Dao động điện từ và Sóng điện từ là một phần kiến thức trọng tâm trong chương trình Vật lý lớp 12. Nội dung này thường xuyên xuất hiện trong các bài kiểm tra, thi cuối cấp của các em học sinh bậc THPT. Bài viết sau đây của Marathon Education sẽ tổng hợp những lý thuyết trọng tâm về dao động điện từ và sóng điện từ, giúp các em đạt được điểm số cao trong đợt kiểm tra sắp tới.
Với mạch dao động là một mạch kín bao gồm một cuộn dây có điện dung C, độ tự cảm L và điện trở thuần không đáng kể được nối lại với nhau.
=> Nhận xét: Điện áp giữa hai bản tụ điện CÙNG PHA với điện tích trên tụ điện
i = q’ = – ωq0.sin(ωt + φ) = I0.cos(ωt +φ + π2) (Với I0 = q0.ω)
=> Nhận xét: Cường độ dòng điện NHANH PHA hơn điện tích trên tụ điện góc
Năng lượng điện từ trong mạch dao động bao gồm:
Wđ = 12Cu2 = 12qu = q22C = Q20/2C.cos2(ωt + φ) => Wđ = L2 (I20 – i2)
Wt = 12Li2 = Q20/2C. sin2(ωt + φ) => Wt = C2 (U20 – u2)
W = Wđ + Wt = Wđmax + Wtmax => W = 12CU02 = 12Q0U0 = Q02/2C = 12LI02
Hay: W = WC + WL = 12.Q20/C.cos2(ωt + φ) + 12.Q02/C.sin2(ωt + φ)
=> W = 12.Q20/C = 12LI02 = 12CU02 = hằng số
Với q0, I0 và U0 trong mạch dao động là: Q0 = CU0 = I0ω = I0LC = I0
* Lưu ý:
P = I2R = I02/2.R = (ω2.C2.U02)/2.R = (U02.C)/2L.R
Trong cuộn dây L biến thiên điều hòa thì cường độ dòng điện là:
i = q’ = -ωQ0sin(ωt + φ) = ωQ0sin(ωt + φ + π) = I0sin(ωt + φ + π)
(Với I0 = ωQ0 chính là cường độ dòng điện cực đại).
=> Kết luận: q, u, i biến thiên điều hòa cùng tần số và có pha: u cùng pha với q, i sớm pha hơn q là p/2
Điều kiện để mạch điện dao động tự do là điện trở bằng không.
Cho tới khi tắt hẳn thì năng lượng mất mát là: Wmất = Q = I2.Rt
\begin{aligned} & P=I^2R=U_0^2.C.\frac{R}{2L} \end{aligned}
Khi từ trường biến thiên theo thời gian (t), nó sinh ra điện trường xoáy có đường sức điện bao quanh đường cảm ứng từ (Lúc này điện trường tĩnh có đường sức điện hở).
Khi điện trường biến thiên theo thời gian t thì sinh ra từ trường có đường cảm ứng từ bao quanh đường sức điện.
⇒ Vậy điện trường hoặc từ trường không thể tồn tại riêng biệt, độc lập nhau. Điện trường và từ trường là hai mặt cá thể riêng của một trường duy nhất là trường điện từ.
Khi tụ điện phóng điện hay tích điện thì giữa hai bản cực có điện trường biến thiên sinh ra từ trường xoáy như dòng điện chạy trong dây dẫn đi qua tụ điện.
Do đó, dòng điện dịch được hiểu là sự biến thiên của điện trường giữa các bản tụ điện (nơi không có dây dẫn) tương đương với dòng chạy trong dây dẫn, cũng sinh ra từ trường biến thiên.
Dòng điện dịch và dòng điện dẫn tạo thành một dòng điện khép kín trong mạch.
Sóng điện từ được hiểu là quá trình lan truyền trong không gian của điện từ trường biến thiên tuần hoàn theo thời gian.
Sóng điện từ bao gồm những đặc điểm sau đây:
Sóng vô tuyến được hiểu là sóng điện từ có tần số hàng nghìn Hz trở lên.
Tầng điện ly thì cách mặt đất khoảng 80km và chứa nhiều hạt tích điện.
Các loại sóng | Bước sóng | Tính chất với tầng điện ly | Ứng dụng |
Sóng dài | >1000m | Có năng lượng nhỏKhông bị nước hấp thụ | Dùng trong thông tin dưới nước |
Sóng trung | 100m – 1000m | Ban ngày bị tầng điện li hấp thụ, ban đêm phản xạ | Ban ngày gần như không bắt được sóng trung |
Sóng ngắn | 10m – 100m | Bị tầng điện li phản xạ mạnh | Truyền đi được xa nhất trên mặt đất nên dùng trong việc thông tin liên lạc |
Sóng cực ngắn | 0.01m – 10m | Có năng lượng lớn nhất, dám xuyên qua tầng điện li | Truyền đi được xa nhất và xuyên qua tầng điện li nên được dùng trong thông tin ngoài Trái Đất. |
Mạch L – C là mạch dao động kín: không phát sóng điện từ.
Nếu bản cực tụ điện bị lệch thì sẽ có sóng điện từ thoát ra.
Thực tế dùng anten: ở giữa là cuộn dây, ở trên hở, đầu dưới nối đất.
Phát sóng điện từ: Là sự kết hợp máy phát dao động điều hòa và anten. Mạch hoạt động gây ra điện từ trường biến thiên, anten phát sóng điện từ cùng tần số f.
Thu sóng điện từ: Là sự kết hợp giữa anten với mạch dao động có tụ điện điện dung thay đổi. Điều chỉnh C để mạch cộng hưởng tần số f cần có được gọi là chọn sóng.
Tham khảo ngay các khoá học online của Marathon Education
Trên đây là những chia sẻ của team Marathon Education về nội dung kiến thức dao động và sóng điện từ của môn Lý lớp 12. Hy vọng với những nội dung lý thuyết được tóm tắt ở trên sẽ giúp các em cải thiện phần nào về kiến thức lĩnh vực này. Hãy liên hệ ngay với Marathon để được tư vấn nếu các em có nhu cầu học trực tuyến nâng cao kiến thức nhé! Marathon Education chúc các em được điểm cao trong các bài kiểm tra và kỳ thi sắp tới!