Bài giảng Môn Vật lý lớp 12 - Tiết: 39 bài : Nguyên tắc thông tin liên lạc bằng sóng vô tuyến

 Ngày soạn 15.tháng.01 năm.2014
Tuần dạy:…….
Tiết: 39
 BÀI :NGUYÊN TẮC THÔNG TIN LIÊN LẠC BẰNG SÓNG VÔ TUYẾN
A. MỤC TIÊU
1. Kiến thức: 
- Nêu được những nguyên tắc cơ bản của việc thông tin liên lạc bằng sóng vô tuyến.
- Vẽ được sơ đồ khối của một máy phát và một máy thu sóng vô tuyến đơn giản.
- Nêu rõ được chức năng của mỗi khối trong sơ đồ của một máy phát và một máy thu sóng vô tuyến đơn giản.
2. Kĩ năng: 
B. CHUẨN BỊ
1. Giáo viên: 
- Chuẩn bị thí nghiệm về máy phát và máy thu đơn giản (nếu có).
2. Học sinh: Ôn kĩ kiến thức về sóng điện từ 
C. HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC
Hoạt động 1 : Kiểm tra bài cũ.
Hoạt động của GV
Hoạt động của HS
Kiến thức cơ bản
- Đặt câu hỏi yêu cầu h/s trả lời :
 nêu định nghĩa sóng điện từ , và đặc điểm của sóng điện từ
- Yêu cầu h/s nhận xét câu trả lời của bạn
Vận dụng kiến thức trả lời câu hỏi của giáo viên 
Nhận xét câu trả lời của bạn
Hoạt động2:Tìm hiểu nguyên tắc chung của việc thông tin liên lạc bằng sóng vô tuyến
Hoạt động của GV
Hoạt động của HS
Kiến thức cơ bản
- Ta chỉ xét chủ yếu sự truyền thanh vô tuyến.
- Tại sao phải dùng các sóng ngắn?
- Hãy nêu tên các sóng này và cho biết khoảng tần số của chúng?
- Âm nghe được có tần số từ 16Hz đến 20kHz. Sóng mang có tần số từ 500kHz đến 900MHz ® làm thế nào để sóng mang truyền tải được thông tin có tần số âm.
- Sóng mang đã được biến điệu sẽ truyền từ đài phát ® máy thu.
(Đồ thị E(t) của sóng mang chưa bị biến điệu)
E
t
E
t
(Đồ thị E(t) của sóng âm tần)
E
t
(Đồ thị E(t) của sóng mang đã được biến điệu về biên độ)
- Nó ít bị không khí hấp thụ. Mặt khác, nó phản xạ tốt trên mặt đất và tầng điện li, nên có thể truyền đi xa.
+ Dài: l = 103m, f = 3.105Hz.
+ Trung: l = 102m, 
f = 3.106Hz (3MHz).
+ Ngắn: l = 101m, 
f = 3.107Hz (30MHz).
+ Cực ngắn: vài mét, 
f = 3.108Hz (300MHz).
- HS ghi nhận cách biến điện các sóng mang. 
- Trong cách biến điệu biên độ, người ta làm cho biên độ của sóng mang biến thiên theo thời gian với tần số bằng tần số của sóng âm.
- Cách biến điệu biên độ được dùng trong việc truyền thanh bằng các sóng dài, trung và ngắn.
I. Nguyên tắc chung của việc thông tin liên lạc bằng sóng vô tuyến
1. Phải dùng các sóng vô tuyến có bước sóng ngắn nằm trong vùng các dải sóng vô tuyến.
- Những sóng vô tuyến dùng để tải các thông tin gọi là các sóng mang. Đó là các sóng điện từ cao tần có bước sóng từ vài m đến vài trăm m.
2. Phải biến điệu các sóng mang.
- Dùng micrô để biến dao động âm thành dao động điện: sóng âm tần.
- Dùng mạch biến điệu để “trộn” sóng âm tần với sóng mang: biến điện sóng điện từ.
