Mạch dao động điện từ

Mạch dao động điện từ

1.Cấu tạo mạch LC

Mạch dao động là một mạch điện kín gồm một tụ điện có điện dung C mắc nối tiếp với một cuộn cảm có độ tự cảm L (còn gọi là khung dao động).

Chú ý:Nếu điện trở của mạch rất nhỏ, coi như bằng không, bỏ qua hao phí năng lượ ng → mạ ch dao động lı́ tưởng.

• Tụ điện phẳng

• Cuộn dây

  

   

2.Nguyên tắc hoạt động

Dựa trên hiện tượng tự cảm

‐ Đóng khóa K vào chốt 1 để tụ được tích điện bởi nguồn. Sau khi tụ đã tích đủ điện tích, đóng khóa K vào chốt 2 để tụ phóng
điện.
‐ Tụ điện C sẽ phóng điện cho đến khi điện tích hết hẳn thì dừng. Mặt khác, dòng điện từ tụ 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 lý tưởng( không có điện trở trong mạch) thì quátrình tụ tích điện và phóng điện sẽ lặp đi lặp lại.

Nếu nối hai đầu cuộn cảm với một dao động kí thì ta thu được một đồ thị dạng sin →mạch LC được gọi là mạch dao động.
Tụ điện có đặc điểm thú vị là điện tích trên hai bản tụ luôn cóđộ lớn bằng nhau nhưng trái dấu, nói cách khác tổng điện tích trên hai bản tụ luôn bằng 0.Giả sử ban đầu điện tích bản bên trái tích điện dương là q0 thì điện tích bản bên phải tụ điện là –q0, điện tích sẽ “chảy” từ bản dương sang bản âm, tới lúc nào đó, điện tích hai bản đềubằng 0, tiếp tục, theo“quán tính” điện tích bản bên trái sẽ tiếp tục “chảy” điện tíchsang bản bên phải và do đó, bản bên trái sẽ tích điện âm còn bản bên phải dần tích điện dương, tới khi bản bên phải tích điện dương q0 và bản bên trái tích điện ‐q0 thì dừng lại sự chảy điện tích theo chiều này. Sau đó, hiện tượng lại lặplại như trên, nhưng theo chiềungược lại, điện tích sẽ chảytừ bản bên phải sang bản bên trái,…. Người ta thấy, điện tíchq trên một bản tụ điện biến thiên điều hòa theo thời gian. Kéo theo đó, hiệu điện thế (điệnáp) giữa hai bản tụ điện, cường độ dòng điện qua cuộn cảmcũng biến thiên điều hòa theo thời gian. Tóm lại, trong mạch dao động LC đang dao động điện từ có ba đailươn ̣ ̣ g biến thiên điều hoà là: điện tích q trên một bản tụ điện, hiệu điện thế u giữa hai bản tụ điện vàcường động dòng điện I chạy trong mạch. Biểu thức của chúng lần lượt là tần số góc, chu kì, tần số mạch dao động.

3.Tần số góc, chu kỳ, tần số mạch dao động

4. Sự biến thiên điện áp, điện tích và dòng điện trong mạch LC

Dao động điện từ tự do: Sự biến thiên điều hoà theo thời gian của điện tích q của một bản tụ điện và cường độ dòng điện trong mạch dao động được gọi là dao động điện từ tự do.

a) Điện tích thức thời của tụ

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

b) Hiệu điện thế tức thời giữa hai bản tụ của mạch dao động LC:

c) Cường độ dòng điện qua cuộn dây

Khi t=0 nếu i đang tăng thì φi<0, nếu i đang giảm thì φi>0. Với: φi = φq + π/2

Kết luận:

q; u; i luôn biến thiên điều hoà cùng tần số nhưng lệch pha nhau

q;u cùng pha nhau.

i sớm pha hơn u, q một góc π/2. Nên ta có:

Các dạng dao động điện từ khác

Dao động điện từ tắt dần: hao phí do tỏa nhiệt trên điện trở của dây dẫn, cuộn cảm.
· Daođộng duy trì: Sử dụng tranzito bù lại năng lượng từ nguồn điện cho mạch dao động đúng bằng năng lượnghao phí trong một chu kì.
· Dao động tuần hoàn: chu kì, tần số dao động duy trì = chu kì, tần số dao động riêng của mạch.
· Công suất điện cần cung cấp duy trì dao động:

Dao động cưỡng bức:

Dao động của mạch LC chịu tác dụng của điện áp ngoài biến
thiên điều hòa theo thời gian.

Đặc điểm:
Dao động có tính tuần hoàn (dao động điện từ).
Chu kì, tần số dao động cưỡng bức = chu kì, tần số của điện ápcưỡng bức.

Biên độ dao động tỉ lệ với biên độ điện áp cưỡng bức và độ chênh lẹch tần số dao động riêng và tần số điện áp cưỡng bức.
Cộng hưởng điện:

(Vẽ hình tương tự cộng hưởngcơ có ảnh hưởng lực ma sát)
Biên độ dao động đạt giá trị cực đại khi tần số riêng = tần sốcưỡng bức.
Ảnh hưởng của điện trở R: R lớn biên độ cưỡng bức khi có cộnghưởng bé và
ngược lại.

Vừa rôi minh chia sẽ với các bạn kiến thức về mạch dao động điện từ, hy vong có thể giúp các bạn có thêm thông tin bổ ích.

Xem thêm: truyền động điện là gì ?

Bộ chuyển đổi tín hiệu