Giáo Án Mới
Cộng tác viên
- Điểm
- 0
CHƯƠNG IV : DAO ĐỘNG & SÓNG ĐIỆN TỪ
Tiết 35: DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ( Tiết 1)
Tiết 35: DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ( Tiết 1)
I. MỤC TIÊU :
1. Kiến thức:
- Biết được cấu tạo của mạch dao động LC và hiểu khái niệm dao động điện từ.
- Thiết lập được công thức về dao động điện từ riêng trong mạch LC (các biểu thức phụ thuộc thời gian của điện tích, cường độ dòng điện, hiệu điện thế, năng lượng điện từ).
- Hiểu nguyên nhân làm tắt dần dao động điện từ và nguyên tắc duy trì dao động.
- Hiểu sự tương tự dao động điện và dao động cơ.
2. Kỹ năng:
- Thành lập phương trình dao động: q, u, i, năng lượng dao động.
- Giải thích sự tương tự dao động cơ và điện.
- Xác định được các đại lượng trong mạch dao động.
II. CHUẨN BỊ :
1. Giáo viên :
- Hình vẽ minh hoạ dao động điện từ hình 21.3, 21.4. Dao động điện từ tắt dần.
- Chuẩn bị thí nghiệm ảo minh hoạ rất chi tiết diễn biến dao động điện trong mạch LC với đồ thị dao động tường minh.
2. Học sinh :
- Ôn lại dao động cơ học (dao động duy trì, dao động tự do, dao động tắt dần...)
- Ôn lại các định luật cho mạch điện, năng lượng tụ điện, điện tích (năng lượng điện trường, năng lượng từ trường).
III. TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC:
Hoạt động 1: Ổn định tổ chức và vào bài mới.
Hoạt động của HS | Hoạt động của GV |
| Thực hiện theo yêu cầu của GV | Ổn định lớp Giới thiệu qua nội dung và mục tiêu chương IV Gv nhận xét. |
Hoạt động của HS | Hoạt động của GV | Kiến thức |
| - Quan sát thí nghiệm và nhận xét. - Thảo luận nhóm về cấu tạo của mạch dao động: Mạch điện kín LC - Dòng điện có dạng hình sin - Tụ điện tích điện - Quan sát hình 21.3 - Thảo luận nhóm trả lời C1: t=T/4; 3T/4 ta có imax nên từ trường ống dây đạt giá trị cực đại + i = = q/ + uAB = e = -L= -Li/ = -Lq// + uAB = e – r.i + uAB = + Thảo luận nhóm: Thành lập biểu thức của q, i, u trong mạch dao động. + q, u, i biến đổi điều hòa theo thời gian với cùng tần số góc w + Trả lời C2: i = -wqosin(wt + j) = Iocos(wt + j +). Vậy i sớm pha u góc | - Minh hoạ mạch dao động bằng thí nghiệm ảo - Cấu tạo của mạch dao động? - Nhận xét dòng điện trong mạch điện kín LC? - Khi khóa K ở chốt 1 hiện tượng gì xảy ra? - Chuyển khóa K sang vị trí 2 hiện tượng gì xảy ra? Hướng dẫn hs giải thích dựa vào hình 21.3 - Yêu cầu HS trả lời câu hỏi C1. + Biểu thức định nghĩa cường dòng điện tức thời ? + Biểu thức suất điện động tự cảm trên cuộn dây? + Với qui ước như vậy biểu thức định luật Ôm cho đoạn mạch AB có chứa L như thế nào? + Biểu thức hđt hai đầu tụ điện? - Hướng dẫn hs thành lập biểu thức của q, i, u trong mạch dao động. + Nhận xét các đại lượng q, u, i? + C2: Nhận xét pha dao động của u và i. + u biến thiên tuần hoàn nên điện trường bên trong tụ cũng biến thiên tuần hoàn. Đồng thời i qua cuộn cảm biến thiên tuần hoàn nên từ trường (B tỉ lệ với i) trong mạch cũng biến thiên tuần hoàn. + Nêu khái niệm dao động điện từ và dao động điện từ tự do và các đại lượng đặc trưng riêng của mạch dao động. | 1. Dao động điện trong mạch LC: a. Thí nghiệm: + Thí nghiệm: SGK. + Kết luận trong mạch kín LC có dòng điện có dạng hình sin + Mạch dao động (khung dao động): là mạch điện kín gồm tụ điện mắc với cuộn cảm b. Giải thích: Khi tụ điện phóng điện (q giảm), dòng điện qua L tăng gây ra hiện tượng tự cảm làm chậm sự phóng điện. Khi (q=0), imax dòng điện tự cảm lại nạp điện cho tụ điện, (i giảm) điện tích trên các bản trái dấu so với lúc đầu (q tăng) đến khi i =0 thì qmax. Sau đó tụ điện phóng điện hiện tượng như trước tuy nhiên theo chiều ngược lại. Vậy trong mạch kín LC xảy ra dao động điện và dao động từ tương tự như dao động cơ gọi là dao động điện từ. c. Khảo sát định lượng: - Chọn chiều dương i: qua cuộn cảm từ B®A. Nếu dòng điện chạy theo chiều đó thì cường độ i > 0, nếu đi theo chiều ngược lại thì i < 0. - q>0 nếu bản cực nối A mang điện tích (+) Vận dụng định luật Ôm: uAB = e – r.i - Hđt hai đầu cuộn cảm:uAB = e-ir = e = -Lq’’ (1) - Hđt hai đầu tụ: uAB = (2)= -Lq’’hay q’’ + w2q = 0 với . Nghiệm phương trình có dạng: q = q0cos(wt + j). + Điện tích biển đổi điều hoà với . + uAB = cos(wt + j) i = q’= -wqosin(wt + j) Vậy q, u, i biến đổi điều hòa theo thời gian với cùng tần số góc w * Biến thiên của từ trường và điện trường ở trong mạch dao động gọi là dao động điện từ. Nếu không có tác dụng điện hoặc từ bên ngoài thì dao động trong mạch là dao động tự do. Các đặc trưng riêng của mạch dao động LC: Tần số góc riêng: Tần số riêng: Chu kỳ riêng: |
Hoạt động của HS | Hoạt động của GV |
| Thực hiện theo yêu cầu của giáo viên Hs ghi nhớ nhiệm vụ học tập Bài tập về nhà: Các bài tập 1- 4/ 123 SGK Tìm hiểu về dao động tắtt dần, dao động duy trì | Củng cố kiến thức: - Sự biến đổi của các đại lượng q, i, u trong mạch LC, mối quan hệ giữa các đại lượng? - Bt: Trong một mạch dao động LC có tụ điện là 5mF, cường độ tức thời của dòng điện là i = 0,05sin2000t(A). Độ tự cảm của tụ cuộn cảm là: A.0,1H. B.0,2H. C.0,25H. D. 0,15H. Bài tập về nhà: Các bài tập 1- 4/ 123 SGK |
IV .Rút kinh nghiệm:
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
Tiết 36: DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ ( Tiết 2)
I. MỤC TIÊU :
1. Kiến thức:
- Biết được cấu tạo của mạch dao động LC và hiểu khái niệm dao động điện từ.
- Thiết lập được công thức về dao động điện từ riêng trong mạch LC (các biểu thức phụ thuộc thời gian của điện tích, cường độ dòng điện, hiệu điện thế, năng lượng điện từ).
- Hiểu nguyên nhân làm tắt dần dao động điện từ và nguyên tắc duy trì dao động.
- Hiểu sự tương tự dao động điện và dao động cơ.
2. Kỹ năng:
- Thành lập phương trình dao động: q, u, i, năng lượng dao động.
- Giải thích sự tương tự dao động cơ và điện.
- Xác định được các đại lượng trong mạch dao động.
II. CHUẨN BỊ :
1. Giáo viên :
- Hình vẽ minh hoạ dao động điện từ hình 21.3, 21.4. Dao động điện từ tắt dần.
- Chuẩn bị thí nghiệm ảo minh hoạ rất chi tiết diễn biến dao động điện trong mạch LC với đồ thị dao động tường minh.
2. Học sinh :
- Ôn lại dao động cơ học (dao động duy trì, dao động tự do, dao động tắt dần...)
- Ôn lại các định luật cho mạch điện, năng lượng tụ điện, điện tích (năng lượng điện trường, năng lượng từ trường).
III. TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC:
Hoạt động 1: Ổn định tổ chức và kiểm tra bài cũ
Hoạt động của HS | Hoạt động của GV | ||
| Thực hiện theo yêu cầu của GV | Ổn định lớp Kiểm tra bài cũ: - Thế nào là dao ddoongj điện từ? Viết biểu thức của q, I, u, B và giải thích các đại lượng? Gv nhận xét. | ||
| Hoạt động 2: Tìm hiểu năng lượng điện từ trong mạch dao động | |||
| + WC=cos2(wt + j) + WL=(wt + j) + Biến thiên tuần hoàn theo thời gian với tần số góc gấp đôi tần số góc của dao động W = WC + WL = =const Nêu kết luận: trong quá trình dao động điện từ, có sự chuyển đổi từ năng lượng điện trường thành năng lượng từ trường và ngược lại, nhưng tổng của chúng thì không đổi. | + Biểu thức năng lượng điện trường tích lũy trong tụ điện? + Biểu thức năng lượng từ trường tích lũy trong cuộn cảm (WL). + Dựa vào biểu thức WC và WL nhận xét chúng biến thiên theo thời gian như thế nào? + Năng lượng điện từ trong quá trình dao động? | 2. Năng lượng điện từ trong mạch dao động. + Năng lượng điện trường: WC = (wt + j) + Năng lượng từ trường WL=(wt + j) + Năng lượng điện từ : W = WC + WL = =const | |
| Hoạt động 3: Nhận biết dao động điện từ tắt dần, dao động điện từ duy trì, dao động điện từ cưỡng bức | |||
| + Hs quan sát đồ thị và nhận xét biên độ của dao động điện từ tắt dần và nhận xét. + Cung cấp năng lượng trong từng phần của chu kỳ đủ bù vào năng lượng bị tiêu hao. + Quan sat hình vẽ và đọc SGK nắm được nguyên lý cung cấp năng lượng của máy phát dao động điều hòa dùng tranzito + Hs nghiên cứu SGK và trả lời | Trong thực tế mạch dao động luôn có điện trở R do đó dao động sẽ dừng lại sau khi năng lượng bị tiêu hao hết. + Minh họa đồ thị dao động điện từ tắt dần hình 21.5 + Tương tự như dao động cơ muốn dao động duy trì ta phải cung cấp năng lượng cho mạch dao động như thế nào? + Dùng hình 21.6 giới thiệu mạch duy trì dao động (máy phát dao động) Câu C3: + Dùng hình vẽ 21.7 giới thiệu dao động điện từ cưỡng bức. + Hs nghiên cứu SGK và nhận xét: - tần số góc của dao động cưỡng bức như thế nào? - Nếu giữ nguyên biên độ của u, thay đổi thì biên độ của dao động điện như thế nào? - Khi = thì biên độ của dao động điện như thế nào? - Với giá trị của R như thế nào thì hiện tượng cộng hưởng rõ nét. | 4. Dao động điện từ tắt dần : + Trong thực tế, các mạch dao động LC đều có điện trở R nên trong mạch luôn có nhiệt lượng tỏa ra làm năng lượng toàn phần bị giảm liên tục. + Dao động điện từ tắt dần trong mạch dao động LC là: dao động điện từ có các biên độ dao động của điện tích, của cường độ dòng điện và của hiệu điện thế giảm dần theo thời gian. 5. Dao động điện từ duy trì : + Dao động điện từ duy trì là dao động điện từ của mạch dao động đã được bù đủ và đúng phần năng lượng bị tiêu hao trong mỗi chu kỳ. Khi đó dao động của khung được duy trì ổn định với tần số góc riêng của mạch. + Cách phổ biến để tạo ra dao động điện từ duy trì là dùng mạch tranzito. Máy tạo ra dao động duy trì còn gọi là máy phát dao động dùng tranzito. Hệ dao động gồm mạch dao động và bộ phận duy trì được gọi là hệ dao động. 5. Dao động điện từ cưỡng bức. Sự cộng hưởng. + Nối mạch LC với nguồn ngoài u = Uocost. Dòng điện trong mạch LC dao động với tần số góccủa nguồn ngoài. Dao động trong mạch gọi là dao động điện từ cường bức. + Giữ nguyên biên độ của u. Thay đổi thì biên độ của dao động điện thay đổi, nếu = thì biên độ của dao động điện đạt giá trị cực đại. Hiện tượng này gọi là hiện tượng cộng hưởng + Với R nhỏ thì cộng hưởng nhọn, R lớn thì cộng hưởng tù + Ứng dụng trong các mạch lọc, mạch chọn sóng, mạch khuếch đại. | |
| Hoạt động 4 : Tìm hiểu sự tương tự giữa dao động điện từ và dao động cơ | |||
| + Hs nêu các đại lượng tương tự trong dao động cơ và dao động điện từ dựa vào bảng 21.1. + Nêu các phương trình, biểu thức tương tư. Dựa vào bảng 21.2 | Dùng bảng 21.1 và 22.2 để minh họa sự tương tự của dao động điện từ và dao động cơ | 6. Sự tương tự giữa dao động điện từ và dao động cơ. Giữa dao động điện từ và dao động cơ có nhiều điểm tương tự về qui luật biến đổi theo thời gian và các đại lượng. Dẫn đến các đặc tính của 2 dao động cũng tương tự. | |
Hoạt động của HS | Hoạt động của GV |
| Thực hiện theo yêu cầu của giáo viên Hs ghi nhớ nhiệm vụ học tập | Củng cố kiến thức: 2. Một mạch dao động LC có năng lượng 36.10-6J và điện dung của tụ điện C là 25mF. Khi hiệu điện thế giữa hai bản tụ là 3V thì năng lượng tập trung ở cuộn cảm là: A. WL = 24,75.10-6J. B. WL = 12,75.10-6J. C. WL = 24,75.10-5J. D. WL = 12,75.10-5J. 3. Một mạch dao động gồm một tụ điện có điện dung 0,1mF và một cuộn cảm có hệ số tự cảm 1mH. Tần số của dao động điện từ riêng trong mạch sẽ là: A. 1,6.104 Hz; B. 3,2.104Hz; C. 1,6.103 Hz; D. 3,2.103 Hz. |
IV .Rút kinh nghiệm:
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
- Nguồn : Tổng hợp
