Giáo án Vật Lý 12 nâng cao - Chương IV: Dao động và sóng điện từ

thì i < 0. - q>0 nếu bản cực nối A mang điện tích (+) Vận dụng định luật Ôm: uAB = e – r.i - Hđt hai đầu cuộn cảm: uAB = e-ir = e = -Lq’’ (1) - Hđt hai đầu tụ: uAB = (2) = -Lq’’hay q’’ + w2q = 0 với . Nghiệm phương trình có dạng: q = q0cos(wt + j). + Điện tích biển đổi điều hoà với . + uAB = cos(wt + j) i = q’= -wqosin(wt + j) Vậy q, u, i biến đổi điều hòa theo thời gian với cùng tần số góc w * Biến thiên của từ trường và điện trường ở trong mạch dao động gọi là dao động điện từ. Nếu không có tác dụng điện hoặc từ bên ngoài thì dao động trong mạch là dao động tự do. Các đặc trưng riêng của mạch dao động LC: Tần số góc riêng: Tần số riêng: Chu kỳ riêng: HĐ2: Tìm hiểu năng lượng điện từ trong mạch dao động 25 + WC=cos2(wt + j) + WL=(wt + j) + Biến thiên tuần hoàn theo thời gian với tần số góc gấp đôi tần số góc của dao động W = WC + WL = =const Nêu kết luận: 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. + Biểu thức năng lượng điện trường tích lũy trong tụ điện? + Biểu thức năng lượng từ trường tích lũy trong cuộn cảm (WL). + Dựa vào biểu thức WC và WL nhận xét chúng biến thiên theo thời gian như thế nào? + Năng lượng điện từ trong quá trình dao động? 2. Năng lượng điện từ trong mạch dao động. + Năng lượng điện trường: WC = (wt + j) + Năng lượng từ trường WL=(wt + j) + Năng lượng điện từ : W = WC + WL = =const HĐ3: Nhận biết dao động điện từ tắt dần, dao động điện từ duy trì, dao động điện từ cưỡng bức 20 12 + Hs quan sát đồ thị và nhận xét biên độ của dao động điện từ tắt dần và nhận xét. + Cung cấp năng lượng trong từng phần của chu kỳ đủ bù vào năng lượng bị tiêu hao. + Quan sat hình vẽ và đọc SGK nắm được nguyên lý cung cấp năng lượng của máy phát dao động điều hòa dùng tranzito + Hs nghiên cứu SGK và trả lời Trong thực tế mạch dao động luôn có điện trở R do đó dao động sẽ dừng lại sau khi năng lượng bị tiêu hao hết. + Minh họa đồ thị dao động điện từ tắt dần hình 21.5 + Tương tự như dao động cơ muốn dao động duy trì ta phải cung cấp năng lượng cho mạch dao động như thế nào? + Dùng hình 21.6 giới thiệu mạch duy trì dao động (máy phát dao động) Câu C3: + Dùng hình vẽ 21.7 giới thiệu dao động điện từ cưỡng bức. + Hs nghiên cứu SGK và nhận xét: - tần số góc của dao động cưỡng bức như thế nào? - Nếu giữ nguyên biên độ của u, thay đổi thì biên độ của dao động điện như thế nào? - Khi = thì biên độ của dao động điện như thế nào? - Với giá trị của R như thế nào thì hiện tượng cộng hưởng rõ nét. 4. Dao động điện từ tắt dần : + 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. + 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. 