Lý thuyết vật lý 12
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 kể
♦ Phương trình dao động :
- Lực hồi phục :
kxF
dh
−=
- Phương trình dao động : : x’’ = – ω
2
.x Với : ω
2
=
k
m
- Nghiệm của PT : x = A.sin( ω.t + ϕ ) Với : A > 0 và ω > 0
Đònh nghóa dao động điều hòa : Dao động được mô tả bằng một đònh luật dạng sin ( hoặc cosin )
v
x
=+
ω
,
xa
2
ω
−=
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 :
- Lực tác dụng vào vật :
s
l
g
mmgF
−≈−=
α
sin
s’’ = –ω
2
.s Với :
g
l
ω
=
* 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
đ
=
1
2
.m. v
2
=
1
2
m.ω
2
.A
2
.cos
2
(ωt + ϕ )
• Thế năng : E
t
=
1
2
k.x
2
=
1
2
k.A
.sin(ωt + ϕ
2
)
Nhận xét :
• ∆ϕ = ϕ
1
- ϕ
2
= 2kπ : dao động cùng pha
• ∆ϕ = ϕ
1
- ϕ
2
= (2k + 1)π : dao động ngược pha.
2. Sự tổng hợp dao động :
Trang 2
Lý thuyết vật lý 12
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 :
A A A A A= + +
1
2
2
2
1 2
2
Bài 6 & 7 . DAO ĐỘNG TẮT DẦN - DAO ĐỘNG CƯỢNG BỨC
1. Dao động tắt dần
Dao động tắt dần là dao động có biên độ giảm dần theo thời gian
Nguyên nhân làm dao động tắt dần là do lực cản của môi trường
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 dao động của vật rất phức tạp.
Khi ổn đònh, hệ dao động bằng 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
♦ 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
+ Nhạc âm : Âm có tần số xác đònh, gây cảm giác êm ái, dễ chòu
+ 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 : 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.
5. Năng lượng của âm :
• Cường độ âm I : là lượng năng lượng được sóng âm truyền trong 1 đơn vò thời gian qua 1 đơn
vò diện tích đặt vuông góc với phương truyền. Đơn vò W/m
2
.
• Trong thực tế, người ta dùng mức cường độ âm L để đo cảm giác sinh lý của tai người. Ta có
L
=
lg
I
I
0
( Bell )
Trang 4
Lý thuyết vật lý 12
Thường, người ta dùng dB ( đề xi bel ) với :
L
=
10.lg
I
I
0
λ
π
)
Xét 1 điểm M cách 2 nguồn A, B 1 đoạn d
1
, d
2
. Nếu tại A B có dao động được truyền tới :
u
A
= a.sin(2πft –
2π
λ
d
1
)
u
B
= a.sin(2πft –
2π
λ
d
2
)
Độ lệch pha : ∆ϕ = ϕ
1
– ϕ
2
=
2π
trường đều B với vận tốc góc ω không đổi.
Từ thông qua khung là : Φ =NBS cosωt =Φ
0
cosωt với : Φ
0
= NBS
Suất điện động cảm ứng :
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.
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.
* Dung kháng Z
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 :
Trang 6
o
R
U
I
Lý thuyết vật lý 12
Dòng điện qua mạch : i = I
0
sinωt => u
C
= U
0C
sin(ωt -
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
0
Z
Tính tổng trở Z :
( )
Z R Z Z
C
ω =
ω
< = >
2
1
LC
ω =
thì
- Dòng điện qua mạch có giá trò cực đại
U
I
R
=
Trang 7
O
C
U
I
I
v
L
U
v
0
Lý thuyết vật lý 12
- Hiệu điện thế cùng pha với cường độ dòng điện
Bài 16. CÔNG SUẤT DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU
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
• 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
1. Đònh nghóa : Dòng điện xoay chiều 3 pha là 1 hệ thống gồm 3 dòng điện xoay chiều có cùng
biên độ, cùng tần số nhưng lệch pha nhau về pha 1 góc 2
π
/3 , hay về thời gian là 1/3 chu kỳ.
2. Nguyên tắc hoạt động của máy phát điện xoay chiều ba pha :
• Dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ
• Máy gồm 2 bộ phận :
+ Phần ứng : gồm 3 cuộn dây giống hệt nhau được đặt lệch nhau 1/3 vòng tròn trên stator
+ Phần cảm : là 1 nam châm điện làm rotor.
Cách mắc hình sao :
U
P
: HĐT giữa dây pha và dây trung hòa – gọi là HĐT pha .
Trang 8
Lý thuyết vật lý 12
- Stato : 3 cuộn dây giống nhau quấn trên các lõi sắt, bố trí trên một vành tròn để tạo ra từ
trường quay
- Roto : Hình trụ có tác dụng như cuộn dây quấn trên lõi thép
Động cơ không đồng bộ 1 pha :
- Stato : 2 cuộn dây đặt lệch 90
0
, một cuộn nối thẳng vào điện, cuộn còn lại nối vào
mạng điện thông qua một tụ điện
- Roto : Giống như động cơ không đồng bộ 3 pha
BÀI 21. MÁY BIẾN THẾ – SỰ TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG
1. Nguyên tắc hoạt động và cấu tạo máy biến thế :
• Máy biến thế : là thiết bò cho phép biến đổi hiệu điện thế của dòng điện xoay chiều.
• Nguyên tắc : Dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ.
• 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
' '
=
Trang 9
Lý thuyết vật lý 12
A
> V
B
: Dòng điện đi từ A → diod Đ
2
→ C →điện trở R →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.
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 .
• Đối với máy phát điện một chiều,
người ta dùng hệ thống 2 bán khuyên có 2 chổi quét tì vào để lấy điện ra ngoài.
• Để dòng điện đỡ nhấp nháy, người ta bố trí nhiều cuộn dây đặt lệch nhau và nối tiếp
LC
1
=ω
2. Năng lượng trong mạch dao động :
∗ 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
∗ Vậy : W
đ
+ 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 ( 2f)
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.
• 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
Trang 11
Lý thuyết vật lý 12
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
Short Ware
100 - 10 m 3 - 30 MHz Phản xạ trên tầng điện ly
→TTVT
Sóng cực ngắn 10 - 0.1 m 30 –3.10
Bài 30. SỰ TRUYỀN ÁNH SÁNG. SỰ PHẢN XẠ ÁNH SÁNG.GƯƠNG PHẲNG
1. Sự truyền ánh sáng :
đònh luật truyền thẳng ánh sáng :
" Trong môi trường trong suốt và đồng tính, ánh sáng truyền theo đường thẳng."
Trong môi trường trong suốt và đồng tính thì tia sáng được biểu diễn bằng đường thẳng.
nguyên lý thuận nghòch về chiều truyền tia sáng :
" Nếu một tia sáng xuất phát từ A truyền đến B, theo đường ACB thì ngược lại tia sáng xuất từ B về A
sẽ truyền theo đường BCA. "
2. Sự phản xạ ánh sáng :
Hiện tượng :Tia sáng bò đổi hướng, trở lại môi trường cũ khi gặp một bề mặt nhẵn
Đònh luật phản xạ ánh sáng :
Trang 12
Copyright: Tài liệu đại học ©