Vật Lý 12 Bài 20: Mạch Dao động

YOMEDIA NONE Trang chủ Vật Lý 12 Chương 4: Dao Động Và Sóng Điện Từ Vật lý 12 Bài 20: Mạch dao động ADMICRO Lý thuyết10 Trắc nghiệm27 BT SGK 338 FAQ

Hôm nay chúng ta bắt đầu học chương 4: Dao động và sóng điện từ. Bài học đầu tiên chúng ta cùng nghiên cứu là Mạch dao động. Các kiến thức liên quan đến Mạch dao động, Dao động điện từ tự do và Năng lượng điện từ.

ATNETWORK YOMEDIA

1. Video bài giảng

2. Tóm tắt lý thuyết

2.1. Mạch dao động

2.2. Dao động điện từ tự do

2.3. Năng lượng điện từ

3. Bài tập minh hoạ

4. Luyện tập bài 20 Vật lý 12

4.1. Trắc nghiệm

4.2. Bài tập SGK & Nâng cao

5. Hỏi đáp Bài 20 Chương 4 Vật lý 12

Tóm tắt lý thuyết

2.1. 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.

2.2. 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 :

\(f = \frac{1}{T} = \frac{1}{2\pi .\sqrt{LC}}\)

2.3. 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

\(W = W_{C\ max}\ (W_L = 0)\)

\(W = W_{L\ max}\ (W_C = 0)\)

Bài tập minh họa

Bài 1:

Cho mạch LC lý tưởng gồm L = 4 mH; C = 9 nF; \(U_0\) = 12 V a) Tìm \(\omega\), T, f, I0, Q0, W? b) Viết biểu thức q biết tại t = 0, \(q = \frac{Q_0}{2}\) và đang tăng? Suy ra biểu thức u và i? c) Tìm \(\frac{W_C}{W_L}\) khi i = 3 mA và khi u = 4 V? d) Trong 1 chu kỳ, tìm thời gian để độ lớn cường độ dòng điện i không vượt quá \(9\sqrt{3}\) mA?

Hướng dẫn giải:

L = 4 mH = \(4.10^{-3}\) H C = 9 nF = \(9.10^{-9}\) F \(U_0\) = 12 V a) \(\cdot \ \omega = \frac{1}{\sqrt{LC}} = \frac{1}{\sqrt{4.10^{-3}.9.10^{-9}}} = \frac{10^6}{6}\ (rad/s)\) \(\cdot \ T = \frac{2\pi }{\omega } = \frac{2\pi }{\frac{10^6}{6}} = 12\pi .10^{-6} \ (s)\) \(\cdot \ f = \frac{1}{T} = \frac{1}{12\pi .10^{-6}} = \frac{10^6}{12\pi }\ (Hz)\) \(\cdot \ I_0 = \omega Q_0\) \(\cdot \ Q_0 = CU_0 = 9.10^{-9}.12 = 108.10^{-9} \ (C)\) \(I_0 = \omega Q_0 = \frac{10^6}{6}.108.10^{-9} = 18.10^{-3}\ (A) = 18\ (mA)\) \(W = \frac{1}{2}CU_{0}^{2} = \frac{1}{2}.9.10^{-9}.12^2 = 648.10^{-9}\ (J)\) b) \(q = Q_0 \cos (\omega t + \varphi )\) \(t = 0: \left\{\begin{matrix} q = \frac{Q_0}{2} \Rightarrow \frac{Q_0}{2} = Q_0 \cos \varphi \Rightarrow \cos \varphi = \frac{1}{2} \Rightarrow \varphi = \pm \frac{\pi}{3}\\ dang\ tang \Rightarrow \varphi =\frac{\pi }{3} \hspace{5,2cm} \end{matrix}\right.\)

