Lý 12 Bài 20: Mạch Dao động

https://www.elib.vn/hoc-tap/

1. Trang chủ
2. Học tập
3. Bài học
4. Bài học lớp 12

Lý 12 Bài 20: Mạch dao động (7) 347 lượt xem Share

Nội dung bài học dưới đây giúp các em nắm được các kiến thức liên quan đến mạch dao động, dao động điện từ tự do và năng lượng điện từ. Từ đó các em có thể giải được các dạng bài tập liên quan. Mời các em tham khảo.

Mục lục nội dung

1. Tóm tắt lý thuyết

1.1. Mạch dao động

1.2. Dao động điện từ tự do

1.3. Năng lượng điện từ

2. Bài tập minh họa

2.1. Dạng 1: Tìm chu kì của một mạch dao động

2.2. Dạng 2: Tìm độ lệch pha giữa i và q

3. Luyện tập

3.1. Bài tập tự luận

3.2. Bài tập trắc nghiệm

3.3. Trắc nghiệm Online

4. Kết luận

1. Tóm tắt lý thuyết

1.1. Mạch dao động

• Định nghĩa: Một cuộn cảm có độ tự cảm L mắc nối tiếp với một tụ điện có điện dung C thành một mạch điện kín gọi là mạch dao động.

• Nếu điện trở của mạch rất nhỏ coi như bằng không thì mạch là một mạch dao động lí tưởng.

• Muốn cho mạch dao động hoạt động thì ta tích điện cho tụ điện rồi cho nó phóng điện trong mạch. Tụ điện sẽ phóng điện qua lại nhiều lần, tạo ra một dòng điện xoay chiều trong mạch.

• Người ta sử dụng điện áp xoay chiều được tạo ra giữa hai bản tụ điện bằng cách nối hai bản này với mạch ngoài.

1.2. Dao động điện từ tự do trong mạch dao động

a. Sự biến thiên điện tích và cường độ dòng điện trong một mạch dao động lí tưởng

- Điện tích trên tụ điện biến thiên điều hòa theo thời gian: \(q = Q_0\cos (\omega t + \varphi )\)

- Cường độ dòng điện chạy trong mạch dao động biến thiên điều hòa theo thời gian:

• Phương trình cường độ dòng điện: \(i = q' = -\omega Q_0.\sin (\omega t + \varphi )\) \(\Rightarrow i = I_0.\cos (\omega t + \varphi + \frac{\pi}{2})\)

• Với: \(\omega = \frac{1}{\sqrt{LC}}\) và \(I_0 = \omega Q_0\)

- Kết luận: Vậy, điện tích q của một bản tụ điện và cường độ dòng điện i trong mạch dao động biến thiên điều hoà theo thời gian; i lệch pha \(\frac{\pi }{2}\)so với q.

b. Định nghĩa dao động điện từ tự do

Sự biến thiên theo thời gian của điện tích q của một bản tụ điện và cường độ dòng điện i (hoặc cường độ điện trường \(\underset{E}{\rightarrow}\)và cảm ứng từ \(\underset{B}{\rightarrow}\) ) trong mạch dao động được gọi là dao động điện từ tự do.

c. Chu kì và tần số riêng của mạch dao động

• Chu kì dao động riêng: \(T = \frac{2 \pi }{\omega } = 2 \pi .\sqrt{LC}\)

• Tần số dao động riêng : \(f = \frac{1}{T} = \frac{1}{2\pi .\sqrt{LC}}\)

1.3. Năng lượng điện từ

• Năng lượng điện trường: \(W_C = \frac{1}{2}Cu^2 = \frac{1}{2}CU_{0}^{2}.\cos ^2(\omega t + \varphi )\)

• Năng lượng từ trường: \(W_L = \frac{1}{2}Li^2 = \frac{1}{2}LI_{0}^{2}.\sin ^2(\omega t + \varphi )\)

• Năng lượng điện từ: \(W = W_C + W_L = \frac{1}{2}Cu^2 + \frac{1}{2}Li^2 = \frac{Q_{0}^{2}}{2C}\) (hằng số)

