tổng hợp các công thức cơ bản và công thức giải nhanh vật lí 12 luyện thi đại học 2015

 Mạch dao động LC: là một mạch kín gồmcuộn dây thuần cảm L tụ điện có điện dung C Mạch dao động lý tưởng là mạch dao động không có điện trở R.. _ Vai trò của Tụ điện có nhiệm vụ tíc

Trang 1

LUYỆN THI ĐẠI HỌC VẬT LÍ 2014 Thầy Lâm Phong

Gieo hành vi gặt thói quen Gieo thói quen gặt tính cách Gieo tính cách gặt số phận ( Dick Lyles) 1

TỔNG HỢP CÁC CÔNG THỨC CƠ BẢN VÀ CÔNG THỨC GIẢI NHANH

VẬT LÝ 12 - LUYỆN THI ĐẠI HỌC 2015

CHƯƠNG I: DAO ĐỘNG CƠ (10 câu)

♥Bài 1: Khái Niệm Dao Động Điều Hòa

 PT dao động: x = Acos(t + ) ( x là li độ, A là biên độ,  là tần số góc, là pha ban đầu)

 PT vận tốc: v = x' = -Asin(t + ) = Acos(t +  + /2)

+ |v|max = A  vật ở VTCB, vmin = 0  vật ở VT Biên

+ vận tốc sớm pha hơn li độ 1 góc /2, vận tốc luôn cùng chiều chuyển động

 PT gia tốc: a = v' = x'' = -A2cos(t + ) = A2cos(t +  + ) = - 2

x + |a|max = A2  vật ở VT Biên, amin = 0  vật ở VTCB

+ gia tốc luôn ngược pha với li độ, sớm pha hơn vận tốc 1 góc /2

 Mối liên hệ giữa chu kỳ, tần số, tần số góc:  = 2f = 2

T  Hệ thức độc lập theo thời gian: v2 = 2

(A2 - x2) hay v2 = 2

A2 - a

2

2  Cách xác định pha ban đầu của dao động:

+ Vật qua VTCB   =  /2 ( chiều dương + chọn  < 0)

+ Vật qua vị trí li độ x ? Lập tỉ số x

A = k ? Nếu k = 1

☻Bài 2: Con Lắc Lò Xo

 Cấu tạo gồm: vật nặng có khối lượng m và lò xo có độ cứng k

 Cách dạng treo: treo thẳng đứng, treo nằm ngang (Chuẩn), treo nằm nghiệng (Nâng Cao)

 Cách ghép lò xo: ( Giả sử lò xo A và B lần lượt có độ cứng kA, kB)

+ Tính A dựa vào: vmax, amax, quỹ đạo CĐ, Hệ thức độc lập,

biểu thức Quãng đường, biểu thức W,

+ Cân bằng lò xo dãn  l

+ Từ VTCB kéo lò xo xuống 1 đoạn rồi buông nhẹ  A

+ Kéo vật xuống dưới VTCB một đoạn rồi buông nhẹ  l + A

+ Kéo vật xuống dưới VTCB một đoạn rồi truyền cho một vận tốc  l + x

 Lực đàn hồi trong CLLX: Fđh = Độ cứng Độ biến dạng (Coi chừng đơn vị !)

+ Độ biến dạng: vị trí đang xét so với vị trí KHÔNG BIẾN DẠNG

Trang 2

+ Fmax = KA  vật ở VT Biên, Fmin = 0  vật ở VTCB

+ Lực kéo về luôn hướng về VTCB, cùng pha với gia tốc,

ngược pha với li độ

+ Fmax = Fđàn hồi max = KA  Lò xo nằm ngang

 Mối liên hệ giữa lmax, lmin , lcb và A (Đối với lò xo treo

 Mối liên hệ giữa m, g, k và l:

+ Khi CLLX treo thẳng đứng, khi cân bằng ta có Fđh = Kl Mặt khác Fđh = P = mg

 l = mg

K  T = 2 l

g  Mối liên hệ giữa tần số góc , chu kỳ T , số lần dao động N , khối lƣợng m , tần số f:

+ Ta có  = k

m (Ôm Không Em ? ^^)  T = 2 = 2 m

k và f =

12

k

m + Ta có bộ công thức giải nhanh: 1

= T12 + T22 ( Tỉ lệ thuận ) + Nếu k = k1 + k2  1

+ Một lò xo k chiều dài l Cắt lò xo thành 2 đoạn l1 có

độ cứng k1 và đoạn l2 có độ cứng k2

 kl = k1 l1 = k 2 l2

 Thời gian lò xo nén, giãn trong 1 chu kỳ:

+ Thời gian LX nén 1 lần là thời gian ngắn nhất để vật đi

2 mA

22sin2(t + ) ( do v = -Asin(t + ))

+ Thế năng: Wt = 1

2 kx

2 = 1

2 mA

22cos2(t + ) ( do x = Acos(t + ) và k = m2

)

l

giãn O

x A

-A nén

l

giãn O

x A

-A

Hình a (A < l) Hình b (A > l)

l O

giãn O

x A

-A nén



x



Trang 3

số góc 2, tần số 2f, chu kỳ T/2 ( do dùng công thức hạ bậc cos2

2 KA

2 = (n + 1)1

2 kx

2  x = A

n + 1 + Giả sử Wđ = nWt như trên tương tự ta có: v =  A n

n + 1 =  vmax

n

n + 1

☼Bài 3: DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA ĐỐI VỚI CON LẮC ĐƠN

■ Cấu tạo gồm: vật nặng có khối lượng m gắn vào

một sợi dây có chiều dài l

■ Công thức quan trọng nhất dùng để chuyển từ

( Tương tự như Con Lắc Lò Xo)

● Con lắc có chiều dài l = l1 l2 thì chu kì T2 = T1 2 + T2 2

● Con lắc có chiều dài l = ml1 nl2 thì chu kì T2 = mT1 2 nT2 2

S0cos(t + ) = -2

lα0cos(t + ) = -2s = -2αl (a  s và a  v) ■ Hệ thức độc lập theo thời gian:

● Động năng : W đ = 1

2 mv

2

= W - W t ● Thế năng: Wt = 1

2kx

2 = 1

Đặc biệt W t = mgh = mgl(1 - cos) với h: độ cao của vật nặng

so với mốc thế năng và h = l(1 - cos)

Trang 4

+ Vật ở VTCB: Động năng cực đại = Cơ năng ( Wđ max = W) và Wt = 0)

+ Nếu li độ góc  hoặc biên độ góc o nhỏ  cos = 1 - 2

2 hoặc coso = 1 - o2

2 + Wđ = nWt  = o

n + 1 hay S =

So

n + 1  Lực căng dây của con lắc đơn:

+ Công thức tổng quát về lực căng dây: T = mg(3cos - 2coso) hay T = mg(1 - 3

22 + o2) + Nếu góc  > 10o

thì tại VTCB: Tmax = mg(3 - 2coso), tại vị trí Biên: Tmin = mgcos

+ Nếu góc  < 10o

thì tại VTCB: Tmax = mg(1 + o2), tại vị trí Biên: Tmin = mg(1 - o2

2 )  Chu kì con lắc đơn biến thiên theo nhiệt độ và độ cao:

+ Ta có T

T =

1

2(to sau - tođầu)  h

R (Nếu lên cao thì + , xuống độ sâu là - )  là hệ số nở dài của dây (K-1

)

+ Sự nhanh, chậm của đồng hồ quả lắc trong 1 ngày đêm: T

T 86400 (s) T > 0  đồng hồ chạy chậm

+ Nếu chỉ biến thiên theo độ cao ( nhiệt độ không đổi) thì T

T =

h

R Khi đưa đồng hồ lên cao  T > 0  đồng hồ luôn chạy chậm

+ Nếu biến thiên theo cả nhiệt độ và độ cao thì để đồng hồ vẫn chạy đúng khi: 1

2(to sau - tođầu) = h

R  Con lắc đơn trong thang máy (treo thẳng đứng):

+ Công thức cần nhớ: g' = g - a (dùng cho CLĐ treo thẳng đứng)

g là gia tốc trọng trường khi thang máy đứng yên

g' là gia tốc biểu kiến ( gia tốc đã thay đổi ) khi chịu lực quán tính

a là gia tốc chuyển động của thang máy

+ Nếu thang máy đi lên (  ngược chiều g)  v < 0

+ Nếu thang máy đi xuống (  cùng chiều g)  v > 0

+ Thang máy chuyển động nhanh dần đều: av > 0

+ Thang máy chuyển động chậm dần đều: av < 0

+ Đặc biệt: Nếu T là chu kỳ khi CLĐ đứng yên, con lắc đi lên chậm dần

đều với gia tốc a được chu kì T1, con lắc đi lên xuống chậm dần đều với gia

+ Nhớ công thức Pytago: (g')2 = g2 + a2 và kết hợp T'

T =

gg' + Khi đó con lắc treo trên trần ôtô sẽ dao động lệch một góc  với T' = T cos hay g = g'cos

 Con lắc đơn trong điện trường đều thẳng đứng :

