Giáo án Chương I: Dao động điện từ, sóng điện từ

Ch­¬ng Dao ®éng ®iÖn tõ, sãng ®iÖn tõ.
C
L
E
+
-
q
I. HÖ thèng kiÕn thøc trong ch­¬ng
1. M¹ch dao ®éng, dao ®éng ®iÖn tõ:
+M¹ch dao ®éng lµ m¹ch ®iÖn gåm tô ®iÖn cã ®iÖn dung C m¾c víi cuén c¶m cã hÖ sè tù c¶m L.
Mach lÝ t­ëng khi ®iÖn trë thuÇn cña m¹ch b»ng 0.
+ Dao ®éng ®iÖn tõ ®iÒu hßa x¶y ra trong m¹ch LC sau khi tô ®iÖn ®­îc tÝch mét ®iÖn l­îng q0 vµ kh«ng cã t¸c dông ®iÖn tõ bªn ngoµi lªn m¹ch. §ã lµ dao ®éng ®iÖn tõ tù do víi tÇn sè .
Biến thiên điện tích và dòng điện : 
+ BiÓu thøc cña dao ®éng ®iÖn tõ tù do trong m¹ch lµ: 	
i = q’ = - wQ0sin(ωt + φ) = I0cos(wt + j + p/2), I0 = w.Q0; u = U0cos(ωt + φ), U0 = Q0/C. *Dòng điện qua L biến thiên điều hòa sớm pha hơn điện tích trên tụ điện C góc *. Pha ban đầu : Tìm bằng cách giải hệ phương trình 
. Phương trình độc lập với thời gian:
II. Năng lượng điện từ :
	Tổng năg lượng điện trường trên tụ điện và năng lượng tử trường trên cuộn cảm gọi là năng lượng điện từ
 + Năng lượng điện trường 
 - N¨ng l­îng ®iÖn tr­êng tËp trung ë tô ®iÖn: wđ =.
 + Năng lượng từ trường 
- N¨ng l­îng tõ tr­êng tËp trung ë cuén c¶m: wt = .
 + Năng lượng điện từ trường = const
-Trong qu¸ tr×nh dao ®éng ®iÖn tõ cã sù chuyÓn ho¸ qua l¹i gi÷a n¨ng l­îng ®iÖn vµ n¨ng l­îng tõ cña m¹ch, tÇn sè dao ®éng lµ w’ = 2w. Tæng cña chóng, lµ n¨ng l­îng toµn phÇn cña m¹ch, cã gi¸ trÞ kh«ng ®æi.
* Lưu ý: 
 + Năng lượng điện từ trường không đổi.
 + Năng lượng điện trường và năng lượng từ trường biến thiên tuần hoàn theo thời gian với chu kỳ T/2, tần số 2f.
+ Cứ sau thời gian năng lượng điện lại bằng năng lượng từ.
 + Hệ thức liên hệ 
 +Dao động của R,L,C là dao động cưỡng bức với “lực cưỡng bức” là hiệu điện thế UAB. Hiện tượng cộng hưởng xảy ra khi ZL=ZC.
 + Công suất cần cung cấp để mạch không bi tắt dần bằng công suất tỏa nhiệt: + Trong m¹ch RLC cã sù to¶ nhiÖt do hiÖu øng Jun - Lenx¬ nªn n¨ng l­îng toµn phÇn gi¶m theo thêi gian, biªn ®é dao ®éng còng gi¶m theo vµ dao ®éng t¾t dÇn. NÕu ®iÖn trë R cña m¹ch nhá, th× dao ®éng coi gÇn ®óng lµ tuÇn hoµn víi tÇn sè gãc .
NÕu b»ng mét c¬ chÕ thÝch hîp ®­a thªm n¨ng l­îng vµo m¹ch trong tõng chu kú, bï l¹i ®­îc n¨ng l­îng tiªu hao, th× dao ®éng cña m¹ch ®­îc duy tr×.
