Năng lượng năng lượng điện từ trường vào mạch dao động LC là bài toán thường sẽ có trong đề thi Đại học tập - cao đẳng ( thpt Quốc Gia). Năng lượng điện từ trường bao hàm năng lượng năng lượng điện trường triệu tập ở tụ điện và tích điện từ trường triệu tập tại cuộn cảm.

Bạn đang xem: Năng lượng điện từ


NĂNG LƯỢNG ĐIỆN TỪ TRƯỜNG trong MẠCH DAO ĐỘNG LC

1. Những công thức:

Năng lượng năng lượng điện trường: WC = (frac12)Cu2 = (frac12fracq^2C). Năng lượng từ trường: WL = (frac12) Li2

Năng lượng năng lượng điện từ: W= WC + WL= (frac12fracq_0^2C=frac12CU_0^2=frac12LI_0^2)= CU = LI

Năng lượng điện trường và năng lượng từ trường biến chuyển thiên tuần hoàn với tần số góc :

ω’ = 2ω = (frac2sqrtLC), với chu kì T’ = (fracT2=pi sqrtLC)

Nếu mạch gồm điện trở thuần R ≠ 0 thì xê dịch sẽ tắt dần. Để bảo trì dao đụng cần cung ứng cho mạch một tích điện có công suất: p = I2R = (fracomega ^2C^2U_0^2R2=fracU_0^2RC2L) .

Liên hệ giữa q0, U0, I0: q0 = CU0 = (fracIoomega ) = I0(sqrtLC)

2.Quan hệ giữa năng lượng điện trường và tích điện điện trường xấp xỉ trong mạch LC

 -Tính loại điện qua tụ (cuộn dây hay mạch dao động) tại thời điểm (W_t=nW_d). Thì ta chuyển đổi như sau:

 

*

-Tính năng lượng điện dung hay năng lượng điện qua tụ tại thời điểm (W_d=frac1nW_t) . Thì ta chuyển đổi như sau:

*

3.Năng lượng của mạch xê dịch LC lí tưởng:

*

a. Năng lượng điện trường chỉ bao gồm ở tụ điện:

b. Năng lượng từ trường chỉ gồm ở cuộn dây:

c. Đồ thị năng lượng điện trường, tích điện từ ngôi trường chọn φ=0

Các kết luận rút ra từ trang bị thị:

- trong một chu kì tất cả 4 lần động năng bởi thế năng

- Khoảng thời gian giữa hai lần động năng bởi thế năng liên tiếp là T/4

- Từ thời điểm động năng cực lớn hoặc nỗ lực năng cự đại cho lúc đụng năng bởi thế năng là T/8

- Động năng và cụ năng bao gồm đồ thị là mặt đường hình sin bao quang quẻ đương thẳng (fracmomega ^2A^24)


- Đồ thị cơ năng là đường thẳng tuy nhiên song với trục ot

d. Tích điện điện từ

4. Bài bác tập tự luận:

Bài 1. Cho 1 mạch xấp xỉ điện từ có một tụ điện có điện dung C = 5 μF và một cuộn thuần cảm tất cả độ trường đoản cú cảm L = 50 mH. Biết điện áp cực đại trên tụ là 6 V. Tìm tích điện điện ngôi trường và năng lượng từ trường trong mạch khi năng lượng điện áp bên trên tụ năng lượng điện là 4 V với cường độ mẫu điện i lúc đó.

Giải : Ta có: W =(frac12) (C)(U_0^2)= 9.10-5 J; WC = (frac12) Cu2 = 4.10-5 J;

Wt = W – WC = 5.10-5 J; i = ± (sqrtfrac2W_tL)= ± 0,045A.

Bài 2. Trong một mạch LC, L = 25 mH cùng C = 1,6 μF ở thời gian t = 0, cường độ chiếc điện trong mạch bởi 6,93 mA, năng lượng điện ở trên tụ điện bởi 0,8 μC. Tính tích điện của mạch dao động.

Giải Bài 2. Ta có: W = (frac12fracq^2C)+ (frac12)Li2 = 0,8.10-6J.