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 đủ và đúng phần năng lượng bị tiêu hao trong mỗi chu kỳ. Khi đó dao động của khung được duy trì ổn định với tần số góc riêng của mạch. + 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. Hệ dao động gồm mạch dao động và bộ phận duy trì được gọi là hệ dao động. 5. Dao động điện từ cưỡng bức. Sự cộng hưởng. + Nối mạch LC với nguồn ngoài u = Uocost. Dòng điện trong mạch LC dao động với tần số góccủa nguồn ngoài. Dao động trong mạch gọi là dao động điện từ cường bức. + Giữ nguyên biên độ của u. Thay đổi thì biên độ của dao động điện thay đổi, nếu = thì biên độ của dao động điện đạt giá trị cực đại. Hiện tượng này gọi là hiện tượng cộng hưởng + Với R nhỏ thì cộng hưởng nhọn, R lớn thì cộng hưởng tù + Ứng dụng trong các mạch lọc, mạch chọn sóng, mạch khuếch đại. HĐ4 : Tìm hiểu sự tương tự giữa dao động điện từ và dao động cơ 8 + Hs nêu các đại lượng tương tự trong dao động cơ và dao động điện từ dựa vào bảng 21.1. + Nêu các phương trình, biểu thức tương tư. Dựa vào bảng 21.2 Dùng bảng 21.1 và 22.2 để minh họa sự tương tự của dao động điện từ và dao động cơ 6. Sự tương tự giữa dao động điện từ và dao động cơ. Giữa dao động điện từ và dao động cơ có nhiều điểm tương tự về qui luật biến đổi theo thời gian và các đại lượng. Dẫn đến các đặc tính của 2 dao động cũng tương tự. C.- HOẠT ĐỘNG KẾT THÚC TIẾT HỌC 4. Củng cố kiến thức: (5/) 1. Trong một mạch dao động LC có tụ điện là 5mF, cường độ tức thời của dòng điện là i = 0,05sin2000t(A). Độ tự cảm của tụ cuộn cảm là: A. 0,1H. B. 0,2H. C. 0,25H. D. 0,15H. 2. Một mạch dao động LC có năng lượng 36.10-6J và điện dung của tụ điện C là 25mF. Khi hiệu điện thế giữa hai bản tụ là 3V thì năng lượng tập trung ở cuộn cảm là: A. WL = 24,75.10-6J. B. WL = 12,75.10-6J. C. WL = 24,75.10-5J. D. WL = 12,75.10-5J. 3. Một mạch dao động gồm một tụ điện có điện dung 0,1mF và một cuộn cảm có hệ số tự cảm 1mH. Tần số của dao động điện từ riêng trong mạch sẽ là: A. 1,6.104 Hz; B. 3,2.104Hz; C. 1,6.103 Hz; D. 3,2.103 Hz. Bài tập về nhà: Các bài tập 1- 4/ 123 SGK IV: RÚT KINH NGHIỆM ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… BÀI 22: BÀI TẬP VỀ DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ Ngày soạn: 05/11/2009 Tiết thứ: 37 I. MỤC TIÊU: 1. Kiến thức: - Hệ thống kiến thức và công thức cơ bản về dao động điện từ (đặc biệt là dao động điện từ tự do của mạch LC) và biết vận dụng vào giải một số dạng bài tập cơ bản. - Biết phân tích đồ thị để rút ra nhiều nội dung định tính thể hiện rõ bản chất vật lí và các giá trị định lượng thiết yếu của dao động điện từ. - Biết cách tính toán bằng số dựa vào các dữ kiện trong bài tập. 2. Kĩ năng: - Phân tích nội dung bài tập từ đó giải một số bài tập về mạch dao động. - Tìm một số đại lượng đặc trưng của mạch dao động. 3. Thái độ: - Tình cảm: có hứng thú với bộ môn. II. CHUẨN BỊ: 1. Chuẩn bị của thầy: Hệ thống bài tập. Phiếu học tập 2. Chuẩn bị của trò: Làm bài tập SGK III. TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC: A. HOẠT