zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Tài Liệu Phổ Thông

» Ôn thi ĐH-CĐ

Bài giảng dao động điện từ - năng lượng mạch dao động điện từ

Chia sẻ: Nguyen Duc Thien | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:5

Báo xấu

124
lượt xem 26
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tham khảo tài liệu 'bài giảng dao động điện từ - năng lượng mạch dao động điện từ', tài liệu phổ thông, ôn thi đh-cđ phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng dao động điện từ - năng lượng mạch dao động điện từ

Khóa h c Dòng i n xoay chi u và Dao ng i n t Bài gi ng Dao ng i n t Bài gi ng 2: N¨ng N¨ng l−îng M¹ch dao ®éng ®iÖn tõ 1) Năng lư ng i n trư ng, (WC) q2 1 i n, tính b i công th c WC = Cu 2 = Là năng lư ng tích lũy trong t 2 2C 2) Năng lư ng t trư ng, (WL) 12 Là năng lư ng tích lũy trong cu n c m, tính b i công th c WL = Li 2 3) Năng lư ng i n t , (W) 1212 Cu + Li 2 2 2 q 1 Là t ng c a năng lư ng i n trư ng và năng lư ng t trư ng, cho b i W = WL + WC = + Li 2 2C 2 1 1 qu + Li 2 2 2 4) S b o toàn năng lư ng i n t c a m ch dao ng i n t lí tư ng q = Qo cos ( ωt ) q 2 1 2 Q o cos ( ωt ) 1 2 2  + L  −ωQ o sin ( ωt )  = 2  W = → + Li =  Gi s   i = q′ = −ωQo sin ( ωt ) 2C 2 2C 2  2 2 Q2 Q Q 1 1 122 = o cos 2 ( ωt ) + Lω2 Qo sin 2 ( ωt ) = o cos 2 ( ωt ) + L. Qo sin ( ωt ) = o = const. 2 2C 2 2C 2 LC 2C V y trong m ch dao ng LC thì năng lư ng có th chuy n hóa qua l i gi a năng lư ng i n trư ng và năng lư ng t trư ng nhưng t ng c a chúng là năng lư ng i n t luôn ư c b o toàn. Nh n xét: trên ta th y năng lư ng i n t b ng năng lư ng t trư ng c c i và cũng b ng năng lư ng T các công th c tính i n trư ng c c i.  Q2 LC = 2o  Io   1 2 Qo 2 2 Qo 1 1 ( WC )max = = CU o = QU o  LIo = 2    C 2C 2 2   2 2C Khi ó ta có W = → ⇔ Io = Uo L 12  1 LI2 = 1 CU 2  ( WL )max = LIo 2 o 2  o  2 L  Uo = Io  C  Cũng gi ng như ng năng và th năng c a dao ng cơ, n u m ch dao ng bi n thiên tu n hoàn v i chu kỳ T, t n s f thì năng lư ng i n trư ng và năng lư ng t trư ng bi n thiên tu n hoàn v i t n s là 2f và chu kỳ là T/2. t c th i (u, i) ta d a vào phương trình b o toàn năng lư ng: tính các giá tr ( ) C Uo − u 2 2 1 1212 CU o = Cu + Li ⇔ Li = CU o − Cu  i = → 2 2 2 2 2 2 2 L ( ) L Io − i 2 2 121212 LIo = Cu + Li ⇔ Cu = LIo − Li  u = → 2 2 2 2 2 2 C q = Q o cos ( ωt ) 2 2   i  q   →  +  = 1. tính các giá tr t c th i (i, q) ta d a vào h th c liên h :  i = q′ = −ωQo sin ( ωt )  ωQ o   Q o   Website: www.hocmai.vn – Ngôi trư ng chung c a h c trò Vi t! Mobile: 0985074831
