Cách giải bài tập Tụ xoay có điện dung thay đổi trong mạch chọn sóng hay, chi tiết



A. Phương pháp & Ví dụ

1. Phương pháp

Thường trong mạch có tụ xoay:

- Nếu có n lá thì có n – 1 tụ điện phẳng mắc song song.

- Điện dung của tụ phẳng Hóa học lớp 11 | Lý thuyết và Bài tập Hóa 10 có đáp án

- Điện dung của tụ điện sau khi quay các lá 1 góc α :

• Từ giá trị cực đại: Hóa học lớp 11 | Lý thuyết và Bài tập Hóa 10 có đáp án

• Từ giá trị cực tiểu: Hóa học lớp 11 | Lý thuyết và Bài tập Hóa 10 có đáp án

2. Ví dụ

Ví dụ 1: Một tụ điện xoay có điện dung cực đại Cmax = 490pF , khi các lá nằm đối diện hoàn toàn và sau khi quay các lá đi 180ο điện dung giảm đến cực tiểu Cmin = 10pF. Tìm điện dung của tụ điện xoay khi quay các lá đi một góc 30ο kể từ vị trí cực đại:

A.490 pF.

B. 10pF.

C. 80pF.

D. 410pF.

Hướng dẫn:

Khi quay các lá đi điện dung của tụ điện xoay giảm từ Cmax = 490pF đến Cmin = 10pF tức là đã giảm đi một lượng:

Cmax - Cmin = 480pF

Điện dung của tụ xoay sau khi các lá quay đi một góc α = 30ο là:

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

B. Bài tập trắc nghiệm

Câu 1: Mạch chọn sóng của một máy thu thanh gồm cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm L = 2. 9μH và tụ điện có điện dung C = 490pF. Để máy thu được dải sóng từ λm = 10m đến λM = 50m, người ta ghép thêm một tụ xoay CV biến thiên từ Cm = 10pF đến CM = 490pF. Muốn mạch thu được sóng có bước sóng λ = 20m, thì phải xoay các bản di động của tụ CV từ vị trí ứng với điện dung cực đại CM một góc α là

A. 170o              B. 172o

C. 168o              D. 165o

Khi chưa mắc tụ xoay sóng mà máy có thể thu được λ0 = 2πc√(LC) = 71 m. Để thu được dải sóng từ λm = 10m đến λM = 50m cần phải giảm điện dung của tụ, cần phải mắc nối tiếp thêm tụ xoay Cv. Điện dung của bộ tụ: Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án .Để thu được sóng có bước sóng λ = 20m, λ = 2πc√(LCB)

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

→ β = 31,55 / 2,67 = 11,8o ≈ 12o tính từ vị trí ứng với Cm.

Nếu tính từ vị trí ứng với điện dung cực đại CM: α = 168o.

Câu 2: Mạch chọn sóng của một máy thu vô tuyến gồm cuộn cảm thuần có độ tự cảm L và một bộ tụ gồm tụ C0 cố định ghép song song với tụ xoay Cx. Tụ xoay Cx có điện dung biến thiên từ C1 = 20pF đến C2 = 320pF khi góc xoay biến thiên từ được từ 0o đến 150o. Nhờ vậy mạch thu được sóng điện từ có bước sóng từ λ1 = 10m đến λ2 = 40m. Biết điện dung của tụ xoay là hàm bậc nhất của góc xoay. Để mạch thu được sóng điện từ có bước sóng λ = 20m thì góc xoay của bản tụ là

A. 30o              B. 45o

C. 75o              D. 60o

Áp dụng công thức: Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Điện dung của bộ tụ: CB = C0 + Cx

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

→ CB = Cx = 0,2. 400 = 80 pF

Cx = 20 + 2α = 80 → α = 30o.

Câu 3: Mạch chọn sóng của máy thu vô tuyến gồm tụ xoay C và cuộn thuần cảm L. Tụ xoay có điện dung C tỉ lệ theo hàm số bậc nhất đối với góc xoay φ. Ban đầu khi chưa xoay tụ thì mạch thu được sóng có tần số f . Khi xoay tụ một góc φ thì mạch thu được sóng có tần số f1 = 0,5f0. Khi xoay tụ một góc φ2 thì mạch thu được sóng có tần số f2 = f0 /3. Tỉ số giữa hai góc xoay là

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Tụ xoay có điện dung C tỉ lệ theo hàm số bậc nhất đối với góc xoay φ: C = C0 + K.φ

Ta có λ = c/f = 2πc√(LC) → f ∼ C-1/2

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Câu 4: Một tụ xoay gồm 10 tấm, diện tích đối diện giữa 2 bản là S = 3,14cm2, khoảng cách giữa 2 tấm liên tiếp là d = 0, 5mm, giữa các bản là không khí. Tụ này được mắc vào 2 đầu của 1 cuộn dây thuần cảm có L = 5mH. Bước sóng điện từ mà khung này thu được là:

