Năng lượng điện từ. C4.P2

TÓM TẮT LÝ THUYẾT

Yêu cầu

– Công thức xác định, đơn vị và các đại lượng đặc trưng của năng lượng điện trường, năng lượng từ trường, năng lượng điện từ và mỗi quan hệ giữa chúng.

– Các quy luật biến thiên, giá trị tức thời của năng lượng trong mạch.

– Nắm được nguyên tắc bước sóng phát và thu của một mạch LC là λ = c. T = c/f, với f là tần số riêng của mạch.

Nội dung

* Năng lượng điện trường tức thời:  hoặc

* Năng lượng từ trường:    

* Năng lượng điện từ:           hoặc  bảo toàn nếu mạch không có điện trở thuần.

Chú ý:

+ Mạch dao động có tần số góc w, tần số f và chu kỳ T thì Wđ và Wt biến thiên với tần số góc 2w, tần số 2f và chu kỳ T/2

+ Mạch dao động có điện trở thuần R ¹ 0 thì dao động sẽ tắt dần. Để duy trì dao động cần cung cấp cho mạch một năng lượng có công suất:

+ Khi tụ phóng điện thì  và  giảm và ngược lại

+ Quy ước: q > 0 ứng với bản tụ ta xét tích điện dương thì i > 0 ứng với dòng điện chạy đến bản

 tụ mà ta xét.

* BÀI TẬP MINH HỌA

Bài 1. Cho một mạch dao động điện từ gồm một tụ điện có điện dung C = 5 mF và một cuộn thuần cảm có độ tự cảm L = 50 mH. Biết điện áp cực đại trên tụ là  6 V. Tìm năng lượng điện trường và năng lượng từ trường trong mạch khi điện áp trên tụ điện là 4 V và cường độ dòng điện i khi đó.

Lời giải:

         Năng lượng điện trường tập trung ở hai đầu tụ điện:  (J)

         Năng lượng từ trường tập trung ở hai đầu cuộn cảm:

         Năng lượng điện từ trường:  (J)

             Vậy (J)

Đs: WC = 4.10-5 J; WL = 5.10-5 J; i = 0,045A.

Bài 2. Một mạch dao động điện từ gồm một tụ điện có điện dung 0,125 mF và một cuộn cảm có độ tự cảm 50 mH. Điện trở thuần của mạch không đáng kể – mạch điện lý tưởng. Điện áp cực đại giữa hai bản tụ điện là 3 V. Tính cường độ dòng điện cực đại, cường độ dòng điện tức thời, năng lượng điện trường, năng lượng từ trường trong mạch lúc điện áp giữa hai bản tụ là 2 V.

Lời giải:

Ta có:

Năng lượng điện từ bằng tổng năng lượng điện trường và năng lượng từ trường:

         Năng lượng điện trường tập trung ở hai đầu tụ điện:

                            (J)

         Năng lượng từ trường tập trung ở hai đầu cuộn cảm:

                (J)

Đs: I0 = 0,15 A; WC = 0,25.10-6 J; WL = 0,3125.10-6 J; i = 0,112 A.

Bài 3. Một mạch dao động gồm cuộn cảm có độ tự cảm 27 mH và tụ điện có điện dung 3000 pF; điện trở thuần của cuộn dây và dây nối là 1 Ω mạch điện không lý tưởng; điện áp cực đại giữa hai bản tụ điện là 5 V. Tính công suất cần cung cấp để duy trì dao động của mạch trong một thời gian dài.          

Lời giải:

Công suất cần cung cấp để duy trì dao động của mạch là:

 nên:

 

    Đs: P = 1,39.10-3 W.

Bài 4. Một mạch dao động điện từ LC lí tưởng gồm cuộn cảm thuần có độ tự cảm 5 mH và tụ điện có điện dung 5 mF. Trong mạch có dao động điện từ tự do. Tính khoảng thời gian giữa hai lần liên tiếp mà điện tích trên một bản tụ điện có độ lớn cực đại và khoảng thời gian giữa hai lần liên tiếp mà năng lượng điện trường bằng năng lượng từ trường.  

Lời giải:                                                                   

         Khoảng thời gian giữa hai lần liên tiếp mà điện tích trên một bản tụ điện có độ lớn cực đại là

         Khoảng thời gian giữa hai lần liên tiếp mà năng lượng điện trường bằng năng lượng từ trường:

Ta có:

Như vậy có 4 vị trí cách đều nhau trên đường tròn để

 (hình vẽ)

Khoảng thời gian giữa hai lần liên tiếp đó là:

Đs: 1,57.10-5 s; 7,85.10-6 s.

    Bài tập trắc nghiệm

  • (1)

    Khi nói về dao động điện từ trong mạch dao động LC lí tưởng, phát biểu nào sau đây sai?

    Điện tích của một bản tụ điện và cường độ dòng điện trong mạch biến thiên điều hòa theo thời gian lệch pha nhau .

    Năng lượng từ trường và năng lượng điện trường của mạch luôn cùng tăng hoặc luôn cùng giảm.

    Năng lượng điện từ của mạch gồm năng lượng từ trường và năng lượng điện trường.

    Cường độ dòng điện qua cuộn cảm và hiệu điện thế giữa hai bản tụ điện biến thiên điều hòa theo thời gian với cùng tần số.