Khóa h c Dòng i n xoay chi u và Dao ng i n t Bài gi ng Dao ng i n t  W = WC i = 0 ; q = ± Q o   →  WL = 0  W = WL i = ± Io ; q = 0   →  WC = 0 Io Q3 i=± ;q =± o  WC = 3WL → T ó ta có m t s các c p (i, q) liên h p: 2 2 I3 Q i=± o ; q = ± o  WL = 3WC → 2 2 I2 Q2 i=± o ;q =± o  WL = WC → 2 2 Ví d 1: M ch dao ng lí tư ng g m t i n có i n dung C = 1 (µF) và cu n dây có t c m L = 1 (mH). Trong quá trình dao ng, cư ng dòng i n qua cu n dây có l n l n nh t là 0,05 (A). Sau bao lâu thì hi u i n th gi a hai b n t i n có l n l n nh t, l n ó b ng bao nhiêu? Hư ng d n gi i: Th i gian t lúc cư ng dòng i n t c c i n lúc hi u i n th t c c i là T/4 (T là chu kì dao ng riêng 1 1 c a m ch). V y th i gian c n tìm là ∆t = .2 π LC = π 10−6.10−2 = 1,57.10−4 (s). 4 2 10 −2 1 12 L CU o = LIo  U o = Io → = 0, 05. = 5 (V). 2 B o toàn năng lư ng ta ư c 10 −6 2 2 C Ví d 2: M ch dao ng LC có cư ng dòng i n c c i Io = 10 (mA), i n tích c c ic at i n là Qo = 4.10–8 (C). a) Tính t n s dao ng riêng c a m ch. b) Tính h s t c m c a cu n dây, bi t i n dung c a t i n C = 800 (pF). Hư ng d n gi i: Io 10.10−3 a) Ta có Io = ωQo  ω = → = = 2,5.105 (rad/s). −8 Q o 4.10 ω 2,5.105 ng riêng c a m ch là f = = = 40000 (Hz). T ó t n s dao 2π 2π 2 2  4.10−8  1Q  2 Qo 1 2 1 = LIo  L =  o  = →  = 0,02 (H). −12  b) T phương trình b o toàn năng lư ng . C  Io  800.10  10.10−3  2C 2 V y h s t c m c a cu n dây là L = 0,02 (H). Ví d 3: M ch dao ng LC lí tư ng dao ng v i chu kì riêng T = 10–4 (s), hi u i n th c c i gi a hai b n t Uo = 10 (V), cư ng dòng i n c c i qua cu n dây là Io = 0,02 (A). Tính i n dung c a t i n và h s t c m c a cu n dây. Hư ng d n gi i: L U2 121 LIo = CU o  = 2o = 25.104 , (1) . → 2 B o toàn năng lư ng ta ư c 2 2 C Io T 2 10−8 = 2,5.10−10 , ( 2 ) . Theo gi thi t T = 2π LC  LC = → = 4 π 2 4.π 2 L  = 25.10  L = 7,9 (mH) 4   → T (1) và (2) ta có  C C = 31,6 (nF)  LC = 2,5.10−10  Ví d 4: M ch dao ng LC g m t C = 6 (µF) và cu n c m thu n. Bi t giá tr c c i c a i n áp gi a hai u t i n là Uo = 14 V. T i th i i m i n áp gi a hai b n c a t là u = 8 V, năng lư ng t trư ng trong m ch b ng A. WL = 588 µJ. B. WL = 396 µJ. C. WL = 39,6 µJ. D. WL = 58,8 µJ. Hư ng d n gi i: Website: www.hocmai.vn – Ngôi trư ng chung c a h c trò Vi t! Mobile: 0985074831
Khóa h c Dòng i n xoay chi u và Dao ng i n t Bài gi ng Dao ng i n t ( ) 1 1 1 1 1 1 1 CU o = Li 2 + Cu 2  WL = Li 2 = CU o − Cu 2 = C U o − u 2 → 2 2 2 B o toàn năng lư ng ta ư c 2 2 2 2 2 2 2 ( ) 1 Thay s ta ư c năng lư ng t trư ng c a m ch là WL = .6. 142 − 82 = 396 µJ. 2 V y ch n áp án B. Bình lu n: Trong ví d trên các em th y ư c các áp án u ơn v c a WL là b i s c a µ nên trong phép tính toán ta không c n thi t ph i i ơn v c a i n dung C ra Fara. ó là m t kĩ năng quan tr ng c a làm tr c nghi m: hãy quan sát áp án có hư ng tính toán h p lý. Ví d 5: T i th i i m cư ng dòng i n qua cu n dây trong m t m ch dao ng có l n là 0,1 (A) thì hi u i n th gi a hai b n t i n c a m ch là 3 (V). T n s dao ng riêng c a m ch là 1000 (Hz). Tính các giá tr c c i c a i n tích trên t i n, hi u i n th hai u cu n dây và cư ng dòng i n qua cu n dây, bi t i n dung c a t i n 10 (µF). Hư ng d n gi i: i = 0,1 A 2 1 2 1 2 Qo  Qo = LCi 2 + C 2 u 2 , (1) . Li + Cu = →2 B o toàn năng lư ng ta ư c u=3V 2 2 2C f = 1000 Hz 1 1 Mà f =  LC = 2 2 , thay vào (1) ta ư c → C = 10 µC 4π f 2π LC --------------------- Tính Qo; Uo; Io i2 0,12 + (10.10−6 )2 .32 = 3, 4.10−5 (C). Qo = + C2 u 2 = 4π 2 f 2 4.