Vấn đề 4: DAO ĐỘNG VÀ SĨNG ĐIỆN TỪ I. DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ 1. Sự biến thiên điện tích trong mạch dao động: 0 cos( ) ( )q Q t C ω ϕ = + 2. Sự biến thiên cường độ dòng điện trong mạch dao động: ' dq i q dt = = ; 0 0 0 0 sin( ) ( ) sin( ); i Q t A I t I Q ω ω ϕ ω ϕ ω = − + = − + = ; 0 0 0 0 cos( ) ( ) cos( ); 2 2 i Q t A I t I Q π π ω ω ϕ ω ϕ ω = + + = + + = 3. Sự biến thiên hiệu điện thế trong mạch dao động: 2 2 '; '' di d q u L Li u q dt dt = − = − = = ; 2 2 0 0 0 0 2 0 cos( ) ( ) cos( ); 1 Hoặc cos( ); với u L Q t V U t U L Q Q q u t C C LC ω ω ϕ ω ϕ ω ω ϕ ω = + = + = = = + = 4. Tần số góc, tần số, chu kì, pha dao động và pha ban đầu: a. Tần số góc: 1 LC ω = b. Tần số: 1 ( ) 2 2 f Hz LC ω π π = = c. Chu kì: 2 2 ( )T LC s π π ω = = d. Pha dao động: ( ) t ω ϕ + e. Pha ban đầu ϕ : Tìm ϕ bằng cách giải hệ phương trình 0 0 0 0 0 cos lúc 0 sin q Q t i Q ϕ ω ϕ =  =  = −  5. Phương trình độc lập với thời gian: ω ω ω ω + = + = + = 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 0 0 0 2 2 4 2 2 ; ; i u i i q Q Q u C Q L 6. Năng lượng dao động điện từ: C L E E E= + a. Năng lượng điện trường: 2 2 2 2 0 1 1 cos ( ) cos ( ) 2 2 C Q q E t E t C C ω ϕ ω ϕ = = + = + b. Năng lượng từ trường: 2 2 2 2 2 2 0 1 1 1 sin ( ) sin ( ); 2 2 L E Li L Q t E t L C ω ω ϕ ω ϕ ω = = + = + = Chú ý: 2 2 2 0 0 2 0 2 2 2 0 0 1 1 2 2 1 : Điện thế cực đại 2 1 1 = : Cường độ dòng điện cực đại 2 2 CM LM Q E L Q const C Q E C E L Q LI ω ω  = = =    =    =   Năng lượng điện và năng lượng từ của mạch biến thiên tuần hồn với ' 2 ' 2 ' 2 f f T T ω ω =    =   =   của dao động. II. ĐIỆN TỪ TRƯỜNG, SĨNG ĐIỆN TỪ 1. Bước sóng: ; ; : Chiết suất của môi trường c c cT v n f n λ = = = 2. Điện từ trường: Điện trường và từ trường có thể chuyển hóa cho nhau, liên hệ mật thiết với nhau. Chúng là hai mặt của một trường thống nhất gọi là điện từ trường. 3. Giả thuyết Maxwell: a. Giả thuyết 1: Từ trường biến thiên theo thời gian làm xuất hiện một điện trường xốy. b. Giả thuyết 2: Điện trường biến thiên theo thời gian làm xuất hiện một từ trường xốy. c. Dòng điện dịch: Điện trường biến thiên theo thời gian làm xuất hiện một từ trường xốy. Điện trường này tương đương như một dòng điện gọi là dòng điện dịch. 4. Sóng điện từ: Sóng điện từ là q trình truyền đi trong khơng gian của điện từ trường biến thiên tuần hồn theo thời gian. a. Tính chất: Sóng điện từ truyền đi với vận tốc rất lớn ( =v c ). Sóng điện từ mang năng lượng ( : 4 E f ). Sóng điện từ truyền được trong mơi trường vật chất và trong chân khơng. Sóng điện từ tn theo định luật phản xạ, định luật khúc xạ, giao thoa, nhiễu xạ, … Sóng điện từ là sóng ngang. Sóng điện từ truyền trong các mơi trường vật chất