Giáo án Vật lý 12 nâng cao - TIẾT 36-37: DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ potx

Giáo án Vật lý 12 nâng cao - TIẾT 36-37:
DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ
I. MỤC TIÊU BÀI HỌC:
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.
Có thể sử dụng phần mềm trong bài 13.
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 (n.lượng đ.trường, n.lượng từ trường).
III/ KIỂM TRA BÀI CŨ :
IV. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC :

HĐ CỦA GIÁO
VIÊN
HĐ CỦA HỌC
SINH
NỘI DUNG
- Khi nối tụ C đã
tích điện với
cuộn dây L thì
xuất hiện tượng
- Thảo luận và
trả lời.

1. Dao đ
ộng điện trong mạch
LC.
a/ Thí nghiệm:
gì ?
-Yêu cầu HS
nhận xét, bổ sung
trả lời của bạn.
-Dòng điện này
có đặc điểm gì ?
-Yêu cầu HS
nhận xét, bổ sung
trả lời của bạn.
-Mạch dao động
là gì?
-Yêu cầu HS
nhận xét, bổ sung
trả lời của bạn.

-Nêu biểu thức
hđt thế ở hai đầu
cuộn L?
-Yêu cầu HS
nhận xét, bổ sung

-Nhận xét , bổ
sung trả lời của
bạn.
- Thảo luận và
trả lời.

-Nhận xét , bổ
sung trả lời của
bạn.
-Thảo luận và
trả lời.
-Nhận xét , bổ
sung trả lời của
bạn.
-Thảo luận và
trả lời.

-Nhận xét , bổ
-Mạch dao động LC là m
ạch gồm
m
ột tụ điện có điện dung C mắc
n
ối tiếp với một cuộn dây thuần

cảm có độ tự cảm L thành m
ột
mạch điện kín.
b/ Giải thích:
-Khi m
ạch dđ LC hoạt động trong
mạch có dòng đi
ện dạng sin. Tụ C
phóng điện qua L làm xu
ất hiện
trong L một sđđ tự cảm làm ch
ậm
sự phóng điện của tụ, và khi t
ụ
hết điện thì dòng đi
ện tự cảm lại
nạp điện cho tụ nhưng theo chi
ều
ngư
ợc lại. Sau đó tụ lại phóng
điện theo chiều ngư
ợc lại. Hiện
tượng này lặp đi lặp lại tạo t
hành
dao động điện và dao đ
ộng từ
trong mạch.
c/ Khảo sát định lượng .
-Chọn chiều dương trong mạch l
à

trả lời của bạn.
-Nêu biểu thức
cường độ dòng
điện qua mạch ?
-Yêu cầu HS
nhận xét, bổ sung
trả lời của bạn.
-Nêu biểu thức
suất điện động tự
cảm ?
-Yêu cầu HS
nhận xét, bổ sung
trả lời của bạn.
-Nêu biểu thức
hiệu điện thế ở
hai đầu tụ C ?
-Yêu cầu HS
nhận xét, bổ sung
trả lời của bạn.
sung trả lời của
bạn.
-Thảo luận và
trả lời.

-Nhận xét , bổ
sung trả lời của
bạn.
-Thảo luận và
trả lời.

-Nhận xét , bổ
sung trả lời của
bạn.
-Thảo luận và
trả lời.

-Nhận xét , bổ
sung trả lời của
chi
ều đi qua cuộn cảm từ B đến A
như hình vẽ. Nếu dòng đi
ện chạy
theo chiều đó thì cư
ờng độ i > 0 ,
nếu đi theo chiều ngược lại th
ì i <
0.
-Ta có : i = q’ dòng đi
ện i chạy
trong cu
ộn cảm sinh ra suất điện
động tự cảm : e = -L
di
dt
(1)
Theo định luật Ôm : u
AB
= e –
r.i
vì r = 0 (cu

ộn dây thuần cảm
) => u
AB
= e = -L
di
dt
(2)
-Mặt khác, u
AB
cũng là hi
ệu điện
thế giữa hai bản tụ điện, n
ên ta có
: u
AB
=
q
c
(3)
Từ (1), (2) và (3), suy ra :
q
c
= -L
di
dt
= -Lq”
=> q” +
1
LC
.q = 0 (4)

