GV : Trần Thanh Tùng Kiến Thức Cơ Bản – Ôn Thi Tú tài
Chương I : DAO ĐỘNG CƠ HỌC
Bài 1. DAO ĐỘNG TUẦN HOÀN - DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA – CON LẮC LÒ XO
1. Dao động : là chuyển động có giới hạn trong không gian, lặp đi lặp lại nhiều lần quanh vò trí
cân bằng.
2. Dao động tuần hoàn : là dao động mà trạng thái chuyển động của vật được lặp lại như cũ sau
những khoảng thời gian bằng nhau.
Chu kỳ T : là thời gian ngắn nhất mà trạng thái dao động của vật lặp lại như cũ, đơn vò là s
Tần số f : là số lần dao động trong 1 đơn vò thời gian, đơn vò Hz.
T
1
f
=
3. Con lắc lò xo - dao động điều hòa :
♦ Cấu tạo : con lắc lò xo gồm 1 hòn bi có khối lượng m gắn vào 1 lò xo khối lượng không đáng
kề, đặt nằm ngang. Hòn bi chuyển động không ma sát dọc theo 1 thanh ngang cố đònh.
♦ Phương trình dao động :
- Chiếu lên phương chuyển động :
kxF
hl
−=
- Theo đònh luật 2 Newton : F = m.a
⇒
x
m
k
a
−=
Do a = x’’ = v’ Và đặt ω
1
GV : Trần Thanh Tùng Kiến Thức Cơ Bản – Ôn Thi Tú tài
• Pha dao động xác đònh trạng thái dao động ở một thời điểm bất kỳ còn pha ban đầu xác đònh
trạng thái ban đầu của dao động .
3. Dao động tự do :
• Biên độ và pha ban đầu phụ thuộc những điều kiện ban đầu, tức là cách kích thích dao động
và cách chọn hệ tọa độ và gốc thời gian
• Dao động mà chu kỳ chỉ phụ thuộc vào các đặc tính của hệ chứ không phụ thuộc vào các yếu
tố bên ngoài gọi là dao động tự do. Nó thục hiện dao động theo chu kỳ riêng.
4. Vận tốc và gia tốc trong dao động điều hòa :
v A cos( t )= ω ω + ϕ
2
a A sin( t )= − ω ω + ϕ
Liên hệ a, v và x :
2
2 2
2
2
v
x A
a x
+ =
ω
= −ω
Pha của dao động xác đònh trạng thái dao động của vật
Pha ban đầu ϕ xác đònh trạng thái ban đầu của dao động
5. Con lắc đơn :
♦ Cấu tạo : Con lắc đơn gồm một sợi dây không dãn, có khối lượng không đáng kể, treo 1 vật
nặng có kích thước rất nhỏ so với chiều dài dây treo.
♦ Phương trình dao động :
đ
= 0
• Buông ra , quả cầu chuyển động về VTCB: E
t
↓; E
đ
↑
• Đến VTCB : E
t
= 0 ; E
đ
Max ( do v MAX )
• Do quán tính, vật tiếp tục đi lên : E
t
↑ ; E
đ
↓
• Đến vò trí cao nhất, F
MAX
→ E
t
Max ; E
đ
= 0
2
GV : Trần Thanh Tùng Kiến Thức Cơ Bản – Ôn Thi Tú tài
* Trong quá trình dao động luôn xãy ra hiện tượng động năng tăng thì thế năng giãm
và ngược lại
2. Sự bảo toàn năng lượng trong DĐĐH :
• Động năng : E
(ωt + ϕ )
Cơ năng : E = E
t
+ E
đ
=
1
2
m.ω
2
.A
2
= const
Vậy : Trong suốt quá trình dao động, cơ năng không đổi và tỉ lệ với bình phương biên độ dao
động Bài 4 & 5 . SỰ TỔNG HP DAO ĐỘNG
1. Sự lệch pha của các dao động :
Xét 2 dao động điều hòa có phương trình dao động là :
x
1
=A
1
.sin(ωt + ϕ
1
)
x
2
=A
2
.sin(ωt + ϕ
2
)
x
2
=A
2
.sin(ωt + ϕ
2
)
Tổng hợp 2 dđđh cùng phương, cùng tần số là 1 dđđh cùng phương, cùng tần số với 2 dđ thành
phần và có biểu thức : x = x
1
+ x
2
= A.sin(ωt + ϕ )
• Tính biên độ A :
3
GV : Trần Thanh Tùng Kiến Thức Cơ Bản – Ôn Thi Tú tài
A A A A A= + +
1
2
2
2
1 2
2 cos ∆ϕ
• Tính ϕ :
tgϕ =
A A
A A
1 1 2 2
1 1 2 2
2. Dao động cưỡng bức :
- Đònh nghóa : Dao động của một hệ dưới tác dụng của một ngoại lực tuần hoàn gọi là dao
động cưỡng bức
- Đặc điểm :
Lúc đầu, trong khoảng thời gian ∆t rất ngắn con lắc tham gia 2 dao động : dao động
riêng với tần số f
0
và dao động dưới tác dụng của ngoại lực tuần hoàn tần số f nên dao động của
vật rất phức tạp.