+ Công thức cần nhớ: g' = g  qE

m ( q là điện tích, E là cường độ điện trường, m là khối lượng ) + Công thức trên chịu sự thay đổi dấu của 2 đại lượng E và q

Nếu E hướng xuống (  cùng chiều g)  g' = g + qE

m (tiếp tục xét dấu q < 0 hay q > 0) Nếu E hướng lên (  ngược chiều g)  g' = g - qE

m) (tiếp tục xét dấu q < 0 hay q > 0)

Trang 5

+ Đặc biệt: Nếu T là chu kì khi CLĐ đứng yên, con lắc với điện tích q trong điện trường E hướng lên

được chu kì T1, con lắc cũng với điện tích q nhưng đổi chiểu cường độ điện trường E được chu kì T2 thì ta có

 Con lắc đơn trùng phùng :

+ Để xác định chu kỳ T của một con lắc lò xo (con lắc đơn) người ta so sánh với chu kỳ T0 (đã biết) của

một con lắc khác (T  T0)

+ Hai con lắc gọi là trùng phùng khi chúng đồng thời đi qua một vị trí xác định theo cùng một chiều

+ Thời gian giữa hai lần trùng phùng 0

 Con lắc đơn vấp đinh : Từ điểm treo cách 1 đoạn x đóng chặt vào 1 chiếc đinh

+ Định luật bảo toàn năng lượng:

Khi con lắc chưa vấp đinh ( chiều dài l, biên độ góc o ) , khi con lắc vấp đinh ( chiều dài l' , biên độ

góc o)  l.o2 = l'.o2 ( góc o,o < 10o) hay l(1 - coso) = l'.(1 - coso) ( góc o,o > 10o)

♫Bài 4: Dao Động Tắt Dần -Dao Động Cưỡng Bức -Dao Động Duy Trì -Cộng Hưởng Cơ

 Dao động tắt dần: là dao động có biên độ (năng lượng) giảm dần theo thời gian

+ Nguyên nhân: do vật ma sát với môi trường ( không khí, )

+ Ma sát càng lớn, tắt dần càng nhanh và ngược lại

+ Ứng dụng: Thiết bị giảm xóc trong xe máy, thiết bị đóng các của tự động,

+ Đối với Con lắc lò xo:

Độ giảm biên độ trong 1 chu kì: A = 4Fms

K ( Fms = mg)

Số dao động vật thực hiện được đến khi dừng hẳn: n = AA

Số lần vật qua vị trí cân bằng đến khi dừng hẳn 2n

Quãng đường vật đi được đến khi dừng hẳn:

Wdao động = Acản  1

2 KA

2 = S.Fms  S = KA2

2Fms + Đối với Con lắc đơn:

Độ giảm biên độ góc trong 1 chu kì:  = 4Fcản

mg

 l

l'

Trang 6

Số dao động vật thực hiện được đến khi dừng hẳn: n = o



Số lần vật qua vị trí cân bằng đến khi dừng hẳn 2n

 Dao động duy trì: là dao động được duy trì bằng cách giữ cho biên độ không đổi mà không làm thay đổi

chu kì riêng của hệ ( VD: con lắc đồng hồ, )

+ Nguyên tắc duy trì: cung cấp năng lượng đúng băng phần năng lượng tiêu hoa sau mỗi nửa chu kì

 Dao động cưỡng bức: là dao động chịu tác dụng của 1 ngoại lực cưỡng bức tuần hoàn có dạng phương

trình: F = Focos(t) (N) ( Vật vẫn dao động điều hòa với x = Acos(t + ) (cm)

+ Biên độ dao động cưỡng bức phụ thuộc vào biên độ và tần số của lực cưỡng bức (A  (Fo,))

Chú ý: biên độ A = Fo ( do khác đơn vị)

+ Biên độ dao động cưỡng bức cũng phụ thuộc vào môi trường (ma sát)

+ Tần số của dao động cưỡng bức bằng với tần số của lực cưỡng bức

 Hiện tượng cộng hưởng: là hiện tượng biên độ của dao động cưỡng bức tăng đến giá trị cực đại khi tần

số (f) củ lực cưỡng bức bằng tần số dao động riêng (fo) của hệ.khi đó f = f0 hay  = 0 hay T = T0

Với f, , T và f0, 0, T0 là tần số, tần số góc, chu kỳ của lực cưỡng bức và của hệ dao động

☺Bài 5: Tổng Hợp Dao Động Điều Hòa

 Điều kiện để tổng hợp 2 dao động: cùng phương, cùng tần số

 Cách tổng hợp: x1 = A1cos(t + 1) và x2 = A2cos(t + 2) là 2 dao động cùng phương, cùng tần số

+ x = Acos(t + ) = x1 + x2  A2

= A12 + A22 + 2A1A2cos(2 - 1) + Đặt  = 2 - 1

Nếu  = k2 với k  Z  2 dao động Cùng Pha  Amax = A1 + A2

Nếu  = (2k + 1) với k  Z  2 dao động Ngược Pha  Amin = |A1 - A2|

Nếu  = (2k + 1)/2 với k  Z  2 dao động Vuông pha  A2

= A12 + A22  Cách lưu ý khi giải:

+ pha ban đầu  của dao động tổng hợp [1;2]

+ Amin  A  Amax  |A1 - A2|  A  A1 + A2

+ Có thể dùng máy Casio Fx 570 hoặc Casio ES 570 (Plus) giải bằng số phức

+ Khi bài toán cần tìm các giá trị A2, A1, A để đạt cực trị Vẽ hình  định lý hàm Cos + Xét  PT bậc 2

2  t = T

4 -

T

12 ►x = A (Biên)  x = A 3

2  t = T

4 -

T

6

 

A



2

A





1

A



O

Trang 7

 Phương pháp sử dụng " Mặt Trời Rực Lửa " - (Vòng Tròn Lượng Giác)

+ Bước 1: Xác định vị trí ban đầu vật đang ở đâu ? ( đưa vị trí ấy lên Vòng tròn lượng giác )

+ Bước 2: Nhất thiết phải tính chu kì T nếu để bài dựa vào "thời gian"

+ Bước 3: Dựa vào yêu cầu bài toán, ta cho chất điểm di chuyển trên đường tròn  T = ? ( Khi di

chuyển phải theo cùng chiều dương của chuyển động, nghĩa là ngược chiều kim đồng hồ)

+ Bước 4: Trong trường hợp đặc biệt có thể đổi nT thành góc quét n.360o

LIÊN HỆ GIỮA CHUYỂN ĐỘNG TRÒN ĐỀU VÀ DĐĐH

@ Bán kính quỹ đạo A luôn quay ngược chiều kim đồng hồ

* Vùng nằm bên phía dưới trục cos : v0

* Vùng nằm bên phải trục sin : x0

+ Tốc độ trung bình của 1 vật dao động điều hòa: VTB = Tổng quãng đường



( t )

O

x x

Trang 8

(Chú ý vận tốc trung bình có thể bị âm nhưng tốc độ trung bình thì luôn dương )

 Quãng đường lớn nhất (Smax ), Quãng đường nhỏ nhất (S min ) vật đi trong T:

+ Trường hợp 1: 0 < T  T

2   = T  Smax = 2A.sin 

2 ( Vật dao động quanh vị trí cân bằng )  Smin = 2A(1 - cos

2 ) ( Vật dao động quanh vị trí biên)

1 chu kì T, vật đi quãng đường 4A và ½ chu kì T, vật đi quãng đường 2A

 Smax = n.2A + S'max và Smin = n.2A + S'min

tmin  vmax  vật dao động quanh VTCB và tmax  vmin  vật dao động quanh vị trí Biên

+ Trường hợp 2: S > 2A Ta phân tích S = n.2A + S' (S' < 2A) làm tương tự như trường hợp 1

 Tính thời điểm vật đi qua vị trí x (đã biết) ( hoặc v, a, Wt , W đ , F) lần thứ n

+ Sử dụng " PP Mặt Trời Rực Lửa " (Xét vị trí ban đầu của vật)

+ TH1: Cho chất điểm chuyển dời từ vị trí ban đầu đến vị trí x(a,v,F) lần đầu tiên  t1 = ? (s)

Nếu không hỏi chiều ( âm - hay dương +) ta có: t = t1 + n - 1

2 T

Trang 9

Nếu có đề cập đến chiều âm hay chiều dương ta có: t = t1 + (n - 1)T

+ TH2: Nếu liên quan đến Wt Wđ thì như ta đã biết Wđ = nWt  x = A

n + 1 Nếu không hỏi chiều ( âm - hay dương +) ta có: t = t1 + n - 1

4 T Nếu có đề cập đến chiều âm hay chiều dương ta có: t = t1 + n - 1

2 T  Bài toán liên quan đến va chạm (Câu khó trong đề thi đại học)

+ Kích thích dao động bằng va chạm (dành cho học sinh lớp 12)

Phương pháp: Sử dụng bảo toàn động năng và bảo toàn động lượng

+ Vật m chuyển động với vận tốc v0 đến va chạm vào vật M đang đứng yên

2 0 0

1112

v m M m

M v

v m M V

MV mv

mv

MV mv mv

1

v m M V

V M m mv

 Bài toán cố định một điểm trên lò xo:

