Dao động điện từ

Dao động

Khái niệm

Dao động là các chuyển động có tọa độ biến thiên lặp lại theo thời gian, được mô tả dưới hàm sin/cos

Ví dụ, một vật có tọa độ được biểu diễn bởi hàm là một dao động Các đại lượng:

Dao động điều hòa:
- không có sự cản trở của các yếu tố bên ngoài nư ma sát
- biên độ không đổi theo thời gian
- năng lượng luôn được bảo toàn
Dao động tắt dần
- có biên độ giảm dần theo thời gian
- năng lượng bị tiêu hao theo thời gian
Dao động cưỡng bức
- có sự cản trở của yếu tố bên ngoài
- chịu tác dụng của lực kích thích bên ngoài
- có sự cộng hưởng giữa năng lượng tác động bên ngoài và năng lượng tiêu hao bên trong

Xét mạch gồm:
- cuộn cảm
- tụ điện
- nguồn điện ! cần hình ảnh .-.
Khi K ở vị trí (1), nguồn nạp cho tụ điện lượng điện tích
Khi K chuyển sang vị trí (2), tụ phóng điện qua cuộn cảm, làm xuất hiện dòng điện tự cảm cùng chiều với dòng điện mạch ngoài , tham gia vào quá trình nạp lại cho tụ điện
Năng lượng điện trường được chuyển hóa thành năng lượng từ trường và ngược lại làm cho dao động tuần hoàn theo thời gian
Xét năng lượng toàn phần
Lấy đạo hàm theo thời gian
Do nên ta có
Thu gọn
Chia cả hai vế cho Giải cho ta phương trình của q với Ngoài ra ta có
Năng lượng điện từ

Xét mạch điện gồm:
- cuộn cảm
- tụ điện
- điện trở
- nguồn điện
Trên điện trở xảy ra hiệu ứng tỏa nhiệt Joule-Lenz, khiến năng lượng điện từ tiêu hao.
Trong khoảng thời gian , năng lượng mất đi do tỏa nhiệt là
Do nên ta có
Thay và rút gọn , ta có hay Đặt , , nghiệm của phương trình có dạng
Trong đó
Như vậy dao động tắt dần do có biên độ giảm dần theo thời gian
được gọi là hệ số tắt dần
Dao động chỉ xuất hiện khi

Xét mạch RLC được nối với nguồn điện xoay chiều có tác dụng duy trì dao động.
Trong thời gian , nguồn cung cấp cho mạch một năng lượng có giá trị Ta có Lấy đạo hàm theo thời gian Nghiệm của phương trình trên có dạng với
Khi , hay , là lớn nhất, hiện tượng này được gọi là cộng hưởng điện