Giải vật lí 12 bài 20: Mạch dao động
Hướng dẫn giải bài tập, bài thực hành trong bài 20: Mạch dao động - sách giáo khoa vật lí 12. Tất cả các kiến thức lý thuyết và bài tập trong bài học này đều được giải đáp cẩn thận, chi tiết. Chúng ta tham khảo để học tốt vật lí 12 bài 20: Mạch dao động nhé.
[toc:ul]
I. TÓM TẮT LÝ THUYẾT
I. Mạch dao động
Mạch dao động: Gồm một tụ điện mắc nối tiếp với một cuộn cảm thành mạch kín (như hình vẽ).
Nếu điện trở r rất nhỏ (≈ 0): mạch dao động lý tưởng.
Muốn mạch hoạt động → tích điện cho tụ điện rồi cho nó phóng điện tạo ra một dòng điện xoay chiều trong mạch.
Sử dụng điện áp xoay chiều được tạo ra giữa hai bản tụ điện bằng cách nối hai bản này với mạch ngoài.
II. Khảo sát mạch dao động
Biến thiên điện tích trên một bản tụ: $q = q_{0}\cos (\omega t + \varphi )$
Với $\omega = \frac{1}{\sqrt{LC}}$ là tần số góc của dao động (rad/s).
Chọn q > 0 ứng với lúc bản có điện tích dương.
Dòng điện trong mạch là: $i = \frac{dq}{dt} = i_{0}\cos (\omega t + \varphi + \frac{\pi }{2})$.
Với I0 = q0.w
Kết luận: Điện tích q của một bản tụ điện và cường độ dòng điện i trong mạch dao động biến thiên điều hòa theo thời gian trong đó i sớm pha hơn q một góc $\frac{\pi }{2}$.
Dao động điện từ tự do: là sự biến thiên theo thời gian của điện tích q của một bản tụ điện và cường độ dòng điện i (hoặc cường độ điện trường $\overrightarrow{E}$ và cảm ứng từ $\overrightarrow{B}$) trong mạch dao động.
Chu kì của mạch dao động: $T = 2\pi \sqrt{LC}$. (s)
Tần số của mạch dao động: $f = \frac{1}{2\pi \sqrt{LC}}$.
Năng lượng của mạch dao động (năng lượng điện từ): Tổng năng lượng điện trường (trong tụ điện) và năng lượng từ trường (trong cuộn cảm) của mạch dao động.
II. GIẢI BÀI TẬP
Giải câu 1: Mạch dao động là gì?...
Mạch dao động là gì?
Bài giải:
Mạch dao động: Gồm một tụ điện mắc nối tiếp với một cuộn cảm thành mạch kín.
Giải câu 2: Nêu định luật biến thiên của điện...
Nêu định luật biến thiên của điện tích của một bản tụ điện và cường đôj dòng điện trong mạch dao động.
Bài giải:
Điện tích q của một bản tụ điện và cường độ dòng điện i trong mạch dao động biến thiên điều hòa theo thời gian trong đó i sớm pha hơn q một góc $\frac{\pi }{2}$.
Giải câu 3: Viết công thức tính chu kì và tần số...
Viết công thức tính chu kì và tần số dao động riêng của mạch dao động.
Bài giải:
Chu kì của mạch dao động: $T = 2\pi \sqrt{LC}$. (s)
Tần số của mạch dao động: $f = \frac{1}{2\pi \sqrt{LC}}$ (Hz).
Giải câu 4: Dao động điện từ tự do là gì...
Dao động điện từ tự do là gì?
Bài giải:
Dao động điện từ tự do: là sự biến thiên theo thời gian của điện tích q của một bản tụ điện và cường độ dòng điện i (hoặc cường độ điện trường $\overrightarrow{E}$ và cảm ứng từ $\overrightarrow{B}$) trong mạch dao động.
Giải câu 5: Năng lượng điện từ là gì?...
Năng lượng điện từ là gì?
Bài giải:
Năng lượng của mạch dao động (năng lượng điện từ): Tổng năng lượng điện trường (trong tụ điện) và năng lượng từ trường (trong cuộn cảm) của mạch dao động.
Giải câu 6: Sự biến thiên của dòng điện I trong...
Sự biến thiên của dòng điện I trong một mạch dao động lệch pha như thế nào so với sự biến thiên của điện tích q của một bản tụ điện?
A. i cùng pha với q
B. i ngược pha với q
C. i sớm pha $\frac{\pi }{2}$ so với q.
D. i trễ pha $\frac{\pi }{2}$ so với q.
Bài giải:
Chọn đáp án C.
Giải câu 7: Nếu tăng số vòng dây của cuộn cảm...
Nếu tăng số vòng dây của cuộn cảm thì chu kì của dao động điện từ sẽ thay đổi như thế nào?
A. Tăng.
B .Giảm.
C. Không đổi.
D. Không đủ cơ sở để trả lời .
Bài giải:
Chọn đáp án A.
Giải thích: Do chu kì của mạch dao động tỉ lệ thuận với $\sqrt{L}$, mà L (độ tự cảm cuộn dây) tỉ lệ thuận với số vòng dây (các yếu tố khác của cuộn cảm không thay đổi) nên chu kì mạch dao động sẽ tăng.
Giải câu 8: Tính chu kì và tần số dao động riêng...
Tính chu kì và tần số dao động riêng của một mạch dao động, biết tụ điện trong mạch có điện dung là 120pF và cuộn cảm có độ tự cảm là 3mH.
Bài giải:
Chu kì dao động của mạch là: $T = 2\pi \sqrt{LC} = 2\pi \sqrt{3.10^{-3}.120.10^{-12}} = 3,77.10^{-6}$ (s)
Tần số dao động của mạch là: $f = \frac{1}{T} = \frac{1}{3,77.10^{-6}} = 267 252$ (Hz)