Tiểu luận PHÂN TÍCH CHƯƠNG TRÌNH VẬT LÍ PHỔ THÔNG 2
MỤC LỤC
PHẦN MỞ ĐẦU.........................................................................................................................................................2
PHẦN NỘI DUNG......................................................................................................................................................3
1.Nhiệm vụ của chương “Dao động và sóng điện từ”..................................................................................................3
2.Lịch sử phát triển của khoa học nghiên cứu về sóng điện từ.....................................................................................3
3.Sơ đồ kiến thức của chương “Dao động và sóng điện từ”.........................................................................................3
4.Chuẩn kiến thức – kĩ năng........................................................................................................................................4
4.1.Kiến thức...........................................................................................................................................................4
4.2.Kỹ năng..............................................................................................................................................................5
5.Phân tích nội dung kiến thức ....................................................................................................................................5
5.1.Mạch dao động (khung dao động)......................................................................................................................5
5.1.1.Khái niệm....................................................................................................................................................5
5.1.2.Lưu ý...........................................................................................................................................................5
5.2.Dao động điện từ................................................................................................................................................5
5.2.1.Một số khái niệm........................................................................................................................................5
5.2.1.1.Dao động điện từ..................................................................................................................................5
5.2.1.2.Dao động điện từ tự do.........................................................................................................................6
5.2.1.3.Dao động điện từ tắt dần......................................................................................................................6
5.2.1.4.Dao động điện từ duy trì ......................................................................................................................7
5.2.1.5.Dao động điện từ cưỡng bức................................................................................................................7
5.2.2.Khảo sát dao động trong mạch LC..............................................................................................................8
5.2.3.Năng lượng trong dao động điều hoà..........................................................................................................9
5.3.Lý thuyết điện từ của Maxwell .........................................................................................................................9
5.4.Điện từ trường..................................................................................................................................................13
5.5.Sóng điện từ.....................................................................................................................................................13
5.5.1.Khái niệm..................................................................................................................................................13
5.5.2.Đặc điểm của sóng điện từ........................................................................................................................14
5.5.3.Tính chất của sóng điện từ........................................................................................................................14
6.Sự tương tự giữa dao động điện từ và dao động cơ.................................................................................................15
7.Ứng dụng của sóng điện từ trong kỹ thuật..............................................................................................................16

sinh có sự đam mê có thể tìm hiểu về các ứng dụng về thu phát tín hiệu hiện nay trong lĩnh vực kĩ
thuật.
Với yêu cầu của môn học, trong tiểu luận này, tôi đi sâu nghiên cứu, phân tích làm rõ kiến
thức và ý đồ của SGK trong chương “Dao động và sóng điện từ” trong sách giáo khoa vật lí 12
nâng cao.
Tiểu luận được chia thành 3 phần lớn:
 Phần mở đầu trình bày lí do nghiên cứu của tiểu luận;
 Phần nội dung: nghiên cứu nội dung kiến thức cơ bản của chương, các yêu cầu về
chuẩn kiến thức kĩ năng cần đạt được và tìm hiểu một số ứng dụng quan trọng của kiến thức
này trong cuộc sống.
 Phần kết luận: tổng kết những kết quả mà tiểu luận đã đạt được.
Học viên thực hiện: Ngô Thị Thúy Ngân Trang 2
Tiểu luận PHÂN TÍCH CHƯƠNG TRÌNH VẬT LÍ PHỔ THÔNG 2
PHẦN NỘI DUNG
NGHIÊN CỨU CHƯƠNG TRÌNH VẬT LÍ PHỔ THÔNG
CHƯƠNG DAO ĐỘNG VÀ SÓNG ĐIỆN TỪ VẬT LÍ 12 NÂNG CAO
1. Nhiệm vụ của chương “Dao động và sóng điện từ”
Chương “Dao động và sóng điện từ” là một chương nằm trong phần điện từ trường
được trình bày trong chương trình Vật lí phổ thông. Nhiệm vụ của chương này là giới thiệu
và giúp học sinh tiếp cận với các kiến thức về dao động điện từ và sóng điện từ.
Trong đó kiến thức của chương tập trung phân tích các khái niệm về mạch dao động,
sóng điện từ, giải thích về sự tồn tại đồng thời của điện trường và từ trường qua đó hình
thành khái niệm sóng điện từ cho học sinh. Đồng thời giúp học sinh so sánh và tìm hiểu
được sự tương quan giữa sóng điện từ với dao động và sóng cơ. Nội dung của chương cũng
đề cập đến các loại dao động điện từ, đặc điểm của sóng điện từ.
Đặc biệt, trong chương này cũng giải thích cho học sinh những kiến thức cơ bản của
nguyên tắc truyền thông bằng sóng điện từ là một trong các lĩnh vực được nghiên cứu và có
nhiều ứng dụng quan trọng trong cuộc sống hiện đại.
2. Lịch sử phát triển của khoa học nghiên cứu về sóng điện từ
1820 Hans Christian Oersted (1777 - 1851) nhà Vật lí – hóa học người Đan mạch đã thiết lập

