CHUYÊN ĐỀ GIẢI BÀI TẬP MẠCH DAO ĐỘNG LC TẮT DẦN
1. PHƯƠNG PHÁP GIẢI
Cho mạch dao động LC, trong mạch có điện trở R (mạch dao động tắt dần)
- Khi mạch dao động có điện trở thuần R thì công suất tỏa nhiệt là
\(\Delta P = {I^2}R = \frac{{{\omega ^2}.{C^2}.{U_o}^2.R}}{2} = \frac{{{U_o}^2.RC}}{{2L}}\)
trong đó I là cường độ hiệu dụng Io = I√2
- Để duy trì dao động điều hòa trong mạch thì cần cung cấp cho mạch công suất P đúng bằng công suất bị mất ΔP: ΔP = I2R
2. VÍ DỤ MINH HỌA
Ví dụ 1: Một mạch dao động gồm một cuộn dây có độ tự cảm 4 μH và một tụ điện có điện dung 2000 pF. Điện tích cực đại trên tụ là 5 μC. Nếu mạch có điện trở thuần 0,1 Ω thì để duy trì dao động trong mạch ta phải cung cấp cho mạch một năng lượng có công suất bằng bao nhiêu?
A. 15,625 W.
B. 36 μW.
C. 156,25 W.
D. 36mW.
Giải
- Công suất bị mất do tỏa nhiệt trên r là
\(\Delta P = {I^2}r = {\left( {\frac{{{I_o}}}{{\sqrt 2 }}} \right)^2}.r = {\left( {\frac{{{Q_o}\omega }}{{\sqrt 2 }}} \right)^2}.r = {\left( {\frac{{{Q_o}\omega }}{{\sqrt {2LC} }}} \right)^2}.r = 156,25W\)
- Năng lượng cần cung cấp để mạch duy trì chính bằng công suất mất đi do tỏa nhiệt trên r. Năng lượng cung cấp là 156,25 W
- Chọn C
Ví dụ 2: Một mạch dao động gồm một tụ điện C = 50μF và một cuộn dây có độ tự cảm L = 5mH. Hãy tính năng lượng toàn phần của mạch điện và điện tích cực đại trên bản cực của tụ điện khi hiệu điện thế cực đại giữa hai bản cực của tụ điện bằng 6V. Nếu cuộn dây có điện trở R = 0,1Ω, muốn duy trì dao động điều hòa trong mạch với hiệu điện thế cực đại trên tụ điện vẫn bằng 6V thì phải bổ sung cho mạch một năng lượng có công suất bằng bao nhiêu?
A. 1,8.10-2 W
B. 3,6.102 W
C. 1,8.103 W
D. 3,6.10-2 W
Giải
- Vì có điện trở thuần nên dao động trong mạch tắt dần do tỏa nhiệt ở trên điện trở. Để duy trì dao động điều hòa phải bổ sung cho mạch một năng lượng có công suất đủ bù vào phần năng lượng hao phí do tỏa nhiệt ( hiệu ứng Jun) trên điện trở, phần này có công suất là ΔP = I2R
- Khi cung cấp năng lượng đó, ta có: 1/2CUo2=1/2LIo2
Mà:
\(\begin{array}{l} \left. \begin{array}{l} U = \frac{{{U_o}}}{{\sqrt 2 }}\\ I = \frac{{{I_o}}}{{\sqrt 2 }} \end{array} \right\} \Rightarrow {I^2} = \frac{C}{L}{U^2}\\ \Rightarrow P = {I^2}R = \frac{{CR}}{L}{U^2} = \frac{{CR{U_o}^2}}{{2L}} = {1,8.10^{ - 12}}W \end{array}\)
- Chọn A
3. BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM
Câu 1: Tụ điện của mạch dao động có điện dung C = 1μF, ban đầu được tích điện đến hiệu điện thế 100V, sau đó cho mạch thực hiện dao động điện từ tắt dần. Năng lượng mất mát của mạch từ khi bắt đầu thực hiện dao động đến khi dao động điện từ tắt hẳn là bao nhiêu?
A. ΔW = 10mJ. B. ΔW = 5mJ.
C. ΔW = 10kJ. D. ΔW = 5kJ
Câu 2: Người ta dùng cách nào sau đây để duy trì dao động điện từ trong mạch với tần số riêng của nó?
A. Đặt vào mạch một hiệu điện thế xoay chiều.
B. Đặt vào mạch một hiệu điện thế một chiều không đổi.
C. Dùng máy phát dao động điện từ điều hoà.
D. Tăng thêm điện trở của mạch dao động.
Câu 3: Nếu nối hai đầu đoạn mạch gồm cuộn cảm thuần L mắc nối tiếp với điện trở thuần R = 1ω vào hai cực của nguồn điện một chiều có suất điện động không đổi và điện trở trong r thì trong mạch có dòng điện không đổi cường độ I. Dùng nguồn điện này để nạp điện cho một tụ điện có điện dung C = 2.10-6 F. Khi điện tích trên tụ điện đạt giá trị cực đại, ngắt tụ điện khỏi nguồn rồi nối tụ điện với cuộn cảm thuần L thành một mạch dạo động thì trong mạch có dao động điện từ tự do với chu kì bằng π.10-6 s và cường độ dòng điện cực đại bằng 8I. Giá trị của r bằng
A. 0,25 ω. B. 1 ω.
C. 0,5 ω. D. 2 ω.
Câu 4: Mạch dao động điện từ LC gồm một cuộn dây có độ tự cảm 50 mH và tụ điện có điện dung 5 μF. Nếu mạch có điện trở thuần 10-2 ω, để duy trì dao động trong mạch với hiệu điện thế cực đại giữa hai bản tụ điện là 12 V thì phải cung cấp cho mạch một công suất trung bình bằng
A. 72 mW. B. 72 μW.
C. 36 μW. D. 36 mW.
Câu 5: Một mạch dao động gồm một cuộn dây có độ tự cảm L = 2 mH và một tụ điện có điện dung là C = 3 nF, điện trở của mạch là R = 0,1ω. Muốn duy trì dao động trong mạch với hiện điện thế cực đại trên tụ là 10 V thì phải bổ sung cho mạch một năng lượng có công suất là
A. 1,5.10-5 W B. 7,5.10-6 W
C. 1,67.10-5 W D. 15.10-3 W
...
---Nội dung Bài tập trắc nghiệm tiếp theo, các em vui lòng đăng nhập vào trang Chúng tôi để xem online hoặc tải về máy tính---
Trên đây là một phần trích đoạn nội dung Tài liệu Chuyên đề Giải bài toán Mạch dao động LC tắt dần môn Lý 12 năm 2020. Để xem toàn bộ nội dung các em đăng nhập vào trang Chúng tôi để tải tài liệu về máy tính.
Hy vọng tài liệu này sẽ giúp các em học sinh ôn tập tốt và đạt thành tích cao trong học tập.
Chúc các em học tập tốt !
