Câu1 : Khảo sát dao động điều hoà
1/ Đ/n dao động. Dao động tuần hoàn.
2/ Đ/n dao động điều hoà. Nêu các đ/n các đại lợng.
3/ Vận tốc và gia tóc của dao động điều hoà.
4/ Cơ năng của dao động điều hoà.
5/ Mối liên hệ dao động điều hoà với chuyển động tròn đều.
1
. Định nghĩa dao động và dao động tuần hoàn:
Dao động là chuyển động có giới hạn trong không gian, lặp đi lặp lại nhiều lần xung quanh vị trí cân bằng.
Dao động tuần hoàn là dao động mà trạng thái chuyển động của vật đợc lặp lại nh cũ sau những khoảng thời
gian bằng nhau. Khoảng thời gian ngắn nhất để trạng thái dao động lặp lại nh cũ gọi là chu kỳ dao động T, đơn vị
s; tần số dao động là số dao động lặp lại trong 1 đơn vị thời gian, đơn vị s
-1
hay héc: Hz.
2/
Định nghĩa và phơng trình dao động điều hoà : Là dao động đợc mô tả bởi định luật dạng sin (hoặc cos) đối
với thời gian.
Phơng trình dao động (gốc toạ độ ở VTCB) : x = Asin(t + ) = Asin(
T
2
t + ) = Asin(2ft + )
Nó là nghiệm của phơng trình vi phân : x
//
+
2
x = 0
Định nghĩa các đại lợng: (ý nghĩa các đại lợng)
+ x : li độ ; là độ lệch của vật khỏi vị trí cân bằng (m, cm, mm)
+ A : Biên độ dao động Li độ cực đại. (m, cm, mm)
t
v
= v = x = A
2
sin(t + )
Vậy vận tốc và gia tốc cũng biến thiên điều hoà cùng tần số của dao động . (v sớm pha /2 và a ngợc pha so với x)
4/
Cơ năng của dao động : Gồm động năng E
đ
và thế năng E
t
+ Thế năng của dao động : E
t
=
2
1
kx
2
, mà x = Asin(t + ) và k = m
2
nên E
t
=
2
1
m
2
A
m
2
A
2
=
2
1
kA
2
= const x
Kết luận : Động năng E
đ
và thế năng E
t
biến thiên điều hoà theo thời gian, P
cứ động năng tăng thì thế năng giảm và ngợc lại. t
Có sự chuyển hoá từ động năng sang thế năng và ngợc lại. 0
Vũ Kim Phợng Trang 1 Chuyên Đề LTVL 12
Cơ năng toàn phần bảo toàn ( không đổi) và tỉ lệ với bình phơng biên độ .
5/
Liên hệ chuyển động tròn đều và dao động điều hoà :
Xét chất điểm M chuyển động tròn đều với vận tốc trên đờng tròn tâm 0 bán kính A
Chọn hệ trục toạ độ vuông góc, gốc tại tâm 0. Tại t = 0, nó ở điểm M
0
xác định bởi
góc H.vẽ. Đến thời điểm t nó ở điểm M
t
Hình chiếu của của nó trên xx
/
Cho
A quay theo chiều dơng (quy ớc là ngợc chiều kim đồng hồ)
với vận tóc góc bằng . Khi đó hình chiếu P của đầu mút
A xuống trục xx dao động diều hoà với phơng trình :
x =
OP
= Asin(t + ). Ta nói dao động điều hoà x = Asin(t + ) đợc biểu diễn ( hình học ) bằng véc tơ quay
A
. Trên một hệ trục toạ độ có thể biểu diễn đồng thời nhiều dao động điều hoà bằng các véc tơ quay tơng ứng và
đó là một giản đồ véc tơ (giản đồ Frexnen).
2/ Tổng hợp dao động điều hoà bằng phơng pháp véc tơ quay :
a/ Thí dụ: Võng mắc trên tàu biển : võng dao động theo tần số riêng , còn P A
tàu bị sóng biển làm dao động . Khi đó dao động của võng đối với đất là tổng
hợp của hai dao động : dao động riêng của chính nó và dao động của tàu . P
2
A
2
Thực tế ta có thể gặp một vật tham gia vào nhiều dao động đồng thời và dao
động của vật là sự tổng hợp của nhiều dao động thành phần khác nhau . Ta
chỉ xét tổng hợp những dao động cùng phơng và cùng tần số . P
1
A
1
b/ Tổng hợp dao động bằng phơng pháp véc tơ quay :
Giả sử vật đồng thời tham gia 2 dao động cùng phơng và cùng tần số :
x
1
= A
1
sin(t +
A
và
2
A
. Liên trục õ có toạ độ x
1
= A
1
sin(t +
1
)
x
2
= A
2
sin(t +
2
)
Xét véc tơ tổng
A =
1
A
+
2
A
. Khi
1
A
và
2
x = Asin(t + )
c/ Biên độ và pha ban đầu của dao động tổng hợp : Từ hình vẽ , dựa vào định lí hàm số cos ta có :
A
2
= A
2
2
+ A
2
2
+ 2A
1
A
2
cos (
2
1
) và tg =
2211
2211
cosAcosA
sinAsinA
+
+
=> ta tìm đợc
Nếu hai dao động cùng pha thì A = A
1
sin(t +
1
) và x
2
= A
2
sin(t +
2
) thì độ lệch pha là
= (t +
2
) (t +
1
) =
2
1
= hiệu các pha ban đầu. Nếu =
2
1
> 0 thì ta nói dao động x
2
sớm
(nhanh) pha hơn dao động x
1
hoặc dao động x
1
trễ (chậm) pha hơn dao động x
2
độ
+ Phân
tích lực
và viết
định
luật II
Niu
Tơn
d/
Kết
luận
1/ Con lắc lò xo ngang:
+ Con lắc lò xo là cơ hệ gồm lò xo nhẹ nối với vật
nặng m
+ Bỏ qua ma sát; Lực tác dụng nằm trong giới hạn
đàn hồi
0 F x x
+ Xét con lắc gồm hòn bi có rãnh cho phép nó
chuyển động không ma sát dọc theo một thanh nằm
ngang cố định trùng với trục lò xo (Hình vẽ). Kéo
x . Đây là phơng trình vi phân
bậc đặc trng của dao động điều hoà , nghiệm của
phơng trình này là : x = Asin (t + )
Đây là phơng trình dao động của con lắc lò xo Kết luận : Con lắc lò xo dao động điều hoà với tần
số góc
Vũ Kim Phợng Trang 3 Chuyên Đề LTVL 12
m
k
=
, tức là chu kỳ T =
k
m
2
2/
Con lắc đơn :
+ Con lắc đơn gồm vật nhỏ và nặng treo vào một
sợi dây nhẹ không dãn dài l.
+ Bỏ qua lực cản không khí
+ Dao động nhỏ: Biên độ góc
m
nhỏ (
m
< 10
0
) để
có thể coi với <
có tác dụng kéo vật về vị trí cân bằng 0
+ áp dụng định luật II Niu Tơn :
m
P
a
2
=
=>
=
== sing
m
sinmg
m
P
a
2
l
s
gga
; Đặt
2
=
l
g
thay a = s, ta có
Nghiệm của phơng trình này là s = S
0
sin (t +)
+ Dao động mà chu kỳ chỉ phụ thuộc vào các đặc tính của con lắc nhng không phụ thuộc vào các yếu tố bên
ngoài đợc gọi là dao động tự do.
Thí dụ : Chu kỳ dao động riêng của con lắc lò xo là T = 2
m/k
; của con lắc đơn là T = 2
g/l
+ Điều kiện để con lắc dao động tự do là các lực ma sát phải rất nhỏ, con lắc lò xò thì lực đàn hồi của lò xo phải
nằm trong giới hạn đàn hồi, con lắc đơn thì góc lệc cực đại không quá 10
0
, khi ấy nó sẽ dao động mãi với chu kỳ
riêng của nó.