+ Bước 1: Xác định chiều dài lò xo khi cố định điểm chính giữa của

+ Bước 3: Dùng định luật bảo toàn năng lượng, W' = Wtmới + Wđ

( do kl = k1l1 = k2 l2  khi chiều dài l giảm 1 nửa  độ cứng tăng gấp đôi  k' = 2k )

 Tìm khoảng cách xa nhất của 2 chất điểm trong quá trình dao động:

( biết rằng chúng không va chạm):

+ Giả sử x1 = A1cos(t + 1) và x2 = A2cos(t + 2) Giả sử A2 > A1

+ Có thể sử dụng VTLG để giải  dmax  MN // Ox

+ Công thức giải nhanh là dmax = A22 - A12

 Tìm điều kiện của biên độ khi kéo lò xo một đoạn xo rồi buông nhẹ:

+ Dây nối vật với lò xo trong quá trình dao động luôn luôn căng, tức là lò xo không bị nén

 xo = A  l = mg

K  Điều kiện để 2 vật đặt lên nhau cùng dao động:

Trang 10

+ TH1: Khi mo đặt lên vật m và kích thích cho hệ dao động theo phương song song với bề mặt tiếp xúc giữa hai vật Để mo không bị trượt trên m thì lực ma sát nghỉ cực đại mà m tác dụng mo trong quá trình dao động phải nhỏ hơn hoặc bằng lực ma sát trượt giữa hai vật: fma sát nghỉ (MAX) < fma sát trượt

 mo |a|max  mog  A2  g với  = k

m + mo

+ TH2: Khi mo đặt lên vật m kích thích cho hệ dao động theo phương thẳng đứng Để mo không rời khỏi

m trong quá trình dao động thì: amax  g  2A  g

 Vận tốc cực đại của vật đạt đƣợc khi thả nhẹ cho vật dao động từ vị trí biên A trong dao động tắt

☽Bài 7☾: Tổng Hợp Các Hỏi Lý Thuyết

_Dao động : chuyển động qua lại quanh một vị trí cân bằng (vị trí đứng yên)

_ Dao động điều hòa : là dao động trong đó li độ của vật là một hàm côsin (hay sin) theo thời gian

_ Dao động tuần hoàn : là dao động được lặp đi lặp lại sau những khoảng thời gian bằng nhau, vật trở về vị trí

cũ theo hướng cũ

_ Chu kì T (s): khoảng thời gian để vật thực hiện được một dao động toàn phần

_ Tần số f (Hz): là số dao động toàn phần vật thực hiện được trong một đơn vị thời gian

_ Cơ năng của con lắc lò xo tỉ lệ với bình phương của biên độ dao động (E = 1

2 KA

2) _ Cơ năng con lắc được bảo toàn nếu bỏ qua mọi ma sát

_ Thời gian giữa 2 lần liên tiếp động năng bằng thế năng là T

4 _ Thời gian ngắn nhất giữa 2 lần liên tiếp động năng bằng 3 thế năng là T

6 _ Thời gian ngắn nhất giữa 2 lần liên tiếp động năng bằng 1

3 thế năng là

T

3 _ Một vật dao động tuần hoàn thì vật đó cũng dao động điều hòa ( ngược lại thì sai )

_ Chuyển động của 1 vật từ vị trí biên về cân bằng là chuyển động nhanh dần ( không phải nhanh dần đều)

_ Chuyển động của 1 vật từ vị cân bằng về vị trí biên là chuyển động chậm dần ( không phải chậm dần đều) _ Hiện tưởng cộng hưởng không chỉ có hại mà còn có lợi: ( Hộp đàn ghita, violon, đều là những ứng dụng của hiện hưởng trên ( cộng hưởng âm - chương Sóng Cơ )

CHÚC CÁC EM ÔN TẬP HIỂU QUẢ VÀ ĐẠT KẾT QUẢ CAO NHẤT TRONG KÌ

THI TUYỂN SINH ĐẠI HỌC 2014

Windylamphong@gmail.com - Lamphong9x_vn@yahoo.com

Trang 11

LUYỆN THI ĐẠI HỌC VẬT LÍ 2014 - 2015 Thầy Lâm Phong

VẬT LÝ 12 - LUYỆN THI ĐẠI HỌC 2014 - 2015

CHƯƠNG IV: DAO ĐỘNG VÀ SÓNG ĐIỆN TỪ (5 câu)

♥Bài 1: SƠ LƯỢC VỀ MẠCH DAO ĐỘNG

 Mạch dao động (LC): là một mạch kín gồmcuộn dây thuần cảm L

tụ điện có điện dung C Mạch dao động lý tưởng là mạch dao động không có điện trở R.( hoặc R không đáng kể)

_ Vai trò của Tụ điện có nhiệm vụ tích điện cho mạch, sau đó nó phóng điện qua lại trong mạch nhiều lần tạo

ra một dòng điện xoay chiều trong mạch

_ Sự biến thiên điện tích q ở tụ điện C trong mạch tạo ra dòng điện i: nghĩa là i = q'(t)

_ Khi đó suất điện động e sinh ra trong mạch có biểu thức:

e = - L i

t (V) trong đó L là độ tự cảm, i là điện lượng

qua mạch trong một đơn vị thời gian

 Thí nghiệm minh họa về mạch dao động:

_ Bố trí thí nghiệm như hình bên, ta nhận thấy:

+ Khi khóa K bậc sang chốt (A)  tụ điện tích điện đến điện tích cực

đại Q o = U o C (Uo là suất điện cực đại của nguồn)

+ Khi khóa K bậc sang chốt (B)  tụ điện phóng điện tạo ra dòng điện

tích đi qua ống dây L, sau đó ống dây L xuất hiện dòng điện tự cảm, có tác

dụng tích điện cho C ( theo chiều ngược lại)

 Các biểu thức về sự biến thiên điện tích q, u, i trong mạch LC:

+ Điện tích q trên một bản tụ biến thiên theo biểu thức q = Qo cos(ωt + φ) (C) với  = 1

C , ta được u = U o cos(t + ) (V) ( Điện áp u sinh ra từ tụ điện C)

+ Mặt khác i = q'(t) = -  qosin(t + ) (A) = Qocos(t +  + 

 Năng lượng trong mạch dao động LC:

+ Năng lượng điện trường ( tập trung ở tụ điện ): WC = 1

2 Cu

2 = 1

2 qu =

q 2 2C =

Q o 2

2(t + ) (J)

Trang 12

+ Năng lượng từ trường ( tập trung ở cuộn cảm): WL = 1

2 Li

2 = Q o

1

2 LI o

2

= Const + Chú ý:

♫ WC và WL biến thiên tuần hoàn với tân số ' = 2, T ' = T

2 , f ' = 2f ( Giống Wđ và Wt bên Cơ)

♫ Liên hệ Qo, Io và Uo trong mạch dao động: Q o = U o C = Io = I o LC

 Sự tương tự giữa dao động cơ (CLLX) và dao động điện từ (mạch LC):

( Học sinh có thể tự chứng minh để hiểu rõ hơn !)

 Các loại dao động điện từ đặc biệt trong mạch LC:

_ Dao động điện từ tự do: là sự biến thiên điều hoà theo thời gian của điện tích q của một bản tụ điện

và cường độ dòng điện i (hoặc cường độ điện trường E và cảm ứng từ B)

_ Dao động điện từ tắt dần:

+ Nguyên nhân: Do mạch có R ≠ 0, do sự bức xạ sóng điện từ ra không gian

+ Nhiệt lượng tỏa ra: Q = Wtrước - Wsau

+ Mạch dao động có điện trở thuần R  0 thì dao động sẽ tắt dần Để duy trì dao động cần cung cấp cho mạch một năng lượng có công suất: P = RI2

= R Io2

2 ( Cách tìm I o xem ở các công thức trên ?)