§ Năng lượng mạch dao động:
 Năng lượng điện trường: 
 Năng lượng điện trường cực đại: 
 Năng lượng từ trường: Năng lượng từ trường cực đại: 
 Năng lượng điện từ: W = WC + WL 	 	 
 § Năng lượng điện trường và năng lượng từ trường biến thiên điều hòa với tần số gấp đôi của dòng điện và điện tích: 2f; 2w.; và với chu kỳ bằng một nữa chu kỳ của dòng điệnT/2
III. ĐIỆN TỪ TRƯỜNG
I. Mối quan hệ giữa điện trường và từ trường :
Gi¶ thuyÕt M¾c xoen vÒ ®iÖn tõ tr­êng:
Mçi biÕn thiªn theo thêi gian cña tõ tr­êng, ®Òu sinh ra trong kh«ng gian xung quanh mét ®iÖn tr­êng xo¸y biÕn thiªn theo thêi gian, vµ ng­îc l¹i, mçi biÕn thiªn theo thêi gian cña mét ®iÖn tr­êng còng sinh ra mét tõ tr­êng biÕn thiªn theo thêi gian trong kh«ng gian xung quanh.
Tõ tr­êng vµ ®iÖn tr­êng biÕn thiªn theo thêi gian vµ kh«ng tån t¹i riªng biÖt, ®éc lËp víi nhau, mµ chØ lµ biÓu hiÖn cña mét tr­êng tæng qu¸t, duy nhÊt, gäi lµ ®iÖn tõ tr­êng.
§iÖn tõ tr­êng lµ mét d¹ng vËt chÊt ®Æc biÖt tån t¹i trong tù nhiªn.
- Nếu tại một nơi có một từ trường biến thiên theo thời gian thì tại nơi đó xuất hiện một điện trường xoáy - Nếu tại một nơi có một điện trường biến thiên theo thời gian thì tại nơi đó xuất hiện một từ trường xoáy
- Dòng điện dịch: Điện trường biến thiên theo thời gian làm xuất hiện một từ trường xoáy. Điện trường này tương đương như một dòng điện gọi là dòng điện dịch.
2. Điện từ trường :
	Điện trường biến thiên và từ trường biến thiên liên quan mật thiết với nhau và là hai thành phần của một trường thống nhất gọi là điện từ trường 
 Trong điện từ trường : + E,B biến thiên điều hoà cùng tần số và cùng pha
	 + vuông góc
IV. SÓNG ĐIỆN TỪ
1. Định nghĩa : + Qu¸ tr×nh lan truyÒn trong kh«ng gian cña ®iÖn tõ tr­êng biÕn thiªn tuÇn hoµn lµ mét qu¸ tr×nh sãng, sãng ®ã ®­îc gäi lµ sãng ®iÖn tõ. 
2. Đặc điểm sóng điện từ :
+ Sãng ®iÖn tõ truyÒn c¶ trong ch©n kh«ng, trong ch©n kh«ng cã vËn tèc c = 300 000km/s = = 3.108 m/s ; sãng ®iÖn tõ mang n¨ng l­îng tØ lÖ víi luü thõa bËc 4 cña tÇn sè; lµ sãng); 
- Sóng điện từ là sóng ngang. ngang (c¸c vÐct¬vµvu«ng gãc víi nhau vµ vu«ng gãc víi ph­¬ng truyÒn sãng
- Dao động của điện trường và từ trường tại 1 điểm luôn đồng pha
- Sóng điện từ cã ®Çy ®ñ tÝnh chÊt nh­ sãng c¬ häc: ph¶n x¹, khóc x¹, giao thoa, nhiÔu x¹...
- Sóng điện từ mang năng lượng tØ lÖ víi luü thõa bËc 4 cña tÇn sè;
	Sóng điện từ bước sóng từ vài m đến vài km dùng trong thông tin vô tuyến gọi là sóng vô tuyến.
3. Sự truyền sóng vô tuyến trong khí quyển :
Các phân tử không khí hấp thụ mạnh sóng dài, sóng trung, sóng cực ngắn tuy nhiên cố một số vùng sóng ngắn ít bị hấp thụ.