Khi ổn đònh, dao động sẽ có tần số của ngoại lực. Biên độ dao động phụ thuộc mối quan
hệ giữa tần số ngoại lực và tần số riêng của hệ.
3. Sự cộng hưởng :
Hiện tượng biên độ cuả dao động cưỡng bức tăng nhanh đến 1 giá trò cực đại khi tần số của lực
cưỡng bức bằng tần số riêng của hệ dao động được gọi sự cộng hưởng.
4. Sự tự dao động :
• Sự tự dao động được duy trì mà không cần tác dụng của ngoại lực tuần hoàn lên hệ gọi là sự
tự dao động.
• Trong sự tự dao động tần số dao động đúng bằng tần số riêng của nó, biên độ dao động
giống trong dao động tự do.
CHƯƠNG II . SÓNG CƠ HỌC. ÂM HỌC
Bài 8. SÓNG CƠ HỌC
1. Sóng cơ học trong thiên nhiên :
♦ Đònh nghóa : Sóng cơ học là những dao động đàn hồi lan truyền trong môi trường vật chất
trong không gian theo thời gian
4
GV : Trần Thanh Tùng Kiến Thức Cơ Bản – Ôn Thi Tú tài
♦ Sóng ngang : Sóng có phương dao động vuông góc với phương truyền sóng
♦ Sóng dọc : Sóng có phương dao động trùng với phương truyền sóng
2. Sự truyền pha dao động, Bước sóng :
Khoảng cách giữa hai điểm trên phương truyền sóng gần nhau nhất và dao động cùng pha với
- Vận tốc âm trong chất lỏng nhỏ hơn vận tốc truyền âm trong chất rắn và lớn hơn vận tốc
truyền âm trong chất khí.
3. Độ cao của âm :
+ Nhạc âm : Âm có tần số hoàn toàn xác đònh, gây cảm giác êm ái, dễ chòu
5
GV : Trần Thanh Tùng Kiến Thức Cơ Bản – Ôn Thi Tú tài
+ Tạp âm : Âm không có tần số nhất đònh
Âm có tần số lớn gọi là âm cao ( hoặc thanh), âm có tần số nhỏ gọi là âm thấp ( hoặc
trầm)
Độ cao của âm là một đặc tính sinh lí của âm, nó dựa vào một đặc tính vật lí của
âm là tần số
4. Âm sắc :
* Mỗi người mỗi nhạc cụ phát ra những âm sắc thái khác nhau mà tai ta phân biệt được gọi là
âm sắc. Âm sắc là một đặc tính sinh lí của âm, được hình thành trên cơ sở các đặc tính vật lí của
âm tần số và biên độ.
• Họa âm : Thực nghiệm chứng tỏ một nhạc cụ hoặc một người phát ra một âm có tần số f
1
thì
đồng thời cũng phát ra các âm có tần số f
2
=2f
1
; f
3
=3f
1
; f
4
=4f
1
I
0
• Người ta chọn I
0
ở tần số f = 1000Hz để làm cường độ âm chuẩn (I
0
~10
–12
W/m
2
).
