IV.1. DAO ĐỘNG VÀ SÓNG ĐIỆN TỪ I. Dao động điện từ 1. Sự biến thiên a)  Điện tích. Điện tích giữa hai bản tụ C biến 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 Cường độ 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 = ωQo là 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 ở tụ điện, năng lượng từ trường tập trung ở cuộn cảm. - Năng lượng điện trường và năng lượng từ trường biến thiên tuần hoàn cùng tần số ω' = 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 dao động 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 dao động cơ và dao động điện 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 từ trường tồn tại riêng biệt, độc lập nhau. Điện trường và từ trường là hai mặt thể hiện khác nhau của một trường duy nhất là trường điện 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 chỉ sự 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 cả là 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 số hàng nghìn Hz trở lên. - Tầng điện ly: cách mặt đất khoảng 80km, chứa nhiều hạt tích điện. Các loại sóng bước sóng  Tính chất với tần điện ly Ứng dụng Sóng dài >1000m  Có năng lượng nhỏ Không bị nước hấp thụ Dùng trong thông tin dưới nước Sóng trung 100 m- 1000m Ban ngày bị tầng điện ly hấp thụ ban đêm phản xạ Sóng trung gần như ban ngày không bắt được Sóng ngắn 10m - 100m Bị tầng điện ly phản xạ mạnh Truyền đi được xa nhất trên mặt đất nên dùng trong thông tin liên lạc Sóng cực ngắn 0,01m - 10m Có năng lượng lớn nhất, đâm xuyên qua tầng điện ly Truyền đi được xa nhất và xuyên qua tầng điện ly nên được dùng trong thông tin ngoài Trái Đất 3. Phát và thu sóng điện từ a. Mạch dao động kín và hở - Mạch L - C là mạch dao động kín: không phát sóng điện từ. - Nếu bản cực tụ điện bị lệch: có sóng điện từ thoát ra. - Thực tế dùng anten: ở giữa là cuộn dây, ở trên 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 gây ra 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 C để 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 động điện: sóng âm tần. Đồ thị E(t) của sóng âm tần - Dùng sóng vô tuyến điện từ cao tần có bước sóng từ vài m đến vài trăm m đế tải các thông tin gọi là sóng mang. Đồ thị E(t) của sóng 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 - Ở nơi 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. - Sơ đồ 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. 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. (1) : Thu sóng điện từ cao tần biến điệu. (2) : Khuếch đại dao động điện từ cao tần từ anten gửi tới. (3) : Tách dao động điện từ âm tần ra khỏi dao động điện từ cao tần. (4) : Khuếch đại dao động điện từ âm tần từ mạch tách sóng gửi đến. (5) : Biến dao động điện thành dao động âm.