3. Ở nơi thu, dùng mạch tách sóng để tách sóng âm tần ra khỏi sóng cao tần để đưa ra loa.
4. Khi tín hiệu thu được có cường độ nhỏ, ta phải khuyếch đại chúng bằng các mạch khuyếch đại.
Hoạt động 3 : Tìm hiểu sơ đồ khối của một máy phát thanh vô tuyến đơn giản
Hoạt động của GV
Hoạt động của HS
Kiến thức cơ bản
- Y/c HS đọc Sgk và cho biết sơ đồ khối của một máy phát thanh vô tuyến đơn giản.
- Hãy nêu tên các bộ phận trong sơ đồ khối (5)?
- Hãy trình bày tác dụng của mỗi bộ phận trong sơ đồ khối (5)?
(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): Khuyếch đại dao động điện từ cao tần đã được biến điệu.
(5): Tạo ra điện từ trường cao tần lan truyền trong không gian
- HS đọc Sgk và thảo luận để đưa ra sơ đồ khối.
(1): Micrô.
(2): Mạch phát sóng điện từ cao tần.
(3): Mạch biến điệu.
(4): Mạch khuyếch đại.
(5): Anten phát.
II. Sơ đồ khối của một máy phát thanh vô tuyến đơn giản
2
1
3
4
5
Hoạt động 4 : Tìm hiểu sơ đồ khối của một máy thu thanh đơn giản
Hoạt động của GV
Hoạt động của HS
Kiến thức cơ bản
- Y/c HS đọc Sgk và cho biết sơ đồ khối của một máy thu thanh vô tuyến đơn giản.
- Hãy nêu tên các bộ phận trong sơ đồ khối (5)?
- Hãy trình bày tác dụng của mỗi bộ phận trong sơ đồ khối (5)?
(1): Thu sóng điện từ cao tần biến điệu.
(2): Khuyếch đại dao động điện từ cao tần từ anten gởi tới.
(3): Tách dao động điện từ âm tần ra khỏi dao động điện từ cao tần.
(4): Khuyếch đại dao động điện từ âm tần từ mạch tách sóng gởi đến.
(5): Biến dao động điện thành dao động âm.
- HS đọc Sgk và thảo luận để đưa ra sơ đồ khối.
(1): Anten thu.
(2): Mạch khuyếch đại dao động điện từ cao tần.
(3): Mạch tách sóng.
(4): Mạch khuyếch đại dao động điện từ âm tần.
(5): Loa.
III. Sơ đồ khối của một máy thu thanh đơn giản
1
2
3
4
5
Hoạt động 5 : Củng cố vận dụng kiến thức 
Hoạt động của GV
Hoạt động của HS
Kiến thức cơ bản
- Yêu cầu h/s đọc phần ghi nhớ T119/sgk Và trả lời câu hỏi 1,2,3,4
Vận dụng kiến thức trả lời câu hỏi của giáo viên
Hoạt động 6 : Giao nhiệm vụ về nhà.
Hoạt động của GV
Hoạt động của HS
Kiến thức cơ bản
- Nêu câu hỏi và bài tập về nhà.
- Yêu cầu: HS chuẩn bị bài sau
- Ghi câu hỏi và bài tập về nhà.
- Ghi những chuẩn bị cho bài sau.
 Ngày........tháng........năm...........