ĐỘNG BAN ĐẦU 1. Ổn định tổ chức (2/) 2. Kiểm tra bài cũ : Kết hợp trong phần hệ thống kiến thức 3. Tạo tình huống học tập B. TIẾN TRÌNH BÀI HỌC TL Hoạt động của HS Hoạt động của GV Kiến thức HĐ 1: Hệ thống kiến thức 10 Dùng phiếu học tập để hệ thống kiến thức 1) Thế nào là dao động điện từ, dao động điện từ tự do. Các đặc trưng riêng của mạch LC 2) Các đại lượng q, u, i trong mạch LC biến đổi theo thời gian như thế nào? Nhận xét pha dao động của u và i trong mạch LC. 3) Năng lượng từ trường, năng lượng điện trường tích lũy ở đâu trong mạch LC và biến đổi theo thời gian như thế nào? Còn tổng của chúng thì như thế nào? 4) Nguyên nhân vì sao dao động điện từ tắt dần? 5) Phân biệt dao động điện từ duy trì và dao động điện từ cưỡng bức. 6) Nêu các đại lương tương đương trong dao động cơ và dao động điện từ. Các phương trình và công thức tương tự của hai loại dao động có cùng một dạng. q = q0cos(wt + j). i = q’= -wqosin(wt + j) uAB = cos(wt + j) WC = (wt + j) WL=(wt + j) W = WC + WL = =const HĐ2: Vận dụng biểu thức điện tích, cường độ dòng điện, hiệu điện thế trong mạch LC 10 Học sinh tóm tắt đề: + +i=I0 =40mA + Điện tích trên hai bản cực chậm pha hơn dòng điện + q0 = + u = Bài 1 SGK C = 25pF, L = 10-4H t= 0, i = Io = 40mA. Tìm i, q, u. + Tần số góc riêng của mạch LC? + Từ giả thiết xác định biên độ và pha ban đầu của i? + Pha ban đầu của q so với i như thế nào? + Công thức liên hệ q0 và I0? + Biểu thức của u? Bài 1 Ta có i = I0cos(). Giả thiết t =0, i=I0 =40mA Vậy: i =0,04cos2.107t (A) nên q = q0cos(). = q0sin với q0 = Vậy q = 2.109sin2.107t (C) + Biểu thức của hiệu điện thế: u == 80sin2.107t (V) HĐ2: Vận dụng năng lượng điện từ trong mạch dao động 10 Học sinh tóm tắt đề: + Giải theo sự hướng dẫn của GV + Năng lượng bù đủ đúng phần năng lượng tiêu hao do bị tỏa nhiệt trong mỗi chu kỳ. Bài 2: C = 50mF, L = 5mH. a) + W? q0? Biết U0 =6V. + WC? WL? i?ở thời điểm u = 4V b) R =0,1. Muốn dao động điện từ duy trì với U0 =6V thì phải bổ sung cho mạch một năng lượng có công suất bao nhiêu. Hướng dẫn hs giải a) + Công thức W biết U0. Công thức WC biết u? + Công thức liên hệ giữa u và i ở cùng thời điểm? b) Nguyên tắc truyền năng lượng trong dao động điện từ duy trì? + GV nêu công thức tính giá trị hiệu dụng của các đại lượng: , Bài 2 a) W = q0 = CU0 = 3.10-4C WC = WL = W – WC = 5.10-4 J Từ WL = b) Năng lượng bổ sung có công suất bằng công suất hao phí do tỏa nhiệt P =RI2 (1) Ta có: (2) Thế (2) vào (1): P = R = R 1,8.10-2 W HDD3. Giải bài tập bằng đồ thị 8 Hoạt động theo sự hướng dẫn của GV Bài 3 Dựa vào đồ thị nhận biết + Đây có phải là dao động tắt dần đều? + t=0 thì W ? + t = 3s thì WC , WL? + T? Bài 3: + Đây là dao động tắt dần không đều + t = 0 W = J + t =3s WC = 0 nên WL cực đại + T0,6s f 1,6Hz Chọn C C.