A. 933, 5m.              B. 471m.

C. 1885m.              D. 942, 5m.

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Điện dung của một tụ:

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Điện dung của bộ tụ xoay Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án (gồm 9 tụ mắc song song)

Bước sóng điện từ mà khung này thu được

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Câu 5: Tụ xoay có điện dung biến thiên liên tục và tỉ lệ thuận với góc quay từ giá trị C1 = 10 pF đến C2 = 370 pF tương ứng khi góc quay của các bản tụ tăng dần từ 0o đến 180o . Tụ điện được mắc với một cuộn dây có hệ số tự cảm L = 2 μH để tạo thành mạch chọn sóng của máy thu. Để thu được sóng có bước sóng λ = 18,84 m phải xoay tụ một góc bằng bao nhiêu kể từ khi tụ có điện dung nhỏ nhất

A. α = 90o              B. α = 20o

C. α = 120o              D. α = 30o

Khi tụ xoay từ 0o → 180o thì C tăng từ 10 pF đến 370 pF

→ tụ xoay thêm 1o thì C tăng thêm một lượng (370-10)/180 = 2pF .

Lại có λ = cT = c.2π√(LC)

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

→ điện dung của tụ cần tăng ΔC = 50 – 10 = 40 pF.

→ tụ cần xoay một góc φ = 40 : 2 = 20o.

Câu 6: Một tụ điện xoay có điện dung tỉ lệ thuận với góc quay các bản tụ. Tụ có giá trị điện dung C biến đổi giá trị C1 = 10pF đến C2 = 490pF ứng với góc quay của các bản tụ là α các bản tăng dần từ 0o đến 180o. Tụ điện được mắc với một cuộn dây có hệ số tự cảm L = 2μH để làm thành mạch dao động ở lối vào của 1 một máy thu vô tuyến điện. Để bắt được sóng 19,2m phải quay các bản tụ một góc α là bao nhiêu tính từ vị trí điện dung C bé nhất.

A. 51,9o              B. 19,1o

C. 15,7o              D. 17,5o

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Điện dung của tụ điện:

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

(α là góc quay kể từ C1 = 10 pF)

→ α = 15,723o = 15,7o.

Câu 7: Mạch chọn sóng của một máy thu vô tuyến gồm một cuộn dây và một tụ xoay. Điện trở thuần của mạch là R (R có giá trị rất nhỏ) . Điều chỉnh điện dung của tụ điện đến giá trị Co để bắt được sóng điện từ có tần số góc ω. Sau đó xoay tụ một góc nhỏ để suất điện động cảm ứng có giá trị hiệu dụng không đổi nhưng cường độ hiệu dụng của dòng điện trong mạch thì giảm xuống n lần. Hỏi điện dung của tụ thay đổi một lượng bao nhiêu?

A. 2nRωCo.              B. nRωCo2.

C. 2nRωCo2.              D. nRωCo.

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Để bắt được sóng điện từ tần số góc ω, cần phải điều chỉnh tụ điện C đến giá trị C0 thì trong mạch dao động điện từ có hiện tượng cộng hưởng:

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Suất điện động xuất hiện trong mạch có giá trị hiệu dụng E

→ I = E/R → Khi C = C0 + ΔC

→ Tổng trở: Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án tăng lên, (với ΔC độ biến dung của tụ điện)

Cường độ hiệu dụng trong mạch:

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Vì R rất nhỏn nên R2 ≈ 0 và tụ xoay một góc nhỏ nên

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

→ ΔC = nRωC02.

Câu 8: Mạch chọn sóng của một máy thu vô tuyến gồm cuộn cảm thuần L = 1/108π2 mH và tụ xoay có điện dung biến thiên theo góc xoay: C = α + 30 (pF) . Góc xoay α thay đổi được từ 0o đến 180o. Mạch thu được sóng điện từ có bước sóng 15m khi góc xoay α bằng

A. 82,5o.              B. 36,5o.

C. 37,5o.              D. 35,5o.

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Điện dung của tụ điên: C = α + 30 (pF) = 67, 5 (pF) → α = 37,5o.

Xem thêm các dạng bài tập Vật Lí lớp 12 có trong đề thi THPT Quốc gia khác:

Ngân hàng trắc nghiệm miễn phí ôn thi THPT Quốc Gia tại khoahoc.vietjack.com

KHÓA HỌC GIÚP TEEN 2002 ĐẠT 9-10 THI THPT QUỐC GIA

Tổng hợp các video dạy học từ các giáo viên giỏi nhất - CHỈ TỪ 399K tại khoahoc.vietjack.com


song-dien-tu.jsp


Các loạt bài lớp 12 khác
Khóa học 12