Bài 3: Hai tụ điện C1=3Co và C2=6Co mắc nối tiếp. Nối hai đầu bộ tụ với pin có suất điện động E=3V để nạp điện cho các tụ rồi ngắt ra và nối với cuộn dây thuần cảm L tạo thành mạch dao động điện từ tự do. Tại thời điểm dòng điện qua cuộn dây có độ lớn bằng một nửa giá trị dòng điện cực đại, người ta dùng một dây dẫn điện để nối tắt hai cực của tụ C1. Hiệu điện thế cực đại trên tụ C2 của mạch dao động sau đó là:
A. 3√32(V) B. √3(V) C. √62(V) D. √6(V)
ta có điện dung của bộ tụ: Cb=3Co.6Co/(3Co+6Co)=2Co
ta có: năng lượng của bộ tụ: W=Cb.E^2/2 =Co.E^2
theo định luật bảo toàn NL trong mạch LC:
LIo^2/2 = W ->Io=căn(2W/L) = Ecăn(2Co/L)
khi dòng điện i=Io/2 thì hiệu điện thế hai đầu bộ tụ là:
W=Li^/2 + Cb.u^2/2 = LIo^2/8 +2Co.u^2/2 = Co.E^2/4 + Co.u^2 <->Co.E^2 = Co.E^2/4 + Co.u^2
->u = Ecăn(3/4)
gọi u1, u2 là hiệu điện thế hai đầu tụ C1 và C2 khi đó
ta có: u1+u2=u(1)
mà: C1.u1^2/2 +C2.u2^2/2 = Cb.u^2/2 <->3u1^2 +6u2^2 = 2u^2 (2)
từ 1 và 2 suy ra: u2=u/3 = [E.căn(3/4)]/3 = E/(2can3)
khi nối tắt tụ C1, thì mạch dao động chỉ còn lại L và C2. năng lượng của mạch khi đó:
W' = Li^/2 + C2.u2^2/2 = LIo^2/8 + 6Co.E^2./12 = Co.E^2/4 +Co.E^2/4 = Co.E^2/2
gọi hiệu điện thế cực đại lúc sau của C2 là U2
ta có: W'=C2.U2^2/2 <->Co.E^2/2 = 6Co.U2^2/2 ->U2= E/can6 = 3/can6 = can6/2