Bài 18. Sự nở vì nhiệt của chất rắn

CHƯƠNG 3: HỆ DAO ĐỘNG
NHÓM 4:
NGUYỄN NGỌC GIAO
NGUYỄN THỊ THÚY DUNG
PHẠM THỊ QUỲNH NHI
ĐẶNG QUANG DƯƠNG
MAI THỊ HUÊ
CHƯƠNG 3: HỆ DAO ĐỘNG
I.Linh kiện điện tử thụ động.
II.Hệ dao động có thông số tập trung.
III.Mạch dao động có thông số phân bố.


I. Linh kiện điện tử thụ động:
- Các linh kiện điện tử thụ động trong các mạch điện tử thường là: điện trở, tụ điện, cuộn cảm…

+ Điện trở: Điện trở là một linh kiện điện tử thụ động trong mạch điện có biểu tượng:

+ Tụ điện: Tụ điện là một linh kiện điện tử thụ động Khi có chênh lệch điện thế tại hai bề mặt, tại các bề mặt sẽ xuất hiện điện tích cùng cường độ, nhưng trái dấu.
+ Cuộn cảm (hay cuộn từ, cuộn từ cảm) là một linh kiện điện tử thụ động tạo từ một dây dẫn điện với vài vòng quấn, sinh ra từ trường khi có dòng điện chạy qua. Cuộn cảm có một độ tự cảm (hay từ dung) L đo bằng đơn vị Henry (H). Cuộn cảm có biểu tượng mạch điện
II. Hệ dao động có thông số tập trung.
1. Khung dao động có thông số tập trung.
- Khi một khung dao động không bức xạ sóng điện từ ra không gian ta gọi là khung dao động có thông số tập trung hay còn gọi là hệ kín
- Khung dao động là một mạch điện gồm một cuộn cảm L và tụ điện C.
- Khung dao động tổn hao gồm cuộn cảm L tập trung năng lượng từ, tụ điện C tập trung năng lượng điện và điện trở của cuộn dây Rth đăc trưng cho sự tiêu thụ không thuận nghịch năng lượng điện từ.
2. Dao động tự do trong khung dao động.
a. Dao động tự do trong khung dao động
- Muốn có dao động trong mạch, ta cần truyền cho nó nguồn điện năng E. Khóa K ở vị trí 1. nguồn điện E tích điện cho tụ điện C. Điện trường nằm giữa hai phiến của tụ điện có dự trữ điện năng.


- Chuyển khóa K sang vị trí 2. Tụ điện tạo thành một mạch kín với cuộn cảm L. Tụ điện C trở thành nguồn điện còn cuộn cảm L sẽ là mạch ngoài.
-Tụ C bắt đầu phóng điện qua cuộn cảm L. Cuộn cảm l là vật tiêu thụ điện. Dòng điện tăng dần trong cuộn cảm L sẽ tạo ra từ trường xung quanh nó. Từ trường này tập trung năng lượng của tụ điện chuyển sang ở dạng động năng của từ trường.
- Dòng điện trong mạch tăng lên trong khoảng thời gian xác định từ T0 - T1.
- Tại thời điểm T1 dòng điện đạt giá trị cực đại Imax còn điện áp chuyên tụ bằng 0.
- Tất cả năng lượng tập trung ở từ trường của cuộn dây. Trị số năng lượng đó là:
Giả sử mạch lý tưởng ( Rth = 0) thì năng lượng này bằng năng lượng do tụ điện cung cấp để chuyển thành từ trường của cuộn dây trong khoảng thời gian từ T0 tới T1. Ta có:
=
b. Tần số và chu kỳ của dao động riêng.
- Tổng các độ giảm thế trên các phần của mạch điện bằng tổng các suất điện động tác dụng trong mạch, nên ta có:
Phương trình trên có thể viết dưới dạng:
u: là hiệu điện thế giữa hai bản tụ điện vào thời điểm t
R: là điện trở thuần của cuộn cảm L, rất nhỏ nên
Nghiệm của phương trình trên có dạng
Trong đó:
Các hằng số A và
được xác định từ các điều kiện
ban đầu: lúc t = 0 thì u = u0 và i = 0
ta có kết quả:
Từ điều kiện ta xem
Từ kết quả trên ta thấy dao động điện từ trong khung là tắt dần
- Trong điều kiện lý tưởng R = 0, dao động trong khung là dao động điều hòa. Chu kỳ của dao động riêng của khung dao động:
Đây là công thức dùng để xác định tần số dao động riêng f0 của khung dao động. Ta có bước sóng tương ứng:
c. Các tham số của khung dao động.
- Điện trở sóng
trong thực tế do có điện trở thuần
của cuộn cảm nên dao động tắt dần. Ta có hệ thức giữa biên độ dòng điện và biên độ điện áp.
3.Dao động cưỡng bức. Sự cộng hưởng:
- Dao động cưởng bức là dao động của vật trong giai đoạn ổn định
Dao động cưỡng bức là điều hòa
Tần số góc bằng tần số góc của ngoại lực.
Biên độ của dao động cưỡng bức tỉ lệ thuận với biên độ của ngoại lực và phụ thuộc vào tần số góc của ngoại lực.
a.Mạch nối tiếp – Cộng hưởng điện áp:
- Nguồn sức điện động ngoài ecb là dao động điều hòa
- Tại mọi thời điểm, điện áp trên toàn mạch Ut bằng tổng các sụt áp trên các phần tử: Ut = UL + UC + UR
+ Sụt áp trên R: UR = IR
+ Sụt áp trên L: UL = IZL
+ Sụt áp trên C: UC = IZC
- Biên độ điện áp tổng do nguồn cung cấp cho mạch bằng


