Công thức vật lý 12 chương 4: dao động và sóng điện từ, bài 1: mạch dao động lc

Tổng hợp các công thức vật lý 12 chương 4: dao động và sóng điện từ, bài 1: mạch dao động lc, hướng dẫn chi tiết từng công thức, các biến, hằng số, bài tập liên quan

Những Điều Thú Vị Chỉ 5% Người Biết

 Mục lục

NĂNG LƯỢNG ĐIỆN TRƯỜNG CỦA TỤ ĐIỆN - VẬT LÝ 12

WC=q22C=Cu22=12L(I02-i2)

WCmax=Q022C=CU022

 

Phát biểu: Tụ điện chứa điện tích và điện trường trong tụ điện sinh ra năng lượng để dịch chuyển điện tích trong mạch. Do đó tụ điện có năng lượng điện trường.

 

Chú thích:

WC, WCmax: năng lượng điện trường và năng lượng điện trường cực đại của tụ điện (J)

q,Q0: điện tích và điện tích cực đại của tụ điện (C)

C: điện dung của tụ điện (F)

i,I0: cường độ dòng điện tức thời và cường độ dòng điện cực đại qua cuộn cảm (C)

L: độ tự cảm của cuộn cảm (H)


NĂNG LƯỢNG TỪ TRƯỜNG CỦA TỤ ĐIỆN - VẬT LÝ 12

WL=Li22=12C(U02-u2)

WLmax=LI022

 

Phát biểu: Dòng điện qua cuộn cảm thuần L sinh ra từ thông biến thiên, từ đó sinh ra từ trường. Do đó trong cuộn cảm thuần có năng lượng từ trường.

 

Chú thích:

WL, WLmax: năng lượng từ trường và năng lượng từ trường cực đại qua cuộn cảm (J)

i,I0: cường độ dòng điện tức thời và cường độ dòng điện cực đại qua cuộn cảm (C)

L: độ tự cảm của cuộn cảm (H)

u, U0: điện áp tức thời và điện áp cực đại của tụ điện (V)

C: điện dung của tụ điện (F)


CÔNG THỨC GHÉP TỤ ĐIỆN SONG SONG - VẬT LÝ 12

Css=C1+C2+...+Cn

 

Chú thích:

Css: điện dung toàn mạch của mạch song song (F)

Cn: điện dung của các tụ điện thành phần (F)

 

Chú ý:

(Css > C1, C2...,Cn)


CÔNG THỨC GHÉP TỤ ĐIỆN NỐI TIẾP - VẬT LÝ 12

1Cnt=1C1+1C2+...+1Cn

 

Chú thích:

Cnt: điện dung toàn mạch của mạch nối tiếp (F)

Cn: điện dung của các tụ điện thành phần (F)

 

Chú ý:

(Cnt < C1, C2...,Cn)


TẦN SỐ GÓC CỦA DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ TRONG MẠCH LC- VẬT LÝ 12

ωđin t=1LC=2πfđin t=2πT=I0q0

Mạch dao động gồm 2 bộ phận chính là cuộn cảm và tụ điện.Khi ta lắp mạch gồm 2 bộ phận trên thì ta được một mạch dao động .Có hai cách kích thích đó là tích điện cho tụ hoặc thay đổi từ trường của cuộn cảm.

Khi bỏ qua điện trở của dây dẫn ta thu được mạch dao động lí tưởng lúc này u,q,i trong mạch biến thiên điều hòa theo t và cùng tần số góc khi cộng hưởng điện

Chú thích:

ωđin t: tần số góc của dao động điện từ (rad/s)

L: độ tự cảm của cuộn cảm (H)

C: điện dung của tụ điện (F)


CHU KÌ DAO ĐỘNG RIÊNG CỦA MẠCH DAO ĐỘNG LC - VẬT LÝ 12

T=2πLC=1fđin t

 

Chú thích: 

T: chu kì của dao động (s)

L: độ tự cảm của cuộn cảm (H)

C: điện dung của tụ điện (F)


TẦN SỐ DAO ĐỘNG RIÊNG CỦA MẠCH DAO ĐỘNG LC -VẬT LÝ 12

fđin t=12πLC=1T=ωđin t2π

 

Chú thích: 

fđin t: tần số góc của dao động (Hz)

L: độ tự cảm của cuộn cảm (H)

C: điện dung của tụ điện (F)


HIỆU ĐIỆN THẾ TỨC THỜI THEO I TRONG MẠCH LC - VẬT LÝ 12

u=±U0I0I02-i2=±LCI02-i2

Chú thích: 

u: điện áp tức thời (V)

