Năng lượng điện từ là gì? Công thức tính Tần số góc riêng của mạch LC – Vật lý 12 bài 20

Bài viết này sẽ giúp những em hiểu được : Mạch xê dịch là gì ? Năng lượng điện từ là gì ? Công thức tính chu kỳ luân hồi, tần số góc riêng của mạch LC .

I. Mạch dao động

Bạn đang xem : Năng lượng điện từ là gì ? Công thức tính Tần số góc riêng của mạch LC – Vật lý 12 bài 20
– Một cuộn cảm có độ tự cảm L mắc với một tụ điện có điện dung C thành một mạch điện kín gọi là mạch xê dịch .
– Nếu điện trở của mạch rất nhỏ ( coi như = 0 ) thì mạch này là mạch giao động lí tưởng .
– Muốn cho mạch xê dịch hoạt động giải trí thì ta tích điện cho tụ điện rồi cho nó phóng điện trong mạch. Tụ điện sẽ phóng điện qua lại trong mạch 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 của tụ điện bằng cách nối hai bản này với mạch ngoài ( là những bộ phận khác của những mạch vô tuyến ) .

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

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

• Điện tích q trên tụ điện biến thiên điều hòa theo thời hạn :
q = Q0cos ( ωt + φ ) .
• Cường độ dòng điện i chạy trong mạch xê dịch biến thiên điều hòa theo thời hạn :
– Phương trình cường độ dòng điện : i = q ’ = – ωQ0sin ( ωt + φ )
⇒ i = I0cos ( ωt + φ + π / 2 )

 Với 

→ Vậy, điện tích q của một bản tụ điện và cường độ dòng điện i trong mạch giao động biến thiên điều hòa theo thời hạn ; i sớm pha π / 2 so với q .

2. Định nghĩa dao động điện từ tự do

– Sự biến thiên điều hòa theo thời gian của điện tích q của một bản tụ điện và cường độ dòng điện i (hoặc cường độ điện trường  và cảm ứng từ ) trong mạch dao động được gọi là dao động điện từ tự do.

3. Chu kỳ và tân số dao động riêng của mạch dao động (LC).

– Chu kì và tần số của giao động điện từ tự do trong mạch xê dịch gọi là chu kì và tần số giao động riêng của mạch xê dịch .

– Chu kỳ dao động riêng của mạch LC: 

– Tần số dao động riêng của mạch LC: 

– Tần số góc riêng của mạch LC: 

III. Năng lượng điện từ

– Tổng năng lượng điện trường trong tụ điện và năng lượng từ trường trong cuộn cảm của mạch xê dịch gọi là năng lượng điện từ .

IV. Bài tập vận dụng Mạch dao động

* Bài 1 trang 107 SGK Vật Lý 12: Mạch dao động là gì?

* Lời giải:

– Mạch xê dịch là mạch điện kín gồm một tụ điện C mắc tiếp nối đuôi nhau với cuộn cảm L .

* Bài 2 trang 107 SGK Vật Lý 12: Nêu định luật biến thiên của điện tích của một bản tụ điện và cường độ dòng điện trong mạch dao động.

* Lời giải:

– Định luật biến thiên: Điện tích q ở hai bản tụ điện và cường độ dòng điện I trong mạch dao động biến thiên điều hòa với cùng tần số góc, i sớm pha π/2 so với q.

– Biểu thức điện tích : q = q0 cos ( ωt + φ ) .
– Biểu thức cường độ dòng điện trong mạch : i = I0cos ( ωt + φ + π / 2 )

* Bài 3 trang 107 SGK Vật Lý 12: Viết công thức tính chu kì và tần số dao động riêng của mạch dao động.

* Lời giải:

– Chu kỳ xê dịch riêng của mạch :

– Tần số dao động riêng của mạch: 

* Bài 4 trang 107 SGK Vật Lý 12: Dao động điện từ tự do là gì?

* Lời giải:

– Dao động điện từ tự do là sự biến thiên điều hòa của điện tích q và cường độ i ( hay cường độ điện trường E và cảm ứng từ B ) trong mạch xê dịch .

* Bài 5 trang 107 SGK Vật Lý 12: Năng lượng điện từ là gì?

* Lời giải:

– Năng lượng điện từ bằng tổng năng lượng điện trường trong tụ điện và năng lượng từ trường trong cuộn cảm của mạch giao động. Nếu không có sự tiêu tốn năng lượng thì năng lượng điện từ trong mạch sẽ được bảo toàn .
– Năng lượng điện trường trong tụ điện :

– Năng lượng từ trường trong cuộn cảm :

– Năng lượng điện trường và năng lượng từ trường biến thiên tuần hoàn với tần số góc ω ’ = 2 ω và chu kì T ’ = T / 2 .
– Năng lượng điện từ trong mạch :

* Bài 6 trang 107 SGK Vật Lý 12: Sự biến thiên của dòng điện i trong một dao động lệch pha như thế nào so với sự biến thiên của điện tích q của một bản tụ điện?

A. i cùng pha với q. B. i ngược pha với q .
C. i sớm pha π / 2 so với q. D. i trễ pha π / 2 so với q .
* Lời giải :
– Đáp án : C.i sớm pha π / 2 so với q .
– Vì điện tích q của một bản tụ điện và cường độ dòng điện i trong mạch giao động biến thiên điều hoà theo thời hạn ; i sớm pha π / 2 so với q .

* Bài 7 trang 107 SGK Vật Lý 12: Nếu tăng số vòng dây của cuộn cảm thì chu kì của dao động điện từ sẽ thay đổi như thế nào?

A. Tăng B. Giảm C. Không đổi D. Không đủ cơ sở để vấn đáp
* Lời giải :
– Đáp án : A. Tăng

Vì: Ta có , L phụ thuộc vào kích thước của cuộn dây và số vòng của cuộn dây. Nếu số vòng của cuộn dây tăng thì L tăng suy ra T tăng.

* Bài 8 trang 107 SGK Vật Lý 12: Tính chu kì và tần số dao động riêng của một mạch dao động, biết tụ điện trong mạch có điện dung là 120pF và cuộn cảm có độ tự cảm là 3mH.

* Lời giải:

– Chu kì và tần số giao động riêng của mạch giao động :

Tóm lại, với bài viết về mạch giao động những em đã hoàn toàn có thể thuận tiện giải đáp được câu hỏi Năng lượng điện từ là gì ? và biết công thức tính Tần số góc riêng của mạch LC. Các em cần ghi nhớ những nội dung chính sau :
• Mạch xê dịch gồm một tụ điện mắc tiếp nối đuôi nhau với một cuộn cảm thành mạch kín .
• Mạch xê dịch lí tưởng có điện trở bằng không
• Điện tích của một bản tụ điện và cường độ dòng điện trong mạch xê dịch biến thiên điều hòa theo thời hạn .
• Sự biến thiên điều hòa của cường độ điện trường và cảm ứng từ trong mạch giao động gọi là giao động điện từ tự do trong mạch
• Công thức Tôm-xơn về chu kỳ luân hồi giao động riêng của mạch :• Tổng năng lượng điện trường trong tụ điện và năng lượng từ trường trong cuộn cảm của mạch giao động gọi là năng lượng điện từ .

Đăng bởi : trung học phổ thông Sóc Trăng
Chuyên mục : Giáo Dục

Source: https://vh2.com.vn
Category: Năng Lượng