Tiêu đề Vật Lý 12 - CHỦ ĐỀ 21 SÓNG ĐIỆN TỪ.docx ✅

CHỦ ĐỀ 21: SÓNG ĐIỆN TỪ I. TÓM TẮT LÝ THUYẾT 1. Điện từ trường - Khi 1 từ trường biến thiên theo thời gian thì nó sinh ra 1 điện trường xoáy (là 1 điện trường mà các đường sức bao quanh các đường cảm ứng từ). Ngược lại khi một điện trường biến thiên theo thời gian nó sinh ra 1 từ trường xoáy (là 1 từ trường mà các đường cảm ứng từ bao quanh các đường sức của điện trường). - Dòng điện qua cuộn dây là dòng điện dẫn, dòng điện qua tụ điện là dòng điện dịch (là sự biến thiên của điện trường giữa 2 bản tụ). - Điện trường và từ trường là 2 mặt thể hiện khác nhau của 1 loại trường duy nhất là điện từ trường. 2. Sóng điện từ: là điện từ trường lan truyền trong không gian của điện từ trường biến thiên tuần hoàn theo thời gian. a. Đặc điểm sóng điện từ: - Sóng điện từ lan truyền được trong chân không với tốc độ c = 3.10 8 m/s - Sóng điện từ là sóng ngang do nó có 2 thành phần là thành phần điện E→ và thành phần từ B→ vuông góc với nhau và vuông góc với phương truyền sóng. + Các vectơ E→ , B→ , v→ lập thành một tam diện thuận: xoay đinh ốc để vectơ E→ trùng vectơ B→ thì chiều tiến của đinh ốc là chiều của vectơ v→ + Nếu giả sử vectơ E→ đang cực đại và hướng về phía Nam thì vectơ B→ cũng cực đại (do cùng pha) và hướng về phía Đông (như hình vẽ). - Dao động của điện trường và từ trường tại 1 điểm luôn đồng pha. - Cũng có các tính chất giống như sóng cơ học: phản xạ, khúc xạ, giao thoa. Truyền tốt trong các môi trường thường theo thứ tự: Chân không > khí > lỏng > rắn. Khi truyền từ không khí vào nước: f không đổi; v và λ giảm. - Sóng điện từ mang năng lượng. - Sóng điện từ bước sóng từ vài m đến vài km dùng trong thông tin vô tuyến gọi là sóng vô tuyến: Loại sóng Tần số Bước sóng Đặc tính Sóng dài 3-300KHz 10 5 -10 3 m Năng lượng nhỏ, ít bị nước hấp thụ, dùng thông tin liên lạc dưới nước.
10 3 -10 2 m Sóng trung 0,3-3MHz Ban ngày tầng điện li hấp thụ mạnh, ban đêm ít bị hấp thụ ⇒ ban đêm nghe đài sóng trung rõ hơn ban ngày Sóng ngắn 3-30MHz 10 2 -10m Năng lượng lớn, bị tầng điện li và mặt đất phản xạ nhiều lần ⇒ thông tin trên mặt đất kể cả ngày và đêm. Sóng cực ngắn 30-30000MHz 10-10 -2 m Có năng lượng rất lớn, không bị tầng điện li hấp thụ, xuyên qua tầng điện li nên dùng thông tin vũ trụ, vô tuyến truyền hình. 3. Bước sóng của sóng điện từ: λ = c f = c.2π .LC = c.2π o o q I ; với: c = 3.10 8 m/s 4. Bài toán ghép tụ: + Nếu C 1 ss C 2 (C = C 1 +C 2 ) hay L 1 nt L 2 (L = L 1 +L 2 ) thì λ 2 = 22 12; + Nếu C 1 nt C 2 12 111 CCC    hay L 1 ss L 2 12 111 LLL    thì 222 12 111  Kinh nghiệm: Đừng học thuộc lòng, bạn chỉ cần nhớ mối liên hệ thuận - nghịch giữa các đại lượng T, f,  , C, L với nhau ta sẽ có ngay các công thức trên! 5. Mạch dao động có L biến đổi từ: L Min → L Max và C