U0: điện áp cực đại (V)

i: cường độ dòng điện tức thời (A)

I0: cường độ dòng điện cực đại (A)


HỆ THỨC ĐỘC LẬP CỦA ĐIỆN TÍCH TRONG MẠCH DAO ĐỘNG LC - VẬT LÝ 12

Q02=q2+iω2

i=±ωQ02-q2=±CLU02-u2

 

Chú thích: 

i: cường độ dòng điện tức thời trong mạch (A)

q: điện tích tức thời của tụ điện (C)

Q0: điện tích cực đại của tụ điện (C)

ω: tần số góc của dao động (rad/s)


CẢM ỨNG TỪ TRONG MẠCH DAO ĐỘNG LC - VẬT LÝ 12

B=B0cos(ωt+φ+π2)

 

Khái niệm:

Cảm ứng từ trong lòng ống dây của mạch dao động LC dao động với cùng tần số góc ωđin t cũa mạch dao động, nhưng sớm pha π2 so với điện tích của tụ điện.

 

Chú thích:

B: cảm ứng từ tức thời trong ống dây (T)

B0: cảm ứng từ cực đại (T)


MỐI QUAN HỆ GIỮA U VÀ CÁC ĐẠI LƯỢNG TRONG MẠCH DAO ĐỘNG LC - VẬT LÝ 12

U0=Q0C=I0ωC=ω.L.I0=I0.LC=U2

 

Chú thích: 

U0: điện áp cực đại giữa hai bản tụ điện (V)

Q0: điện tích cực đại (C)

C: điện dung của tụ điện (F)

I0: cường độ dòng điện cực đại (A)

ω: tần số góc của dao động (rad/s)

L: độ tự cảm của ống dây (H)


MỐI QUAN HỆ GIỮA TẦN SỐ GÓC VỚI DÒNG ĐIỆN CỰC ĐẠI TRONG MẠCH LC - VẬT LÝ 12

ω=IoQoIo=ω.Qo=U0CL=I2 

 

Chú thích: 

ω: tần số góc của dao động điện từ trong mạch (rad/s)

Q0: điện tích cực đại của tụ điện (C)

I0: cường độ dòng điện cực đại (A)

 

 


CÔNG THỨC ĐỘC LẬP VỚI THỜI GIAN GIỮA CƯỜNG ĐỘ DÒNG ĐIỆN VÀ ĐIỆN TÍCH - VẬT LÝ 12

qQ02+iI02=1

 

Phát biểu: Dòng điện và điện tích trong mạch là hai đại lượng vuông pha nhau, trong đó i sớm pha π2 so với điện tích q.

 

Chú thích: 

q: điện áp tức thời (C)

Q0: điện áp cực đại (C)

i: cường độ dòng điện tức thời (A)

I0: cường độ dòng điện cực đại (A)


CÔNG THỨC ĐỘC LẬP VỚI THỜI GIAN GIỮA CƯỜNG ĐỘ DÒNG ĐIỆN VÀ ĐIỆN ÁP - VẬT LÝ 12

uU02+iI02=1

 

Phát biểu: Dòng điện và điện áp trong mạch là hai đại lượng vuông pha nhau, trong đó i sớm pha π2 so với u.

 

Chú thích: 

u: điện áp tức thời (V)

U0: điện áp cực đại (V)

i: cường độ dòng điện tức thời (A)

I0: cường độ dòng điện cực đại (A)


SỰ TƯƠNG QUAN GIỮA DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ VÀ DAO ĐỘNG CƠ - VẬT LÝ 12

xq ; vi ;k1C;mLμcnR ; Fu

 

Sự tương quan giữa các đại lượng:

 

hinh-anh-cong-thuc-vat-ly-12-chuong-4-dao-dong-va-song-dien-tu-bai-1-mach-dao-dong-lc-8-0

 

Sự tương quan giữa các công thức:

 

hinh-anh-cong-thuc-vat-ly-12-chuong-4-dao-dong-va-song-dien-tu-bai-1-mach-dao-dong-lc-8-1


THỜI GIAN GIỮA NHỮNG VỊ TRÍ CỦA GIÁ TRỊ U VÀ Q TRONG MẠCH LC - VẬT LÝ 12

t=αω=α2-α1LC

hinh-anh-cong-thuc-vat-ly-12-chuong-4-dao-dong-va-song-dien-tu-bai-1-mach-dao-dong-lc-8-2

Thời gian: t=αω=α2-α1LC


PHƯƠNG TRÌNH U TỨC THỜI TRONG MẠCH LC- VẬT LÝ 12

u=qC=U0cos(ωt+φ) với ω=1LC

 

Phát biểu: Hiệu điện thế (điện áp) tức thời dao động cùng pha với điện tích tức thời và trễ pha π2 so với cường độ dòng điện tức thời trong mạch.