Câu 4 : Năng lợng các con lắc
Khảo sát định tính và định lợng sự biến đổi năng lợng
của con lắc lò xo và con lắc đơn
Chứng minh rằng khi chúng dao động điều hoà thì cơ năng
của chúng không đổi và tỉ lệ với bình phơng biên độ
1/
Khảo sát định tính (Xét chung cho cả hai con lắc)
+ Khi da vật từ vị trí cân bằng (0) dến vị trí biên độ A, lực kéo đã thực hiện công và truyền cho vật năng lợng
ban đàu dới dạng thế năng.
+ Khi lực kéo ngừng tác dụng , lực đàn hồi F (hoặc thành phần P
2
=
2
1
m
2
A
2
sin
2
(t + )
(vì k = m
2
)
Vận tốc của hòn bi là :
v = x
/
= Acos(t + )
Động năng của hòn bi là :
E
đ
=
2
1
mv
2
=
2
1
m
Chọn mốc tính thế năng là vị trí cân bằng 0
Giả sử ở thời điểm t vật có li độ s = S
0
sin(t + ) . Khi đó
dây treo hợp với phơng thẳng đứng một góc = s/l , thì
thế năng của hệ là :
E
t
= mgh = mgl(1 cos) =
= mgl(2sin
2
2
) =
2
1
m
l
g
s
2
=
2
1
m
2
S
0
2
sin
2
=
2
1
m
2
S
0
2
cos
2
(t + )
Cơ năng toàn phần : E = E
t
+ E
đ
=
2
1
m
2
S
0
2
Kết luận : Với biên độ góc nhỏ , con lắc đơn dao động
điều hoà . Cơ năng của con lắc đơn không đổi và nó tỉ lệ
với bình phơng của biên độ dao động .
(Giống con lắc lò xo)
Thế năng của con lắc giảm đi bao nhiêu thì động năng của
tỉ lệ với bình phơng li độ.
* W
đ
=
)2t2cos(
4
mA
4
mA
2
)2t2cos(1
2
mA
)tcos(
2
mA
2
mv
222222222
+
+
=
+
=+=
* Động năng và thế năng con lắc dao động điều hoà với chu kỳ T = T/2 và tần số góc = 2
Vũ Kim Phợng Trang 4 Chuyên Đề LTVL 12
Câu 5 : Các loại dao động
1/ Dao động cơ tắt dần : Định nghĩa và nguyên nhân
2/ Dao động duy trì . Nguyên tắc duy trì .
3/ Nêu định nghĩa và đặc điểm của dao động cỡng bức
4/ Sự cộng hởng cơ . Thí nghiệm về cộng hởng .
1/
Dao động cơ tắt dần : x
Vũ Kim Phợng Trang 5 Chuyên Đề LTVL 12
a/ Định nghĩa : Là dao động có biên độ giảm dần theo thời gian
Đồ thị dao động tắt dần :
b/ Nguyên nhân : Lực ma sát của môi trờng . Lực này luôn 0 t
ngợc chiều chuyển động nên thực hiện công âm làm cơ năng
của con lắc giảm dần , chuyển hoá thành nhiệt năng .
Tuỳ theo lực ma sát lớn hay nhỏ mà dao động sẽ ngừng lại (tắt) nhanh hay chậm .
2/
Dao động duy trì :
a/ Định nghĩa : là dao động có biên độ không thay đổi theo thời gian (còn gọi là dao động tự do)
* Đồ thị dao động duy trì : x
b/ Nguyên tắc duy trì dao động : A
Tác dụng vào con lắc một lực tuần hoàn với tận số bằng tần số
0
của con lắc: f = f
0
b/ Đặc điểm : Hiện tợng cộng hởng thể hiện càng rõ khi lực cảm môi trờng càng nhỏ.
c/ Thí nghiệm : Treo hai con lắc : Con lắc A (có tần số riêng là f
0
) gồm vật m gắn cố định vào một thanh kim loại
mảnh. Con lắc B gômg vật M (M > m) di động đợc trên thanh kim loại đó , có vạch chia độ nên tần số f thay đổi
đợc tuỳ vị trí của M trên thanh.
Nối hai thanh bằng một lò xo mền rồi cho B dao động thì A sẽ chịu một một lực cỡng
bức do B tác dụng qua lò xo. Lực cỡng bức có tần số bằng tần số f của B
Thay đổi vị trí của M để thay đổi tần số f của lực cỡng bức ta thấy :
+ Khi f f
0
thì biên độ của A có giá trị lớn nhất . A m
+ Khi f lớn hơn hoặc nhỏ hơn f
0
thì biên độ A giảm rất nhanh .
Vậy khi lực cản không khí nhỏ thì cộng hởng thể hiện rõ nét . B M
Bây giờ tăng lực cản không khí bằng cách lắp thêm vào con lắc A một tấm mỏng N N
bằng chất dẻo rồi làm lại thí nghiệm trên thì thấy hiện tợng cộng hởng không rõ nét
nữa : Tuy A vẫn dao động cộng hởng khi f f
0
ngng biên độ của nó nhỏ hơn khi cha lắp tấm N
d/ ứng dụng của cộng hởng :
+ Cộng hởng có lợi : Với một lực nhỏ có thể tạo dao động có biên độ lớn , chẳng hạn một em nhỏ đa võng , nếu
đẩy võng với tần số bằng tần số riêng của võng thì có thể đa võng lên rất cao .
+ Cộng hởng có hại : Trong xây dựng cầu , chế tạo máy móc cần tránh xảy ra cộng hởng không cần thiết giữa các
bộ phận khi hoạt động để không sẩy ra đổ , vỡ , gãy . . . do rung động mạnh .
+ Bớc sóng là khoảng cách gần nhất giữa hai điểm dao động cùng pha trên cùng một phơng truyền sóng . Nó
cũng là quãng đờng mà sóng truyền đi trong thời gian một chu kỳ .
* Giữa chu kỳ T , tần số f , vận tốc v và bớc sóng có hệ thức : = v.T =
f
v
3/ Giải thích (nguyên nhân) sự tạo thành sóng trên mặt nớc :
+ Giữa các phần tử nớc có lực liên kết đóng vai trò nh lực đàn hồi của lò xo . Khi một phần tử nớc A dao động
và nhô lên cao thì các lực tơng tác kéo các phần tử lân cận nhô lên theo , nhng chậm hơn một chút . Các lực đó
cũng kéo A về vị trí cân bằng , Nh vậy mỗi phần tử khi dao động theo phơng thẳng đứng sẽ làm cho các phần tử
lân cận dao động theo phơng này . Kết quả là tạo thành những gợn sóng tròn đồng tâm lan rộng ra trên mặt nớc
+ Vật nổi trên mặt nớc chỉ nhấp nhô theo sóng mà không bị đẩy ra xa là do trong môi trờng có sóng lan truyền ,
các phần tử vật chất của môi trờng chỉ dao động quanh vị trí cân bằng của nó .
4/
Giải thích vì sao quả trình truyền sóng là qúa trình truyền năng lợng :
+ Sóng truyền đến điểm nào thì làm cho các phần tử vật chất của môi trờng ở đó dao động với một biên độ nhất
định , tức là truyền cho các phần tử đó một năng lợng . Vì vậy quá trình truyền sóng cũng là quá trình truyền năng
lợng .
+ Năng lợng sóng tại một điểm tỉ lệ với bình phơng biên độ sóng tại đó . Năng lợng từ nguồn càng trải rộng ra
cho các phần tử của môi trờng nên năng lợng và biên độ sóng tại các điểm càng xa nguồn càng nhỏ .
5/
Lập phơng trình dao động của một điểm trên phơng truyền sóng :
Phơng trình sóng cũng là phơng trình dao động của một điểm bất kỳ trên phơng truyền sóng .