Tổ trưởng
Giáo viên : Nguyễn thị Lợi Ngày soạn :6/01/2010
 Tiết: 38
 ÔN TẬP CHƯƠNG IV	
 I MỤC TIÊU 
Hệ thống kiến thức chương 4 , rèn kĩ năng vận dụng kiến thức vào giải bài tập 
II) CHUẨN BỊ 
1)Của thầy: hệ thống lí thuyết , đề bài tập , hệ thống câu hỏi hướng dẫn h/s ôn tập 
2) Của trò :Ôn kĩ lí thuyết và làm trước bài tập ở nhà 
C) TIẾN TRÌNH DẠY HỌC 
HOẠT ĐỘNG1 :HƯỚNG DẪN H/S ÔN TẬP LÍ THUYẾT 
 HOẠT ĐỘNG CỦA THẦY 
HOẠT ĐỘNG CỦA TRÒ 
- Hướng dẫn h/s ôn tập lí thuyết các chủ đề qua hệ thống câu hỏi 
 ( Nội dụng tổng hợp lí thuyết )
- Đặt câu hỏi yêu cầu h/s trả lời
- yêu cầu học sinh nhận xét bài làm của bạn và nêu kết luận chuẩn kiến thức
Vận dụng kiến thức trả lời câu hỏi của giáo viên , hệ thống kiến thức 
- Nhận xét câu trả lời của bạn 
Ghi nhận kiến thức
1. DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ TRONG MẠCH DAO ĐỘNG LC :
* Điện tích tức thời của tụ : q = Q0cos(wt + j) 
 * Hệ thức liên hệ giữa q và i : 
* Dòng điện tức thời trong mạch : i = q’ = -wQ0sin(wt + j) = I0cos(wt + j +) 
* Hiệu điện thế (điện áp) tức thời 
 Trong đó: là tần số góc riêng ; là chu kỳ riêng ; 
 là tần số riêng
	 ; 
* Năng lượng điện trường: ; 
 * Năng lượng từ trường:
 * Năng lượng điện từ: = Const 
**Chú ý: + Mạch dao động có tần số góc w, tần số f và chu kỳ T thì năng lượng điện trường WC và năng lượng từ trường WL biến thiên với tần số góc 2w, tần số 2f và chu kỳ T/2 
 + Mạch dao động có điện trở thuần R ¹ 0 thì dao động sẽ tắt dần. 
Để duy trì dao động cần cung cấp cho mạch 
 một năng lượng đúng bằng công suất tỏa nhiệt của điện trở
 + Khi tụ phóng điện thì q và u giảm và ngược lại
 + Quy ước: q > 0 ứng với bản tụ ta xét tích điện dương thì i > 0 ứng với dòng điện chạy đến bản tụ mà ta xét.
2. SỰ LIÊN HỆ GIỮA ĐIỆN TRƯỜNG VÀ TỪ TRƯỜNG.
+ Mọi điện trường biến thiên theo thời gian đều sinh ra trong không gian một từ trường biến thiên (từ trường xoáy) và ngược lại.
+ Mọi từ trường biến thiên theo thời gian đều sinh ra trong không gian một điện trường biến thiên. (điện trường xoáy) và ngược lại.
+ Điện trường biến thiên và từ trường biến thiên không tồn tại độc lập với nhau mà luôn tồn tại gắn liền với nhau tạo thành một trường duy nhất gọi là điện từ trường
3. SÓNG ĐIỆN TỪ
 + Nguồn phát sóng điện từ là vật thể tạo ra điện trường hoặc từ trường biến thiên như tia lửa điện, dây dẫn mang dòng điện xoay chiều, cầu dao đóng ngắt mạch…. 
 + Sóng điện từ là quá trình lan truyền của điện từ trường biến thiên trong không gian theo thời gian.
 + Sóng điện từ là sóng ngang có hai thành phần : điện trừơng vuông góc với từ trường và vuông góc với phương truyền sóng. Điện trường và từ trường trong sóng điện từ biến thiên cùng pha và cùng tần số với sóng điện từ.
 + Sóng điện từ có tần số cao ( do đó có năng lượng lớn được ứng dụng trong thông tin vô tuyến nên còn được gọi là sóng vô tuyến.
 + Sóng điện từ có mang năng lượng tỷ lệ thuận với luỹ thừa bậc 4 của tần số và có đầy đủ các tính chất của sóng cơ học ( có thể phản xạ, khúc xạ ,giao thoa …) và đặc biệt là sóng điện từ có thể truyền được trong chân không với tốc độ bằng tốc độ của ánh sáng là c = 300000 km/s = 3.108 m/s.