 

Chú thích:

u: điện áp tức thời (V)

q: điện tích tức thời (C)

C: điện dung của tụ điện (F)

U0: điện áp cực đại giữa hai đầu bản tụ (V)

 

Chú ý:

- Khi t=0 nếu u đang tăng thì φu<0; nếu u đang giảm thì φu>0


PHƯƠNG TRÌNH Q VÀ I TRONG MẠCH LC - VẬT LÝ 12

q=Q0cos(ωt+φ) , i=q'=I0cos(ωt+φ+π2)

với ω=1LC

 

Phát biểu: Điện tích q của một bản tụ điện và cường độ dòng i trong mạch dao động biến thiên điều hòa theo thời gian. Trong đó, i sớm pha π2 so với q.

 

Chú thích:

q: điện tích của một bản tụ điện (C)

Q0: điện tích cực đại của bản tụ điện (C)

ω: tần số góc của dao động (rad/s)

φ: pha ban đầu của dao động (rad)

i: cường độ dòng điện trong mạch (A)

I0=ω.Q0: cường độ dòng điện cực đại (A)

 

Chú ý:

- Khi t=0 nếu q đang tăng (tụ điện đang tích điện) thì φq<0; nếu q đang giảm (tụ điện đang phóng điện) thì φq>0.

- Khi t=0 nếu i đang tăng thì φi<0; nếu i đang giảm thì φi>0

Với φi=φq+π2


NĂNG LƯỢNG ĐIỆN TỪ TRONG MẠCH DAO ĐỘNG LC - VẬT LÝ 12

W=WC+WL=WCmax=WLmax

W=CU022=LI022=Q022C

 

Khái niệm: Là tổng năng lượng điện trường (trong tụ điện) và năng lượng từ trường (trong cuộn cảm) của mạch dao động.

 

Chú thích:

WL, WLmax: năng lượng từ trường và năng lượng từ trường cực đại của tụ điện (J)

WC, WCmax: năng lượng điện trường và năng lượng điện trường cực đại của tụ điện (J)

W: năng lượng điện từ của mạch dao động (J)


CÁC DẠNG DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ ĐẶC BIỆT - VẬT LÝ 12

P=RI2=RCLU2Wcc=W=Pt

 

Dao động điện từ tắt dần:

Trong các mạch dao động thực tế luôn có tiêu hao năng lượng, ví dụ do điện trở thuần R của dây dẫn, vì vậy dao động sẽ dừng lại sau khi năng lượng bị tiêu hao hết. Quan sát dao động kí điện tử sẽ thấy biên độ giao động giảm dần đến 0

R càng lớn thì sự tắt dần càng nhanh, R rất lớn thì không có dao động.

 

Dao động điện từ duy trì:

Hệ tự dao động: Muốn duy trì dao động, ta phải bổ sung đủ và đúng phần năng lượng bị tiêu hao trong mỗi chu kì. Ta có thể dùng transistor để điều khiển việc bù năng lượng từ pin cho khung dao động LC ăn nhịp với từng chu kì dao động của mạch.

 

Dao động điện từ cưỡng bức:

Dòng điện trong mạch LC buộc phải biến thiên theo tần số góc ω của nguồn điện ngoài chứ không thể dao động theo tần số góc riêng ω0 được nữa.

Khi thay đổi ω của nguồn điện ngoài thì biên độ của dao động điện trong khung thay đổi theo. Khi ω=ω0 thì biên độ dao động điện trong khung đạt giá trị cực đại (cộng hưởng).


TẦN SỐ, CHU KÌ VÀ BƯỚC SÓNG MẠCH LC THEO TỪNG TỤ NỐI TIẾP - VẬT LÝ 12

fnt2=f12+f221Tnt2=1T12+1T221λnt2=1λ12+1λ22

 

Xét mạch dao động điện từ gồm L mắc nối tiếp với C1, C2.

 

hinh-anh-cong-thuc-vat-ly-12-chuong-4-dao-dong-va-song-dien-tu-bai-1-mach-dao-dong-lc-8-3

 

Chú thích:

fnt, Tnt, λnt lần lượt là tần số, chu kì và bước sóng của toàn mạch.

f1, T1, λ1 lần lượt là tần số, chu kì và bước sóng khi mắc nối tiếp cuộn cảm thuần L với tụ điện C1.

f2, T2, λ2 lần lượt là tần số, chu kì và bước sóng khi mắc nối tiếp cuộn cảm thuần L với tụ điện C2.

