Lê Đình Bửu – tài liệu ôn thi vật lý 12– phần lý thuyết
CHƯƠNG I. DAO ĐỘNG CƠ
I. DAO ĐỘNG ĐIỀU HOÀ
1. Các khái niệm cơ bản về dao động cơ, dao động tuần hoàn và dao động điều hoà:
* Dao động cơ: là chuyển động qua lại của vật quanh vị trí cân bằng.
* Dao động tuần hoàn là dao động mà sau những khoảng thời gian bằng nhau, gọi là chu kì, vật trở lại vị
trí cũ theo hướng cũ.
* Dao động điều hòa: Dao động điều hòa là dao động trong đó li độ của vật là một hàm côsin (hay sin) của
thời gian.
+ Phương trình dao động: x = Acos(ωt + ϕ).
+ Điểm P dao động điều hòa trên một đoạn thẳng luôn luôn có thể được coi là hình chiếu của một điểm M
chuyển động tròn đều trên đường tròn có đường kính là đoạn thẳng đó.
* Các đại lượng đặc trưng của dao động điều hoà
Trong phương trình x = Acos(ωt + ϕ) thì:
+ A là biên độ dao động, đó là giá trị cực đại của li độ x; đơn vị m, cm. A luôn luôn dương.
+ (ωt + ϕ) là pha của dao động là đại lượng trung gian cho phép ta xác định trạng thái dao động tại thời
điểm t;
+ ϕ là pha ban đầu là đại lượng trung gian cho phép ta xác định trạng thái dao động ban đầu (t = 0)
+ ω là tần số góc của dao động điều hòa; đơn vị rad/s.
+ Chu kì (kí hiệu T) của dao động điều hòa là khoảng thời gian để vật thực hiện một dao động toàn phần;
đơn vị giây (s).
+ Tần số (kí hiệu f) của dao động điều hòa là số dao động toàn phần thực hiện được trong một giây; đơn vị
héc (Hz).
+ Liên hệ giữa ω, T và f: ω =
T
2
π
= 2πf.
2. Vận tốc và gia tốc của vật dao động điều hoà:
Xét một vật dao động có phương trình li độ: x = Acos(ωt + ϕ). Khi đó:
a. Biểu thức của vận tốc tức thời: v = x' = - ωAsin(ωt + ϕ) = ωAsin(-ωt - ϕ) = ωAcos(ωt + ϕ +

so với vận tốc).
Véc tơ gia tốc của vật dao động điều hòa luôn hướng về vị trí cân bằng và có độ lớn tỉ lệ với độ lớn của li
độ.
- Ở vị trí biên (x = ± A), gia tốc có độ lớn cực đại : a
max
= ω
2
A.
- Ở vị trí cân bằng (x = 0), gia tốc bằng 0.
+ Lực tác dụng lên vật dao động điều hòa F = ma = -mω
2
x = - kx luôn hướng về vị trí cân bằng, gọi là lực kéo về.
+ Đồ thị dao động điều hòa (li độ, vận tốc, gia tốc) là đường hình sin.
+ Phương trình dao động điều hòa x = Acos(ωt + ϕ) là nghiệm của phương trình x’’ + ω
2
x = 0. Đó là phương trình
động lực học của dao động điều hòa.
II. CON LẮC LÒ XO.
* Con lắc lò xo
+ Con lắc lò xo gồm một lò xo có độ cứng k, khối lượng không đáng kể, một đầu gắn cố định, đầu kia gắn
với vật nặng khối lượng m được đặt theo phương ngang hoặc treo thẳng đứng.
Lê Đình Bửu – tài liệu ôn thi vật lý 12– phần lý thuyết
+ Con lắc lò xo là một hệ dao động điều hòa.
+ Phương trình dao động: x = Acos(ωt + ϕ); với: ω =
m
k
; A =
2
0
2

