BÀI 23. NGUYÊN TẮC THÔNG TIN LIÊN LẠC BẰNG SÓNG VÔ TUYẾN
I. LÍ THUYẾT TRỌNG TÂM
1. Nguyên tắc chung của việc thông tin liên lạc bằng sóng vô tuyến
a) Phải dùng các sóng điện từ cao tần.
+ Sóng mang là những sóng vô tuyến có bước sóng ngắn dùng để tải các thông tin. Trong vô tuyến truyền hình, người ta dùng sóng mang có bước sóng rất ngắn.
+ Sóng mang là sóng điện từ cao tần có thể truyền đi xa và dùng để tải thông tin như: âm thanh hoặc hình ảnh.
b) Phải biến điệu sóng mang
+ Biến điệu một sóng điện từ cao tần là sự trộn sóng âm tần với sóng cao tần và làm cho sóng này tải được thông tin cần truyền đi.
+ Để sóng mang truyền tải được những thông tin có tần số âm, người ta thực hiện như sau:
- Dùng micrô biến dao động âm thành dao động điện cùng tần số. Dao động này ứng với một sóng điện từ gọi là sóng âm tần.
- Dùng mạch biến điệu để “trộn” sóng âm tần với sóng mang. Việc làm này được gọi là biến điệu sóng điện từ. Sóng mang đã được biến điệu sẽ truyền từ đài phát này đến máy thu.
c) Ở nơi thu phải tách sóng âm tần ra khỏi sóng cao tần để đưa ra loa.
+ Bộ phận thực hiện việc tách sóng âm tần ra khỏi sóng cao tần gọi là mạch tách sóng.
+ Loa sẽ biến dao động điện thành dao động âm có cùng tần số.
d) Khi tín hiệu thu được có cường độ nhỏ, ta phải khuếch đại chúng bằng mạch khuếch đại.
2. Sơ đồ khối của một máy phát thanh và máy thu thanh vô tuyến đơn giản
| Máy Phát Thanh | Máy Thu Thanh |
Sơ đồ |
|
|
Các bộ phận cơ bản | Micrô: Tạo ra dao động điện từ âm tần. Mạch phát sóng điện từ cao tần: Phát sóng điện từ có tần số cao Mạch biến điệu: Trộn dao động điện từ cao tần với dao động điện từ âm tần. Mạch khuyếch đại: Khuyếch đại dao động điện từ cao tần đã được biến điệu. Anten phát: Tạo ra điện từ trường cao tần lan truyền trong không gian | Anten thu: Thu sóng điện từ cao tần biến điệu. Mạch khuyếch đại dao động điện từ cao tần: khuyếch đại dao động điện từ cao tần Mạch tách sóng: tách dao động điện từ âm tần ra khỏi dao động điện từ cao tần. Mạch khuyếch đại dao động điện từ âm tần: Khuyếch đại dao động điện từ âm tần từ mạch tách sóng gởi đến. Loa: Biến dao động điện thành dao động âm |
II. PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP
Xác định các thông số cơ bản của mạch chọn sóng
− Chu kì và tần số riêng của mạch: \(\left\{ \begin{align} & T=2\pi \sqrt{LC} \\ & f=\frac{1}{2\pi \sqrt{LC}} \\ \end{align} \right.\)
− Bước sóng của máy thu sóng hoặc phát sóng điện từ: \(\lambda =c.T=\frac{c}{f}=2\pi c\sqrt{LC}\)
Với c = 3.108 m/s là tốc độ truyền sóng điện từ trong chân không
− Giả sử có hai mạch L1C1 và L2C2 thì tỉ số chu kì (bước sóng), tần số hai mạch bắt được là:
\(\frac{{{\lambda }_{2}}}{{{\lambda }_{1}}}=\frac{{{T}_{2}}}{{{T}_{1}}}=\sqrt{\frac{{{L}_{2}}{{C}_{2}}}{{{L}_{1}}{{C}_{1}}}}; \frac{{{f}_{2}}}{{{f}_{1}}}=\sqrt{\frac{{{L}_{1}}{{C}_{1}}}{{{L}_{2}}{{C}_{2}}}}\)
III. GIẢI BÀI TẬP SÁCH GIÁO KHOA
Câu C1 (trang 117 SGK Vật lí 12):
Hãy giải thích tại sao phải dùng các sóng điện từ cao tần.
