Задачи для самостоятельной подготовки "УчУ"




Задача № 11787
t, мксI, А722885047209361152-0,10,1

На графике даны изменяющиеся со временем значения тока в некотором колебательном контуре. Какова максимальная энергия конденсатора в данном колебательном контуре, если его ёмкость равна 1,228 мкФ? Ответ дайте в микроджоулях.


Решение и ответ:
Ответ: ≈19,25
в виде формулы:19.247724527756

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 =
LImax2
2
.
Используем формулу Томсона: период колебаний контура T = 2π
LC
.
Выразим отсюда индуктивность L: T2 = 4π2LC, откуда: L =
T2
2C

Подставим в формулу энергии конденсатора полученное выражение для индуктивности: WCmax =
T2Imax2
2×4π2C
, откуда: WCmax =
T2Imax2
2C
.
Выберем по графику две произвольных отметки, соответствующие периоду колебаний: например t1 = 72 мкс и t2 = 504 мкс (можно и другие), откуда найдём период колебаний: T = 504 мкс - 72 мкс = 432 мкс.
Также по графику можно увидеть, что амплитудное (максимальное) значение тока в контуре составляет Imax = 0,1 А.
Выразим в СИ и подставим известные значения: WCmax =
(4,32×10-4)2×0,12
8×π2×1,228×10-6
1,925×10-5 Дж = 19,25 мкДж
, что и является ответом.


Решения этой задачи от наших учеников:
Не оценено.

Похожие задачи: 14322.

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

Тема: Электродинамика (магнетизм).