2
A
2
sin
2
(ωt+ϕ).
+ Thế năng: W
t
=
2
1
kx
2
=
2
1
k A
2
cos
2
(ωt + ϕ)
Động năng và thế năng của vật dao động điều hòa biến thiên tuần hoàn với tần số góc ω’ = 2ω, tần số f’ = 2f
và chu kì T’ =
2
T
.
+ Cơ năng toàn phần của hệ: W = W
t
+ W
đ

l
S
o
+ Chu kỳ, tần số, tần số góc: T = 2π
g
l
; f =
π
2
1
l
g
; ω =
l
g
.
+ Lực kéo về khi biên độ góc nhỏ: F = -
s
l
mg
.
+ Xác định gia tốc rơi tự do nhờ con lắc đơn : g =
2
2
4
T
l
π
.
+ Chu kì dao động của con lắc đơn phụ thuộc độ cao, vĩ độ địa lí và nhiệt độ môi trường.

0
.
Cơ năng của con lắc đơn được bảo toàn nếu bỏ qua ma sát.
IV. DAO ĐỘNG TẮT DẦN, DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC
1. Dao động tắt dần
+ Khi không có ma sát, con lắc dao động điều hòa với tần số riêng. Tần số riêng của con lắc chỉ phụ thuộc
vào các đặc tính của con lắc.
Lê Đình Bửu – tài liệu ôn thi vật lý 12– phần lý thuyết
+ Dao động tắt dần là dao động có biên độ giảm dần theo thời gian.
+ Nguyên nhân làm tắt dần: vì khi vật sao động trong môi trường nào luôn chịu tác dụng của masat mội
trường đố, do phải thực hiện công để thắng lực masat, nên năng lượng của hệ cũng phải tiêu hao (có sự chuyển hóa
dần cơ năng thành nhiệt năng). Vì thế biên độ của con lắc giảm dần và cuối cùng con lắc dừng lại.
+ Ứng dụng: các thiết bị đóng cửa tự động, các bộ phận giảm xóc của ô tô, xe máy, … là những ứng dụng
của dao động tắt dần.
2. Dao động duy trì
Nếu ta cung cấp thêm năng lượng cho vật dao động có ma sát để bù lại sự tiêu hao vì ma sát mà không làm
thay đổi chu kì riêng của nó thì dao động sẽ kéo dài mãi và được gọi là dao động duy trì.
3. Dao động cưởng bức
+ Dao động chịu tác dụng của một ngoại lực cưỡng bức tuần hoàn gọi là dao động cưỡng bức.
+ Dao động cưởng bức có biên độ không đổi và có tần số bằng tần số của lực cưỡng bức.
+ Biên độ của dao động cưỡng bức phụ thuộc vào biên độ của lực cưởng bức, vào lực cản trong hệ và vào
sự chênh lệch giữa tần số cưởng bức f và tần số riêng f
o
của hệ. Biên độ của lực cưởng bức càng lớn, lực cản càng
nhỏ và sự chênh lệch giữa f và f
o
càng ít thì biên độ của dao động cưởng bức càng lớn.
4. Hiện tượng cộng hưởng cơ
+ Hiện tượng biên độ của dao động cưởng bức tăng dần lên đến giá trị cực đại khi tần số f của lực cưởng bức tiến
đến bằng tần số riêng f

→
1
A
+
→
2
A
là véc tơ quay biểu diễn
phương trình của dao động tổng hợp.
+ Nếu một vật tham gia đồng thời hai dao động điều hoà cùng phương, cùng tần số với
các phương trình: x
1
= A
1
cos(ωt + ϕ
1
) và x
2
= A
2
cos(ωt + ϕ
2
)
Thì dao động tổng hợp sẽ là: x = x
1
+ x
2
= Acos(ωt + ϕ) với A và ϕ được xác định
bởi:
A