Trả lời:
Sóng điện từ cao tần thường được gọi là sóng ngắn. Trong thông tin liên lạc vô tuyến thường dùng sóng ngắn vì:
+ Sóng ngắn ít bị không khí hấp thụ.
+ Sóng ngắn có thể truyền đi rất xa nhờ sự phản xạ tốt ở tầng điện li và mặt đất.
Câu C2 (trang 117 SGK Vật lí 12):
Hãy nêu tên của các sóng mang này và cho biết khoảng tần số của chúng.
Trả lời:
Sóng vô tuyến được phân loại gồm: sóng dài, sóng trung, sóng ngắn và sóng cực ngắn.
– Sóng dài: có bước sóng khoảng 103 m, tần số khoảng 3.105 Hz
– Sóng trung: có bước sóng khoảng 102 m, tần số khoảng 3.106 Hz
– Sóng ngắn: có bước sóng khoảng 10 m, tần số khoảng 3.107 Hz
– Sóng cực ngắn: có bước sóng khoảng vài mét, tần số khoảng 3.108 Hz.
Câu C3 (trang 118 SGK Vật lí 12):
Hãy trình bày tác dụng của mỗi bộ phận trong sơ đồ khối của máy phát thanh vô tuyến đơn giản.
Trả lời:
+ Sơ đồ:
+ Các bộ phận trong sơ đồ khối của máy phát vô tuyến đơn giản
Micrô: Tạo ra dao động điện từ âm tần.
Mạch phát sóng điện từ cao tần: Phát sóng điện từ có tần số cao
Mạch biến điệu: Trộn dao động điện từ cao tần với dao động điện từ âm tần.
Mạch khuyếch đại: Khuyếch đại dao động điện từ cao tần đã được biến điệu.
Anten phát: Tạo ra điện từ trường cao tần lan truyền trong không gian
Câu C4 (trang 118 SGK Vật lí 12):
Hãy trình bày tác dụng của mỗi bộ phận trong sơ đồ khối của một máy thu thanh đơn giản.
Trả lời:
+ Sơ đồ:
+ Các bộ phận trong sơ đồ khối của máy thu thanh đơn giản.
Anten thu: Thu sóng điện từ cao tần biến điệu.
Mạch khuyếch đại dao động điện từ cao tần: khuyếch đại dao động điện từ cao tần
Mạch tách sóng: tách dao động điện từ âm tần ra khỏi dao động điện từ cao tần.
Mạch khuyếch đại dao động điện từ âm tần: Khuyếch đại dao động điện từ âm tần từ mạch tách sóng gởi đến.
Loa: Biến dao động điện thành dao động âm
Bài 1 (trang 119 SGK Vật Lý 12):
Hãy nêu bốn nguyên tắc cơ bản của việc thông tin liên lạc bằng sóng vô tuyến.
Lời giải:
Bốn nguyên tắc cơ bản của việc thông tin liên lạc bằng sóng vô tuyến:
– Phải dùng sóng vô tuyến có bước sóng ngắn làm sóng mang để tải các thông tin.
– Phải biến điệu các sóng mang. Tức là phải làm sao cho sóng mang truyền tải được những thông tin có tần số âm.
– Ở nơi thu phải tách sóng âm tần ra khỏi sóng cao tần đưa ra loa.
– Khi tín hiệu thu được có cường độ nhỏ, ta phải khuếch đại chúng bằng các mạch khuếch đại.
