Tải bản đầy đủ (.pdf) (6 trang)

Phương pháp giải các bài tập về Pha và thời gian trong Dao động điện từ

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.1 MB, 6 trang )

<span class='text_page_counter'>(1)</span><div class='page_container' data-page=1>

<i><b>1. Phương pháp giải </b></i>



Cần phải vận dụng tính tương tự giữa điện và cơ


<i><b>Đại lượng cơ </b></i> <i><b>Đại lượng điện </b></i>
Tọa độ x q điện tích


Vận tốc v i cường độ dòng điện
Khối lượng m L độ tự cảm


Độ cứng k
C
1


nghịch đảo điện dung


Lực F u hiệu điện thế


Khi vật qua VTCB x = 0 thì vận tốc đạt cực đại vmax, ngược lại khi ở biên, xmax = A, v = 0.
Tương tự, khi q = 0 thì i = I0 và khi i = 0 thì q = Q0.


Đặc biệt nên vận dụng sự tương quan giữa dao động điều hòa và chuyển động tròn đều để giải quyết các bài
toán liên quan đến thời gian chuyển động.


<i><b>2. Bài tập áp dụng </b></i>


<b>Câu 1</b>


<i>Mạch dao động lí tưởng gồm cuộn dây có độ tự cảm L = 0,2H và tụ điện có điệ</i> <i>ời ta </i>
<i>tích điện cho tụ điện đến hiệu điện thế cực đại U0 = 4V. Chọn thời điểm ban đầu (t = 0) là lúc tụ điện bắt </i>
<i>đầu phóng điện. Viết biểu thức tức thời của điện tích q trên bản tụ điện mà ở thời điểm ban đầu nó tích điện </i>
<i>dương. Tính năng lượng điện trường tại thời điểm </i>



<i>8</i>
<i>T</i>


<i>t</i>  <i>, T là chu kì dao động. </i>
<b>Giải: </b>


</div>
<span class='text_page_counter'>(2)</span><div class='page_container' data-page=2>

)
t
cos(
Q


q 0  


Trong đó


s
/
rad
500
10


.
20
.
2
,
0


1


LC


1


6 









C
10
.
8
4
.
10
.
20
CU


Q0 0 6 5




 <sub></sub>






Khi t = 0


0
hay
1
cos
Q


cos
Q


q 0  0   


Vậy phương trình cần tìm: <b>q = 8.10-5cos500t (C)</b>
Năng lượng điện trường


C
q
2
1
W


2
đ 


Vào thời điểm
<i>8</i>


<i>T</i>


<i>t</i>  , điện tích của tụ điện bằng


2
Q
8
T
.
T
2
cos
Q


q 0  0




 , thay vào ta tính được năng lượng điện trường


<b>J</b>
<b>80μ</b>


<b>W<sub>đ</sub></b> 












 





<b>hay</b>
<b>J</b>
<b>80.10</b>
<b>20.10</b>


<b>2</b>
<b>8.10</b>


<b>2</b>
<b>1</b>


<b>W</b> <b><sub>6</sub></b> <b>6</b>


<b>2</b>
<b>5</b>


<b>đ</b>


<b>Câu 2</b>


<i>Trong một mạch dao động, điện tích của tụ điện biến thiên theo quy luật: q = 2,5.10-6cos(2.103</i>


<i>a)</i> <i>Viết biểu thức cường độ dịng điện tức thời trong mạch. </i>


<i>b)</i> <i>Tính năng lượng điện từ và tần số dao động của mạch. Tính độ tự cảm của cuộn dây, biết điện dung </i>
<i>của tụ điệ</i>


<b>Giải: </b>


</div>
<span class='text_page_counter'>(3)</span><div class='page_container' data-page=3>

<b>(A)</b>
<b>)</b>
<b>2</b>
<b>π</b>
<b>πt</b>
<b>cos(2.10</b>
<b>5.10</b>


<b>i</b> <b>3</b> <b>3</b> 


Năng lượng điện từ


<sub></sub> <b><sub>W</sub></b><sub></sub><b><sub>12,5</sub><sub>μJ</sub></b>




 





hay
J


10
.
5
,
12
10


.
25
,
0


10
.
5
,
2
2
1
C
Q
2
1


W 6


6
2
6
2



0


Độ tự cảm của cuộn dây
Từ cơng thức tính tần số góc:


LC
1




 , suy ra


<b>0,1H</b>
<b>)</b>


<b>.(2.10</b>
<b>0,25.10</b>


<b>1</b>
<b>Cω</b>


<b>1</b>


<b>L</b> <b><sub>2</sub></b>  <sub></sub><b><sub>6</sub></b> <b><sub>3</sub></b> <b><sub>2</sub></b> 


<b>Câu 3</b>


<i>Mạch dao động LC lí tưởng thực hiện dao động điện từ. Hãy xác định khoảng thời gian, giữa hai lần liên </i>
<i>tiếp, năng lượng điện trường trên tụ điện bằng năng lượng từ trường trong cuộn dây. </i>



<b>Giải: </b>


Khi năng lượng điện trường trên tụ bằng năng lượng từ trường trong cuộn dây, ta có
W


2
1
W


W<sub>đ</sub>  <sub>t</sub>  hay


2
2
Q
q
C


Q
2
1
2
1
C
q
2
1


0
2



0
2


</div>
<span class='text_page_counter'>(4)</span><div class='page_container' data-page=4>

Với hai vị trí li độ


2
2
Q


q <sub>0</sub> trên trục Oq, tương ứng với 4 vị trí trên đường trịn, các vị trí này cách đều


nhau bởi các cung
2




.


Có nghĩa là, sau hai lần liên tiếp Wđ = Wt, pha dao động đã biến thiên được một lượng là


4
T
4
2


2 







(Pha dao động biến thiên đượ ời gian một chu kì T)
<i><b>Tóm lại, cứ sau thời gian </b></i>


4
T


năng lượng điện lại bằng năng lượng từ.
<b>Câu 4</b>


<i>Biểu thức điện tích của tụ trong một mạch dao động có dạng q=Q</i>


<i>0sin(2π.10</i>


<i>6<sub>t)(C). Xác định thời điểm năng </sub></i>
<i>lượng từ bằng năng lượng điện đầu tiên. </i>


<b>Giải: </b>


Có thể viết lại biểu thức điện tích dưới dạng hàm số cosin
đối với thời gian, quen thuộc như sau:


)
2
t
10
.
2
cos(


Q


q <sub>0</sub>  6 


và coi q như li độ của một vật dao động điều hòa.
Ban đầu, pha dao động bằng


2




 , vật qua vị trí cân bằng
theo chiều dương.


Wđ = Wt lần đầu tiên khi


2
2
Q


q 0 , vectơ quay chỉ vị trí


cung
4




 , tức là nó đã quét được một góc
8
2


4






tương ứng với thời gian
8
T


.


Vậy thời điểm bài toán cần xác định là t =
8
T


= 5.10 s


10
.
2
8


2 7


6














<b>Câu 5 </b>


q


-Q0 O Q0


</div>
<span class='text_page_counter'>(5)</span><div class='page_container' data-page=5>

<i>Trong mạch dao động (h.vẽ) bộ tụ điện gồm 2 tụ C1giống nhau được </i>
<i>cấp năng lượng W0 = 10-6J từ nguồn điện một chiều có suất điện động </i>
<i>E = 4V. Chuyển K từ (1) sang (2). Cứ sau những khoảng thời gian như </i>
<i>nhau: T1= 10-6s thì năng lượng điện trường trong tụ điện và năng </i>
<i>lượng từ trường trong cuộn cảm bằng nhau. </i>


<i>a)</i> <i>Xác định cường độ dòng điện cực đại trong cuộn dây. </i>


<i>b)</i> <i>Đóng K1 vào lúc cường độ dịng điện cuộn dây đạt cực đại. Tính </i>
<i>lại hiệu điện thế cực đại trên cuộn dây. </i>


<b>Giải: </b>


Theo suy luận như câu 19, T 4T 4.10 s
4



T


T<sub>1</sub>    <sub>1</sub>  6


F
10
.
125
,
0
4
10
.
2
E
W
2
C
CE
2
1


W <sub>2</sub> 6


6
2
0
2
0









Do C1 nt C2 và C1 = C2 nên C1 = C2 = 2C = 0,25.10-6F


H
10
.
24
,
3
10
.
125
,
0
.
.
4
10
.
16
C
4
T
L


LC
2
T 6
6
2
12
2
2












a) Từ công thức năng lượng


A
785
,
0
10
.
24
,


3
10
.
2
L
W
2
I
W
LI
2
1
6
6
0
0
0
2


0      




b) Khi đóng k1, năng lượng trên các tụ điện bằng không, tụ C1 bị loại khỏi hệ dao động nhưng năng lượng
không bị C1 mang theo, tức là năng lượng điện từ không đổi và bằng W0.