6.Độ to của âm :
• Ngưỡng nghe : Cường độ âm nhỏ nhất còn gây cảm giác âm
• Ngưỡng đau : Cường độ âm lớn nhất còn gây cảm giác âm bình thường
• Miền nghe được : Nằm giữa ngưỡng nghe và ngưỡng đau
7. Nguồn âm – Hộp cộng hưởng :
Mỗi loại đàn đều có một bầu đàn có hình dạng nhất đònh, đóng vai trò của hộp cộng hưởng, tức
là một vật rỗng có khả năng cộng hưởng đối với nhiều tần số khác nhau và tăng cường những âm có
các tần số đó. Tùy theo hình dạng và chất liệu của bầu đàn, mỗi loại đàn có khả năng tăng cường
một số họa âm nào đó và tạo ra âm sắc đặc trưng cho loại đàn đó.
Bài 11. GIAO THOA SÓNG :
1. Hiện tượng giao thoa :
Giao thoa là sự tổng hợp của 2 hay nhiều sóng kết hợp trong không gian, trong đó có những
chỗ cố đònh mà biên độ sóng được tăng lên hoặc bò giảm bớt.
6
GV : Trần Thanh Tùng Kiến Thức Cơ Bản – Ôn Thi Tú tài
• Hai nguồn dao động cùng tần số , có độ lệch pha không đổi theo thời gian gọi là 2 nguồn kết
hợp. Sóng mà chúng tạo thành gọi là 2 sóng kết hợp.
2. Lí thuyết giao thoa :
λ
d
2
)
Xét ∆ϕ = ϕ
1
– ϕ
2
=
2π
λ
d
1
– d
2
⇒ ∆ϕ =
2π
λ
d
Nhận xét :
• d = kλ ⇒ ∆ϕ = 2kπ : M dao động cực đại.
• d = ( 2k +1 )
λ
2
⇒ ∆ϕ = ( 2k + 1 )π : M đứng yên.
3. Sóng dừng :
♦ Đònh nghóa : Sóng có các nút và các bụng cố đònh trong không gian
Các điểm bụng hoặc các điểm nút cách đều nhau một số nguyên lần
λ
2
•
B
GV : Trần Thanh Tùng Kiến Thức Cơ Bản – Ôn Thi Tú tài
e =Φ‘ = ω.Φ
0
.sinωt =E
0
.sinωt
với E
0
= ω.Φ
0
=ω.NBS
Vậy, trong khung dây xuất hiện 1 suất điện động biến thiên điều hòa.
• Hiệu điện thế biến thiên điều hòa : u = U
0
sinωt
2. Dòng điện xoay chiều :
HĐT xoay chiều : u = U
0
sinωt
Dòng điện xoay chiều : i = I
0
sin(ωt + ϕ )
Dòng điện được mô tả bằng đònh luật dạng sin – Biến thiên điều hoà theo t
3. Cường độ hiệu dụng :
• Cường độ hiệu dụng của dòng điện xoay chiều bằng cường độ dòng điện không đổi khi
chúng lần lượt đi qua 1 điện trở, trong cùng 1 thời gian thì chúng tỏa ra những nhiệt
lượng bằng nhau.
I =
C
:
Z
C
=
ω
C
1
C : Điện dung của tụ ( F ) 1µF = 10
-6
F
+ Tụ điện không cho dòng điện không đổi đi qua
+ Tụ điện có tác dụng cản trở dòng điện xoay chiều ( gọi là dung kháng )
* Quan hệ u và i :
Dòng điện qua mạch : i = I
0
sinωt => u
C
= U
0C
sin(ωt -
2
π
) với u
0C
= I
0
Z
C
* Kết luận :
0
sinωt => u
L
=U
0L
sin(ωt +
π
2
)
với U
0L
= I
0
Z
L
* Kết luận :
• Mạch chỉ có cuộn dây có độ tự cảm L, hiệu điện thế ở 2 đầu đoạn
mạch biến thiên điều hòa nhanh pha hơn dòng điện 1 góc
π
2
Giản đồ vectơ quay
Bài 15. DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU TRONG ĐOẠN MẠCH KHÔNG PHÂN NHÁNH
1. Dòng điện và hiệu điện thế :
0 0
i I sin t u U sin( t )= ω ⇒ = ω + ϕ
0 0
u U sin t i I sin( t )= ω ⇒ = ω − ϕ
với U
0
= I
: Mạch cộng hưởng, u cùng pha với i.