  • (2)

    Trong mạch dao động LC lí tưởng có dao động điện từ tự do thì

    năng lượng từ trường tập trung ở tụ điện.              

    năng lượng điện từ của mạch được bảo toàn.

    năng lượng điện trường và năng lượng từ trường luôn không đổi.

    năng lượng điện trường tập trung ở cuộn cảm.

  • (3)

    Hiệu điện thế cực đại giữa hai bản tụ trong khung dao động bằng 6V, điện dung của tụ bằng 1mF. Biết dao động điện từ trong khung năng lượng được bảo toàn, năng lượng từ trường cực đại tập trung ở cuộn cảm bằng:          

    18.10–6J

    0,9.10–6J       

    9.10–6J

    1,8.10–6J                            

  • (4)

    Một mạch dao động điện từ LC gồm tụ điện có điện dung C và cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm L. Biết dây dẫn có điện trở thuần không đáng kể và trong mạch có dao động điện từ riêng. Gọi q0, U0 lần lượt là điện tích cực đại và điện áp cực đại của tụ điện, I0 là cường độ dòng điện cực đại trong mạch. Biểu thức nào sau đây không phải là biểu thức tính năng lượng điện từ trong mạch ?

    .         

    .

    .

    .

  • (5)

    Một mạch dao động LC có cuộn thuần cảm và tụ điện có điện dung  Hiệu điện thế cực đại giữa hai bản tụ là 10V. Năng lượng dao động của mạch là

    25J.

    2,5mJ.

    2,5J.

    2,5.10-4J.                            

  • (6)

    Một mạch dao động LC có cuộn thuần cảm L = 0,5 H và tụ điện C = 50 μF. Hiệu điện thế cực đại giữa hai bản tụ là 5 V. Năng lượng dao động của mạch và chu kì dao động của mạch là:

    6,25.10-4J ; s.   

    2,5.10-4J ;  s.

    0,625mJ;  s.       

    0,25mJ ;  s.  

  • (7)

    Một mạch dao động LC có cuộn thuần cảm có độ tự cảm L = 0,4H. Cường độ dòng điện qua mạch có biểu thức:  Năng lượng dao động của mạch là

    3,2mJ.

    3,2J.

    1,6mJ.

    1,6J.

  • (8)

    Trong mạch dao động LC có điện trở thuần bằng không thì

    năng lượng điện trường tập trung ở cuộn cảm và biến thiên với chu kì bằng chu kì dao động riêng của mạch.

    năng lượng từ trường tập trung ở tụ điện và biến thiên với chu kì bằng nửa chu kì dao động riêng của mạch.

    năng lượng từ trường tập trung ở cuộn cảm và biến thiên với chu kì bằng chu kì dao động riêng của mạch.

    năng lượng điện trường tập trung ở tụ điện và biến thiên với chu kì bằng nửa chu kì dao động riêng của mạch.

  • (9)

    Một mạch dao động lí tưởng gồm cuộn cảm thuần có độ tự cảm L và tụ điện có điện dung C đang có dao động điện từ tự do. Ở thời điểm t = 0, hiệu điện thế giữa hai bản tụ có giá trị cực đại là U0. Phát biểu nào sau đây là sai?

    Năng lượng từ trường cực đại trong cuộn cảm là .

    Năng lượng từ trường của mạch ở thời điểm t =   .

    Cường độ dòng điện trong mạch có giá trị cực đại là U0.

    Điện áp giữa hai bản tụ bằng 0 lần thứ nhất ở thời điểm t =.

  • (10)

    Một mạch dao động LC có điện trở thuần không đáng kể. Dao động điện từ riêng (tự do) của mạch LC có chu kì 2,0.10–4 s. Năng lượng điện trường trong mạch biến đổi điều hoà với chu kì là

    0,5.10–4  s. 

    1,0. 10 – 4  s.

    4,0.10 – 4  s. 

    2,0.10 – 4  s. 

Để lại một bình luận

Hãy trở thành người đầu tiên bình luận!

avatar
wpDiscuz
Bài liên quan
Sách và tư liệu
Làm thế nào để gia đình hạnh phúc?
No img
LÀM THẾ NÀO ĐÊ GIA ĐÌNH HẠNH PHÚCTrong rất nhiều lý do, nhiều cách thức tiếp cận ở nhiều góc ...
PHONG TRÀO CỘNG SẢN QUỐC TẾ ĐÔNG DƯƠNG
No img
PHONG TRAO CỌNG SẢN QUỐC TẾ ĐÔNG DƯƠNGChế độ cộng sản có áp dụng được ồ châu Á nói chung ...
Đáp án thi thử môn Toán_đhsp Hanoi, lần 1_2016
Đáp án thi thử môn Toán_đhsp Hanoi, lần 1_2016
Cần trợ giúp hãy kết bạn cùng facebook – nhanthanhcs1@gmail.com
Đề thi chọn vào lớp chuyên 11A0 – THPT Lương Thế Vinh: 2014-2015
Đề thi chọn vào lớp chuyên 11A0 – THPT Lương Thế Vinh: 2014-2015
Kiến thức lớp 10 sử dụng để đánh giá hs muốn vào khối Lý lớp 11