luyện thi đh kit 1 (đặng việt hùng) - lý thuyết về mạch dao động điện từ (tài liệu bài giảng)

Luyn thi đi hc KIT-1: Môn Vt Lí ( Thy ng Vit Hùng) Lý thuyt v mch dao đng đin t. Hocmai.vn – Ngôi trng chung ca hc trò Vit Tng đài t vn: 1900 58-58-12 - Trang | 1 - DNG 1. TÍNH TOÁN CÁC I LNG TRONG MCH DAO NG IN T  Chu k, tn s dao đng riêng ca mch LC : o o o 2 T2 LC 1   1 1 LC f T2 2 LC              T các công thc trên, chúng ta có th tính toán đc L, C, T, f ca mch dao đng cng nh s tng gim ca chu k, tn s.  Nu 12 12 21 2 LC T 2 LC C C C 11 f 2 LC 2 LC            Chú ý: Công thc tính đin dung ca t đin phng là  .S C k.4d , trong đó d là khong cách gia hai bn t đin. Khi tng d (hoc gim d) thì C gim (hoc tng), t đó ta đc mi liên h vi T, f. Ví d 1: Nu điu chnh đ đin dung ca mt mch dao đng tng lên 4 ln thì chu kì dao đng riêng ca mch thay đi nh th nào (đ t cm ca cun dây không đi)? Hng dn gii: T công thc tính chu k dao đng và gi thit ta có C' 4C T2 LC T' 2 L.4C 2T T' 2 LC'            Vy chu kì tng 2 ln. Nhn xét: Khi làm bài trc nghim, không phi trình bày và tit kim thi gian, ta có nhn đnh sau: T biu thc tính chu kì ta thy T t l vi cn bc hai ca đin dung C và đ t cm L. Tc là, nu C tng (hay gim) n ln thì T tng (hay gim) n ln, nu L tng (hay gim) m ln thì T tng (hay gim) m ln. Ngc li vi tn s f. Nh bài tp trên, do C tng 4 ln, suy ra ngay chu kì tng 42 ln. Ví d 2: Nu tng đin dung ca mt mch dao đng lên 8 ln, đng thi gim đ t cm ca cun dây đi 2 ln thì tn s dao đng riêng ca mch tng hay gim bao nhiêu ln? Hng dn gii: LÝ THUYT V MCH DAO NG IN T (TÀI LIU BÀI GING) GIÁO VIÊN: NG VIT HÙNG ây là tài liu tóm lc các kin thc đi kèm theo bài ging “Lý thuyt v mch dao đng đin t “ thuc khóa hc LTH KIT-1 : Môn Vt lí(Thy ng Vit Hùng) ti website Hocmai.vn.  có th nm vng kin thc phn “Lý thuyt v mch dao đng đin t”, Bn cn kt hp theo dõi bài ging vi tài liu này. Luyn thi đi hc KIT-1: Môn Vt Lí ( Thy ng Vit Hùng) Lý thuyt v mch dao đng đin t. Hocmai.vn – Ngôi trng chung ca hc trò Vit Tng đài t vn: 1900 58-58-12 - Trang | 2 - Theo gi thit ta có 1 f 2 LC 1 f' 1 1 f ' 1 f f ' f ' 2 L'C' f 2 2 14 LC 2 L.8C C' 8C 2 L L 2                       Vy tn s gim đi hai ln. Ví d 3: Mt cun dây có đin tr không đáng k mc vi mt t đin có đin dung 0,5 (F) thành mt mch dao đng. H s t cm ca cun dây phi bng bao nhiêu đ tn s riêng ca mch dao đng có giá tr sau đây a) 440 Hz. b) 90 MHz. Hng dn gii: T công thc 22 11 f L . 4 Cf 2 LC    a) Khi 2 2 2 6 2 11 f 440Hz L 0,26 (H). 4 Cf 4 .0,5.10 .440       b) Khi 6 12 2 2 2 6 6 2 11 f 90MHz 90.10 Hz L 6,3.10 (H) 6,3 (pH). 4 Cf 4 .0,5.10 .