+ Xét một điểm M nằm trên phơng truyền sóng và cách nguồn
sóng 0 một khoảng 0M = d (Hv) d phơng truyền sóng
+ Giả sử nguồn 0 dao động với phơng trình : x
0
= a sin (2ft)
Gọi v là vận tốc truyền sóng thì thời gian để sóng truyền 0 M
từ 0 đến M là : t = d/v
d
); x
N
= a
N
sin(2t 2
2
d
)
Độ lệch pha hai điểm là: =
2
1
=
=
d
2
dd
2
21
; vậy hai điểm dao động cùng pha thì d = k; hai
điểm dao động ngợc pha thì d = (2k +1)/2; và ngợc lại.
a/Định nghĩa : Độ lệch pha là một đại lợng đăc trng cho sự khác nhau về trạng thái giữa hai dao động và đợc
xác định bằng hiệu các pha ban đầu : = (t +
2
) (t +
1
) =
2
1
.
Nếu =
2
1
> 0 thì ta nói dao động x
2
sớm pha hơn dao động x
1
hoặc dao động x
1
trễ (chậm) pha so với dao
động x
2
Hai dao động gọi là cùng pha nếu : = 2k . Hai dao động gọi là ngợc pha nếu : = (2k + 1) .
b/Vai trò độ lệch pha giữa hai sóng trong việc giải thích giao thoa :
Giả sử 2 nguồn sóng 0
1
và 0
2
dao động với phơng trình x
= a
M
sin(2ft 2
2
d
) 0
1
0
2
Độ lệch pha giữa 2 sóng tại M là : =
2
1
= 2
12
dd
phụ thuộc 0
2
vào vị trí của M. Dao động tổng hợp do 2 sóng gây ra tại M là :
x
M
= x
1M
+ x
2M
= 2acos
12
dd
Nếu tại M hai sóng cùng pha : = 2k d
2
d
1
= k (với k = 0 , + 1 , + 2 . . . ) Tức là hiệu đờng đi bằng
nguyên lần bớc sóng , thì biên độ dao động tại đó sẽ cực đại và bằng 2a . Với mỗi giá trị k thì những điểm có
d
2
d
1
= k nằm trên hypebol nhận 0
1
và 0
2
làm tiêu điểm (đờng liền nét)
Nếu tại M hai sóng ngợc pha : = (2k + 1) d
2
d
1
= (2k + 1)
2
(với k = 0 , + 1 , + 2 . . . ) (tức là hiệu
đờng đi bằng lẻ lần nửa bớc sóng , thì biên độ dao động sẽ bằng 0 . Phần tử M sẽ đứng yên . Những điểm có
d
2
d
c/ Đặc điểm của sóng dừng: + Biên độ dao động của phần tử vật chất ở mỗi điểm không đổi theo thời gian.
+ Không truyền tải năng lợng. + Khoảng cách 2 bụng hoặc 2 nút liền kề là /2.
d/ Điều kiện để có sóng dừng : Gọi l là chiều dài dây, ta thấy điều kiện để có sóng dừng trên dây :
+ Với hai nút ở hai đầu : Chiều dài dây bằng số nguyên lần nửa bớc sóng : l = k/2 ; với k = 1, 2, . . .
+ Với một đầu là nút và một đầu là bụng : Chiều dài dây bằng số bán nguyên lần nửa bớc sóng hay bằng lẻ lần
phần t bớc sóng : l = (k + 1/2) /2 = (2k + 1) /4 ; với k = 1, 2, . . .
e/ ứng dụng : hiện tợng sóng dừng cho phép quan sát và đo một cách chính xác. Việc đo tần số f cũng tơng đối
đơn giản . Nhờ đó có thể xác định vận tốc truyền sóng: v = f (dùng thớc đo đợc khoảng cách 2 nút = /2 => )
2/
Sóng âm :
a/ Định nghĩa: là các sóng dọc cơ học truyền trong các môi trờng khí, lỏng, rắn .
+ Sóng âm nghe thấy đợc có tần số trong khoảng 16 Hz đến 20.000 Hz . Sóng có tần số lớn hơn 20.000 Hz gọi là
sóng siêu âm, Sóng có tần số nhỏ hơn 16 Hz gọi là sóng hạ âm .
+ Dao động âm là dao động cơ học có tần số trong khoảng nối trên. Nguồn âm là bất kỳ vật nào phát ra sóng âm.
+ Hộp cộng hởng: Sóng âm do các nguồn âm trực tiếp phát ra thờng có cờng độ nhỏ vì thế phải dùng các nguồn
âm đó kích thích cho khối không khí chứa trong một vật rỗng (ống sáo, bầu đàn . . .) dao động cộng hởng để nó
phát ra âm có cờng độ lớn. Các vật rỗng này gọi là hộp cộng hởng. (Mỗi hộp cộng hởng cho một âm sắc riêng).
b/ Môi trờng truyền âm Vận tốc âm: Môi trờng truyền âm có thể là rắn, lỏng, khí. Sóng âm không truyền
trong chân không. Các vật xốp nhẹ có tính đàn hồi kém nên truyền âm kém (vật liệu cách âm).
Vận tốc truyền âm phụ thuộc vào tính đàn hồi, mật độ và nhiệt độ môi trờng. Nói chung vận tốc âm trong chất rắn
lớn hơn vận tốc âm trong chất lỏng, vận tốc âm trong chất lỏng lớn hơn vận tốc âm trong chất khí.
c/ Các đặc trng vật lí (khách quan) của âm thanh :
1/ Tần số âm : Từ 16 đến 20.000 Hz
2/ Vận tốc và bớc sóng : Vận tốc âm trong khoảng từ vài trăm m/s
(trong chất khí) đến vài nghìn m/s (trong chất rắn)
Bớc sóng = vT = v/f
3/ Năng lợng âm: Cũng nh sóng cơ học khác, sóng âm mang năng
lợng tỉ lệ với bình phơng biên độ.
1
(âm cơ bản) thì đồng thời cũng phát ra các
hạo âm thứ hai có tần số f
2
= 2f
1
thứ ba có
tần số f
3
= 3f
1
. . . Âm sắc phụ thuộc vào số
các hoạ âm và cờng độ các hoạ âm .
3/ Độ to: là một đặc trng sinh lí của âm,
phụ thuộc vào mức cờng độ âm tức là phụ
thuộc vào cờng độ âm và của tần số âm.
Vì mức cờng độ âm phụ thuộc vào I và f.
? Tại sao không dùng trực tiếp cờng độ âm mà phải dùng đại lợng mức cờng độ âm.
? Ngỡng đau, ngỡng nghe, chúng phụ thuộc vào yếu tố nào.
Vũ Kim Phợng Trang 8 Chuyên Đề LTVL 12
Câu 9 : Dòng điện xoay chiều : Các giá trị hiệu dụng, các u điểm
1/ Vì sao với dòng điện xoay chiều ngời ta dùng các đại lợng này ?
2/ Thế nào là cờng độ dòng điện và hiệu điện thế hiệu dụng ?
3/ Tạo sao dòng điện xoay chiều đợc sử dụng rộng rãi hơn dòng điện một chiều ?
4/ Nêu một số trờng hợp cần dòng điện một chiều .
1/
/
2
(*)
Cờng độ dòng điện I xác định bằng công thức (*) đợc gọi là cờng độ hiệu dụng của dòng điện xoay chiều .
* Định nghĩa : Cờng độ hiệu dụng của dòng điện xoay chiều bằng cờng độ của một dòng điện không đổi mà
nếu chúng lần lợt đi qua cùng một điện trở trong những thời gian nh nhau thì chúng toả ra những nhiệt lợng
bằng nhau .
Cờng độ hiệu dụng của dòng điện xoay chiều có độ lớn bằng cờng độ cực đại chia cho
2
Tơng tự , ngời ta cũng định nghĩa suất điện động hiệu dụng E của nguồn điện xoay chiều e = E
0
sin(t) là
E = E
0
/
2
và hiệu điện thế hiệu dụng U ở hai đầu mạch điện xoay chiều : chiều u = U
0
sin(t) là U = U
0
/
23/
Tại sao trong thực tế , dòng điện xoay chiều đợc sử dụng rộng rãi hơn dòng điện một chiều :
+ Dòng điện xoay chiều dẽ sảm xuất hơn (máy phát có cấu tạo đơn giản hơn máy phát một chiều) và có thể chế
tạo máy có công suất lớn .
