CHỦ ĐỀ: MẠCH DAO ĐỘNG. ĐIỆN TỪ TRƯỜNG

1. Mạch dao động LC:

Mạch dao động gồm một cuộn cảm (L) và tụ điện (C) mắc nối tiếp nhau thành mạch kín.

Nếu điện trở của mạch rất nhỏ=> gọi là mạch dao động lí tưởng.

2. Sự biến thiên của điện tích q cuả tụ điện và cường độ dòng điện i trong cuộn dây.

+ Điện tích: $q={{Q}_{0}}\text{cos}(\omega t+\varphi )$ với tần số góc là:  $\omega =\frac{1}{\sqrt{LC}}$

                  ${{Q}_{0}}=C.{{U}_{0}}$

+ Cường độ dòng điện: $i=\omega {{Q}_{0}}\text{cos}(\omega t+\varphi +\frac{\pi }{2})$

                                   $i={{I}_{0}}\text{cos}(\omega t+\varphi +\frac{\pi }{2})$      Với ${{I}_{0}}=\omega .{{Q}_{0}}$

+ Hiệu điện thế giữa 2 bản của tụ điện: $u={{U}_{0}}\text{cos}(\omega t+\varphi )$với ${{U}_{0}}=\frac{{{Q}_{0}}}{C}$

=> Dòng điện i biến thiên điều hòa …………………… nhưng  ……..…… pha …… so vơí điện tích q.

3. Dao động điện từ:

- Sự biến thiên điều hòa của …………………………………………và ……………………………...…     trong mạch dao động gọi là dao động điện từ tự do.

- Chu kì dao động riêng của mạch:   $T=2\pi \sqrt{LC}$

- Tần số dao động riêng của mạch:   $f=\frac{1}{2\pi \sqrt{LC}}$

(Do L, C rất nhỏ nên tần số mạch dao động thường rất lớn)

4. Điện từ trường và thuyết điện từ của Maxwell

+ Từ trường biến thiên:

Nếu tại một nơi có từ trường biến thiên theo thời gian thì tại đó xuất hiện một …………………….

Điện trường xoáy  là điện trường có đường sức là …………………….

+ Điện trường biến thiên:

Nếu tại một nơi có điện trường biến thiên theo thời gian thì tại nơi đó xuất hiện …………………….

+ Điện từ trường:

Điện trường biến thiên sinh ra ……………………, từ trường biến thiên sinh ra ……………………, hai trường biến thiên này liên hệ mật thiết với nhau và là hai thành phần của một trường thống nhất gọi là …………………….

BÀI TẬP TỰ LUẬN

Câu 1. Một mạch dao động điện từ LC gồm cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm L = 2 mH và tụ điện có điện dung  C = 0,2 mF. Biết dây dẫn có điện trở thuần không đáng kể và trong mạch có dao động điện từ riêng. Xác định chu kì, tần số riêng của mạch.

Câu 2. Một mạch dao động gồm tụ điện có điện dung C = 25 pF và cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm L = 10^-4 H. Giả sử ở thời điểm ban đầu tụ điện được nạp với hiệu điện thế cực đại 6V. Tìm:

a. Tần số góc, chu kì, tần số riêng mạch dao động.

b. biểu thức điện tích trên các bản tụ điện.

c. biểu thức cường độ dòng điện và biểu thức điện áp giữa hai bản tụ.

Câu 3. Cho mạch dao động lí tưởng với C = 1 nF, L = 1 mH, điện áp hiệu dụng của tụ điện là U_C = 4 V. Lúc t = 0, ${{u}_{C}}=2\sqrt{2}$ V và tụ điện đang được nạp điện. Viết biểu thức điện áp trên tụ điện và cường độ dòng điện chạy trong mạch dao động.

Câu 4. 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  6V.

a. Tìm điện tích cực đại, cường độ dòng điện cực đại trong mạch.

b. Tìm điện tích và cường độ dòng điện trong mạch khi điện áp trên tụ điện là 4V.

Câu 5. Một mạch dao động điện từ lí tưởng gồm một tụ điện có điện dung 0,125mF và một cuộn cảm có độ tự cảm 50mH. Điện áp cực đại giữa hai bản tụ điện là 3V. Tính cường độ dòng điện cực đại và cường độ dòng điện trong mạch lúc điện áp giữa hai bản tụ là 2V.

Câu 6. 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; 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.

Câu 7. 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.

Câu 8. Cường độ dòng điện tức thời trong một mạch dao động LC lí tưởng là i = 0,08cos2000t (A). Cuộn dây có độ tự cảm L = 50 mH. Hãy tính:

a. điện dung của tụ điện; chu kì, tần số mạch dao động.

b. điện áp giữa hai bản tụ điện tại thời điểm cường độ dòng điện tức thời trong mạch bằng giá trị cường độ dòng điện hiệu dụng.

Câu 9. Một mạch dao động LC lí tưởng đang có dao động điện từ tự do. Biết điện tích cực đại của một bản tụ điện có độ lớn là 10^-8 C và cường độ dòng điện cực đại qua cuộn cảm thuần là 62,8 mA. Tính tần số, chu kì dao động điện từ tự do của mạch.

Câu 10. Khung dao động điện từ gồm một cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm 0,1 H và tụ điện có điện dung  10 mF. Dao động điện từ trong khung là dao động điều hoà với cường độ dòng điện cực đại 0,05 A. Tính:

a. điện áp giữa hai bản tụ ở thời điểm cường độ dòng điện trong mạch có giá trị 0,03 A.

b. cường độ dòng điện trong mạch lúc điện tích trên tụ có giá trị 30 mC.