I. Mạch dao động
Một cuộn cảm có độ tự cảm \(L\) mắc với một tụ điện có điện dung \(C\) thành một mạch điện kín gọi là mạch dao động.
Muốn cho mạch hoạt động thì ta tích điện cho tụ điện rồi cho nó phóng điện trong mạch. Tụ điện sẽ phóng điện qua lại nhiều lần, tạo thành một dòng điện xoay chiều trong mạch.
Nếu nối hai đầu của cuộn cảm \(L\) với lối vào của dao động kí điện tử thì thấy xuất hiện đồ thị dạng hình sin.
II. Dao động điện từ tự do trong mạch dao động
1. Sự biến thiên của điện tích và cường độ dòng điện
Điện tích của một bản tụ nhất định tại thời điểm \(t\) là:
\(q=q_0\cos\left(\omega t+\varphi\right)\)
Với: \(\omega=\dfrac{1}{\sqrt{LC}}\) là tần số góc của dao động.
Cường độ dòng điện trong mạch là:
\(i=\dfrac{dq}{dt}=I_0\cos\left(\omega t+\varphi+\dfrac{\pi}{2}\right)\)
Với: \(I_0=q_0\omega\)
Vậy, điện tích \(q\) của một bản tụ điện và cường độ dòng điện \(i\) trong mạch dao động biến thiên điều hòa theo thời gian; \(i\) sớm pha \(\dfrac{\pi}{2}\) so với \(q\).
2. Dao động điện từ tự do
Sự biến thiên điều hòa theo thời gian của điện tích \(q\) của một bản tụ điện và cường độ dòng điện \(i\) (hoặc cường độ điện trường \(\overrightarrow{E}\) và cảm ứng từ \(\overrightarrow{B}\)) trong mạch dao động được gọi là dao động điện từ tự do.
3. Chu kì và tần số dao động riêng
Chu kì và tần số của dao động điện từ tự do trong mạch dao động được gọi là chu kì và tần số dao động riêng của mạch.
\(T=2\pi\sqrt{LC}\)
\(f=\dfrac{1}{2\pi\sqrt{LC}}\)
III. Năng lượng điện từ
Năng lượng điện trường trong tụ:
\(W_đ=\dfrac{1}{2}Cu^2=\dfrac{1}{2}\dfrac{q^2}{C}\)
Năng lượng từ trường trong cuộn cảm:
\(W_t=\dfrac{1}{2}Li^2\)
Tổng năng lượng điện trường và năng lượng từ trường của mạch được gọi là năng lượng điện từ.
Nếu không có sự tiêu hao năng lượng thì năng lượng điện từ trong mạch được bảo toàn.
Vật Lí 12