	Sóng ngắn phản xạ tốt trên tầng điện li
Thang sóng điện từ 
Tên sóng
Bước sóng
Đặc tính
Sóng dài
> 3000m
 Bị tầng điện li phản xạ, dùng trong thông tin truyền thanh truyền hình trên mặt đất, thông tin dưới nước
Sóng trung
200m – 3000m
 Bị tầng điện li phản xạ, dùng trong thông tin truyền thanh truyền hình trên mặt đất
Sóng ngắn 1
50m – 200m
Bị tầng điện li phản xạ, dùng trong thông tin truyền thanh truyền hình trên mặt đất
Sóng ngắn 2
10m – 50m
Bị tầng điện li phản xạ, dùng trong thông tin truyền thanh truyền hình trên mặt đất
Sóng cực ngắn
0,01m – 10m
Không bị phản xạ ở tầng điện li, truyền thông qua vệ tinh
Sãng v« tuyÕn ®iÖn ®­îc sö dông trong th«ng tin liªn l¹c. 
Sãng dµi Ýt bÞ n­íc hÊp thô nªn th«ng tin d­íi n­íc.
Sãng trung ban ngµy tÇng ®iÖn li hÊp thô, ban ®Ôm ph¶n x¹, nªn ban ®Òm truyÒn ®i ®­îc xa trªn mÆt ®Êt.
Sãng ng¾n cã n¨ng l­îng lín vµ ®­îc tÇng ®iÖn li vµ m¾t ®Êt ph¶n x¹ nhiÒu lÇn nªn truyÒn ®i rÊt xa trªn m¾t ®Êt.
Sãng cùc ng¾n cã n¨ng l­îng lín, kh«ng bÞ tÇng ®iÖn li hÊp thô mµ truyÒn th¼ng. Dïng ®Ó VTTH vµ th«ng tin trong vò trô.
4. Sù thu vµ ph¸t sãng ®iÖn tõ: ë ®µi ph¸t thanh, dao ®éng cao tÇn duy tr× ®­îc trén víi dao ®éng ®iÖn t­¬ng øng mµ c¸c th«ng tin cÇn truyÒn ®i (©m thanh, h×nh ¶nh) ®­îc chuyÓn ®æi thµnh dao ®éng ®iÖn t­¬ng øng. ®­îc trén víi dao ®éng ©m tÇn gäi lµ biÕn ®iÖu (biªn ®é hoÆc tÇn sè) dao cao tÇn ®· ®­îc biÕn ®iÖu sÏ ®­îc khuyÕch ®¹i vµ ph¸t ra tõ ¨ng ten d­íi d¹ng sãng ®iÖn tõ. 
ë m¸y thu thanh, nhê cã ¨ng ten thu sãng ®iÖn tõ ®­îc anten hÊp thô, qua m¹ch läc LC (chän sãng) sÏ thu ®­îc dao ®éng cao tÇn ®· ®­îc biÕn ®iÖu, vµ sau ®ã dao ®éng ©m tÇn l¹i ®­îc t¸ch ra khái dao ®éng cao tÇn biÕn ®iÖu nhê qu¸ tr×nh t¸ch sãng, råi ®­a ra loa.
M¸y ph¸t hay thu sãng ®iÖn tõ: chØ ph¸t hay thu sãng ®iÖn tõ cã tÇn sè b»ng tÇn sè riªng cña m¹ch dao ®éng LC. Máy phát hoặc máy thu sóng điện từ sử dụng mạch dao động LC thì tần số sóng điện từ phát hoặc thu 
được bằng tần số riêng của mạch. 	 và 
Bước sóng của sóng điện từ thu được .
BÀI TẬP Dao ®éng ®iÖn tõ, sãng ®iÖn tõ.
CÁC CÔNG THỨC CẦN NHỚ VỀ DAO ĐỘNG VÀ SÓNG ĐIỆN TỪ
 Tần số góc: Chu kì riêng: Tần số riêng: 
 Bước sóng điện từ: Với c = 3.108 m/s: Vận tốc ánh sáng
§ Năng lượng mạch dao động:
 Năng lượng điện trường: 
 Năng lượng điện trường cực đại: 
 Năng lượng từ trường: Năng lượng từ trường cực đại: 
 Năng lượng điện từ: W = WC + WL 	 	 
 § Năng lượng điện trường và năng lượng từ trường biến thiên điều hòa với tần số gấp đôi của dòng điện và điện tích: 2f; 2w.; và với chu kỳ bằng một nữa chu kỳ của dòng điệnT/2