- HOẠT ĐỘNG KẾT THÚC TIẾT HỌC Củng cố kiến thức: (5/) Bài tập về nhà : Làm bài tập trác nghiệm ôn tập IV: RÚT KINH NGHIỆM ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… BÀI 23: ĐIỆN TỪ TRƯỜNG Ngày soạn : 5/11/2009 Tiết : 38 I. MỤC TIÊU : 1. Kiến thức: - Hiểu được mối quan hệ giữa từ trường biến thiên và điện trường xoáy: Từ trường biến thiên làm xuất hiện điện trường xoáy: hiểu khái niệm điện trường xoáy. - Hiểu được mối liên hệ giữa điện trường biến thiên và từ trường: điện trường biến thiên theo thời gian làm xuất hiện từ trường. - Hiểu được khái niệm điện từ trường, sự tồn tại không thể tách rời giữa điện trường và từ trường. 2. Kỹ năng: - Giải thích sự liên hệ giữa điện trường và từ trường. - Giải thích được nguyên nhân của dòng điện cảm ứng. 3. Thái độ: II. CHUẨN BỊ : 1. Giáo viên : - Các hình vẽ 23.3, 23.4 SGK. 2. Học sinh : ­ Ôn kiến thức điện trường, từ trường, cảm ứng điện từ. III. TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC: A. HOẠT ĐỘNG BAN ĐẦU 1. Ổn định tổ chức (2/) 2. Kiểm tra bài cũ: (5/) 1. Cho biểu thức điện tích trong mạch LC có dạng q = q0cos(wt + j). Viết biểu thức u, i, WC, WB 3. Tạo tình huống học tập: Ta đã biết vật chất ở dạng trường nào? Nay ta biết thêm một loại trường nữa đó là điện từ trường có nhiều ứng dụng trong thực tế. B. TIẾN TRÌNH BÀI HỌC TL Hoạt động của HS Hoạt động của GV Kiến thức HĐ 1: Tìm hiểu mối liên hệ giữa điện trường biến thiên và từ trường biến thiên 13 12 - Quan sát thí nghiệm. HS thảo luận để trả lời các câu hỏi. - Chứng tỏ có điện trường xuất hiện tác dụng lực điện lên e làm nó chuyển động có hướng tạo nên dòng điện. - Điện trường này có các đường sức là những đường cong khép kín. - Dây dẫn đặt trong vùng không gian có từ trường biến thiên có tác dụng làm cho ta thấy rõ được sự tồn tại của điện trường xoáy trong không gian mà thôi. B giảm - HS ghi nhận khẳng định của Mác-xoen. - Điện trường giữa hai bản biến thiên. + + + + - - - - Hs thảo luận nhóm xác định chiều của đường sức từ khi tụ tích điện và khi phóng điện. - Thí nghiệm cảm ứng điện từ: Khi từ thông qua các vòng dây dẫn biến thiên thì trong vòng dây dẫn xuất hiện dòng điện cảm ứng. S N O - Sự xuất hiện dòng điện cảm ứng chứng tỏ điều gì? - Điện trường xuất hiện ở thí nghiệm này khác điện trường tĩnh ở đặc điểm gì ? Để phân biệt điện trường này với điện trường tĩnh người ta gọi là điện trường xoáy. - Nếu không có vòng dây dẫn thì có xuất hiện điện trường xoáy không? Nêu nhận định của Mắc-xoen Hướng dẫn hs vẽ hình 23.3a Dựa vào dòng điện cảm ứng tròng vòng dây dẫn xác định chiều của đường sức khi B tăng, khi B giảm - Đặt vấn đề: Liệu điện trường biến thiên theo thời gian có làm xuất hiện từ trường hay không? Xuất phát từ quan điểm “có sự đối xứng giữa điện và từ” Mác-xoen đã khẳng định là có. Thí nghiệm sau đó đã kiểm chứng nhận định này - Khi tụ điện tích, hay phóng điện thì điện trường giữa hai bản của tụ điện thay đổi như thế nào? - Điện trường