(90.10 )          Ví d 4: Mt mch dao đng gm có mt cun cm có đ t cm L = 10 –3 H và mt t đin có đin dung điu chnh đc trong khong t 4 pF đn 400 pF (cho bit 1 pF = 10 –12 F). Mch này có th có nhng tn s riêng nh th nào? Hng dn gii: T công thc 1 f 2 LC  ta nhn thy tn s luôn nghch bin theo C và L, nên f max ng vi C min , L min và f min ng vi C max và L max . Nh vy ta có 5 min 3 12 max 6 max 3 12 min 11 f 2,52.10 (Hz). 2 LC 2 10 .400.10 11 f 2,52.10 (Hz). 2 LC 2 10 .4.10                Tc là tn s bin đi t 2,52.10 5 (Hz) đn 2,52.10 6 (Hz). DNG 2. BÀI TOÁN GHÉP CÁC T IN NI TIP, SONG SONG  Các t C 1 , C 2 mc ni tip thì ta có b 1 2 1 1 1 C C C  , tc là đin dung ca b t gim đi, C b < C 1 ; C b < C 2 . Khi đó tn s góc, chu k, tn s ca mch là 1 2 n 12 12 1 1 1 1 1  L C C C LC L T2 LC 2 11 CC 1 1 1 1 1 f 2 L C C 2 LC                  Các t C 1 , C 2 mc ni tip thì ta có C b = C 1 + C 2 , tc là đin dung ca b t tng lên, C b > C 1 ; C b > C 2 . Luyn thi đi hc KIT-1: Môn Vt Lí ( Thy ng Vit Hùng) Lý thuyt v mch dao đng đin t. Hocmai.vn – Ngôi trng chung ca hc trò Vit Tng đài t vn: 1900 58-58-12 - Trang | 3 - Khi đó tn s góc, chu k, tn s ca mch là       12 12 12 11  LC L C C 2 T2 L C C  1 1 f T2 2 L C C           Gi s: T 1 ; f 1 là chu k, tn s ca mch khi mc L vi C 1 T 1 ; f 1 là chu k, tn s ca mch khi mc L vi C 2 - Gi T nt ; f nt là chu k, tn s ca mch khi mc L vi (C 1 ni tip C 2 ). Khi đó 12 nt 2 2 2 22 nt 1 2 12 2 2 2 2 2 nt 1 2 nt 1 2 T .T 1 1 1 T T T T TT f f f f f f           - Gi T ss ; f ss là chu k, tn s ca mch khi mc L vi (C 1 song song C 2 ). Khi đó 2 2 2 2 2 ss 1 2 ss 1 2 12 ss 2 2 2 22 ss 1 2 12 T T T T T T f .f 1 1 1 f f f f ff           Nhn xét:  Hng suy lun đc các công thc  trên da vào vic suy lun theo C. - Khi các t mc ni tip thì C gim, dn đn T gim và f tng t đó ta đc 12 22 12 22 12 . nt nt TT T TT f f f           - Khi các t mc song song thì C tng, dn đn T tng và f gim, t đó ta đc 22 12 12 22 12 . ss ss T T T ff f ff            T các công thc tính T nt , f nt và T ss , f ss ta đc 12 12 nt ss nt ss T T T T f f f f      Ví d 1: Cho mch dao đng LC có chu k dao đng riêng và tn s dao đng riêng ln lt là T và f. Ghép t C vi t C nh th nào, có giá tr bao nhiêu đ a) chu k dao đng tng 3 ln? b) tn s tng 2 ln? Ví d 2: Cho mch dao đng LC có   6 o Q 10 C, I 10A. a) Tính T, f. b) Thay t C bng t C thì T tng 2 ln. Hi T có giá tr bao nhiêu nu  mc hai t C và C ni tip.  mc C và C song song. Luyn thi đi hc KIT-1: Môn Vt Lí ( Thy ng Vit Hùng) Lý thuyt v mch dao đng đin t. Hocmai.vn – Ngôi trng chung ca hc trò Vit Tng đài t vn: 1900 58-58-12 - Trang | 4 - Ví d 3: Mt mch dao đng gm cun dây L và t đin C. Nu dùng t C 1 thì tn s dao đng riêng ca mch là 60 kHz, nu dùng t C 2 thì tn s dao đng riêng là 80 kHz. Hi tn s dao đng riêng ca mch là bao nhiêu nu a) hai t C 1 và C 2 mc song song. b) hai t C 1 và C 2 mc ni tip. Hng dn gii: a) Hai t mc song song nên C tng  f gim. T đó ta đc 12 2 2 2 2 2 2 2 12 12 ff 1 1 1 60.80 f 48 (kHz). f f f f f 60 80        a) Hai t mc ni tip nên C gim  f tng. T đó ta đc 2 2 2 2 2 2 2 1 2 1 2 f f f f f f 60 80 100(kHz).        Ví d 4: Mt mch dao đng đin t khi dùng t C 1 thì tn s dao đng riêng ca mch là f 1 = 3 (MHz). Khi mc thêm t C 2 song song vi C 1 thì tn s dao đng riêng ca mch là f ss = 2,4 (MHz). Nu mc thêm t C 2 ni tip vi C 1 thì tn s dao đng riêng ca mch s bng A. f nt = 0,6 MHz. B. f nt = 5 MHz. C. f nt = 5,4 MHz. D. f nt = 4 MHz. Hng dn gii:  Hai t mc song song nên C tng  f gim 2 2 2 2 2 2 2 2 2 ss 1 2 2 ss 1 1 1 1 1 1 1 1 1 f 4 (MHz). f f f f f f 2,4 3            Hai t mc ni tip nên C gim  f tng 2 2 2 2 2 2 2 1 2 1 2 f f f f f f 3 4 5(MHz).         Ví d 5: Mt mch dao đng đin t có cun cm không đi L. Nu thay t đin C bi các t đin C 1 , C 2 , vi C 1 ni tip C 2 ; C 1 song song C 2 thì chu k dao đng riêng ca mch ln lt là T 1 , T 2 , T nt = 4,8 (s), T ss = 10 (s). Hãy xác đnh T 1 , bit T 1 > T 2 ? Hng dn gii:  Hai t mc song song nên C tng  T tng   2 2 2 2 ss 1 2 1 2 T T T T T 100, 1       Hai t mc ni tip nên C gim  T gim   1 2 1 2 nt 1 2 nt ss 22 ss 12 T .T T .T T T .T T .T 48, 2 T TT        Kt hp (1) và (2) ta đc h phng trình   2 22 12 12 1 2 1 2 12 12 12 T T 14 T T 100 T T 2T .T 100 T .T 48 T .T 48 T .T 48                      Theo đnh lý Viet đo ta có T 1 , T 2 là nghim ca phng trình 2 T6 T 14T 48 0 T8          Theo gi thit, 1 12 2 T 8( s) TT T 6 ( s)        . DNG 3. PHNG PHÁP VIT BIU THC u, i, q TRONG MCH DAO NG IN T  Biu thc đin tích hai bn t đin: q = Q o cos( + ) C.  Biu thc cng đ dòng đin chy trong cun dây: i = q = I o cos( +  + /2) A; I o = Q o .  Biu thc hiu đin th hai đu t đin:       oo oo Q cos(t ) Q q u U cos(t )V; U C C C Luyn thi đi hc KIT-1: Môn Vt Lí ( Thy ng Vit Hùng) Lý thuyt v mch dao đng đin t. Hocmai.vn – Ngôi trng chung ca hc trò Vit Tng đài t vn: 1900 58-58-12 - Trang | 5 -  Quan h v pha ca các đi lng: i q u uq     22        Quan h v các biên đ: o o oo o oo o Q U Q CU C I I Q  Q       Phng trình liên h:     22 o oo oo q Q cos t qi 1  QI i I cos t I sin t 2                            Chú ý: +) Khi t phóng đin thì q và u gim và ngc li khi t np đin thì q và u tng . +) Khong thi gian gia hai ln liên tip mà đin tích trên mt bn t đin có đ ln cc đi là 2 T t +) Khong thi gian ngn nht t đ đin tích trên bn t này tích đin bng mt na giá tr cc đi là 6 T . Bng đn v chun: L: đ t cm, đn v henry(H) C:đin dung đn v là Fara (F) f:tn s đn v là Héc (Hz) 1mH = 10 -3 H [mili (m) = 3 10  ] 1mF = 10 -3 F [mili (m) = 3 10  ] 1KHz = 10 3 Hz [ kilô = 3 10 ] 1H = 10 -6 H [micrô(  )= 6 10  ] 1F = 10 -6 F [micrô(  )= 6 10  ] 1MHz = 10 6 Hz [Mêga(M) = 6 10 ] 1nH = 10 -9 H [nanô (n) = 9 10  ] 1nF = 10 -9 F [nanô (n) = 9 10  ] 1GHz = 10 9 Hz [Giga(G) = 9 10 ] 1pF = 10 -12 F [picô (p) = 12 10  ] Ví d 1: Cho mch dao đng đin t lí tng. Biu thc đin tích gia hai bn t đin là      65  q 2.10 cos 10 t C. 3 H s t cm ca cun dây là L = 0,1 (H). Vit biu thc cng đ dòng đin, đin áp gia hai đu cun cm. Hng dn gii:  T gi thit ta có 56 oo 5 iq I Q 10 .2.10 0,2 (A) 5 i 0,2cos 10 t A.    5 6  2 3 2 6                      Biu thc đin áp gia hai đu cun cm cng chính là đin áp gia hai đu t đin. Ta có 29 2 10 6 3 3 5 o o 9 uq 1 1 1  C 10 (F) LC  L 10 .0,1 Q 2.10  U 2.10 (V) u 2.10 cos 10 t V. C 10 3   3                            Ví d 2: Mt cun dây thun cm, có đ t cm L = 2/ (H), mc ni tip vi mt t đin có đin dung C = 3,18 (F). in áp tc thi trên cun dây có biu thc u L = 100cos(t – /6) V. Vit biu thc ca cng đ dòng đin trong mch và đin tích gia hai bn? Hng dn gii: Luyn thi đi hc KIT-1: Môn Vt Lí ( Thy ng Vit Hùng) Lý thuyt v mch dao đng đin t. Hocmai.vn – Ngôi trng chung ca hc trò Vit Tng đài t vn: 1900 58-58-12 - Trang | 6 - Tn s góc dao đng ca mch 6 11  700 (rad/s). LC 2 .3,18.10       Ta bit rng đin áp gia hai đu cun dây cng chính là đin áp gia hai đu t đin. Khi đó, 64 oo Q CU 3,18.10 .100 3,18.10 (C).     Do u và q cùng pha nên 4 qu    q 3,18.10 cos 700t C. 66            Ta li có 4 oo iq I Q 700.3,18.10 0,22 (A)  i 0,22cos 700t A.     3  2 6 2 3                      Ví d 3: Cho mch dao đng LC có     6 o  q Q cos 2.10 t C. 3 a) Tính L bit C = 2 F. b) Ti thi đim mà i 8 3 A thì   6 q 4.10 C. Vit biu thc ca cng đ dòng đin. /s: a) L = 125 nH. b) 22 6 o oo iq 1 Q 8.10 C. IQ                  Mà oo 6 iq I Q 16 A  i 16cos 2.10 t A.  6  26                Ví d 4: Mt mch dao đng LC có  = 10 7 rad/s, đin tích cc đi ca t Q o = 4.10  12 C. Khi đin tích ca t q = 2.10  12 C thì dòng đin trong mch có giá tr A. 5 2.10 A.  B. 5 2 3.10 A.  C. 5 2.10 A.  D. 5 2 2.10 A.  Ví d 5: Trong mch dao đng LC có dao đng đin t t do (dao đng riêng) vi tn s góc 10 4 rad/s. in tích cc đi trên t đin là Q o = 10 –9 C. Khi cng đ dòng đin trong mch bng 6.10 –6 A thì đin tích trên t đin là A. q = 8.10 –10 C. B. q = 4.10 –10 C. C. q = 2.10 –10 C. D. q = 6.10 –10 C. Hng dn gii: Áp dng h thc liên h ta đc     22 o oo o q Q cos t iq 1. Q Q iq Q sin t                          Thay s vi 2 2 6 4 6 9 10 o 59 6.10 q  10 ; i 6.10 ; Q 10 1 q 8.10 (C) 10 10                    Giáo viên: ng Vit Hùng Ngun : Hocmai.vn . C b < C 1 ; C b < C 2 . Khi đó tn s góc, chu k, tn s ca mch là 1 2 n 12 12 1 1 1 1 1  L C C C LC L T2 LC 2 11 CC 1 1 1 1 1 f 2 L C. (Hz) 1mH = 10 -3 H [mili (m) = 3 10  ] 1mF = 10 -3 F [mili (m) = 3 10  ] 1KHz = 10 3 Hz [ kilô = 3 10 ] 1 H = 10 -6 H [micrô(  )= 6 10  ] 1 F