 


TẦN SỐ, CHU KÌ VÀ BƯỚC SÓNG MẠCH LC THEO TỪNG TỤ, MẮC SONG SONG - VẬT LÝ 12

Tss2=T12+T221fss2=1f12+1f22λss2=λ12+λ22

 

Xét mạch dao động điện từ gồm L mắc song song với C1 , C2.

 

hinh-anh-cong-thuc-vat-ly-12-chuong-4-dao-dong-va-song-dien-tu-bai-1-mach-dao-dong-lc-8-4

 

Chú thích:

fss, Tss, λss lần lượt là tần số, chu kì và bước sóng của toàn mạch.

f1, T1, λ1 lần lượt là tần số, chu kì và bước sóng khi mắc song song cuộn cảm thuần L với tụ điện C1.

f2, T2, λ2 lần lượt là tần số, chu kì và bước sóng khi mắc song song cuộn cảm thuần L với tụ điện C2.

 


CÔNG THỨC GHÉP CUỘN CẢM NỐI TIẾP - VẬT LÝ 12

Lnt=L1+L2+...+Ln

Với Lnt độ tự cảm khi các cuộn dây mắc nối tiếp.

L1,L2 độ tự cảm của từng cuộn dây


CÔNG THỨC GHÉP CUỘN CẢM SONG SONG - VẬT LÝ 12

1Lss=1L1+1L2+...+1Ln

Với Lss độ tự cảm khi các cuộn dây mắc song song.

L1,L2 độ tự cảm của từng cuộn dây


CHUYỂN ĐỔI C, L THEO T,F,TẦN SỐ GÓC - VẬT LÝ 12

C=1L.1ω2=14π2L.1f2=14π2L.T2L=1C.1ω2=14π2C.1f2=14π2C.T2

T chu kì mạch dao động

C điện dung tụ 

L độ tự cảm

ω tần số góc mạch dao động



Các Bài Viết Được Xem Nhiều Nhất

Công thức vật lý 12 chương 1: dao động cơ, bài 1: tổng quan về dao động điều hòa

Tổng Hợp Công Thức Vật Lý

118704

Tổng hợp các công thức vật lý 12 chương 1: dao động cơ, bài 1: tổng quan về dao động điều hòa, hướng dẫn chi tiết từng công thức, các biến, hằng số, bài tập liên quan

Công thức vật lý 12 chương 7: hạt nhân nguyên tử, bài 3: phóng xạ

Tổng Hợp Công Thức Vật Lý

2018698

Tổng hợp các công thức vật lý 12 chương 7: hạt nhân nguyên tử, bài 3: phóng xạ, hướng dẫn chi tiết từng công thức, các biến, hằng số, bài tập liên quan

Công thức vật lý 11 chương 7: mắt, các dụng cụ quang, bài 28: lăng kính

Tổng Hợp Công Thức Vật Lý

10018696

Tổng hợp các công thức vật lý 11 chương 7: mắt, các dụng cụ quang, bài 28: lăng kính, hướng dẫn chi tiết từng công thức, các biến, hằng số, bài tập liên quan

Công thức vật lý 11 chương 7: mắt, các dụng cụ quang, bài 32: kính lúp

Tổng Hợp Công Thức Vật Lý

10318684

Tổng hợp các công thức vật lý 11 chương 7: mắt, các dụng cụ quang, bài 32: kính lúp, hướng dẫn chi tiết từng công thức, các biến, hằng số, bài tập liên quan

Công thức vật lý 12 chương 7: hạt nhân nguyên tử, bài 2: năng lượng liên kết của hạt nhân, phản ứng hạt nhân

Tổng Hợp Công Thức Vật Lý

1918682

Tổng hợp các công thức vật lý 12 chương 7: hạt nhân nguyên tử, bài 2: năng lượng liên kết của hạt nhân, phản ứng hạt nhân, hướng dẫn chi tiết từng công thức, các biến, hằng số, bài tập liên quan

Advertisement


Tin Tức Liên Quan

Doanh thu từ quảng cáo giúp chúng mình duy trì nội dung chất lượng cho website

  Cách tắt chặn quảng cáo  

Tôi không muốn hỗ trợ (Đóng) - :(

Bạn hãy tắt trình chặn quảng cáo
Loading…