- Độ lệch pha:
+ Trong đó:


- Dòng điện cưỡng bức đạt giá trị cực đại khi
- Khi đó trong mạch xuất hiện hiện tượng cộng hưởng
b. Mạch song song . Cộng hưởng dòng điện.
- Khi nguồn của sức điện động ngoài mắc song song với khung dao động LC, ta có mạch song song. Nguồn dao động cưỡng bức là dao động hình sin.
- Khi cộng hưởng thì không có sự lệch pha giữa điện áp và dòng điện qua mạch, trở kháng tương đương của mạch là số thực, ta có:
- Công thức cơ bản của mạch cộng hưởng song song khi xảy ra hiện tượng cộng hưởng
* Kết luận: khi cộng hưởng thì fch = f0. . Trở kháng của mạch khi cộng hưởng ZCh cực đại và lớn hơn Q lần điện trở sóng, lớn hơn
lần điện trở thuần R của sợi
dây làm nên cuộn cảm L. Dòng điện tổng cộng trong mạch chính cực tiểu.
III. Mạch dao động có thông số phân bố
1. Khung dao động có thông số phân bố
* Khái niệm:
- Trong mạch dao động LC có thông số tập trung (hệ kín), mạch không bức xạ năng lượng ra ngoài vì năng lượng điện chỉ tập trung trong tụ điện C và năng lượng từ chỉ tập trung trong cuộn cảm L.
2. Dao động riêng của hệ dao động có thông số phân bố
Cũng nhu hệ dao động kín, hệ dao động hở cũng tạo ra các dao động điều hòa hình sin có tần số dao động riêng f0.
3. Dao động tử không đối xứng
- Khi nối một đầu với đất thì trên dây chỉ còn lại một phần tư bước sóng . Sợi dây trở thành dao động tử không đối xứng và bước sóng riêng được tính theo công thức:
Giống như dao động tử đối xứng, dao động không đối xứng cũng có cộng hưởng bội . Khi n=1 ta có bước sóng riêng cơ bản.
Cũng như hệ dao động kín, dao động trong hệ dao động hở sẽ tắt dần do bức xạ, do tiêu thụ năng lượng trên điện trở thuần của dây.
4. Dao động cưỡng bức trong hệ có thông số phân bố
- Do dao động trong hệ tắt dần, nên để duy trì dao động ta phải kích thích dao động tử bằng nguồn sức điện động ngoài. Hiện tượng cộng hưởng sẽ xảy ra khi tần số của dao động cưỡng bức bằng tần số dao động riêng của hệ.
- Để dao động tử cộng hưởng với nguồn kích thích ta phải thay đổi tần số dao động riêng của nó, nghĩa là thay đổi chiều dài
của sợi dây.
- Để hòa hợp tần số người ta mắc thêm vào dao động tử một cuộn cảm hoặc một tụ điện biến đổi như hình sau:
- Khi mắc cuộn cảm vào thì độ tự cảm của mạch tăng lên.
- Khi ta mắc thêm tụ vào thì điện dung tổng cộng giảm.( vì tụ này được mắc nối tiếp vào điện dung phân bố của sợi dây).
Trước khi sử dụng đồng hồ vạn năng để đo điện trở cần bỏ pin vào đồng hồ
ĐO ĐIỆN TRỞ
Pin tiểu
NGUYÊN TẮC ĐO ĐIỆN TRỞ