2
- ϕ
1
= 2kπ) => A = A
1
+ A
2
.
+ Khi hai dao động thành phần ngược pha : (ϕ
2
- ϕ
1
) = (2k + 1)π) => A = |A
1
- A
2
| .
+ Trường hợp tổng quát: A
1
+ A
2
≥ A ≥ |A
1
- A
2
|.
CHƯƠNG II. SÓNG CƠ VÀ SÓNG ÂM
Lê Đình Bửu – tài liệu ôn thi vật lý 12– phần lý thuyết
I. SÓNG CƠ VÀ SỰ TRUYỀN SÓNG CƠ
1. Sóng cơ

λ
OM
).
Nếu bỏ qua mất mát năng lượng trong quá trình truyền sóng thì biên độ sóng tại O và tại M bằng nhau (A
O
=
A
M
= A).
Độ lệch pha của hai dao động giữa hai điểm cách nhau một khoảng d trên phương truyền sóng là: ∆ϕ =
λ
π
d2
.
3. Tính tuần hoàn của sóng
Tại một điểm M xác định trong môi trường: u
M
là một hàm biến thiên điều hòa theo thời gian t với chu kỳ T.
Tại một thời điểm xác định: u
M
là một hàm biến thiên điều hòa trong không gian theo biến x với chu kỳ λ.
4. Quá trình truyền sóng được định nghĩa:
- là quá trình truyền pha dao động;
- là quá trình truyền năng lượng, vì năng lượng được truyền từ nguồn sóng ra môi trường xung quanh.
2. GIAO THOA SÓNG
+ Điều kiện cần và đủ để hai sóng giao thoa được với nhau là hai sóng đó phải là hai sóng kết hợp, xuất phát
từ hai nguồn dao động cùng phương, cùng tần số và có độ lệch pha không đổi theo thời gian. Hai nguồn kết hợp có
cùng pha là hai nguồn đồng bộ.
+ Hai sóng do hai nguồn kết hợp phát ra là hai sóng kết hợp.
+ Hiện tượng giao thoa là hiện tượng hai sóng kết hợp khi gặp nhau thì có những điểm, ở đó chúng luôn

dd −
cos(ωt -
λ
π
)(
12
dd +
).
+ Cực đại giao thoa nằm tại các điểm có hiệu đường đi của hai sóng tới đó bằng một số nguyên lần bước
sóng: d
2
– d
1
= kλ ; (k ∈ Z)
+ Cực tiểu giao thoa nằm tại các điểm có hiệu đường đi của hai sóng tới đó bằng một số nguyên lẻ nữa bước
sóng: d
2
– d
1
= (k +
2
1
)λ ; (k ∈ Z).
+ Tại điểm cách đều hai nguồn sẽ có cực đại nếu sóng từ hai nguồn phát ra cùng pha, có cực tiểu nếu sóng
từ hai nguồn phát ra ngược pha nhau.
Lê Đình Bửu – tài liệu ôn thi vật lý 12– phần lý thuyết
+ Trên đoạn thẳng S
1
S
2

+ Tần số dao động của nguồn cũng là tần số của sóng âm.
+ Âm nghe được (âm thanh) có tần số từ 16Hz đến 20000Hz.
+ Âm có tần số dưới 16Hz gọi hạ âm.
+ Âm có tần số trên 20000Hz gọi là siêu âm.
+ Nhạc âm là âm có tần số xác định, tạp âm là âm không có một tần số xác định.
+ Âm không truyền được trong chân không.
+ Trong một môi trường, âm truyền với một tốc độ xác định. Vận tốc truyền âm phụ thuộc vào tính đàn hồi,
mật độ của môi trường và nhiệt độ của môi trường. Khi âm truyền từ môi trường này sang môi trường khác thì vận
tốc truyền âm thay đổi, bước sóng của sóng âm thay đổi còn tần số của âm thì không thay đổi.
+ Âm hầu như không truyền được qua các chất xốp như bông, len, ..., những chất đó được gọi là chất cách
âm.
+ Cường độ âm I tại một điểm là đại lượng đo bằng năng lượng mà sóng âm tải qua một đơn vị diện tích đặt
tại điểm đó, vuông góc với phương truyền sóng trong một đơn vị thời gian; đơn vị W/m
2
:
I =
S
P
St
W
=
; với nguồn âm có công suất P và âm phát ra như nhau theo mọi hướng thì cường độ âm tại điểm
cách nguồn âm một khoảng R là: I =
2
4 R
P
π
(4πR
2
là diện tích mặt cầu bán kính R).

