Title Vật Lý 12 - CHỦ ĐỀ 19 MẠCH DAO ĐỘNG.docx ✅

CHỦ ĐỀ 19: MẠCH DAO ĐỘNG I. TÓM TẮT LÝ THUYẾT 1. Mạch dao động: Cuộn cảm có độ tự cảm L mắc nối tiếp với tụ điện C thành mạch điện kín (R=0) A - Sau khi tụ điện đã được tích điện, nó phóng điện qua cuộn cảm và tạo ra trong mạch LC một dao động điện từ tự do (hay dòng điện xoay chiều). - Dao động điện từ tự do: là 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 và cảm ứng từ ) trong mạch dao động. - Sự hình thành dao động điện từ tự do trong mạch là do hiện tượng tự cảm. 2. Các biểu thức: a. Biểu thức điện tích: q = q 0 cos(ωt+φ) b. Biểu thức dòng điện: i = q' = -ωq 0 sin(ωt+φ) = I 0 cos(ωt+φ+ 2  ); Với I 0 = ω.q = 0q LC c. Biểu thức điện áp: u = 0qq CC cos(ωt+φ) = U 0 cos(ωt+φ); Với U 0 = 0q C = I 0 LC Trong đó q, i, u biến thiên điều hòa theo thời gian với tần số góc: ω = 1 LC Chu kỳ riêng: T = 2π LC = 2π 0 0 q I ; tần số riêng f = 1 2LC Nhận xét: - Điện tích q và điện áp u luôn cùng pha với nhau. - Cường độ dòng điện i luôn sớm pha hơn (q và u) một góc 2  . 3. Các hệ thức độc lập: 22 2 22  Qo oo iqi q QI     = 1 hay 22   oo ui UI    = 1 4. Bài toán ghép tụ: + Nếu C 1 ss C 2 (C = C 1 +C 2 ) hay L 1 nt L 2 qZ (L=L 1 +L 2 ) thì 222 12 111 ; fff T 2 = 22 12TT + Nếu C 1 nt C 2 12 111   CCC    hay L 1 ss L 2 12 111 LLL    thì 222 12 111 ; TTT f 2 = 22 12ff
Kinh nghiệm: Đừng học thuộc lòng, bạn chỉ cần nhớ mối liên hệ thuận – nghịch giữa các đại lượng T, f, , C, L với nhau ta sẽ có ngay các công thức trên! 5. Bài toán thời gian tụ phóng – tích điện: Vận dụng sự tương quan giữa DĐĐH và CĐTĐ để giải, cách thức giống chương dao động cơ. Ví dụ: Thời gian từ lúc tụ tích điện cực đại đến lúc tụ phóng hết điện tích là 4 T II. CÁC VÍ DỤ ĐIỂN HÌNH Ví dụ 1: Mạch LC gồm cuộn dây có độ tự cảm L = 1mH; tụ điện có điện dung C = 1pF. Xác định tần số dao động riêng của mạch trên. Cho π 2 =10. A. 5 KHz B. 5 MHz C. 10 Kz D. 5 Hz Giải Ta có f = 312 11 2.2.10.10LC = 5 MHz Ví dụ 2: Mạch LC nếu gắn L với C thì chu kỳ dao động là T. Hỏi nếu giảm điện dung của tụ đi một nửa thì chu kỳ sẽ thay đổi như thế nào? A. Không đổi B. Tăng 2 lần C. Giảm 2 lần D. Tăng 2 Giải ▪Ta có T = 2π LC Vì C 1 = 2 C ⇒ T 1 = 2π 1LC = 2π 1 . 22 T LC ▪Chu kỳ sẽ giảm đi 2 lần. Ví dụ 3: Một mạch LC dao động điều hòa với phương trình q = 10 -3 cos(2.10 7 t + 2  ) C.   Tụ có điện dung 1 pF. Xác định hệ số tự cảm L A. 2,5H B. 2,5mH C. 2,5nH D. 0,5H Giải Ta có ω = 1 LC ⇒ L = 22712 11 . 2.10.10C = 2,5.10 -3 (H) = 2,5mH Ví dụ 4: Một mạch LC dao động điều hòa với phương trình q = 10 -6 cos(2.10 7 t + 2  ) C. Biết L = 1mH. Hãy xác định độ lớn điện dung của tụ điện. Cho π 2 =10.

Ta có u = U 0 cos(10 7 t+ 6  ) V Với: U 0 = 0Q C = ... = 2V ⇒ u = 2.cos(10 7 t + 6  ) A. III. BÀI TẬP A. KHỞI ĐỘNG: NHẬN BIẾT Bài 1: Điện tích của một bản tụ điện trong một mạch dao động lí tưởng biến thiên theo thời gian theo hàm số q=q 0 cosωt. Biểu thức của cường độ dòng điện trong mạch sẽ là i=I 0 cos(ωt+φ)với A. φ   2   rad B. φ = π rad C. φ   2   rad D. φ = 0 rad Bài 2: Trong mạch dao động lí tưởng có dao động điện từ tự do thì điện tích q trên mỗi bản tụ điện và cường độ dòng điện i trong cuộn cảm biến thiên điều hòa theo thời gian với: A. Cùng tần số và cùng pha B. Tần số khác nhau nhưng cùng pha C. Cùng tần số và q trễ pha 2  so với i D. Cùng tần số và q sớm pha 2  so với i Bài 3: Một mạch dao động gồm cuộn dây có độ tự cảm L và tụ điện có điện dung C. Khi mắc song song thêm với tụ điện C ba tụ điện cùng điện dung C thì chu kì dao động riêng của mạch: A. Tăng gấp ba B. Không thay đổi C. Tăng gấp bốn D. Tăng gấp hai Bài 4: Một mạch dao động điện từ LC lí tưởng gồm cuộn cảm thuần độ tự cảm L và tụ điện có điện dung thay đổi được từ C 1 đến C 2 . Mạch dao động này có chu kì dao động riêng thay đổi được A. từ π 1LC đến π 2LC B. từ 4π 1LC đến 2π 2LC C. từ 2π 2LC đến 2π 1LC D. từ 2π 1LC đến 2π 2LC Bài 5: Tần số của dao động điện từ trong khung dao động thoả mãn hệ thức nào sau đây? A. f = 2π .L C B. f = 2 . CL  C. f = 2π .CL D. f = 1 . 2CL Bài 6: Trong mạch dao động, dòng điện trong mạch có đặc điểm nào sau đây? A. Tần số rất lớn. B. Tần số nhỏ. C. Cường độ rất lớn. D. Chu kì rất lớn. Bài 7: Một mạch dao động gồm cuộn dây thuần cảm L và tụ điện C. Nếu gọi I 0 là dòng điện cực đại trong mạch thì hệ thức liên hệ giữa điện tích cực đại Q 0 và I 0 là: A. Q 0 = 0.LCI B. Q 0 = I 0 .CL  C. Q 0 = I 0 .C L D. Q 0 = I 0 .LC Bài 8: Mạch dao động điện từ dao động tự do với tần số góc là ω. Biết điện tích cực đại trên tụ điện là q 0 . Cường độ dòng điện qua cuộn dây có giá trị cực đại là