BÀI TẬP
1. Maïch dao ñoäng ñieän töø ñieàu hoaø LC coù chu kì
A. Phuï thuoäc vaøo L, khoâng phuï thuoäc vaøo C.	 B. Phuï thuoäc vaøo C, khoâng phuï thuoäc vaøo L.
C. Phuï thuoäc vaøo caû L vaø C. D. Khoâng phuï thuoäc vaøo L vaøC.
2. Maïch dao ñoäng ñieän töø ñieàu hoaø goàm cuoän caûm L vaø tuï ñieän C khi taêng ñieän dung cuûa tuï ñieän leân 4 laàn thì chu kì dao ñoäng cuûa maïch 
 A. Taêng leân 4 laàn. B. Taêng leân 2 laàn. C. Giaûm ñi 4 laàn.	 D. Giaûm ñi 2 laàn.
3. Maïch dao ñoäng ñieän töø ñieàu hoaø goàm cuoän caûm L vaø tuï ñieän C. Khi taêng ñoä töï caûm cuûa cuoän caûm leân 2 laàn vaø giaûm ñieän dung cuûa tuï ñieän ñi 2 laàn thì taàn soá dao ñoäng cuûa maïch 
	A. Khoâng ñoåi B. Taêng 2 laàn. C. Giaûm 2 laàn. D. Taêng 4 laàn.
4. Maïch dao ñoäng ñieän töø goàm tuï ñieän C vaø cuoän caûm L, dao ñoäng töï do vôùi taàn soá goùc 
	A. 	B. 	C. 	 D. 
5. Cöôøng ñoä doøng ñieän töùc thôøi trong maïch dao ñoäng LC coù daïng I = 0,05cos2000t (A). Taàn soá goùc dao ñoäng cuûa maïch laø:
	A. 318,5 rad/s.	B. 318,5 Hz. C. 2000 rad/s.	D. 2000 Hz.
6. Maïch dao ñoäng LC goàm cuoän caûm coù ñoä töï caû L = 2 mH vaø tuï ñieän coù ñieän dung C = 2pF, (laáy 
Taàn soá dao ñoäng cuûa maïch laø 
 A. f = 2,5 Hz	B. f = 2,5 MHz C. f = 1 Hz	D. f = 1 MHz
7. Cöôøng ñoä doøng ñieän töùc thôøi trong maïch dao ñoäng LC coù daïng I = 0,02 sin 2000t (A). Tuï ñieän trong maïch coù ñieän dung 5. Ñoä töï caûm cuûa cuoän caûm laø
	A. L = 50 mH. 	B. L = 50 H. C. L = 5.10 – 6 H.	 D. L = 5.10 – 8 H.
8. Maïch dao ñoäng ñieän töø ñieàu hoaø LC goàm tuï ñieän C = 30nF vaø cuoän caûm L = 25 mH. Naïp ñieän cho tuï ñieän ñeán ñeán hieäu ñieän theá 4,8 V roài cho tuï phoùng ñieän qua cuoän caûm, cöôøng ñoä doøng ñieän hieäu duïng trong maïch laø
	A. I = 3,72 mA.	 B. I = 4,28 mA. C. I = 5,20 mA.	D. I = 6,34 mA.
9. maïch dao ñoäng LC coù ñieän tích trong maïch bieán thieân ñieàu hoaø theo phöông trình q = 4 sin () mC. Taàn soá dao ñoäng cuûa maïch laø
	A. f = 10 Hz.	B. f = 10 kHz. C. f = 2. D. f = 2kHz.
10. Maïch dao ñoäng ñieän töø goàm tuï ñieän C = 16 nF vaø cuoän caûm L = 25 mH. Taàn soá goùc dao ñoäng cuûa maïchø 
A. 	 B. 	C. 	D. 
11. Tuï ñieän cuûa maïch dao ñoäng coù ñieän dung C = 1, ban ñaàu ñöôïc tích ñieän ñeán hieäu ñieän theá 100V, sau ñoù cho maïch thöïc hieän dao ñoäng ñieän töø taét daàn. Naêng löôïng maát cuûa maïch töø khi baét ñaàu thöïc hieän dao ñoäng ñeán khi dao ñoäng ñieän töø taét haún laø bao nhieâu?