giữa hai bản biến thiên sinh ra một từ trường. Vậy điện trường biến thiên tương đương với một dòng điện được gọi là dòng điện dịch. Hướng dẫn hs vẽ hình 23.3b - Dựa vào sự phóng và tích điện của tụ điện xác định chiều của đường sức từ khi E tăng, khi E giảm 1. Liên hệ giữa điện trường biến thiên và từ trường biến thiên a) Trong vùng không gian có từ trường biến thiên theo thời gian thì trong vùng đó xuất hiện một điện trường xoáy. B tăng - Điện trường có đường sức là những đường cong kín gọi là điện trường xoáy. (Khum tay trái) b) Trong vùng không gian có điện trường biến thiên theo thời gian sẽ làm xuất hiện một từ trường. Các đường sức của từ trường bao quanh các đường sức của điện trường. E tăng Sự biến thiên của điện trường tương đương với một dòng điện được gọi là dòng điện dịch. ( Khum tay phải) HĐ2: Khái niệm điện từ trường 8 HS xem SGK nêu nội dung thuyết Mắc-xoen về điện từ trường -Trong thực tế ta nói đến điện trường, từ trường riêng biệt là do hệ quy chiếu của người quan sát chỉ xét từng mặt của điện từ trường + - - C1: I trong dây dẫn đang tăng và chọn tụ điện đang nạp điện. Chiều của đường sức từ ở dây dẫn và giữa hai bản tụ điện như hình vẽ Nêu nội dung thuyết Mắc-xoen về điện từ trường: GV thông báo - Từ trường biến thiên càng nhanh thì cường độ điện trường xoáy càng lớn - Điện trường biến thiên càng nhanh thì cảm ứng từ càng lớn - Từ trường và điện trường không tồn tại riêng biệt, đối lập đối với nhau, chúng đồng thời tồn tại trong không gian, liên quan mật thiết với nhau và là hai thành phần của một trường thống nhất gọi là điện từ trường. - Vậy trong thực tế ta nói đến điện trường, từ trường riêng biệt đúng hay sai? 2. Điện từ trường Nội dung thuyết Mắc-xoen về điện từ trường: Mỗi biến thiên theo thời gian của từ trường đều sinh ra trong không gian xung quanh một điện trường xoáy biến thiên theo thời gian, và 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. + Từ trường biến thiên và điện trường biến thiên cùng tồn tại trong không gian. Chúng có thể chuyển hóa lẫn nhau trong một trường thống nhất gọi là điện từ trường. C.- HOẠT ĐỘNG KẾT THÚC TIẾT HỌC 4. Củng cố kiến thức: (5/) Câu C1 Dặn dò: - Sưu tầm các hiện tượng thực tế liên quan đến sóng điện từ. IV: RÚT KINH NGHIỆM ……………………………………………………………………………………………………………… BÀI 24: SÓNG ĐIỆN TỪ Ngày soạn: 07/11/2009 Tiết thứ: 39 I. MỤC TIÊU: 1. Kiến thức: - Hiểu được một cách sơ lược sự lan truyền của tương tác điện từ và về sự hình thành của sóng điện từ, quan hệ giữa sóng điện từ và điện từ trường - Nắm chắc các đặc điểm của sóng điện từ, những điểm tương ứng với sóng cơ. - Biết các tính chất của sóng điện từ. - Biết sơ lược về vai trò của hai nhà khoa học Mắc-xoen và Héc-xơ trong việc nghiên cứu điện từ trường và sóng điện từ. 2. Kĩ năng: - Trình bày các đặc điểm và tính chất sóng điện từ. - Giải thích được sự lan truyền