thì bao giờ nhạc cụ đó cũng đồng thời phát ra một loạt âm có
tần số 2f
0
, 3f
0
, ... có cường độ khác nhau. Âm có tần số f
0
gọi là âm cơ bản hay họa âm thứ nhất, các âm có tần số
2f
0
, 3f
0
, … gọi là các họa âm thứ 2, thứ 3, … Biên độ của các họa âm lớn, nhỏ không như nhau, tùy thuộc vào
chính nhạc cụ đó. Tập hợp các họa âm tạo thành phổ của nhạc âm.
Tổng hợp đồ thị dao động của tất cả các họa âm trong một nhạc âm ta được đồ thị dao động của nhạc âm đó.
+ Về phương diện vật lí, âm được đặc trưng bằng tần số, cường độ (hoặc mức cường độ âm) và đồ thị dao
động của âm.
* Đặc trưng sinh lí của sóng âm: Độ cao, độ to, âm sắc.
+ Độ cao: là một đặc trưng sinh lí phụ thuộc vào tần số âm, không phụ thuộc vào năng lượng âm.
+ Độ to: là một đặc trưng sinh lí phụ thuộc vào tần số âm f và mức cường độ âm L.
+ Âm sắc: là đặc trưng của âm giúp ta phân biệt được các âm phát ra từ các nguồn khác nhau. Âm sắc liên
quan đến đồ thị dao động âm.
Âm sắc phụ thuộc vào tần số và biên độ của các hoạ âm.
Lê Đình Bửu – tài liệu ôn thi vật lý 12– phần lý thuyết
CHƯƠNG III. DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU
I.Đại cương về dòng điện xoay chiều:
* Dòng điện và điện áp xoay chiều
* Dòng điện xoay chiều là dòng điện có cường độ là hàm số sin hay côsin của thời gian: i=I
o
cos(ωt + ϕ

cùng pha với i; I =
R
U
R
.
+ Đoạn mạch chỉ có tụ điện: u
C
trể pha hơn i góc
2
π
.
I =
C
C
Z
U
; với Z
C
=
C
ω
1
là dung kháng của tụ điện.
Tụ điện C không cho dòng điện không đổi đi qua (cản trở hoàn toàn), nhưng lại cho dòng điện xoay chiều đi
qua với điện trở (dung kháng): Z
C
=
C
ω
1

→−
C
U
tương ứng thì điện áp xoay chiều trên đoạn mạch R, L, C
mắc nối tiếp là:
→
U
=
→−
R
U
+
→−
L
U
+
→−
C
U
Dựa vào giãn đồ véc tơ ta thấy:
U =
22
)(
CLR
UUU −+
= I.
2
CL
2
) Z- (Z R +

u
) thì i = I
o
cos(ωt + ϕ
u
- ϕ).
Với I
o
=
Z
U
o
; tanϕ =
R
ZZ
CL
−
.
+ Cộng hưởng trong đoạn mạch RLC: Khi Z
L
= Z
C
hay ωL =
C
ω
1
thì có hiện tượng cộng hưởng điện. Khi đó:
Z = Z
min
= R; I = I

