DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ–Lý Thuyết



IV. DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ

A. TÓM TẮT LÝ THUYẾT

1. Dao động điện từ.

* Sự biến thiên điện tích và dòng điện trong mạch dao động

+ Mạch dao động là một mạch điện khép kín gồm một tụ điện có điện dung C và một cuộn dây có độ tự cảm L, có điện trở thuần không đáng kể nối với nhau.

+ Điện tích trên tụ điện trong mạch dao động: q = q0 cos(wt + j).

+ Cường độ dòng điện trên cuộn dây: i = q' = - wq0sin(wt + j) =  I0cos(wt + j + image002); w = image003; I0 = q0w.

+ Chu kì và tần số riêng của mạch dao động: T = 2pimage004; f = image005.

* Năng lượng điện từ trong mạch dao động

+ Năng lượng điện trường tập trung trong tụ điện: WC = image006image007= image006image008cos2(wt + j).

+ Năng lượng từ trường tập trung trong cuộn cảm: WL = image006Li2 = image006Lw2 qimage009 sin2(wt + j) = image006image008sin2(wt + j).

    Năng lượng điện trường và năng lượng từ trường biến thiên tuần hoàn với tần số góc w’ = 2w và chu kì T’ = image010.

+ Năng lượng điện từ trong mạch:

    W = WC + WL =image006image008cos2(wt + j) + image006image008sin2(wt + j) = image006image008= image006LIimage009 = image006CUimage009 = hằng số.

+ Liên hệ giữa q0, I0 và U0 trong mạch dao động: q0 = CU0 = image011= I0image004.

2. Điện từ trường.

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

+ Nếu tại một nơi có một từ trường biến thiên theo thời gian thì tại nơi đó xuất hiện một điện trường xoáy. Điện trường xoáy là điện trường có các đường sức là đường cong kín.

+ Nếu tại một nơi có điện trường biến thiên theo thời gian thì tại nơi đó xuất hiện một từ trường. Đường sức của từ trường luôn khép kín.

* 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.

3. Sóng điện từ - Thông tin liên lạc bằng vô tuyến.

    Sóng điện từ là điện từ trường lan truyền trong không gian.

* Đặc điểm của sóng điện từ

+ Sóng điện từ lan truyền được trong chân không. Vận tốc lan truyền của sóng điện từ trong chân không bằng vận tốc ánh sáng (c » 3.108m/s). Sóng điện từ lan truyền được trong các điện môi. Tốc độ lan truyền của sóng điện từ trong các điện môi nhỏ hơn trong chân không và phụ thuộc vào hằng số điện môi.

+ Sóng điện từ là sóng ngang. Trong quá trình lan truyền image012image013luôn luôn vuông góc với nhau và vuông góc với phương truyền sóng. Tại mỗi điểm dao động của điện trường và từ trường trong sóng điện từ luôn cùng pha với nhau.

+ Khi sóng điện từ gặp mặt phân cách giữa hai môi trường thì nó cũng bị phản xạ và khúc xạ như ánh sáng. Ngoài ra cũng có hiện tượng giao thoa, nhiễu xạ... sóng điện từ.

+ 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.

    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 ... .

* Thông tin liên lạc bằng sóng vô tuyến

+ 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.

+ 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.

+ Các phân tử không khí trong khí quyển hấp thụ rất mạnh các sóng dài, sóng trung và sóng cực ngắn nhưng ít hấp thụ các vùng sóng ngắn. Các sóng ngắn phản xạ tốt trên tầng điện li và mặt đất.

+ Nguyên tắc chung của thông tin liên lạc  bằng sóng vô tuyến điện:

    - Biến âm thanh (hoặc hình ảnh) muốn truyền đi thành các dao động điện từ có tần số thấp gọi là các tín hiệu âm tần (hoặc tính hiệu thị tần).

    - Dùng sóng điện từ tần số cao (cao tần) để mang các tín hiệu âm tần hoặc thị tần đi xa, sóng này gọi là sóng mang. Muốn vậy phải trộn sóng điện từ âm tần hoặc thị tần với sóng điện từ cao tần (biến điệu chúng). Qua anten phát, sóng điện từ cao tần đã biến điệu được truyền đi trong không gian.

    - Dùng máy thu với anten thu để chọn và thu lấy sóng điện từ cao tần muốn thu.

    - Tách tín hiệu ra khỏi sóng cao tần (tách sóng) rồi dùng loa để nghe âm thanh truyền tới hoặc dùng màn hình để xem hình ảnh.

    Để tăng cường độ của sóng truyền đi và tăng cường độ của tín hiệu thu được người ta dùng các mạch khuếch đại.

+ Sơ đồ khối của mạch phát thanh vô tuyến đơn giản gồm: micrô, bộ phát sóng cao tần, mạch biến điệu, mạch khuếch đại và anten.

+ Sơ đồ khối của một máy thu thanh đơn giản gồm: anten, mạch khuếch đại dao động điện từ cao tần, mạch tách sóng, mạch khuếch đại dao động điện từ âm tần và loa.




No comments:

 

Xem Phim & Giải Trí

© 2012 Học Để ThiBlog tài liệu