Bài 2 (trang 119 SGK Vật Lý 12):
Sóng mang là gì? Thế nào là biến điệu một sóng điện từ cao tần?
Lời giải:
– Sóng mang là những sóng vô tuyến ùng để tải các thông tin.
– Biến điệu một sóng điện từ cao tần là dùng một bộ phận khác để “trộn” sóng âm tần với sóng mang.
Bài 3 (trang 119 SGK Vật Lý 12):
Vẽ sơ đồ khối của một máy phát thanh đơn giản và giải thích tác dụng của từng bộ phân trong sơ đồ
Lời giải:
+ Sơ đồ:
+ Các bộ phận trong sơ đồ khối của máy phát vô tuyến đơn giản
Micrô: Tạo ra dao động điện từ âm tần.
Mạch phát sóng điện từ cao tần: Phát sóng điện từ có tần số cao
Mạch biến điệu: Trộn dao động điện từ cao tần với dao động điện từ âm tần.
Mạch khuyếch đại: Khuyếch đại dao động điện từ cao tần đã được biến điệu.
Anten phát: Tạo ra điện từ trường cao tần lan truyền trong không gian
Bài 4 (trang 119 SGK Vật Lý 12):
Vẽ sơ đồ khối của một máy thu thanh đơn giản và giải thích tác dụng của từng bộ phận trong sơ đồ
Lời giải:
+ Sơ đồ:
+ Các bộ phận trong sơ đồ khối của máy thu thanh đơn giản.
Anten thu: Thu sóng điện từ cao tần biến điệu.
Mạch khuyếch đại dao động điện từ cao tần: khuyếch đại dao động điện từ cao tần
Mạch tách sóng: tách dao động điện từ âm tần ra khỏi dao động điện từ cao tần.
Mạch khuyếch đại dao động điện từ âm tần: Khuyếch đại dao động điện từ âm tần từ mạch tách sóng gởi đến.
Loa: Biến dao động điện thành dao động âm
Bài 5 (trang 119 SGK Vật Lý 12):
Trong dụng cụ nào dưới đây có cả một máy phát và một máy thu sóng vô tuyến?
A. Máy thu thanh. B. Máy thu hình.
C. Chiếc điện thoại di động. D. Cái điều khiển ti vi.
Lời giải: Chọn C.
Trong chiếc điện thoại di động có cả một máy phát và một máy thu sóng vô tuyến.
Bài 6 (trang 119 SGK Vật Lý 12):
Chọn câu đúng.
Trong “máy bắn tốc độ” xe cộ trên đường
A. chỉ có máy phát sóng vô tuyến. B. chỉ có máy thu sóng vô tuyến.
C. có cả máy phát và máy thu sóng vô tuyến. D. không có máy phát và máy thu sóng vô tuyến.
Lời giải: Chọn C.
Trong “máy bắn tốc độ” xe cộ trên đường có cả máy phát và máy thu vô tuyến. Chú ý rằng, máy này hoạt động dựa trên hiệu ứng Đôp-le nên nó vừa phát ra sóng điện từ vừa phải thu sóng điện từ phản xạ trở lại.
Bài 7 (trang 119 SGK Vật Lý 12):
Biến điện sóng điện từ là gì?
A. Là biến đổi sóng cơ thành sóng điện từ
B. Là trộn sóng điện từ tần số âm với sóng điện từ tần số cao.
C. Là làm cho biên độ sóng điện từ tăng lên.
D. Là tách sóng điện từ tần số âm ra khỏi sóng điện từ tần số cao.
Lời giải: Chọn B.
+ Biến điệu một sóng điện từ cao tần là sự trộn sóng âm tần với sóng cao tần và làm cho sóng này tải được thông tin cần truyền đi.
Hy vọng bài học "Nguyên tắc thông tin liên lạc bằng sóng vô tuyến" mang đến những kiến thức cần thiết cho các em khi học và làm bài tập môn Vật lí lớp 12.