Vậy \(q = 108.10^{-9}.\cos (\frac{10^6}{6} t - \frac{\pi }{3}) \ (C)\) \(\Rightarrow \left\{\begin{matrix} u = 12\cos \left ( \frac{10^6}{6}t - \frac{\pi }{3} \right )\ (V) \hspace{1cm}\\ i = 18\cos \left ( \frac{10^6}{6}t - \frac{\pi }{3} + \frac{\pi }{2} \right )\ (mA) \end{matrix}\right.\) c) \(\cdot \ \left\{\begin{matrix} \frac{W_C}{W_L} = \ ? \ \ \ \\ i = 3\ mA \end{matrix}\right.\) \(\frac{W_C}{W_L} =\frac{W-W_L}{W_L} = \frac{W}{W_L} - 1 = \frac{\frac{1}{2}LI_{0}^{2}}{\frac{1}{2}Li^2} - 1 = \left ( \frac{I_0}{i} \right )^2 - 1 = 35\) \(\cdot \ \left\{\begin{matrix} \frac{W_C}{W_L} = \ ? \ \ \\ u = 4\ V \end{matrix}\right.\) \(\Rightarrow \frac{W_C}{W_L} = \frac{W_C}{W-W_C} = \frac{\frac{1}{2}Cu^2}{\frac{1}{2}CU_{0}^{2}-u^2} = \frac{u^2}{U_{0}^{2}-u^2} = \frac{1}{8}\) d) \(\left\{\begin{matrix} Trong \ 1T \hspace{4cm}\\ |i| \leq 9\sqrt{3}\ mA = \frac{I_0\sqrt{3}}{2} \Rightarrow \Delta t= \ ? \end{matrix}\right.\)

\(\Rightarrow \Delta t = 4t_0 = 4\frac{T}{6} = \frac{2}{3}.12\pi .10^{-6} = 8\pi .10^{-6}\ (s)\)

Bài 2:

Trong một mạch dao động lý tưởng. Lúc cường độ dòng điện trong mạch bằng không, thì hiệu điện thế trên tụ bằng 10V. Xác định hiệu điện thế trên tụ điện vào lúc năng lượng từ trường trong cuộn dây gấp ba lần năng lượng điện trường trong tụ điện?

Hướng dẫn giải:

Ta có : \({U_{0}} = 10{\rm{ }}V\)

Áp dụng định luật bảo toàn năng lượng ta có

\(\frac{{C{u^2}}}{2} + \frac{{L{i^2}}}{2} = \frac{{CU_0^2}}{2}\)

\(\Rightarrow \frac{{C{u^2}}}{2} + 3\frac{{C{u^2}}}{2} = \frac{{CU_0^2}}{2} \Rightarrow {u^2} = \frac{{U_0^2}}{4} \Rightarrow u = \sqrt {\frac{{{{10}^2}}}{4}} = 5V\)

4. Luyện tập Bài 20 Vật lý 12

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

4.1. Trắc nghiệm

Các em có thể hệ thống lại nội dung kiến thức đã học được thông qua bài kiểm tra Trắc nghiệm Vật lý 12 Bài 20 cực hay có đáp án và lời giải chi tiết.

• Câu 1:

  Mạch dao động của một máy thu thanh với cuộn dây có độ tự cảm \(L=5.10^{-6}(H)\), tụ điện có điện dung \(2.10^{-8}(F)\); điện trở thuần R = 0. Hãy cho biết máy đó thu được sóng điện từ có bước sóng bằng bao nhiêu?

  • A. 600m
  • B. 500m
  • C. 400m
  • D. 300m

• Câu 2:

  Mạch chọn sóng của một máy thu thanh gồm một cuộn dây có độ tự cảm \(L=2.10^{-6}(H)\), tụ điện có điện dung C thay đổi được, điện trở thuần R = 0. Để máy thu thanh thu được các sóng điện từ có bước sóng từ 57 m đến 753 m thì tụ điện phải có điện dung thay đổi trong khoảng nào? Cho \(c=3.10^8m/s\).