 + Máy phát hoặc máy thu sóng điện từ sử dụng mạch dao động LC thì tần số sóng điện từ phát hoặc thu được bằng tần số riêng của mạch. Bước sóng của sóng điện từ mà mạch thu được là 
Lưu ý: +Mạch dao động có L biến đổi từ LMin ® LMax và C biến đổi từ CMin ® CMax thì bước sóng l của sóng điện từ phát (hoặc thu) : lMin tương ứng với LMin và CMin , lMax tương ứng với LMax và CMax 
 + Khi q, u, WC đạt cực đại thì i, WL bằng 0 và ngược lại .
 + Cứ sau khỏang thời gian thì năng lượng điện trường bằng năng lượng từ trường (WC = WL)
 HOẠT ĐỘNG 2 : HƯỚNG DẪN H/S LÀM BÀI TẬP VẬN DỤNG 
 HOẠT ĐỘNG CỦA THẦY 
 HOẠT ĐỘNG CỦA TRÒ 
-. Giới thiệu đề bài, yêu cầu h/s đọc kĩ đề bài , tóm tắt và vẽ hình minh hoạ
- Mời h/s làm bài trên bảng 
- , Mời h/s nhận xét bài làm của bạn 
-. Nhận xét bài làm của h/s , nêu kết luận chuẩn kiến thức 
-.Ghi nhận đề bài , đọc kĩ đề bài , tóm tắt và vẽ hình minh hoạ
-.Một h/s làm bài trên bảng 
- , thảo luận , nhận xét bài làm của bạn 
 Ghi nhận kiến thức 
Câu 1 Trong mạch dao động lí tưởng, tụ điện có điện dung C = 5F, điện tích của tụ điện có giá trị cực đại là 8.10- 5 C. Năng lượng dao động điện từ toàn phần trong mạch là:
A. W = 8.10- 4J
B. W = 12,8.10 – 4 J 
C. W = 6,4.10- 4 J 
D. W =16.10 – 4 J
Câu 2: Tụ điện của một khung dao động có điện dung C = 0,1(mF), ban đầu được tích điện ở hiệu điện thế U0 = 100V. Sau đó khung dao động tắt dần. Năng lượng mất mát sau khi dao động điện từ trong khung tắt hẳn là:
A. 0,25mJ.	 B. 0,5J.	 C. 2,5mJ.	 D. 0,5mJ.
Câu 3: Một tụ điện C = 500(PF) đuợc tích điện đến hiệu điện thế 1,5(v). 
Nối tụ điện với ống dây thuần cảm có độ tự cảm L = 0,2(mH). ( lấy =10). 
Chọn gốc thời gian t = 0 là lúc nối tụ điện với ống dây. Biểu thức của điện tích ở tụ điện là:
A. 	B. 
C. 	D. 
Câu 4: Trong một mạch dao động điện từ LC, điện tích của tụ biến thiên theo hàm số q=Q0sinTt. Khi năng lượng từ trường bằng ba lần năng lượng điện trường thì điện tích của các bản tụ có độ lớn là:
A. Q0/4	B. Q0 / 8	C. Q0 /2	D. Q0 / 
Câu 5: Chọn câu SAI: trong một mạch dao động điện từ LC, nếu điện tích cực đại ở tụ điện là Q0, cường độ dòng điện cực đại trong mạch là I0 và hiệu điện thế cực đại giữa hai bản tụ là U0 thì năng lượng của mạch là:
A. 	B. 	 C. 	D. 
C©u 6: Mcch dao động bắt tín hiệu của một máy thu vô tuyến điện gồm một cuộn cảm
 với độ tự cảm biến thiên từ 0,3 mH đến 12 mH và một tụ điện với điện dung biến thiên
 từ 20 pF đến 800 pF. Máy đó có thể bắt các sóng vô tuyến điện trong giải sóng nào?
Dải sóng từ 6,61 m đến 396,4 m.
B.
Dải sóng từ 14,5 m đến 936,4 m.