→ Tổng năng lượng điện trường và năng lượng từ trường của mạgh gọi là năng lượng điện từ

• \(W = W_{C\ max}\ (W_L = 0)\)

• \(W = W_{L\ max}\ (W_C = 0)\)

2. Bài tập minh họa

2.1. Dạng 1: Tìm chu kì và tần số dao động riêng của mạch dao động

Tính chu kì và tần số dao động riêng của một mạch dao động, biết tụ điện trong mạch có điện dung là 120pF và cuộn cảm có độ tự cảm là 3mH.

Hướng dẫn giải

Ta có: \(L=3mH=3.10^{-3}H\)

\(C=120pF=120.10^{-12}F\)

Chu kì \(T=2\pi \sqrt{LC}\) = 2π\(\sqrt {{{3.10}^{ - 3}}{{.120.10}^{ - 12}}}\) ≈ \(3,77.10^{-6}\) s

Tần số: \(f=\frac{1}{T}\) ≈ \(0,265.10^{6} Hz\) = 0,265MHz

2.2. Dạng 2: Tìm độ lệch pha giữa i và q

Sự biến thiên của dòng điện I trong một mạch dao động lệch pha như thế nào so với sự biến thiên của điện tích q của một bản tụ điện?

A. i cùng pha với q

B. i ngược pha với q

C. i sớm pha so với q

D. i trễ pha so với q

Hướng dẫn giải

Điện tích trên tụ điện biến thiên điều hòa theo thời gian: \(q = Q_0\cos (\omega t + \varphi )\)

Cường độ dòng điện chạy trong mạch dao động biến thiên điều hòa theo thời gian:

Phương trình cường độ dòng điện: \(i = q' = -\omega Q_0.\sin (\omega t + \varphi )\) \(\Rightarrow i = I_0.\cos (\omega t + \varphi + \frac{\pi}{2})\)

Kết luận: Vậy, điện tích q của một bản tụ điện và cường độ dòng điện i trong mạch dao động biến thiên điều hoà theo thời gian; i sớm pha \(\frac{\pi }{2}\)so với q.

⇒ Chọn đáp án C

3. Luyện tập

3.1. Bài tập tự luận

Câu 1: Cho một mạch dao động LC lý tưởng, gọi Δt là chu kỳ biến thiên tuần hoàn của năng lượng từ trường trong cuộn cảm. Tại thời điểm t thì độ lớn điện tích trên tụ là 15\(\sqrt 3 \).10-6 C và dòng điện trong mạch là 0,03 A. Tại thời điểm (t + Δt/2) thì dòng điện trong mạch là 0,03\(\sqrt 3 \) A. Điện tích cực đại trên tụ là bao nhiêu?

Câu 2: Một tụ điện có điện dung C = 10 µF được tích điện áp U0 = 20 V. Sau đó cho tụ phóng điện qua một cuộn cảm L = 0,01 H, điện trở thuần không đáng kể. (Lấy π=\(\sqrt 3 \)). Điện tích của tụ điện ở thời điểm t1 = 2,5.10-4 s kể từ lúc tụ điện bắt đầu phóng điện là:

Câu 3: Một tụ điện có điện dung C = 0,02 µF được tích điện áp U0 = 6 V. Lúc t = 0, người ta nối tụ điện này với một cuộn cảm thuần có độ tự cảm L = 0,2 mH. Biểu thức điện áp giữa hai bản tụ là:

Câu 4: Một mạch dao động điện từ lí tưởng đang dao động điện từ tự do. Biết điện tích cực đại trên một bản tụ điện là 4\(\sqrt 2 \) µC và cường độ dòng điện cực đại là 0,5π\(\sqrt 2 \) A. Thời gian ngắn nhất để điện tích trên một bản tụ giảm từ giá trị cực đại đến một nửa giá trị cực đại là:

Câu 5: Một mạch dao động lí tưởng gồm một cuộn cảm có độ tự cảm L và tụ điện có điện dung C thực hiện dao động điện từ. Giá trị cực đại của điện áp giữa hai bản tụ bằng U0. Giá trị cực đại của cường độ dòng điện trong mạch được xác định theo công thức nào?