	A. .	B. . C. .	D. .
12. Ngöôøi ta duøng caùch naøo sau ñaây ñeå duy trì dao ñoäng ñieän töø trong maïch vôùi taàn soá rieâng cuûa noù?
A. Ñaët vaøo maïch moät hieäu ñieän theá xoay chieàu. B. Ñaët vaøo maïch moät hieäu ñieän theá moät chieàu khoâng ñoåi.
C. Duøng maùy phaùt dao ñoäng ñieän töø ñieàu hoaø. D. Taêng theâm ñieän trôû cuûa maïch dao ñoäng.
13. Phaùt bieåu naøo sau ñaây laø khoâng ñuùng
A. Moät töø tröôøng bieán thieân tuaàn hoaøn theo thôøi gian, noù sinh ra moät ñieän tröôøng xoaùy.
B. Moät ñieän tröôøng bieán thieân tuaàn hoaøn theo thôøi gian, noù sinh noù sinh ra moät töø tröôøng xoaùy.
C. Moät töø tröôøng bieán thieân taêng daàn ñeàu theo thôøi gian, noù sinh ra moät ñieän tröôøng xoaùy bieán thieân.
D. Ñieän töø tröôøng bieán thieân tuaàn hoaøn theo thôøi gian, lan truyeàn trong khoâng gian vôùi vaän toác aùnh saùng.
14. Phaùt bieåu naøo sau ñaây laø khoâng ñuùng?
A. Doøng ñieän ñaãn laø ñoøng chuyeån ñoäng coù höôùng cuûa caùc ñieän tích.
B. Doøng ñieän dòch laø do ñieän tröôøng bieán thieân sinh ra.
C. Coù theå duøng ampe keá ñeå ño tröïc tieáp doøng ñieän daãn
D. Coù theå duøng ampe keá ñeå ño tröïc tieáp doøng ñieän dòch 
15. Phaùt bieåu naøo sau ñaây laø khoâng ñuùng khi noùi veà ñieän töø tröôøng ? 
A. Khi moät ñieän tröôøng bieán thieân theo thôøi gian, noù sinh ra moät töø tröôøng xoaùy.
B. Ñieän tröôøng xoaùy laø ñieän tröôøng coù caùc ñöôøng söùc laø nhöõng ñöôøng cong khoâng kheùp kín.
C. Khi moät töø tröôøng bieán thieân theo thôøi gian, noù sinh ra moät ñieän tröôøng xoaùy.
D. Ñieän töø tröôøng coù caùc ñöôøng söùc töø bao quanh caùc ñöôøng söùc ñieän.
16. Phaùt bieåu naøo sau ñaây veà tính chaát cuûa soùng ñieän töø laø khoâng ñuùng ?
A. Soùng ñieän töø laø soùng ngang. B. Soùng ñieän töø mang naêng löôïng.
C. Soùng ñieän töø coù theå phaûn xaï, khuùc xaï, giao thoa. D. Soùng ñieän töø khoâng truyeàn ñöôïc trong chaân khoâng.
17. Phaùt bieåu naøo sau ñaây veà tính chaát cuûa soùng ñieän töø laø khoâng ñuùng ?
A. Soùng ñieän töø laø soùng ngang. B. Soùng ñieän töø mang naêng löôïng.
C. Soùng ñieän töø coù theå phaûn xaï, khuùc xaï, giao thoa. D. Vaän toác soùng ñieän töø gaàn baèng vaän toác aùnh saùng.
