Luyện thi THPT quốc gia môn vật lý 2016 chương 4 dao động và sóng điện từ

1.Cấu tạo: Mạch dao động gồm một cuộn cảm có độ tự cảm L mắc nối tiếp với một tụ điện có điện dung C thành một mạch điện kín.. Sự biến thiên điều hoà theo thời gian của điện tích q của

Chương IV DAO ĐỘNG VÀ SÓNG ĐIỆN TỪ

Bài 20 MẠCH DAO ĐỘNG

I.Mạch dao động

1.Cấu tạo: Mạch dao động gồm một cuộn cảm có độ tự cảm L mắc nối tiếp với một tụ

điện có điện dung C thành một mạch điện kín

Nếu điện trở của mạch rất nhỏ, coi như bằng không thì mạch là một mạch dao

động lí tưởng

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

3.Người ta sử dụng hiệu điện thế xoay chiều được tạo ra giữa hai bản của tụ điện bằng cách nối hai bản này với mạch ngoài

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

1.Định luật biến thiên điện tích và cường độ dòng điện trong một mạch dao động lí tưởng

-Sự biến thiên điện tích trên một bản tụ điện:qq0cos t  với 1

LC

  gọi là tần số góc của dao động

-Phương trình về dòng điện I trong mạch dao động: 0cos

2

dq

dt



 

  với I0 q0 -Nếu chọn gốc thời gian là lúc tụ điện bắt đầu phóng điện thì qq0cos t và 0cos

2

i I t  

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

2

 so với q

2.Định nghĩa dao động điện từ

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

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

-Tần số góc của dao động: 1

LC

 

-Chu kì dao động riêng: T 2 LC

-Tần số dao động riêng: 1

2

f

LC



III.Năng lượng điện từ

-Tổng năng lượng điện trường trong tụ điện và năng lượng từ trường trong cuộn cảm của mạch dao động gọi là năng lượng điện từ

-Năng lượng điện trường tập trung trong tụ điện:

2

0

C

q

-Năng lượng từ trường tập trung trong cuộn cảm: 1 2 1 02sin (2 )

L

-Năng lượng điện từ của mạch dao động:

2

0

C L

q

C

-Trong quá trình dao động điện từ tự do, 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

-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 tắt 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

Bài 21 ĐIỆN TỪ TRƯỜNG

I.Mối quan hệ giữa điện trường và từ trường

1.Từ trường biến thiên và điện trường xoáy

a.Điện trường có đường sức là những đường cong kín gọi là điện trường xoáy

b.Kết luận: Nếu tại một nơi có từ trường biến thiên theo thời gian thì tại nơi đó xuất hiện một điện trường xoáy

2.Điện trường biến thiên và từ trường

a.Dòng điện dịch:

-Dòng điện chạy trong vật dẫn gọi là dòng điện dẫn

-Theo Mắc-xoen: Phần dòng điện chạy qua tụ điện gọi là dòng điện dịch Dòng điện dịch có bản

chất là sự biến thiên của điện trường trong tụ điện theo thời gian

b.Kết luận: Nếu tại một nơi có điện trường biến thiên theo thời gian thì tại nơi đó xuất hiện một từ trường Đường sức của từ trường bao giờ cũng khép kín

II.Điện từ trường và thuyết điện từ Mắc-xoen

1.Điện từ trường

Điện từ trường là trường có hai thành phần biến thiên theo thời gian, liên quan mật thiết với nhau

là điện trường biến thiên và từ trường biến thiên

2.Thuyết điện từ Mắc-xoen

-Khẳng định mối liên hệ khăng khít giữa điện tích, điện trường và từ trường

Bài 22 SÓNG ĐIỆN TỪ

I.Sóng điện từ

1.Sóng điện từ là gì?

Sóng điện từ là điện từ trường lan truyền trong không gian

2.Những đặc điểm của sóng điện từ

a.Sóng điện từ lan truyền được trong chân không Tốc độ của sóng điện trong chân không có giá trị lớn nhất và bằng c, với 8

c m s, đúng bằng tốc độ ánh sáng trong chân không

Sóng điện từ truyền được trong các điện môi Tốc độ của sóng điện từ trong các điện môi thì nhỏ hơn trong chân không và phụ thuộc vào hằng số điện môi

b.Sóng điện từ là sóng ngang: E B v c, à tại một điểm tạo thành một tam diện

thuận Bước sóng điện từ trong chân không: c

f

  c.Trong sóng điện từ thì dao động của điện trường và của từ trường tại một điểm luôn luôn đồng pha với nhau

d.Khi sóng điện từ gặp mặt phân cách giữa hai môi trường thì nó cũng bị phản xạ và khúc xạ như ánh sáng e.Sóng điện từ mang năng lượng Nhờ có năng lượng mà khi sóng điện từ truyền đến một anten, nó sẽ làm cho cá electron tự do trong anten dao động

f.Sóng điện từ có bước sóng từ vài mét đến vài kilomet được dùng trong thông tin liên lạc vô tuyến nên gọi

là các sóng vô tuyến Người ta chia cá sóng vô tuyến thành:

-Sóng cực ngắn: 1m10m

-Sóng ngắn: 10m100m

-Sóng trung: 100m1000m

-Sóng dài: 1000m

II.Sự truyền sóng vô tuyến trong khí quyển

1.Các vùng sóng ngắn ít bị hấp thụ

-Các phân tử không khí trong khí quyển hấp thụ rất mạnh các sóng dài, sóng trung và sóng cực ngắn, nên

cá sóng này không thể truyền đi xa Khoảng các tối đa của sự truyền các sóng này là từ vài kilomet đến vài chục kilomet

-Không khí cũng hấp thụ mạnh sóng điện từ ở vùng bước sóng ngắn Tuy nhiên, trong một số vùng tương đối hẹp, các sóng có bước sóng ngắn hầu như không bị không khí hấp thụ

-Ví dụ:  16 ;19 ; 25 ;31 ; 41 ; 49 ;60 ;75 ;90 ;120m m m m m m m m m m

2.Sự phản xạ của các sóng ngắn trên tầng điện li

-Tầng điện li là một lớp khí quyển, trong đó các phân tử khí đã bị ion hóa rất mạnh dưới tác dụng của các tia tử ngoại trong ánh sáng Mặt Trời Tầng điện li kéo dài từ độ cao khoảng 80km đến độ cao

-Một đặc điểm rất quan trọng của các sóng ngắn vô tuyến là chúng phản xạ rất tốt trên tầng điện li cũng như trên mặt đất và mặt nước biển như ánh sáng Đó là vì đối với cá sóng ngắn (có tần số rất lớn) thì các môi trường nói trên coi như dẫn điện tốt Nhờ có sự phản xạ liên tiếp trên tầng điện li (coi như một gương cầu lõm) và trên mặt đất (coi như một gương cầu lồi) mà các sóng ngắn có thể truyền đi rất xa (có thể đến vài chục nghìn kilomet) trên mặt đất

-Những sóng có tần số lớn hơn 30MHz (gọi là các vi sóng) thì không phản xạ trên tầng điện li mà

đi xuyên qua tầng này ra không gian vũ trụ Tại đó chúng có thể gặp các anten parabol của các vệ tinh nhân tạo và phản xạ trở lại mặt đất Các tín hiệu vô tuyến truyền hình thường được phát bằng các vi sóng

Bài 23 NGUYÊN TẮC THÔNG TIN LIÊN LẠC BẰNG SÓNG VÔ TUYẾN

I.Nguyên tắc chung của việc thông tin liên lạc bằng sóng vô tuyến

1.Phải dùng các sóng điện từ cao tần

Những sóng vô tuyến dùng để tải các thông tin gọi là các sóng mang

Trong vô tuyến truyền thanh người ta thường dùng sóng mang có bước sóng từ vài mét đến vài trăm mét Trong vô tuyến truyền hình, người ta dùng sóng mang có bước sóng ngắn hơn nhiều

2.Phải biến điệu các sóng mang

-Dùng micrô để biến dao động âm thành dao động điện có cùng tần số gọi là sóng âm tần

-Dùng một bộ phận khác để “trộn” sóng âm tần với sóng mang Việc làm này gọi là biến điện sóng điện từ Bộ phận trộn sóng gọi là mạch biến điệu Sóng mang đã được biến điệu sẽ truyền từ đài phát đến

máy thu

3.Ở nơi thu, dùng mạch tách sóng để tách sóng âm tần ra khỏi sóng cao tần để đưa ra loa

4.Khi tín hiệu thu được có cường độ nhỏ, ta phải khuếch đại chúng bằng các mạch khuếch đại

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

(1): Micrô

(2): Mạch phát sóng điện từ cao tần

(3): Mạch biến điệu

(4): Mạch khuyếch đại

(5): Anten phát

III.Sơ đồ khối của một máy thu thanh đơn giản

(1): Anten thu

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

(3): Mạch tách sóng

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

(5): Loa

*Nguyên tắc thu sóng điện từ: Phối hợp một anten thu với một mạch dao động

-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 f 0

của mạch bằng với f

- Bước sóng điện từ thu được là : c T 2c LC

B.BÀI TOÁN

Dạng 1 Các bài toán về chu kì và tần số

I.Phương pháp

2







0

0

Q LC

2

2





Bộ tụ ghép: Mạch có L và C1 có tần số f1; mạch có L và C2 có tần số f2

+ Khi C1 ghép nối tiếp C2 ( 1 2

1 2

C C C

C C



 ) thì

;

nt

nt

f f f

T T T

+Khi C1 ghép song song C2 (C C1C2)thì 2 2 2

; ss

ss

T T T

f  f  f  

Ghép cuộn dây: Mạch có L1 và C có tần số f1; mạch có L2 và C có tần số f2

+ Khi L1 ghép nối tiếp L2 (L L1 L2) thì 2 2 2 2 12 22

; nt

nt

T T T

f  f  f  

+Khi L1 ghép song song L2 ( 1 2

1 2

L L L



 ) thì

;

ss

ss

-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 L 1mH



 và một tụ điện

có điện dung C 4nF



 Sau khi kích thích cho mạch dao động, chu kì dao động của mạch là A.4.10-4s B.2.10-6s C.4.10-5s D.4.10-6s

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 2.10-8s đến 3,6.10-7s B.từ 4.10-8s đến 2,4.10-7s

C.từ 4.10-8s đến 3,2.10-7s C.từ 2.10-8s đến 3.10-7s

Bài 3 Một mạch dao động LC gồm cuộn dây cảm thuần độ tự cảm 1

2



 và một tụ điện có điện dung

C Tần số dao động riêng của mạch là 0,5MHz Giá trị của điện dung là

2

C F







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 C1 thì tần số dao động riêng của mạch là f1

Để tần số dao động riêng của mạch là 5 f thì phải điều chỉnh điện dung của tụ điện đến giá trị 1

5

C

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 C1 thì chu kì dao động của mạch là 10µs, khi tụ có điện dung C2 thì chu kì của mạch là 20µs Khi tụ điện có điện dung C3 C12C2 thì chu kì của mạch bằng

Bài 7 Trong mạch dao động LC, khi hoạt động thì điện tích cực đại của tụ điện là Q0 1C và cường độ dòng điện cực đại ở cuộn dây là I0 10A Tần số dao động của mạch là

Bài 8 Một mạch dao động gồm một tụ điện có điện dung C25F và cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm

L Hiệu điện thế cực đại giữa hai bản tụ là U0 5V Biết cường độ dòng điện cực đại trong mạch là 1A, tần số dao động của mạch là

1

kHz

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.5 10 s 6

B.2,5 10 s 6

C.10 10 s 6

D.10-6s

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

Bài 11 Một mạch dao động điện từ LC lí tưởng Lúc đầu tụ điện được tích điện cực đại Q0 108C Thời gian ngắn nhất để tụ phóng hết điện tích là 2µs Cường độ dòng điện hiệu dụng phóng qua cuộn dây là

Bài 12 Một tụ điện có C1F được tích điện với hiệu điện thế cực đại U0 Sau đó cho tụ điện phóng điện qua một cuộn dây thuần cảm có hệ số tự cảm là L9mH 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.1,5.10-9s B.0,75.10-9s C.5.10-5s D.10-4s

Bài 13 Mạch dao động được tạo thành từ cuộn cảm L và hai tụ điện C1 và C2 Khi dùng L và C1 thì mạch

có tần số riêng là f1 = 3MHz Khi dùng L và C2 thì mạch có tần số riêng là f2 = 4MHz Khi dùng L và C1,

C2 mắc nối tiếp thì tần số riêng của mạch là

Bài 14 Mạch dao động được tạo thành từ cuộn cảm L và hai tụ điện C1 và C2 Khi dùng L và C1 thì mạch

có tần số riêng là f1 = 3MHz Khi dùng L và C2 thì mạch có tần số riêng là f2 = 4MHz Khi dùng L và C1,

C2 mắc song song thì tần số riêng của mạch là

Bài 15 Trong một mạch dao động điện từ, khi cuộn cảm L ghép với bộ tụ (C1 nt C2) thì tần số dao động trong mạch f nt 10kHz, khi cuộn cảm L ghép với bộ tụ (C1 // C2) thì tần số dao động của mạch / / 4,8

f  kHz> Biết C1 > C2 Hỏi rằng khi cuộn cảm L ghép riêng với tụ C1 thì tần số dao động trong mạch nhận giá trị nào?

Bài 16 Trong mạch dao động, khi mắc cuộn dây có độ tự cảm L1 cới tụ điện có điện dung C thì tần số dao động của mạch là f1120kHz Khi mắc cuộn dây có độ tự cảm L2 với tụ C thì tần số dao động của mạch

là f2 160kHz Khi mắc nối tiếp L1 với L2 rồi mắc với tụ điện

có điện dung C thì tần số dao động của mạch lúc đó sẽ là

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

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

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

Dạng 2 Viết biểu thức điện tích, điện áp và cường độ dòng điên trong mạch LC

I.Phương pháp

+ 4 + 2

- 4

i (mA)

t (µs)

a.Giả sử bài cho phương trình:  

0

0

2

i I c t A I Q

q Q c t C

Q

u U c t V U

C



 

 



0

2

2

L

C

I



 

 



 





c.Giả sử đề bài cho phương trình:  

0

C



 

 

 



II.Bài tập

Bài 1 Trong mạch LC lí tưởng trong đó điện tích có biểu thức 2.10 cos 109 7

6

q   t C

  Phương trình

dòng điện trong mạch là

3

i   t A

2.10 cos 10

3

i   t  A

2.10 cos 10

3

2.10 cos 10

3

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 C1nF

A 2 cos 107 2

3

u  t  V

7 1

cos 10

u  tV

C 2 cos 107

6

u  t V

7

2 cos 10

6

u  t V

Bài 4 Một mạch dao động LC lí tưởng có C4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 80 cos 4000 2

3



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:

q  t C

C 2.1011cos 106 ( )

2

q   t  C

2.10 cos 10 ( )

2

q   t  C

Bài 6 Một mạch dao động LC gồm một cuộn cảm L640H và một tụ điện có điện dung C36pF Lấy 2 10 Giả sử ở thời điểm ban đầu điện tích của tụ điện đạt giá trị cực đại q0 6.106C Biểu thức điện tích trên bản tụ điện và cường độ dòng điện là:

A q6.10 cos 6, 6.10 ( )6 7t C và 6, 6 cos(1,1.107 )( )

2

i t A

B q6.10 cos 6, 6.10 ( )6 7t C và 39, 6 cos(6, 6.107 )( )

2

C q6.10 cos 6, 6.10 ( )6 6t C và 6, 6 cos(1,1.106 )( )

2

i t A

D q6.10 cos 6, 6.10 ( )6 6t C và 39, 6 cos(6, 6.106 )( )

2

Bài 7 Cường độ dòng điện tức thời trong một mạch dao động là i0, 05cos100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 C5.102Fvà

4 5.10 cos(100 )( )

2





B C5.103F và

4 5.10 cos(100 )( )

2





C C5.103F và

4 5.10 cos(100 )( )

2





D C5.102F và

4 5.10 cos100 ( )







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

1.Năng lượng điện trường và năng lượng từ trường Năng lượng điện từ

-Năng lượng điện trường: 2 1 2 1 02 2 

C

Q q

-Năng lượng từ trường: 2 2 2 

0

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

-Khoảng thời gian ngắn nhất từ lúc năng lượng điện trường cực đại (i0;u U q0;  Q0) đến lúc năng lượng từ trường cực đại (iI u0; 0;q0) là

4

T

-Khoảng thời gian giữa hai lần liên tiếp để các đại lượng , , , , ,q u i E B W W bằng 0 hoặc có độ lớn cực đại L, C

là

2

T

-Các bài toán về khoảng thời gian để , , ,q u i W W thỏa một điều kiện nào đó quy về bài toán xác định L, C khoảng thời gian vật dao động điều hòa đi từ vị trí có li độ x đến 1 x đã học 2

-Khi năng lượng điện trường gấp n lần năng lượng từ trường (W C nW L) thì:

0

1

;

L

C

I







-Năng lượng điện từ:

L C LMax CMax

-Tính năng lượng điện, năng lượng từ:

0

0

1 W

1 W

L

C

C

L







-Các hệ thức liên quan đến tần số góc:

2

0

2

0

Q

LI













-Tìm giá trị cực đại I0, U0:

0 0









-Tính nhanh giá trị tức thời u, i, q

0

1

q LC I i

Từ

1





   

-Giá trị tức thời ở hai thời điểm: vì q vuông pha với i và u vuông pha với i nên ta có:













+Hai thời điểm cùng pha t2 t1 nT thì u2 u q1; 2 q i1; 2 i1

+Hai thời điểm ngược pha 2 1 2 1

2

T

t  t n thì u2  u q1; 2  q i1; 2  i1 và ta có:

2

2

1

1

Q q

Q q





+Hai thời điểm vuông pha 2 1 2 1

4

T

t  t n thì

;

u u U q q Q i i I

n chan i q i q

n le i q i q





 





-Khi đặt điện áp xoay chiều uU0cost lần lượt vào hai đầu đoạn mạch chỉ chứa L, chỉ chứa C thì biên

độ dòng điện lần lượt là

01

2

01 02 0 0

L

C

I

Z









Nếu mắc LC thành mạch dao động thì

'

'

L

2

2.Nạp năng lượng cho mạch dao động LC

a.Nạp năng lượng cho tụ điện bằng nguồn điện một chiều có suất điện động E và điện trở

trong r

-Ban đầu khóa k nối với a, điện áp cực đại trên tụ bằng suất điện động của nguồn

điện một chiều U0 E Sau đó, khóa k chuyển sang b thì mạch hoạt động với năng lượng:

W

C

-Nếu lúc đầu dùng nguồn điện một chiều có suất điện động E và điện trở trong r cho dòng điện chạy qua điện trở R thì I E

R r



 Sau đó, dùng nguồn điện này để cung cấp năng lượng cho mạch LC bằng cách

nạp điện cho tụ C thì U0 E và I0 Q0 CU0 CE suy ra I0  

C r R

LC

  

b.Nạp năng lượng cho cuộn cảm bằng nguồn điện một chiều có suất điện động E và điện trở trong r

-Lúc đầu khóa k đóng, trong mạch có dòng điện một chiều ổn định I0 E

r

 Sau

đó, khóa k mở thì I chính là biên độ của dòng điện trong mạch dao động LC Mạch 0

hoạt động với năng lượng:

2

E L

W C

 

 

 

3.Đóng mở khóa k làm mất tụ C (hoặc tụ 1 C bị đánh thủng) 1

Đóng k mất C thì: 1

1 2

1 2

2

1

'

C C

C





 



Mở k mất C thì: 1

1 2

2

1

'

LC



    





 

 -Năng lượng của mạch còn lại:

1

W W W W W -Nếu tụ C bị mất vào thời điểm mà 1

1 1

1

L

C L

C

n

n

n

 

 



Nếu C1 C2 thì mọi thời điểm năng lượng W chia đều cho hai tụ nên C

2

C

C C

W

Nếu C1 C2 thì sự phân bố năng lượng trên các tụ phụ thuộc cách mắc tụ:

+Trường hợp:

2

2

1 1

1 2 2

2

1 2

/ /

C

C C C

C

C



C 1 C 2

L

k

C 1

C 2

L k

+Trường hợp:

2

2

2 1

1 2 2

1

1 2

C

C C C

C

C





4.Công suất cần cung cấp

-Lúc đầu mạch được cung cấp năng lượng:

-Nếu mạch có tổng điện trở R thì công suất hao phí do tỏa nhiệt:

hp

      Do vậy

công suất cung cấp:

0

1

cc hp

-Năng lượng cần cung cấp sau thời gian t: A cc P t cc

-Nếu dùng nguồn điện 1 chiều có suất điện động E và điện lượng Q cung cấp năng lượng cho mạch thì n

hiệu suất của quá trình cung cấp là: .

cc cc

tp n

A P t H

A E Q

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 U0 = 1,5V Tính cường độ dòng điện hiệu dụng chạy qua trong mạch

Bài 2 Một mạch dao động LC có cuộn dây thuần cảm L2mH và tụ điện có điện dung C5F Biết điện áp cực đại giữa hai bản tụ là 10mV Năng lượng điện từ của mạch là

A.25.10-6mJ B.2,5.10-6mJ C.25.10-7mJ D.2,5.10-7mJ

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

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

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.3.10-5J B.3.10-6J C.2.10-5J D.2.10-4J

Bài 6 Cho mạch dao động điện từ LC lí tưởng Biết điện tích cực đại trên tụ điện là Q0 2.109C và cường

độ dòng điện cực đại qua cuộn dây I0 10mA Khi điện tích tức thời trên tụ là 9

1, 2.10

q  C thì dòng điện qua cuộn dây có giá trị

Bài 7 Trong mạch dao động LC có dao động điện từ với tần số góc 104 rad/s Điện tích cực đại trên tụ điện

là 10-9C Khi cường độ dòng điện trong mạch bằng 5.10-6A thì điện tích trên tụ là

A.2.10-10C B.4.10-10C C.8.10-10C D.8,7.10-10C

Bài 8 Xét hai mạch dao động điện từ lí tưởng Chu kì dao động riêng của mạch thứ nhất là T1, của mạch thứ hai là T2 2T1 Ban đầu điện tích trên mỗi bản tụ của hai mạch đều có độ lớn cực đại Q0 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 q Q0) 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

1

4