của sóng điện từ. 3. Thái độ: - Tình cảm: có hứng thú với bộ môn. II. CHUẨN BỊ: 1. Chuẩn bị của thầy: - Hình vẽ 24.1, 24,2 trong SGK. Những điều cần lưu ý trong SGV. 2. Chuẩn bị của trò: - Ôn kiến thức về sóng cơ và điện từ trường. - Ôn lại khái niệm về sóng dọc, sóng ngang và sự truyền sóng cơ học. - Sưu tầm các hiện tượng thực tế liên quan đến sóng điện từ. III. TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC: A. HOẠT ĐỘNG BAN ĐẦU 1. Ổn định tổ chức (2/) 2. Kiểm tra bài cũ (8/) 1. Nêu khái niệm điện từ trường. Câu hỏi 2 SGK. 2. Vẽ đường sức của điện trường xoáy khi B tăng, khi B giảm; và đường sức từ của từ trường khi E tăng, E giảm. 3. Tạo tình huống học tập: ( SGK) B. TIẾN TRÌNH BÀI HỌC TL Hoạt động của HS Hoạt động của GV Kiến thức HĐ1: Phương pháp giải toán về đại cương dao động điều hòa 15 Hs nghiên cứu SGK thảo luận nhóm trả lời - Xuất hiện từ trường biến thiên ở vùng lân cận. - Xuất hiện điện trường biến thiên ở vùng lân cận. - Có sự lan truyền điện từ trường trong không gian ra xa điểm O. Nêu khái niệm sóng điện từ. + Hs thảo luận nhóm và trả lời câu hỏi của GV Hiện tượng gì sẽ xảy ra nếu có một điện trường biến thiên? Hiện tượng gì sẽ xảy nếu có một điện trường biến thiên? Đặt vấn đề: Hiện tượng gì sẽ xảy nếu tại điểm O có một điện trường biến thiên? Dùng tranh vẽ 24.1 minh họa Nêu khái niệm sóng điện từ? GV thông báo Mắc-xoen đã tiên đoán sự tồn tại của sóng điện từ và xây dựng được các phương trình toán học về quy luật của nó. + Hs nghiên cứu SGK trả lời các câu hỏi sau: - Tốc độ lan truyền sóng điện từ trong chân không? - Sóng điện từ thuộc loại sóng gì? - Trong quá trình truyền sóng, và như thế nào? Dùng tranh vẽ 24.2minh họa Sóng điện từ truyền được trong những môi trường nào? + C1: Từ H24.2 hãy nêu qui tắc vặn đinh ốc cho các vectơ , , và 1. Sự lan truyền tương tác điện từ – sóng điện từ : a. Sự lan truyền của tương tác điện từ : Nếu tại điểm O có một điện trường biến thiên, thì có sự lan truyền điện từ trường trong không gian ra xa điểm O. b. Sóng điện từ : Quá trình lan truyền của điện từ trường được gọi là sóng điện từ. 2. Đặc điểm của sóng điện từ + Tốc độ lan truyền sóng điện từ trong chân không bằng tốc độ ánh sáng. v = c = 300.000km/s. + Sóng điện từ là sóng ngang. và vuông góc nhau và cùng vuông góc với phương truyền sóng. và đều biến thiên tuần hoàn theo không gian và thời gian, và luôn đồng pha. + Trong chân không, sóng điện từ có bước sóng: l = c.T = + Sóng điện từ có thể truyền qua cả trong chân không. HĐ2: Nhận biết các tính chất của sóng điện từ 15 a. Phương dao động của , Chấn tử đặt thẳng đứng, vật chắn là các thanh kim loại cũng đặt thẳng đứng và ăng ten thu cũng có phương thẳng đứng nên ăng ten thu tín hiệu mạnh. Vậy sóng điện từ là sóng ngang b. Tính chất phản xạ của sóng điện từ. Vật chắn là tấm kim loại phẳng. c. Tính chất khúc xạ của