Ta có thể coi cuộn L có thêm một điện trở R
0
( do dây gây ra ) như một mạch R
0
nối tiếp
cuộn dây L.
2. Hiện tượng cộng hưởng trong đoạn mạch RLC :
Khi
1
L
C
ω =
ω
<=>
2
1
LC
ω =
thì
- Dòng điện qua mạch có giá trò cực đại
U
I
R
=
9
I
v
L
ϕ
< 0.8
• Người ta mắc song song một tụ điện vào mạch để tăng cos
ϕ
Bài 18. MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU MỘT PHA
1. Nguyên tắc hoạt động : Dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ
2. Cấu tạo của máy phát điện xoay chiều :
• Máy phát điện xoay chiều gồm 2 phần cơ bản :
+ Phần cảm : phần tạo ra
B
r
- Nam châm điện, nam châm vónh cửu
+ Phần ứng :Trong đó sẽ xuất hiện suất điện động - cuộn dây nhiều vòng
• Một trong hai phần cơ bản sẽ quay được gọi là rotor. Phần còn lại đứng yên gọi là stator
• Các cuộn dây của phần cảm và phần ứng đều được quấn trên các lõi thép silic để tăng
cường từ thông qua các cuộn dây. Lõi thép này gồm những lá thép mỏng ghép cách điện để
tránh dòng điện Phu-Cô.
• Để lấy dòng điện ra ngoài, người ta dùng hệ thống 2 vành khuyên và 2 chổi quét tì vào. Hệ
thống này gọi là bộ góp.
• Để giảm vận tốc quay của rotor thì phần cảm và phần ứng được cấu tạo nhiều cặp cực và
nhiều cuộn dây. Số cặp cực nam châm bằng số cuộn dây. Số cặp cực tăng lên bao nhiêu lần
thì vận tốc quay giảm xuống bấy nhiêu lần.
Gọi n là số vòng quay / phút, p là số cặp cực thì tần số dòng điện máy phát sẽ là : f =
n
60
p
Bài 19. DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU BA PHA
10
U
= I
0
.sin(ωt - 2π/3)
i
3
= I
0
.sin(ωt + 2π/3)
2. Cách mắc hình sao :
U
P
: HĐT giữa dây pha và dây trung hòa – gọi là HĐT pha .
U
d
: HĐTá giữa 2 dây pha với nhau – gọi là HĐT dây.
U
d
= U
p
.
3
Dòng điện trên dây trung hòa : i = i
1
+ i
2
+ i
3
= 0
* Trong thực tế bao giờ cũng có sự lệch pha giữa các tải nên trong dây trung hòa có dòng điện
• Cấu tạo : gồm 2 cuộn dây quấn trên cùng 1 lõi sắt hình khung. Lõi sắt này nhiều lá sắt mỏng
ghép cách điện với nhau.
Cuộn nối với nguồn gọi là cuộn sơ cấp; cuộn nối với tải tiêu thụ gọi là cuộn thứ cấp.
• Hoạt động: Dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ
* dòng điện qua cuộn sơ cấp gây ra từ trường biến thiên trong lõi sắt.
* Từ thông biến thiên qua cuộn thứ cấp gây ra suất điện động cảm ứng trong cuộn thứ
cấp
* Dòng điện trong cuộn sơ và cuộn thứ cùng tần số.
