Truyền thông bằng sóng điện từ

TRUYỀN THÔNG BẰNG SÓNG ĐIỆN TỪ

* Máy phát dao động điều hoà dùng tranzito

Máy phát dao động điều hòa dùng tranzito là một mạch tự dao động dùng để sản ra dao dộng điện từ cao tần không tắt.

Máy phát dao động điều hoà gồm một mạch dao động LC, một tranzito và nguồn điện một chiều để bổ sung năng lượng cho mạch dao động LC làm cho dao động điện từ trong mạch LC không tắt dần.

1. Mạch dao động hở. Anten

Trong mạch dao động LC, nếu các bản của tụ điện lệch đi, đồng thời tách xa các vòng cuộn cảm thì có sóng điện từ lan tỏa ra không gian bên ngoài. Mạch dao động như thế gọi là mạch dao động hở.Anten chính là một dạng mạch dao động hở, nó bức xạ sóng điện từ mạnh nhất.

Khi mạch dao động kín, năng lượng điện trường tập trung khoảng không gian giữa hai bản tụ điện và năng lượng từ trường tập trung ở cuộn cảm, do đó năng lượng điện trường bức xạ ra ngoài không đáng kể.

Muốn năng lượng điện từ trường bức xạ ra ngoài và truyền đi bằng sóng điện từ, ta thực hiện khung dao động hở bằng cách tách rời hai cực của tụ điện ra xa. Giới hạn của khung dao động hở gọi là ăngten: mỗi bản của tụ điện lệch hẳn một góc 1800 và khả năng phát sóng của mạch dao động là lớn nhất. Trong thực tế, ăngten là một cuộn cảm nhỏ có giới hạn là một dây dẫn thẳng đứng, bản cực thứ nhất của tụ điện là mặt đất, bản cực thứ hai là dây dẫn căng thẳng nằm ngang càng cao càng dài càng tốt.Ăngten là một dây dẫn dài, có cuộn cảm ở giữa, đầu trên để hở còn đầu dưới tiếp đất.

2. Nguyên tắc truyền thông bằng sóng điện từ theo quy trình chung là:

- Dao động điện từ tuần hoàn được duy trì bằng tranzito có tần số f= eq \s\don1(\f(1,eq \l(\l(2eq \l(\r(,LC))))))càng cao khi C và L càng nhỏ, cuộn cảm L của mạch được cảm ứng với một ăngten phát, sóng điện từ được phát đi có tần số f. Tần số f càng cao, năng lượng của sóng càng lớn.

- Để thu sóng điện từ, người ta dùng một ăngten thu cảm ứng với mạch dao động LC với tụ điện C có thể điều chỉnh được. Khi tụ điện C được điều chỉnh mạch có tần số riêng f0= eq \s\don1(\f(1,eq \l(\l(2eq \l(\r(,LC)))))) khớp với tần số f của nguồn phát thì trong mạch có cộng hưởng.

Dao động điện từ trong mạch ứng với tần số f có biên độ lớn hẳn so với các dao động khác.

Kết quả ta đã chọn và thu được sóng điện từ có chọn lọ

Sơ đồ khối của một máy phát thanh vô tuyến đơn giản

Phát sóng điện từ

Phối hợp một máy phát dao động điều hòa với một ăngten.

Cuộn cảm L của mạch dao động truyền vào cuộn cảm của ăngten một từ trường dao động với tần số f, từ trường này làm phát sinh một điện trường cảm ứng trong ăngten làm các electron trong ăngten dao động với tần số f, ăngten phát ra sóng điện từ tần số f bằng tần số của máy phát dao động điều hoà.

(1): Micrô

(2): Mạch phát sóng điện từ cao tần

(3): Mạch biến điệu

(4): Mạch khuếch đại

(5): Anten phát

Sơ đồ khối của một máy thu thanh đơn giản

Thu sóng điện từ

Phối hợp một ăngten với một mạch dao động LC.

Ăngten nhận được rất nhiều sóng vô tuyến có tần số khác nhau do nhiều đài phát truyền tới, các electron trong ăngten dao động và mạch LC cũng dao động với tất cả các tần số đó.