3.2. Bài tập trắc nghiệm

Câu 1: Một mạch điện dao động điện từ lí tưởng có L = 5 mH; C = 0,0318 mF. Điện áp cực đại trên tụ điện là 8 V. Khi điện áp trên tụ điện là 4 V thì cường độ dòng điện tức thời trong mạch là:

A. 0,55 A B. 0,45 A

C. 0,55 mA D. 0,45 mA

Câu 2: Một mạch dao động từ LC lí tưởng. Khi điện áp giữa hai đầu bản tụ điện là 2 V thì cường độ dòng điện đi qua cuộn dây là i, khi điện áp giữa hai đầu bản tụ điện là 4 V thì cường độ dòng điện qua cuộn dây là i/2. Điện áp cực đại giữa hai đầu cuộn dây là:

A. 4 V B. 2\(\sqrt 5 \) V

C. 2\(\sqrt 3 \) V D. 6 V

Câu 3: Cho mạch dao động LC, cuộn dây có độ tự cảm L = 2mH và tụ điện có điện dung C = 2pF. Lấy π2 = 10. Tần số dao động f của mạch là:

A. 1,5 MHz B. 25 Hz

C. 10 Hz D. 2,5 MHz

Câu 4: Khung dao động điện từ gồm một cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm L = 0,1 H và tụ điện có điện dung C = 10µF. Dao động điện từ trong khung là dao động điều hòa với cường độ dòng điện cực đại I0 = 0,05 A. Tính điện áp giữa hai bản tụ ở thời điểm i = 0,03 A và cường độ dòng điện trong mạch lúc điện tích trên tụ có giá trị q = 30 µC.

A. u = 4 V, i = 0,4 A.

B. u = 5 V, i = 0,04 A.

C. u = 4 V, i = 0,04 A.

D. u = 5 V, i = 0,4 A.

Câu 5: Trong một mạch dao động điện từ LC với L = 25 mH và C = 1,6 µF. đang có dao động điện từ. Ở thời điểm t, cường độ dòng điện trong mạch có độ lớn bằng 6,93 mA và điện tích trên tụ điện bằng 0,8 µC. Năng lượng của mạch dao động bằng:

A. 0,6 mJ. B. 800 nJ.

C. 1,2 mJ. D. 0,8 mJ.

3.3. Trắc nghiệm Online

Các em hãy luyện tập bài trắc nghiệm Mạch dao động Vật lý 12 sau để nắm rõ thêm kiến thức bài học.

Trắc Nghiệm

4. Kết luận

Qua bài này, các em sẽ được làm quen với các kiến thức liên quan đến Mạch dao động cùng với các bài tập liên quan đến phần này theo nhiều cấp độ từ dễ đến khó…, các em cần phải nắm được:

• Phát biểu được các định nghĩa về mạch dao động và dao động điện từ.

• Nêu được vai trò của tụ điện và cuộn cảm trong hoạt động của mạch LC.

• Vận dụng giải được những bài tập áp dụng công thức về chu kỳ và tần số của mạch dao động.

• Tham khảo thêm

• doc Lý 12 Bài 21: Điện từ trường
• doc Lý 12 Bài 22: Sóng điện từ
• doc Lý 12 Bài 23: Nguyên tắc thông tin liên lạc bằng sóng vô tuyến

(7) 347 lượt xem Share Ngày:14/08/2020 Chia sẻ bởi:Thanh Nhàn TẢI VỀ XEM ONLINE Bài giảng Lý 12 Chương 4 Lý 12 Dao động điện từ sóng điện từ Vật lý 12