khác nhau có vận tốc khác nhau. b. Phân loại và đặc tính của sóng điện từ: Loại sóng Tần số Bước sóng Đặc tính Sóng dài 3 - 300 KHz 5 3 10 - 10 m Năng lượng nhỏ, ít bị nước hấp thụ Sóng trung 0,3 - 3 MHz 3 2 10 - 10 m Ban ngày tầng điện li hấp thụ mạnh, ban đêm tầng điện li phản xạ Sóng ngắn 3 - 30 MHz 2 10 - 10 m Năng lượng lớn, bị tầng điện li và mặt đất phản xạ nhiều lần Sóng cực ngắn 30 - 30000 MHz -2 10 - 10 m Có năng lượng rất lớn, khơng bị tầng điện li hấp thụ, truyền theo đường thẳng 5. Mạch chọn sóng: a. Bước sóng điện từ mà mạch cần chọn: 8 2 ; 3.10 (m/s)c LC c λ π = = b. Một số đặc tính riêng của mạch dao động: π π π π = = ⇒ = + + = = + ⇒ = + P 2 1 2 2 2 2 1 1 2 2 2 2 1 2 1 2 1 2 1 1 1 1 1 : 2 2 ( ) 1 1 1 1 1 : ( ) 2 2 C C f f f f LC L C C C ntC f f f f L C C LC BÀI TẬP 1. Mạch dao động điện từ điều hoà gồm cuộn cảm L và tụ điện C khi tăng điện dung của tụ điện lên 4 lần thì chu kì dao động của mạch A. Tăng lên 4 lần. B. Tăng lên 2 lần. C. Giảm đi 4 lần. D. Giảm đi 2 lần. 2. Mạch dao động điện từ điều hoà gồm cuộn cảm L và tụ điện C. Khi tăng độ tự cảm của cuộn cảm lên 2 lần và giảm điện dung của tụ điện đi 2 lần thì tần số dao động của mạch A. Không đổi. B. Tăng 2 lần. C. Giảm 2 lần. D. Tăng 4 lần. 3. Cường độ dòng điện tức thời trong mạch dao động LC có dạng I = 0,02 sin 2000t (A). Tụ điện trong mạch có điện dung 5 F µ . Độ tự cảm của cuộn cảm là A. L = 50 mH. B. L = 50 H. C. L = 5.10 – 6 H. D. L = 5.10 – 8 H. 4. Mạch dao động điện từ điều hoà LC gồm tụ điện C = 30nF và cuộn cảm L = 25 mH. Nạp điện cho tụ điện đến đến hiệu điện thế 4,8 V rồi cho tụ phóng điện qua cuộn cảm, cường độ dòng điện hiệu dụng trong mạch là Chú ý 1: Chú ý 2: A. I = 3,72 mA. B. I = 4,28 mA. C. I = 5,20 mA. D. I = 6,34 mA. 5. Tụ điện của mạch dao động có điện dung C = 1 F µ , ban đầu được tích điện đến hiệu điện thế 100V, sau đó cho mạch thực hiện dao động điện từ tắt dần. Năng lượng mất của mạch từ khi bắt đầu thực hiện dao động đến khi dao động điện từ tắt hẳn là bao nhiêu? A. mJ10W =∆ . B. mJ5W =∆ . C. kJ10W =∆ . D. kJ5W =∆ 6. Người ta dùng cách nào sau đây để duy trì dao động điện từ trong mạch với tần số riêng của nó? A. Đặt vào mạch một hiệu điện thế xoay chiều. B. Đặt vào mạch một hiệu điện thế một chiều không đổi. C. Dùng máy phát dao động điện từ điều hoà. D. Tăng thêm điện trở của mạch dao động. 7. Phát biểu nào sau đây là không đúng: A. Một từ trường biến thiên tuần hoàn theo thời gian, nó sinh ra một điện trường xoáy. B. Một điện trường biến thiên tuần hoàn theo thời gian, nó sinh nó sinh ra một từ trường xoáy. C. Một từ trường biến thiên tăng dần đều theo thời gian, nó sinh ra một điện trường xoáy biến thiên. D. Điện từ trường biến thiên