Phương Trình Sóng Điện Từ ?

IV.1. DAOĐỘNG VÀ SÓNGĐIỆN TỪ

I. Dao động điện từ

1. Sự biến thiên

a) Điện tích.

Điện tích giữa hai bản tụ Cbiến thiên điều hoà theo phương trình:q = Q0cos(ωt + φ).

b) Suất điện động cảm ứng trong cuộn dây L thuần cảm

c) Cường độ dòng điện

Cườngđộ dòng điện chạy trong cuộn dây L biến thiên điều hoà:

i = q’ = – ωQosin(ωt + φ) = ωQosin(ωt + φ+ π) = Iosin (ωt +φ+π)

Trong đó Io= ωQolà cường độ dòng điện cực đại.

Kết luận:

+ q, i, u biến thiên điêu hòa cùng tần số và có pha:

u cùng pha với q i sớm pha hơn q p/2

2. Năng lượng trong mạch dao động

a. Biểu thức

b. Kết luận

– Năng lượng của mạch dao động gồm năng lượng điện trường tập trung ởtụ điện, năng lượng từ trường tập trung ởcuộn cảm.

– Năng lượng điện trường và nănglượng từ trường biến thiên tuần hoàn cùng tầnsốω” = 2ω

– Tại mọi thời điểm, tổng năng lượng điện trường và năng lượng từ trường là không đổi. Năng lượng của mạch dao động được bảo toàn.

3. Các loại daođộng

a. Dao động tự do

+ Điệu kiện mạch dao động từ do là điện trở bằng không

b. Dao động tắt dần

+ Nguyên nhân của dao động tắt dần do tác dụng của điện trở làm tiêu hao năng lượng dưới dạng điện năng

+ Dao động tắt nhanh hay chậm phụ thuộc vào điện trở (Điện trở càng lớn nó tắt càng nhanh)

+ Công thức của dao động tắt dần:

¨Năng lượng mất mát cho tới khi tắt hẳn: Wmất = Q = I2.Rt

c. Dao động duy trì:

+ Cách duy trì dao động: Dùng một mạch để điều kiển

+ Đặc điểm: dao động với tần số tự do

+ Để duy trì được dao động điện từ ta cần cung cấp cho nó phần năng lượng đúng bằng phần nó đã tiêu hao trong quá trình dao động . Theo định luật Jun – Lenxo ta có mạch cung cấp cần công suất là :

P=I2.R=U02.C.R2L

d. Dao động cưỡng bức:

+ Cách làm:Đặt vào hai đầu của mạch một hiệu điện thế biến thiên điều hòa

+ Đặc điểm: Dao động với tần số bằng tần số của hiệu điện thế ngoài, biên độ phụ thuộc vào 3 yếu tố

+ Điều kiện cộng hưởng:Ω=ω

4. Sự tương tự giữa daođộng cơ và daođộngđiện từ;

II. Điện từ trường – sóng điện từ

1. Điện từ trường

a. Giả thuyết của Macxoen

– Khi từ trường biến thiên theo thời gian, nó sinh ra điện trường xoáy có đường sức điện bao quanh đường cảm ứng từ (điện trường tĩnh có đường sức hở).

– Khi điện trường biến thiên theo thời gian nó sinh ra từ trường có đường cảm ứng từ bao quanh đường sức điện.

⇒Không thể có điện trường hoặc từtrường tồn tại riêng biệt, độc lập nhau. Điệntrường và từ trường là hai mặt thểhiện khác nhau của một trường duy nhất là trườngđiện từ.

b. Dòng điện dịch: Khi tụ điện tích điện hoặc phóng điện, 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.

– Vậy dòng điện dịch là khái niệm chỉsự biến thiên của điện trường giữa các bản tụ điện (nơi không có dây dẫn) tương đương với dòng chạy trong dây dẫn và cũng sinh ra từ trường biến thiên.

– Dòng điện dẫn và dòng điện dịch tạo thành dòng điện khép kín trong mạch.

