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]
Trang 1CHUYÊN ĐỀ GIẢI BÀI TOÁN VỀ NẠP NĂNG LƯỢNG ĐIỆN TRƯỜNG BAN ĐẦU CHO MẠCH DAO ĐỘNG LC
I PHƯƠNG PHÁP GIẢI
Cấp năng lượng điện trường ban đầu
- Ban đầu khóa k ở chốt (1), tụ điện được tích điện (nếu thời gian đủ dài) đến hiệu điện thế
bằng suất điện động E của nguồn Năng lượng điện mà tụ tích được là:
2
1
W
2C E
=
- Chuyển khóa k sang chốt (2), tụ phóng điện qua cuộn dây Năng lượng điện chuyển dần
thành năng lượng từ trên cuộn dây Như vậy hiệu điện thế cực đại trong quá trình dao động
chính là hiệu điện thế ban đầu của tụ U0 = E, năng lượng điện ban đầu mà tụ tích được từ
nguồn chính là năng lượng toàn phần (năng lượng điện từ) của mạch dao động
II VÍ DỤ MINH HỌA
Ví dụ 1: Trong mạch dao động bộ tụ điện gồm hai tụ điện C1, C2 giống nhau được cấp một
năng lượng 1μJ từ nguồn điện một chiều có suất điện động 4V Chuyển khoá K từ vị trí 1 sang
vị trí 2 Cứ sau những khoảng thời gian như nhau 1μs thì năng lượng trong tụ điện và trong
cuộn cảm lại bằng nhau Xác định cường độ dòng điện cực đại trong cuộn dây ?
A 0,787A
B 0,785A
C 0,786A
D 0,784A
Giải
- Năng lượng của mạch là:
2C U o 2C U o J J
Vì: C1=C2=C và hai tụ ghép nối tiếp nên Uo1=Uo2=E/2=2V
Trang 2Suy ra:
2
E
−
−
- Điện dung của bộ tụ: Cb=C/2=1,25.10-7F
- Cứ sau những khoảng thời gian như nhau 1μs thì năng lượng trong tụ điện và trong cuộn
cảm lại bằng nhau (WC1 + WC2 = WL ) → T/4 = 1μs → T = 4μs
- Độ tự cảm:
2
3, 2.10 5
4 b
T
C
−
Mặt khác ta có:
2
6 5 2
1
W
2
0, 785
o
o
LI
W
L
−
−
=
- Chọn B
Ví dụ 2: Hai tụ điện C1 = C2 = 10μF mắc song song Nối hai đầu bộ tụ với ắc qui có suất điện
động E = 6V để nạp điện cho các tụ rồi ngắt ra và nối với cuộn dây thuần cảm L = 1mH để tạo thành mạch dao động Sau khi dao động trong mạch đã ổn định, tại thời điểm dòng điện qua
cuộn dây có giá trị i = 0,5A thì hiệu điện thế giữa hai đầu bộ tụ bằng:
A 4,85V
B 3,50V
C 5,50V
D 1,50V
Giải
Hai tụ C1, C2 mắc song song thì điện dung của bộ tụ là:
Cb = C1 + C2 = 20μF
- Năng lượng cung cấp cho mạch dao động:
4
J
−
- Khi i = 0,5A, năng lượng từ trường:
1 1
W 10 0,52 1, 25.10
2 2
Trang 3- Khi đó năng lượng điện trường:
WC = W – WL = 2,35.10-4 J
Mà
2 C
4 6
1
W =
2
2 2.2, 35.10
4,85 20.10
b
C b
C u
W
C
−
−
- Chọn A
III BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM
cấp cho mạch một năng lượng 25 (μJ) bằng cách nạp điện cho tụ thì dòng điện tức thời trong
mạch cứ sau khoảng thời gian π /4000 (s) lại bằng không Xác định độ tự cảm cuộn dây
A L = 1 H
B L = 0,125 H
C L = 0,25 H
D L = 0,5 H
1Ω vào hai cực của nguồn điện một chiều có suất điện động không đổi và điện trở trong r thì
trong mạch có dòng điện không đổi cường độ I Dùng nguồn điện này để nạp điện cho một tụ
điện có điện dung C = 2.10-6F 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 chu kì T = π.10-6 s và cường độ dòng điện cực đại bằng 8I Giá trị của r bằng:
A 1Ω
B 2Ω
C 2,5Ω
D 0,5Ω
1Ω vào hai cực của nguồn điện một chiều có suất điện động không đổi và điện trở trong r = 1Ω thì trong mạch có dòng điện không đổi cường độ I Dùng nguồn điện này để nạp điện cho một
tụ điện có điện dung C = 1μF 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 góc ω = 106 rad/s và cường độ dòng điện cực đại bằng I Tính tỉ
số I0/I ?
Trang 4A 2
B 2,5
C 1,5
D 3
C1 và C2 ghép nối tiếp Nối hai cực của nguồn điện một chiều có suất điện động E và điện trở
trong r = 2Ω vào hai đầu cuộn cảm Sau khi dòng điện qua mạch ổn định, người ta ngắt cuộn
dây với nguồn và nối nó với tụ điện thành mạch kín thì mạch LC dao động với hiệu điện thế
cực đại giữa hai đầu cuộn cảm bằng 5E Tính giá trị C1 biết C1 = 3C2?
A 0,375 μF
B 0,25 μF
C 0,6375 μF
D 0,875 μF
Trang 5Website HOC247 cung cấp một môi trường học trực tuyến sinh động, nhiều tiện ích thông minh, nội dung bài giảng được biên soạn công phu và giảng dạy bởi những giáo viên nhiều năm kinh nghiệm, giỏi
về kiến thức chuyên môn lẫn kỹ năng sư phạm đến từ các trường Đại học và các trường chuyên danh
tiếng
xây dựng các khóa luyện thi THPTQG các môn: Toán, Ngữ Văn, Tiếng Anh, Vật Lý, Hóa Học và
Sinh Học
trường PTNK, Chuyên HCM (LHP-TĐN-NTH-GĐ), Chuyên Phan Bội Châu Nghệ An và các trường Chuyên khác cùng TS.Trần Nam Dũng, TS Phạm Sỹ Nam, TS Trịnh Thanh Đèo và Thầy Nguyễn Đức Tấn
THCS lớp 6, 7, 8, 9 yêu thích môn Toán phát triển tư duy, nâng cao thành tích học tập ở trường và đạt điểm tốt ở các kỳ thi HSG
dành cho học sinh các 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 cùng đôi HLV đạt thành tích cao HSG Quốc Gia
các môn học với nội dung bài giảng chi tiết, sửa bài tập SGK, luyện tập trắc nghiệm mễn phí, kho tư liệu tham khảo phong phú và cộng đồng hỏi đáp sôi động nhất
- HOC247 TV: Kênh Youtube cung cấp các Video bài giảng, chuyên đề, ôn tập, sửa bài tập, sửa đề thi
miễn phí từ lớp 1 đến lớp 12 tất cả các môn Toán- Lý - Hoá, Sinh- Sử - Địa, Ngữ Văn, Tin Học và Tiếng Anh
Vững vàng nền tảng, Khai sáng tương lai
Học mọi lúc, mọi nơi, mọi thiết bi – Tiết kiệm 90%
Học Toán Online cùng Chuyên Gia
HOC247 NET cộng đồng học tập miễn phí HOC247 TV kênh Video bài giảng miễn phí