Ôn tập chương 4 - Dao động và sóng điện từ

I – MẠCH DAO ĐỘNG LC

1. Các đại lượng dao động điều hòa trong mạch LC

+ Điện tích: \(q = {q_0}cos\left( {\omega t + \varphi } \right)\)

+ Dòng điện: \(i = q' = {I_0}cos\left( {\omega t + \varphi  + \dfrac{\pi }{2}} \right)\) với \({I_0} = \omega {q_0}\)

+ Điện áp: \(u = \dfrac{q}{C} = {U_0}cos\left( {\omega t + \varphi } \right)\) với \({U_0} = \dfrac{{{q_0}}}{C}\)

+ Tần số góc: \(\omega  = \dfrac{1}{{\sqrt {LC} }}\)

+ Năng lượng từ trường: \({{\rm{W}}_L} = \dfrac{1}{2}L{i^2}\)  tập trung trong cuộn cảm

+ Năng lượng điện trường: \({{\rm{W}}_C} = \dfrac{1}{2}C{u^2}\) tập trung trong tụ điện

+ Năng lượng điện từ: \({\rm{W}} = {{\rm{W}}_L} + {{\rm{W}}_C} = \dfrac{1}{2}L{i^2} + \dfrac{1}{2}C{u^2} = \dfrac{1}{2}LI_0^2 = \dfrac{1}{2}CU_0^2\)

2. Mối quan hệ giữa (q – i), (u-i)

- Quan hệ biên: \({q_0} = C{U_0}\), \({I_0} = \omega {q_0}\), \({U_0}\sqrt C  = {I_0}\sqrt L \)

- Quan hệ tức thời:

+ q, u cùng pha với nhau

+ i nhanh pha \(\dfrac{\pi }{2}\) so với q và u

Ta có: \({\left( {\dfrac{q}{{{q_0}}}} \right)^2} + {\left( {\dfrac{i}{{{I_0}}}} \right)^2} = 1\)  và \({\left( {\dfrac{u}{{{U_0}}}} \right)^2} + {\left( {\dfrac{i}{{{I_0}}}} \right)^2} = 1\)

II – SÓNG ĐIỆN TỪ

1. Điện từ trường – Sóng điện từ

* Đặc điểm và tính chất:

+ Sóng điện từ là sóng ngang, lan truyền được trong chân không và trong các môi trường vật chất. Tốc độ sóng điện từ phụ  thuộc vào môi trường truyền sóng; trong chân không, không khí là c = 3.10⁸ m/s (tốc độ  lớn nhất con người có thể đạt được), trong các môi trường khác, tốc độ nhỏ hơn c

+ Véctơ cường độ điện trường \(\overrightarrow E \) và véctơ cảm ứng từ \(\overrightarrow B \) luôn luôn vuông góc với nhau và vuông góc với phương truyền sóng. 3 véctơ \(\overrightarrow E \), \(\overrightarrow B \) và \(\overrightarrow v \) tại mọi điểm tạo với nhau thành một tam diện thuận.

+ Dao động của điện trường và của từ trường tại một điểm luôn luôn đồng pha với nhau.

+ Sóng điện từ tuân theo định luật truyền thẳng, phản xạ, khúc xạ như ánh sáng .

+ Sóng điện từ mang năng lượng. Năng lượng sóng điện từ tỉ lệ với lũy thừa bậc 4 của tần số.

2. Các loại sóng vô tuyến - ứng dụng

III – THU PHÁT SÓNG VÔ TUYẾN

Trong thông tin liên lạc bằng sóng vô tuyến, ta phải dùng các sóng điện từ cao tần.

Muốn cho các sóng mang cao tần tải được các tín hiệu âm tầm thì phải biến điệu chúng.

+ Phát sóng: Kết hợp máy phát dao động điều hòa và anten. Mạch hoạt động gây ra điện từ trường biến thiên, anten phát sóng điện từ cùng tần số f.

+ Thu sóng: Kết hợp anten với mạch dao động có tụ điện điện dung thay đổi. Điều chỉnh C để mạch cộng hưởng tần số f cần có - gọi là chọn sóng.

+ Bước sóng điện từ mà mạch phát ra hay thu được: \(\lambda = c.T = \dfrac{c}{f} = 2\pi c\sqrt {LC} \) với c = 3.10⁸ m/s

* Sơ đồ máy phát thanh, máy thu thanh đơn giản