_ Dao động điện từ duy trì - hệ tự dao động: Nguyên tắc duy tri ̀ : Phải bù cho mạch dao động một

năng lươ ̣ng đúng bằng năng lượng đã tiêu hao sau mỗi chu kì Để làm việc này ta dùng một Tranzito

để điều khiển việc bù năng lượng từ pin cho mạch dao động LC ăn nhịp với từng chu kì dao động của

mạch

_ Dao động điện từ cưỡng bức: Nếu tạo ra trong ma ̣ch dao đô ̣ng RLC mô ̣t suất điê ̣n đô ̣ng xoay chiều

có tần số góc ω (khác với tần số góc ωo của mạch) thì trong mạch xuất hiện một dòng điện xoay chiều

có tần số góc ω, tức là mô ̣t dao đô ̣ng đ iê ̣n từ có tần số góc ω Dao đô ̣ng điê ̣n từ này go ̣i là dao đô ̣ng

điê ̣n từ cưỡng bức ( Xem lại Mạch RLC - chương điện xoay chiều )

_ Hiện tưởng cộng hưởng điện từ:

+ Nếu ω của suất điện động cưỡng bức bằng tần số dao đô ̣ng riêng củ a ma ̣ch LC thì Zmin = R và

khi đó Imax Đó là hiện tượng cộng hưởng điện từ

+ Nếu R <<< rất nhỏ thì cực đa ̣i của biên đô ̣ dao đô ̣ng cô ̣ng hưởng sẽ rất lớn so với biên đô ̣ ở

những điểm lân câ ̣n Sự cô ̣ng hưởng này go ̣i là sự cô ̣ng hưởng nho ̣n

+ Nếu R >>> rất lớ n thì sự chênh lê ̣ch giữa biên đô ̣ dao đô ̣ng cô ̣ng hưởng với biên đô ̣ của các biên

đô ̣ dao đô ̣ng điê ̣n từ cưỡng bức khác sẽ không lớn lắm Sự cộng hưởng này gọi là sự cộng hưởng tù

Trang 13

♥Bài 2: ĐIỆN TỪ TRƯỜNG

 Liên hệ giữa điện trường biến thiên và từ trường biến thiên

Từ trường biến thiên và điện trường xoáy Điện trường biến thiên và từ trường xoáy

+ Xung quanh khoảng không gian có từ trường

biến thiên xuất hiện điện trường xoáy

+ Xung quanh khoảng không gian có điện trường biến thiên xuất hiện từ trường xoáy

Điện trường xoáy điện trường tĩnh Từ trường xoáy Từ trường tĩnh

- Nguồn gốc: tồn tại xung quanh điện tích

- Đường sức luôn khép kín, bao xung quanh các đượng sức điện

- Nguồn gốc: điện trường biến thiên

- Đường sức khép kín hoặc vô hạn

- Nguồn gốc: sinh ra xung quanh điện tích chuyển động

+ Chiều đường sức điện trường xoáy:

Chiều của đường sức điện trường xoáy E xác định

giống chiều của dòng điện cảm ứng

+ Chiều đường sức từ trường xoáy:

- Tụ nạp điện dòng tới bản dương, điện trường tăng;

Tụ phóng điện dòng tới bản âm và điện trường giảm

- Chiều của từ trường xoáy B tuân theo quy tác

nắm bàn tay phải với chiều của dòng điện qua tụ.

Vai trò điện trường xoáy: đẩy các điện tích tự do

chuyển động thành dòng khép kín sinh ra dòng

điện cảm ứng

Vai trò của từ trường xoáy: Tương đương với một dòng điện (dòng điện dịch) đi qua tụ C  khép kín dòng điện trong mạch dao động

 Có hai loại dòng điện trong mạch dao động:

+ Dòng điện dẫn: do các electron chuyển động trong dây dẫn tạo nên

+ Dòng điện dịch: do điện trường trong tụ điện biến đổi tạo nên

 Định nghĩa điện từ trường:

+ Mỗi biến thiên theo thời gian của từ trường sinh ra trong không gian xung quanh một điện trường xoáy biến thiên theo thời gian, ngược lại mỗi biến thiên theo thời gian của điện trường cũng sinh ra một từ trường biến thiên theo thời gian trong không gian xung quanh

+ Điện trường biến thiên và từ trường biến thiên cùng tồn tại trong không gian Chúng có thể chuyển hóa lẫn nhau trong một trường thống nhất được gọi là điện từ trường

♥Bài 3: SÓNG ĐIỆN TỪ

 Sóng điện từ: là sự lan truyền điện từ trường trong

không gian

 Đặc điểm:

+ Sóng điện từ lan truyền được trong chân không Vận

tốc lan truyền trong chân không bằng vận tốc ánh sáng ( C 

3.108m/s ) Sóng điện từ truyền được trong các điện môi, tốc

độ nhỏ hơn trong chân không và phụ thuộc vào hằng số điện

Trang 14

+ Sóng điện từ là sóng ngang Trong quá trình lan truyền,

cùng pha nhau ( pha thì cùng pha, phương thì vuông góc )

+ Sóng điện từ trong chân không có bước sóng:  = cT = c

f = 2c LC (c = 3.108

m/s)

+ Sóng điện từ có thể phản xạ, nhiễu xạ, khúc xạ, giao thoa

+ Sóng điện từ mang năng lượng Nhờ có năng lượng mà khi sóng điện từ truyền đến một anten, nó sẽ

làm cho các electron tự do trong anten dao động Sóng càng ngắn ( tần số càng cao) thì năng lượng sóng

truyền đi càng lớn

+ Nguồn phát sóng điện từ rất đa dạng, có thể là bất cứ vật thể nào có thể tạo ra một điện trường hoặc

một từ trường biến thiên, như tia lửa điện, dây dẫn dòng điện xoay chiều, cầu dao đóng, ngắt mạch điện

♥Bài 4: TRUYỀN THÔNG BẰNG SÓNG ĐIỆN TỪ

 Tầng điện li là lớp khí quyển bị ion hóa mạnh bởi

ánh sáng Mặt Trời và nằm trong khoảng độ cao từ 80 km

đếm 800 km, có ảnh hưởng rất lớn đến sự truyền sóng vô

tuyến điện.

 Sóng vô tuyến là các sóng điện từ dùng trong vô

tuyến Chúng có bước sóng từ vài m đến vài km Theo bước

sóng, người ta chia sóng vô tuyến thành các loại: sóng cực

ngắn, sóng ngắn, sóng trung và sóng dài.

+ Sóng dài: có năng lượng thấp, bị các vật trên mặt

đất hấp thụ mạnh nhưng nước lại hấp thụ ít, do đó sóng dài

và cực dài được dùng trong thông tin liên lạc dưới nước

(VD: liên lạc giữa các tàu ngầm, ) Tuy nhiên, chúng bị yếu

đi rất nhanh khi đi ra xa khỏi nguồn phát, vì vậy nguồn phát

phải có công suất lớn.

+ Sóng trung: Ban ngày bị hấp thụ mạnh nên không

truyền đi xa Ban đêm sóng ít bị hấp thụ, phản xạ tốt ở tầng điện li nên sóng có

thể truyền đi xa Sóng trung được dùng trong vô tuyến truyền thanh (thường

sử dụng chỉ trong phạm vi một quốc gia) Tuy nhiên, về ban ngày thì ta chỉ bắt

được các đài ở gần, còn về ban đêm sẽ bắt được các đài ở xa hơn (ban đêm nghe

đài sóng trung rõ hơn ban ngày)

+ Sóng ngắn: có năng lượng lớn, bị phản xạ nhiều lần giữa tầng điện ly

và mặt đất Do đó một đài phát sóng ngắn có công suất lớn có thể truyền sóng

tới mọi điểm trên Trái Đất Sóng ngắn thường được dùng trong liên lạc vô

tuyến hàng hải và hàng không, các đài phát thanh,

+ Sóng cực ngắn: không bị tầng điện li hấp thụ hay phản xạ, nó xuyên

qua tầng điện li vào vũ trụ Sóng cực ngắn thường được dùng trong việc điều

khiển bằng vô tuyến, trong vô tuyến truyền hình, trong thông tin vũ trụ,

 Nguyên tắc thu - phát truyền thanh:

+ Dụng cụ: Ăng ten (là một tích hợp của mạch dao động hở khi bức xạ điện trường đến mức cực đại )

+ Nguyên tắc thu phát: Dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ và cộng hưởng điện (Một mạch dao động

hở LC chỉ thu và phát được sóng điện từ có chu kỳ và tần số bằng chu kì và tần số riêng của mạch

+ Quy trình chung:

1 Biến âm thanh (hình ảnh) thành dao động với tần số thấp gọi là tín hiệu âm tần

2 Dùng sóng điện từ cao tần trộn với tín hiệu âm tần và dùng máy phát đưa sóng cao tần đi xa

3 Dùng máy thu để chọn và thu lấy sóng cao tần

4 Tách tín hiệu âm ra khỏi sóng cao tần và đưa ra loa

Trang 15

+ Vai trò của một số thiết bị:

♥ Mạch biến điệu: tổng hợp âm tần và tạo dao động cao tần bằng cách trộn sóng

♥ Mạch tách sóng: dùng để tách sóng cao tần và âm tần khi thu được

♥ Mạch chọn sóng: ứng dụng trong cộng hưởng điện từ

♥ Mạch khuếch đại: tăng cường độ của sóng truyền đi và tăng cường độ của tín hiệu thu được

♥ Có thể thấy trong sơ đồ máy phát thanh thì có mạch biến điệu (máy thu thanh không có)

Trong sơ đồ máy thu thanh thì có mạch tách sóng ( máy phát thanh không có)

♥Bài 5: SƠ LƯỢC VÀ CÁC BÀI TOÁN VỀ TỤ XOAY

 Sơ lược về tụ xoay:

+ Cấu tạo: một tụ xoay thông thường, có cấu tạo gồm các bản cố định và các bản xoay quanh một trục đặt

xen kẻ nhau Trong đó các bản cố định nối với nhau và các bản xoay được nói với nhau và đưa ra hai cực của

tụ điện

 Các công thức chủ yếu sử dụng trong giải toán tụ xoay:

Trong mạch chọn sóng của máy thu thông thường, người ta chỉnh bước

sóng  cộng hưởng của máy thu bằng cách xoay tụ, tức là thay đổi góc giữa

hai bản tụ để thay đổi diện tích S đối diện giữa hai bản tụ làm thay đổi điện

dung C dẫn đến thay đổi bước sóng cộng hưởng của mạch Thông thường, ta

hay gặp bài toán tụ xoay mà ở đó điện dung tự phụ thuộc theo hàm bậc nhất

S là diện tích đối diện của hai bản tụ  là hằng số điện môi

K = 9.10 9 là hằng số trong công thức Coulomb

d là khoảng cách giữa hai bản tụ

♦ Sự thay đổi điện dung cụ tụ điện: Trong tụ điện xoay có sự thay

đổi điện dung là do sự thay đổi diện tích đối diện của các tấm bản tụ Nếu tụ điện có n tấm thì sẽ có (n - 1)

tụ điện phẳng mắc song song

♣ Công thức tính điện dung của tụ điện xoay: Z C1 = Z C

180 o 

Trường hợp này C1  C  C2 và khi đó ZC2  ZC  ZC1

♠ Bài toán tổng quát:

Mạch

Phát

Sóng

Mạch Biến Điệu

Mạch Khuếch Đại

Ăngten Phát

Mạch Tách Sóng

Mạch Khuếch Đại

Ăngten Thu

Mạch Chọn Sóng

Trang 16

Một tụ xoay có điện dung phụ thuộc vào góc xoay theo hàm bậc nhất, và có giá trị biến thiên từ Cmin đến Cmax ứng với góc xoay từ min đến max Gọi Cx là giá trị điện dung ứng với góc xoay x Khi đó:

Trong đó Co là điện dung ứng với khi X = 0 ( nghĩa là lúc đầu khi tụ chưa xoay)

k là hệ số tỉ lệ giữa Cx và x ( thông thường k = 1) Công thức tính k = C max - C min

max -  min

Cmax , Cmin , CX và Co đều có đơn vị chuẩn là pF (picô Fara)

♥Bài 6: NHỮNG LƯU Ý KHI GIẢI BÀI TẬP DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ

 Tương tự như Wđ và W t bên cơ dao động:

0 0 0

n

n I i

n

u u

n

q q

0 0 0

n

I i

n

n u u

n

n q q

 Xác định các đại lượng :T, f, , bước sóng  mà máy thu sóng thu được

+ Nếu bài toán LC có hai tụ C 1 và C 2 mắc nối tiếp hoặc song song thì:

Nếu C1 và C2 mắc nối tiếp thì

2 2 2 1 2

2 1

111

f f f

T T T

c c c

nt nt nt

2 2 2 1 2

2 1

111

f f f

T T T

C C C

ss

ss ss

1mH = 10-3 H [mili (m) =103] 1mF = 10-3 F [mili (m) =103] 1KHz = 103 Hz [ kilô =103]

1  H = 10-6 H [micrô()=106] 1  F = 10-6 F [micrô()=106] 1MHz = 106 Hz [Mêga(M) =106]

1nH = 10-9 H [nanô (n) =109 ] 1nF = 10-9 F [nanô (n) =109 ] 1GHz = 109 Hz [Giga(G) =109 ]

1pF = 10-12 F [picô (p) =1012] + 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.Mạch chọn sóng của máy thu vô tuyến thu được sóng điện từ có bước sóng:

 =

f

c

= 2c LC

+ Nếu mạch chọn sóng có cả L và C biến đổi thì bước sóng mà máy thu vô tuyến thu được sẽ thay đổi

trong giới hạn từ: min = 2c LminCmin đến max = 2c LmaxCmax

THI TUYỂN SINH ĐẠI HỌC 2014 - 2015 Windylamphong@gmail.com - Lamphong9x_vn@yahoo.com

Trang 17

VẬT LÍ [3K] 2014 - 2015 Thầy Lâm Phong

TỔNG HỢP KIẾN THỨC VỀ DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU

♥Bài 1: ĐẠI CƯƠNG VỀ DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU

■ Nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay

chiều:dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ (

Là hiện tượng có sự biến thiên của từ trường

qua một khung dây kín thì trong khung xuất

hiện một suất điện động cảm ứng để sinh ra

một dòng điện cảm ứng )

■ Cách tạo ra dòng điện xoay chiều:

Cho khung dây dẫn diện tích S, có N vòng

dây, quay đều với tần số góc  trong điện

trường đều có cảm ứng từ B (

B  trục

quay) thì trong mạch có dòng điện biến thiên điều hòa với tần số góc  gọi là DĐXC

► Từ thông có phương trình:  = NBScos(t + ) Wb (Vê-be) = Nocos(t + ) Wb

(Trong đó o = BS là từ thông cực đại qua mỗi vòng dây, S là diện tích của khung quay, N là số vòng dây quấn vào khung quay,  là góc hợp giữa pháp tuyến của khung và cảm ứng từ B)

► Suất điện động trong khung dây: e = - ' = NBSsin(t + ) = Eocos(t +  - 

2) (Trong đó Eo = NBS là suất điện động cực đại qua các cuộn dây)

■ Khái niệm về giá trị hiệu dụng, giá trị tức thời, giá trị cực đại:

i: dòng điện tức thời, I : giá trị hiệu dụng, Io : giá trị cực đại Tương tự ta có: I = Io

► Các biểu thức điện áp và dòng điện xoay chiều:

+ Biểu thức điện áp tức thời và dòng điện tức thời:

Khi đặt điện áp u = Uocos(t + u) vào hai đầu bóng đèn,

biết đèn chỉ sáng lên khi u ≥ U1

♥Bài 2: SƠ LƯỢC VỀ MẠCH R - L - C MẮC NỐI TIẾP

■Nguyên tắc mắc nối tiếp: IR = IL = IC , tuân thủ định luật Ohm: I = U

Z ► Dung kháng ZC = 1

C ( với C (F: Faraday) là điện dung của tụ điện)

► Cảm kháng ZL = L ( với L (H: Henry) là độ tự cảm của cuộn dây)

► Cách mắc các phần tử trong mạch:

+ Mắc nối tiếp R1, R2, Rn thì Rtương đương = R1 + R2 + + Rn

+ Mắc nối tiếp L1, L2, Ln thì ZLtương đương = ZL1 + RL2 + + RLn

Trang 18

+ Để đo cường độ dòng điện I,

 ta mắc ampe kế NỐI TIẾP vào mạch

+ Để đo điện áp U hai đầu các phần tử bất kỳ,

 ta mắc vôn kế SONG SONG với phần tử đó

■ Hiện tượng Đoản Mạch:

Như các bạn đã biết, Dòng điện rất "thông minh", nó

có thể lựa chọn đường đi sao cho ít cản trở dòng điện nhất ! Hầu hết các vật dụng sử dụng điện đều có điện

trở, nghĩa là có khả năng cản trở dòng điện

Do đó như trong hình vẽ ta thấy:

+ Nếu khóa K đóng, thì khi dòng điện truyền từ M đến N sẽ xảy ra hiện tượng đoản mạch Khi đó thay

vì đi qua tụ điện (có sự cản trở dòng điện lớn) thì dòng điện sẽ đi vòng qua dây dẫn nối của khóa K ( do điện trở trên dây ít cản trở hơn )  dòng điện không đi qua tụ C  không tồn tại phần tử C trong mạch 

Đoản mạch

+ Như vậy có thể hiểu đơn giản, đoản mạch là hiện tượng mất phần tử của mạch

+ Ngoài ra ta có thể thay thế khóa K bằng ampe kế A mắc song song như hình vẽ Khi đó chức năng

của ampe kế không còn ( do ampe kế chỉ đo cường độ dòng điện khi mắc nối tiếp) nên dòng điện thay vì qua C sẽ đi vòng qua ampe kế ( có điện trở nhỏ hơn )

► Lưu ý về dòng điện một chiều với dòng điện xoay chiều:

+ Đối với dòng điện xoay chiều khi mắc nối tiếp thì các phần tử R - L - C đều có thể đi qua

+ Nhưng đối với dòng điện không đổi ( hay còn gọi là dòng điện 1 chiều mà các em học ở lớp 9 và 11) thì dòng điện không qua được tụ điện C, nhưng có thể qua được điện trở thuần R và cuộn cảm L Tuy nhiên,

với cuộn cảm dù đi qua nhưng không xuất hiện hiện tương tự cảm nên không có cảm kháng khi đó ZL = 0

■ Mạch điện một phần tử với R - L - C mắc nối tiếp:

* Đoạn mạch chỉ có điện trở thuần R: u R cùng pha với i, ( = u – i = 0): I U

R

0

U I R

0

L

U I Z

 với ZL = L là cảm kháng

Lưu ý: Cuộn thuần cảm L cho dòng điện không đổi đi qua hoàn toàn (không cản trở)

* Đoạn mạch chỉ có tụ điện C: u C chậm pha hơn i là /2, ( = u – i = -/2)

C

U I Z

0

C

U I Z

 với Z C 1

C



 là dung kháng

Lưu ý: Tụ điện C không cho dòng điện không đổi đi qua (cản trở hoàn toàn)

