Giáo án Vật Lí 12 Bài 20: Mạch dao động mới nhất

HOẠT ĐỘNG 1: Khởi động (2’)

Mục tiêu: HS biết được các nội dung cơ bản của bài học cần đạt được, tạo tâm thế cho học sinh đi vào tìm hiểu bài mới.

Phương pháp dạy học: Dạy học nhóm; dạy học nêu và giải quyết vấn đề; phương pháp thuyết trình; sử dụng đồ dung trực quan

Định hướng phát triển năng lực: Năng lực thực nghiệm, năng lực quan sát, năng lực sáng tạo, năng lực trao đổi. Phẩm chất tự tin, tự lập, giao tiếp.

- Ở chương 3 ta đã tìm hiểu mạch RLC nối tiếp và các mạch RC, RL. Hôm nay ta sẽ tìm hiểu một mạch LC nối tiếp xem có tính chất gi? Ta sẽ biết được sau khi học bài “MẠCH DAO ĐỘNG”

HS định hướng nội dung của bài

MẠCH DAO ĐỘNG

HOẠT ĐỘNG 2: Hình thành kiến thức (20’)

Mục tiêu:

- Các định nghĩa về mạch dao động và dao động điện từ.

- Nêu được vai trò của tụ điện và cuộn cảm trong hoạt động của mạch LC.

- Viết được biểu thức của điện tích, cường độ dòng điện, chu kì và tần số dao động riêng của mạch dao động..

Phương pháp dạy học: Dạy học nhóm; dạy học nêu và giải quyết vấn đề; phương pháp thuyết trình; sử dụng đồ dung trực quan.

Định hướng phát triển năng lực: Năng lực thực nghiệm, năng lực quan sát, năng lực sáng tạo, năng lực trao đổi. Phẩm chất tự tin, tự lập, giao tiếp.

- Minh hoạ mạch dao động

- Dựa vào hình vẽ giải thích và hướng dẫn hs đi đến định nghĩa và các tính chất của mạch dao động

- HS ghi nhận mạch dao động.

- HS quan sát việc sử dụng hiệu điện thế xoay chiều giữa hai bản tụ → hiệu điện thế này thể hiện bằng một hình sin trên màn hình.

I. Mạch dao động

1. Gồm một tụ điện mắc nối tiếp với một cuộn cảm thành mạch kín.

- Nếu r rất nhỏ (» 0): mạch dao động lí tưởng.

2. Muốn mạch hoạt động → tích điện cho tụ điện rồi cho nó phóng điện tạo ra một dòng điện xoay chiều trong mạch.

3. Người ta sử dụng hiệu điện thế xoay chiều được tạo ra giữa hai bản của tụ điện bằng cách nối hai bản này với mạch ngoài.

- Vì tụ điện phóng điện qua lại trong mạch nhiều lần tạo ra dòng điện xoay chiều → có nhận xét gì về sự tích điện trên một bản tụ điện?

- Trình bày kết quả nghiên cứu sự biến thiên điện tích của một bản tụ nhất định.

- Trong đó ω (rad/s) là tần số góc của dao động.

- Phương trình về dòng điện trong mạch sẽ có dạng như thế nào?

- Nếu chọn gốc thời gian là lúc tụ điện bắt đầu phóng điện → phương trình q và i như thế nào?

- Từ phương trình của q và i → có nhận xét gì về sự biến thiên của q và i.

- Cường độ điện trường E trong tụ điện tỉ lệ như thế nào với q?

- Cảm ứng từ B tỉ lệ như thế nào với i?

- Có nhận xét gì về  trong mạch dao động

- Chu kì và tần số của dao động điện từ tự do trong mạch dao động gọi là chu kì và tần số dao động riêng của mạch dao động?

→ Chúng được xác định như thế nào?

- Giới thiệu cho hs khái niệm năng lượng điện từ

- Trên cùng một bản có sự tích điện sẽ thay đổi theo thời gian.

- HS ghi nhận kết quả nghiên cứu.

- Lúc t = 0 → q = CU₀ = q₀ và i = 0

→ q₀ = q₀cosφ → φ = 0

- HS thảo luận và nêu các nhận xét.

- Tỉ lệ thuận.

- Chúng cũng biến thiên điều hoà, vì q và i biến thiên điều hoà.

- Tiếp thu

II. Dao động điện từ tự do trong mạch dao động

1. Định luật biến thiên điện tích và cường độ dòng điện trong một mạch dao động lí tưởng

- Sự biến thiên điện tích trên một bản:

- Phương trình về dòng điện trong mạch:

- Nếu chọn gốc thời gian là lúc tụ điện bắt đầu phóng điện

Vậy, điện tích q của một bản tụ điện và cường độ dòng điện i trong mạch dao động biến thiên điều hoà theo thời gian; i lệch pha π/2 so với q.

2. Định nghĩa dao động điện từ

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

3. Chu kì và tần số dao động riêng của mạch dao động

III. Năng lượng điện từ

- Tổng năng lượng điện trường và năng lượng từ trường trong mạch gọi là năng lượng điện từ

- Mạch dao động lý tưởng năng lượng điện từ được bảo tòan.

HOẠT ĐỘNG 3:  Hoạt động luyện tập (10')

Mục tiêu: Luyện tập củng cố nội dung bài học

Phương pháp dạy học: dạy học nêu và giải quyết vấn đề; phương pháp thuyết trình

Định hướng phát triển năng lực: Năng lực thực nghiệm, năng lực quan sát, năng lực sáng tạo, năng lực trao đổi. Phẩm chất tự tin, tự lập, giao tiếp.

