Tài liệu Chuyên đề Giải các bài toán liên quan đến Mạch LC dao động tắt dần do HOC247 biên soạn nhằm ôn tập và củng cố các kiến thức về chương Dao động và Sóng điện từ trong chương trình Vật Lý lớp 12 năm học 2020-2021. Mời các em tham khảo tại đây!
CHUYÊN ĐỀ GIẢI CÁC BÀI TOÁN LIÊN QUAN ĐẾN
MẠCH LC DAO ĐỘNG TẮT DẦN
1. PHƯƠNG PHÁP GIẢI
Xét một mạch dao động điện từ LC đang hoạt động ổn định. Trong mạch dao động LC có năng lượng điện từ bao gồm năng lượng điện trường và năng lượng từ trường.
Mạch LC dao động tắt dần:
- Công suất hao phí do cuộn dây có điện trở R là:
Phao phí = I2.R
(với \(I = \frac{{{I_o}}}{{\sqrt 2 }} = {U_o}\sqrt {\frac{C}{{2L}}} \)) và để duy trì dao động của mạch thì công suất bổ sung phải bằng công suất hao phí.
- Năng lượng cần bổ sung trong 1 chu kì là:
∆ET = Phao phí.T = I2.R.T
- Năng lượng cần bổ sung trong thời gian t là Et = Phao phí.t = I2.R.t.
2. VÍ DỤ MINH HỌA
Ví dụ 1: Một mạch dao động gồm tụ điện C = 0,5μF và cuộn dây L = 5mH, điện trở thuần của cuộn dây là R = 0,1Ω. Để duy trì dao động trong mạch với hiệu điện thế cực đại trên tụ là 5V ta phải cung cấp cho mạch một công suất là
A. 0,125μW.
B. 0,125mW.
C. 0,125W.
D. 125W.
Giải
- Khi hiệu điện thế cực đại trên tụ là 5V thì cường độ dòng điện hiệu dụng trong mạch là:
\(I = \frac{{{I_o}}}{{\sqrt 2 }} = \frac{{{Q_o}\omega }}{{\sqrt 2 }} = \frac{{C{U_o}}}{{\sqrt {2LC} }} = \sqrt {\frac{C}{{2L}}} {U_o} = 0,035355A\)
- Công suất tiêu thụ trong mạch là P = RI2 = 1,25.10-4W = 0,125mW.
Muốn duy trì dao động trong mạch thì cứ sau mỗi chu kì dao động ta phải cung cấp một phần năng lượng bằng phần năng lượng đã bị mất tức là ta phải cung cấp một công suất đúng bằng 0,125mW.
- Chọn B.
Ví dụ 2: Một nguồn điện có suất điện động 3V, điện trở trong 2Ω, được mắc vào hai đầu mạch gồm một cuộn dây có điện trở thuần 3Ω mắc song song với một tụ điện. Biết điện dung của tụ là 5μF và độ tự cảm là 5μH. Khi dòng điện chạy qua mạch đã ổn định, người ta ngắt nguồn điện khỏi mạch. Lúc đó nhiệt lượng lớn nhất toả ra trên cuộn dây bằng bao nhiêu?
A. 6.10-4 J.
B. 7.10-4 J.
C. 9 μJ.
D. 7μJ.
Giải
- Khi dòng điện qua mạch ổn định (qua cuộn dây):
\(I = \frac{E}{{r + R}} = \frac{3}{5}A\)
- Hiệu điện thế ở hai đầu cuộn dây cũng chính là hiệu điện thế 2 đầu tụ:
UAB = U0 = I.R = 1,8 V
- Năng lượng dao động của mạch lúc ngắt nguồn:
\({\rm{W}} = \frac{1}{2}L{I^2} + \frac{1}{2}C{U^2} = {9.10^{ - 6}}J\)
Nhiệt lượng lớn nhất tỏa ra trên cuộn dây bằng năng lượng dao động lúc đầu của mạch.
- Khi đó nhiệt lượng lớn nhất toả ra trên cuộn dây bằng năng lượng của mạch khi đó:
Qmax = W = 9μJ
- Chọn C.
3. BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM
Câu 1: Mạch dao động gồm cuộn dây có độ tụ cảm L = 30μH một tụ điện có C = 3000pF. Điện trở thuần của mạch dao động là 1Ω. Để duy trì dao động điện từ trong mạch với hiệu điện thế cực đại trên tụ điện là 6V phải cung cấp cho mạch một năng lượng điện có công suất.
A. 1,8 W
B. 1,8 mW
C. 0,18 W
D. 5,5 mW.
Câu 2. Mạch dao động LC gồm cuộn dây có độ tự cảm L = 30μH và một tụ điện C = 3000pF. Điện trở thuần của mạch dao động là 0,1Ω. Để duy trì dao động điện từ trong mạch với hiệu điện thế cực đại trên tụ điện là 6V phải cung cấp cho mạch một năng lượng điện có công suất:
A. 0,18W.
B. 0,18mW.
C. 0,35mW.
D. 0,55mW.
Câu 3: Một mạch dao động gồm cuộn cảm có độ tự cảm 27 μH, và tụ điện có điện dung 3000 pF; điện trở thuần của cuộn dây và dây nối là 1 Ω; điện áp cực đại giữa hai bản tụ điện là 5 V. Tính công suất cần cung cấp để duy trì dao động của mạch trong một thời gian dài.
A. 1,39.10-6W
B. 1,93.10-6W
C. 1,93.10-4W
D. 1,39.10-4W
...
---Để xem tiếp nội dung Bài tập trắc nghiệm, vui lòng đăng nhập vào trang hoc247.net để xem online hoặc tải về máy tính---
Trên đây là một phần trích đoạn nội dung Tài liệu Chuyên đề Giải các bài toán liên quan đến Mạch LC dao động tắt dần môn Vật Lý 12 năm 2020. Để xem toàn bộ nội dung các em đăng nhập vào trang hoc247.net 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 !