tuần hoàn theo thời gian, lan truyền trong không gian với vận tốc ánh sáng. 8. Phát biểu nào sau đây là không đúng? A. Dòng điện đẫn là đòng chuyển động có hướng của các điện tích. B. Dòng điện dòch là do điện trường biến thiên sinh ra. C. Có thể dùng ampe kế để đo trực tiếp dòng điện dẫn D. Có thể dùng ampe kế để đo trực tiếp dòng điện dòch 9. Đường biểu diễn mối liên hệ giữa điện tích trên tụ và cường độ dòng điện trong mạch dao động LC là: A. Đường Elip B. Đường thẳng đi qua gốc tọa độ C. Đường hình sin D. Đường Hyperbolic 10. Đường biểu diễn mối liên hệ giữa i và u trong mạch dao động là: A. Đường Elip B. Đường thẳng đi qua gốc tọa độ C. Đường hình sin D. Đường Hyperbolic 11. Hãy chọn câu đúng. A. Điện từ trường do một tích điểm dao động sẽ lan truyền trong không gian dưới dạng sóng. B. Điện tích dao động không thể bức xạ sóng điện từ. C. Vận tốc của sóng điện từ trong chân không nhỏ hơn nhiều vận tốc ánh sáng trong chân không. D. tần số của sóng điện từ chỉ bằng nửa tần số dao động của điện tích. 12. Sóng điện từ nào sau đây có khả năng xuyên qua tần điện li? A. Sóng dài B. Sóng trung. C. Sóng ngắn. D. Sóng cực ngắn. 13. Sóng điện từ nào sau đây bò phản xạ mạnh nhất ở tầng điện li? A. Sóng dài. B. Sóng trung. C. Sóng ngắn. D. Sóng cực ngắn. 14. Sóng điện từ nào sau đây được dùng trong việc truyền thông tin trong nước? A. Sóng dài. B. Sóng trung. C. Sóng ngắn. D. Sóng cực ngắn. 15. Sóng nào sau đây được dùng trong truyền hình bằng sóng vô tuyến điện A. Sóng dài. B. Sóng trung. C. Sóng ngắn. D. Sóng cực ngắn. 16. Mạch chọn sóng của máy thu vô tuyến điện gồm tụ điện C = 880 pF va2 cuộn cảm L = 20 H µ . Bước sóng điện từ mà mạch thu được là A. 100 =λ m. B. 150 =λ m. C. 250 =λ m. D. 500 =λ m. 17. Khi mắc tụ điện có điện dung C 1 với cuộn cảm L thì mạch thu được sóng có bước sóng 60 1 =λ m; khi mắc tụ điện có điện dung C 2 với cuộn L thì mạch thu được sóng có bước sóng 80 1 =λ m. Khi mắc nối tiếp C 1 và C 2 với cuộn L thì mạch thu được sóng có bước sóng là bao nhiêu? A. 48 =λ m. B. 70 =λ m. C. 100 =λ m. D. 140 =λ m. 18. Đường biểu diễn mối liên hệ giữa giữa điện tích trên tụ và hiệu điện thế trong mạch dao động là: A. Đường Elip B. Đường thẳng đi qua gốc tọa độ C. Đường hình sin D. Đường Hyperbolic 19. Đường biểu diễn mối liện hệ giữa năng lượng điện trường và năng lượng từ trường là: A. Đường Elip B. Đường thẳng khơng đi qua gốc tọa độ C. Đường hình sin D. Đường Hyperbolic 20. Khi mắc tụ điện có điện dung C 1 với cuộn cảm L thì tần số dao động của mạch là f 1 = 6 kHz; khi mắc tụ điện có điện dung C 2 với cuộn L thì tần số dao động của mạch là f 2 = 8 kHz. Khi mắc C 1 song song C 2 với cuộn L thì tần số dao động của mạch là bao nhiêu? A. f = 4,8 kHz. B. f = 7 kHz. C. f = 10 kHz. D. f = 14 kHz. 21. Mét m¹ch dao ®éng cđa m¸y thu v« tun cã L = 6 µ H tơ C biÕn thiªn tõ 9nF ®Õn 15nF m¹ch b¾t ®ỵc sãng cã bíc sãng n»m trong kho¶ng A: Tõ 438m ®Õn 620m B: Tõ 380m ®Õn 565,5m C:Tõ 380m ®Õn 620m D: Tõ 438m ®Õn 565,5m 22. Cường độ dòng điện tức thời qua mạch dao động là i = 0,05 sin 2000t (A) . Tụ điện có điện dung 5C F µ = . Năng lượng điện trường của mạch được tính bằng biểu thức A. 6,25 . 10 -5 cos 2 2000t ( J) . B. 0,25cos4000t ( J) . C. 6,15sin 2 2000t ( J) . D. 0,25sin1000t ( J ) 23. Sóng điện từ có đặc điểm nào nêu sau đây ? A. Có véc tơ cảm ứng từ B → và véc tơ cường độ điện trường E → biến thiên tuần hồn theo khơng gian và thời gian . B. Là sóng dọc hoặc sóng ngang . C. Khơng truyền được trong chân khơng . D. Sóng có bước sóng càng dài thì mang năng lượng càng lớn và truyền đi càng xa . 24. Mạch chọn sóng của một máy thu gồm một tụ điện có điện dung 100/π 2 (pF) và cuộn cảm có độ tự cảm L = 1 (µH). Mạch dao động trên có thể bắt được sóng điện từ thuộc dải sóng vơ tuyến nào? A. Sóng ngắn 1. B. Sóng trung. C. Sóng dài. D. Sóng cực ngắn. 25. Cho một mạch dao động điện từ gồm một tụ điện có điện dung C = 5µF và một cuộn thuần cảm có độ tự cảm L = 50 mH. Biết hiệu điện thế cực đại trên tụ điện là 4V. Tìm chu kỳ dao động và năng lượng cực đại trong mạch. A. T = 3,8.10 -3 s ; W = 5.10 -5 J B. T = 3,14.10 -3 s ; W = 4.10 -5 J C. T = 2,8.10 -3 s W = 14.10 -5 J D. T = 2,31.10 -3 s ; W = 9.10 -5 J 26. Cho một mạch dao động điện từ gồm một tụ điện có điện dung C = 5 µF và một cuộn thuần cảm có độ tự cảm L = 50 mH. Biết hiệu điện thế cực đại trên tụ điện là 6V. Tìm năng lượng từ trường trong mạch khi biết hiệu điện thế trên tụ điện là 4V. Tìm cường độ dòng điện i khi đó : A. W t = 4.10 -5 J ; i = 4.7.10 -2 A B. W t = 5.10 -5 J ; i = 4.47.10 -2 A C. W t = 5.10 -5 J ; i = 2.47.10 -2 A D. W t = 13.10 -5 J ; i = 3.47.10 -2 A 27. Để thông tin liên lạc giữa các phi hành gia trên vũ trụ với trạm điều hành dưới mặt đất người ta đã sử dụng sóng vô tuyến có bước sóng từ: A. 1 – 100 km B. 100 –1000 m C. 10 – 100 m D. 0,01 – 10 m 28. Điện tích cực đại của tụ trong mạch LC có tần số riêng f=10 5 Hz là q 0 =6.10 -9 C. Khi điện tích của tụ là q=3.10 -9 C thì dòng điện trong mạch có độ lớn: A. 4 6 3 10 A π − B. 4 6 10 A π − C. 4 6 2 10 A π − D. 5 2 3 10 A π − 29. Trong mạch chọn sóng của một máy thu vơ tuyến điện, bộ cuộn cảm có độ tự cảm thay đổi từ 1mH đến 25mH. Để mạch chỉ bắt được các sóng điện từ có bước sóng từ 120m đến 1200m thì bộ tụ điện phải có điện dụng biến đổi từ A. 4pF đến 16pF. B. 4pF đến 400pF. C. 16pF đến 160nF. D. 400pF đến 160nF. 30. Chọn câu sai khi nói về sóng điện từ: A. sóng điện từ mang năng lượng. B. sóng điện từ có thể phản xạ, nhiễu xạ, khúc xạ. C. có thành phần điện và thành phần từ biến thiên vng pha với nhau. D. sóng điện từ là sóng ngang. 