L1
+ Z
L2
+ ...; Z
C
= Z
C1
+ Z
C2
+ ... . Nếu mạch không có điện trở thuần thì ta cho R = 0; không
có cuộn cảm thì ta cho Z
L
= 0; không có tụ điện thì ta cho Z
C
= 0.
* Công suất của dòng điện xoay chiều
+ Công suất của dòng điện xoay chiều: P = UIcosϕ = I
2
R
+ Hệ số công suất: cosϕ =
Z
R
.
+ Ý nghĩa của hệ số công suất cosϕ: Công suất hao phí trên đường dây tải (có điện trở r) là P
hp
= rI
2
=
ϕ
22

r
.
+ Hiệu suất tải điện: H =
P
PP
hp
−
.
+ Độ giảm điện trên đường dây tải điện: ∆U = Ir.
+ Biện pháp giảm hao phí trên đường dây tải: giảm r, tăng U.
Vì r = ρ
S
l
nên để giảm ta phải dùng các loại dây có điện trở suất nhỏ như bạc, dây siêu dẫn, ... với giá
thành quá cao, hoặc tăng tiết diện S. Việc tăng tiết diện S thì tốn kim loại và phải xây cột điện lớn nên các biện
pháp này không kinh tế.
Trong thực tế để giảm hao phí trên đường truyền tải người ta dùng biện pháp chủ yếu là tăng điện áp U:
dùng máy biến áp để đưa điện áp ở nhà máy phát điện lên cao rồi tải đi trên các đường dây cao áp. Gần đến nơi
tiêu thụ lại dùng máy biến áp hạ áp để giảm điện áp từng bước đến giá trị thích hợp.
Tăng điện áp trên đường dây tải lên n lần thì công suất hao phí giảm n
2
lần.
* Máy biến áp
Máy biến áp là những thiết bị biến đổi điện áp (xoay chiều).
Cấu tạo
+ Một lỏi biến áp hình khung bằng sắt non có pha silic để tăng độ từ thẩm µ của lỏi sắt.
+ Hai cuộn dây có số vòng dây N
1
, N
2

* Máy phát điện xoay chiều 1 pha
+ Các bộ phận chính:
Phần cảm là nam châm vĩnh cữu hay nam châm điện. Đó là phần tạo ra từ trường.
Phần ứng là những cuộn dây, trong đó xuất hiện suất điện động cảm ứng khi máy hoạt động.
Một trong hai phần đặt cố định, phần còn lại quay quanh một trục. Phần cố định gọi là stato, phần quay gọi
là rôto.
+ Hoạt động: khi rôto quay, từ thông qua cuộn dây biến thiên, trong cuộn dây xuất hiện suất điện động cảm ứng,
suất điện động này được đưa ra ngoài để sử dụng.
+ Nếu từ thông qua cuộn dây là φ(t) thì suất điện động cảm ứng xuất hiện trong cuộn dây là: e = -
dt
d
φ
= - φ’(t)
+ Tần số của dòng điện xoay chiều: Máy phát có một cuộn dây và một nam châm (gọi là một cặp cực) và rôto
quay n vòng trong một giây thì tần số dòng điện là f = n. Máy có p cặp cực và rô to quay n vòng trong một giây thì
f = np. Máy có p cặp cực, rô to quay n vòng trong một phút thì f =
60
n
p.
* Dòng điện xoay chiều ba pha
Dòng điện xoay chiều ba pha là một hệ thống ba dòng điện xoay chiều, gây bởi ba suất điện động xoay
chiều có cùng tần số, cùng biên độ nhưng lệch pha nhau từng đôi một là
3
2
π
.
* Cấu tạo và hoạt động của máy phát điện xoay chiều 3 pha
Dòng điện xoay chiều ba pha được tạo ra bởi máy phát điện xoay chiều ba pha.
Máy phát điện xoay chiều ba pha cấu tạo gồm stato có ba cuộn dây riêng rẽ, hoàn toàn giống nhau quấn trên
ba lỏi sắt đặt lệch nhau 120