2. Sóng điện từ

a) Định nghĩa: là quá trình lan truyền trong không gian của điện từ trường biến thiên tuần hoàn theo thời gian.

b) Tính chất:

– Sóng điện từ và sóng cơ có bản chất khác nhau.nhưng đều là quá trình nhưng đều là quá trình truyền năng lượng

– Môi trường sóng điện từ truyền trong được cả trong môi trường vật chất kể cảlà môi trường chân không

– Bước sóng của sóng điện từ mà mạch phát ra hay thu được:

Và vận tốc truyền sóng phụ thuộc trong môi trường (Trong chân không truyền với vận tốc ánh sáng)

– Sóng điện từ là sóng ngang, trong quá trình truyền sóng B và E luôn có phương vuông góc với nhau và vuông góc với phương truyền sóng nhưng biến thiên cùng pha

– Sóng điện từ có thể: + Sóng điện từ tuân theo định luật phản xạ, định luật khúc xạ, giao thoa, nhiễu xạ, …

của tần số.

c) Sóng vô tuyến: là sóng điện từ có tần sốhàng nghìn Hz trởlên.

– Tầng điện ly: cách mặt đất khoảng80km, chứa nhiều hạt tích điện.

3. Phát và thu sóng điện từ

a. Mạch dao động kín và hở

– Mạch L – Clà mạch dao động kín: không phát sóng điện từ.

– Nếu bản cực tụ điện bị lệch: có sóng điện từ thoát ra.

Xem thêm: Cách Thu Âm Hay Trên Máy Tính Pc & Laptop, 3 Cách Thu Âm Trên Máy Tính Pc & Laptop

– Thực tế dùng anten: ởgiữa là cuộn dây, ởtrên hở, đầu dưới nối đất.

b. Phát và thu sóng điện từ

– Phát sóng: kết hợp máy phát dao động điều hòa và anten. Mạch hoạt động gâyra điện từ trường biến thiên, anten phát sóng điện từ cùng tần số f.

– Thu sóng: kết hợp anten với mạch dao động có tụ điện điện dung thay đổi.Điều chỉnh Cđể mạch cộng hưởng tần số f cần có, gọi là chọn sóng.

4. Sơ đồ truyền thông bằng sóng vô tuyến.

– Dùng micrô đế biến dao động âm thành dao độngđiện: sóng âm tần.

Đồ thị E(t) của sóng âm tần

– Dùng sóng vô tuyến điện từ cao tần cóbước sóng từ vàim đến vài trăm m đế tải các thông tin gọi là sóng mang.

Đồ thị E(t) củasóng mang chưa bị biến điệu

– Phải biến điện sóng điện từ. Dùng mạch biến điệu đế “trộn” sóng âm tần với sóng mang.

Đồ thị E(t) của sóng mang đã được biến điệu về biên độ

– Ởnơi thu, dùng mạch tách sóng để tách sóng âm tần ra khỏi sóng cao tần đế đưa ra loa.

– Khi tín hiệu thu được có cường độ nhỏ, ta phải khuếch đại chúng bằng các mạch khuếch đại.

d. Các bộ phận chính trong mạch phát – thu sóng vô tuyến.

– Sơđồ khối của mạch phát sóng vô tuyến gồm 5 bộ phận cơ bản: micrô; bộ phát sóng cao tần; mạch biến điệu; mạch khuếch đại và anten.

(1) : Tạo ra dao động điện từ âm tần.

(2) : Phát sóng điện từ có tần số cao (cỡ MHz).

(3) : Trộn dao động điện từ cao tần với dao động điện từ âm tần.

(4) : Khuếch đại dao động điện từ cao tần đà được biến điệu.

(5) : Tạo ra điện từ trường cao tần lan truyền trong không gian.

Xem thêm: Giải Vở Bài Tập Toán Lớp 5 Tập 2 Bài 99 : Luyện Tập Chung, Giải Vbt Toán 5 Tập 2 Bài 99: Luyện Tập Chung

Sơ đồ khối của một máy thu vô tuyến cũng gồm 5 bộ phận cơ bản: anten; mạch khuếch đại dao động điện từ cao tần; mạch tách sóng; mạch khuếch đại dao động điện từ âm tần và loa.