+ Nhờ dùng máy biến thế , dòng điện xoay chiều có thể tải đi xa đợc với hao phí ít, việc phân phối điện cũng rất
thuần
iều
/ Định luật Ôm đối với đoạn mạch điện xoay chiều chỉ có điện trở thuần R
1/ Trình bầy (Thiết lập , phát biểu, vẽ giản đồ véc tơ) :
Định luật Ôm cho mạch xoay chiều chỉ có điện trở
2/ Nêu và giải thích ảnh hởng thuần trở R trong mạch xoay ch
1
:
= U
0
sin(t) vào hai đầu AB của đoạn mạch chỉ có điện trở thuần R. Xét thời
A B
a/ Thiết lập quan hên giữa i & u :
Đặt một hiệu điện thế xoay chiều u
điểm t bất kỳ , trong khoảng thời gian rất nhỏ t tính từ thời điểm t thì hiệu điện thế coi nh không đổi và có thể áp
dụng công thức định luật Ôm đối với dòng điện không đổi trong thời gian đó ta có: i = u/R = U
0
sin(t)/R =
i = I
0
sin(t), với I
0
= U
0
/R. Do t rất nhỏ nên dòng điện trong thời gian t cũng là dòng điện ở thời điểm t.
* Phát biểu : Trong đoạn mạch xoay chiều chỉ có điện trở thuần cờng độ
Vũ Kim Phợng Trang 10 Chuyên Đề LTVL 12
dòng điện biến thiên điều hoà cùng tần số và cùng pha với hiệu điện thế .
b/ Giản đồ véc tơ : +
0
sin(t) thì i & u cùng pha : i = I
b/ Giải thích : Sở dĩ điện trở điện thuần R cùng gây ảnh hởng nh nhau trong mạch điện
điện xoay chiều (cùng gây cản trở nh nhau với dòng điện và có hiệu ứng Jun Lenxơ) vì có cùng nguyên nhân :
đó là sự va chạm của các êlectrôn tự do (trong chuyển dời có hớng) với các ion dơng của mạng tinh thể dẫn đến
sự cản trở dòng điện và sự toả nhiệt của vật dẫn .
1
:
ong mạch AB vào thời điểm t có dạng : A L B
ùng pha : u
R
= U
0R
sin(t) với U
0R
= I
0
R
U
0L
= I
0
Z
L
; Z
L
= L
hiên cùng tần số và có
Xét mạch điện nh hình vẽ
dạng : u = U
0
sin(t + ) . Ta dùng phơng pháp céc tơ quay để tổng hợp các dao động điều hoà :
2/
Giản đồ véc tơ
R L C
U , U , U : (Hình vẽ) Biểu diễn 3 dao động u
R
, u
L
, u
C
bằng 3 vác tơ quay :
0
tơng ứng ta
0 0
có :
0
U
=
R0
U
+
L0
+
U
C0
U
U U
ản véc U
22
)+
CL
ZZ(R
(*) Còn tg =
R
ZZUU
CLCL
U
R
=
3/
Phát biểu
:
n xoay chiều RLC không phân nhánh , hiệu điện thế biến 0 U
C
U
0R
I
0
x
ện , mạch điện có tính cảm kháng .
Trong mạch điệ
thiên điều hoà cùng tần số nhng lệch pha
5/
)ZZ(R +
là tổng trở của mạch RLC .
Cộng hởng điện : Theo công thức trên I sẽ c u , khi đó L = 1/C . Z =ực đại nếu Z cực tiể
min
R nên I
max
= U/R
.
Đó là hiện tợng cộng hởng điện , lúc này cờng độ dòng điện cùng pha với hiệu điện thế .
* Chú ý : nếu mạch thiếu một phần tử nào thì trong công thức và giản đố véc tơ bỏ phần tử đóCâu 12 : định luật ôm cho đoạn mạch chỉ có cuộn cảm (hoặc tụ điện)
thế nào ?
/ Định luật Ôm cho mạch điện xoay chiều chỉ có cuộn cảm (Hoặc tụ điện)
1/ Trình bầy định luật Ôm cho mạch xoay chiều chỉ có cuộn cảm (hoặc tụ điện)
2/ Nêu ảnh hởng của cuộn cảm L (hoặc tụ điện C) trong mạch một chiều và xoay chiều
3/ Mắc đèn ống có chấn lu ghi 220V 50Hz vào 220V 60Hz thì độ sáng đèn thay đổi
4/ Tại sao tụ điện bị nóng lên khi hoạt động liên tục ?
1
Đ
A
N
ợc tụ điện
ó một
M
0
cos(t) = U
0
sin(t + /2)
với U
0
= LI
0
Phát biểu : Trong đoạn
thuần cảm dòng điện biến thiên điêug hoà cùng tần số
nh hiệu điện thế nhng trễ pha góc /2
b/ Giản đồ véc tơ :
c/ Định luật Ôm : C
0
với biểu thức U
0
= LI
0
cho
2
, ta có : U = LI /2
Hay I =
L
Z
U
; với Z
L
= L là 0 I
0
cờng độ dòng điện biến thiên điều hoà cùng tần số nh
hiệu điện thế nhng sớm pha hơn /2
b/ Giản đồ véc tơ : 0 I
0
x
c/ Định luật Ôm :
Chia hai vế biểu thức +
I
0
= CU
0
cho
2
ta có : U
0
I = CU =
C
Z
U
; với Z
C
=
C
1
U, I là các giá trị hiệu dụng , Z
C
là dung kháng .
2/ ảnh hởng của :
cảm có điện trở thuần thì hiệu điện thế sớm pha
hơn cờng độ dòng điện một góc
thế giữa hai bản cực luôn biến đổi nên tụ điện
luôn tích rồi phóng điện . Dòng tích , phóng
điện đó chính là dòng điện xoay chiều
+ Cản trở dòng xoay chiều nh một điện
gọi là dung kháng Z
C
= 1/C
+ Tạo độ lệch pha /2 giữa i &
/
Độ sáng của đèn thay đổi thế nào
3
?
có điện trở thuần R nên có tổng trở Z = Trong đèn ống , chấn lu là cuộn cảm L
2
L
2
ZR +
. Khi mắc đèn ống
tổng trở Z t ế 220V 50Hz vào mạng điện 220V 60 Hz tần số f tăng từ 50 Hz lên 60 Hz nên ăng . Vì hiệu điện th
U = 220V không đổi nên cờng độ dòng điện I = U/Z giảm do đó đèn tối hơn .
4/
Tụ điện có nóng lên không ? Dung kháng của tụ tuy có làm giảm cờng độ dòng điện xoay chiều , nhng
c thì không gây toả nhiệt tức là không tiêu thụ điện năng . Do đó các dụng cụ điện có tụ điện , nếu hoạt động liên tụ
tụ vần không bị nóng . Trong thực tế , do điện môi của tụ điện không hoàn toàn cách điện (tụ có một điện trở thuần
khá lớn) , nên khi tụ hoạt động liên tục sẽ có nhiệt toả ra và tụ bị nóng đôi chút .
2/
ý nghĩa của hệ số công :
oặc RLC khi cộng hởng ( = 0) cos = 1 : Công suất tiêu thụ trên mạch là lớn
L , C hoặc L nt C ( =
+
Mạch điện chỉ có điện trở thuần h
nhất và bằng UI
Mạch điện chỉ có
/2) : Cos = 0 => P = 0 : Công suất trên mạch nhỏ nhất bằng không , đó
cos nhỏ hơn công suất cung cấp
cos
là do tụ điện và cuộn cảm không tiêu thụ năng lợng điện mà dự trữ năng lợng .
Trong thực tế hay gặp : 0 < cos < 1 : Công suất tiêu thụ trên đoạn mạch P = UI
cho đoạn mạch UI . Muốn làm tăng hiệu quả sử dụng điện năng ta cần phải tăng cos để đoạn mạch sử dụng phần
lớn công suất do nguồn cung cấp .