Từ trường
xoáy
Từ trường
biến thiên
Điện trường
xoáy
Điện từ trường
Ứng dụng
Ăng ten
Truyền thông
bằng sóng
điện từ
Năng
lượng điện
từ
Dao động
điện từ tắt
dần
Dao động
điện từ duy
trì, dao động
điện từ cưỡng
bức.
Sóng điện từ
Dao động
điện từ tự do
Lý thuyết của
Maxwell
Lý thuyết của
Maxwell

Mạch LRC mà ta xét trong các bài toán về dòng điện xoay chiều sau này cũng được xem
là mạch dao động điện từ, nhưng đây không phải là mạch dao động điện từ lí tưởng.
5.2. Dao động điện từ
5.2.1. Một số khái niệm
5.2.1.1. Dao động điện từ
Để nghiên cứu dao động điện từ ta khảo sát quá trình phóng điện và quá trình nạp
điện của tụ điện C qua cuộn L (hình 1).
Để mạch dao động ban đầu ta cần cung
cấp cho mạch một năng lượng E. Ban đầu
khóa K ở (1) nguồn điện tích điện cho cho hai
bản tụ điện đến điện tích Q
0
và hiệu điện thế
cực đại giữa hai bản tụ điện là U
0
= Q
0
/C
Với U
0
= E – I.r = E (do mạch hở).
Khi đó tụ điện có dự trữ điện năng:
Học viên thực hiện: Ngô Thị Thúy Ngân Trang 5
C
L
Hình 1: Mạch dao động điện từ tự do
C
L
K
E

1
dòng
điện qua cuộn dây đạt cực đại I
0
còn điện áp trên
tụ bằng 0. Tất cả điện năng lúc này chuyển hóa
hoàn toàn thành năng lượng từ trường tập trung ở
cuộn dây, trị số năng lượng đó được xác định:
2
max
2
0
LI
W
t
=
Đối với mạch lí tưởng: W
t
max= W
đ
max.
Khi điện tích trên tụ điện q = 0 thì cuộn cảm trở thành nguồn năng lượng, từ t
1
đến t
2
thì dòng điện giảm, tụ điện bắt đầu được nạp điện trở lại, điện áp của tụ điện tăng lên tuy
nhiên dấu của điện tích trên hai bản tụ điện ngược lại. Năng lượng từ trường biến đổi trở lại
thành năng lượng điện trường trong tụ điện. Sau khi điện tích trên tụ đạt giá trị cực đại, tụ
điện lại phóng điện  cứ như vậy quá trình tiếp diễn. quá trình dao động điện và từ trong
mạch LC tương tự như của con lắc đơn.

