Giáo án bài 20: Mạch dao động - Vật lý 12- GV.

Hoạt động của Thầy , Trò

Nội dung bài học

*Hoạt động 1 : Tìm hiểu về mạch dao động

Mục tiêu :  Nắm cấu tạo của mạch dao động

Gv giới thiệu cấu tạo của mạch dao động

- HS ghi nhận mạch dao động.

- HS quan sát việc sử dụng hiệu điện thế xoay chiều giữa hai bản tụ →hiệu điện thế này thể hiện bằng một hình sin trên màn hình.

GV : Khi một tụ điện tích điện thì nó năng lượng gì ?

GV : Nếu ban đầu ta tích điện cho tụ điện C thì trong mạch giữa hai bản tụ điện xuất hiện cái gì?

*Hoạt động 2 : Dao động điện từ tự do trong mạch dao động.

Mục tiêu :  Nắm quy luật biến đổi điện tích trong mạch và nắm được công thức tính chu kì và tần số dao động riêng của mạch

GV: Vì tụ điện phóng điện qua lại trong mạch nhiều lần tạo ra dòng điện xoay chiều → có nhận xét gì về sự tích điện trên một bản tụ điện?

HS:  Trên cùng một bản có sự tích điện sẽ thay đổi theo thời gian.

- Trình bày kết quả nghiên cứu sự biến thiên điện tích của một bản tụ nhất định.

- Trong đó w (rad/s) là tần số góc của dao động.

- Phương trình về dòng điện trong mạch sẽ có dạng như thế nào?

- Nếu chọn gốc thời gian là lúc tụ điện bắt đầu phóng điện → phương trình q và i như thế nào?

- Từ phương trình của q và i → có nhận xét gì về sự biến thiên của q và i.

- Cường độ điện trường E trong tụ điện tỉ lệ như thế nào với q?

- Cảm ứng từ B tỉ lệ như thế nào với i?

- Có nhận xét gì về E và B trong mạch dao động?

- Chu kì và tần số của dao động điện từ tự do trong mạch dao động gọi là chu kì và tần số dao động riêng của mạch dao động?

→ Chúng được xác định như thế nào?

GV :  năng lượng điện trường ( W_C ) tích lũy trong tụ điện được xác định như thế nào ?

GV : năng lượng từ trường ( W_L ) tích lũy trong cuộn cảm được xác định như thế nào ?

I. Mạch dao động :

-Một cuộn cảm có độ tự cảm L mắc nối tiếp  với một tụ điện có điện dung C  thành một mạch điện kín gọi là mạch dao động.

+Mạch dao động lí tưởng có điện trở bằng không .

-Muốn cho mạch dao động hoạt động, ta tích điện cho tụ điện rồi cho nó phóng điện trong mạch .Tụ điện sẻ phóng điện qua lại trong mạch nhiều lần , tạo ra dòng điện xoay chiều trong mạch .

II.Mạch dao động điện từ tự do trong mạch dao động :

1) Định luật biến thiên điện tích và cường độ dòng điện trong một mạch dao động lí tưởng

Điện tích của một bản của tụ điện trong mạch dao động biến thiên điều hòa theo thời gian

 q = q₀cos(\(\omega \)t +\(\varphi \) )   

Với : \(\omega  = \frac{1}{{\sqrt {LC} }}\)

 Ta có :

\(i = \frac{{dq}}{{dt}} = {I_0}\cos (\omega t + \varphi  + \frac{\pi }{2})\)

Với : I₀ =q₀ \(\omega \)

Nếu chọn gốc thời gian (t=0) là lúc tụ điện bắt đầu phóng điện . Ta có :

q = q₀cos \(\omega \)t  và  \(i = {I_0}\cos (\omega t + \frac{\pi }{2})\) 

Vậy : Điện tích q của một bản của tụ điện và cường độ dòng điện i trong mạch dao động biến thiên điều hòa theo thời gian ; i sớm pha \(\frac{\pi }{2}\) so với q

2) Định nghĩa dao động điện từ tự do :

Sự biến thiên điều hòa theo thời gian của điện tích q của một bản tụ điện và cường độ dòng điện I ( hoặc cường độ điện trường \(\overrightarrow E \) và cảm ứng từ \(\overrightarrow B \) ) trong mạch dao động được gọi là dao động điện từ tự do.

3)Chu kì và tần số dao động riêng của mạch dao động :

Chu kì và tần số dao động riêng của mạch dao động là :

 T =2\(\pi \sqrt {LC} \) 

và  \(f = \frac{1}{{2\pi \sqrt {LC} }}\)

III. Năng lượng điện từ :

Khi một mạch dao động hoạt động thì trong mạch có cả năng lượng điện trường và năng lượng từ trường . Tổng năng lượng điện trường và năng lượng từ trường của mạch gọi là năng lượng điện trường