Muốn thu sóng có tần số f xác định, ta điều chỉnh tụ C của mạch để dao động riêng của mạch có cùng tần số , khi đó có hiện tượng cộng hưởng và trong mạch LC, dao động với tần số f có biên độ lớn hơn hẵn các dao động khác, ta nói mạch LC đã chọn sóng.

(1): Anten thu

(2): Mạch khuếch đại dao động điện từ cao tần

(3): Mạch tách sóng

(4): Mạch khuếch đại dao động điện từ âm tần

(5): Loa

Biến các âm thanh hoặc hình ảnh muốn truyền thành các dao động điện tần số thấp gọi là các tín hiệu âm tần (hoặc thị tần).

Dùng sóng điện từ tần số cao (cao tần) mang các tín hiệu âm tần đi xa qua anten phát.

Dùng máy thu với anten thu để chọn và thu lấy sóng điện từ cao tần (nhờ hiện tượng cộng hưởng).

Tách tín hiệu ra khỏi sóng cao tần rồi dùng loa để nghe âm thanh đã truyền tới (hoặc dùng màn hình để xem hình ảnh).

3. + Hệ thống phát thanh gồm: dao động cao tần, ống nói, khuếch đại cao tần, anten phát.

+ Hệ thống thu thanh gồm: anten thu, chọn sóng, tách sóng, khuếch đại âm tần, loa.

4. Sự truyền sóng điện từ quanh Trái Đất. Căn cứ vào bước sóng, sóng điện từ được chia thành các dải: Sóng dài (> 1 000 m) ; Sóng trung () ; Sóng ngắn () ; Sóng cực ngắn ()

Các loại sóng dài, trung và ngắn đều bị tầng điện li phản xạ với mức độ khác nhau, do đó các sóng này có thể đi vòng quanh Trái Đất qua nhiều lần phản xạ giữa tầng điện li và mặt đất. các loại sóng này được dùng trong truyền thanh, truyền hình trên mặt đất.

Sóng cực ngắn có khả năng đi xuyên qua tầng điện li, có khả năng truyền thẳng từ nơi phát đến nơi thu. Sóng cực ngắn hay được dùng để thông tin trong cự li vài chục kilômét, hoặc truyền thông qua vệ tinh.

5. So sánh sóng cơ và sóng điện từ.

SÓNG CƠ HỌC SÓNG ĐIỆN TỪ* Lan truyền dao động cơ học trong môi trường vật chất.

* Tần số nhỏ.

* Không truyền được trong chân không.

* Truyền tốt trong các môi trường theo thứ tự: Rắn > lỏng > khí.

VD. Khi sóng cơ truyền từ không khí vào nước thì vận tốc tăng bước sóng tăng* Lan truyền tương tác điện – từ trong mọi môi trường.

* Tần số rất lớn.

* Lan truyền tốt nhất trong chân không.

* Truyền tốt trong các môi trường thường theo thứ tự: Chân không > khí > lỏng > rắn.

VD.Khi sóng điện từ truyền từ không khí vào nước thì vận tốc giảm n lần v = c/n, bước sóng giảm n lần n = /n.6. Để máy thu sóng điện từ nhận được tín hiệu của máy phát sóng điện từ thì tần số máy thu phải bằng tần số máy phát  fthu = fphát  thu = phát. Đây gọi là hiện tượng cộng hưởng điện từ.

7. Mạch dao động có L biến đổi từ LMin  LMax và C biến đổi từ CMin  CMax thì bước sóng  của sóng điện từ phát (hoặc thu) biến đổi trong khoảng Min <  < Max 

8. Ta có  . Để máy thu (hay phát) sóng điện từ có tần số f với f1  f f2 thì tụ C phải có giá trị biến thiên trong khoảng

Một mạch dao động LC đang thu được sóng trung. Để mạch có thể thu được sóng ngắn thì phải

A. mắc nối tiếp thêm vào mạch một tụ điện có điện dung thích hợp

B. mắc nối tiếp thêm vào mạch một điện trở thuần thích hợp

C. mắc nối tiếp thêm vào mạch một cuộn dây thuần cảm thích hợp

D. mắc song song thêm vào mạch một tụ điện có điện dung thích hợp

Mạch chọn sóng của một máy thu vô tuyến điện gồm một tụ điện có điện dung 0,1nF và cuộn cảm có độ tự cảm 30H. Mạch dao động trên có thể bắt được sóng vô tuyến thuộc dải