* Đoạn mạch RLC không phân nhánh

Trang 19

R gọi là hiện tượng cộng hưởng dòng điện

♥Bài 3: CÔNG SUẤT VÀ HỆ SỐ CÔNG SUẤT CỦA MẠCH R - L - C

■ Công suất tiêu thụ trên một mạch điện là: P = UICos = UI R

( tùy dữ kiện để bài mà ta tính công suất phù hợp, có thể tìm được góc  = u - i )

► Mạch điện chỉ tiêu thụ công suất khi có điện trở R hoặc r

+ Nếu mạch chỉ có L hoặc C thì công suất P = 0

► Hệ số công suất: cos = P

Z =

U R + U r

+ Công suất phụ thuộc vào cos, để sử dụng hiệu quả điện năng tiêu thụ thì ta phải mắc thêm vào

mạch những tụ điện có điện dung lớn Qui định trong các cơ sở sử dụng điện thì cos  0,85

■ Chú ý: nếu mạch điện u,i có 2 thành phần như u = U 1 + U 2 cos(t) hay i = I 1 + I 2 cos(t) thì:

+ thành phần U1 ( hay I1 ) được xem là phần không đổi ( dòng điện 1 chiều ),

+ thành phần U2 ( hay I2 ) được xem là thành phần xoay chiều

Đặc biệt:

+ nếu mạch là R-C thì I1 và U1 không tồn tại do C không dòng điện đi qua  P = RI22

+ nếu mạch là R-L thì I1 và U1 tồn tại nhưng ZL = 0 đối với DĐ1C  P = RI12 + RI22

♥Bài 4: Cách Sử Dụng Giản Đồ Vectơ Trượt Để Giải Các Bài Toán R-L-C và Hộp Đen

PHƯƠNG PHÁP GIẢN ĐỒ VECTƠ TRƯỢT ( Giải toán điện bằng hình học )

 Chọn ngang là trục dòng điện (Chuyên đề do thầy Chu Văn Biên biên soạn )

 Chọn điểm đầu mạch (A) làm gốc

 Vẽ lần lượt các véc-tơ biểu diễn các điện áp, lần lượt từ A sang B nối đuôi

nhau theo nguyên tắc:

+ L - lên

+ C – xuống

+ R – ngang

Độ dài các véc-tơ tỉ lệ với các giá trị hiệu dụng tương ứng

* Nối các điểm trên giản đồ có liên quan đến dữ kiện của bài toán

* Biểu diễn các số liệu lên giản đồ

* Dựa vào các hệ thức lượng trong tam giác để tìm các điện áp hoặc góc chưa

biết

 Giới thiệu một số giản đồ thông dụng

+ Giản đồ R-L-C : Cho mạch điện gồm cuộn cảm thuần có độ tự cảm L,

điện trở thuần R, tụ điện có điện dung C mắc nối tiếp

Trang 20

+ Giản đồ R-Lr : Cho mạch điện gồm điện trở thuần R, cuộn dây có độ tự cảm L và điện trở thuần r mắc

nối tiếp

+ Giản đồ Lr-R-C : Cho mạch điện gồm cuộn dây không thuần cảm, điện trở thuần R và tụ điện có điện

dung C mắc nối tiếp

+ Giản đồ R-C-L : Cho mạch điện gồm cuộn điện trở thuần R, tụ điện có điện dung C và cuộn dây có độ

tự cảm L mắc nối tiếp

+ Giản đồ R-C-Lr : Cho mạch điện gồm cuộn điện trở thuần R, tụ điện có điện dung C và cuộn dây

không thuần cảm có điện trở r mắc nối tiếp

Trang 21

+ Giản đồ C-R-Lr : Cho mạch điện gồm tụ điện có điện dung C, điện trở thuần R và cuộn dây không

thuần cảm có điện trở r mắc nối tiếp

+ Giản đồ R-Lr-C : Cho mạch điện gồm điện trở thuần R và cuộn dây không thuần cảm có điện trở r và

tụ điện có điện dung C mắc nối tiếp

+ Kinh nghiệm cho thấy khi trong bài toán có liên quan đến độ lệch pha hoặc quá nhiều số liệu thì nên

giải bằng phương pháp giản đồ véc tơ sẽ được lời giải ngắn gọn hơn giải bằng phương pháp đại số

♥Bài 5A: BÀI TOÁN CỘNG HƯỞNG CỦA MẠCH R - L - C

Khi trong mạch có hiện tượng Cộng Hưởng Điện là khi:  = u - i = 0

► Khi  = 0  cos = 1  cos lớn nhất và khi đó R = Z  U R = U

► Khi  = 0  tan = 0  ZL - ZC = 0  ZL = Z C  U L = U C

► Khi  = 0  P max = UI = U

2

R ► Khi ZL = ZC  Zmin = R mà I = U

Z  I max = U

R hay LC 2 = 1   = 1

LC ►Khi đó u, i cùng pha nhau ( Vẽ giản đồ vectơ thì chúng trùng lên nhau )

► Khi đó  u lệch pha so với U C một góc 90 o

► Và rất nhiều trường hợp khác đưa về các trường hợp trên đều được xem là Cộng hưởng

 Mạch R Thay đổi

Trang 22

+ Chỉnh R = RR = R12 thì PI11 = I = P22 R1 + R2 = U

2

P và R1R2 = (ZL - ZC)

2 ( Thỏa mãn PT Vi-et)

Khi đó tương ứng ta có 1 + 2 = 90o hay sin1 = cos2

+ Chỉnh R = Ro thì Ptoàn mạch Cực đại  Ro = |ZL - ZC| = R1R2 ( bằng điện trở nhóm còn lại)

Khi đó Pmax = U

22Ro ( Với Ro ứng với giá trị trên )

Và Hệ số công suất cos = R

+ Nếu mạch R-rL-C, chỉnh R = Ro thì Ptoàn mạch Cực đại  Ro + r = |ZL - ZC|

L3 = 1

L1 + 1

L2 + Chỉnh L để ULmax  ZL = R

2 + ZC2

ZC , ULmax = U

R R

2 + ZC2 = U

UR UR2 + UC2 Khi đó ULmax2 = U2 + URC2  ULmax2 = U2 + UR2 + UC2

RLM

C C

U U



  (R-L mắc nối tiếp) + Chỉnh L để Pmax , Imax , UCmax , URmax , v.v ( Những phần tử khác MAX ngoài ULmax )

 CỘNG HƯỞNG ( Xem bài 5)

+ Mạch L-RC có R và L thay đổi, Chỉnh L để URC không phụ thuộc vào R

2(C1 + C2) + Chỉnh C để UCmax  ZC = R

2 + ZL2

ZL

, UCmax = U

2 + ZL2 = U

UR

UR2 + UL2 Khi đó UCmax2 = U2 + URL2  UCmax2 = U2 + UR2 + UL2

 URL  U  tanRL tan = -1

+ Chỉnh C để URCmax 

42

RCM

L L

U U



  ( R và C mắc nối tiếp) + Chỉnh C để Pmax , Imax , ULmax, URmax , v.v ( Những phần tử khác MAX ngoài UCmax)

Trang 23

 CỘNG HƯỞNG ( Xem bài 5)

+ Mạch C-RL có C và R thay đổi, Chỉnh C để URL không phụ thuộc vào R

 khi đó URL = U và ZC = 2ZL  LC2

= 0,5

 Mạch  thay đổi ( tương tự với tần số f )

+ Chỉnh  =  = 12 thì PI11 = I = P22, nếu chỉnh  = 3 thì Imax hoặc Pmax  32 = 1.2

+ Chỉnh  =  = 12 thì I1 = I2 = Imax

n (n > 1) thì khi đó R =

L(1 - 2)

n2 - 1 với ( 1 > 2 ) Hoặc R = |1 - 2|

C12 n2 - 1 + Chỉnh  để ULmax thì 2

2 4

LM

U L U

ZL2

CM

U L U

+ Chỉnh  = 1 và  = 2 = n1 thì mạch tiêu thụ cùng hệ số công suất nghĩa là cos2 = cos1

với L = CR2 Khi đó: tan 1 = 1

(công thức này chỉ áp dụng khi L = CR2)

Chú ý: nếu có thêm r = R hay L = CR 2 = Cr 2 thì tan 1 = 1

trong đoạn mạch xảy ra hiện tưởng cộng hưởng Hệ thức đúng là: 1 =  2

Z L1

Z C1

♥Bài 6: DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU BA PHA

■ Dòng điện xoay chiều ba pha là hệ thống ba dòng điện xoay chiều, gây bởi ba suất điện động xoay chiều

cùng tần số, cùng biên độ nhưng độ lệch pha từng đôi một là 2

Trang 24

♥Bài 7: HIỆU SUẤT TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG

■ Công suất tiêu thụ: P = UIcos và Phao phí = RI2  Phao phí = R P

2

U 2 cos 2  U tăng n lần thì P hao phí giảm n2

Trong đó: P là công suất truyền đi ở nơi cung cấp

U là điện áp ở nơi cung cấp

cos là hệ số công suất của dây tải điện

R l

S



 là điện trở tổng cộng của dây tải điện (lưu ý: dẫn điện bằng 2 dây)