Hình 2: Sự biến thiên của i và u
trong mạch LC
Tiểu luận PHÂN TÍCH CHƯƠNG TRÌNH VẬT LÍ PHỔ THÔNG 2
mạch dao động lí tưởng. Chính điện trở này làm cho năng lượng của hệ bị tiêu hao dưới
dạng nhiệt năng nên dao động của mạch LC bị tắt dần.
5.2.1.4. Dao động điện từ duy trì
Nguyên nhân của dao động điện từ tự do trong các hệ thực tắt dần vì năng lượng của
dao động một phần chuyển thành nhiệt lượng thông qua điện trở. Để tránh sự tắt dần của dao
động tự do người ta tìm cách cấp thêm năng lượng cho vật dao động
để bù lại phần năng lượng đã chuyển thành nhiệt, mà không làm thay
đổi tần số riêng của nó dao động như vậy gọi là dao động duy trì.
Trong kỹ thuật vô tuyến điện tử, có hai phương pháp chính để
bù tiêu hao của năng lượng:
- Dùng năng lượng của nguồn điện ngoài: đây là dao động cưỡng bức
hay còn gọi là kích thích ngoài.
- Thiết lập mạch điện tử để tự bù tiêu hao: đây là những máy tạo dao
động hình sin tự kích thích.
5.2.1.5. Dao động điện từ cưỡng bức
Dao động cưỡng bức là dao động của mạch dao động LC khi được kích thích bằng
một năng lượng của nguồn điện bên ngoài để bù tiêu hao. Nguồn năng lượng bên ngoài này
là một điện áp xoay chiều hình sin. Mạch dao động sẽ dao động với tần số của nguồn cưỡng
bức.
Khi tần số dao động cưỡng bức bằng tần số của dao động riêng của mạch ta có hiện
tượng cộng hưởng.
Ví dụ: Mạch duy trì dao động RLC dùng tranzito
Học viên thực hiện: Ngô Thị Thúy Ngân Trang 7
L
C
u ͠
R


Với quy ước về dấu như hình bên thì
'q
dt
dq
i
==
Ta lại có:
C
q
u
=
, nên:
2
2
d q q
-L =
dt Chay là :
1
q''+ q=0
LC
Đặt
1
ω=
LC
ta có
2

QI
ω
=
Học viên thực hiện: Ngô Thị Thúy Ngân Trang 8
Hình 5: Đồ thị biến thiên điện
tích và cường độ dòng điện
Hình 4: Mạch duy trì
dao động RLC dùng
tranzito
Tiểu luận PHÂN TÍCH CHƯƠNG TRÌNH VẬT LÍ PHỔ THÔNG 2
Hiệu điện thế giữa hai bản A và B của tụ điện:

( )
ϕωω
+−==
tqqu
AB
sin'
0
Như vậy có thể thấy dao động điện trong mạch LC là dao động điều hoà tức là biến
đổi theo qui luật hình sin. Và dòng điện i luôn lệch pha
π
2
với điện tích và hiệu điện thế hai
đầu cuộn cảm hoặc tụ điện.
5.2.3. Năng lượng trong dao động điều hoà
Khi xảy ra quá trình dao động điện trong mạch LC, điện tích q của bản A tụ điện biến đổi
theo thời gian theo qui luật: q =Q
0
cos (ωt+φ)

1
W Li sin ( t )
2 2C
= = ω + ϕ
Năng lượng toàn phần W của dao động điện là tồng năng lượng W
đ
của điện trường và
W
t
của từ trường
t d
W W W= +

hay
2
2 2
0
0 0 0 0
Q
1 1 1
W CU Q U LI
2 2 2C 2
= = = =
= const
Từ biểu thức này ta rút ra kết luận trong quá trính dao động điện, năng lượng toàn phần E
của dao động không đổi( được bảo toàn), có sự chuyển hoá giữa năng lượng điện trường và
năng lượng từ trường. Năng lượng toàn phần của dao động bằng năng lượng của điện trường
khi tụ điện tích điện lượng cực đại, lúc đó cường độ dòng điện bằng không và năng lượng của từ
trường bằng không.
5.3. Lý thuyết điện từ của Maxwell





∫∫
∂
∂
−=
)()(
(1)
Phương trình (1) được gọi là phương trình Maxwell – Faraday ở dạng tích phân. Nó
diễn tả đặc tính xoáy của điện trường. Trong đó, vế phải thể hiện tốc độ biến thiên của từ
thông qua diện tích S; vế trái là lưu thông của vectơ cường độ điện trường xoáy dọc theo chu
tuyến L bao quanh S. Ở dạng vi phân, phương trình Maxwell – Faraday có dạng:

t
B
Erot
∂
∂
−=


(2)
Luận điểm thứ hai của Maxwell – dòng điện dịch: Maxwell đã cho rằng mọi từ
trường biến thiên đều sinh ra điện trường xoáy.
Phân tích các hiện tượng điện từ khác Maxwell khẳng định phải có điều ngược lại:
“Mọi điện trường biến thiên theo thời gian đều làm
xuất hiện từ trường”, đó là nội dung luận điểm thứ hai
của Maxwell.