Năng lượng năng lượng điện từ trường vào mạch xấp xỉ LC là bài bác toán thông thường có trong đề thi Đại học tập - cao đẳng ( trung học phổ thông Quốc Gia). Năng lượng điện từ bỏ trường bao hàm năng lượng điện trường triệu tập ở tụ điện và năng lượng từ trường tập trung tại cuộn cảm.

Bạn đang xem: Năng lượng điện từ là gì


NĂNG LƯỢNG ĐIỆN TỪ TRƯỜNG trong MẠCH DAO ĐỘNG LC

1. Các công thức:

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 tích điện từ trường phát triển thành thiên tuần hoàn với tần số góc :

ω’ = 2ω = (frac2sqrtLC), cùng 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 hễ cần cung ứng cho mạch một tích điện có công suất: phường = I2R = (fracomega ^2C^2U_0^2R2=fracU_0^2RC2L) .

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

2.Quan hệ giữa tích điện điện trường và năng lượng điện trường giao động trong mạch LC

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

 

*

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

*

3.Năng lượng của mạch giao động LC lí tưởng:

*

a. Tích điện điện ngôi trường chỉ bao gồm ở tụ điện:

b. Tích điện từ ngôi trường chỉ gồm ở cuộn dây:

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

Các kết luận rút ra từ đồ thị:

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

- Khoảng thời hạn giữa nhị lần động năng bởi thế năng liên tục là T/4

- Từ thời điểm động năng cực to hoặc thay năng cự đại cho lúc đụng năng bằng thế năng là T/8

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


- Đồ thị cơ năng là con đường thẳng tuy vậy song cùng với trục ot

d. Năng lượng điện từ

4. Bài bác tập trường đoản cú luận:

Bài 1. Cho một mạch giao động điện từ tất cả một tụ điện bao gồm điện dung C = 5 μF cùng một cuộn thuần cảm có độ từ bỏ cảm L = 50 mH. Biết năng lượng điện áp cực đại trên tụ là 6 V. Tìm tích điện điện ngôi trường và tích điện từ trường vào mạch khi năng lượng điện áp bên trên tụ điện là 4 V với cường độ mẫu điện i khi 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 và C = 1,6 μF ở thời gian t = 0, cường độ chiếc điện trong mạch bởi 6,93 mA, năng lượng điện ở bên trên tụ điện bởi 0,8 μC. Tính năng lượng của mạch dao động.

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

Bài 3. Một mạch dao động điện từ bao gồm một tụ điện có điện dung 0,125 μF với một cuộn cảm bao gồm độ tự cảm 50 μH. Điện trở thuần của mạch không xứng đáng kể. Điện áp cực đại giữa hai phiên bản tụ điện là 3 V. Tính cường độ loại điện rất đại, cường độ mẫu điện, tích điện điện trường, năng lượng từ trường trong mạch lúc năng lượng điện áp thân hai phiên bản 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 xấp xỉ gồm cuộn cảm gồm độ trường đoản cú cảm 27 μH, với tụ điện gồm điện dung 3000 pF; năng lượng điện trở thuần của cuộn dây cùng dây nối là một trong những Ω; năng lượng điện áp cực lớn giữa hai phiên bản tụ năng lượng điện là 5 V. Tính hiệu suất cần cung cấp để gia hạn dao rượu cồn của mạch vào một thời hạn dài.

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

Bài 5. Một mạch giao động điện tự LC lí tưởng tất cả cuộn cảm thuần bao gồm độ trường đoản cú cảm 5 μH cùng tụ điện gồm điện dung 5 μF. Trong mạch có xê dịch điện trường đoản cú tự do. Tính khoảng thời hạn giữa nhị lần thường xuyên mà điện tích trên một bạn dạng tụ điện có độ lớn cực lớn và khoảng thời gian giữa nhì lần liên tục mà năng lượng điện trường bằng tích điện từ trường.

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


trong một chu kì có gấp đôi điện tích trên bản tụ đạt giá chỉ trị cực to nên khoảng thời hạn giữa nhị lần liên tục 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 cần khoảng thời gian giữa nhị lần liên tục mà tích điện điện trường bằng tích điện từ ngôi trường là ∆t’ = (fracT4) = 2,5π.10-6 = 7,85.10-6 s.

Bài 6. Cường độ chiếc điện tức khắc trong một mạch xấp xỉ LC lí tưởng là i = 0,08cos2000t (A). Cuộn dây gồm độ từ bỏ cảm L = 50 mH. Hãy tính năng lượng điện dung của tụ điện. Xác định điện áp giữa hai phiên bản tụ điện tại thời khắc cường độ loại điện lập tức trong mạch bằng giá trị cường độ cái 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 giao động LC lí tưởng đang sẵn có dao động điện trường đoản cú tự do. Biết điện tích cực đại của một phiên bản tụ điện tất cả độ phệ là 10-8 C với cường độ loại điện cực đại qua cuộn cảm thuần là 62,8 mA. Tính tần số xê dịch điện từ tự do thoải mái của mạch.


Giải Bài 7

*

Bài 8. Khung xê dịch điện từ bao gồm một cuộn dây thuần cảm bao gồm độ từ cảm L = 0,1 H với tụ điện có điện dung C = 10 μF. Xấp xỉ điện trường đoản cú trong form là xấp xỉ điều hoà cùng với cường độ loại điện cực lớn I0 = 0,05 A. Tính điện áp giữa hai bản tụ ở thời gian i = 0,03 A cùng cường độ cái điện vào 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 xê dịch LC gồm cuộn thuần cảm gồm độ từ cảm L = 0,4H và tụ điện tất cả điện dung C=40μF Cường độ cái điện qua mạch có 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 có điện trở thuần không xứng đáng kể, tụ điện tất cả điện dung 5μF. Xê dịch điện từ riêng (tự do) của mạch LC cùng với hiệu năng lượng điện thế cực to ở nhì đầu tụ điện bởi 6V. Khi hiệu điện nuốm ở nhị đầu tụ điện là 4V thì năng lượng từ trường trong mạch bằng


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

Xem thêm: Tôi Đi Chơi Với Bạn Bè Tiếng Anh Là Gì, Đi Chơi Với Bạn Bè In English Translation

Câu 12: Mạch xê dịch LC, cùng với cuộn dây gồm L = 5μH . Cường độ dòng điện cực đại trong mạch là 2A. Lúc cường độ mẫu điện tức thời trong mạch là 1A thì năng lượng điện trường vào mạch là

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

Câu 13: Mạch xê dịch LC có điện tích cực đại trên tụ là 9 nC. Điện tích của tụ điện vào thời điểm năng lượng điện ngôi trường bằng (frac13) năng lượng sóng ngắn từ trường bằng:

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

Câu 14: Mạch giao động LC tất cả hiệu điện thế cực lớn trên tụ là (5sqrt2)V. Hiệu điện vắt 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 xê dịch LC tất cả dòng điện cực đại qua mạch là 12 mA. Mẫu điện bên trên mạch vào thời điểm năng lượng từ ngôi trường bằng 3 tích điện điện ngôi trường bằng:


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

Câu 16: Mạch chọn sóng sản phẩm công nghệ thu thanh có L = 2 μH; C = 0,2 nF. Điện trở thuần R = 0. Hiệu năng lượng điện thế cực đại 2 bản tụ là 120 mV. Tổng tích điện điện trường đoản cú của mạch là

A. 144.10-14 J B. 24.10-12 J C. 288.10-4 J D. Tất cả đều sai

Tải về

Luyện bài tập trắc nghiệm môn thiết bị lý lớp 12 - coi ngay