Задачи для самостоятельной подготовки "УчУ"




Задача № 11623
t, мксI, А152380608836106412921520-0,110,11

На графике даны изменяющиеся со временем значения тока в некотором колебательном контуре. Какое максимальное напряжение может быть на концах конденсатора в данном колебательном контуре, если его ёмкость равна 1,361 мкФ?


Решение и ответ:
Ответ: ≈5,87
в виде формулы:5.8656957718512

Согласно закону сохранения энергии, энергия в колебательном контуре перетекает из электрического поля в магнитное и наоборот: WC + WL = const. Откуда следует, что: WCmax + WL = WC + WLmax.
Когда в конденсаторе накоплен максимум энергии (WCmax), в катушке энергии нет (WL = 0); когда в катушке максимальная энергия (максимальный ток, WLmax) - в конденсаторе её не осталось (он разрядился, WC = 0). Таким образом: WCmax = WLmax, откуда:
CUmax2
2
=
LImax2
2
, далее: CUmax2 = LImax2 и: Umax2 =
LImax2
C
.
Используем формулу Томсона: период колебаний контура T = 2π
LC
.
Выразим отсюда индуктивность L: T2 = 4π2LC, откуда: L =
T2
2C

Подставим полученное выражение в формулу максимального напряжения: Umax2 =
T2Imax2
2C2
, откуда: Umax =
TImax
2πC
.
Выберем по графику две произвольных отметки, соответствующие периоду колебаний: например t1 = 152 мкс и t2 = 608 мкс (можно и другие), откуда найдём период колебаний: T = 608 мкс - 152 мкс = 456 мкс.
Также по графику можно увидеть, что амплитудное (максимальное) значение тока в контуре составляет Imax = 0,11 А.
Выразим в СИ и подставим известные значения в формулу максимального тока: Umax =
4,56×10-4×0,11
2×π×1,361×10-6
5,87 В
, что и является ответом.


Похожие задачи: 15133, 14323.

Нашли ошибку? Сообщите нам!
Не хватает табличных данных? Посмотрите в справочнике!

Тема: Электродинамика (магнетизм).