-Pt (4) có nghiệm : q = q
o
cos(
t +
- Hướng dẫn HS
biến đổi để dẫn
tới phương trình
vi phân bậc 2 ?
-Yêu cầu HS so
sánh phương
trình (4) với pt
ĐLH của con lắc
lò xo.
-Yêu cầu HS
nhận xét, bổ sung
trả lời của bạn.
-Yêu cầu HS
nhận xét giá trị
của các đại lượng
điện q, i, u .
-Yêu cầu HS
nhận xét, bổ sung
trả lời của bạn.
-Dao động diện
bạn.
-Lắng nghe,
theo dõi, ghi
nhớ.

-Thảo luận và

trả lời.


-Nhận xét , bổ
sung trả lời của
bạn.
-Thảo luận và
trả lời.


-Nhận xét , bổ
sung trả lời của
bạn.

)
 i = q’ = -q
o
sin(t
+ )
 u
AB
=
o
q
q
C C
 cos(
t +
)
-Vậy các đ.lư

ợng điện i,u,q của
mạch dđ LC cùng biến đổi đ.h
òa
theo q.lu
ật dạng sin đối với t.gian
.
-N
ếu không có tác dụng điện, từ
từ bên ngoài lên mạch LC thì d
đ
đó là dđ đi
ện tự do (dao động
riêng) của mạch dao động LC.
-Sự biến thiên tuần hoàn c
ủa điện
trường giữa hai bản tụ và t
ừ
trư
ờng trong cuộn cảm trong
mạch dao động được gọi l
à dao
động điện từ.
* Các đặc trưng c
ủa dđ điện từ tự
từ là gì ?
-Yêu cầu HS
nhận xét, bổ sung
trả lời của bạn.
-DĐ của con lắc
lò xo có các đặc

trưng riêng nào ?
-Yêu cầu HS
nhận xét, bổ sung
trả lời của bạn.
-DĐĐT của
mạch LC có các
đặc trưng riêng
nào ? Viết CT
tính , T, f của
DĐĐT tự do
trong mạch dđ
LC ?
-Hãy viết CT
tính NL điện
-Thảo luận và
trả lời.
-Nhận xét , bổ
sung trả lời của
bạn.
-Thảo luận và
trả lời.

-Nhận xét , bổ
sung trả lời của
bạn.
-Thảo luận và
lên bảng viết.
-Nhận xét , bổ
sung trả lời của
bạn.

-Thảo luận và
lên bảng viết.
do
-Tần số góc riêng :  =
1
LC

Chu kỳ riêng: T =
2
2
LC




-Tần số riêng : f =
1 1
2
T
LC



2. Năng lư
ợng điện từ của mạch
dao động LC
-Năng lư
ợng điện tập trung trong
tụ:

W
C
=
2
2
2
1
cos
2 2
o
qq
C C
 (t + )
-Năng lư
ợng từ tập trung trong
cuộn cảm:
W
L
=
2
2
1
2 2
o
q
Li
C
 sin
2
(t + )

-Năng lượng toàn ph
ần của mạch
LC
W = W
C
+ W
L
=
2
2
o
q
C
=const
trường của tụ
điện ?
-Yêu cầu HS
nhận xét, bổ sung
trả lời của bạn.
-Hãy viết CT
tính NL từ
trường của cuộn
cảm ?
-Yêu cầu HS
nhận xét, bổ sung
trả lời của bạn.
-Hãy viết biểu
thức NL điện từ
của mạch dđ ?
-Yêu cầu HS

nhận xét, bổ sung
trả lời của bạn.
-Hãy nêu KL về
năng lượng của
-Nhận xét , bổ
sung trả lời của
bạn.
-Thảo luận và
lên bảng viết.
-Nhận xét , bổ
sung trả lời của
bạn.
-Thảo luận và
lên bảng viết.
-Nhận xét , bổ
sung trả lời của
bạn.
-Thảo luận và
trả lời.

-Thảo luận và
trả lời.