Dải sóng từ 4,61 m đến 184,6 m. 
D.
Một kết quả khác.
Câu 7: Phát biểu nào sau đây là sai khi nói về việc sử dụng các loại sóng vô tuyến?
A. Sóng dài có năng lượng thấp và ít bị nước hấp thụ. Được dùng để thông tin dưới nước.
B. Các sóng ngắn có thể dùng trong thông tin vũ trụ và trong vô tuyến truyền hình.
C. Sóng cực ngắn không bị phản xạ hoặc hấp thụ trên tầng điện li.
D. Sóng trung và sóng ngắn phản xạ được trên tầng điện li vào ban đêm.
Câu 8: Một mạch dao động gồm một tụ điện có điện dung 18.000pF và một cuộn cảm 
có độ tự cảm 6mH, điện trở không đáng kể. Hiệu điện thế cực đại ở hai đầu tụ điện 
là U0 = 2,4 V. Cường độ dòng điện trong mạch có thể nhận giá trị nào trong các giá trị sau đây?
I = 131.10-3A.
B.
I = 94.10-3A. 
C.
I = 74.10-3A.
D.
I = 84.10-3A.
Câu 9:Điều nào sau đây là sai khi nói về sự phát và thu sóng điện từ?
A. Để thu sóng điện từ phải mắc phối hợp một ăng ten với một mạch dao động LC.
B. ăng ten của máy thu chỉ thu được một sóng có tần số xác định.
C. Để phát sóng điện từ, phải mắc phối hợp một máy phát dao động điều hoà với một ăngten.
D. Nếu tần số của mạch dao động trong máy thu được điều chỉnh sao cho có giá trị bằng f, thì máy thu sẽ bắt được sóng có tần số đúng bằng f.
Câu 10: Môt mach dao đông khi dung tu điên Ctân sô riêng cua mach la f0 kHz, khi dung tu điên thi tân sô riêng cua mach la f kHz. Khi mach dao đông dung hai tu a 2 ghep song song thi tân sô riêng cua mach laghép song song thì tần số riêng của mạch là: 
A.9,7KHz .
B.
24 KHz .
C.
48 KHz .
D.
50 KHz .
Câu 11 Mạch chọn sóng của máy thu vô tuyến gồm cuộn dây có độ tự cảm L = 4.10-8 H và tụ có điện dung C = 25 nF . Để mạch thu được sóng điện từ có bước sóng 100 m thì phải mắc một tụ CX 
	A. nối tiếp với C có giá trị 444,4 nF.	B. nối tiếp với C có giá trị 44,44 nF.
 C. song song với C có giá trị 4,444 nF.	 D. song song với C có giá trị 44,44 nF
Câu 12. Phát biểu nào sau đây là sai khi nói về sóng điện từ: 
A. Sóng điện từ tại mỗi điểm trong không gian có véc tơ cường độ điện trường và véc tơ cảm ứng từvuông góc với nhau. 
B. Sóng điện từ là sóng ngang. 
C. Sóng điện từ truyền được trong chân không và trong mọi môi trường rắn, lỏng, khí 
D. Vận tốc truyền sóng điện từ là như nhau trong mọi môi trường
Câu 13. Mạch dao động gồm cuộn dây có độ tự cảm L và tụ có điện dung C = 3000pF. Hiệu điện thế cực đại giữa hai bản tụ là Uo = 1,2V. Năng lượng cực đại của mạch dao động là.
