Cho một mạch dao động LC lí tưởng gồm cuộn dây thuần cảm có L = 2mH

Câu hỏi :

Cho một mạch dao động LC lí tưởng gồm cuộn dây thuần cảm có L = 2mH và tụ điện có điện dung C= 2nF. Khi năng lượng điện trường bằng một nửa năng lượng từ trường cực đại thì dòng điện trong mạch có độ lớn \(3\sqrt{2}A.\)  Lấy chiều dương của dòng điện sao cho dòng điện i sớm pha so với hiệu điện thế trên tụ điện, gốc thời gian là lúc dòng điện trong mạch có giá trị bằng 1 nửa giá trị cực đại và tụ điện đang được nạp điện. Biểu thức của cường độ dòng điện trong mạch là:

A. \(i=6\cos \left( {{5.10}^{5}}t-\frac{2\pi }{3} \right)A.\)

B. \(i=6\cos \left( {{5.10}^{5}}t-\frac{\pi }{3} \right)A.\)

C. \(i=6\cos \left( {{5.10}^{5}}t+\frac{\pi }{3} \right)A.\)

D. \(i=6\sqrt{2}\cos \left( {{5.10}^{5}}t+\frac{2\pi }{3} \right)A.\)

* Đáp án

C

* Hướng dẫn giải

  • Tần số góc: \(\omega =\frac{1}{\sqrt{LC}}=\frac{1}{\sqrt{{{2.10}^{-3}}{{.2.10}^{-9}}}}={{5.10}^{5}}rad/s\)
  • Năng lượng điện trường bằng một nửa năng lượng từ trường cực đại:

\({{\text{W}}_{C}}=\frac{{{\text{W}}_{L\max }}}{2}\Rightarrow {{\text{W}}_{L}}=\frac{{{\text{W}}_{L\max }}}{2}\Leftrightarrow \frac{L{{i}^{2}}}{2}=\frac{1}{2}.\frac{L.I_{o}^{2}}{2}\Rightarrow {{I}_{o}}=\sqrt{2}.\left| i \right|=\sqrt{2}.3\sqrt{2}=6A\)

  • Tụ điện đang được nạp điện \(\to \) u đang tăng

Dòng điện i sớm pha so với hiệu điện thế trên tụ điện, gốc thời gian là lúc dòng điện trong mạch có giá trị bằng 1 nửa giá trị cực đại \(\to \) Pha ban đầu của i là \(\varphi =\frac{\pi }{3}rad\)

\(\to \) Biểu thức của cường độ dòng điện trong mạch là: \(i=6\cos \left( {{5.10}^{5}}t+\frac{\pi }{3} \right)A\)

Copyright © 2021 HOCTAP247