π 2 .10002 Hi u i n th c c i và cư ng dòng i n c c i ư c tính b i 3, 4.10−5 Q Uo = o = = 3, 4 V. 10−5 C Io = ωQ o = 2 πfQo = 2.π.1000.3, 4.10−5 = 0, 21 A. t c m L = 2 (mH) và t i n có i n dung C = 0,2 (µF). Ví d 6: M t m ch dao ng LC, cu n dây có Cư ng dòng i n c c i trong cu n c m là Io = 0,5 (A). Tìm năng lư ng c a m ch dao ng và hi u i n th gi a hai b n t i n th i i m dòng i n qua cu n c m có cư ng i = 0,3 (A). B qua nh ng m t mát năng lư ng trong quá trình dao ng. Hư ng d n gi i: 121 LIo = .2.10−3.0,52 = 0, 25.10−3 (J). Năng lư ng i n t c a m ch W = 2 2 2.0,25.10−3 − 2.10−3.0,32 2W − Li 2 1 1 M t khác ta cũng có W = Li 2 + Cu 2  u = → = = 40 (V). 0,2.10−6 2 2 C Ví d 7: Cư ng dòng i n t c th i trong m t m ch dao ng LC lí tư ng là i = 0,08cos(2000t) A. Cu n dây có t c m là L = 50 (mH). a) Hãy tính i n dung c a t i n. b) Xác nh hi u i n th gi a hai b n t i n t i th i i m cư ng dòng i n t c th i trong m ch b ng giá tr cư ng dòng i n hi u d ng. Hư ng d n gi i: 1 1 1 = 5.10−6 F = 5 (µF). a) T gi thi t ta có ω =  C = → = −3 2 50.10 .20002 Lω LC 1 1 12 b) B o toàn năng lư ng ta ư c Li 2 + Cu 2 = LIo 2 2 2 50.10−3 Io L T i th i i m i = I =  u = Io → = 0,08 = 4 2 (V). 25.10−6 2C 2 Ví d 8: Trong m ch dao ng LC có dao ng i n t t do (dao ng riêng) v i t n s góc 104 rad/s. i n tích c c i trên t i n là Qo = 10–9 C. Khi cư ng dòng i n trong m ch b ng 6.10–6 A thì i n tích trên t i n là A. q = 8.10–10 C. B. q = 4.10–10 C. C. q = 2.10–10 C. D. q = 6.10–10 C. Hư ng d n gi i: Website: www.hocmai.vn – Ngôi trư ng chung c a h c trò Vi t! Mobile: 0985074831
Khóa h c Dòng i n xoay chi u và Dao ng i n t Bài gi ng Dao ng i n t q = Q o cos ( ωt ) 2 2   i  q   →  +  = 1. Áp d ng h th c liên h ta ư c  i = q′ = −ωQo sin ( ωt )  ωQ o   Q o   2  6.10−6   q  2 Thay s v i ω = 10 ; i = 6.10 ; Qo = 10   −5  +  −9  = 1 ⇔ q = 8.10−10 (C) −6 −9 → 4   10   10 V y ch n áp án A. Ví d 9: M ch dao ng i n t LC có i n tích c c i gi a hai b n t i n là Qo, cư ng dòng i n c c i trong m ch là Io. Tìm kho ng th i gian ng n nh t a) t khi t b t u phóng i n n khi cư ng dòng i n qua cu n dây c c i. b) t th i i m mà năng lư ng i n trư ng c c i n th i i m năng lư ng i n trư ng b ng 3 l n năng lư ng t trư ng. c) t th i i m năng lư ng t trư ng c c i n th i i m năng lư ng i n trư ng b ng năng lư ng t trư ng. d) t th i i m năng lư ng t trư ng b ng ba l n năng lư ng i n trư ng n th i i m năng lư ng t trư ng c c i. Hư ng d n gi i: i thì i = Io ⇔ q = Q