1. Điều chỉnh núm chỉnh 0
Chập mạch hai đầu que đo (nghĩa là điện trở đo bằng 0), nếu kim chưa chỉ về 0 thì cần phải xoay núm chỉnh 0 để kim chỉ về số 0 của thang đo.
Thao tác này cần được thực hiện cho mỗi lần đo.
2. Đo điện trở
Khi đo cần bắt đầu thang đo lớn nhất rồi giảm dần, cho đến khi nhận được kết quả đo thích hợp. Điều này tránh cho kim bị va đập mạnh.
Chọn thang R x 1k. Nối chập mạch hai đầu que đo và hiệu chỉnh để kim về 0. Lần lượt thực hiện đo các điện trở.
Không chạm tay vào các đầu kim đo hoặc các phần tử đo vì điện trở người gây sai số đo.
ĐO KIỂM TRA TỤ ĐIỆN
* Đo kiểm tra tụ gốm:
- Ta có thể dùng thang điện trở để kiểm tra độ phóng nạp và hư hỏng của tụ điện , khi đo tụ điện , nếu là tụ gốm ta dùng thang đo x1K ohm hoặc 10K ohm, nếu là tụ hoá ta dùng thang x 1 ohm hoặc x 10 ohm.
- Tụ gốm thường hỏng ở dạng bị dò rỉ hoặc bị chập để phát hiện tụ dò rỉ hoặc bị chập ta quan sát hình ảnh sau:
- Tụ C1 tụ tốt => kim phóng lên một chút rồi trỏ về vị trí cũ.
- Tụ C2 bị dò => lên kim nhưng không trở về vị trí cũ
- Tụ C3 bị chập => kim đồng hồ lên = 0 ohm và không trở về.
- Có ba tụ: C1, C2, C3 có điện dung bằng nhau, trong đó C1 là tụ tốt, C2 là tụ bị dò, C3 là tụ bị chập
* Đo kiểm tra tụ hóa:
- Tụ hoá rất ít khi bị dò hoặc chập mà chủ yếu là bị khô ( giảm điện dung) khi đo tụ hoá để biết chính xác mức độ hỏng của tụ ta cần đo so sánh với một tụ mới có cùng điện dung.
Ở bên là phép đo so sánh hai tụ hoá cùng điện dung, trong đó tụ C1 là tụ mới còn C2 là tụ cũ, ta thấy tụ C2 có độ phóng nạp yếu hơn tụ C1 => chứng tỏ tụ C2 bị khô ( giảm điện dung )
Nếu kim lên mà không trở về là tụ bị dò
* Chú ý khi đo tụ phóng nạp, ta phải đảo chiều que đo vài lần để xem độ phóng nạp.
Tụ điện mắc nối tiếp - Tụ điện mắc song song:
* Các tụ mắc nối tiếp:
Các tụ điện mắc nối tiếp có điện dung tương đương Ctđ được tính bởi công thức:
1/Ctđ = (1/C1) + (1/C2) + (1/C3)
Trường hợp chỉ có hai tụ mắc nối tiếp thì:
Ctđ = C1.C2 / C1+C2
Khi mắc nối tiếp thì điện áp chịu đựng của tụ tương đương bằng tổng điện áp của các tụ cộng lại Utđ=U1+U2+U3
Khi mắc nối tiếp các tụ điện, nếu là các tụ hóa ta cần chú ý chiều của tụ điện, cực âm tụ trước phải nối cực dương tụ sau.
*Tụ mắc song song:
Tụ mắc song song thCác ì có điện dung tương dương bằng tổng điện dung của các tụ cộng lại
C = C1+C2+C3
Điện áp chịu đựng của tụ điện tương đương bằng điện áp thấp nhất
Nếu là tụ hóa thì các tụ phải được đấu cùng chiều âm dương.
CẢM ƠN CÔ GIÁO VÀ CÁC BẠN ĐÃ CHÚ Ý LẮNG NGHE