biến đổi từ C Min → C Max thì bước sóng λ của sóng điện từ phát (hoặc thu): ▪λ Min tương ứng với L Min và C Min : λ min = c2π minminLC ▪λ Max tương ứng với L Max và C Max : λ max = c2π maxmaxLC 6. Góc quay α của tụ xoay - Tụ xoay có điện dung C tỉ lệ theo hàm số bậc nhất đối với góc xoay α:C=aα+b + Từ các dữ kiện α min ; α max ; C min ; C max ta tìm được 2 hệ số a và b. + Từ các dữ kiện λ và L ta tìm được C rồi thay vào: C=a.α+b, suy ra góc xoay α. Hoặc: + Khi tụ quay từ α min đến α (để điện dung từ C min đến C) thì:    minmin maxminmaxmin CC CC      + Khi tụ quay từ vị trí α max về vị trí α (để điện dung từ C đến C max ) thì:    maxmax maxminmaxmin CC CC     
- Khi tụ xoay 1 2 2 0 11 02 220 //:x x x CCC CC CCC      7. Nguyên tắc chung của việc thông tin truyền thanh bằng sóng vô tuyến a) Phát và thu sóng điện từ: Dựa vào nguyên tắc cộng hưởng điện từ trong mạch LC(f=f 0 ) ▪ Để phát sóng điện từ người ta mắc phối hợp 1 máy phát dao động điều hòa với 1 ăngten (là 1 mạch dao động hở) ▪ Để thu sóng điện từ người ta mắc phối hợp 1 ăngten với 1 mạch dao động có tần số riêng điều chỉnh được (để xảy ra cộng hưởng với tần số của sóng cần thu). b) Nguyên tắc chung: a. Phải dùng sóng điện từ cao tần để tải thông tin gọi là sóng mang. b. Phải biến điệu các sóng mang: "trộn" sóng âm tần với sóng mang. c. Ở nơi thu phải tách sóng âm tần ra khỏi sóng mang. d. Khuếch đại tín hiệu thu được. Lưu ý: Sóng mang có biên độ bằng biên độ của sóng âm tần, có tần số bằng tần số của sóng cao tần. c) Sơ đồ khối của máy phát thanh vô tuyến điện đơn giản: Máy phát Máy thu (1): Micrô. (2): Mạch phát sóng điện từ cao tần. (3): Mạch biến điệu. (4): Mạch khuyếch đại. (5): Anten phát. (1): Anten thu. (2): Mạch khuyếch đại dao động điện từ cao tần. (3): Mạch tách sóng. (4): Mạch khuyếch đại dao động điện từ âm tần. (5): Loa.
Chú ý: Tìm hiểu cách xác định kinh độ và vĩ độ!!! II. CÁC VÍ DỤ ĐIỂN HÌNH Ví dụ 1: Một mạch LC dao động tự do trong đó: C=1nF; L=1mH. Hãy xác định tần số góc của sóng mà mạch dao có thể thu được? A. 10 6 rad/s B. 2.10 6 rad/s C. 10 7 rad/s D. 10 -6 rad/s Giải Ta có: ω 93 11 10.10LC 10 6 (rad/s) Ví dụ 2: Khi mắc tụ điện có điện dung C 1 với cuộn cảm L thì mạch thu sóng thu được sóng có bước sóng λ 1 =60m; khi mắc tụ điện có điện dung C 2 với cuộn cảm L thì mạch thu được sóng có bước sóng λ 2 =80m. Khi mắc C 1 nối tiếp C 2 và nối tiếp với cuộn cảm L thì mạch thu được bước sóng là: A. λ=100m. B. λ=140m. C. λ=70m. D. λ=48m. Giải Ta có: λ = c.2π LC = c.2π 12LCC ⇒ λ = 2222126080 100m Ví dụ 3: Mạch dao động để bắt tín hiệu của một máy thu vô tuyến gồm một cuộn cảm có hệ số tự cảm L=2μF và một tụ điện. Để máy thu bắt được sóng vô tuyến có bước sóng λ=16m thì tụ điện phải có điện dung bằng bao nhiêu? A. 36pF. B. 320pF. C. 17,5pF. D. 160pF.