sóng điện từ. vật chắn là khối chất điện môi. d. Tính chất giao thoa của sóng điện từ. vật chắn là hai khe hẹp thẳng đứng song song với chấn tử và các ăng ten thu. Ăng ten đặt ở các vị trí khác nhau sẽ thu được tín hiệu mạch yếu khác nhau. C2? Suy ra sóng điện từ có những tính chất gì ? GV thông báo Năng lượng này tăng theo lũy thừa bậc 4 của tần số sóng 3. Tính chất của sóng điện từ + Trong quá trình lan truyền, nó mang theo năng lượng. + Tuân theo qui luật truyền thẳng, phản xạ, khúc xạ. + Tuân theo qui luật giao thoa, nhiễu xạ. Nguồn phát sóng điện từ (chấn tử) rất đa dạng có thể bất kỳ vật nào tạo ra một điện trường hoặc từ trường biến thiên: tia lửa điện, dây dẫn điện, cầu dao đóng ngắt điện. C.- HOẠT ĐỘNG KẾT THÚC TIẾT HỌC Củng cố kiến thức: (5/) Tại sao nói sóng điện từ là sóng ngang? Sóng điện từ khác sóng cơ ở điểm nào? Bài tập về nhà làm bài 1 - 4 SGK/132 IV: RÚT KINH NGHIỆM ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… BÀI 25: TRUYỀN THÔNG BẰNG SÓNG ĐIỆN TỪ Ngày soạn : 7/11/2009 Tiết : 40&41 I. MỤC TIÊU : 1. Kiến thức: - Hiểu được vai trò của anten trong việc thu, phát sóng điện từ. - Hiểu được nguyên tắc truyền thông bằng sóng điện từ. (sự biến điệu dao động điện từ cao tần và tách sóng). - Phân tích được một số mạch cơ bản trong truyền thông và làm được một số bài tập cơ bản liên quan. 2. Kỹ năng: - Giải thích nguyên tắc phát và thu sóng điện từ. - Làm một số bài tập liên quan đến phát và thu sóng điện từ. 3. Thái độ: II. CHUẨN BỊ : 1. Giáo viên : - Một số hình vẽ: 25.3, 25.5, 25.6, 25.7 trong SGK - Dụng cụ minh hoạ: máy thu thanh đơn giản có thể quan sát được các khối chính; mạch dao động LC, anten thu sóng vô tuyến. 2. Học sinh : - Ôn lại bài 21 và 24 về dao động điện điện từ, sóng điện từ. - Sưu tầm một số dụng cụ truyền thông thường gặp, chuẩn bị câu hỏi, thắc mắc có liên quan. III. TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC: A. HOẠT ĐỘNG BAN ĐẦU 1. Ổn định tổ chức (2/) 2. Kiểm tra bài cũ: (8/) 1. Tại sao nói sóng điện từ là sóng ngang? Sóng điện từ khác sóng cơ ở điểm nào? 2. Nêu đặc điểm và tính chất của sóng điện từ. 3. Tạo tình huống học tập: B. TIẾN TRÌNH BÀI HỌC TL Hoạt động của HS Hoạt động của GV Kiến thức HĐ 1: Tìm hiểu mạch dao động hở - Anten 15 + HS đọc phần 1 - Từ trường biến thiên hầu hết tập trung trong cuộn dây , điện trường biến thiên tập trung trong tụ điện - Tách xa hai bản cực của tụ điện và dãn rộng các vòng của cuộn dây để có một phần điện từ trường vượt ra ngoài mạch dao động + HS đọc sách tìm hiểu cấu tạo anten phát và anten thu nguyên lý hoạt động của chúng. Dùng hình vẽ minh họa + Nhìn hình vẽ cho biết từ trường biến thiên, điện trường biến thiên của mạch (LC) tập trung ở đâu? + Phải làm thế nào để điện từ trường ấy lan truyền ra ngoài không gian + Nêu khái niệm mạch dao động kín, mạch dao động hở. Dùng hình vẽ minh họa