18. Haõy choïn caâu ñuùng.
A. Ñieän töø tröôøng do moät tích ñieåm dao ñoäng seõ lan truyeàn trong khoâng gian döôùi daïng soùng.
B. Ñieän tích dao ñoäng khoâng theå böùc xaï soùng ñieän töø.
C. Vaän toác cuûa soùng ñieän töø trong chaân khoâng nhoû hôn nhieàu vaän toác aùnh saùng trong chaân khoâng.
D. taàn soá cuûa soùng ñieän töø chæ baèng nöûa taàn soá dao ñoäng cuûa ñieän tích.
19. Soùng ñieän töø naøo sau ñaây coù khaû naêng xuyeân qua taàn ñieän li?
	A. Soùng daøi	B. Soùng trung. C. Soùng ngaén.	D. Soùng cöïc ngaén.
20. Soùng ñieän töø naøo sau ñaây bò phaûn xaï maïnh nhaát ôû taàng ñieän li ?
	A. Soùng daøi.	B. Soùng trung.	 C. Soùng ngaén.	D. Soùng cöïc ngaén.
21. Soùng ñieän töø naøo sau ñaây ñöôïc duøng trong vieäc truyeàn thoâng tin trong nöôùc ?
	A. Soùng daøi.	B. Soùng trung.	 C. Soùng ngaén.	 D. Soùng cöïc ngaén.
22. Soùng naøo sau ñaây ñöôïc duøng trong truyeàn hình baèng soùng voâ tuyeán ñieän
	A. Soùng daøi. 	B. Soùng trung. 	C. Soùng ngaén.	 D. Soùng cöïc ngaén.
23. Nguyeân taéc thu soùng ñieän töø döï vaøo:
A. Hieän töôïng coäng höôûng ñieän trong maïch LC. B. Hieän töôïng böùc xaï soùng ñieän töø cuûa maïch dao ñoäng hôû.
C. Hieän töôïng haáp thuï soùng ñieän töø cuûa moâi tröôøng. D. Hieän töôïng giao thoa soùng ñieän töø.
24. Soùng ñieän töø trong chaân khoâng coù taàn soá f = 150 kHz, Böôùc soùng cuûa soùng ñieän töø ñoù laø
	A. m.	B. km. 	C. m.	D. km.
25. Maïch choïn soùng cuûa maùy thu voâ tuyeán ñieän goàm tuï ñieän C = 880 pFva2 cuoän caûm L = 20 . Böôùc soùng ñieän töø maø maïch thu ñöôïc laø
	A. m.	 B. m. C. m. D. m.
26. Maïch choïn soùng ôû ñaàu vaøo cuûa maùy thu voâ tuyeán ñieän goàm tuï ñieän C = 1nF vaø cuoän caûm L = 100 
(laáy Böôùc soùng ñieän töø maø maïch thu ñöôïc laø. 
 A. 300m. B. 600m. C.300 km. D. 1000m
27. Moät maïch dao ñoäng goàm moät cuoän caûm coù ñoä töï caûm L = 1mH vaø moät tuï ñieän coù ñieän dung C = 0,1 . Maïch thu ñöôïc soùng ñieän töø coù taàn soá naøosau ñaây ?
	A. 31830,9 Hz.	 B. 15915,5 Hz. C. 503,292 Hz.	 D. 15,9155 Hz.
28. Khi maéc tuï ñieän coù ñieän dung C1 vôùi cuoän caûm L thì maïch thu ñöôïc soùng coù böôùc soùng m; khi maéc tuï ñieän coù ñieän dung C2 vôùi cuoän L thì maïch thu ñöôïc soùng coù böôùc soùng m. Khi maéc noái tieáp C1 vaø C2 vôùi cuoän L thì maïch thu ñöôïc soùng coù böôùc soùng laø bao nhieâu ?
	A. m.	 B. m. C. m.	D. m.
29. Khi maéc tuï ñieän coù ñieän dung C1 vôùi cuoän caûm L thì maïch thu ñöôïc soùng coù böôùc soùng m; khi maéc tuï ñieän coù ñieän dung C2 vôùi cuoän L thì maïch thu ñöôïc soùng coù böôùc soùng m. Khi maéc C1 vaø C2 song song vôùi cuoän L thì maïch thu ñöôïc soùng coù böôùc soùng laø bao nhieâu ?
	A. m.	B. m. C. m.	 D. m.
30. Khi maéc tuï ñieän coù ñieän dung C1 vôùi cuoän caûm L thì taàn soá dao ñoäng cuûa maïch laø f1 = 6 kHz; khi maéc tuï ñieän coù ñieän dung C2 vôùi cuoän L thì taàn soá dao ñoäng cuûa maïch laø f2 = 8 kHz. Khi maéc C1 song song C2 vôùi vôùi cuoän L thì taàn soá dao ñoäng cuûa maïch laø bao nhieâu ?
 A. 4,8 kHz. B.7 kHz. C 10kHz. D. 14kHz
Đáp án
Câu
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
ĐA
C
B
A
D
C
B
A
A
B
D
B
C
C
D
B
Câu
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
ĐA
D
D
A
D
C
A
D
A
A
C
B
B
A
C
A