V
83
,
2


10
.
25
,
0
10
.
2
C
W
2
U
W
U
C
2
1
6
6
2
0
0
0
2
0


2     <sub></sub> 


</div>
<span class='text_page_counter'>(6)</span><div class='page_container' data-page=6>

Website <b>HOC247</b> cung cấp một môi trường <b>học trực tuyến</b> sinh động, nhiều <b>tiện ích thơng minh</b>, nội



dung bài giảng được biên soạn công phu và giảng dạy bởi những <b>giáo viên nhiều năm kinh nghiệm, </b>


<b>giỏi về kiến thức chuyên môn lẫn kỹ năng sư phạm</b> đến từ các trường Đại học và các trường chuyên


danh tiếng.


<b>I.</b>

<b>Luyện Thi Online</b>



- <b>Luyên thi ĐH, THPT QG:</b> Đội ngũ <b>GV Giỏi, Kinh nghiệm</b> từ các Trường ĐH và THPT danh tiếng xây dựng
các khóa <b>luyện thi THPTQG </b>các mơn: Tốn, Ngữ Văn, Tiếng Anh, Vật Lý, Hóa Học và Sinh Học.


- <b>Luyện thi vào lớp 10 chun Tốn: </b>Ơn thi <b>HSG lớp 9</b> và <b>luyện thi vào lớp 10 chuyên Toán</b> các trường


<i>PTNK, Chuyên HCM (LHP-TĐN-NTH-GĐ), Chuyên Phan Bội Châu Nghệ An</i> và các trường Chuyên khác cùng


<i>TS.Trần Nam Dũng, TS. Phạm Sỹ Nam, TS. Trịnh Thanh Đèo và Thầy Nguyễn Đức Tấn.</i>


<b>II.</b>

<b>Khoá Học Nâng Cao và HSG </b>



- <b>Toán Nâng Cao THCS:</b> Cung cấp chương trình Tốn Nâng Cao, Toán Chuyên dành cho các em HS THCS lớp 6,
7, 8, 9 u thích mơn Tốn phát triển tư duy, nâng cao thành tích học tập ở trường và đạt điểm tốt ở các kỳ
thi HSG.


- <b>Bồi dưỡng HSG Tốn:</b> Bồi dưỡng 5 phân mơn <b>Đại Số, Số Học, Giải Tích, Hình Học </b>và <b>Tổ Hợp</b> dành cho
học sinh các khối lớp 10, 11, 12. Đội ngũ Giảng Viên giàu kinh nghiệm: <i>TS. Lê Bá Khánh Trình, TS. Trần Nam </i>
<i>Dũng, TS. Pham Sỹ Nam, TS. Lưu Bá Thắng, Thầy Lê Phúc Lữ, Thầy Võ Quốc Bá Cẩn</i> cùng đôi HLV đạt thành
tích cao HSG Quốc Gia.


<b>III.</b>

<b>Kênh học tập miễn phí</b>




- <b>HOC247 NET:</b> Website hoc miễn phí các bài học theo <b>chương trình SGK</b> từ lớp 1 đến lớp 12 tất cả các môn
học với nội dung bài giảng chi tiết, sửa bài tập SGK, luyện tập trắc nghiệm mễn phí, kho tư liệu tham khảo
phong phú và cộng đồng hỏi đáp sôi động nhất.


- <b>HOC247 TV:</b> Kênh <b>Youtube</b> cung cấp các Video bài giảng, chuyên đề, ôn tập, sửa bài tập, sửa đề thi miễn phí
từ lớp 1 đến lớp 12 tất cả các mơn Tốn- Lý - Hoá, Sinh- Sử - Địa, Ngữ Văn, Tin Học và Tiếng Anh.


<i><b>Vững vàng nền tảng, Khai sáng tương lai </b></i>



<i><b> Học mọi lúc, mọi nơi, mọi thiết bi – Tiết kiệm 90% </b></i>


<i><b>Học Toán Online cùng Chuyên Gia </b></i>


</div>

<!--links-->

×