dao động và sóng điện từ

Dao động và sóng điện từ - Biên soạn: Nguyễn Đình Vụ - Email: nguyendinhvu@thuvienvatly.com - Phone:0948249333 Trang 1 Max q 0i  ; 0 Max x v  q i 0 q  Max i Max q  0i  q i q i 0 q  Max i q i 0 ; Max x v  ; 0 Max x v  0 ; Max x v  Max q 0i  ; 0 Max x v  Chương IV. DAO ĐỘNG VÀ SÓNG ĐIỆN TỪ A.TÓM TẮT LÍ THUYẾT I.Mạch LC (mạch dao động điện từ) -Một cuộn cảm có độ tự cảm L mắc nối tiếp với 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 mạch dao động lí tưởng. II.Dao động điện từ tự do trong mạch LC Sau khi tụ điện đã được tích điện, nó phóng điện qua cuộn cảm và tạo ra trong mạch LC một dao động điện từ tự dao (hay một dòng điện xoay chiều) 1.Dao động điện từ tự do -Sự biến thiên điều hoà theo thời gian của điện tích q của một bản tụ điện và cường độ dòng điện i (hoặc cường độ điện trường E  và cảm ứng từ B  ) trong mạch dao động được gọi là dao động điện từ tự do. -Trong đó , , ,q i B E   biến thiên điều hoà theo thời gian với cùng Tần số góc: 1 LC   Chu kì riêng: 2T LC   Tần số: 1 2 f LC   2.Điện tích tức thời của một bản tụ điện: 0 cos( )q q t     3.Hiệu điện thế tức thời giữa hai bản tụ điện: 0 cos( )u U t     Với 0 0 q U C  4.Dòng điện tức thời trong mạch LC: 0 cos 2 i I t             Với 0 0 I q   5.Năng lượng điện từ trong mạch dao động -Năng lượng điện trường tập trung trong tụ điện: 2 2 2 2 0 1 1 1 cos ( ) 2 2 2 C q W Cu q t C C       -Năng lượng từ trường tập trung trong cuộn cảm: 2 2 2 0 1 1 sin ( ) 2 2 L W Li q t C      -Năng lượng điện từ của mạch dao động: 2 2 2 0 0 0 1 1 1 2 2 2 C L q W W W CU LI const C       Trong quá trình dao động điện từ, có sự chuyển hoá qua lại giữa năng lượng điện trường và năng lượng từ trường nhưng tổng năng lượng điện từ là không đổi. III.Hệ dao động Trên thực tế, các mạch dao động điện từ đều có điện trở nên năng lượng toàn phần bị tiêu hao, dao động điện từ trong mạch bị tắc dần. Để tạo dao động duy trì cho mạch, phải bù đắp phần năng lượng đã bị tiêu hao sau mỗi chu kì. Người ta sử dụng đặc tính điều khiển của tranzito để tạo dao động duy trì. Khi đó ta có hệ dao động. IV.Điện từ trường - Sóng điện từ C L Dao động và sóng điện từ - Biên soạn: Nguyễn Đình Vụ - Email: nguyendinhvu@thuvienvatly.com - Phone:0948249333 Trang 2 1.Giả thuyết của Maxoen Tại bất cứ nơi nào, khi có từ trường biến thiên theo thời gian thì sẽ sinh ra trong không gian xung quanh đó một điện trường xoáy (đường sức là đường cong khép kín) biến thiên theo thời gian. Ngược lại khi điện trường biến thiên theo thời gian thì cũng sinh ra trong không gian xung quanh một từ trường xoáy (đường sức là đường cong khép kín) biến thiên theo thời gian. 2.Điện từ trường -Điện trường biến thiên và từ trường biến thiên cùng tồn tại trong không gian. Chúng có thể chuyển hóa lẫn nhau trong một trường thống nhất được gọi là điện từ trường. -Trong thực tế, khi nói tới điện trường hay từ trường là chỉ xét tới từng mặt của một chỉnh thể là điện từ trường mà thôi, không bao giờ có sự tồn tại riêng biệt của điện trường hay từ trường cả. 3.Sóng điện từ. Đặc điểm - tính chất của sóng điện từ -Điện từ trường lan truyền trong không gian, kể cả trong chân không dưới dạng sóng. Đó là sóng điện từ. -Sóng điện từ truyền được trong mọi môi trường vật chất và cả trong chân không (không cần môi trường truyền sóng). -Sóng điện từ lan truyền trong chân không với tốc độ bằng tốc độ ánh sáng ( 8 3.10 /c m s ) và có bước sóng bằng /c T c f    . -Sóng điện từ mang năng lượng. Tần số của sóng điện từ là tần số của trường điện từ. Khi truyền từ môi trường này sang môi trương khác: f không đổi; v và  thay đổi. -Sóng điện từ là sóng ngang: , àE B v v    tại một điểm tạo thành một tam diện thuận. Tại một điểm trong sóng điện từ thì dao động của điện trường ( E  ) và của từ trường ( B  ) luôn đồng pha. V.Ứng dụng của sóng điện từ trong truyền thông 1.Cấu tạo nguyên lí của hệ thống phát và thu sóng điện từ trong truyền thông -Phần phát gồm các bộ phận chính là: nguồn tín hiệu, máy tạo dao động cao tần, bộ phận biến điệu, anten phát. -Phần thu gồm các bộ phận chính là: anten thu, mạch chọn sóng, mạch tách sóng. 2.Nguyên tắc thu sóng điện từ -Anten chính là một dạng dao động hở, dùng để thu và phát sóng điện từ trong không gian. -Nguyên tắc thu sóng điện từ dựa vào hiện tượng cộng hưởng điện từ, để thu được sóng điện từ có tần số f , thì ta cần phải điều chỉnh C hoặc L của mạch chọn sóng (là mạch LC) sao cho tần số riêng 0 f của mạch bằng với f . - Bước sóng điện từ thu được là : . 2 .c T c LC     B.BÀI TOÁN. Dạng 1. Các bài toán về chu kì và tần số. I.Phương pháp. -Áp dụng: 0 1 1 2 ; 2 T LC f LC LC        -Lập tỉ số: 2 2 2 1 1 1 1 1 2 2 . T L C f T L C f      - Do 0 0 0 1 I Q LC    nên chu kì có thể tính theo 0 0 0 0 2 2 Q I T f I Q      Bộ tụ ghép: Mạch có L và C 1 có tần số f 1 ; mạch có L và C 2 có tần số f 2 . + Khi C 1 ghép nối tiếp C 2 thì 2 2 2 1 2 2 2 2 1 2 1 1 1 ; nt nt f f f T T T     +Khi C 1 ghép song song C 2 thì 2 2 2 1 2 2 2 2 1 2 1 1 1 ; ss ss T T T f f f     Ghép cuộn dây: Mạch có L 1 và C có tần số f 1 ; mạch có L 2 và C có tần số f 2 . Dao động và sóng điện từ - Biên soạn: Nguyễn Đình Vụ - Email: nguyendinhvu@thuvienvatly.com - Phone:0948249333 Trang 3 + Khi L 1 ghép nối tiếp L 2 thì 2 2 2 1 2 2 2 2 1 2 1 1 1 ; nt nt T T T f f f     +Khi L 1 ghép song song L 2 thì 2 2 2 1 2 2 2 2 1 2 1 1 1 ; ss ss f f f T T T     -Khoảng thời gian giữa hai lần liên tiếp điện tích q, điện áp u trên một bản tụ bằng 0 hoặc có độ lớn cực đại là 2 T -Điện dung của tụ điện phẳng được tính theo công thức: 9 9.10 .4 S C d    , trong đó S là diện tích đối diện của hai bản tụ, d là khoảng cách giữa hai bản tụ và  là hằng số điện môi của lớp điện môi trong tụ. II.Bài tập. Bài 1. Một mạch dao động LC lí tưởng gồm cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm 1 L mH   và một tụ điện có điện dung 4 C nF   . Sau khi kích thích cho mạch dao động, chu kì dao động của mạch là A.4.10 -4 s B.2.10 -6 s C.4.10 -5 s D.4.10 -6 s Bài 2. Một mạch dao động lí tưởng gồm cuộn cảm thuần có độ tự cảm 4µH và một tụ điện có điện dung biến đổi từ 10pF đến 640pF. Lấy 2 10   . Chu kì dao động riêng của mạch có giá trị A.từ 2.10 -8 s đến 3,6.10 -7 s B.từ 4.10 -8 s đến 2,4.10 -7 s C.từ 4.10 -8 s đến 3,2.10 -7 s C.từ 2.10 -8 s đến 3.10 -7 s Bài 3. Một mạch dao động LC gồm cuộn dây cảm thuần độ tự cảm 1 2 L H   và một tụ điện có điện dung C. Tần số dao động riêng của mạch là 0,5MHz. Giá trị của điện dung là A. 1 2 C F    B. 2 C pF   C. 2 C F    D. 1 2 C pF   Bài 4. Một mạch dao động lí tưởng gồm cuộn cảm thuần có độ tự cảm L không đổi và tụ điện có điện dung C thay đổi được. Điều chỉnh điện dung của tụ điện đến giá trị C 1 thì tần số dao động riêng của mạch là f 1 . Để tần số dao động riêng của mạch là 1 5 f thì phải điều chỉnh điện dung của tụ điện đến giá trị A.5C 1 B. 1 5 C C. 1 5C D. 1 5 C Bài 5. Một mạch dao động gồm một cuộn dây thuần cảm và một tụ điện phẳng. Khi khoảng cách giữa các bản tụ giảm đi 2 lần thì chu kì dao động trong mạch A.tăng 2 lần B.giảm 2 lần C.tăng 2 lần D.giảm 2 lần Bài 6. Cho mạch dao động điện từ gồm cuộn cảm thuần và một tụ điện có điện dung thay đổi được. Khi điện dung của tụ là C 1 thì chu kì dao động của mạch là 10µs, khi tụ có điện dung C 2 thì chu kì của mạch là 20µs. Khi tụ điện có điện dung 3 1 2 2C C C  thì chu kì của mạch bằng A.22,2µs B.30µs C.14,1µs D.15µs Bài 7. Trong mạch dao động LC, khi hoạt động thì điện tích cực đại của tụ điện là 0 1Q C   và cường độ dòng điện cực đại ở cuộn dây là 0 10I A . Tần số dao động của mạch là A.1,6MHz B.16MHz C.1,6kHz D.16kHz Bài 8. Một mạch dao động gồm một tụ điện có điện dung 25C F   và cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm L. Hiệu điện thế cực đại giữa hai bản tụ là 0 5U V . Biết cường độ dòng điện cực đại trong mạch là 1A, tần số dao động của mạch là A.4kHz B. 4 kHz  C. 1 kHz  D.1kHz Bài 9. Một mạch dao động điện từ LC lí tưởng gồm một cuộn cảm thuần có độ tự cảm 5µH và tụ điện có điện dung 5µF. Trong mạch có dao động điện từ tự do. Khoảng thời gian giữa hai lần liên tiếp mà điện tích trên một bản tụ có độ lớn cực đại là A. 6 5 .10 s   B. 6 2,5 .10 s   C. 6 10 .10 s   D.10 -6 s Dao động và sóng điện từ - Biên soạn: Nguyễn Đình Vụ - Email: nguyendinhvu@thuvienvatly.com - Phone:0948249333 Trang 4 Bài 10. Một mạch dao động điện từ lí tưởng đang có dao động điện từ. Tại thời điểm t = 0, điện tích trên một bản tụ điện cực đại. Sau khoảng thời gian ngắn nhất t thì điện tích trên bản tụ này bằng một nửa giá trị cực đại. Chu kì dao động riêng của mạch dao động này là A.4t B.6t C.3t D.12t Bài 11. Một mạch dao động điện từ LC lí tưởng. Lúc đầu tụ điện được tích điện cực đại 8 0 10Q C   . Thời gian ngắn nhất để tụ phóng hết điện tích là 2µs. Cường độ dòng điện hiệu dụng phóng qua cuộn dây là A.55,5mA B.5,55mA C.11,1mA D.22,2mA Bài 12. Một tụ điện có 1C F   được tích điện với hiệu điện thế cực đại U 0 . Sau đó cho tụ điện phóng điện qua một cuộn dây thuần cảm có hệ số tự cảm là 9L mH . Coi 2 10   . Để hiệu điện thế trên tụ điện bằng một nửa giá trị cực đại thì khoảng thời gian ngắn nhất kể từ thời điểm tụ nối với cuộn dây là A.1,5.10 -9 s B.0,75.10 -9 s C.5.10 -5 s D.10 -4 s Bài 13. Mạch dao động được tạo thành từ cuộn cảm L và hai tụ điện C 1 và C 2 . Khi dùng L và C 1 thì mạch có tần số riêng là f 1 = 3MHz. Khi dùng L và C 2 thì mạch có tần số riêng là f 2 = 4MHz. Khi dùng L và C 1 , C 2 mắc nối tiếp thì tần số riêng của mạch là A. 7MHz. B. 5MHz. C. 3,5MHz. D. 2,4MHz. Bài 14. Mạch dao động được tạo thành từ cuộn cảm L và hai tụ điện C 1 và C 2 . Khi dùng L và C 1 thì mạch có tần số riêng là f 1 = 3MHz. Khi dùng L và C 2 thì mạch có tần số riêng là f 2 = 4MHz. Khi dùng L và C 1 , C 2 mắc song song thì tần số riêng của mạch là A. 7MHz. B. 5MHz. C. 3,5MHz. D. 2,4MHz Bài 15. Trong một mạch dao động điện từ, khi cuộn cảm L ghép với bộ tụ (C 1 nt C 2 ) thì tần số dao động trong mạch 10 nt f kHz , khi cuộn cảm L ghép với bộ tụ (C 1 // C 2 ) thì tần số dao động của mạch // 4,8f kHz > Biết C 1 > C 2 . Hỏi rằng khi cuộn cảm L ghép riêng với tụ C 1 thì tần số dao động trong mạch nhận giá trị nào? A.6kHz B.8kHz C.5,2kHz D.14,8kHz Bài 16. Trong mạch dao động, khi mắc cuộn dây có độ tự cảm L 1 cới tụ điện có điện dung C thì tần số dao động của mạch là 1 120f kHz . Khi mắc cuộn dây có độ tự cảm L 2 với tụ C thì tần số dao động của mạch là 2 160f kHz . Khi mắc nối tiếp L 1 với L 2 rồi mắc với tụ điện có điện dung C thì tần số dao động của mạch lúc đó sẽ là A.96kHz B.100khz C.150kHz D.200kHz Bài 17. Dòng điện trong mạch LC lí tưởng có cuộn dây có độ tự cảm 4µH, có đồ thị dòng điện phụ thuộc thời gian như hình vẽ bên. Tụ điện có điện dung là A.2,5nF B.5µF C.25nF D.0,25µF Bài 18. Tụ điện của một mạch dao động LC là một tụ điện phẳng. Mạch có chu kì dao động riêng là T. Khi khoảng cách giữa hai bản tụ giảm đi bốn lần thì chu kì dao động riêng của mạch là A. 2T B.2T C.0,5T D. 2 2 T Bài 19. Một mạch dao động LC lí tưởng có thể biến đổi trong dải tần số từ 10MHz đến 50MHz bằng cách thay đổi khoảng cách giữa hai bản tụ điện phẳng. Khoảng cách giữa các bản tụ thay đổi A.5 lần B.16 lần C.160 lần D.25 lần Dạng 2. Viết biểu thức điện tích, điện áp và cường độ dòng điên trong mạch LC I.Phương pháp. a.Giả sử bài cho phương trình:     0 0 0 0 0 0 0 os ( ); 2 os ( ) os ( ); i I c t A I Q q Q c t C Q u U c t V U C                                + 4 + 2 - 4 i (mA) t (µs) 0 Dao động và sóng điện từ - Biên soạn: Nguyễn Đình Vụ - Email: nguyendinhvu@thuvienvatly.com - Phone:0948249333 Trang 5 b.Giả sử đề bài cho phương trình:   0 0 0 0 0 0 0 os ( ); 2 os ( ) os ( ); 2 L u U c t V U I C i I c t A I q Q c t C Q                                        c.Giả sử đề bài cho phương trình:     0 0 0 0 0 0 0 os ( ); os ( ) 2 os ( ); . C i I c t A I U u U c t V L q Q c t C Q U C                             II.Bài tập. Bài 1. Trong mạch LC lí tưởng trong đó điện tích có biểu thức 9 7 2.10 cos 10 6 q t C           . Phương trình dòng điện trong mạch là A. 2 7 2 2.10 cos 10 3 i t A           B. 2 7 2.10 cos 10 3 i t A           C. 9 7 2 2.10 cos 10 3 i t A           D. 9 7 2.10 cos 10 3 i t A           Bài 2. Trong mạch LC lí tưởng trong đó điện tích có biểu thức 9 7 2.10 cos 10 6 q t C           . Phương trình điện áp giữa hai bản tụ là. Biết 1C nF . A. 7 2 2cos 10 3 u t V          B. 7 1 cos 10 2 6 u t V          C. 7 2cos 10 6 u t V          D. 7 2cos 10 6 u t V          Bài 4. Một mạch dao động LC lí tưởng có 4C F   . Mạch đang dao động với điện áp tức thời ở hai đầu cuộn cảm có dạng 5sin 4000 6 L u t V          . Biểu thức của cường độ dòng điện trong mạch là A. 2 80cos 4000 3 i t mA          B. 80cos 4000 6 i t mA          C. 40cos 4000 3 i t mA          D. 80cos 4000 3 i t mA          Bài 5. Một mạch dao động LC, gồm cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm L = 20mH và tụ điện có điện dung C = 5pF. Tụ điện được tích điện thế 10V, sau đó người ta để tụ điện phóng điện trong mạch. Nếu chọn gốc thời gian là lúc tụ điện bắt đầu phóng điện thì phương trình điện tích trên bản tụ là: A. 11 6 5.10 cos10 ( )q t C   B.   11 6 5.10 cos 10 ( )q t C     C. 11 6 2.10 cos 10 ( ) 2 q t C           D. 11 6 2.10 cos 10 ( ) 2 q t C           Bài 6. Một mạch dao động LC gồm một cuộn cảm 640L H   và một tụ điện có điện dung 36C pF . Lấy 2 10   . Giả sử ở thời điểm ban đầu điện tích của tụ điện đạt giá trị cực đại 6 0 6.10q C   . Biểu thức điện tích trên bản tụ điện và cường độ dòng điện là: A. 6 7 6.10 cos6,6.10 ( )q t C   và 7 6,6cos(1,1.10 )( ) 2 i t A    B. 6 7 6.10 cos6,6.10 ( )q t C   và 7 39,6cos(6,6.10 )( ) 2 i t A    C. 6 6 6.10 cos6,6.10 ( )q t C   và 6 6,6cos(1,1.10 )( ) 2 i t A    Dao động và sóng điện từ - Biên soạn: Nguyễn Đình Vụ - Email: nguyendinhvu@thuvienvatly.com - Phone:0948249333 Trang 6 D. 6 6 6.10 cos6,6.10 ( )q t C   và 6 39,6cos(6,6.10 )( ) 2 i t A    Bài 7. Cường độ dòng điện tức thời trong một mạch dao động là 0,05cos100 ( )i t A   . Hệ số tự cảm của cuộn dây là 2mH. Lấy 2 10   . Điện dung và biểu thức điện tích của tụ điện có giá trị nào sau đây ? A. 2 5.10C F   và 4 5.10 cos(100 )( ) 2 q t C       B. 3 5.10C F   và 4 5.10 cos(100 )( ) 2 q t C       C. 3 5.10C F   và 4 5.10 cos(100 )( ) 2 q t C       D. 2 5.10C F   và 4 5.10 cos100 ( )q t C     Bài 8. Trong mạch dao động LC lí tưởng thì dòng điện trong mạch A. ngược pha với điện tích ở tụ điện. B. trễ pha 3  so với điện tích ở tụ điện. C. cùng pha với điện điện tích ở tụ điện. D. sớm pha 2  so với điện tích ở tụ điện. Dạng 3. Năng lượng của mạch dao động LC. I.Phương pháp. -Năng lượng điện trường:   2 2 2 2 0 1 1 W cos 2 2 2 C Q q Cu t C C     -Năng lượng từ trường:   2 2 2 0 1 1 W sin 2 2 L Li LI t    -Năng lượng điện trường và năng lượng từ trường biến thiên với chu kì 2 T và với tần số 2f. -Khoảng thời gian giữa hai liên tiếp năng lượng từ trường và năng lượng điện trường bằng nhau là 4 T . -Khi năng lượng điện trường gấp n lần năng lượng từ trường ( C L W nW ) thì 0 0 0 1 1 1 ; 1 1 1 L C I W W i n n n n n W W u U q Q n n n                         -Năng lượng điện từ: 2 2 2 2 0 0 0 0 0 2 2 0 0 W W W W W ; 2 2 2 L C LMax CMax Q LI CU LI CU C L C U I           -Tính năng lượng điện, năng lượng từ:     2 2 2 0 2 2 2 0 1 W 2 2 1 W 2 2 L C C Li U u L Cu I i              -Các hệ thức liên quan đến tần số góc: 2 2 2 2 2 2 2 2 2 0 0 0 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 0 0 0 2 2 2 2 2 2 Q q Li i W q LCi Q q Q C C LI q Li q W i I q i I C LC                            -Tìm giá trị cực đại I 0 , U 0 : 2 2 0 0 2 2 0 0 C C I U i u L L L L U I u i C C              Dao động và sóng điện từ - Biên soạn: Nguyễn Đình Vụ - Email: nguyendinhvu@thuvienvatly.com - Phone:0948249333 Trang 7 -Tính nhanh giá trị tức thời u, i, q Từ   2 2 2 2 0 0 0 1 i q q LC I i I Q                  Từ     2 2 2 2 2 2 0 0 0 0 2 2 2 2 0 0 1 L L u I i U i i u C C I U C C i U u I u L L                               -Mạch dao động có L, C và có điện trở r. Công suất cần cung cấp để duy trì dao động của mạch: Từ 2 2 2 0 0 0 0 0 0 0 0 2 2 2 2 2 Q LI CU Q U Q C C I U I C L L LC LC         Công suất hao phí; 2 2 2 0 0 . . . 2 2 hp U Q C P rI r r L LC    vậy công suất cung cấp: cc hp P P II.Bài tập. Bài 1. Một mạch dao động gồm một tụ 20nF và một cuộn cảm 8 H, điện trở không đáng kể. Hiệu điện thế cực đại ở hai đầu tụ điện là U 0 = 1,5V. Tính cường độ dòng điện hiệu dụng chạy qua trong mạch. A.43 mA B.73mA C.53 mA D.63 mA Bài 2. Một mạch dao động LC có cuộn dây thuần cảm 2L mH và tụ điện có điện dung 5C F   . Biết điện áp cực đại giữa hai bản tụ là 10mV. Năng lượng điện từ của mạch là A.25.10 -6 mJ B.2,5.10 -6 mJ C.25.10 -7 mJ D.2,5.10 -7 mJ Bài 3. Mạch dao động gồm một tụ điện có điện dung 10µF và một cuộn dây thuần cảm có L = 0,1H. Khi điện áp ở hai đầu tụ điện là 4V thì dòng điện trong mạch là 0,02A. Điện áp cực đại trên bản tụ là A.4V B.5V C. 2 5V D. 5 2V Bài 4. Một mạch dao động LC có L = 0.1H và tụ điện C = 10µF. Tại thời điểm dòng điện trong mạch có giát trị 30mA thì điện áp giữa hai bản tụ là 4V. Cường độ dòng điện cực đại trong khing là A.40mA B.50mA C.60mA D.80mA Bài 5. Mạch dao động LC, tụ điện có điện dung C = 5µF, cuộn dây thuần cảm. Biết điện áp cực đại tại hai đầu tụ điện là 4V. Tìm năng lượng từ trường trong mạch tại thời điểm điện áp hai đầu tụ là 2V A.3.10 -5 J B.3.10 -6 J C.2.10 -5 J D.2.10 -4 J Bài 6. Cho mạch dao động điện từ LC lí tưởng. Biết điện tích cực đại trên tụ điện là 9 0 2.10Q C   và cường độ dòng điện cực đại qua cuộn dây 0 10I mA . Khi điện tích tức thời trên tụ là 9 1,2.10q C   thì dòng điện qua cuộn dây có giá trị A.2mA B.4mA C.6mA D.8mA Bài 7. Trong mạch dao động LC có dao động điện từ với tần số góc 10 4 rad/s. Điện tích cực đại trên tụ điện là 10 -9 C. Khi cường độ dòng điện trong mạch bằng 5.10 -6 A thì điện tích trên tụ là A.2.10 -10 C B.4.10 -10 C C.8.10 -10 C D.8,7.10 -10 C Bài 8. Xét hai mạch dao động điện từ lí tưởng. Chu kì dao động riêng của mạch thứ nhất là T 1 , của mạch thứ hai là 2 1 2T T . Ban đầu điện tích trên mỗi bản tụ của hai mạch đều có độ lớn cực đại Q 0 . Sau đó mỗi tụ điện phóng điện qua cuộn cảm của mạch. Khi điện tích trên mối bản tụ của hai mạch đều có độ lớn bằng q ( 0 0 q Q  ) thì tỉ số độ lớn cường độ dòng điện trong mạch thứ nhất và độ lớn cường độ dòng điện trong mạch thứ hai là A.2 B.4 C. 1 2 D. 1 4 Bài 9. Một mạch dao động gồm cuộn dây có độ tự cảm L = 1mH và tụ điện có C = 0,1µF thực hiện dao động điện từ tự do. Khi cường độ dòng điện tức thời trong mạch là 6.10 -3 A thì điện tích trên hai bản của tụ điện là 8 8.10q C   . Điện tích cực đại của tụ điện là A.10 -8 C B.10 -7 C C.1,4.10 -8 C D.2.10 -7 C Bài 10. Cho mạch dao động điện từ LC lí tưởng. Biết điện áp cực đại giữa hai bản tụ là 4V và cường độ dòng điện cực đại qua cuộn dây là 20mA. Khi cường độ dòng điện tức thời qua cuộn dây là 16mA thì điện áp tức thời giữa hai bản tụ điện là Dao động và sóng điện từ - Biên soạn: Nguyễn Đình Vụ - Email: nguyendinhvu@thuvienvatly.com - Phone:0948249333 Trang 8 A.2V B.2,4V C.3V D.3,6V Bài 11. Trong một mạch dao động LC lí tưởng, có dao động điện từ tự do. Điện áp cực đại giữa hai bản tụ và cường độ dòng điện cực đại qua mạch lần lượt là U 0 và I 0 . Tại thời điểm cường độ dòng điện trong mạch có giá trị 0 2 I thì độ lớn điện áp giữa hai bản tụ là A. 0 1 2 U B. 0 3 4 U C. 0 3 4 U D. 0 3 2 U Bài 12. Một mạch dao động LC lí tưởng gồm cuộn cảm thuần có độ tự cảm là 50mH và một tụ điện có điện dung C. Trong mạch đang có dao động điện tự tự do với cường động dòng điện 0,12cos2000i t (i tính bằng A, t tính bằng s). Ở thời điểm mà cường độ dòng điện trong mạch bằng một nửa cường độ hiệu dụng thì điện áp giữa hai bản tụ có độ lớn bằng A.12 3V B. 5 14V C. 6 2V D. 3 14V Bài 13. Cho mạch điện dao động điện từ gồm một tụ C = 5µF và một cuộn dây thuần cảm L =50mH. Sau khi khích thích cho mạch dao động, thấy điện áp cực đại trên tụ điện đạt giá trị 6V. Hỏi lúc điện áp tức thời trên tụ là 4v thì cường độ dòng điện I qua cuộn dây khi đó nhận giá trị bao nhiêu? A. 3 3 2.10 A  B. 2 2 5.10 A  C. 2 2.10 A  D. 3 2.10 A  Bài 14. Trong mạch dao động LC lí tưởng, cứ sau những khoảng thời gian như nhau t 0 thì năng lượng trong cuộn cảm và tụ điện lại bằng nhau. Chu kì dao động riêng của mạch là A. 0 2 t B. 0 4 t C.2t 0 D.4t 0 Bài 15. Mạch dao động LC lí tưởng với cuộn dây có L = 0,2H, tụ điện có điện dung C = 5µF. Giả sử thời điểm ban đầu tụ điện có điện tích cực đại Q 0 . Hỏi sau khoảng thời gian nhỏ nhất bằng bao nhiêu thì năng lượng từ trường gấp 3 lần năng lượng điện trường? A. 3 .10 3 s   B. 3 .10 6 s   C. 3 .10 2 s   D. 3 .10 4 s   Bài 16. Một tụ điện có điện dung 10µF được tích điện đến một hiệu điện thế xác định. Sau đó nối hai bản tụ điện vào hai đầu một cuộn cảm thuần có độ tự cảm 1H. Bỏ qua điện trở của dây nối, lấy 2 10   . Sau khoảng thời gian ngắn nhất là bao nhiêu (kể từ lúc nối), điện tích trên tụ điện có giá trị bằng một nửa giá trị ban đầu ? A. 3 400 s B. 1 300 s C. 1 1200 s D. 1 600 s Bài 17. Một mạch dao động LC lí tưởng có chu kì dao động là T. Tại một thời điểm điện tích trên tụ điện bằng 8.10 -7 C và đang có xu hướng giảm, sau đó một khoảng thời gian 3 4 T t  thì cường độ dòng điện tức thời trong mạch bằng 3 1,6 .10 A   . Tìm chu kì T Bài 18. Mạch dao động LC lí tưởng, cường độ dòng điện cực đại qua cuộn dây là 36mA. Khi năng lượng điện trường bằng 3 lần năng lượng từ trường thì cường độ dòng điện qua cuộn dây là A.18mA B.9mA C.12mA D.3mA Bài 19. Trong mạch dao động LC lí tưởng có một dao động điện từ tự do với tần số riêng 0 1f MHz . Năng lượng từ trường trong mạch có giá trị bằng nửa giá trị cực đại của nó sau những khoảng thời gian là A.0,25µs B.0,5µs C.0,2µs D.1µs Bài 20. Hai tụ điện C 1 = 3C 0 và C 2 = 6C 0 mắc nối tiếp. Nối hai đầu bộ tụ với một pin có suất điện động 3V để nạm điện cho các tụ rồi ngắt ra và nối với cuộn dây thuần cảm L tạo thành mạch dao động điện từ tự do. Tại thời điểm dòng điện qua cuộn dây có độ lớn bằng một nửa giá trị dòng điện cực đại, người ta dùng một dây dẫn để nối tắt hai cực của tụ C 1 . Hiệu điện thế cực đại trên tụ C 2 của mạch dao động sau đó bằng A. 3 3 2 V B. 3V C. 6 2 V D. 6V Bài 21. Mạch dao động điện từ lí tưởng gồm cuộn cảm thuần và hai tụ điện giống nhau mắc nối tiếp. Hai bản của một tụ được nối với nhay bằng một khóa K. Ban đầu khóa K mở, cung cấp năng lượng cho mạch Dao động và sóng điện từ - Biên soạn: Nguyễn Đình Vụ - Email: nguyendinhvu@thuvienvatly.com - Phone:0948249333 Trang 9 dao động thì điện áp cực đại giữa hai đầu cuộn dây là 8 6V . Sau đó đúng vào thời điểm dòng điện qua cuộn dây có cường độ bằng giá trị hiệu dụng thì đóng khóa K. ĐIện áp cực đại giữa hai đầu cuộn dây sau khi đóng khóa K là A.12V B.16V C.12 3V D.14 6V Bài 22. Cho mạch dao động LC, tụ điện có C = 1µF, cuộn dây không thuần cảm có L = 1mH và điện trở thuần 0,5r   . Cho rằng năng lượng mạch bức xạ sóng điện từ ra bên ngoài không đáng kể. Để duy trì dao động trong mạch cần cung cấp công suất bằng A.8mW B16mW C.24mW D.32mW Bài 23. Nếu nối hai đầu đoạn mạch gồm cuộn cảm thuần mắc nối tiếp với điện trở thuần R = 1Ω vào hai cực của nguồn điện một chiều có suất điện động không đổi và điện trở trỏng thì trong mạch có dòng điện không đổi có cường độ I. Dùng nguồn điện này để nạp điện cho một tụ điện có điện dung C = 2.10 -6 F. Khi điện tích trên tụ điện đạt giá trị cực đại, ngắt tụ điện khỏi nguồn rồi nối tụ điện với cuộn cảm thuần L tạo thành một mạch dao động thì trong mạch có dao động điện từ tự do với chu kì bằng 6 .10 s   và cường độ dòng điện cực đại bằng 8I. Giá trị của r bằng A.0,25Ω B.1Ω C.0,5Ω D.2Ω Bài 24. Tụ điện của mạch dao động có điện dung C = 1µF, ban đầu được điện tích đến hiệu điện thế 100V, sau đó cho mạch thực hiện dao động điện từ tắt dần. Năng lượng mất mát của mạch từ khi bắt đầu thực hiện dao động đến khi dao động điện từ tắt hẳn là bao nhiêu ? A. W = 10 kJ B. W = 5 mJ C. W = 5 k J D. W = 10 mJ Dạng 4. Sự thu và phát sóng điện từ I.Phương pháp. -Cho L, C. Nếu dùng mạch làm mạch chọn sóng trong máy thu vô tuyến điện thì thu được sóng điện từ có bước sóng: 8 2 ( 3.10 / ) c cT c LC c m s f       . -Cho L, cho C biến thiên từ C 1 đến C 2 . Hỏi nếu dùng làm mạch chọn sóng trong máy thu vô tuyến điện thì máy thu bắt được sóng trong khoảng: 1 2 2 2c LC c LC      . -Bộ tụ ghép: Mạch có L và C 1 có tần số f 1 ; mạch có L và C 2 có tần số f 2 . + Khi C 1 ghép nối tiếp C 2 thì 2 2 2 1 2 1 2 2 2 2 2 2 1 2 1 2 1 1 1 ; ; nt nt nt f f f T T T            +Khi C 1 ghép song song C 2 thì 2 2 2 2 2 1 2 1 2 2 2 2 1 2 1 1 1 ; ; ss ss ss T T T f f f          Ghép cuộn dây: Mạch có L 1 và C có tần số f 1 ; mạch có L 2 và C có tần số f 2 . + Khi L 1 ghép nối tiếp L 2 thì 2 2 2 2 2 1 2 1 2 2 2 2 1 2 1 1 1 ; ; nt nt nt T T T f f f          +Khi L 1 ghép song song L 2 thì 2 2 2 1 2 1 2 2 2 2 2 2 1 2 1 2 1 1 1 ; ; ss ss ss f f f T T T            -Mạch chọn sóng của một máy thu vô tuyến điện có L và C. Để bắt được sóng 1 2      thì phải mắc thêm một tụ xoay như thế nào, có điện dung trong khoảng nào? Ta có 2 1 2 min 2 2 2 2 2 2 ax 2 2 4 2 4 4 b bM C c L c LC C c L C c L                     *Nếu C bmin và C bMax < C thì tụ xoay phải mắc nối tiếp với C và min min min min ax ax . . tx b tx tx txMax bM txMax txM C C C C C C C C C C C C              Dao động và sóng điện từ - Biên soạn: Nguyễn Đình Vụ - Email: nguyendinhvu@thuvienvatly.com - Phone:0948249333 Trang 10 *Nếu C bmin và C bMax > C thì tụ xoay phải mắc song song với C và min min min tx b tx txMax bMax txMax C C C C C C C C          -Mạch chọn sóng của một máy thu vô tuyến điện có L và C. Để bắt được sóng 1 2      thì phải mắc thêm một cuộn dây như thế nào, có độ tự cảm trong khoảng nào? Ta có 2 1 2 min 2 2 2 2 2 2 ax 2 2 4 2 4 4 b bM L c C c LC L c C L c C                     *Nếu L bmin và L bMax < L thì cuộn dây phải mắc song song với L và min min min min ax ax . . d b d d dMax bM dMax dM L L L L L L L L L L L L              *Nếu C bmin và C bMax > C thì cuộn dây phải mắc nối tiếp với C và min min min d b d dMax bMax dMax L L L L L L L L          II.Bài tập. Bài 1. Một mạch dao động LC có cuộn cảm thuần có độ tự cảm 3 10 L H    và một tụ điện có điện dung 1 C nF   . Bước sóng điện từ mà mạch đó có thể phát ra là A.6m B.60m C.600m D.6km Bài 2. Một mạch dao động LC có điện tích cực đại trên bản tụ là 1µC và dòng điện cực đại qua cuộn dây là 0,314A. Sóng điện từ do mạch dao động này phát ra thuộc loại A.sóng dài và cực dài B.sóng trung C.sóng ngắn D.sóng cực ngắn Bài 3. Khi ghép tụ C 1 với cuộn cảm L thì thu được bước sóng 1 100m   , khi thay tụ C 1 bằng tụ C 2 vào mạch dao động thì thu được 2 75m   . Vậy nếu mắc C 1 nối tiếp C 2 vào mạch dao động thì thu được bước sóng là A.40m B.60m C.80m D.120m Bài 4. Trong mạch chọn sóng, cùng dùng một tụ điện C, khi mắc nó với cuộn dây có độ tự cảm L 1 thì mạch thu được bước sóng 1 80m   . Khi mắc nó với cuộn dây có độ tự cảm L 2 thì mạch lại thu được bước sóng 2 60m   . Nếu mắc tụ đó với bộ cuộn cảm gồm L 1 nối tiếp thì mạch nói trên thu được bước sóng là A.140m B.100m C.20m D.70m Bài 5. Một mạch dao động LC gồm một cuộn cảm thuần và một tụ điện có điện dung 12nF. Để bước sóng mà dao động tự do của mạch thu được giảm hai lần thì phải mắc thêm một tụ điện C 0 như thế nào và có điện dung bao nhiêu? A.C 0 = 36nF, nối tiếp với C B.C 0 = 4nF, nối tiếp với C C.C 0 = 16nF, song song với C D.C 0 = 4nF, song song với C Bài 6. Mạch dao động dùng để chọn sóng của một máy thu vô tuyến điện gồm tụ điện có điện dung C 0 và cuộn cảm thuần có độ tự cảm L. Máy này thu được sóng điện từ có bước sóng 20 m. Để thu được sóng điện từ có bước sóng 60 m, phải mắc song song với tụ điện C 0 của mạch dao động một tụ điện có điện dung A. C = C 0 . B. C = 2C 0 . C. C = 8C 0 . D. C = 4C 0 . Bài 7. Mạch chọn sóng của một máy thu gồm một cuộn dây thuần cảm L và một tụ điện có điện dung C thay đổi được. Để mạch thu được sóng điện từ có bước sóng từ  1 đến  2 (với 1 2    ) thì điện dung của tụ điện nằm trong khoảng nào sau đây? A. 2 2 1 2 8 2 8 2 3.10 .4 3.10 .4 C L L       B . 2 2 1 2 16 16 9.10 .2 9.10 .2 C L L       [...]... từ 1mH đến 25mH Để mạch thu được sóng điện từ có bước sóng từ 120m đến 1200m thì tụ điện phải có điện dung biến thiên trong khoảng nào? A.4pF đến 16pF B.4pF đến 400pF C.16pF đến 160pF D.400pF đến 160nF Bài 11 Mạch dao động LC gồm một cuộn cảm thuần và một bộ tụ điện Bộ tụ điện gồm có điện dung C0 ghép song song với một tụ xoay Cx Khi điện dung C=x biến đổi từ 10pF đến 250pF thì mạch bắt được sóng từ. .. Mạch chọn sóng gồm một cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm L, tụ điện có điện dung C biến thiên từ 56pF đến 667pF Muốn mạch thu được sóng điện từ có bước sóng từ 40m đến 2600m thì cuộn cảm trong mạch phải có độ tự cảm nằm trong giới hạn nào? A 4 H  L  1, 43.103  H B 4 H  L  2,86.103  H C 8 H  L  2,86.103  H D 8 H  L  1, 43.103  H Bài 10 Mạch chọn sóng của một máy thu vô tuyến điện, cuộn.. .Dao động và sóng điện từ - Biên soạn: Nguyễn Đình Vụ - Email: nguyendinhvu@thuvienvatly.com - Phone:0948249333 C 12 C  22 D 12 C 22 3.108.2 L 3.108.2 L 9.1016.4 2 L 9.1016.4 2 L Bài 8 Mạch chọn sóng của máy thu gồm một cuộn cảm L = 0,4mH và một tụ xoay Cx Biết rằng mạch này có thể thu được dải sóng từ 10m đến 60m Miền biến thiên điện dung của tụ xoay là A 0,14... động LC gồm một cuộn cảm thuần và một bộ tụ điện Bộ tụ điện gồm có điện dung C0 ghép song song với một tụ xoay Cx Khi điện dung C=x biến đổi từ 10pF đến 250pF thì mạch bắt được sóng từ 10m đến 30m Điện dung C0 và độ tự cảm L của cuộn dây A.20pF; 1,3µH B.30pF; 0,925µH C.20pF; 0,925µH D.30pF; 1,3µH Trang 11 . hay từ trường cả. 3 .Sóng điện từ. Đặc điểm - tính chất của sóng điện từ -Điện từ trường lan truyền trong không gian, kể cả trong chân không dưới dạng sóng. Đó là sóng điện từ. -Sóng điện từ. mạch chọn sóng, mạch tách sóng. 2.Nguyên tắc thu sóng điện từ -Anten chính là một dạng dao động hở, dùng để thu và phát sóng điện từ trong không gian. -Nguyên tắc thu sóng điện từ dựa vào hiện. lượng từ trường nhưng tổng năng lượng điện từ là không đổi. III.Hệ dao động Trên thực tế, các mạch dao động điện từ đều có điện trở nên năng lượng toàn phần bị tiêu hao, dao động điện từ trong