p
là điện áp giữa
dây pha và dây trung hoà).
Lê Đình Bửu – tài liệu ôn thi vật lý 12– phần lý thuyết
Mạng điện gia đình sử dụng một pha của mạng điện 3 pha: nó có một dây nóng và một
dây nguội.
+ Mắc hình tam giác: điểm cuối cuộn này nối với điểm đầu của cuộn tiếp theo theo tuần tự
thành ba điểm nối chung. Ba điểm nối đó được nối với 3 mạch ngoài bằng 3 dây pha.
Cách mắc này đòi hỏi 3 tải tiêu thụ phải giống nhau.
* Ưu điểm của dòng điện xoay chiều 3 pha
+ Tiết kiệm được dây nối từ máy phát đến tải tiêu thụ; giảm được hao phí điện năng trên đường dây.
+ Trong cách mắc hình sao, ta có thể sử dụng được hai điện áp khác nhau:
U
d
=
3
U
p
+ Cung cấp điện cho động cơ ba pha, dùng phổ biến trong các nhà máy, xí nghiệp.
13. ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA
* Sự quay không đồng bộ
Quay đều một nam châm hình chử U với tốc độ góc ω thì từ trường giữa hai nhánh của nam châm cũng
quay với tốc độ góc ω. Đặt trong từ trường quay này một khung dây dẫn kín có thể quay quanh một trục trùng với
trục quay của từ trường thì khung dây quay với tốc độ góc ω’ < ω. Ta nói khung dây quay không đồng bộ với từ
trường.
* Nguyên tắc hoạt động của động cơ không đồng bộ 3 pha
+ Tạo ra từ trường quay bằng cách cho dòng điện xoay chiều 3 pha đi vào trong 3 cuộn dây giống nhau, đặt lệch
nhau 120
o
trên một giá tròn thì trong không gian giữa 3 cuộn dây sẽ có một từ trường quay với tần số bằng tần số

.
Các giá trị hiệu dụng:
2
o
I
I =
;
2
o
U
U =
; U
R
= IR; U
L
= IZ
L
; U
C
= IZ
C
Độ lệch pha giữa u và i: tanϕ =
R
ZZ
CL
−
.
Công suất: P = UIcosϕ = I
2
R. Hệ số công suất: cosϕ =

) = - I
0
sin(ωt + ϕ) hay mạch chỉ có cuộn cảm: i = I
o
cos(ωt + ϕ -
2
π
) = I
0
sin(ωt + ϕ). Khi đó ta có:
2
0
2
2
0
2
U
u
I
i
+

= 1.
Z
L
> Z
C
thì u nhanh pha hơn i; Z
L
< Z

||2
2
CL
ZZ
U
−
=
R
U
2
2
.
Cực đại U
L
theo Z
L
: Z
L
=
C
C
Z
ZR
22
+
. Khi đó U
Lmax
=
R
ZRU

= U
L
max khi ω =
22
2
2
CRLC −
.
Cực đại của U
C
theo ω: U
C
= U
Cmax
khi ω =
2
2
2
1
L
R
LC
−
.
Mạch ba pha mắc hình sao: U
d
=
3
U
p

N
.
Công suất hao phí trên đường dây tải: P
hp
= rI
2
= r(
U
P
)
2
= P
2
2
U
r
.
Khi tăng U lên n lần thì công suất hao phí P
hp
giảm đi n
2
lần.
Hiệu suất tải điện: H =
P
PP
hp
−
.
Độ giảm điện áp trên đường dây tải điện: ∆U = Ir.
Từ thông qua khung dây của máy phát điện:

.
Tải tiêu thụ mắc hình sao: I
d
= I
p
. Mắc hình tam giác: I
d
=
3
I
p
.
Công suất tiêu thụ trên động cơ điện: I
2
r + P = UIcosϕ.
A. LÝ THUYẾT
14. DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ
* Sự biến thiên điện tích và dòng điện trong mạch dao động
+ Mạch dao động là một mạch điện khép kín gồm một tụ điện có điện dung C và một cuộn dây có độ tự cảm L, có
điện trở thuần không đáng kể nối với nhau.
+ Điện tích trên tụ điện trong mạch dao động: q = q
o
cos(ωt + ϕ).
+ Cường độ dòng điện trên cuộn dây: