ĐẠI CƯƠNG VỀ DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ Chủ đề này gồm 6 vấn đề: Mạch dao động LC, sự biến thiên, các đại lượng dao động của mạch dao động LC , năng lượng trong mạch dao động, dao động tự do, dao động tắt dần , dao động duy trì, dao động cưỡng bức, sự tương tác giữa dao động điện từ và dao động cơ. I.LÍ THUYẾT 1. Mach dao động LC   a. Định nghĩa: Gồm một tụ điện mắc nối tiếp với một cuộn cảm thành mạch kín.  • Nếu r rất nhỏ (r = 0): mạch dao động lí tưởng. b. Cơ sở lý thuyết: Là hiện tượng tự cảm 2. Các công thức của mạch LC     Với (e là hằng số điện môi);  (µ là độ từ thẩm) – Chu kỳ và tần số riêng của mạch dao động: ;  và  Với  là tần số góc riêng (rad/s), T là chu kì riêng (s), f là tần số riêng (Hz ) – Bước sóng của sóng điện từ: Với : c = 3.108m/s tốc độ ánh sáng trong chân không  bước sóng của sóng điện từ (m) 3.Các đại lượng dao động của mạch dao động LC. a/ Công thức q,u, i theo thời gian – Công thức q theo thời gian: – Công thức u theo thời gian: – Công thức i theo thời gian:  – q, i, u biến thiên điêu hòa cùng tần số và có pha: u cùng pha với q i sớm pha hơn q : ; i sớm pha hơn u : π/2 b. Quan hệ giữa các giá trị cực đại -  với :  -  với:  -  với :  c. Công thức quan hệ của q, u, i cùng tại thời điểm -  u với q: q = C.u -  i với q: -  i với u:   4. Năng lượng trong mạch dao động Tổng năng lượng điện trường trên tụ điện và năng lượng từ trường trên cuộn cảm gọi là năng lượng điện từ. – Năng lượng điện trường (ở tụ điện) :(Biến thiên tuần hoàn với chu kì T/2)  Þ  – Năng lượng từ trường (ở cuộn cảm) :(Biến thiên tuần hoàn với chu kì T/2) – Năng lượng điện từ trường:  Quan hệ:  = .= =  =  =      => Khoảng thời gian giữa hai lần liên tiếp  là  – Khi  ta có:   5. Dao động tự do.Dao động tắt dần .Dao động duy trì. Dao động cưỡng bức 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:  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 :  . 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:  6. Sự tương tác giữa dao động điện từ và dao động cơ Đại lượng cơ Đại lượng điện Dao động cơ Dao động điện x q x” + w2x = 0 q” + w2q = 0 v i m L x = Acos(ωt + ψ) q = q0cos(ωt + ψ) k v = x’ = –wAsin(ωt + ψ) i = q’ = –wq0sin(ωt + ψ) F u R F = -kx = -mw2x Wt(WL) Wđ =mv2 Wt = Li2 Wđ(WC) Wt = kx2 Wđ = B. BÀI TẬP Dạng 1: Bài tập về các đại lượng q, u, i 1. Quan hệ giữa các giá trị cực đại ¨  với  :  ¨ với:   với :  2. Biểu thức theo thời gian: a. Biểu thức  . . b. Công thức quan hệ của q, u, i cùng tại thời điểm ¨ u với q: q = C.u ¨ i với q:  ¨ i với u:  c. Quan hệ u, i, q khác thời điểm + (Hình vẽ => hai đại lượng này vuông pha)  Ví dụ : Trong mạch dao động LC có dao động điện từ tự do (dao động riêng) với tần số góc . Điện tích cực đại trên tụ điện là  Q0 = 10-9 C. Khi cường độ dòng điện trong mạch bằng thì điện tích trên tụ điện là A. q = 8.10–10 C.                  B. q = 4.10–10 C.             C. q = 2.10–10 C.                   D. q = 6.10–10 C. Hướng dẫn   Áp dụng hệ thức liên hệ ta được  Thay số với ω = 104 ; i = 6.10-6 ; Q0 = 10-9 →  => Đáp án A Dạng 2: Bài tập lập phương trình q,u,i Bước 1: Tìm ω và I0;U0 và Q0 Bước 2: Tính pha dao động ψ t= 0 q = Q0cosφqDấu q' ⇔cosφq=qQ0q'>0 thì φq0 thì φi