Tính khoảng thời gian khi năng lượng từ trường bằng nửa giá trị cực đại của nó trong mạch dao động điện từ

Mạch dao động LC không có điện trở thực hiện dao động tự do với tần số riêng fo = 106Hz. Năng lượng từ trường bằng nửa giá trị cực đại của nó sau những khoảng thời gian là

A. 2 μs B. 1 μs C. 0,5 μs D. 0,25μs

Bạn hãy tự giải bài tập này trước khi xem lời giải chi tiết từ Blog Góc Vật lí nhé. Đề thi LTĐH môn Vật lí 12 này thuộc chủ đề dòng điện xoay chiều. Chúc các bạn chinh phục thành công kì thi THPT quốc gia sắp tới.

Kéo xuống xem lời giải nhé

Tags: Tính khoảng thời gian khi năng lượng từ trường bằng nửa giá trị cực đại của nó trong mạch dao động điện từ

Cấu tạo Mạch dao động điện - từ LC 

Mạch dao động điện-từ LC (hay còn gọi là mạch cộng hưởng LC) là một loại mạch điện cơ bản trong điện tử và điện học, bao gồm một cuộn cảm (L) và một tụ điện (C) được kết nối với nhau. Đây là một thành phần quan trọng trong nhiều ứng dụng điện tử, như trong máy thu phát sóng vô tuyến, bộ lọc tín hiệu, và các thiết bị điều chỉnh tần số. Dưới đây là cấu tạo và nguyên lý hoạt động của mạch dao động LC:

Cấu tạo Mạch dao động điện - từ LC 

 

Cấu tạo mạch dao động LC Cuộn cảm (L): Cuộn cảm là một linh kiện điện tử có khả năng lưu trữ năng lượng dưới dạng từ trường. Nó được tạo thành từ một cuộn dây xoắn quanh một lõi, thường là lõi không khí hoặc lõi ferit. Khi dòng điện chạy qua cuộn cảm, nó sẽ tạo ra từ trường xung quanh cuộn dây. Tụ điện (C): Tụ điện là một linh kiện điện tử có khả năng lưu trữ năng lượng dưới dạng điện trường. Nó bao gồm hai bản dẫn điện ngăn cách bởi một vật liệu cách điện (điện môi). Khi có hiệu điện thế giữa hai bản tụ điện, nó sẽ tích lũy điện tích. Mạch điện: Mạch dao động LC thường được tạo thành bằng cách kết nối cuộn cảm và tụ điện theo kiểu song song hoặc nối tiếp.

Nguyên lý hoạt động của mạch LC

Mạch dao động LC hoạt động dựa trên nguyên lý dao động điện-từ, nơi năng lượng được chuyển đổi qua lại giữa điện trường và từ trường trong mạch. Giai đoạn 1: Khi tụ điện được tích lũy điện tích (ví dụ: qua một nguồn điện ngoài), nó sẽ có hiệu điện thế. Nếu tụ điện được kết nối với cuộn cảm, điện tích sẽ bắt đầu chảy qua cuộn cảm, tạo ra dòng điện. Giai đoạn 2: Khi dòng điện chảy qua cuộn cảm, từ trường sẽ được tạo ra xung quanh cuộn dây. Từ trường này sẽ tiếp tục tăng cường khi dòng điện tăng. Giai đoạn 3: Khi tụ điện mất hết điện tích, cuộn cảm sẽ giữ năng lượng trong từ trường của nó. Lúc này, từ trường sẽ bắt đầu sụp đổ, dẫn đến dòng điện tiếp tục chảy và tụ điện sẽ tích lũy điện tích theo hướng ngược lại. Giai đoạn 4: Quá trình này tiếp tục theo chu kỳ, tạo ra một dao động điện-từ trong mạch LC.

Tần số dao động riêng của mạch LC

Tần số dao động của mạch LC phụ thuộc vào giá trị của cuộn cảm và tụ điện, và được tính bằng công thức:

Công thức tính Tần số dao động riêng của mạch LC

Ở đây, f là tần số dao động (Hz), L là giá trị của cuộn cảm (tính bằng henry), và C là giá trị của tụ điện (tính bằng farad).

Ứng dụng

Mạch dao động LC được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng liên quan đến sóng vô tuyến, như trong máy thu phát, các bộ lọc, mạch cộng hưởng trong thiết bị điện tử, và trong một số loại máy phát tín hiệu. Mạch này là một thành phần quan trọng trong nhiều hệ thống điện tử, và hiểu rõ nguyên lý hoạt động của nó là cần thiết trong nhiều ứng dụng liên quan đến kỹ thuật điện và điện tử.

Lời giải từ Blog góc vật lý

Ta có: T = 1/f = 10-6s.

Năng lượng từ trường trong mạch có giá trị bằng nửa giá trị cực đại của nó sau những khoảng thời gian là t = T/4 = 0,25.10-6 s.

Như vậy bạn đã biết cách Tính khoảng thời gian khi năng lượng từ trường bằng nửa giá trị cực đại của nó trong mạch dao động điện từ LC cộng hưởng - đó là những khoảng thời gian t = T/4 nhé.

Bạn muốn tìm kiếm gì không?