V
ậy
: trong quá trình dao đ
ộng
đi
ện từ, có sự chuyển hóa giữa
năng lượng điện trường v

à năng
lượng từ trường và ngư
ợc lại,
nhưng tổng của chúng thì
không
đổi.
3. Dao động điện từ tắt dần :
-Dao động điện từ tắt dần l
à dao
động điện từ có các biên đ
ộ giảm
dần theo thời gian.
-Nguyên nhân là do trong th
ực tế,
các m
ạch dao động LC đều có
điện trở R nên trong m
ạch luôn có
nhiệt lượng tỏa ra làm năng lư
ợng
toàn phần bị giảm liên tục.
4. Dao động điện từ duy trì –H
ệ
tự dao động.
-Đ
ể dđ động điện từ của mạch
không bị tắt dần ta dùng m
ạch
duy trì dđ cung cấp năng lư
ợng

mạch dđ LC ?
- DĐ cơ tắt dần
là gì ? nguyên
nhân ?
-DĐĐT tắt dần là
gì? nguyên nhân
?
-Yêu cầu HS
nhận xét, bổ sung
trả lời của bạn.

-DĐĐT duy trì là
gì ?
-Yêu cầu HS
nhận xét, bổ sung
trả lời của bạn.
-Làm cách nào
để DĐĐT không
bị tắt dần ?
-Nhận xét , bổ
sung trả lời của
bạn.
-Nhận xét , bổ
sung trả lời của
bạn.

-Thảo luận và
trả lời.
-Nhận xét , bổ
sung trả lời của

bạn.
-Thảo luận và
trả lời.

-Nhận xét , bổ
sung trả lời của
bạn.

bù lại phần năng lượng mà m
ạch
m
ất đi sau mỗi chu kỳ dđ, tuy
nhiên không làm thay đ
ổi chu kỳ
dđ riêng của mach.
-Cách ph
ổ biến để tạo ra dao
động điện từ duy trì là dùng m
ạch
tranzito. Máy t
ạo ra dao động duy
trì còn gọi là máy phát dao đ
ộng
dùng tranzito.
5/ Dao động điện từ cư
ỡng bức.
Sự cộng hưởng.
-Dao động điện từ cưỡng bức l
à
dđ bắt buộc với t

ần số góc bằng
tần số góc của nguồn điện ngoài.

-Khi t
ần số góc của nguồn điện
ngoài bằng tần số góc riêng c
ủa
mạch thì trong m
ạch xảy ra cộng
hưởng. Biên độ của dđđt cư
ỡng
bức đạt giá trị cực đại.
-Giá trị cực đại của biên đ
ộ khi
-Yêu cầu HS
nhận xét, bổ sung
trả lời của bạn.


-DĐ CB là gì ?
-Yêu cầu HS
nhận xét, bổ sung
trả lời của bạn.
-DĐĐT CB là
gì?
-Yêu cầu HS
nhận xét, bổ sung
trả lời của bạn.
-Điện trở R của
mach LC có ảnh

hưởng ntn đến
biên độ của
DĐĐT CB khi

-Thảo luận và
trả lời.
-Nhận xét , bổ
sung trả lời của
bạn.
-Thảo luận và
trả lời.
-Nhận xét , bổ
sung trả lời của
bạn.
-Thảo luận và
trả lời.



-Nhận xét , bổ
sung trả lời của
bạn.
cộng hưởng tùy thuộc vào đi
ện
trở R của mach LC. Khi R lớn th
ì
đỉnh cộng hư
ởng thấp ta có cộng
hưởng tù. Khi R nhỏ thì đ
ỉnh

cộng hư
ởng nhọn ta có cộng
hưởng nhọn.
-Hiện tượng cộng hưởng đư
ợc
ứng dụng trong các mạch lọc,
chọn sóng, tách sóng.
6/ Sự tương tự giữa dđđt v
à dđ
cơ.
-HS đọc thêm trong SGK
có cộng hưởng.
-Yêu cầu HS
nhận xét, bổ sung
trả lời của bạn.
-Thông báo các
UD của h.tg CH
trong mạch LC.
HD để HS thấy
những điểm
giống nhau giữa
dao động điện từ
và dao động cơ
học .
-
N.Xét, đánh giá
giờ dạy.


V. CỦNG CỐ – DẶN DÒ:

-Tóm lược kiến thức trọng tâm của bài, hướng dẫn HS trả
lời các câu hỏi sau bài học, yêu cầu HS về làm
các BT 1,2,3,4 sau bài học.Yêu cầu HS đọc trước bài 21.