Chương IV: Mạch dao động LC lý tưởng, dao động điện từ
Chương IV: Điện từ trường, thuyết điện từ Mắc-xoen (Maxwell), thang sóng điện từ
Mạch dao động lí tưởng gồm một tụ điện có điện dung C mắc nối tiếp với một cuộn cảm thuần cóhệ số tự cảm L, điện trở trong mạch bằng 0.
Chương IV: Mạch dao động LC lý tưởng, dao động điện từ
1/ Mạch dao động lý tưởng LC:
Mạch dao động lí tưởng LC được bố trí như hình vẽ
Đầu tiên đóng khóa K vào chốt 1 Sử dụng dòng điện xoay chiều để tích điện cho tụ điện sau khi tụ đã tích đủ điện tích đóng khóa K vào chốt 2 để cho tụ điện phóng điện.
Tụ điện C sẽ phóng điện cho đến khi hết điện tích thì dừng lại. Dòng điện từ tụ điện qua cuộn dây có cường độ biến thiên nên từ trường qua cuộn dây cũng biến thiên. Bên trong cuộn dây xảy ra hiện tượng tự cảm sinh ra dòng điện quay trở lại tích điện cho tụ. Nếu mạch LC này là lí tưởng (không có điện trở trong mạch) thì quá trình tụ tích điện và phóng điện sẽ lặp đi lặp lại mãi.
Để xem dạng đồ thị biến thiên của điện áp trong mạch người ta nối mạch LC với một máy dao động ký điện tử. Trong thực tế trên màn hình dao động kí xuất hiện một hình sin nên ta gọi mạch LC lí tưởng là mạch dao động điện từ.
2/ Phương trình dao động của mạch dao động LC lí tưởng
a/ Phương trình điện tích của tụ điện
b/ Phương trình cường độ dòng điện trong mạch
i=ωQocos(ωt+φ+π2)i=ωQocos(ωt+φ+π2)
Trong đó:
- q: điện tích tức thời trên tụ điện (C)
- Qo: điện tích cực đại trên tụ điện (C)
- i: cường độ dòng điện tức thời trong mạch (A)
- Io = Qoω: cường độ dòng điện cực đại trong mạch (A)
Cường độ điện trường trong tụ điện tỉ lệ thuận với điện tích q của tụ điện, cảm ứng từ B trong ống dây tỉ lệ thuận với cường độ dòng điện i qua ống dây nên ta có định nghĩa sau nên mạch dao động LC còn được gọi là mạch dao động điện từ tự do.
Mạch dao động điện từ phát ra sóng điện từ nhờ đó mà thông tin được truyền đi đây là nguyên lý cơ bản của việc liên lạc bằng sóng vô tuyến.
4/ Năng lượng điện từ (năng lượng) của mạch dao động LC:
Tụ điện chứa điện tích, điện trường trong tụ điện sinh ra năng lượng để dịch chuyển điện tích trong mạc => tụ điện có năng lượng điện trường.
Dòng điện qua cuộn cảm thuần L sinh ra từ thông biến thiên => sinh ra từ trường => năng lượng từ trường có trong cuộn cảm thuần L
5/ Các công thức liên hệ q, i, u, Io ,Uo, Qo