3/
Lí do để tăng hệ số công suất
Vũ Kim Phợng Trang 12 Chuyên Đề LTVL 12
: Công suất tiêu thụ trên đoạn mạch P = UIcos . Muốn tăng hiệu quả sử
Câu 14 : Máy phát điện xoay chiều một pha
/
Nguyên tắc hoạt động
dụng điện năng ta phải tăng cos để đoạn mạch sử dụng phần lớn công suất UI do nguồn cung cấp . Mặt khác công
suất tiêu thụ UIcos gồm cả công suất hữu ích (dới dạng cơ năng , hoá năng . . .) và một phần hao phí dới dạng
nhiệt (trừ trờng hợp của bếp điện , bàn là) Phần lớn công suất hữu ích là do nhu cầu tiêu dùng nên có giá trị xác
định , phần toả nhiệt I
2
R hao phí phụ thuộc I = P/(Ucos) . Với P , U xác định khi cos lớn thì năng lợng hao phí
nhỏ , công suất hữu ích sẽ lớn . Nếu cos = 0 thì I rất lớn làm cho nhiệt hao phí vô ích lớn rễ làm cháy cuộn dây .
sint ; với E
0
= NBS .
3/
Cấu tạo : 2 phần : Phần tạo ra từ trờng là phần cảm , phần tạo ra dòng
sẽ chuyển động (gọi là rôto)
g trục gắn
ối tiếp , mỗi cuộn có nhiều vòng và rôto là
điện gọi là phần ứng . Một trong 2 phần sẽ đứng yên (gọi là stato) , phần kia
+ Nếu phần ứng là rôto thì để đa dòng điện ra ngoài ta dùng bộ góp điện gồm : hai vành khuyên đặt đồn
với khung và cùng quay với khung , Hai chổi quét cố định tì lên hai vành khuyên đóng vai trò là là 2 cực của máy
phát . Dòng điện từ khung qua vành khuyên và chổi quét ra mạch ngoài .
+ Để có suất điện động lớn , stato là phần ứng gồm nhiều cuộn dây mắc n
phần cảm gồm nam châm điện tạo thành nhiều cặp cực Bắc Nam khác nhau. Nếu rôto là phần cảm có p cặp cực
quay với tốc độ n (vòng/phút) thì tần số dòng điện phát ra là : f = n.p/60 (Hz) Câu 15 : dòng điện ba pha
điện 3 pha
ì so với dòng điện 1 pha?
/
Nguyên tắc cấu tạo & hoạt động của máy phát điện xoay chiều 3 pha
1/ Nguyên tắc cấu tạo và hoạt động của máy dao
2/ Cách mắc mạch điện ba pha
3/ Dòng điện 3 pha có u điểm g
1
Cấu tạo : Gồm hai phần
+ Rô to là phần cảm , thờng là B
2
A
3
T/3 T/3
ợng cảm ứng điện từ : Khi từ thông qua một mạch điện biến thiên thì trong mạch điện suất hiện
biến thiên sinh ra 3 từ thông qua 3 cuộng dây nên 3 suất điện động có cungf tần số
g độ
y nhiên do 3 cuộn dây đặt lệch nhau những góc 120
0
nên 3 suất điện động lệch pha nhau góc 2/3
/
Cách mắc mạch điện 3 pha
nam châm điện quay quanh một trục A
2
B
3
+ Stato là phần ứng , nó gồm 3 cuộn
giống nhau đợc đặt lệch nhau những góc 120
0
trên vòng tròn .
b/ Hoạt động :
Dựa trên hiện t
suất điện động cảm ứng .
+ Vì cùng một từ trờng
+ Vì 3 cuộn dây giống nhau và từ thông qua qua 3 cuộn dây biến thiên nh nhau nên 3 suất điện động có cùn
lớn .
+ Tu
2
B Dây trung hoà B
/
B
2
/
B
ra ngoài bằng 3 dây khác nhau , gọi là 3
dây pha . Tải tiêu thụ thờng đợc nối với
2
A
2
A
/
một dây trung hoà (dây nguội) và một dây
pha (dây nóng)
+ Cờng độ dò
i = i
1
+ i
2
+ i
3
Nếu tải tiêu thụ
Nếu tải không đối xứng thì i 0 (nhng thờng rất nhỏ)
+ Giữa hiệu điện thế dây & hiệu điện thế pha liên hệ the
3
U
P
A
2
A A
2
A
33 2
dây pha 2
1
giác vào một máy phát điện mắc hình sao và ngợc lại .
3
I
P
; U
d
= U
P
. : Dây pha 3 + I
d
=
3/
Ưu điểm của dòng điện ba pha so với dòng điện một pha
+ Bằng cách mắc hình sao hay hình tam giác : tiết kiệm đợc
dây dẫn và hao phí điện năng trên dây
+ Tạo từ trờng quay để sử dụng trong động cơ không đồng bộ
ba pha . (là loại động cơ có công suất lớn , rễ sảm xuất hơn động
cơ một pha , chiều quay cũng thay đổi rễ ràng) .
* Nếu khung dây đạt tới vân tốc thì từ thông không biến thiên nữa , dòng điện cảm ứng mất đi , lực từ cũng mất
đi , khung dây quay chậm lại . Nên thực tế khung dây chỉ đạt tới một vận tốc góc ổn định
0
< , lúc đó mô men
lực từ cân bằng mô men cản . Động cơ hoạt động theo nguyên tắc trên gọi là động cơ không đồng bộ .
d/ Tạo từ trờng quay bằng dòng điện ba pha :
* Cách tạo : Cho dòng điện xoay chiều 3 pha 1
đi vào 3 cuôn dây đặt lệch nhau 120
0
B B
1
B
2
B
3
trên một vòng tròn để có từ trờng
trong 3 cuộn dây biến đổi (Hình vẽ)
Tại t = 0 từ trờng tổng hợp 3 cuộn 0 t
hớng từ cuộn 1 ra ngoài ngoài .
Sau 1/3 chu kỳ từ trờng tổng hợp lại
hớng theo cuôn 2 ra ngoài ; sau 1/3 2 3
chu kỳ tiếp theo từ trờng tổng hợp T/3 T/3
0
hớng theo cuôn 3 ra ngoài . (hình vẽ)
* Kết luận : Từ trờng tổng hợp của ba cuộn dây quay quanh tâm 0 với tần số nh tần số dòng điện
2/
Cấu tạo của động cơ không đồng bộ ba pha : Gồm hai phần chính :
a/ Stato : Gồm ba cuộn dây giống nhau quấn trên lõi sắt đặt lệch nhau
Câu 17 : Máy biến thế
1/ Định nghĩa và cấu tạo máy biến thế (MBT)
2/ Nguyên tắc hoạt động, sự biến đổi hiệu điện thế và cờng độ dòng điện quaMBT
3/ Công dụng của MBT
4/ Vai trò MBT trong việc vận tải điện năng đi xa và sử dụng điện .
1/
Định nghĩa và cấu tạo :
Vũ Kim Phợng Trang 15 Chuyên Đề LTVL 12
a/ Định nghĩa : MBT là mmột thiết bị biến đổi hiệu điện
thế xoay chiều này thành hiệu điện thế xoay chiều khác
có cùng tần số nhng khác biên độ .
b/ Cấu tạo : (hình vẽ và ký hiệu MBT) : Gồm 2 phần : N
1
N
2
U
1
U
2
+ Hai cuộn dây đồng có điện trở nhỏ, bọc sơn cách điện
có số vòng khác nhau (N
1
N
2
) quấn trên lõi thép chung
+ Lõi thép kỹ thuật do nhiều lá mỏng ghép cách điện xếp
thành khung hình chữ nhật . (hình vẽ)
Cuộn mắc vào nguồn điện xoay chiều gọi là cuộn sơ cấp ; Cuộn nối với tải tiêu thụ gọi là thứ cấp .
