RANDOM
AMBIENT

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

26/11/2019 1.1 MB 200 lượt xem 0 tải về
Video-Banner
https://m.hoc247.net/docview/viewfile/1.1.114/web/?f=https://m.hoc247.net/tulieu/2019/20191126/391531485087_20191126_201129.pdf?r=8928
ANYMIND
Video-Banner

HỌC247 xin giới thiệu đến các em tài liệu Phương pháp giải các bài tập về Pha và thời gian trong Dao động điện từ. Tài liệu được biên soạn nhằm giới thiệu đến các em học sinh các bài tập nâng cao về DĐĐT có đáp án hướng dẫn chi tiết, giúp các em ôn tập và nắm vững các kiến thức đã học. Hi vọng đây sẽ là 1 tài liệu tham khảo hữu ích trong quá trình học tập của các em.

 

 

PHA VÀ THỜI GIAN DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ

1. Phương pháp giải

Cần phải vận dụng tính tương tự giữa điện và cơ

Đại lượng cơ

Đại lượng điện

Tọa độ              x

           q          điện tích

Vận tốc             v

            i     cường độ dòng điện

Khối lượng      m

           L     độ tự cảm

Độ cứng            k

       \(\frac{1}{C}\)      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.

2. Bài tập áp dụng

Câu 1

Mạch dao động lí tưởng gồm cuộn dây có độ tự cảm L = 0,2H và tụ điện có điện dung C = 20F. Người ta 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 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 dương. Tính năng lượng điện trường tại thời điểm \({\rm{t}} = \frac{{\rm{T}}}{{\rm{8}}}\) , T là chu kì dao động.

Giải:

Điện tích tức thời

\(q = {Q_0}\cos (\omega t + \phi )\)

Trong đó

\(\begin{array}{l} \omega = \frac{1}{{\sqrt {LC} }} = \frac{1}{{\sqrt {0,{{2.20.10}^{ - 6}}} }} = 500rad/s\\ {Q_0} = C{U_0} = {20.10^{ - 6}}.4 = {8.10^{ - 5}}C\\ Khi\,\,t = 0:\\ q = {Q_0}\cos \phi = + {Q_0}\,\,\,\\ \Rightarrow \,\,\,\cos \phi = 1\,\,\,hay\,\,\,\phi = 0 \end{array}\)

Vậy phương trình cần tìm: q = 8.10-5cos500t (C)

Năng lượng điện trường

\({W_d} = \frac{1}{2}\frac{{{q^2}}}{C}\)

Vào thời điểm  \({\rm{t}} = \frac{{\rm{T}}}{{\rm{8}}}\), điện tích của tụ điện bằng \(q = {Q_0}\cos \frac{{2\pi }}{T}.\frac{T}{8} = \frac{{{Q_0}}}{{\sqrt 2 }}\) ,

thay vào ta tính được năng lượng điện trường

\({W_d} = \frac{1}{2}\frac{{{{\left( {\frac{{8.1{0^{ - 5}}}}{{\sqrt 2 }}} \right)}^2}}}{{20.1{0^{ - 6}}}} = 80.1{0^{ - 6}}J\,\,\)

Câu 2

Trong một mạch dao động, điện tích của tụ điện biến thiên theo quy luật: q = 2,5.10-6cos(2.103t)(C).

  1. Viết biểu thức cường độ dòng điện tức thời trong mạch.
  2. Tính năng lượng điện từ và tần số dao động của mạch. Tính độ tự cảm của cuộn dây, biết điện dung của tụ điện là 0,25F.

Giải:

Biểu thức cường độ dòng điện trong mạch:

\(i = \frac{{dq}}{{dt}} = - {2.10^3}.2,{5.10^{ - 6}}\sin ({2.10^3}\pi t)\,(A)\)

 hay có thể viết dưới dạng:

\(i = 5.1{0^{ - 3}}cos(2.1{0^3}\pi t + \frac{\pi }{2})\,(A)\)

Năng lượng điện từ

\(\begin{array}{l} W = \frac{1}{2}\frac{{Q_0^2}}{C} = \frac{1}{2}\frac{{{{\left( {2,{{5.10}^{ - 6}}} \right)}^2}}}{{0,{{25.10}^{ - 6}}}} = 12,{5.10^{ - 6}}J\,\,\,\\ hay\,\,\,W = 12,5\mu J \end{array}\)

Độ tự cảm của cuộn dây

Từ công thức tính tần số góc : \(\omega = \frac{1}{{\sqrt {LC} }}\) , suy ra L

Câu 3

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

Giải:

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

\(\begin{array}{l} {W_d} = {W_t} = \frac{1}{2}W\\ hay\,\,\,\frac{1}{2}\frac{{{q^2}}}{C} = \frac{1}{2}\left( {\frac{1}{2}\frac{{Q_0^2}}{C}} \right)\,\,\,\,\\ \Rightarrow \,\,\,\,q = \pm {Q_0}\frac{{\sqrt 2 }}{2} \end{array}\)

Với hai vị trí li độ \(q = \pm {Q_0}\frac{{\sqrt 2 }}{2}\) trên trục Oq, tương ứng với 4 vị trí trên đường tròn, các vị trí này cách đều nhau bởi các cung \(\frac{\pi }{2}\) .

Có nghĩa là, sau hai lần liên tiếp Wđ = Wt, pha dao động đã biến thiên được một lượng là: \(\frac{\pi }{2} = \frac{{2\pi }}{4}\,\, \leftrightarrow \,\,\frac{T}{4}\)

(Pha dao động biến thiên được 2 sau thời gian một chu kì T)

Tóm lại, cứ sau thời gian  \(\frac{T}{4}\) năng lượng điện lại bằng năng lượng từ.

...

---Để xem tiếp nội dung Chuyên đề Phương pháp giải các bài tập về Pha và thời gian trong Dao động điện từ, các em 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 Phương pháp giải các bài tập về Pha và thời gian trong Dao động điện từ năm học 2019-2020. Để xem toàn bộ nội dung các em chọn chức năng xem online hoặc 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 .

Các em quan tâm có thể tham khảo thêm các tài liệu cùng chuyên mục:

Chúc các em học tập tốt !

 
 

 

YOMEDIA