A. sóng trung B. sóng dài C. sóng ngắn D. sóng cực ngắn

Một máy thu thanh đang thu sóng ngắn. Để chuyển sang thu sóng trung, có thể thực hiện giải pháp nào sau đây trong mạch dao động anten

A. Giảm C và giảm L. B. Giữ nguyên C và giảm L. C. Tăng L và tăng C. D. Giữ nguyên L và giảm C

Mạch chọn sóng của một máy thu vô tuyến điện gồm một tụ điện có điện dung thay đổi từ đến và cuộn dây có độ tự cảm 2,5πμH. Mạch trên có thể bắt được sóng điện từ có bước sóng nằm trong khoảng nào ?

A. B. C. D.

Mạch dao động LC của một máy thu vô tuyến có L biến thiên từ 4mH đến 25mH, biến thiên từ 16pF tới 40pF , lấy . Máy này có thể bắt được các sóng vô tuyến có bước sóng từ:

A. 24m đến 60m B. 480m đến 1200m C. 48m đến 120m D. 480m đến 1885m

Mạch chọn sóng của một máy thu thanh gồm cuộn dây có độ tự cảm L = 2.10-6 H, điện trở thuần

R = 0. Để máy thu thanh chỉ có thể thu được các sóng điện từ có bước sóng từ 57m đến 753m, người ta mắc tụ điện trong mạch trên bằng một tụ điện có điện dung biến thiên. Hỏi tụ điện này phải có điện dung trong khoảng nào?

A. 2,05.10-7F ≤ C ≤ 14,36.10-7F B. 0,45.10-9F ≤ C ≤ 79,7.109F

C. 3,91.10-10F ≤ C ≤ 60,3.10-10F D. 0,12.10-8F ≤ C ≤ 26,4.10-8F

Mạch chọn sóng của một máy thu gồm một tụ điện có điện dung và cuộn cảm có độ tụ cảm biến thiên. Để có thể bắt được sóng điện từ có bước sóng 100m thì độ tự cảm cuộn dây bằng bao nhiêu ?

A. 0,0645H B. 0,0625H C. 0,0615H D. 0,0635H

Điện dung của tụ điện phải thay đổi trong khoảng nào để mạch có thể thu được sóng vô tuyến có tần số nắm trong khoảng từ f1 đến f2 ( f1 < f2 ). Chọn kết quả đúng:

A. B. C. 14π2Lf12>C>14π2Lf22 D.

Một mạch chọn sóng gồm cuộn dây có hệ số tự cảm không đổi và một tụ điện có điện dung biến thiên. Khi điện dung của tụ là 20nF thì mạch thu được bước sóng 40m. Nếu muốn thu được bước sóng 60m thì phải điều chỉnh điện dung của tụ

A. Giảm 4nF B. Giảm 6nF C. Tăng thêm 25nF D. Tăng thêm 45nF

Mạch chọn sóng của một máy thu sóng vô tuyến gồm cuộn cảm thuần có độ tự cảm H và tụ điện có điện dung C thay đổi được. Điều chỉnh pF thì mạch này thu được sóng điện từ có bước sóng bằng

A. 300 m. B. 400 m. C. 200 m. D. 100 m.

Mạch chọn sóng của một máy thu thanh gồm cuộn cảm thuần có độ tự cảm không đổi và một tụ điện có thể thay đổi điện dung. Khi tụ điện có điện dung , mạch thu được sóng điện từ có bước sóng 100 m; khi tụ điện có điện dung , mạch thu được sóng điện từ có bước sóng 1 km. Tỉ số là: A. 10. B. 1000. C. 100. D. 0,1.

Mạch thu sóng điện từ gồm cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm không đổi và tụ điện có điện dung biến đổi. Để thu được sóng có bước sóng 90 m, người ta phải điều chỉnh điện dung của tụ là 300 pF. Để thu được sóng 91 m thì phải

A. tăng điện dung của tụ thêm 303,3 pF. B. tăng điện dung của tụ thêm 306,7 pF.

C. tăng điện dung của tụ thêm 3,3 pF. D. tăng điện dung của tụ thêm 6,7 pF.

Câu 13: Gọi f là tần số dđ riêng của mạch LC. Hỏi năng lượng điện trường và năng lượng từ trường dđ với tần số là bao nhiêu?

