Giải bài 4 trang 123 – Bài 21– SGK môn Vật lý lớp 12 nâng cao
Một mạch dao động LC có năng lượng là \(36.10^{-6}J\) và điện dung của tụ điện C là \(2,5\mu F\). Tìm năng lượng tập trung tại cuộn cảm khi hiệu điện thế giữa hai bản cực của tụ điện là 3V.
Mạch dao động có năng lượng điện từ \(W=36.10^{-6}J\).
Tụ điện \(C=2,5\mu F\) có hiệu điện thế giữa 2 bản cực tụ là \(u=3(V)\)
\(\Rightarrow\) Năng lượng điện trường tập trung tại tụ điện:
\(W_c=\dfrac{Cu^2}{2}=\dfrac{2,5.10^{-6}.3^2}{2}=1,125.10^{-5}(J)=11,25.10^{-6}(J)\)
\(\Rightarrow\) Năng lượng từ trường tập trung tại cuộn cảm:
\(W_L=W-W_c=36.10^{-6}-11,25.10^{-6}=24,75.10^{-6}(J)\)
GHI CHÚ:
- Biến thiên của điện trường và từ trường ở trong mạch gọi là dao động điện từ. Nếu không có tác động điện hoặc từ với bên ngoài thì dao động này được gọi là dao động từ tự do. Khi đó:
+ Tần số góc: \(\omega = \dfrac{1}{\sqrt{LC}}\)
+ Chu kì riêng: \(T=\dfrac{2\pi}{\omega}=2\pi \sqrt{LC}\)
+ Tần số riêng: \(f=\dfrac{1}{T}=\dfrac{1}{2\pi \sqrt{LC}}\)
- Trong quá trình dao động của mạch, năng lượng từ trường và năng lượng điện trường luôn chuyển hóa cho nhau, nhưng tổng năng lượng điện từ là không đổi:
\(W=W_C+W_L=\dfrac{{q_0}^2}{2C}=const\)