Chào các bạn, chúng ta đã biết, chương Dao động và Sóng điện từ trong Vật Lý lớp 12 chương trình chuẩn gồm có hai vấn đề chính:
Dao động điện từĐiện từ trường và sóng điện từ
Bây giờ, chúng ta sẽ Tóm tắt lý thuyết phần Dao động điện từ và làm những bài tập cơ bản về dao động điện từ.
Nhắc lại kiến thức cơ bản về dao động điện từMạch dao động điện từ là gì?
Mạch dao động điện từ
Nguyên lý hoạt động của mạch dao động điện từ
Sau khi tích điện ban đầu cho tụ điện C và nối tụ điện với cuộn dây L thì tụ điện phóng điện qua cuộn cảm L; khi tụ điện hết điện tích thì dòng điện tự cảm lại nạp điện cho tụ điện theo chiều ngược lại. Sau đó tụ điện lại phóng điện, rồi tích điện … cứ như thế, hiện tượng sẽ lặp đi lặp lại tạo thành dòng điện biến đổi điều hòa trong mạch.
Sự biến thiên điều hòa theo thời gian của điện tích, dòng điện trong mạch dao động điện từ
Khi đó, chu chu kì và tần số dao động riêng của mạch dao động là:
Năng lượng điện từ của mạch dao động
Trong quá trình dao động điện từ tự do, tụ điện C và cuộn cảm L có tích lũy năng lượng; tổng năng lượng điện ở tụ điện C và năng lượng từ ở cuộn cảm L luôn luôn là một hằng số, được bảo toàn.
Công thức tính năng lượng điện trường trong tụ điện:
Công thức tính năng lượng từ trường trong cuộn cảm:
Chúng ta ghi nhớ năng lượng điện trường và năng lượng từ trường đều biến thiên tuần hoàn theo thời gian với tần số góc bằng 2omega:
Công thức tính năng lượng điện từ toàn phần của mạch dao động Bằng tổng năng lượng điện trường + năng lượng từ trường và bằng năng lượng điện trường cực đại hoặc bằng năng lượng từ trường cực đại:
Dao động điện từ tắt dần, sự cộng hưởng
Bài tập Vận dụng về dao động điện từ
Bài tập 1.
Mạch dao động điện từ lý tưởng gồm tụ điện C có điện dung 0,5nF và cuộn cảm có độ tự cảm là L = 0,5uH. Chu kì dao động riêng của mạch bằng bao nhiêu?
Hướng dẫn giải của Blog Góc Vật lí :
Áp dụng công thức tính chu kỳ với C và L đã biết:
Dễ dàng ta tính được giá trị chu kì dao động riêng của mạch LC này là: T=10^-7 s.
Bài tập 2.
Một mạch dao động LC lí tưởng gồm cuộn cảm thuần và tụ điện có điện dung C. Trong mạch có dao động điện từ tự do tần số f. Khi mắc song song tụ điện trong mạch trên với tụ điện có điện dung 3C thì tần số dao động điện từ tự do của mạch tăng hay giảm bao nhiêu lần?
Hướng dẫn giải của Blog Góc Vật lí :
Viết bài toán này chúng ta cần nhớ cách mắc song song hoặc nối tiếp các tụ điện với nhau, rồi áp dụng công thức tính tần số của mạch dao động LC là hoàn thành.
Công thức tính điện dung của bộ tụ mắc nối tiếp: C//=C1+C2, suy ra:
Tần số dao động điện từ tự do của mạch lúc sau là:
Vậy tần số dao động khi mắc bộ tụ song song trong trường hợp này sẽ giảm đi một nửa.
Bài tập 3 .
Một mạch dao động gồm tụ điện C1 và cuộn cảm thuần có độ tự cảm L thì tần số riêng của mạch là f1= 0,3 MHz, Khi dùng tụ điện C2 với cuộn cảm L thì tần số riêng của mạch là f2 = 0,42 MHz. Khi mạch dao động dùng hai tụ C1 và C2 ghép nối tiếp rồi Mắc với cuộn cảm L nói trên thì tần số dao động riêng của mạch bằng bao nhiêu?
Hướng dẫn giải của Blog Góc Vật lí :
Để giải bài tập về dao động điện từ loại này chúng ta cần nhớ công thức tính điện dung của bộ tụ khi ghép nối tiếp và công thức tính tần số của mạch dao động là thành công nhé.
Công thức tính chu kì dao động của mạch LC:
Suy ra:
Mặt khác, Công thức tính điện dung của bộ tụ ghép nối tiếp là:
Từ đó suy ra kết quả ngon lành rồi:
Các chú ý khi giải bài tập Dao động điện từ với bộ tụ mắc nối tiếp hoặc song song là:
Hi vọng rằng, công thức giải nhanh bài tập Dao động điện từ với bộ tụ nối tiếp hoặc mắc song song này sẽ giúp bạn chinh phục kỳ thi Trung Học Phổ Thông Quốc gia một cách tốt nhất.
Bài tập 4.
Trong mạch dao động, khi mắc tụ điện có điện dung C1 với cuộn cảm L thì tần số dao động của mạch là f1 = 66kHz. Khi mắc tụ có điện dung C2 với cuộn cảm L thì tần số dao động của mạch là f2 = 88kHz. Khi mắc C1 song song với C2 rồi mắc vào cuộn cảm L thì tần số dao động của mạch là bao nhiêu?
==>Bạn hãy thử sức làm bài tập này xem kết quả thế nào nhé.
Bây giờ chúng ta sẽ thử sức với dạng bài tập dao động điện từ tiếp theo nhé.
Bài tập 6.
Trong mạch dao động, khi mắc cuộn dây có có độ tự cảm L1, với tụ điện có điện dung C thì tần số dao động của mạch là f1 = 120kHz. Khi mắc cuộn dây có độ tự cảm L2 với tụ điện có điện dung C thì tần số dao động của mạch là f2 = 160kHz. Khi mắc L1 nối tiếp L2 rồi mắc vào tụ C thì tần số dao động của mạch là bao nhiêu?
Hướng dẫn giải của Blog Góc Vật lí :
Dạng bài tập này, Bạn có thể áp dụng công thức tính nhanh từ Blog Góc vật lý như sau:
Và như vậy, Dễ dàng bạn có:
Bài tập 7.
Trong mạch dao động LC có dao động điện từ tự do với tần số góc 10^4 rad/s. Biết điện tích cực đại trên tụ điện là 10^-9 C. Chọn gốc thời gian là lúc tụ điện bắt đầu phóng điện, viết biểu thức của cường độ dòng điện i trong mạch.
Hướng dẫn giải của blog Góc Vật Lý:
Nếu chọn gốc thời gian t = 0 là lúc tụ điện bắt đầu phóng điện, ta có: có q=q0 và i = 0, suy ra pha ban đầu bằng 0.
Khi đó:
Với:
Ta có:
Lưu ý: Khi gặp dạng bài tập này chúng ta ghi nhớ: dòng điện luôn sớm pha hơn so với điện tích một góc pi trên 2 là thành công bạn nhé.
Bài tập 8.
Lời giải của blog Vật Lý
Bài viết "Tóm tắt lý thuyết Dao động điện từ và bài tập mẫu #2" này thuộc chủ đề Dao động điện từ- vật lý 12 - LTĐH, bạn có đóng góp về nội dung bài viết này xin hãy để lại nhận xét cuối bài viết hoặc liên hệ với Admin Góc Vật lí: Bùi Công Thắng nha. Chúc bạn thành công!
