Câu hỏi: Nguyên tắc của mạch chọn sóng trong máy thu thanh dựa trên hiện tượng nào?
A. Giao thoa sóng
B. Cộng hưởng điện
C. Tiếng ồn phóng xạ
D. Sóng dừng
Câu trả lời:
Đáp án: B. Cộng hưởng điện
Giải thích
Nguyên lý của mạch chọn sóng trong máy thu thanh là dựa trên hiện tượng cộng hưởng điện. Tức là khi máy thu được sóng điện từ thì tần số của mạch dao động trong máy bằng tần số của sóng điện từ thu được khi đó.
Hãy cùng trường ĐH KD & CN Hà Nội tìm hiểu chi tiết về nguyên lý hoạt động của mạch chọn sóng trong máy thu thanh:
1. Cộng hưởng là gì?
Hiện tượng cộng hưởng là hiện tượng xảy ra trong dao động cưỡng bức hoặc dao động bị kích thích bởi một ngoại lực tuần hoàn nào đó có cùng tần số với dao động riêng của nó. Điều này làm cho biên độ dao động cưỡng bức tăng đột ngột.
Hiện tượng cộng hưởng có thể xảy ra ở nhiều dạng dao động như dao động điện từ, dao động cơ học. Khi có hiện tượng cộng hưởng thì biên độ dao động của các vật sẽ đạt giá trị cực đại.
Ví dụ thực tế: Vào giữa thế kỷ XIX, một đội quân hành quân đều đặn qua một cây cầu treo, làm cho cây cầu rung chuyển dữ dội và gãy. Sự cố này xảy ra do tần suất đi bộ của đoàn trùng với tần suất tự nhiên của cầu, gây cộng hưởng khiến cầu bị sập.
Để tạo ra tiếng vang, chúng ta phải:
- Giữa số nguyên R, L, C và sự thay đổi tần số của nguồn bức xạ
- Giữ nguyên tần số ω và buộc nguồn thay đổi tần số dao động riêng của mạch bằng cách thay đổi L hoặc C. Thông thường người ta sẽ thay đổi C bằng tự quay, nhưng việc thay đổi L của cuộn cảm là rất khó. thực hiện, rất ít người sử dụng phương pháp thay đổi L.
Mạch cộng hưởng điện là khi cường độ dòng điện chạy trong mạch đạt giá trị cực đại: Khi đó:
Tôitối đa = U / Zmin
Trong đó:
- U: là điện áp hiệu dụng đặt vào hai đầu đoạn mạch
- Zmin: là tổng trở đặt giá trị nhỏ nhất của đoạn mạch.
2. Ứng dụng của hiện tượng cộng hưởng
Từ việc nghiên cứu hiện tượng cộng hưởng, nhiều thiết bị, công nghệ hiện đại đã ra đời phục vụ đời sống của con người với các lĩnh vực đa dạng.
Hiện nay, người ta đang áp dụng hiện tượng cộng hưởng để:
- Máy thu thanh và truyền hình sử dụng cộng hưởng để chọn và khuếch đại sóng điện từ có tần số hoạt động thích hợp.
- Mạch khuếch đại trung tần sử dụng hiện tượng cộng hưởng khuếch đại
- Máy quét cộng hưởng được sử dụng rộng rãi trong y tế để hình ảnh các cơ quan hoặc cơ quan nội tạng của một người.
- Ứng dụng công nghệ dẫn điện không dùng dây dẫn thông qua hiện tượng cộng hưởng giữa hai cuộn dây để truyền năng lượng điện.
- Ứng dụng để nghiên cứu và hạn chế ảnh hưởng của hiện tượng cộng hưởng trong sản xuất và thiết kế các loại máy móc dùng trong xây dựng.
3. Hệ quả của hiện tượng cộng hưởng điện
Khi xảy ra hiện tượng cộng hưởng điện ta sẽ gặp phải những hậu quả sau:
– Cường độ dòng điện sẽ đạt giá trị cực đại:
Tôitối đa = U / Zmin = U / R = UR / R
– Hiệu điện thế hai đầu điện trở cực điểm sẽ là:
URtối đa = Imax.R
– Công suất toàn mạch cực đại là:
Ptối đa= U2 / RẺ
– Hệ số công suất đạt giá trị cực đại là cosφ = 1.
Những thay đổi về đại lượng vật lý để mạch cộng hưởng
Từ sự thay đổi của đại lượng vật lý, đoạn mạch xảy ra hiện tượng cộng hưởng cũng sẽ có những biến đổi sau:
Biến đổi
Đoạn mạch xảy ra cộng hưởng điện khi điều chỉnh ω sao cho ZL = ZC tương đương với:
Thay đổi kích thước
Khi C thay đổi thì mạch cộng hưởng ZL = ZC tương đương:
Bên cạnh đó:
+ Điện áp giữa hai đầu đoạn mạch RC đạt giá trị cực đại là:
+ Hiệu điện thế giữa hai bản tụ sẽ đạt giá trị cực đại UCmax = Imax.ZC.
4. Bài tập ví dụ
Một đoạn mạch AB mắc nối tiếp với một đoạn mạch RLC. Trong đó, R = 100 Ω; L = 1 / π (H) và C = 2 / π (μF). Cần đặt tần số nào vào hai đầu đoạn mạch để đoạn mạch xuất hiện cộng hưởng điện? Sau đó, hãy tìm:
một. Tổng trở của đoạn mạch?
b. Chống lại
c. Cảm kháng.
Câu trả lời:
Chúng ta có:
R = 100
L = 1 / π (H)
Để mạch xảy ra cộng hưởng thì:
Do sự cộng hưởng của mạch,
một. Tổng trở của đoạn mạch sẽ có giá trị nhỏ nhất là:
Zmin = R = 100 (Ω)
b. Kháng chiến là:
c. Độ tự cảm là ZL = ZC = 500 (Ω).
Đăng bởi: Trường ĐH KD & CN Hà Nội
Chuyên mục: Lớp 12, Vật lý 12