Bài 3. Một mạch xê dịch điện từ bao gồm một tụ điện bao gồm điện dung 0,125 μF và một cuộn cảm bao gồm độ từ bỏ cảm 50 μH. Điện trở thuần của mạch không xứng đáng kể. Điện áp cực lớn giữa hai bạn dạng tụ năng lượng điện là 3 V. Tính cường độ chiếc điện rất đại, cường độ cái điện, năng lượng điện trường, tích điện từ trường trong mạch lúc năng lượng điện áp giữa hai bạn dạng tụ là 2 V.


Giải Bài 3. Ta có:

I0 = (sqrtfracCL) U0 = 0,15 A; W =(frac12) (C)(U_0^2)= 0,5625.10-6 J; WC =(frac12) Cu2 = 0,25.10-6 J;

Wt = W – WC = 0,3125.10-6 J; i = ± (sqrtfrac2W_tL) = ± 0,11 A.

Bài 4. Một mạch dao động gồm cuộn cảm gồm độ trường đoản cú cảm 27 μH, với tụ điện tất cả điện dung 3000 pF; năng lượng điện trở thuần của cuộn dây cùng dây nối là một trong Ω; năng lượng điện áp cực đại giữa hai bạn dạng tụ năng lượng điện là 5 V. Tính công suất cần cung cấp để bảo trì dao động của mạch vào một thời gian dài.

Giải Bài 4. Ta có: I0 =ωq0 = ωCU0 = U0(sqrtfracCL)= 57,7.10-3 A ; p. = (fracI_0^2R2)= 1,39.10-6 W.

Bài 5. Một mạch xấp xỉ điện trường đoản cú LC lí tưởng gồm cuộn cảm thuần có độ trường đoản cú cảm 5 μH với tụ điện có điện dung 5 μF. Vào mạch có xê dịch điện tự tự do. Tính khoảng thời gian giữa nhị lần thường xuyên mà năng lượng điện trên một phiên bản tụ điện tất cả độ lớn cực to và khoảng thời gian giữa hai lần liên tục mà năng lượng điện trường bằng tích điện từ trường.

Giải Bài 5. Chu kỳ luân hồi dao động: T = 2π(sqrtLC)= 10π.10-6 = 31,4.10-6 s.


trong một chu kì có 2 lần điện tích trên bản tụ đạt giá trị cực đại nên khoảng thời hạn giữa hai lần thường xuyên mà điện tích trên phiên bản tụ đạt cực lớn là ∆t =(fracT2)= 5π.10-6 = 15,7.10-6s.

vào một chu kì có 4 lần năng lượng điện trường bằng năng lượng từ trường yêu cầu khoảng thời hạn giữa nhì lần liên tục mà tích điện điện trường bằng tích điện từ trường là ∆t’ = (fracT4) = 2,5π.10-6 = 7,85.10-6 s.

Bài 6. Cường độ loại điện ngay lập tức trong một mạch dao động LC lí tưởng là i = 0,08cos2000t (A). Cuộn dây tất cả độ từ bỏ cảm L = 50 mH. Hãy tính năng lượng điện dung của tụ điện. Khẳng định điện áp giữa hai bản tụ năng lượng điện tại thời khắc cường độ chiếc điện tức tốc trong mạch bằng giá trị cường độ mẫu điện hiệu dụng.

Giải Bài 6. Ta có:

C = (frac1omega ^2L) = 5.10-6 F; W =(frac12)(LI_0^2)= 1,6.10-4 J; Wt =(frac12) LI2 = (frac12)L (fracI_0^22)= 0,8.10-4 J;

WC = W – Wt = 0,8.10-4 J; u = (sqrtfrac2W_CC=4sqrt2V)

Bài 7. Một mạch dao động LC lí tưởng đang xuất hiện dao động điện từ tự do. Biết điện tích cực đại của một bản tụ điện có độ lớn là 10-8 C và cường độ chiếc điện cực đại qua cuộn cảm thuần là 62,8 mA. Tính tần số xê dịch điện từ tự do của mạch.