Câu 1: Trong mạch dao động có sự biến thiên tương hỗ giữa

A. điện trường và từ trường.

B. điện áp và cường độ điện trường,

C. điện tích và dòng điện.

D. năng lượng điện trường và năng lượng từ trườn

Câu 2: Một tụ điện có điện dung C = 10 μF được tích điện áp U_o = 20 V. Sau đố cho tụ phóng điện qua một cuộn cảm L = 0,01 H, điện trở thuần không đáng kể. (Lấy π = √10). Điện tích của tụ điện ở thời điểm t₁ = 2,5.10^-4 s kể từ lúc tụ điện bắt đầu phóng điện là

A. q = 2.10^-4 C

B. q = 0

C. q = √3.10^-4 C

D. q = √2.10^-4 C

Câu 3: Điện tích của một bản tụ điện trong một mạch dao động lí tưởng biến thiên theo thời gian theo hàm số q = q₀cosωt. Biểu thức của cường độdòng điện trong mạch sẽ là i = I₀cos(ωt + φ) với:

A. φ = 0.

B. φ = π/2.

C. φ = -π/2.

D. φ = π.

Câu 4: Một mạch dao động điện từ gồm một cuộn cảm thuần có độ tự cảm L và hai tự điện C₁ và C₂. Khi mắc cuộn dây riêng với từng tụ điện C₁và C₂ thì chu kì dao động của mạch tương ứng là T₁ = 6 ms và T₂ = 8 ms. Chu kì dao động của mạch khi mắc đồng thời cuộn dây với tụ điện C₁ nối tiếp tụ điện C₂

A. 6,4 ms

B. 4,6 ms

C. 4,8 ms

D. 8,4 ms

Câu 5: Một mạch điện dao động điện từ lí tưởng có L = 5 mH ; C = 0,0318 mF. Điện áp cực đại trên tụ điện là 8 V. Khi điện áp trên tụ điện là 4 V thì cường độ dòng điện tức thời trong mạch là

A. 0,55 A

B. 0,45 A

C. 0,55 mA

D. 0,45 mA

Câu 6: Một mạch dao động điện từ gồm một cuộn cảm thuần có độ tự cảm L và hai tự điện C₁ và C₂. Khi mắc cuộn dây riêng với từng tụ điện C₁và C₂ thì chu kì dao động của mạch tương ứng là T₁ = 6 ms và T₂ = 8 ms. Chu kì dao động của mạch khi mắc đồng thời cuộn dây với tụ điện C₁ nối tiếp tụ điện C₂

A. 6,4 ms

B. 4,6 ms

C. 4,8 ms

D. 8,4 ms

Câu 7: Một mạch điện dao động điện từ lí tưởng có L = 5 mH ; C = 0,0318 mF. Điện áp cực đại trên tụ điện là 8 V. Khi điện áp trên tụ điện là 4 V thì cường độ dòng điện tức thời trong mạch là

A. 0,55 A

B. 0,45 A

C. 0,55 mA

D. 0,45 mA

Câu 8: Một mạch dao động từ LC lí tưởng. Khi điện áp giữa hai đầu bản tụ điện là 2 V thì cường độ dòng điện đi qua cuộn dây là i, khi điện áp giữa hai đầu bản tụ điện là 4 V thì cường độ dòng điện qua cuộn dây là i/2. Điện áp cực đại giữa hai đầu cuộn dây là

A. 4 V

B. 2√5 V

C. 2√3 V

D. 6 V

Câu 9: Khi mắc tụ điện C₁ vào mạch dao động thì tần số dao động riêng của mạch là 6 kHz. Khi ta thay đổi tụ điện C₁ bằng tụ điện C₂ thì tần số dao động của mạch là 8 kHz. Khi mắc tụ điện C₁ nối tiếp tụ điện C₂ vào mạch dao động thì tần số riêng của mạch là

A. 14 kHz

B. 7 kHz

C. 12 kHz

D. 10 kHz

HOẠT ĐỘNG 4: Hoạt động vận dụng (8’)

Mục tiêu: Vận dụng làm bài tập

Phương pháp dạy học: Dạy học nhóm; dạy học nêu và giải quyết vấn đề; phương pháp thuyết trình

Định hướng phát triển năng lực: Năng lực thực nghiệm, năng lực quan sát, năng lực sáng tạo, năng lực trao đổi. Phẩm chất tự tin, tự lập, giao tiếp.

Bài 8 (trang 107 SGK Vật Lý 12): Tính chu kì và tần số dao động riêng của một mạch dao động, biết tụ điện trong mạch có điện dung là 120pF và cuộn cảm có độ tự cảm là 3mH.

Thực hiện nhiệm vụ học tập:

- HS sắp xếp theo nhóm và tiến hành làm việc theo nhóm dưới sự hướng dẫn của GV

Chu kì: 3,77.10^-6 và tần số dao động riêng của mạch dao động: 0,265 (MHz)

HOẠT ĐỘNG 5: Hoạt động tìm tòi và mở rộng (2’)

Mục tiêu: Tìm tòi và mở rộng kiến thức

Phương pháp dạy học: dạy học nêu và giải quyết vấn đề.

Định hướng phát triển năng lực: Năng lực thực nghiệm, năng lực quan sát, năng lực sáng tạo, năng lực trao đổi. Phẩm chất tự tin, tự lập, giao tiếp.

Hệ thống hóa kiến thức bài qua sơ đồ tư duy