A.	2,16.10-9(J) B. 2,16 (J) C. 3,6.10-9 (J) D. 3,6 (J) 
Câu 14: Khi mắc tụ C1 với cuộn cảm L thì tần số dao động điện từ của mạch là f1, khi mắc C2 với L thì tần số dao động là f2. Khi mắc L với bộ tụ điện gồm C1 song song C2 thì tần số dao động là
	A. f1+f2	B. 	C. 	D. 
Câu 15: Mạch dao động LC đang thực hiện dao động điện từ tự do, điện tích cực đại trên bản tụ điện là Q0 = (4/p).10-7(C) và cường độ dòng điện cực đại trong mạch là I0=2A.Bước sóng của sóng điện từ mà mạch này cộng hưởng là
	A. 180m	B. 120m	C. 30m	D. 90m
Câu 16: Mạch dao động LC dao động điều hoà, năng lượng tổng cộng được chuyển từ điện năng trong tụ điện thành từ năng trong cuộn cảm mất 1,50ms. Chu kỳ dao động của mạch là: A. 1,5ms. 	B. 3,0ms. C. 0,75ms. D. 6,0ms.
 HOẠT ĐỘNG 3: 
CỦNG CỐ VẬN DỤNG KIẾN THỨC - HƯỚNG DẪN BÀI VỀ NHÀ 
 HOẠT ĐỘNG CỦA THẦY 
 HOẠT ĐỘNG CỦA TRÒ 
 Nhắc lại các bước cơ bản khi làm bài tập về mạch LC và sóng điện từ 
 Yêu cầu h/s chuẩn bị học chương V
Ghi Nhớ bài về nhà 
 4. SỰ TƯƠNG TỰ GIỮA DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ VÀ DAO ĐỘNG CƠ 
Đại lượng cơ
Đại lượng điện
Dao động cơ
Dao động điện
x
q
x” + w 2x = 0
q” + w 2q = 0
v
i
m
L
x = Acos(wt + j)
q = Q0cos(wt + j)
k
v = x’ = -wAsin(wt + j)
i = q’ = -wQ0sin(wt + j)
F
u
µ
R
W=Wđ + Wt
W=WC + WL
Wđ
WL (WC)
Wđ =mv2
WL = Li2
Wt
WC (WL)
Wt = kx2
WC =
5. CAC LỌAI SÓNG VÔ TUYẾN : Dựa vào bước sóngngười ta phân chia các loại sóng vô tuyến như sau :
SÓNG DÀI
SÓNG TRUNG
SÓNG NGẮN 
SÓNG CỰC NGẮN
Bước sóng
 > 1000 m
1.000 m – 100 m
 100 m – 10 m
10 m – 0,01m
Đặc điểm
 Có Năng lựơng nhỏ, không truyền được đi xa trên mặt đất.
ít bị nước hấp thụ
Có Năng lương khá lớn, truyền đi được trên mặt đất. 
Bị tần điện ly hấp thụ vào ban ngày và phản xạ vào ban đêm
Có Năng lượng lớn, truyền đi được mọi địa điểm trên mặt đất
Có khả năng phản xạ nhiều lần giữa tần điện ly và mặt đất 
Có Năng lương rất lớn lớn truyền được đi được trên mặt đất
Không bị tần điện ly hấp thụ hoặc phản xạ và có khả năng truyền đi rất xa theo một đường thẳng
Ưng dụng
Dùng để thông tin 
 dưới nước
Dùng để thông tin 
vào ban đêm
Dùng để thông tin 
trên mặt đất
 Dùng để thông tin 
 trong vũ trụ.
6. TRUYỀN THÔNG BẰNG SÓNG ĐIỆN TỪ.
 + Mạch dao động kín (có hai bản tụ điện song song với nhau) chưa có khả năng bức xạ sóng điện từ ra không gian bên ngoài. 
 + Angten là mạch dao động hở ( mạch dao động có 2 bản tụ điện quay lệch đi một gó 1800 so với mạch dao động kín) có khả năng bức xạ sóng điện từ mạnh nhất .
+ Tần điện li là tần khí quyển ở cách mặt đất: 80 km -800 km, chứa rất nhiều các hạt tích điện là electron và các ion.
 SƠ ĐỒ MÁY PHÁT
 SƠ ĐỒ MÁY THU
 +Ngày nay người ta còn dùng dây dẫn để truyền sóng điện từ như trong truyền hình cáp, iternet cáp…
Hoạt động 
Hoạt động của GV
Hoạt động của HS
Kiến thức cơ bản