Giải Bài 7

*

Bài 8. Khung xê dịch điện từ gồm một cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm L = 0,1 H với tụ điện có điện dung C = 10 μF. Xê dịch điện tự trong size là xấp xỉ điều hoà cùng với cường độ dòng điện cực đại I0 = 0,05 A. Tính năng lượng điện áp giữa hai bản tụ ở thời khắc i = 0,03 A với cường độ chiếc điện trong mạch lúc năng lượng điện trên tụ có mức giá trị q = 30 μC.

Giải Bài 8. Ta có: W =(frac12) (LI_0^2)= 1,25.10-4 J; Wt = (frac12) Li2= 0,45.10-4J; WC = W - Wt = 0,8.10-4J; u = (sqrtfrac2W_CC)= 4V.

WC = (frac12fracq^2C) = 0,45.10-4J; Wt = W - Wt = 0,8.10-4J; i =(sqrtfrac2W_tL) = 0,04 A.

5. Trắc nghiệm:

Câu 10: Một mạch dao động LC gồm cuộn thuần cảm tất cả độ trường đoản cú cảm L = 0,4H và tụ điện gồm điện dung C=40μF Cường độ chiếc điện qua mạch tất cả biểu thức: (i=2sqrt2cos100pi t(A)) năng lượng dao cồn của mạch là

A. 1,6mJ. B. 3,2mJ. C. 1,6J. D. 3,2J.

Câu 11: Một mạch xấp xỉ LC tất cả điện trở thuần không đáng kể, tụ điện tất cả điện dung 5μF. Xê dịch điện từ riêng rẽ (tự do) của mạch LC cùng với hiệu điện thế cực lớn ở hai đầu tụ điện bởi 6V. Lúc hiệu điện ráng ở hai đầu tụ năng lượng điện là 4V thì tích điện từ trường trong mạch bằng


A. 4.10-5J. B. 5.10-5J. C. 9.10-5J. D. 10-5J.

Xem thêm: Trương Bân Bân Yêu Em Từ Cái Nhìn Đầu Tiên ': Sự Nghiệp Dàn Nam Phụ

Câu 12: Mạch dao động LC, cùng với cuộn dây có L = 5μH . Cường độ mẫu điện cực đại trong mạch là 2A. Khi cường độ dòng điện tức thì trong mạch là 1A thì tích điện điện trường trong mạch là

A. 7,5.10-6J. B. 75.10-4J. C. 5,7.10-4J. D. 2,5.10-5J.

Câu 13: Mạch giao động LC tất cả điện tích cực đại trên tụ là 9 nC. Điện tích của tụ năng lượng điện vào thời điểm tích điện điện trường bằng (frac13) năng lượng từ trường sóng ngắn bằng:

A. 3 nC B. 4,5 nC C . 2,5 nC D. 5 nC

Câu 14: Mạch xê dịch LC có hiệu điện thế cực to trên tụ là (5sqrt2)V. Hiệu điện cụ của tụ năng lượng điện vào thời điểm năng lượng điện trường bằng (frac13)  năng lượng sóng ngắn bằng:

A. 5(sqrt2)V B.2(sqrt5) V C.10(sqrt2) V D. 2(sqrt2)V

Câu 15: Mạch giao động LC bao gồm dòng điện cực to qua mạch là 12 mA. Cái điện trên mạch vào thời điểm năng lượng từ trường bằng 3 năng lượng điện ngôi trường bằng:


A. 4 mA B. 5,5 mA C. 2 mA D. 6 mA

Câu 16: Mạch chọn sóng thứ thu thanh bao gồm L = 2 μH; C = 0,2 nF. Điện trở thuần R = 0. Hiệu điện thế cực đại 2 bạn dạng tụ là 120 mV. Tổng tích điện điện tự của mạch là

A. 144.10-14 J B. 24.10-12 J C. 288.10-4 J D. Toàn bộ đều sai

Tải về

Luyện bài bác tập trắc nghiệm môn đồ gia dụng lý lớp 12 - coi ngay