Задачи для самостоятельной подготовки "УчУ"




Задача № 14322
t, мксI, А60240420600780960-0,110,11

На графике даны изменяющиеся со временем значения тока в некотором колебательном контуре. Какова максимальная энергия конденсатора в данном колебательном контуре, если его ёмкость равна 2,05 мкФ? Ответ дайте в микроджоулях.


Решение и ответ:
Ответ: ≈9,69
в виде формулы:9.6882821549127

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 = 60 мкс и t2 = 420 мкс (можно и другие), откуда найдём период колебаний: T = 420 мкс - 60 мкс = 360 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: WCmax =
(3,6×10-4)2×0,112
8×π2×2,05×10-6
9,69×10-6 Дж = 9,69 мкДж
, что и является ответом.


Похожие задачи: 11787.

Решения похожих задач от наших учеников:
Задача №11787:
Не оценено.

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

Тема: Электродинамика (магнетизм).