Công thức tính năng lượng điện từ chuẩn xác nhất

Công thức tính năng lực điện từ

Xét một mạch dao động điện từ LC đang hoạt động ổn định. Trong mạch dao động LC có năng lượng điện từ gồm năng lượng điện trường và năng lượng từ trường.

Năng lượng điện trường tích trữ trong tụ điện

* Tính năng lượng điện trường tích trữ trong tụ điện, ta có công thức:

* Gọi ω ‘, T’, f ‘, φ’ lần lượt là tần số góc, chu kỳ, pha ban đầu của năng lượng điện trường, ta có: ω ‘= 2ω; T ‘= T / 2; f ‘= 2f, φ’ = 2φ.

Năng lượng từ trường được tích trong cuộn cảm

* Chúng ta có:

* Gọi ω ‘, T’, f ‘, φ’ lần lượt là tần số góc, chu kỳ và pha ban đầu của năng lượng từ trường: ω ‘= 2ω; T ‘= T / 2; f ‘= 2f, φ’ = 2φ + – π => WL cùng pha với WC.

Năng lượng điện từ trong mạch LC bằng tổng của năng lượng điện trường và năng lượng từ trường

W = W_C + W_L

Các công thức suy luận liên quan

* Để tính giá trị tức thời (u, i) ta dựa vào phương trình bảo toàn năng lượng

* Để tính các giá trị tức thời (i, q)  dựa vào hệ thức liên hệ

* Khi WC = nW_L ta có:

* Khi WL = nW_C Chúng ta có:

Mạch LC dao động tắt dần

* Công suất hao phí do cuộn dây có điện trở R là: P_{hao phí} = I².R (với ) và để duy trì dao động của mạch thì công suất bổ sung phải bằng công suất hao phí.

* Năng lượng cần bổ sung trong 1 chu kì là ∆E_T = P_{hao phí}.T = I².R.T

* Năng lượng cần bổ sung trong thời gian t là E_t = P_{hao phí}.t = I².R.t.

Bài tập liên quan

Bài 1: Trong mạch dao động lí tưởng gồm tụ điện có điện dung C và cuộn cảm thuần có độ tự cảm L đang có dao động điện từ tự do. Ta biết rằng hiệu điện thế cực đại giữa hai bản tụ điện là U.₀. Khi hiệu điện thế giữa hai bản tụ điện là U₀/ 2, cường độ dòng điện trong mạch bằng

Hướng dẫn giải 

Bài 2:

Mạch dao động LC gồm tụ điện C = 6μF và cuộn cảm thuần. Biết giá trị cực đại của hiệu điện thế giữa hai đầu tụ điện là U0 = 14V. Tại thời điểm hiệu điện thế giữa các bản tụ điện là u = 8V thì năng lượng từ trường trong mạch là

A. WL = 588μJ.

B. WL = 396μJ.

C. WL = 39,6μJ.

D. WL = 58,8μJ.

Hướng dẫn giải

Bảo toàn năng lượng mang lại cho chúng ta:

Thay vào số ta được năng lượng từ trường của mạch là:

Bài 3: Một mạch dao động điện từ LC, có điện trở thuần không đáng kể. Điện áp giữa hai bản tụ điện biến thiên điều hòa theo thời gian với tần số f. Khẳng định nào sau đây là sai ? Năng lượng điện từ

A. bằng năng lượng từ trường cực đại.

B. không đổi.

C. biến thiên tuần hoàn với tần số f.

D. bằng năng lượng điện trường cực đại.

Hướng dẫn giải 

Năng lượng điện từ trong mạch:

Như vậy, trong mạch dao động LC lí tưởng, năng lượng của mạch được bảo toàn. C sai.