* Do số vòng dây ở các cuộn dây là khác nhau nên hiệu điện thế ở 2 đầu các cuộn cũng
khác nhau
2. Sự quan hệ giữa hiệu điện thế và cường độ dòng điện qua máy biến thế :
U
U
N
N
' '
=
+ Nếu N > N’ thì U > U’ : Máy hạ thế.
+ Nếu N < N’ thì U < U’ : Máy tăng thế.
12
GV : Trần Thanh Tùng Kiến Thức Cơ Bản – Ôn Thi Tú tài
Tỉ số hiệu điện thế ở hai đầu cuộn thứ cấp và sơ cấp bằng tỉ số vòng dây của hai
cuộn dây.
U
U
N
N
' '
= =
I
→D → diod Đ
4
về B.
+ Nửa chu kỳ sau V
A
< V
B
: Dòng điện đi từ B → diod Đ
3
→ C →điện trở R→ D→
diod Đ
1
→ về A. • Vậy, trong cả hai nửa chu kỳ dòng điện truyền qua tải tiêu thụ theo 1 chiều nhất đònh
3. Nguyên tắc hoạt động của máy phát điện một chiều :
• Nguyên tắc hoạt động : dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ.
• Cấu tạo của máy phát điện một chiều tương tự như máy phát điện xoay chiều một pha .
13
D
1
D
2
D
3
D
4
A
B
∗ Năng lượng điện trường của tụ :
W
đ
=
1
2
q.u =
1
2
0
2
Q
C
sin
2
ωt = W
0đ
sin
2
ωt Với W
0đ
=
1
2
0
2
Q
C
∗ Năng lượng từ trường qua cuộn L là :
W
+ W
t
=
1
2
0
2
Q
C
= const
Kết luận :
Năng lượng mạch dao động gồm W
đ
tập trung ở tụ C, W
t
tập trung ở cuộn dây L.
W
đ
và W
t
biến thiên tuần hoàn cùng tần số.
Tổng năng lượng trong mạch dao động không đổi.
Dao động điện tự trong mạch chỉ phụ thuộc vào đặc tính của mạch được gọi là dao động điện
từ tự do và nó dao động với tần số riêng là :
ω =
1
L C.
Bài 25. ĐIỆN TỪ TRƯỜNG
1. Điện trường và từ trường biến thiên :
14
2. Tính chất của sóng điện từ :
•Sóng điện từ là một sóng ngang
VEB
⊥⊥
• Sóng điện từ có các tính chất của sóng cơ học
• sóng điện từ truyền được trong tất cả các môi trường vật chất kể cả chân không
• Vận tốc truyền sóng điện từ bằng vận tốc ánh sáng v = 3.10
8
m/s
Công thức tính bước sóng : λ =
ff
c
8
10.3
=
3. Sóng điện từ và thông tin vô tuyến :
LOẠI SÓNG
λ
F
Ứng dụng
Sóng dài LW
(Long ware)
100 - 1Km 3 - 300 KHz Năng lượng thấp, thông
tin dưới nước
Sóng trung MW
(Medium Ware)
1Km - 100m 0.3 - 3 MHz Ban ngày bò tầng điện ly hấp thụ
nên không truyền được xa
Sóng ngắn SW
làm T dẫn điện bổ sung năng lượng cho mạch dao động .
Vì vậy, dao động điện từ trong mạch sẽ được duy trì.
2. Ăng ten phát và thu :
Để bức xạ năng lượng điện từ ra không gian ngoài thì mạch dao động phải hở. Mạch dao động hở
khi các vòng dây của cuộn L hoặc 2 bản tụ C phải cách xa nhau.
Ăng ten phát là khung dao động hở, có cuộn dây mắc xen gần cuộn dây của máy phát. Nhờ cảm
ứng, bức xạ sóng điện từ cùng tần số máy phát sẽ phát ra ngoài không gian.
Ăng ten thu là 1 khung dao động hở, nó thu được nhiều sóng nên được nối thêm 1 khung dao động
có tụ C thay đổi. Nhờ sự cộng hưởng với tần số sóng cần bắt ta thu được sóng điện từ cần bắt.
f = f
0
16