1: N1 > N2 U1 > U2 : hạ áp. + Nếu k U1 < U2 : tăng áp. - Hiệu suất máy biến áp: H = P2 P1 = U2I2cosϕ2 U1I1cosϕ1 - ứng dụng của máy biến áp: Trong truyền tải và sử dụng điện năng. 15. Công suất hao phí trong quá trình truyền tải điện năng: 2 2 d d 2 PP R I R (U cos ) ∆ = = ϕ Trong đó: P: công suất truyền đi ở nơi cung cấp; U: điện áp ở nơi cung cấp; cosϕ: hệ số công suất của dây tải điện (thông th−ờng cosϕ = 1); d lR S = ρ là điện trở tổng cộng của dây tải điện (l−u ý: dẫn điện bằng 2 dây) => Chỉ cần tăng điện áp ở đầu đ−ờng dây tải điện lên k lần thì có thể giảm hao phí đi k2 lần. - Độ giảm điện áp trên đ−ờng dây tải điện: ∆U = RdI - Hiệu suất tải điện: P - ∆PH = (100%) P Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Nguyễn Quang Đông. ĐH Thái Nguyên Mobile: 0974974888 28 CHƯƠNG IV: dao động và sóng điện từ 1. Mạch dao động: * Mạch dao động là 1 mạch điện gồm 1 cuộn cảm có độ tự cảm L mắc nối tiếp với 1 tụ điện có điện dung C thành 1 mạch điện kín. + Nếu điện trở của mạch rất nhỏ, coi nh− bằng không, thì mạch là 1 mạch dao động lí t−ởng. - Tụ điện có nhiệm vụ tích điện cho mạch, sau đó nó phóng điện qua lại trong mạch nhiều lần tạo ra một dđxc trong mạch. Ban đầu để mạch hoạt động phải tích cho tụ điện tích Q0. * Khi mạch hoạt động, cả q, u, i biến thiên cùng tần số : - Điện tích tức thời q = q0cos(ωt + ϕ) - Hiệu điện thế (điện áp) tức thời 0 0os( ) os( ) qqu c t U c t C C ω ϕ ω= = + = +ϕ - Dòng điện tức thời i = q’ = - ωq0sin(ωt + ϕ) = I0cos(ωt + ϕ + 2 π ) Trong đó: 1 LC ω = là tần số góc riêng 2T π= LC là chu kỳ riêng 1 2 f LCπ= là tần số riêng 0 0 0 qI q LC ω= = 0 00 0 q I LU LI C C C ωω= = = = 0I 2 Chú ý: Khi ghép tụ: Nếu mạch có L và C1 phát ra tần số f1 Nếu mạch có L và C2 phát ra tần số f2 Khi mắc C1 nối tiếp C2: 2 2 1 2ntf f f= + Khi mắc song song C2: 2 2 1 2 1 1 1 ss 2f f f = + * Năng l−ợng của mạch dao động: - Năng l−ợng điện tr−ờng: 2 2 đ 1 1W 2 2 2 qCu qu C = = = 2 20 os ( ) 2 q c t C ω ϕ= + - Năng l−ợng từ tr−ờng: 2 2 201W sin ( 2 2t qLi t C )ω ϕ= = + - Năng l−ợng điện từ: đW=W Wt+ 2 2 20 0 0 0 1 1 1W 2 2 2 2 qCU q U LI C = = = = 0 Chú ý: + Mạch dao động có tần số góc ω, tần số f và chu kỳ T thì Wđ và Wt biến thiên với tần số góc 2ω, tần số 2f và chu kỳ T/2 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Nguyễn Quang Đông. ĐH Thái Nguyên Mobile: 0974974888 29 + 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 l−ợng có công suất: 2 2 2 2 2 0 0C U U RCP I R R 2 2 ω= = = L + Khi tụ phóng điện thì q và u giảm và ng−ợc lại + Quy −ớc: q > 0 ứng với bản tụ ta xét tích điện d−ơng thì i > 0 ứng với dòng điện chạy đến bản tụ mà ta xét. - Sự t−ơng tự giữa dao động điện và dao động cơ Đại l−ợng cơ Đại l−ợng điện Dao động cơ Dao động điện x Q x” + ω 2x = 0 Q” + ω 2q = 0 v I k m ω = 1 LC ω = m L x = Acos(ωt + ϕ) q = q0cos(ωt + ϕ) k 1 C v = x’ = -ωAsin(ωt + ϕ) i = q’ = -ωq0sin(ωt + ϕ) F U 2 2 ( ) vA x 2ω= + 2 2 0 ( ) iq q 2ω= + à R F = -kx = -mω2x 2qu L C qω= = Wđ Wt (WC) Wđ = 1 2 mv2 Wt = 1 2 Li2 Wt Wđ (WL) Wt = 1 2 kx2 Wđ = 2 2 q C 3. Sóng điện từ * Khi 1 từ tr−ờng biến thiên theo thời gian thì nó sinh ra 1 điện tr−ờng xoáy (là 1 điện tr−ờng mà các đ−ờng sức bao quanh các đ−ờng cảm ứng từ). Ng−ợc lại khi một điện tr−ờng biến thiên theo thời gian nó sinh ra 1 từ tr−ờng xoáy (là 1 từ tr−ờng mà các đ−ờng cảm ứng từ bao quanh các đ−ờng sức của điện tr−ờng). - Dòng điện qua cuộn dây và dây dẫn là dòng điện dẫn, dđ qua tụ điện là dòng điện dịch (là sự biến thiên của điện tr−ờng giữa 2 bản tụ) - Điện tr−ờng và từ tr−ờng là 2 mặt thể hiện khác nhau của 1 loại tr−ờng duy nhất là điện từ tr−ờng. * Sóng điện từ: là sự lan