Anten có cấu tạo như thế nào và công dụng - Trình bày nguyên tắc hoạt động của anten phát. - Trình bày nguyên tắc hoạt động của anten thu 1. Mạch điện hở - Anten: a) Mạch dao động hở: + Mạch LC điện từ trường hầu như không bức xạ ra ngoài gọi là mạch dao động kín. + Nếu tách xa hai bản cực của tụ điện C, đồng thời tách xa các vòng dây của cuộn cảm L, thì điện từ trường có thể lan truyền trong không gian. Mạch LC như vậy gọi là mạch dao động hở b) Anten phát: Anten phát là một dạng của mạch dao động hở là công cụ dùng để bức xạ sóng điện từ. Các dao động điện từ được truyền từ mạch dao động ra anten bằng cách ghép qua cuộn cảm. Ngoài ra còn có anten dùng để thu sóng điện từ HĐ 2: Tìm hiểu nguyên tắc thông tin bằng sóng điện từ 15 + HS đọc phần 2. - Tìm hiểu nguyên tắc chung phát và thu sóng điện từ . - Quan sát đồ thị hình 25.5. Nhận xét tần số sóng mang đã được biến điệu về biên độ + Sóng điện từ cao tần có năng lượng đủ lớn để lan truyền đi xa (tỉ lệ f4) - HS đọc SGK và thảo luận để đưa ra sơ đồ khối. E t - Sóng mang đã được biến điệu (Đồ thị E(t) của sóng mang chưa bị biến điệu) E t E t (Đồ thị E(t) của sóng âm tần) (Đồ thị E(t) của sóng mang đã được biến điệu về biên độ + Để truyền được thông tin như âm thanh, hình ảnh đến những nơi xa tại sao phải dùng sóng điện từ cao tần (sóng ngắn) Bổ sung: Ngoài ra nó ít bị không khí hấp thụ, mặt khác nó phản xạ tốt trên tầng điện ly và mặt đất nên có thể truyền đi xa. + Từ nguyên tắc chung hãy nêu sơ đồ khối của hệ thống phát thanh và hệ thống thu thanh 2. Nguyên tắc thông tin bằng sóng điện từ: a) Nguyên tắc chung: - Biến các âm thanh (hình ảnh..) muốn truyền đi thành các dao động điện tần số thấp: tín hiệu âm tần (thị tần) - Dùng sóng cao tần mang các tín hiệu âm tần (sóng mang) đi xa qua anten phát - Dùng máy thu với anten thu để chọn và thu lấy sóng cao tần - Tách tín hiệu âm tần ra khỏi sóng cao tần rồi dùng loa để nghe âm thanh đã truyền tới (hoặc dùng màn hình để xem hình ảnh) b) Sơ đồ khối của một hệ thống phát thanh và thu thanh 2 1 3 4 5 - Hệ thống phát thanh: 1. Micrô 2. Dao động cao tần. 3. Mạch biến điệu: (trộn tín hiệu âm tần và dao động cao tần 4. Mạch khuếch đại 5. Anten phát. 2 3 4 5 - Hệ thống thu thanh: 1 1. Anten thu 2. Mạch chọn sóng 3. Tách sóng 4. Khuếch đại âm tần 5. Loa HĐ 2: Tìm hiểu sự truyền sóng điện từ quanh Trái đất và truyền thông bằng cáp 25 10 + Hs đọc SGK rút ra kết luận + Là một lớp khí quyển, trong đó các phân tử khí đã bị ion hoá rất mạnh dưới tác dụng của tia tử ngoại trong ánh sáng Mặt Trời. + l = = + Sóng dài > 3km; f<300kHz Sóng trung: 3km200m (f = 300kHz 1,5MHz) Sóng ngắn 1: 200m 50m (f = 1,5MHz 6MHz) Sóng ngắn 2: 50m 10m (f = 6MHz 30MHz) Sóng cực ngắn: 10m 0,01m (f = 30MHz 104MHz) + Không khí hấp thụ mạnh các sóng dài, sóng trung và sóng cực ngắn, nên các sóng này không thể lan truyền đi xa. Khoả