N
N
e
e
=
Do các cuộn dây có điện trở nhỏ , và khi cuộn dây thứ cấp để hở thì các hiệu điện thế ở từng cuộn coi nh bằng suất
điện động tơng ứng : | u
1
| = | e
1
| ; | u
2
| = | e
2
| . Do đó :
1
2
1
2
1
2
N
N
e
e
u
u
==
.
b/
Cờng độ dòng điện : Nếu bỏ qua hao phí năng lợng trong MBT , công suất trong mạch sơ cấp và thứ cấp
bằng nhau , các dòng điện cùng pha với hiệu điện thế thì : P
1
= P
2
Suy ra : U
1
I
1
= U
2
I
2
. Do đó
2
1
1
2
I
I
U
U
=
Vậy : MBT làm hiệu điện thế tăng bao nhiêu lần thì làm giảm cờng độ dòng điện bấy
nhiêu lần và ngợc lại .
4/
Công dụng của MBT : 35KV 6KV 220V
+ Tạo hiệu điện thế theo yêu cầu sử dụng từ điện
2/ Trình bầy phơng pháp chỉnh lu dòng điện xoay chiều bằng điốt
Những u điểm và nhợc điểm của phơng pháp này
3/ Tạo sao phơng pháp chỉnh lu dùng phổ biến hơn máy phát điện một chiều?
1/
Nguyên tắc hoạt động của máy phát điện một chiều :
a/ Nguyên tắc hoạt động của máy phát điện một chiều : Hoạt động dựa vào hiện tợng cảm ứng điện từ : Khi
từ thông qua một khung dây biến thiên điều hoà thì trong khung dây suất hiện suất điện động cảm ứng biến thiên
điều hoà . Mỗi khi dòng điện qua khung dây đổi chiều thì các vành bán khuyên lại đổi chổi quét, nên mạch ngoài là
dòng điện một chiều .
Vũ Kim Phợng Trang 16 Chuyên đề LTVL12
b/ Cấu tạo : Bộ góp có hai chổi quét cố định tỳ lên hai vành
bán khuyên , giữa chúng có một khe nhỏ cách điện (Hình vẽ) .
Trong nửa chu kỳ đầu , giả sử dòng điện trong toàn mạch kín
là: trong khung đi từ A đến B , mạch ngoài đi từ chổi quét a a A a B
đến chổi quét b . Ngời ta bố trí sao cho trong nửa chu kỳ sau B A
khi dòng điện trong khung đổi chiều từ B đến A thì các vành
bán khuyên đổi chổi quét , dòng điện ở mạch ngoài vẫn có b b
chiều từ chổi quét a đến chổi quét b tạo dòng kín trong toàn mạch .
Nh vậy a luôn là cực dơng còn b luôn là cực âm của máy phát .
Dòng điện mạch ngoài là dòng một chiều . Để có dòng điện một A
chiều không đổi (không nhấp nháy) ngời ta chế tạo những máy
phát có số khung dây lớn , đặt lệch nhau và mặc nối tiếp va nhau . B
2/
Phơng pháp chỉnh lu bằng điốt :
a/ Chỉnh lu nửa chu kỳ : i
+
Sơ đồ : Gồm điốt Đ mắc với tải R nh hình vẽ .
+
P M N Q
B
1
Đ
R
3
Đ
( )
B
- Trong nửa chu kỳ sau : B là dơng , A là âm hiệu điện thế đặt vào N
Đ
1
và Đ
3
là ngợc , vào Đ
2
& Đ
4
là thuận dòng điện theo chiều :
B
(+)
Q M N P
A
1/ Khảo sát sự biến thiên của điện tíc và dòng điện trong mạch dao động
2/ Khảo sát năng lợng điện từ trong mạch .
Vì sao dao động trong mạc là tắt dần ?
3/ Máy phát dao động điện từ duy trì .
1/
Sự biến thiên điện tích và dòng điện trong mạc dao động :
+ Mạch dao động bao gômg tụ điện có điện dung C mắc với cuộn cảm có độ tự cảm L P
Vũ Kim Phợng Trang 17 Chuyên đề LTVL12
a/ Sự biến thiên điện tích:
+ Mắc mạch điện nh hv. Lúc đầu K ở A, tụ đợc nạp điện Q
0
C
+ Đóng K sang B: tụ phóng điện qua cuộn cảm tạo thành dòng điện i.
Trong thời gian t rất nhỏ sau thời điểm t có điện lợng q chạy qua K A
i = |q/t| =|q(t)|. Vì q < 0 => q < 0 nên i = q(t). B
Trong cuộn cảm suất hiện sđđ cảm ứng, nó đóng vai trò suất phản điện (máy thu)
e = |Li/t| = L.i vì i > 0 => e = Li = Lq. Tại thời điểm t có thể coi là dòng
điện không đổi. áp dụng định luật Ôm cho đoạn mạch DB, với điện trở R = 0 ta có: D L
u
DB
= (R + r)i + e = e. hiệu điện thế hai đầu cuộn cảm cũng là hiệu điện thế hai đầu tụ:
u
DB
= q/C. Do đó:
''Lq
C
q
=
=>
LC
, Q
0
và là các hằng số .
b) Sự biến thiên của dòng điện trong cuộn cảm:
+ Phơng trình : Nh trên i = q
/
= Q
0
cos(t + ) = I
0
sin(t + + /2); I
0
= Q
0
+ Kết luận: Dòng điện i cũng biến thiên điều hoà cùng tần số nh điện tích với biên độ I
0
= Q
0
nhng lệch pha
so với q là
/2
2-
Khảo sát năng lợng điện từ trong mạch dao động :
a/ Hai loại năng lợng trong mạch dao động : Năng lợng điện trờng trong tụ điện và năng lợng từ trờng
trong cuộn cảm .
+ Năng lợng điện trờng tập trung trong tụ điện : E
2
(t + ) =
C2
Q
2
0
cos
2
(t + ) ; vì
2
= 1/LC
Kết luận : Năng lợng điện trờng và từ trờng trong mạch dao động biến thiên tuần hoàn theo thời gian với cùng
tần số.
b/ Năng lợng toàn phần của mạch dao động : Bằng tổng 2 loại năng lợng trên .
E = E
đ
+ E
t
=
2
U.C
2
I.L
C2
Q
2
0
2
0
2
tần số với dòng i . Theo tính chất của tranzito thì dòng côlếcto i
C
(cũng đi qua P
mạch LC) tỉ lệ với dòng bazơ i
/
: i
C
= i
/
nên i
C
có cùng tần số với dao động
trong mạch LC và nhờ đó mà bổ xung năng lợng cần thiết ăn nhịp với dao động trong mạch . Vấn đề là phải chọn
các thông số thichá hợp của mạch sao cho trong mỗi chu kỳ năng lợng đợc bổ xung đúng bằng năng lợng mà
nó mất đi . Nhờ đó dao động duy trì . Câu 20 : Điện từ trờng và sóng điện từ
1/ Hai giả thuyết Mẵcxoen vễ điện trờng biến thiênvà từ trờng biến thiên.
Đặc điểm của điện trờng xoáy . Thế nào là dòng điện dịch ?
2/ Thế nào là điện từ trờng ?
3/ Giải thích sự tạo thành sóng điện từ khi một điện tích điểm DĐĐH . Đ/n SĐT
4/ Nêu các tính chất của SĐT . 5/ Thang SĐT . 6/ Sóng vô tuyến .
1/
Hai giả thuyết của Mắcxoen về điện trờng biến thiên và từ trờng biến thiên :
Để phát biểu dùng sơ đồ sau : B E
Vũ Kim Phợng Trang 18 Chuyên đề LTVL12
Theo thời gian
điện từ .
Vậy sóng điện từ là quá trình lan truyền của điện từ trờng biến thiên tuần hoàn trong không gian theo thời gian .