o u phóng i n thì q = Qo, cư ng a) T b t dòng i n c c khi ó ta ư c ∆t : ( q = Q o  q = 0 )  ∆t = T 2 π LC π LC → → = = 4 4 2 b) Năng lư ng i n trư ng c c i t c q = Qo Q3 3 32 Khi năng lư ng i n trư ng b ng 3 l n năng lư ng t trư ng thì WC = 3WL = W ⇔ q 2 = Qo  q = ± o → 4 4 2  Q 3 T 2 π LC π LC Khi ó th i gian ng n nh t c n tìm th a mãn ∆t :  q = Q o  q = o →   ∆t = = → =   2 12 12 6  i t c i = Io ⇔ q = 0. c) Năng lư ng t trư ng c c Q2 1 12 Khi năng lư ng i n trư ng b ng năng lư ng t trư ng thì WC = WL = W ⇔ q 2 = Q o  q = ± o → 2 2 2  Q 2 T 2 π LC π LC Khi ó th i gian ng n nh t c n tìm th a mãn ∆t :  q = Q o  q = ± o →   ∆t = = → =   2 8 8 4  I3 3 32 d) Khi năng lư ng t trư ng b ng 3 l n năng lư ng i n trư ng thì WL = 3WC = W ⇔ i 2 = Io  i = ± o → 4 4 2 khi năng lư ng t trư ng c c i, t c là i = Io.  I3  T 2 π LC π LC Khi ó th i gian ng n nh t c n tìm th a mãn ∆t :  i = o  i = Io   ∆t = = → → =   2 12 12 6   10−2 1 Ví d 10: M ch dao ng LC có L = (H), C = (µF). B qua i n tr dây n i. Tích i n cho t i n n giá π π tr c c i Qo, trong m ch có dao ng i n t riêng. a) Tính t n s dao ng c a m ch. b) Khi năng lư ng i n trư ng t i n b ng năng lư ng t trư ng cu n dây thì i n tích trên t i n b ng bao nhiêu ph n trăm Qo? Hư ng d n gi i: 1 1 a) T n s dao ng riêng c a m ch là f = = = 5000 (Hz). 10−2 10−6 2π LC 2 π. . π π Q2 1 12 b) Khi năng lư ng i n trư ng b ng năng lư ng t trư ng ta có WC = WL = W ⇔ q 2 = Q o  q = ± o → 2 2 2 V y q ≈ 70%Qo . Ví d 11: Trong m ch dao ng t i n ư c c p m t năng lư ng W = 1 (µJ) t ngu n i n m t chi u có su t i n ng e = 4 (V). C sau nh ng kho ng th i gian như nhau ∆t = 1 (µs) thì năng lư ng trong t i n và trong cu n c m l i b ng nhau. Xác nh t c m L c a cu n dây ? Website: www.hocmai.vn – Ngôi trư ng chung c a h c trò Vi t! Mobile: 0985074831
Khóa h c Dòng i n xoay chi u và Dao ng i n t Bài gi ng Dao ng i n t 32 34 32 30 A. L = B. L = C. L = D. L = (µH). (µH). (µH). (nH). π2 π2 π2 π2 Hư ng d n gi i: ư c n p i n b ng su t i n T ng m t chi u nên e = Uo = 4 (V). Q2 1 12 Khi năng lư ng i n trư ng b ng năng lư ng t trư ng thì WC = WL = W ⇔ q 2 = Q o  q = ± o → 2 2 2   Q2 Q2 TT Kho ng th i gian gi a hai l n liên ti p mà WL = WC th a mãn ∆t :  q = − o  q = o →   ∆t = 2. = →   2 2 84  ó ta ư c T = 4.∆t = 4 (µs). T T 2 U o ( 4.10 .4 )  1 2 −6  W = CU o 2 2 2 Uo 2W 32  2 = 2 ⇔ L = 2 = → = 2 (µH). M t khác  2 −6 2 4π L 8π W 8π .10 π T T = 2π LC ⇔ T 2 = 4 π 2 LC  V y ch n áp án C. TƯƠNG QUAN GI A DAO NG CƠ VÀ DAO III. S NG I N T i lư ng tương t nhau c a dao ng cơ và dao Các ng i n t th hi n qua b ng sau: Dao ng cơ h c Dao ng i n t x q v i 1 1 E d = mv 2 WL = Li 2 2 2 q2 1 E t = kx 2 WC = 2 2C m L 1 k C Website: www.hocmai.vn – Ngôi trư ng chung c a h c trò Vi t! Mobile: 0985074831

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.