A. f B. 2f C. 3f D. 4f

Câu 14: Cho mạch RLC ghép nối tiếp với nhau, sóng điện từ mà mạch có thể phát ra có tần số là bao nhiêu?

A. f=2πLC B. f=12πLC C. f=LC2π D. Không có sóng điện từ

Câu 15: Mạch điện nào sau đây có thể phát ra sóng điện từ?

A. Mạch RLC B. mạch LC C. Mạch RL hoặc RC D. Tất cả các mạch trên

Câu 16: 1 mạch dđ điện từ LC có điện dung cực đại trên bản tụ là 1μF dòng điện cực đại qua cuộn dây là 0,314A. Sóng điện từ do mạch dđ này phát ra thuộc loại:

A. sóng dài và cực dài B. sóng trung C.sóng ngắn D.sóng cực ngắn

Câu 17: Nguyên tắc hoạt động mạch chọn sóng trong máy thu thanh dựa trên hiện tượng:

A. sóng dừng B. tổng hợp 2 dđ điện từ bất kỳ C.cộng hưởng dđ điện từ D.Giao thoa sóng

Câu 18: Dụng cụ nào sau đây khác loại với các dụng cụ khác?

A.điện thoại di động B. điện thoại bàn C.Tivi D. Đài phát thanh

Câu 19: Điều kiện để 1 đài có thể thu được sóng điện từ phát ra từ 1 đài phát thanh là:

A. dđ của đài phát giống dđ của đài thu. B. Tần số của đài thu bằng tần số của đài phát

C. Biên độ sóng của đài thu bằng biên độ sóng của đài phát D. Cả B và C

Câu 20: Để thông tin liên lạc giữa các phi hành gia trên vũ trụ với trạm điều hành dưới mặt đất, người ta đã sử dụng sóng vô tuyến có bước sóng trong khoảng: A.100-1 km B. 1000-100m C. 100-10m D. 10-0,01m

Câu 21: Phát biểu nào sau đây là sai khi nói về sự phát thu sóng điện từ?

A.để thu sóng điện từ phải mắc phối hợp 1 ăng ten với 1 mạch dđ LC

B. để phát sóng điện từ phải mắc phối hợp 1 máy phát dđ đh với 1 ăng ten.

C. ăng ten của máy thu chỉ thu được 1 sóng có tần số xác định.

D. nếu tần số riêng của mạch chọn sóng trong máy thu được điều chỉnh đến giá trị bằng f, thì máy thu sẽ bắt được sóng có tần số đúng bằng f.

Câu 22: Trong máy thu sóng điện từ thì mỗi kênh ứng với?

A. 1 tần số khác nhau B. 1 biên độ sóng khác nhau C.`1 bước sóng khác nhau D.Cả B và A

Câu 23: 1 sự kiện có thể truyền từ Mỹ về Việt Nam thông qua sóng điện từ nhờ:

A.hiện tượng phản xạ B.hiện tượng khúc xạ C.bắt buộc phải nhờ về tinh D.do sóng điện từ truyền thẳng

Câu 24: 1 ngôi nhà ở gần đài phát, việc thu sóng của 1 đài khác gặp rất nhiều khó khăn đó là do:

A.sóng triệt tiêu lẫn nhau B.sóng giao thoa C.sóng "chèn nhau" D.cả A, B, C

Câu 25: Ra đa định vị có khả năng

A.phát sóng điện từ B.thu sóng điện từ C.phát và thu D.phát tín hiệu của đối phương

Câu 26: Nguyên tắc phát sóng điện từ là phải:

A. dùng mạch dđ LC dđ đh B.đặt nguồn xoay chiều vào 2 đầu mạch LC

C.kết hợp mạch chọn sóng LC với ăng ten D.kết hợp máy phát dđ điện từ duy trì với ăng ten

Câu 27: Trong máy phát dđ điện từ duy trì thì bộ phận điều khiển việc cung cấp năng lượng bù cho mạch LC là bộ phận nào?