4/
Tính chất của SĐT : (4 t/c)
+ Truyền trong mọi môi trờng vật chất, và cả chân không E
Vận tốc trong chân không là c = 3.10
8
m/s
+ Là sóng ngang. Các véc tơ E & B vuông góc với nhau và t
vuông góc với phơng truyền sóng (Hình vẽ)
+ Mang theo năng lợng, tỉ lệ với luỹ thừa bậc 4 của tần số.
+ Tuân theo các định luật phản xạ, khúc xạ, giao thoa . . . B
nh sóng thông thờng.
5/
Thang sóng điện từ : Theo bớc sóng (ranh giới không rõ rệt)
Tia Gam ma : < 10
11
m ánh sáng nhìn thấy: 0,4 à m đến 0,76 àm
Tia Rơn ghen : 10
12
m đến 10
8
m Tia hồng ngoại : 0,76 à m đến 10
4
m
Tia tử ngoại : 10
8
m đếm 0,4.10
6
m Sóng vô tuyến : 10
Vũ Kim Phợng Trang 19 Chuyên đề LTVL12
a/ Nguyên tắc phát sóng vô tuyến :
+ Phối hợp một máy phát dao động với một ăngten
+ Máy phát dao động sinh ra dao động cao tần tần số f trong mạch dao C
/
động cuộn dây L của mạch dao động ghép cảm ứng với cuộn L
A
của ăngten T
làm các êléctrôn trong ăng ten dao động cùng tần số f và ăngten bức xạ ra
sóng điện từ có tần số f . L
/
L C
b/ Nguyên tắc hoạt động máy phát vô tuyến : P L
A
Sóng âm tác dụng lên micrô sinh ra dòng điện dao động âm tần . Dao động
đó đợc khuyếch đại rồi đa sang trộn sóng cùng với điện ân tần để làm biện
điệu biên độ . Dao động cao tần biến điệu lại đợc khuyếch đại rồi mới đa tới
ăngten để bức xạ thành sóng điện từ truyền đi trong không gian .
Sơ đồ nguyên tắc đợc mô tả nhe hình vẽ . Gồm các khối chính sau :
M : Micrô ăngten phát
K
C
: Khuyếch đại cao tần M
K
A
: Khuyếch âm cao tần L
A
K
C
Ăngten và mạch LC thực hiện việc chọn sóng của đài muốn thu . Dao động thu đợc là dao động cao tầng đã biến
điệu cần phải khuyếch đại rồi đa đến bộ tách sóng để tách ra tín hiệu âm tần . Tiếp theo phải khuyếch đại âm tần
rồi đa ra loa để phát ra âm thanh .
Sơ đồ nguyên lý nh hình vẽ . Gồm các khối chính sau :
K
C
: Khuyếch đại âm tần
K
V
: Khuyếch đại âm tần
D : điốt Mạch chọn sóng D L
A
L C R C Mạch tách sóng Loa
K
A
K
C Ăng ten thu
* Mạch dao động hở - ăngten : Trong mạch dao động LC của máy phát dao động điều hoà có các dao động
không tắt , nhng cha có bức xạ đáng kể sóng điện từ vì hầu hết điện trờng biến thiên vẫn tập trung ở tụ điện và từ
phơng đột ngột quay lại môi
trờng cũ
b/ Định luật phản xạ ánh sáng :
+ Tia phản xạ nằm trong mặt phẳng tới và ở bên kia
pháp tuyến so với tia tới .
+ Góc phản xạ bằng góc tới : i
/
= i
* áp dụng để vẽ : J
ảnh của điểm sáng qua gơng phẳng :
SIJ = S
/
IJ
Nên S
/
đối sứng với S qua gơng I
Tức là ảnh đối sứng với vật
qua gơng phẳng . S H S
/
Từ điểm S phát ra một chùm sáng phân kỳ . Đờng
kéo dài của các tia phản xạ cắt nhau tại S
/
, S
/
là ảnh
ảo của S qua gơng phẳng . (ảnh ảo không hứng đợc
trên màn chỉ có thể quan sát đợc bằng mắt)
áp dụng để vẽ tia phản xạ của một tia sáng chiếu
tới gơng cầu : S
/
21
=
r
i
sin
sin
(hay n
21
=
1
2
n
n
=
r
i
sin
sin
)
Nếu i > r thì n
21
> 1 ta nói môi trờng 2 triết quang hơn
môi trờng 1 hoặc môi trờng 1 kém triết quang hơn môi
trờng 2 ; và ngợc lại.
Hai trờng hợp tia sáng không bị khúc xạ
+ Tia tới vuông góc với mặt cách : i = 0 thì r = 0
+ Hai môi trờng có triết suất nh nhau . n
21
= 1 i = r
c/ Thí nhiệm : ( hình vẽ ) chiếu chùm sáng đơn sắc hẹp SI
==
* Nếu môi trờng 1 là chân không thì n
1
= 1 thì v
1
= c = 3.10
8
m/s , lúc này n
21
= n
2
=
v
c
+ Do v < c nên chiết suất tuyệt đối luôn lớn hơn 1 .
+ Chiết suất tuyệt đối cho biết vận tốc ánh sáng trong môi trờng nhỏ hơn trong châu không bao nhiêu lần. Vũ Kim Phợng Trang 20 Chuyên đề LTVL12
Câu 23 : Phản xạ toàn phần
1/ Hiện tợng phản xạ toàn phần: Điều kiện để có hiện tợng sảy ra.
2/ Phân biệt hiện tợng phản xạ toàn phần và phản xạ thông thờng.
3/ Lăng kính phản xạ toàn phần và ứng dụng của nó .
1/
gh
Với sini
gh
=
21
12
1
n
n
=
=
1
2
n
n
< 1 ;
2/So sánh hiện tợng phản xạ toàn phần và phản xạ thông thờng :
a/ Giống nhau ở hai điểm sau :
+ Cùng là hiện tợng phản xạ ánh sáng (tia sáng bị hắt trở lại môi trờng cũ)
+ Cùng tuân theo định luật phản xạ ánh sáng
b/ Khác nhau : ở ba điểm sau :
+ Hiện tợng phản xạ thông thờng xảy ra khi tia sáng gặp một mặt phẳng nhẵn phân cách hai môi trờng và
không kèm theo điều kiện gì .
+ Hiện tựơng phản xạ toàn phần xảy ra nếu hai điều kiện trên đợc thoả mãn .
+ Trong phản xạ toàn phần cờng độ chùm phản xạ bằng cờng độ chùm tia tới , trong phản xạ thông thờng
cờng độ chùm phản xạ yếu hơn chùm tia tới .
3/ Lăng kính phản xạ toàn phần :
a/ Định nghĩa :
3/ Khái niệm góc lệch cực tiểu, ý nghĩa của việc đo góc lệch cực tiểu
Lăng kính là một khối chất trong suốt hình lăng trụ có tiết diện thẳng là một tam giác .
1/
Vẽ và nêu đặc điểm dờng truyền của một tia sáng qua lăng kímh : A
a/ Đờng đi của một tia sáng đơn sắc qua lăng kính :
Vũ Kim Phợng Trang 22 Chuyên đề LTVL12
* Điều kiện khảo sát :
+ Chỉ xét đờng đi của tia sáng nằm trong một tiết diện D
thẳng của lăng kính và truyền từ đáy lên . I J i
2
+ Chiết suất của lăng kính n > 1
* Đặc điểm : i
1
r
1
r
2
R
+ Tia tới : SI đến gặp mặt bên AB tại I , do n > 1 nên i
1
> r
1
tia khúc xạ IJ bị lệch về đáy so lăng kính với SI S
+ ở mặt AC , tia IJ tạo với mặt AC góc tới r
2
, vì n > 1
nên i
2
A (4)
Chú ý : khi góc tới i và góc triết quang A nhỏ thì D = ( n 1 )A (CM : góc nhỏ thì sini
i )
2/ Góc lệch cc tiểu :
a/ Thí nghiệm : hình vẽ
Đặt một lăng kính thuỷ tinh lên một bàn quay sao cho . E
đỉnh A của lăng kính trùng với tâm bàn quay . Chiếu một
chùm sáng đơn sắc SA song song , hẹp vào cạnh của lăng S H
kính sao cho một phần chùm sáng không qua lăng kính ,
phần này cho vệt sáng H trên màn E , một phần chùm tia M
/
sáng qua lăng kính bị lệch về phía đáy cho vêt sáng M trên M
A
màn E .
