Chuyên đề Giải bài toán về Nạp năng lượng Điện trường ban đầu cho mạch dao động LC môn Vật Lý 12

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 thành một mạch dạo động thì trong mạch có dao động điện từ tự do với tần số[r]

CHUYÊN ĐỀ GIẢI BÀI TOÁN VỀ NẠP NĂNG LƯỢNG ĐIỆN TRƯỜNG BAN ĐẦU CHO MẠCH DAO ĐỘNG LC I PHƯƠNG PHÁP GIẢI

Cấp lượng điện trường ban đầu

- Ban đầu khóa k chốt (1), tụ điện tích điện (nếu thời gian đủ dài) đến hiệu điện suất điện động E nguồn Năng lượng điện mà tụ tích là:

2

W

2C E =

- Chuyển khóa k sang chốt (2), tụ phóng điện qua cuộn dây Năng lượng điện chuyển dần thành lượng từ cuộn dây Như hiệu điện cực đại trình dao động hiệu điện ban đầu tụ U0 = E, lượng điện ban đầu mà tụ tích từ

nguồn lượng toàn phần (năng lượng điện từ) mạch dao động

II VÍ DỤ MINH HỌA

Ví dụ 1: Trong mạch dao động tụ điện gồm hai tụ điện C1, C2 giống cấp

năng lượng 1μJ từ nguồn điện chiều có suất điện động 4V Chuyển khố K từ vị trí sang vị trí Cứ sau khoảng thời gian 1μs lượng tụ điện cuộn cảm lại Xác định cường độ dòng điện cực đại cuộn dây ?

A 0,787A B 0,785A C 0,786A D 0,784A

Giải

- Năng lượng mạch là:

2

1 1

1

W 10

2C Uo 2C Uo J J

= + = =

Suy ra:

2

1

2

1 4.10

W 2, 5.10

2 42

E W

C C C F

E

−

−

=  = = = =

- Điện dung tụ: Cb=C/2=1,25.10-7F

- Cứ sau khoảng thời gian 1μs lượng tụ điện cuộn cảm lại (WC1 + WC2 = WL ) → T/4 = 1μs → T = 4μs

- Độ tự cảm:

2

2

3, 2.10 b

T L H C   − = =

Mặt khác ta có:

2 W 2 2.10 0, 785 3, 2.10

o o LI W I A L   − − =  = = = 

- Chọn B

Ví dụ 2: Hai tụ điện C1 = C2 = 10μF mắc song song Nối hai đầu tụ với ắc qui có suất điện

động E = 6V để nạp điện cho tụ ngắt nối với cuộn dây cảm L = 1mH để tạo thành mạch dao động Sau dao động mạch ổn định, thời điểm dòng điện qua cuộn dây có giá trị i = 0,5A hiệu điện hai đầu tụ bằng:

A 4,85V B 3,50V C 5,50V D 1,50V

Giải

Hai tụ C1, C2 mắc song song điện dung tụ là:

Cb = C1 + C2 = 20μF

- Năng lượng cung cấp cho mạch dao động:

2

4

W 3, 6.10

2

b b

C U C E

J −

= = =

- Khi i = 0,5A, lượng từ trường:

2

1

W 10 0,52 1, 25.10

2

L Li J

− −

- Khi lượng điện trường: WC = W – WL = 2,35.10-4 J

Mà

2 C

4

W =

2

2 2.2, 35.10

4,85 20.10

b

C b

C u W

u V

C

− −

 = = =

- Chọn A

III BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM

Câu 1 Mạch dao động lý tưởng LC Dùng nguồn điện chiều có suất điện động 10 V cung

cấp cho mạch lượng 25 (μJ) cách nạp điện cho tụ dịng điện tức thời mạch sau khoảng thời gian π /4000 (s) lại không Xác định độ tự cảm cuộn dây A L = H

B L = 0,125 H C L = 0,25 H D L = 0,5 H

Câu 2: Nếu nối hai đầu đoạn mạch gồm cuộn cảm L mắc nối tiếp với điện trở R =

1Ω vào hai cực nguồn điện chiều có suất điện động khơng đổi điện trở r mạch có dịng điện không đổi cường độ I Dùng nguồn điện để nạp điện cho tụ điện có điện dung C = 2.10-6F Khi điện tích tụ điện đạt giá trị cực đại, ngắt tụ điện khỏi

nguồn nối tụ điện với cuộn cảm L thành mạch dạo động mạch có dao động điện từ tự với chu kì T = π.10-6 s cường độ dòng điện cực đại 8I Giá trị r

bằng: A 1Ω B 2Ω C 2,5Ω D 0,5Ω

Câu 3: Nếu nối hai đầu đoạn mạch gồm cuộn cảm L mắc nối tiếp với điện trở R =

A B 2,5 C 1,5 D

Câu 4: Một mạch dao động LC lí tưởng gồm cuộn cảm L = 0,1mH tụ gồm hai tụ điện

C1 C2 ghép nối tiếp Nối hai cực nguồn điện chiều có suất điện động E điện trở

trong r = 2Ω vào hai đầu cuộn cảm Sau dòng điện qua mạch ổn định, người ta ngắt cuộn dây với nguồn nối với tụ điện thành mạch kín mạch LC dao động với hiệu điện cực đại hai đầu cuộn cảm 5E Tính giá trị C1 biết C1 = 3C2?

Website HOC247 cung cấp môi trường học trực tuyến sinh động, nhiều tiện ích thơng minh, nội dung giảng biên soạn công phu giảng dạy giáo viên nhiều năm kinh nghiệm, giỏi về kiến thức chuyên môn lẫn kỹ sư phạm đến từ trường Đại học trường chuyên danh tiếng

I. Luyện Thi Online

- Luyên thi ĐH, THPT QG: Đội ngũ GV Giỏi, Kinh nghiệm từ Trường ĐH THPT danh tiếng

xây dựng khóa luyện thi THPTQG các mơn: Tốn, Ngữ Văn, Tiếng Anh, Vật Lý, Hóa Học Sinh Học

- Luyện thi vào lớp 10 chuyên Toán: Ôn thi HSG lớp 9 luyện thi vào lớp 10 chuyên Toán

trường PTNK, Chuyên HCM (LHP-TĐN-NTH-GĐ), Chuyên Phan Bội Châu Nghệ An trường Chuyên khác TS.Trần Nam Dũng, TS Phạm Sỹ Nam, TS Trịnh Thanh Đèo Thầy Nguyễn Đức Tấn.

II Khoá Học Nâng Cao HSG

- Tốn Nâng Cao THCS: Cung cấp chương trình Tốn Nâng Cao, Toán Chuyên dành cho em HS

THCS lớp 6, 7, 8, u thích mơn Tốn phát triển tư duy, nâng cao thành tích học tập trường đạt điểm tốt kỳ thi HSG

- Bồi dưỡng HSG Toán: Bồi dưỡng phân mơn Đại Số, Số Học, Giải Tích, Hình Học và Tổ Hợp

dành cho học sinh khối lớp 10, 11, 12 Đội ngũ Giảng Viên giàu kinh nghiệm: TS Lê Bá Khánh Trình, TS Trần Nam Dũng, TS Phạm Sỹ Nam, TS Lưu Bá Thắng, Thầy Lê Phúc Lữ, Thầy Võ Quốc Bá Cẩn đơi HLV đạt thành tích cao HSG Quốc Gia

III. Kênh học tập miễn phí

- HOC247 NET: Website hoc miễn phí học theo chương trình SGK từ lớp đến lớp 12 tất

các môn học với nội dung giảng chi tiết, sửa tập SGK, luyện tập trắc nghiệm mễn phí, kho tư liệu tham khảo phong phú cộng đồng hỏi đáp sôi động

- HOC247 TV: Kênh Youtube cung cấp Video giảng, chuyên đề, ôn tập, sửa tập, sửa đề thi miễn phí từ lớp đến lớp 12 tất mơn Tốn- Lý - Hố, Sinh- Sử - Địa, Ngữ Văn, Tin Học Tiếng Anh

Vững vàng nền tảng, Khai sáng tương lai

Học lúc, nơi, thiết bi – Tiết kiệm 90%

Học Toán Online Chuyên Gia