PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP
NẠP NĂNG LƯỢNG TỪ TRƯỜNG BAN ĐẦU CHO MẠCH DAO ĐỘNG LC
I. PHƯƠNG PHÁP GIẢI
+ Ban đầu khóa k đóng, dòng điện qua cuộn dây không đổi và có cường độ (định luật Ôm cho toàn mạch): I0=E/r
Năng lượng từ trường trên cuộn dây không đổi và bằng:
+ Cuộn dây không có điện trở thuần nên hiệu điện thế hai đầu cuộn dây (cũng chính là hiệu điện thế giữa hai bản tụ điện) bằng không. Tụ chưa tích điện.
+ Khi ngắt khóa k, năng lượng từ của cuộn dây chuyển hóa dần thành năng lượng điện trên tụ điện...mạch dao động.
Như vậy, với cách kích thích dao động như thế này, năng lượng toàn phần (năng lượng điện từ) đúng bằng năng lượng từ ban đầu của cuộn dây, cường độ dòng điện cực đại trong mạch dao động đúng bằng cường độ dòng điện ban đầu qua cuộn dây: I0=E/r .
II. VÍ DỤ MINH HỌA
Ví dụ 1: Cho mạch điện như hình vẽ trên. Cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm L = 4.10-3H, tụ điện có điện dung C = 0,1µF, nguồn điện có suất điện động E = 3mV và điện trở trong r = 1Ω. Ban đầu khóa k đóng, khi có dòng điện chạy ổn định trong mạch, ngắt khóa k. Tính điện tích trên tụ điện khi năng lượng từ trong cuộn dây gấp 3 lần năng lượng điện trường trong tụ điện.
A. 3.10-8C
B. 2,6.10-8C
C. 6,2.10-7C
D. 5,2.10-8C
Hướng dẫn giải
Chọn A.
Cường độ dòng điện cực đại qua cuộn cảm:
Năng lượng từ trường bằng 3 lần năng lượng điện trường khi:
Ví dụ 2: Một mạch dao động LC lí tưởng. Ban đầu nối hai đầu cuộn cảm thuần với nguồn điện có r = 2Ω, suất điện động E. Sau khi dòng điện qua mạch ổn định, người ta ngắt cuộn dây với nguồn và nối nó với tụ điện thành mạch kín thì điện tích cực đại của tụ là 4.10-6C. Biết khoảng thời gian ngắn nhất kể từ khi năng lượng từ trường đạt giá trị cực đại đến khi năng lượng trên tụ bằng năng lượng trên cuộn cảm là π/4.10-6s. Giá trị của suất điện động E là:
A. 2V.
B. 6V.
C. 8V.
D. 4V
Hướng dẫn giải
Chọn C.
Cường độ dòng điện cực đại qua mạch: Io=E/r
III. BÀI TẬP VẬN DỤNG
Câu 1: Cho mạch điện gồm cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm L = 4.10-3 H, tụ điện có điện dung C = 0,1 µF, nguồn điện có suất điện động E = 3 mV và điện trở trong r = 1 Ω. Ban đầu khóa k đóng, khi có dòng điện chạy ổn định trong mạch, ngắt khóa k. Tính điện tích trên tụ điện khi năng lượng từ trong cuộn dây gấp 3 lần năng lượng điện trường trong tụ điện.
A. 3.10-8 C
B. 2,6.10-8 C
C. 6,2.10-7 C
D. 5,2.10-8 C
Câu 2: Nếu nối hai đầu đoạn mạch gồm cuộn cảm thuần L mắc nối tiếp với điện trở thuần R = 1 Ω vào hai cực của nguồn điện một chiều có suất điện động không đổi và điện trở trong r = 1 Ω 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 = 1 μF. 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 tần số góc bằng 106 rad/s và cường độ dòng điện cực đại bằng I. Tính tỉ số Io/I?
A. 2
B. 2,5
C. 1,5
D. 3
Câu 3: Một mạch dao động LC lí tưởng. Ban đầu nối hai đầu cuộn cảm thuần với nguồn điện có r = 2 Ω, suất điện động E. Sau khi dòng điện qua mạch ổn định, người ta ngắt cuộn dây với nguồn và nối nó với tụ điện thành mạch kín thì điện tích cực đại của tụ là 4.10-6 C. Biết khoảng thời gian ngắn nhất kể từ khi năng lượng từ trường đạt giá trị cực đại đến khi năng lượng trên tụ bằng 3 lần năng lượng trên cuộn cảm là π/6.10-6 (s). Giá trị của suất điện động E là:
A. 2V.
B. 6V.
C. 8V.
D. 4V
Câu 4: Trong mạch dao động bộ tụ điện gômg hai tụ điện C1, C2 giống nhau được cấp một năng lượng 1 μJ từ nguồn điện một chiều có suất điện động 4 V. Chuyển khoá K từ vị trí 1 sang vị trí 2. Cứ sau những khoảng thời gian như nhau 1 μs thì năng lượng trong tụ điện và trong cuộn cảm lại bằng nhau. Xác định cường độ dòng điện cực đại trong cuộn dây ?
A. 0,787A
B. 0,785A
C. 0,786A
D. 0,784A
...
--(Nội dung đầy đủ, chi tiết của tài liệu, các em vui lòng đăng nhập để xem online hoặc tải về)--
Trên đây là trích dẫn một phần nội dung tài liệu Phương pháp giải bài tập Nạp năng lượng Từ trường ban đầu cho mạch dao động LC môn Vật Lý 12 năm 2021. Để xem thêm nhiều tài liệu tham khảo hữu ích khác các em chọn chức năng xem online hoặc 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.