Góc HAM chính là góc lệch D của tia sáng.
Quay bàn quay theo chiều mũi tên để thay đổi góc tới i
1
Ta thấy vệt sáng H đứng yên , cồn vệt sáng M dich lại gần
điểm H (Góc D giảm). Đến một lúc nào đó thì vệt sáng
M dừng lại ở vị trí M (ứng với góc lệch D nhỏ nhất) rồi dịch chuyển ngợc lại ra xa H (góc lệch D tăng). Lúc goc
lệch đạt cực tiểu (vệt sáng M ở M) ta thấy tia ló, tia tới đối xứng nhau qua mặt phẳng phân giác của góc triết quang
A . Khi đó : i
1
= i
2
=> r
1
= r
2
1/ Tiêu điểm chính tiêu điểm phụ của gơng cầu : Định nghĩa những đặc điểm , vị trí .
2/ Điều kiên tơng điểm . vị trí tiêu điểm chính giữ của gơng cầu .
3/ Nêu các điều kiện để chùm sáng phát ra từ một nguồn sáng điểm đặt trớc
gơng cầu cho chùm phản xạ là chùm hội tụ
1/ Tiêu điểm chính , phụ :
a/ Định nghĩa :
+ Tiêu điểm chính : Chiếu chùm tia tới song song với trục chính của gơng cầu thì chùm tia phản xạ (hoặc đờng
kéo dài của các tia phản xạ) sẽ đồng quy tại điểm F trên trục chính. Điểm F goi là tiêu điểm chính của gơng (Hv)
+ Tiêu điểm phụ : Tơng tự (hình vẽ)
b/ Đặc điểm và vị trí của các tiêu điểm :
+ Tia tới (hoặc đờng kéo dài của nó) qua tiêu điểm chính F thì phản xạ song song với trục chính .
+ Tiêu điểm của gơng cầu lõm là thật ở trớc gơng ; của gơng cầu lồi là ảo , ở sau gơng (Hv) .
+ Mỗi gơng cầu chỉ có một tiêu điểm chính , nhng có vô số tiêu điểm phụ: tiêu điểm chính nằm trên trục chính,
cách đều tâm và đỉnh gơng . Các tiêu điểm phụ nằm trên mặt phẳng vuông góc với trục chính tại tiêu điểm chính
của gơng , mặt phẳng này gọi là tiêu diện của gơng .
Vũ Kim Phợng Trang 23 Chuyên đề LTVL12
F
/
F 0 F 0
F
+ Gơng là gơng cầu lõm vì chỉ có gơng cầu lõm mới cho ảnh thật .
+ Điểm sáng phải nằm ngoài tiêu điểm F (d > f) thì mới cho ảnh thật .
+ Ngoài ra còn phải thoả mãn 2 điều kiện tơng điểm trên .
Thị trờng gơng cầu là gì ? Phụ thuộc những yếu tố nào ? Cách xác định thị trờng của gơng ?
?
Câu 26 : Vẽ ảnh và tính chất của ảnh qua gơng cầu
1/ Trình bầu cách vẽ ảnh của điểm angs qua gơng cầu khi :
a/ Điểm sáng nằm ngoài trục chính của gơng
b/ Điểm sáng nằm trên trục chính của gơng
2/ Nêu các tính chất của ảnh của vật thật qua gơng cầu
1/
Cách vẽ ảnh của một điểm sáng qua gơng cầu :
a/ Trờng hợp điểm sáng nằm ngoài trục chính :
* Muốn vẽ ảnh của A
/
của điểm sáng A ta cần vẽ đờng đi của 2 trong 4 tia đặc biệt phát ra từ A
+ Tia tới đi qua tâm gơng ( hoặc đờng kéo dài qua tâm gơng ) cho tia phản xạ đi qua tâm .
+ Tia tới song song với trục chính cho tia phản xạ qua tiêu điểm .
+ Tia tới đi qua tiêu điểm chính cho tia phản xạ song song với trục chính .
+ tia tới đỉnh gơng cho tia phản xạ đối xứng với tia tới qua trục chính .
A A
A
A C A
/
A 0 F C
F
/
2/ Tính chất ảnh thật của vật thật đặt trớc gơng cầu :
a/Gơng cầu lồi: ( Giống thấu kính phân kỳ ) Vật thật cho ảnh ảo, cùng chiều với vật và nhỏ hơn vật.
(Với TKPK : ảnh nằm trong khoảng từ tiêu điểm ảnh đến quang tâm (và luôn gần thấu kính hơn so với vật )
Vật ảo nằm từ O đến F cho ảnh thật lớn hơn vật ; vật nằm ngoài F cho ảnh ảo.
b/ Gơng cầu lõm: (giống thấu kính hội tụ ) : Gọi d là khoảng cách từ vật đến gơng ( hoặc thấu kính ) ; d
/
là
khoảng cách từ ảnh ảo đến gơng ( hoặc thấu kính ) ; f là tiêu cự của gơng ( hoặc thấu kính ) . Ta có bảng sau : Vật ảnh
1 d < 0 (ảo) d > 0 : ảnh thật ngợc chiều vật nằm từ O đến F, nhỏ hơn vật.
2 d = 0 d
/
= 0 : ảnh ảo cùng chiều , bằng vật ở sát gơng
3 0 < d < f d
/
< 0 : ảnh ảo cùng chiều, lớn hơn vật
4 d = f
d
/
= : ảnh ở vô cực
(một trong hai mặt có thể là phẳng) .
+ Thấu kính mỏng là thấu kính có khoảng cách giữa hai đỉnh của hai chỏm cầu khá nhỏ so với bán kính của các
mặt cầu . Ta chỉ xét các thấu kính mỏng .
+ Căn cứ vào hình dạng và tác dụng của thấu kính , ngời ta chia thấu kính thành hai loại : thấu kính hội tụ
(TKHT) thấu kính có rìa mỏngvà thấu kính phân kì thấu kính có rìa dầy (TKPK) .
b/ Giải thích đờng đi của tia sáng song song với trục chính qua thấu kính :
Ta tởng tợng chi thấu kính thành nhiều phần nhỏ (Hv) . Mỗi phần coi nh một lăng kính có góc chiết quang nhỏ
Mỗi tia tới qua một phần nhỏ đó coi nh qua một lăng kính nên đều bị lệch về đáy .
Vũ Kim Phợng Trang 25 Chuyên đề LTVL12
F F + ở thấu kính rìa mỏng đáy của các lăng kính hớng về trục chính (Hv) đo đó các tia ló sẽ hội tụ tại một điểm
trên trục chính . Điểm đó là một tiêu điểm chính .
+ ở các thấu kính rìa dày , đáy các lăng kính hớng ra phía rìa , do đó chùm tia ló sẽ là chùm phân kỳ , đờng kéo
dài của các tia ló sẽ đồng quy tại một điểm trên trục chính . Đó là tiêu điểm chính .
2/
Phân biệt thấu kính hội tụ và phân kỳ bằng thuỷ tinh :
+ Về hình dạng : Vì thuỷ tinh có chiết suất n > 1 nên TKHT có rìa mỏng còn TKPK có rìa dày .
+ Về tác dụng : Chùm tia ló song song với trục chính qua TKHT trở thành chùm tia hội tụ tại một điểm trên trục
chính ; qua TKPK thì trở thành chùm phân kỳ có đờng kéo dài cắt trục chính tại một điểm trớc thấu kính
+ Về sự tạo thành ảnh : Vật thật đặt trớc TKPK luôn cho ảnh ảo cùng chiều và nhỏ hơn vật, nằm gần TK hơn vật
Vật thật đặt trớc TKHT :