A.Trandito B.cuộn L' và tụ C' C.nguồn điện không đổi D.mạch dđ LC

Câu 28: Mạch LC trong máy phát dđ điện từ duy trì khi hoạt động là:

A.nguồn phát sóng điện từ B. mạch dđ hở

C. nguồn dđ điện từ duy trì với mọi tần số D.nguồn dđ điện từ duy trì với tần số riêng của mạch LC

Câu 29: Trong sơ đồ của 1 máy phát sóng vô tuyến điện, không có mạch (tầng):

A.biến điệu B.khuếch đại C.tách sóng D.phát dđ cao tần

Câu 30: Cho mạch LC để thu 1 dải sóng người ta mắc thêm 1 tụ C', hỏi phải mắc thế nào để giải sóng thu được rộng nhất?

A.mắc nối tiếp B.mắc song song C.có thể A hoặc B D. không măc được

Câu 31: dđ trong máy phát ddđh dùng tranzito là:

A.dđ tự do B.dđ tắt dần C.dđ cưỡng bức D.sự tự dđ

Câu 32: Nguyên tắc hoạt động của mạch chọn sóng trong máy thu thanh dựa trên hiện tượng:

A.giao thoa sóng B.cộng hưởng điện từ C.nhiễu xạ D.sóng dừng

Câu 33: Các máy sau đây, máy nào sử dụng sóng vô tuyến điện?

A.lò vi sóng B.cái điều khiển tự động quạt cây

C.máy siêu âm (để dò ổ bụng lúc khám bệnh) D.điện thoại cố định "mẹ và con"

Câu 34: Chọn phát biểu sai. Thiết bị nào sau đây có cả máy thu và máy phát sóng vô tuyến?

A.Rada B.máy bắn tốc độ của xe C.máy ngắm bắn trong đêm D.điện thoại di động

Câu 35: Thiết bị nào sau đây không có mặt trong máy phát thanh, phát hình bằng vô tuyến điện.

A.máy biến áp B.mạch tách sóng C.mạch dđ D.mạch trộn sóng

Câu 36: Sóng FM của đài tiếng nói Việt Nam là 100MHz. Bước sóng λ của sóng này là:

A. 15m B. 7m C. 3m D. 16m

Câu 37: Mạch chọn sóng cầu 1 máy thu thanh hoạt động, khi đó dòng điện trong mạch có biểu thức i=0,01cos108t A. Sóng mà máy này đang thu có bước sóng bằng: A.12,8m B.15,8m C.18,8m D. 24,8m

Câu 38: Cường độ điện trường của 1 sóng điện từ trong chân không tại điểm nào đó biến đổi từ giá trị cực đại đến 0 trong khoảng thời gian 10-6 s. Bước sóng của sóng là: A.400m B.600m C.800m D.1200m

Câu 39: Mạch dđ chọn sóng của 1 máy thu gồm 1 cuộn cảm L =0,1mH và tụ điện có điện dung biến đổi được từ 10pF đến 1000pF. Máy thu có thể thu được tất cả các sóng vô tuyến điện có giải sóng nằm trong khoảng nào?

A.12,84m - 128,4m B.59,6m - 596m C.62m - 620m D. 35,5m - 355m

Câu 40: Sóng trung là những sóng điện có tần số từ

A.2MHz -25MHz B.0,1MHz- 1,5MHz C.28kHz - 58kHz D.60MHz - 100MHz

Câu 41: Mạch dđ của 1 máy thu vô tuyến điện gồm 1 cuộn cảm thuần có độ tự L=12μH và 1 tụ điện có điện dung điều chỉnh được. Hỏi để thu được các sóng vô tuyến điện có bước sóng từ 10m tới 160m thì điện dung của tụ điện có giá trị trong khoảng nào? A.2,35pF - 600pF B.4,3pF- 560pF C.4,5pF- 600pF D.2,35pF- 300pF

Câu 42: Mạch chọn sóng của máy thu thanh gồm cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm L=2,9μH và tụ điện có điện dung là

C = 490pF. Hỏi mạch này có thể thu được sóng điện từ có bước óng bao nhiêu?

A.50m B.71m C.81m D.Đáp án khác