Song dien tu

IV. DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ
A. LÝ THUYẾT
15. 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 = qo cos((t + ().
+ Cường độ dòng điện trên cuộn dây:
i = q` = - (q0sin((t + () = Iocos((t + ( +
).
Trong đó: ( =
và I0 = q0(.
+ Chu kì và tần số riêng của mạch dao động: T = 2(
; f =
.
* Năng lượng điện từ trong mạch dao động
+ Năng lượng điện trường tập trung trong tụ điện
WC =

=

cos2((t + ().
+ Năng lượng từ trường tập trung trong cuộn cảm
WL =
Li2 =
L(2 qo2 sin2((t + () =

sin2((t + ().
Năng lượng điện trường và năng lượng từ trường biến thiên điều hoà với tần số góc (’ = 2( và chu kì T’ =
.
+ Năng lượng điện từ trong mạch
W = WC + WL =

cos2((t + () +

sin2((t + ()
=

=
LIo2 =
CUo2 = hằng số.
* Sự tắt dần của dao động điện từ trong mạch dao động
+ Cuộn cảm và dây nối bao giờ cũng có điện trở thuần dù rất nhỏ làm tiêu hao năng lượng của mạch do tỏa nhiệt.
+ Ngoài ra còn một phần năng lượng bị bức xạ ra không gian xung quanh dưới dạng sóng điện từ cũng làm giảm năng lượng của mạch.
Năng lượng của mạch giảm dần, dao động điện từ trong mạch tắt dần.
* Dao động điện từ duy trì. Hệ tự dao động
Muốn duy trì dao động, ta phải bù đủ và đúng phần năng lượng bị tiêu hao trong mỗi chu kì. Muốn làm việc này, có thể dùng tranzito để điều khiển việc bù năng lượng từ pin cho khung dao động LC ăn nhịp với từng chu kì dao động của mạch. Dao động trong khung LC khi đó được duy trì ổn định với tần số (0 =
của mạch. Người ta gọi đây là một hệ tự dao động.
* Dao động điện từ cưởng bức. Sự cộng hưởng
Mắc mạch dao động có tần số riêng (0 với một nguồn điện ngoài có điện áp biến thiên theo thời gian u = U0cos(t thì thì dòng điện trong mạch LC sẽ buộc phải biến thiên theo tần số ( của nguồn điện ngoài chứ không thể dao động theo tần số riêng (0 được nữa. Quá trình này được gọi là dao động điện từ cưởng bức.
Khi ( = (0 thì biên độ dao động điện từ trong khung đạt giá trị cực đại. Hiện tượng này được gọi là hiện tượng cộng hưởng. Hiện tượng cộng hưởng được ứng dụng rất nhiều trong các mạch lọc, mạch chọn sóng, mạch khuếch đại.

16. ĐIỆN TỪ TRƯỜNG

Chu kì, tần số, tần số góc của mạch dao động
T =
; f =
; ( =
.
Mạch dao động thu được sóng điện từ có: ( =
= 2(c
.
Biểu thức điện tích trên tụ: q = qocos((t + ().
Khi t = 0 nếu tụ điện đang tích điện : q tăng thì i = q’ > 0 => ( < 0.
Khi t = 0 nếu tụ điện đang phóng điện : q giảm thì i = q’ < 0 => ( > 0.
Cường độ dòng điện trên mạch dao động: i = Iocos((t + ( +
).
Điện áp trên hai bản tụ: u =
=
cos((t + () = Uocos((t + ().
Năng lượng điện trường, từ trường: Wđ =
Cu2 =

; Wt =
Li2
Năng lượng điện từ: W = Wđ + Wt =

=
CU
=
LI

Năng lượng điện trường và năng lượng từ trường biến thiên điều hoà với tần số góc (’ = 2( =
, với chu kì T’ =
=
còn năng lượng điện từ thì không thay đổi theo thời gian.
Liên hệ giữa qo, Uo, Io: qo = CUo =
= Io

Bộ tụ mắc nối tiếp :
; song song: C = C1 + C2 + …

B. BÀI TẬP TỰ LUẬN
1. Một mạch dao động điện từ LC gồm cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm L = 2mH và tụ điện có điện dung C = 0,2(F. Biết dây dẫn có điện trở thuần không đáng kể và trong mạch có dao động điện từ riêng. Xác định chu kì, tần số riêng của mạch.
2. Một mạch dao động gồm tụ điện có điện dung C