truyền trong không gian của điện từ tr−ờng biến thiên . + Đặc điểm: - Vận tốc lan truyền trong chân không c = 3.108m/s. Trong điện môi v < c. - Sóng điện từ là sóng ngang. ,E B JJG JJG vuông góc với nhau và vuông góc với ph−ơng truyền sóng. Cúng dao động cùng tần số và cùng pha. - Sóng điện từ mang năng l−ợng. Năng l−ợng của sóng tỉ lệ với bình ph−ơng của biên độ, với luỹ thừa bậc 4 của tần số. Nên sóng càng ngắn (tần số càng cao, do λ = cf ) thì năng l−ợng sóng càng lớn. - Sóng điện từ cũng có các tính chât phản xạ, khúc xạ, giao thoa … nh− ánh sáng. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Nguyễn Quang Đông. ĐH Thái Nguyên Mobile: 0974974888 30 - B−ớc sóng của sóng điện từ c c2 LC f λ = = π Với: c: vận tốc as trong chân không; C: điện dung của tụ điện (F); L: độ tự cảm của cuộn dây (H). + Phân loaị: Loại súng Tần số Bước súng Đặc tớnh Súng dài 3 - 300 KHz 5 310 - 10 m Năng lượng nhỏ, ớt bị nước hấp thụ => dùng để thông tin d−ới n−ớc Súng trung 0,3 - 3 MHz 3 210 - 10 m Ban ngày tầng điện li hấp thụ mạnh, ban đờm tầng điện li phản xạ => dùng để thông tin ở mặt đất, vào ban đêm thông tin tốt hơn ban ngày Súng ngắn 3 - 30 MHz 210 - 10 m Năng lượng lớn, bị tầng điện li và mặt đất phản xạ nhiều lần => dùng để thông tin ở mặt đất, kể cả ngày hay đêm Súng cực ngắn 30 - 30000 MHz -210 - 10 m Cú năng lượng rất lớn, khụng bị tầng điện li hấp thụ, truyền theo đường thẳng => dùng để thông tin vũ trụ * Nguyên tắc phát, thu sáng điện từ: Máy phát hoặc máy thu sóng điện từ sử dụng mạch dao động LC thì tần số sóng điện từ phát hoặc thu đ−ợc bằng tần số riêng của mạch. Chú ý: Mạch dao động có L biến đổi từ LMin → LMax và C biến đổi từ CMin → CMax thì b−ớc sóng λ của sóng điện từ phát (hoặc thu) λMin t−ơng ứng với LMin và CMin λMax t−ơng ứng với LMax và CMax . 4. Sơ đồ khối của máy phát và thu thanh vô tuyến đơn giản: - Sơ đồ khối của máy phát thanh vô tuyến đơn giản: Micrô (1) tạo ra dao động điện có tần số âm; Mạch phát sóng điện từ cao tần (2) phát ra sóng điện từ có tần số cao (cỡ MHz) ; Mạch biến điệu (3) trộn dao động điện từ cao tần với dao động điện từ âm tần ; Mạch khuếch đại (4) khuếch đại dao động điện từ cao tần biến điệu ; anten (5) tạo ra điện từ tr−ờng cao tần lan truyền trong không gian. 54 1 3 2 - Sơ đồ khối của máy thu thanh vô tuyến đơn giản: Anten (1) thu sóng điện từ cao tần biến điệu ; Mạch khuếch đại dao động điện từ cao tần (2) khuếch đại dao động điện từ cao tần từ anten gửi tới ; Mạch tách sóng (3) tách dao động điện từ âm tần ra khỏi dao động điện từ cao tần ; Mạch khuếch đại (4) khuếch đại dao động điện từ âm tần từ mạch tách sóng gửi đến ; Loa (5) biến dao động điện thành dao động âm. 432 1 5 - ứng dụng của sóng điện từ: Sóng vô tuyến điện đ−ợc sử dụng trong thông tin liên lạc. ở đài phát thanh, dao động âm tần đ−ợc dùng để biến điệu (biên độ hặc tần số) dao động cao tần. Dao động cao tần đã đ−ợc biến điệu sẽ đ−ợc phát xạ từ ăng ten d−ới dạng sóng điện từ. ở mát thu thanh, nhờ có ăng ten thu, sẽ thu đ−ợc dao động cao tần đã đ−ợc biến điệu, và sau đó dao động âm tần lại đ−ợc tách ra khỏi dao động cao tần biến điệu nhờ quá trình tách sóng, rồi đ−a ra loa. - Nguyên tắc chung của thông tin liên lạc bằng sóng vô tuyến: - Phải dùng các sóng điện từ cao tần làm sóng mang. - Phải biến điệu sóng mang. - ở nơi thu phải tách sóng âm tần ra khỏi sóng cao tần (sóng mang). - Khi tín hiệu thu nhỏ phải khuyếch đại chúng bằng mạch khuyếch đại. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Nguyễn Quang Đông. ĐH Thái Nguyên Mobile: 0974974888 31 CHƯƠNG V: sóng ánh sáng 1. Hiện t−ợng tán sắc ánh sáng. * Đ/n: Là hiện t−ợng ch