+ Độ giảm điện áp trên đường dây tải điện: U = IR

+ Hiệu suất tải điện: H = P - P

P 100 % ■ S là tiết diện tròn của dây.Do đó ta có S = r 2 =  d 2

4 (d = 2r : là đường kính của dây )

Từ các mối quan hệ tỉ lệ thuận - nghịch ta có: P1

■ Trong quá trình truyền tải điện đi xa, độ giảm điện áp hiệu dụng trên đường dây tải điện một pha bằng n

lần (n < 1) điện áp ở cuối đường dây này Coi rằng cường độ dòng điện luôn cùng pha với điện áp Để công

suất hao phí trên đường dây giảm m lần (m > 1) nhưng vẫn đảm bảo công suất tiêu thụ nhận được không

m(n +1)

♥Bài 8: MÁY BIẾN ÁP

■ Hoạt động: dựa trên hiện tượng Cảm Ứng Điện Từ

■ Tác dụng: biến đổi điện áp ( và cường độ dòng điện ) của dòng xoay chiều mà vẫn giữ nguyên tần số,

không có tác dụng biến đổi năng lượng

■ Công thức quan trọng nhất của máy biến áp: 1 1 2 1

U  E  I  N = k

+ Nếu k > 1  N1 > N2  U1 > U2 : Máy hạ áp

+ Nếu k < 1  N1 < N2  U1 < U2 : Máy tăng áp

■ Đối với bài toán này khi thay đổi số vòng dây ở các cuộn sơ cấp (N1) hay thay đổi cuộn thứ cấp (N2) đều ảnh hưởng đến U1 và U2

■ Hiệu suất máy biến áp: H = P2

P1

= U2I2cos2

U1I1cos1

♥Bài 9 : NHỮNG LƯU Ý KHI GIẢI BÀI TẬP ĐIỆN XOAY CHIỀU

■Hai đoạn mạch AM gồm R1L1C1 nối tiếp và đoạn mạch MB gồm R2L2C2 nối tiếp mắc nối tiếp với nhau có

U AB = U AM + U MB  uAB ; u AM và u MB cùng pha  tanuAB = tanu AM = tanu MB

Trang 25

■ Hai đoạn mạch R1L1C1 và R2L2C2 cùng u hoặc cùng i có pha lệch nhau 

+ Trường hợp đặc biệt  = /2 (vuông pha nhau) thì tan1tan2 = -1

■ Mạch điện xoay chiều một pha chứa các phần tử R-L-C

+  = ocos(t + ) (với o = NBS : từ thông cực đại và  là góc hợp giữa pháp tuyến n và cảm ứng từ B)

+ Đặc biệt suất điện động tạo ra điện áp xoay chiều là e = -  ' = NBS.cos(t + ) ( với Eo = NBS)

TH1: Mạch chỉ có L: khi đó: I = E

ZL = NBS

L =

NBS

L = hằng số  Dù có thay đổi tốc độ quay n thế nào ? thì I không đổi

TH2: Mạch chỉ có C: khi đó I = E

ZC

= NBS

1C

( Các trường hợp còn lại tương tự )

■ Nối hai cực của một máy phát điện xoay chiều một pha vào hai đầu đoạn mạch ngoài RLC nối tiếp Bỏ

qua điện trở dây nối, coi từ thông cực đại gửi qua các cuộn dây của máy phát không đổi Khi rôto của máy

phát quay với tốc độ n 1 vòng/phút và n 2 vòng/phút thì công suất tiêu thụ ở mạch ngoài có cùng một giá

trị Khi rôto của máy phát quay với tốc độ n vòng/phút thì công suất tiêu thụ ở mạch ngoài đạt cực đại

■ Cho mạch điện xoay chiều gồm cuộn cảm (L,r) nối tiếp với tụ điện, có cảm kháng và dung kháng lần lượt là

ZL và ZC Biết điện áp gữa hai đầu cuộn dây vuông pha với hai điện áp hai đầu mạch Hệ số công suất mạch

Uo2 = 1

TH2: Nếu mạch chỉ có L Chứng minh tương tư ta có i

Trang 26

TH4: Nếu uRL  u  uRL2

UoRL2 + u2

Uo2 = 1 ( Cứ như vậy ta mở rộng ra các trường hợp có sự vuông góc )

■ Bài toán liên quan đến độ lệch pha vuông góc:

+ TH1: 1 + 2 = 90o  tan1.tan2 = 1

+ TH2: 1 - 2 = 90o  tan1.tan2 = -1

+ TH3: |1| + |2| = 90o  tan1.tan2 =  1

■ Các xác định phần tử trong bài toán hộp đen X

+ Mạch điện đơn giản:

a Nếu đoạn NB cùng pha với i  X chứa Ro

b Nếu đoạn NB sớm pha với i một góc /2  X chứa cuộn cảm L

c Nếu đoạn NB trễ pha với i một góc /2  X chứa tụ điện C

+ Mạch điện có cuộn dây chƣa biết thuần cảm hay chƣa thuần cảm ?

Nếu cuộn dây lệch pha với i 1 góc  = /2  cuộn dây chỉ có L

Nếu cuộn dây lệch pha với 1 góc  với 0 <  < /2  Cuộn dây có L và r

( Có thể dùng giản đồ vecto trượt để chứng minh Thường ta giả sử L thuần cảm rồi biện luận )

THI TUYỂN SINH ĐẠI HỌC 2014 - 2015

NB

U

c ù n g

p h a

v ớ i

i

s u y

r a c h ỉ

c h ứ a

Trang 27

VẬT LÝ 12 - LUYỆN THI ĐẠI HỌC 2014

CHƯƠNG VII: HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ (8 câu)

♥Bài 1: Sơ Lược Về Thuyết Tương Đối Hẹp Của Einstein

►Hạn chế của cơ học cổ điển và sự ra đề của thuyết tương đối

■ Cơ học cổ điển ( hay còn gọi là cơ học Newton (1642 - 1727)),

thời gian xảy ra một hiện tượng, kích thước và khối lượng của vật đều

có trị số như nhau trong mọi hệ quy chiếu, dù vật đó có đứng yên hay

chuyển động

■ Khi nghiên cứu các vật chuyển động với tốc độ xấp xỉ tốc độ

ánh sáng thì cơ học cổ điển không còn đúng nữa Einstein đã xây dựng

thuyết tương đối chung cho tất cả các lĩnh vực về Vật Lý:

☺Thuyết tương đối hẹp ( gọi tắt là thuyết tương đối, ra đời vào năm 1905): chỉ nghiên cứu

các hệ quy chiếu quán tính ( là phần chúng ta sẽ tập trung tìm hiểu )

☻Thuyết tương đối rộng: nghiên cứu các hệ quy chiếu không quán tính và trường hấp dẫn

►Các tiên đề của Einstein:

■ Tiên đề 1: Các định luật Vật Lý đều có cùng một dạng như nhau trong mọi hệ quy chiếu quán tính

■ Tiên đề 2: Tốc độ ánh sáng trong chân không luôn bằng c = 3.10 8

m/s trong mọi hệ quy chiếu quán tính, không phụ thuộc vào phương truyền và vận tốc của nguồn sáng hay máy thu

■ Sự chậm của đồng hồ thời gian: đồng hồ gắn với quan sát viên chuyển động chạy chậm hơn đồng

1 - v

2

c 2 (trong đó t là thời gian khi đứng yên, to là thời

gian chuyển động) (Nâng Cao)

■ Hệ thức Einstein giữa năng lượng và khối lượng: E = mc 2

( mo là khối lượng nghỉ ứng với khi vật đứng yên)

 Năng lượng tương đối tính: E = mc2

năng lượng E và ngược lại, khối lượng vật đổi một lượng m thì năng lượng vật cũng đổi một lượng E

Trang 28

♥Bài 2: CẤU TẠO HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ

►Cấu tạo hạt nhân:

■ Hạt nhân có kích thước rất nhỏ ( 10-14 m - 10 -15 m) được cấu tạo từ

những hạt nhỏ hơn gọi là Nuclon

■ Có hai loại Nuclon:

☺proton (kí hiệu 1

1 H, mp = 1,0073 u) mang điện tích dương

☻nơtron (kí hiệu 1

0 n, mn = 1,0087u) không mang điện

■ Theo bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học của Mendeleep, thì:

Số proton = số thứ tự Z trong bảng tuần hoàn ( Z gọi là số nguyên tử số hay điện tích hạt nhân có giá trị bằng số điện tích nguyên tích trong hạt nhân)

■ Tổng số các Nuclon trong hạt nhân gọi là số khối (kí hiệu là A)

1 H  2

1 D (đơtêri) 3

1 H  3

1 T (triti)  VD2: Carbon có 4 đồng vị: 11

6 C, 126 C, 136 C, 146 C

 Các đồng vị chia làm hai loại: đồng vị bền và đồng vị phóng xạ ( không bền) Trong thiên nhiên

có gần 300 đồng vị bền và vài ngàn đồng vị phóng xạ tự nhiên và nhân tạo

►Đơn vị khối lƣợng nguyên tử:

 Đơn vị khối lượng nguyên tử: là đơn vị u có giá trị bằng 1

12 khối lượng nguyên tử của đồng vị

 Là lực liên kết giữa các nuclon ( lực tương tác mạnh)

 Không phải là lực hấp dẫn, lực tĩnh điện ( FG = G m1.m2

Trang 29

 kí hiệu m = Mo - M = [Z.m p + (A - Z)m n ] - m o

 là năng lượng tỏa ra khi các nuclon riêng rẽ liên kết thành hạt nhân và đó cũng là năng lượng

cần cung cấp để phát vỡ hạt nhân thành các nuclon riêng rẽ: W lk = m.c 2

 năng lƣợng liên kết riêng WLKR = W LK

A là năng lượng liên kết tính cho một nuclon và đặc trưng

cho sự bền vừng hạt nhân Hạt nhân có năng lượng liên kết riêng càng lớn thì càng bền vững

♥Bài 3: PHẢN ỨNG HẠT NHÂN VÀ NĂNG LƢỢNG CỦA

PHẢN ỨNG HẠT NHÂN

► Định nghĩa: phản ứng hạt nhân là các tương tác giữa hai hạt nhân

dẫn đến sự biến đổi chúng thành các hạt khác: A + B  C + D (trong đó

A được xem như là "đạn", B là "bia" và C, D là sản phẩm mới)

hạt nhân: A  C + D (A là hạt nhân mẹ, C và D là hạt nhân con)

► Các định luật bảo toàn trong phản ứng hạt nhân:

■ Định luật bảo toàn số khối (A): A1 + A 2 = A 3 + A 4

■ Định luật bảo toàn điện tích (Z): Z1 + Z 2 = Z 3 + Z 4

■ Định luật bảo toàn động lƣợng (p): mA

v D (B làm "bia" ban đầu không có vận tốc)

■ Định luật bảo toàn năng lƣợng toàn phần: E + K A = K C + K D

)

 Chú ý:

(a) Trong phản ứng hạt nhân, KHÔNG có sự bảo toàn khối lượng và động năng

(b) Bảo toàn số khối A  Bảo toàn số Nuclon (A = N + Z)

(c) Bảo toàn A và Z  dùng để cân bằng phương trình phản ứng

(d) Bảo toàn động lượng và năng lượng toàn phần  dùng để giải toán

(e) Quan hệ giữa động lượng và động năng là K = 1

► Năng lƣợng trong phản ứng hạt nhân: tương tự với các dữ kiện ở trên, ta có

■ Đặt mo = mA + mB là khối lượng của các hạt trước phản ứng, m = mC + mD là khối lượng của các hạt

sau phản ứng ( mo ≠ m)

■ Ta có E = m.c 2 là W lk hạt nhân = W phản ứng hạt nhân và m = m o - m là độ hụt khối lượng

■ Nếu xét theo khối lƣợng m thì ta có:

Trang 30

■ Nếu xét theo độ hụt khối m thì E = [ (mC + mD) - ( mA + mB)].c2

Đặt mSau = mC + mD và mtrước = mA + mB lần lươt là tổng độ hụt khối của các hạt sau và trước PỨHN mSau > mtrước phản ứng TỎA năng lƣợng

mSau < mtrước phản ứng THU năng lƣợng ( mSau ≠ mtrước )

► Các loại phản ứng hạt nhân:

■ Phản ứng kích thích:( có tác nhân bên ngoài) như nhiệt hạch, phân hạch, v.v (học ở các bài sau)

■ Phản ứng tự phát: (do tác nhân bên trong) như phóng xạ (học ở các bài sau)

♥Bài 4: PHÓNG XẠ - CÁC LOẠI TIA PHÓNG XẠ

► Định nghĩa: phóng xạ là hiện tượng một hạt nhân không bền vững tự phát phân rã, phát ra các tia

phóng xạ và biến đổi thành hạt nhân khác

► Đặc điểm:

■ Quá trình phân rã phóng xạ chỉ do các nguyên nhân bên trong gây ra và hoàn toàn không phụ thuộc

vào các tác động bên ngoài

■ Người ta quy ước gọi hạt nhân phóng xạ là HN mẹ, các hạt nhân được tạo thành là HN con

■ Cũng như phản ứng nhiệt hạch và phân hạch, phóng xạ là phản ứng HN tỏa năng lượng

► Các tia phóng xạ và các qui tắc dịch chuyển trong sự phóng xạ

m/s

_ Là bức xạ điện từ có bước sóng ngắn nhất ( <

10-11 m) có năng lượng rất cao

Tính chất

_ Ion hóa rất mạnh (

chỉ đi được tối đa 8 cm

trong không khí)

_ Đâm xuyên yếu (

không qua được tấm

bìa dày cỡ vài 1mm)

_ Ion hóa yếu hơn nhưng đâm xuyên mạnh hơn tia

 (đi được quãng đường dài hơn trong không khí

cỡ vài m, có thể đâm xuyên qua tấm nhôm dày vài mm)

_ trong phóng xạ  có sự giải phóng các hạt notrino

và phản notrino ( Nâng cao)

_ ion hóa yếu nhất

về phía bản dương (+)

Bị lệch trong điện trường, từ trường, lệch nhiều hơn tia  và lệch

về phía bản âm (-)

Là bức xạ điện từ không mang điện và không bị lệch trong điện trường, từ trường

Trang 31

► Các định luật phóng xạ:

■ Chu kỳ bán rã T: là thời gian để một nửa số hạt nhân hiện có của một lượng chất phóng xạ bị phân

rã, biến đổi thành hạt nhân khác

 Chu kỳ bán rã của một số chất:

Chất PX Cacbon 126 C Oxi 168 O Urani 23592 U Poloni 21084 Po Radi 22688 Ra Radon 21986 Ra Iôt 13153 I

CK bán rã 5730 năm 122 s 7,13.108 năm 138 ngày 1620 năm 4 giây 8 ngày

Trong quá trình phân rã, số hạt nhân

phóng xạ giảm theo thời gian

Trong quá trình phân rã, khối lượng nhân phóng xạ giảm theo thời gian

Đại lượng đặc trưng cho tính phóng

xạ mạnh hay yếu của chất PX

N o là số hạt PX ở thời điểm ban đầu

N là số hạt nhân còn lại sau thời gian

t

m o là khối lượng ở thời điểm ban đầu

m là khối lượng còn lại sau thời gian

t

H o là độ phóng xạ ở thời điểm ban đầu

H là độ phóng xạ còn lại sau thời gian

t (1 Bq = 1 phân rã/ giây, 1 Ci = 3,7.1010 Bq)

-t

T) = mo(1 - e-t)

Độ phóng xạ bị phân rã là:

H = Ho - H = Ho((1 - 2

■ Một số điều cần biết về rò rỉ phóng xạ và các biện pháp phòng tránh (đọc thêm):

Rỏ rỉ phóng xạ từ các nhà máy điện hạt nhân - Các bệnh nguy hiểm khi bị phơi nhiễm phóng xạ

Trang 32

Vị trí khi ẩn nấp tránh tia phóng xạ và các biện pháp phòng tránh cơ bản

♥Bài 5: PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH - PHẢN ỨNG HẠT NHÂN

DÂY CHUYỀN - LÕ PHẢN ỨNG HẠT NHÂN

► Định nghĩa: sự phân hạch là do một hạt nhân rất nặng hấp thu một nơtron

chậm và vỡ thành hai hạt nhân có số khối trung bình

 k (hệ số nhân nơtron) = số nơtron sinh rasố nơtron bị mất

 Sau phản ứng hạt nhân đều có hơn 2 hạt nơtron phóng xạ đồng thời

tỏa ra một năng lượng lớn dưới dạng động năng các hạt

► Phản ứng hạt nhân dây chuyền: là hiện tượng phân hạch, xảy ra rất

nhanh chóng trong thời gian rất ngắn

■ Nguyên nhân: các nơtron sinh ra

sau mỗi phân hạch của urani (hay plutoni) lại

có thể bị hấp thụ bởi các hạt nhân urani khác

ở gần đó và cứ thế sự phân hạch tiếp diễn

thành một dây chuyền

■ Điều kiện để phản ứng xảy ra:

(với k là hệ số nhân nơtron)

 Với k > 1, thì hệ thống vượt hạn,

phản ứng dây chuyền KHÔNG kiểm soát

được và năng lượng tỏa ra rất lớn ( được dùng

để tạo bom nguyên tử)

 Với k = 1, thì hệ thống gọi là tới

hạn, phản ứng dây chuyền kiểm soát đƣợc và

năng lƣợng tỏa ra là không đổi ( được dùng

để sử dụng trong "lò phản ứng hạt nhân")

 Với k < 1, thì hệ thống gọi là dưới hạn, phản ứng dây chuyền không xảy ra

 Như vậy, để có điều kiện k  1 thì khối lượng nhiên liệu của hạt nhân phải đạt tới một giá trị tối thiểu gọi là khối lượng tới hạn mo ( ví dụ với 23592 U thì khối lượng tới hạn là 15 kg, Pu là 5kg)

► Lò phản ứng hạt nhân - Nhà máy điện hạt nhân:

Định dạng
Số trang	64
Dung lượng	5,99 MB