CÓ THỂ BẠN QUAN TÂM

• Sinh học 7 Bài 63: Ôn tập
• Chương trình địa phương (phần tiếng Việt) Ngữ văn 7
• Sinh học 7 Bài 60: Động vật quý hiếm
• Ôn tập phần tiếng Việt (tiếp theo) Ngữ văn 7
• Thư (điện) chúc mừng và thăm hỏi Ngữ văn 9
• Sinh học 7 Bài 59: Biện pháp đấu tranh sinh học
• Công nghệ 7 Ôn tập phần IV: Thủy sản
• Công nghệ 8 Bài 59: Thực hành: Thiết kế mạch điện
• Ôn tập tác phẩm trữ tình (tiếp theo) Ngữ văn 7
• Tổng kết phần văn học (tiếp theo) Ngữ văn 9

Bài học Vật lý 12

Chương 1: Dao Động Cơ

• 1 Bài 1: Dao động điều hòa
• 2 Bài 2: Con lắc lò xo
• 3 Bài 3: Con lắc đơn
• 4 Bài 4: Dao động tắt dần và dao động cưỡng bức
• 5 Bài 5: Tổng hợp dao động. Phương pháp Fre-nen
• 6 Bài 6: TH: Khảo sát thực nghiệm các định luật dao động của con lắc đơn

Chương 2: Sóng cơ và sóng âm

• 1 Bài 7: Sóng cơ và sự truyền sóng
• 2 Bài 8: Giao thoa sóng
• 3 Bài 9: Sóng dừng
• 4 Bài 10: Đặc trưng vật lí của âm
• 5 Bài 11: Đặc trưng sinh lí của âm

Chương 3: Dòng điện xoay chiều

• 1 Bài 12: Đại cương về dòng điện xoay chiều
• 2 Bài 13: Các mạch điện xoay chiều
• 3 Bài 14: Mạch có R, L, C mắc nối tiếp
• 4 Bài 15: Công suất điện tiêu thụ của mạch điện XC và Hệ số công suất
• 5 Bài 16: Truyền tải điện năng và máy biến áp
• 6 Bài 17: Máy phát điện xoay chiều
• 7 Bài 18: Động cơ không đồng bộ ba pha
• 8 Bài 19: Thực hành Khảo sát đoạn mạch xoay chiều RLC

Chương 4: Dao động và sóng điện từ

• 1 Bài 20: Mạch dao động
• 2 Bài 21: Điện từ trường
• 3 Bài 22: Sóng điện từ
• 4 Bài 23: Nguyên tắc thông tin liên lạc bằng sóng vô tuyến

Chương 5: Sóng ánh sáng

• 1 Bài 24: Tán sắc ánh sáng
• 2 Bài 25: Giao thoa ánh sáng
• 3 Bài 26: Các loại quang phổ
• 4 Bài 27: Tia hồng ngoại và tia tử ngoại
• 5 Bài 28: Tia X
• 6 Bài 29: Thực hành Đo bước sóng ánh sáng bằng phương pháp giao thoa

Chương 6: Lượng tử ánh sáng

• 1 Bài 30: Hiện tượng quang điện và thuyết lượng tử ánh sáng
• 2 Bài 31: Hiện tượng quang điện trong
• 3 Bài 32: Hiện tượng quang- phát quang
• 4 Bài 33: Mẫu nguyên tử Bo
• 5 Bài 34: Sơ lược về laze

Chương 7: Hạt nhân nguyên tử

• 1 Bài 35: Tính chất và cấu tạo hạt nhân
• 2 Bài 36: Năng lượng liên kết của hạt nhân và phản ứng hạt nhân
• 3 Bài 37: Phóng xạ
• 4 Bài 38: Phản ứng phân hạch
• 5 Bài 39: Phản ứng nhiệt hạch

Chương 8: Từ vi mô đến vĩ mô

• 1 Bài 40: Các hạt sơ cấp
• 2 Bài 41: Cấu tạo vũ trụ

Thông báo

× Bạn vui lòng đăng nhập trước khi sử dụng chức năng này Bỏ qua Đăng nhập ATNETWORK ATNETWORK ×