31. Dòng điện trong mạch LC lí tưởng có L=4µH, có đồ thị như hình vẽ. Tụ có điện dung là: A. C=5pF B. C=5µF C. C=25nF D. Đáp án khác. 32. Một mạch dao động gồm tụ điện C= 25 pF và một cuộn dây thuần cảm L= 10 - 4 H .Giả sử ở thời điểm ban đầu , cường độ dòng điện cực đại và bằng 40mA.Biểu thức của điện tích trên bản tụ là : A. q= 2.10 -9 sin(2.10 7 t) C ; B. q= 2.10 -9 cos(2.10 7 t) C ; C. q= 2.10 -10 sin(2.10 7 t) C ; D. q= 2.10 -10 cos(2.10 7 t)C 33. Mạch dao động trong một rađio có tụ với điện dung thay đổi từ C 1 đến C 2 =9C 1 .Với C 1 thì mạch dao động cộng hưởng với sóng có bước sóng 10m .Dải sóng mà rađiơ thu được có bước sóng từ : A.10m→ 50m B. 10m→ 25m C. 10m→ 40m D. 10m→ 30m 34. Trong mạch dao động , dòng điện có đặc điểm nào sau đây : A.Tần số rất lớn B.chu kì rất lớn C.cường độ rất lớn D.năng lượng rất lớn 35. Một mạch dao động có tụ với C=3500pF, cuộn cảm có L= 30 μH và điện trở hoạt động R=15 Ω.Hiệu điện thế cực đại trên tụ là 15V. .Để duy trì dao động của mạch như ban dầu thì cần nguồn cung cấp cho mạch có cơng suất : A.19,69.10 -3 W ; B. 1,969.10 -3 W ; C. 20.10 -3 W ; D. 0,2 W ; 36. Mạch chọn sóng của máy thu vơ tuyến điện gồm cuộn dây thuần cảm có L = 2.10 -5 (H) và một tụ xoay có điện dung biến thiên từ C 1 = 10pF đến C 2 = 500pF khi góc xoay biến thiên từ 0 0 đến 180 0 . Khi góc xoay của tụ bằng 90 0 thì mạch thu sóng điện từ có bước sóng là: A. 188,4m B. 26,644m C. 107,522m D. 134,544m 37. Sóng điện từ là q trình lan truyền của điện từ trường biến thiên, trong khơng gian. Khi nói về quan hệ giữa điện trường và từ trường của điện từ trường trên thì kết luận nào sau đây là đúng? A. Véctơ cường độ điện trường và cảm ứng từ cùng phương và cùng độ lớn. B. Tại mỗi điểm của khơng gian, điện trường và từ trường ln ln dao động ngược pha. C. Tại mỗi điểm của khơng gian, điện trường và từ trường ln ln dao động lệch pha nhau π/2. D. Điện trường và từ trường biến thiên theo thời gian với cùng chu kì. 38. Một mạch dao động LC có điện trở thuần khơng đáng kể. Dao động điện từ riêng (tự do) của mạch LC có chu kì 200 µs. Năng lượng điện trường trong mạch biến đổi điều hồ với chu kì là A. 400 µs B. 500 µs C. 100 µs D. 200 µs . Vấn đề 4: DAO ĐỘNG VÀ SĨNG ĐIỆN TỪ I. DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ 1. Sự biến thi n điện tích trong mạch dao động: 0 cos( ) ( )q Q t C ω ϕ = + 2. Sự biến thi n cường. tần số dao động của mạch là f 1 = 6 kHz; khi mắc tụ điện có điện dung C 2 với cuộn L thì tần số dao động của mạch là f 2 = 8 kHz. Khi mắc C 1 song song C