  • A. \(4,5.10^{-10}(F)\) đến \(8.10^{-10}(F)\)
  • B. \(4,5.10^{-10}(F)\) đến \(80.10^{-10}(F)\)
  • C. \(4,5.10^{-8}(F)\) đến \(800.10^{-8}(F)\)
  • D. \(4,5.10^{-10}(F)\) đến \(800.10^{-10}(F)\)

• Câu 3:

  Để tìm sóng có bước sóng \(\lambda\) trong máy thu vô tuyến điện, người ta phải điều chỉnh giá trị của điện dung C và độ tự cảm L trong mạch dao động của máy. Giữa \(\lambda\) , L và C phải thỏa mãn hệ thức

  • A. \(2\pi \sqrt{LC}=\frac{\lambda }{c}\)
  • B. \(2\pi \sqrt{LC}=\frac{c }{\lambda}\)
  • C. \(2\pi \sqrt{LC}={\lambda }{c}\)
  • D. \(2\pi \sqrt{LC}=\frac{\lambda }{c^2}\)

Câu 4-10: Mời các em đăng nhập xem tiếp nội dung và thi thử Online để củng cố kiến thức về bài học này nhé!

4.2. Bài tập SGK và Nâng cao

Các em có thể xem thêm phần hướng dẫn Giải bài tập Vật lý 12 Bài 20 để giúp các em nắm vững bài học và các phương pháp giải bài tập.

Bài tập 1 trang 107 SGK Vật lý 12

Bài tập 2 trang 107 SGK Vật lý 12

Bài tập 3 trang 107 SGK Vật lý 12

Bài tập 4 trang 107 SGK Vật lý 12

Bài tập 5 trang 107 SGK Vật lý 12

Bài tập 6 trang 107 SGK Vật lý 12

Bài tập 7 trang 107 SGK Vật lý 12

Bài tập 8 trang 107 SGK Vật lý 12

Bài tập 20.1 trang 53 SBT Vật lý 12

Bài tập 20.2 trang 53 SBT Vật lý 12

Bài tập 20.3 trang 53 SBT Vật lý 12

Bài tập 20.4 trang 53 SBT Vật lý 12

Bài tập 20.5 trang 54 SBT Vật lý 12

Bài tập 20.6 trang 54 SBT Vật lý 12

Bài tập 20.7 trang 54 SBT Vật lý 12

Bài tập 20.8 trang 55 SBT Vật lý 12

Bài tập 20.9 trang 55 SBT Vật lý 12

Bài tập 20.10 trang 55 SBT Vật lý 12

Bài tập 20.11 trang 55 SBT Vật lý 12

Bài tập 20.12 trang 55 SBT Vật lý 12

Bài tập 20.13 trang 55 SBT Vật lý 12

Bài tập 20.14 trang 55 SBT Vật lý 12

Bài tập 20.15 trang 56 SBT Vật lý 12

Bài tập 1 trang 123 SGK Vật lý 12 nâng cao

Bài tập 2 trang 123 SGK Vật lý 12 nâng cao

Bài tập 3 trang 123 SGK Vật lý 12 nâng cao

Bài tập 4 trang 123 SGK Vật lý 12 nâng cao

5. Hỏi đáp Bài 20 Chương 4 Vật lý 12

Trong quá trình học tập nếu có thắc mắc hay cần trợ giúp gì thì các em hãy comment ở mục Hỏi đáp, Cộng đồng Vật lý HOC247 sẽ hỗ trợ cho các em một cách nhanh chóng!

Chúc các em học tập tốt và luôn đạt thành tích cao trong học tập!

-- Mod Vật Lý 12 HỌC247

NONE

Bài học cùng chương

Vật lý 12 Bài 21: Điện từ trường Vật lý 12 Bài 22: Sóng điện từ Vật lý 12 Bài 23: Nguyên tắc thông tin liên lạc bằng sóng vô tuyến ADSENSE TRACNGHIEM Bộ đề thi nổi bật UREKA AANETWORK

XEM NHANH CHƯƠNG TRÌNH LỚP 12

Toán 12

Lý thuyết Toán 12

Giải bài tập SGK Toán 12

Giải BT sách nâng cao Toán 12

Trắc nghiệm Toán 12

Ôn tập Hình học 12 Chương 3

Ngữ văn 12

Lý thuyết Ngữ Văn 12

Soạn văn 12

Soạn văn 12 (ngắn gọn)

Văn mẫu 12

Soạn bài Rừng xà nu

Tiếng Anh 12

Giải bài Tiếng Anh 12

Giải bài Tiếng Anh 12 (Mới)

Trắc nghiệm Tiếng Anh 12

Unit 13 Lớp 12 The 22nd Sea Game

Tiếng Anh 12 mới Unit 7

Vật lý 12

Lý thuyết Vật Lý 12

Giải bài tập SGK Vật Lý 12

Giải BT sách nâng cao Vật Lý 12

Trắc nghiệm Vật Lý 12

Vật lý 12 Chương 5

Hoá học 12

Lý thuyết Hóa 12

Giải bài tập SGK Hóa 12

Giải BT sách nâng cao Hóa 12

Trắc nghiệm Hóa 12

Ôn tập Hóa học 12 Chương 6

Sinh học 12

Lý thuyết Sinh 12

Giải bài tập SGK Sinh 12

Giải BT sách nâng cao Sinh 12

Trắc nghiệm Sinh 12

Sinh Học 12 Chương 3 Sinh thái học

Lịch sử 12

Lý thuyết Lịch sử 12

Giải bài tập SGK Lịch sử 12

Trắc nghiệm Lịch sử 12

Lịch Sử 12 Chương 4 Lịch Sử VN

Địa lý 12

Lý thuyết Địa lý 12

Giải bài tập SGK Địa lý 12

Trắc nghiệm Địa lý 12

Địa Lý 12 PT và PB nông nghiệp

GDCD 12

Lý thuyết GDCD 12

Giải bài tập SGK GDCD 12

Trắc nghiệm GDCD 12

GDCD 12 Học kì 2

Công nghệ 12

Lý thuyết Công nghệ 12

Giải bài tập SGK Công nghệ 12

Trắc nghiệm Công nghệ 12

Công nghệ 12 Chương 5

Tin học 12

Lý thuyết Tin học 12

Giải bài tập SGK Tin học 12

Trắc nghiệm Tin học 12

Tin học 12 Chương 4

Cộng đồng

Hỏi đáp lớp 12

Tư liệu lớp 12

Xem nhiều nhất tuần

Video: Vợ nhặt của Kim Lân

Video ôn thi THPT QG môn Hóa

Video ôn thi THPT QG môn Toán

Video ôn thi THPT QG môn Sinh

Video ôn thi THPT QG môn Văn

Video ôn thi THPT QG môn Vật lý

Video ôn thi THPT QG Tiếng Anh

Rừng xà nu

Vợ chồng A Phủ

Việt Bắc

Những đứa con trong gia đình

Tuyên Ngôn Độc Lập

Khái quát văn học Việt Nam từ đầu CMT8 1945 đến thế kỉ XX

Vợ Nhặt

Đất Nước- Nguyễn Khoa Điềm

Chiếc thuyền ngoài xa

Tiếng Anh Lớp 12 Unit 11

Tiếng Anh Lớp 12 Unit 12

YOMEDIA YOMEDIA ×

Thông báo

Bạn vui lòng đăng nhập trước khi sử dụng chức năng này.

Bỏ qua Đăng nhập ×

Thông báo

Bạn vui lòng đăng nhập trước khi sử dụng chức năng này.

Đồng ý ATNETWORK ON QC Bỏ qua >>