1. KIẾN THỨC CẦN NẮM VỮNG
2. Mạch dao động 

* Cấu tạo Gồm tụ điện C được mắc với cuộn dây có hệ số tự cảm L. 

* Hoạt động

Ban đầu tích điện cho tụ C và khóa K mở. Sau đó đóng khóa K để tạo thành một mạch kín ta gọi đó là mạch dao động. Lúc này tụ phóng điện qua cuộn cảm L, dòng điện trong mạch sẽ biến đổi. Nhờ có tục phóng và nạp điện kết hợp với hiện tượng tự cảm xuất hiện một dao động điện trên mạch dao động.

2. Dao động điện từ trong mạch dao động .

Bỏ qua điện trở thuần trên mạch dao động.

– Sự phụ thuộc của điện tích q trên tụ và cường độ dòng điện i trên mạch theo thời gian.

* q = Qo.sin(wt + o) *i = q’ = Q..w.cos(wt + ) = cos(wt +)

Với 0 = 7 và i < 0 có tụ phóng điện, i > 0 tụ nạp điện. Điện tích trên tụ q cũng như dòng điện trên mạch biến thiên điều hòa theo tần số riêng 0 = = được gọi là dao động điện từ trên mạch dao động.

1

2

.

2.

C.

8:

:

– Năng lượng dao động điện từ: * Wt là năng lượng từ trường tập trung trên cuộn cảm L:

= …[Q..@.cos(@t+Q)} = 5:.cos? (@t+Q). * Năng lượng điện trường Wa tập trung trên tụ điện C:

W, -19 -1. 20.sin(wt + o) * Năng lượng dao động điện từ trong mạch dao động:

W(J) = W4 + Wa = 1 Q8 – Kết luận: Khi chỉ cung cấp một năng lượng ban đầu và để cho dao động: cường độ dòng điện và điện tích trên tụ của mạch dao động biến thiên điều hòa theo tần số: f ==

21VL.C Năng lượng của mạch dao động gồm năng lượng từ trường trên cuộn cảm và năng lượng điện trường trên tụ điện.

Năng lượng điện trường và từ trường chuyển hóa lẫn nhau đều có giá trị cực đại làm với đó là điện tích cực đại của C.

* Năng lượng dao động của mạch dao động là không đổi khi bỏ qua hao phí năng lượng và không bức xạ sóng điện từ. .

* Trong thực tế, trong mạch LC luôn có điện trở thuần R làm tiêu hao điện năng dẫn tới dao động bị tắt dần. Nếu R quá lớn thì sự chuyển hóa điện từ trong mạch không còn là tuần hoàn nữa.

Muốn duy trì được dao động điện từ trong mạch, cần phải bù năng lượng cho mạch đủ với phần bị tiêu hao sau mỗi chu kì. Khi đó ta sẽ có một hệ tự dao động. Ta có thể sử dụng đặc tính điều khiển của tranzito để tạo dao động duy trì. B. TRẢ LỜI CÂU HỎI

1. Tại sao người ta lại coi độ tự cảm trong dao động điện từ tương đương với khối lượng trong dao động cơ?

Trả lời Li độ x, vận tốc v trong động cơ và điện tích q của tụ điện và cường độ dòng điện I chạy trong mạch dao động đều biến thiên tuần hoàn theo thời gian với:

X = A cos(ot+Q); v=-Aqsin (wt+)

q=q, cos(ot+); i=-q,osin(wt+o) Trong đó x và q nói trên là nghiệm của hai phương trình vi phân:

x” + D x = 0 với 10 =.

q”+” với =LC – Năng lượng điện trường của khung dao động đề tương đương

với thế năng cực đại trong dao động cơ

?

2

– Năng lượng từ trường của khung dao động

tương đương với

động năng cực đại của dao động cơ mv.

| Vậy từ năng lượng của mạch dao động và từ động năng của con lắc trong dao động cơ ta thấy đại lượng m trong dao động cơ tương đương với độ tự cảm L của cuộn dây trong mạch dao động.

C2. Để duy trì dao động trong mạch LC, bạn Mai đã mắc thêm một pin nối tiếp vào mạch nhằm liên tục bổ sung điện năng cho mạch. Giải pháp này có duy trì được dao động không? Tại sao?

Trả lời Vì pin mắc trực tiếp như vậy không bù đủ và đúng năng lượng đã bị tiêu hao trong mỗi chu kì dao động nên cách làm đó không thể duy trì được dao động cho mạch. c. GIẢI BÀI TẬP

| B1. Trong bản phân tích dao động trong từng thời điểm trên hình 21.3 SGK, ta có:

2. Năng lượng điện trường cực đại tại thời điểm số 2… B. Năng lượng từ trường cực đại tại thời điểm số 4. C. Năng lượng điện trường cực đại tại thời điểm số 6. D. Năng lượng từ trường cực đại tại thời điểm số 7.

Giải Chọn đáp án D. Năng lượng từ trường cực đại tại thời điểm số 7. B2. Dao động điện từ trong mạch dao động LC là quá trình: A. Biến đổi không tuần hoàn của điện tích trên tụ điện. B. Biến đổi theo hàm mũ của cường độ dòng điện.

1. Chuyển hóa tuần hoàn giữa năng lượng từ trường và năng lượng điện trường. D. Bảo toàn hiệu điện thế giữa hai cực tụ điện.

Giải Chọn đáp án C. Dao động điện từ trong mạch dao động LC là quá trình chuyển hóa tuần hoàn giữa năng lượng từ trường và năng lượng điện trường.

| B3. Trong một mạch dao động LC có điện dung là 5uF, cường độ tức thời của dòng điện là i=0,05sin 2000t (A). Tìm độ tự cảm và biểu thức cho điện tích của tụ.

Giải | Ta có:

i=0,05 sin 2000t (A) = @= 2000 (rad/s)

–

-.

.

..

LC

Mặc khác o = 1 Độ tự cảm của ống dây là:

L-C 4.10 5.104 – 25.10°(H)

Điện tích của tụ điện là:

9-9, cos(200 + = 4, sin( 201 + 3 ) – 4, sin( 2000 – ) Với 4 – 1 = 2,5.10^(C).

→ Q=2,5.10^* sin( 20001 5)(C)

–

Vậy q=2,5.10^ cos(2000t + T). B4. Một mạch dao động LC có năng lượng là 36.10^J và điện dung của tụ điện C là 2,5uF. Tìm năng lượng tập trung tại cuộn cảm khi hiệu điện thế giữa hai bản cực của tụ điện là 3V.

Giải Năng lượng điện trường trong mạch là:

We = -CUP 2,5.10.9=11,25.10^(1 Năng lượng tập trung tại cuộn cảm lúc hiệu điện thế giữa hai bản tụ là 3V.

W = W,+W, = W, – W, = 36.100 – 11,25.106 = 24,75.106J.

2